Verfahren zum Schalten einer Verbundscheibe mit elektrochromem Funktionselement

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten einer Verbundscheibe mit elektrochromem Funktionselement und eine solche Verbundscheibe.

Im Fahrzeugbereich und im Baubereich werden oftmals Verbundscheiben mit elektrisch steuerbaren Funktionselementen zum Sonnenschutz oder zum Sichtschutz eingesetzt.

So sind beispielsweise Fahrzeugverglasungen bekannt, in denen eine Sonnenblende in Form eines Funktionselements mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften integriert ist. Dabei ist insbesondere die Transmission oder das Streuverhalten von elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren Bereich elektrisch steuerbar. Die Funktionselemente sind in der Regel Mehrschichtfolien, die in eine Verbundscheibe einlaminiert oder an diese angeklebt werden. Diese Mehrschichtfolien umfassen im Allgemeinen eine aktive Schicht zwischen zwei Flächenelektroden, wobei die Anordnung meist durch Trägerfolien stabilisiert wird. Durch Anlegen einer Spannung an der aktiven Schicht über die Flächenelektroden können die Transmissionseigenschaften der aktiven Schicht verändert werden. Bei Fahrzeugscheiben kann der Fahrer das T ransmissionsverhalten der Scheibe selbst gegenüber Sonnenstrahlung steuern. So kann auf herkömmliche mechanische Sonnenblenden verzichtet werden. Dadurch kann das Gewicht des Fahrzeugs reduziert werden und es wird Platz im Dachbereich gewonnen. Darüber hinaus sind Verbundscheiben mit elektrisch schaltbaren Funktionselementen wesentlich ansprechender als mechanische Sonnenblenden. Funktionselemente zur Verschattung von Fahrzeugverglasungen als Dachscheiben sind beispielsweise in EP 2010385 B1 beschrieben.

Typische elektrisch steuerbare Funktionselemente enthalten beispielsweise elektrochrome Schichtstrukturen oder Suspended Particle Device (SPD)-Folien. Weitere mögliche Funktionselemente zur Realisierung eines elektrisch steuerbaren Sonnenschutzes sind sogenannte PDLC-Funktionselemente (polymer dispersed liquid crystal). Deren aktive Schicht enthält Flüssigkristalle, welche in eine Polymermatrix eingelagert sind. Wird keine Spannung angelegt, so sind die Flüssigkristalle ungeordnet ausgerichtet, was zu einer starken Streuung des durch die aktive Schicht tretenden Lichts führt. Wird an die Flächenelektroden eine Spannung angelegt, so richten sich die Flüssigkristalle in einer gemeinsamen Richtung aus und die Transmission von Licht durch die aktive Schicht wird erhöht. Das PDLC- Funktionselement wirkt weniger durch Herabsetzung der Gesamttransmission, sondern durch Erhöhung der Streuung, um den Blendschutz zu gewährleisten. Um eine Herabsetzung der Transmission zu gewährleisten sind demnach andere Arten von Funktionselementen geeigneter.

Elektrochrome Funktionselemente setzen die Transmission durch die Verglasung vorteilhaft herab und weisen eine insbesondere im Bereich der Automobilanwendungen als ästhetisch angesehene bläuliche Farbgebung. Elektrochrome Funktionselemente umfassen mindestens eine elektrochemisch aktive Schicht, die in der Lage ist, reversibel Ladungen einzulagern. Die Oxidationszustände im eingelagerten und ausgelagerten Zustand unterscheiden sich dabei in ihrer Farbgebung, wobei einer dieser Zustände transparent ist. Die Einlagerungsreaktion ist über die von außen angelegte Potentialdifferenz steuerbar. Der Grundaufbau der elektrochromen Verglasung umfasst somit mindestens ein elektrochromes Material, wie Wolframoxid, das sowohl mit einer Flächenelektrode, als auch einer Ladungsquelle, wie einem ionenleitfähigen Elektrolyten, in Kontakt steht. Darüber hinaus enthält der elektrochrome Schichtaufbau eine Gegenelektrode, die ebenfalls in der Lage ist reversibel Kationen einzulagern, und mit dem ionenleitfähigen Elektrolyten in Berührung steht, sowie eine weitere Flächenelektrode, die sich an die Gegenelektrode anschließt. Die Flächenelektroden sind mit einer externen Spannungsquelle verbunden, wodurch die an die aktive Schicht angelegte Spannung reguliert werden kann. Die Wanderung und Einlagerung von Ionen nimmt eine gewisse Zeit in Anspruch, so dass der Schaltvorgang elektrochromer Funktionselemente vergleichsweise langsam ist. Dies führt zu Ungeduld seitens des Benutzers und gegebenenfalls Mehrfachbetätigung der den Schaltvorgang einleitenden Bedienelemente.

In CN 212873140 U werden Verglasungen umfassend ein elektrochromes Funktionselement und ein PDLC-Funktionselement beschrieben.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das einen verbesserten und optisch ansprechenden Schaltvorgang einer Verbundscheibe mit elektrochromem Funktionselement, und eine solche Verbundscheibe bereitzustellen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten einer Verbundscheibe von einem ersten transparenten Zustand in einen zweiten abgedunkelteren Zustand. Die Verbundscheibe umfasst mindestens eine erste Scheibe und eine zweite Scheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind, wobei ein elektrochromes Funktionselement und ein PDLC-Funktionselement in der Zwischenschicht eingelagert sind. Das elektrochrome Funktionselement und das PDLC-Funktionselement weisen elektrisch schaltbare optische Eigenschaften auf. Die Funktionselemente umfassen jeweils eine aktive Schicht, die regelbare optische Eigenschaften aufweist und zeigen eine zumindest abschnittsweise Überlappung zueinander. Abschnittsweise Überlappung bedeutet dabei, dass in mindestens einem Teilbereich der Verbundscheibe das durch die Scheibe tretende Licht zunächst das eine Funktionselement und danach das andere Funktionselement durchtritt. Die aktiven Schichten enthalten dazu eine aktive Substanz, deren optische Eigenschaften in Abhängigkeit der am Funktionselement anliegenden Spannung veränderlich ist. Bei dem elektrochromen Funktionselement ist die aktive Schicht eine elektrochrome Schicht, während die aktive Schicht des PDLC-Funktionselementes eine PDLC-Schicht ist. Das elektrochrome Funktionselement umfasst eine erste Flächenelektrode und eine zweite Flächenelektrode, zwischen denen die elektrochrome Schicht angeordnet ist, während das PDLC-Funktionselement eine dritte Flächenelektrode und eine vierte Flächenelektrode umfasst, zwischen denen sich die PDLC-Schicht befindet. Die optischen Eigenschaften der elektrochromen Schicht werden somit durch Anlegen einer Spannung zwischen der ersten und der zweiten Flächenelektrode und die optischen Eigenschaften der PDLC-Schicht durch Anlegen einer Spannung zwischen der dritten und der vierten Flächenelektrode gesteuert.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst mindestens die Schritte a) Anlegen einer Spannung von 0 V zwischen der dritten Flächenelektrode und der vierten Flächenelektrode, b) Anlegen einer Betriebsspannung U2 zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode, c) Warten für mindestens 2 Sekunden, d) Erhöhen der Spannung zwischen der dritten Flächenelektrode und der vierten Flächenelektrode mit einer Geschwindigkeit von 0,5 V/s bis 3 V/s bis zur Betriebsspannung Ui des PDLC-Funktionselementes, e) periodisches Messen der zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode anliegenden Leerlaufspannung und Vergleichen mit einem Sollwert der Leerlaufspannung, f) Senken der zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode anliegenden Spannung U2 auf eine Haltespannung UH, sofern der Sollwert der Leerlaufspannung erreicht ist, ansonsten periodische Wiederholung des Schritts e) bis der Sollwert der Leerlaufspannung erreicht ist.

Das Erreichen des Sollwertes der Leerlaufspannung zeigt dabei an, dass der zweite abgedunkelte Zustand erreicht ist. Die dann angelegte Haltespannung UH hält das elektrochrome Funktionselement in dem zu diesem Zeitpunkt erreichten Zustand.

In Schritt a) wird zwischen der dritten Flächenelektrode und der vierten Flächenelektrode eine Spannung von 0 V angelegt. Das bedeutet, dass an der PDLC-Schicht keine Spannung mehr anliegt. Anders ausgedrückt ist das PDLC-Funktionselement abgeschaltet. Liegt an der PDLC-Schicht keine Spannung an, so geht die Ausrichtung der in der Schicht enthaltenen Flüssigkristalle im elektrischen Feld verloren und die Flüssigkristalle weisen keine Vorzugsrichtung mehr auf. Infolgedessen sinkt die Transparenz der Verbundscheibe, während die Trübung der Verbundscheibe ansteigt. Die Trübung des PDLC- Funktionselementes erfolgt kurzfristig nach dem spannungsfrei schalten des PDLC- Funktionselementes, beispielsweise beginnt der für den Nutzer sichtbare Schaltvorgang des PDLC-Funktionselementes innerhalb von weniger als 2 Sekunden, vorzugsweise innerhalb von weniger als 1 Sekunde. Auf diese Weise ist für den Nutzer ersichtlich, dass der Schaltvorgang der Verbundscheibe eingeleitet ist.

In einem nächsten Schritt (Schritt b), der zeitgleich oder nach Schritt a) erfolgt, wird eine Betriebsspannung U2 zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode angelegt. Dadurch wird der Schaltvorgang des elektrochromen Funktionselementes eingeleitet. Der Schaltvorgang des elektrochromen Funktionselementes benötigt einige Zeit und ist aus diesem Grund nicht unmittelbar wahrnehmbar. Aus diesem Grund erfolgt in Schritt c) ein Pausieren des Verfahrens für mindestens 2 Sekunden.

Nach der Wartezeit in Schritt c) wird im darauffolgenden Verfahrensschritt (Schritt d) die Spannung zwischen der dritten Flächenelektrode und der vierten Flächenelektrode mit einer Geschwindigkeit von 0,5 V/s bis 3 V/s erhöht, bis die Betriebsspannung Ui des PDLC- Funktionselementes erreicht ist. Demnach wird am PDLC-Funktionselement eine Spannung angelegt, die eine Ausrichtung der Flüssigkristalle im elektrischen Feld bewirkt. Dabei wird die Spannung mit der genannten Geschwindigkeit von 0 V (Startwert aus Schritt a)) ausgehend erhöht. Diese langsame kontinuierliche Erhöhung der Spannung führt zu einer langsamen und kontinuierlichen Schaltung des PDLC-Funktionselementes, die als langsame kontinuierliche Abnahme der Trübung der Verbundscheibe wahrnehmbar ist.

Als Schritt e) erfolgt daraufhin ein periodisches Messen der zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode anliegenden Leerlaufspannung und Vergleichen mit einem Sollwert der Leerlaufspannung. Ist der Sollwert der Leerlaufspannung erreicht, so ist dies ein Indiz für einen vollständig abgeschlossenen Schaltvorgang des elektrochromen Funktionselementes. Die Leerlaufspannung wird in Schritt e), der nach und/oder während Schritt d) erfolgt, periodisch gemessen. Auf diese Weise wird zeitnah festgestellt, dass eine vollständige Schaltung des elektrochromen Funktionselementes erreicht ist. Ein längerfristiges Überschreiten des Sollwertes der Leerlaufspannung ist zu vermeiden um eine möglichst lange Lebensdauer des elektrochromen Funktionselementes zu gewährleisten. Ist der Sollwert der Leerlaufspannung noch nicht erreicht, so wird weiter dies Betriebsspannung U2 zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode angelegt um im nächsten Messintervall erneut die Leerlaufspannung zu überprüfen. Sobald die Messung der Leerlaufspannung des elektrochromen Funktionselementes ergibt, dass diese den Sollwert der Leerlaufspannung erreicht, so folgt Schritt f) des Verfahrens. In Schritt f) wird, nach Erreichen des Sollwertes der Leerlaufspannung des elektrochromen Funktionselementes, die zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode anliegende Spannung U2 auf eine Haltespannung UH gesenkt.

Die Betriebsspannung beschreibt die Spannung, die an den Flächenelektroden eines Funktionselementes angelegt werden muss um das Funktionselement von einem optischen Zustand in einen anderen optischen Zustand zu überführen. Dabei werden jeweils die Endzustände betrachtet, das heißt als ein optischer Zustand der transparenteste Zustand den das Funktionselement erreichen kann und als der andere optische Zustand der, je nach Art des Funktionselementes, getönteste oder getrübteste Zustand der erreichbar ist. Die Betriebsspannung entspricht dabei der maximalen Spannung, die zwischen den Flächenelektroden angelegt wird. Die Betriebsspannung Ui ist die Spannung, die an dem PDLC-Funktionselement angelegt werden muss um dieses von einem spannungsfreien getrübten Zustand in einen transparenten Zustand zu überführen. Der Übergang vom transparenten Zustand des PDLC-Elementes in einen getrübten Zustand erfolgt durch Trennen des PDLC-Funktionselementes von der Spannungsquelle. Als Betriebsspannung U2 wird die Betriebsspannung des elektrochromen Funktionselementes bezeichnet, die zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode angelegt werden muss um das elektrochrome Funktionselement von einem transparenten Zustand in einen getönten Endzustand zu überführen. Um das elektrochrome Funktionselement vom getönten Endzustand in einen transparenten Endzustand zurückzuführen muss die Betriebsspannung U3 zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode angelegt werden, wobei U2 und U3 näherungsweise den gleichen Betrag haben und bevorzugt gilt U2 = - U3. Die Größe der Betriebsspannungen Ui und U2 ist von der Bauweise der Funktionselemente abhängig. Typische Betriebsspannungen liegen zwischen 30 V und 300 V, bevorzugt zwischen 50 V und 240 V, besonders bevorzugt zwischen 50 V und 150 V.

Als Haltespannung wird die Spannung beschrieben, die zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode anzulegen ist um das elektrochrome Funktionselement in einem getönten optischen Zustand zu halten. Je nach Art des Funktionselementes kann ohne Anlegen einer Haltespannung eine in der Regel sehr langsame Aufhellung und ein dementsprechender Übergang in den transparenten Zustand erfolgen. Dies wird durch Anlegen der Haltespannung vermieden. Je nach Geschwindigkeit dieser Rückreaktion kann allerdings auch auf eine Haltespannung verzichtet werden, wobei diese 0 V beträgt.

Als Leerlaufspannung wird die Spannung bezeichnet, die zwischen den Flächenelektroden des elektrochromen Funktionselementes, also zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode, messbar ist. Im Laufe der Abdunklung des elektrochromen Funktionselementes ändern sich die Oxidationszustände der im elektrischen Feld wandernden Ionen, wodurch es zu eben dieser Abdunklung kommt. Dabei entsteht ein elektrisches Potential zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode, das als Leerlaufspannung messbar ist. Dazu wird die zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode angelegte Betriebsspannung kurzzeitig unterbrochen, die Leerlaufspannung gemessen und die Betriebsspannung danach wieder angelegt um den Schaltvorgang fortzuführen. Methoden zur Messung der Leerlaufspannung sowie entsprechende Messgeräte sind dem Fachmann bekannt und handelsüblich. Beispielsweise kann unmittelbar in einer Steuereinheit zur Steuerung des Schaltvorgangs der Verbundscheibe ein Spannungsmessgerät integriert sein. Schritt a) des Verfahrens wird bevorzugt eingeleitet durch bedienen eines Bedienelementes, zum Beispiel eines Schalters, durch einen Nutzer. Ein solches Bedienelement kann innerhalb der Verbundscheibe selbst oder extern vorgesehen werden, beispielsweise integriert in andere Bedienelemente eines Kraftfahrzeugs. Das Bedienelement ist an eine Steuereinheit angeschlossen, die daraufhin den Schaltvorgang der Verbundscheibe gemäß den Schritten a) bis f) einleitet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird Schritt a) des Verfahrens automatisiert eingeleitet, beispielsweise in Abhängigkeit von Umgebungseinflüssen wie Intensität der Sonneneinstrahlung oder Sonnenstand. Eine Messeinheit, die diese Umgebungseinflüsse überwacht, ist in diesem Fall an einer Steuereinheit angeschlossen, die in Anhängigkeit der gemessenen Werte den Schaltvorgang gemäß Schritten a) bis f) einleitet.

Bevorzugt wird das Verfahren in Schritt c) für mindestens 5 Sekunden, besonders bevorzugt für 5 Sekunden bis 20 Sekunden, insbesondere 8 Sekunden bis 15 Sekunden, beispielsweise 10 Sekunden pausiert. Dies hat sich als vorteilhaft erwiesen hinsichtlich eines optisch ansprechenden Gesamtschaltvorgangs der Verbundscheibe.

In Schritt d) wird die Spannung zwischen der dritten Flächenelektrode und der vierten Flächenelektrode bevorzugt mit einer Geschwindigkeit von 0,5 V/s bis 2 V/s, besonders bevorzugt mit einer Geschwindigkeit von 0,5 V/s bis 1 ,5 V/s erhöht. Diese Geschwindigkeit hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen um die Dauer des Schaltvorgangs des PDLC- Funktionselementes an die Dauer des Schaltvorgangs des elektrochromen Funktionselementes anzupassen uns so einen für den Betrachter besonders ansprechenden Verlauf des Schaltvorgangs der Verbundscheibe zu erreichen.

Bevorzugt wird die Leerlaufspannung in Schritt e) in einem zeitlichen Abstand von 2 Sekunden bis 20 Sekunden, besonders bevorzugt 3 Sekunden bis 15 Sekunden, insbesondere 3 Sekunden bis 10 Sekunden gemessen, wobei dieser Zeitabschnitt einer Periode des periodischen Messvorgangs entspricht.

Die Flächenelektroden und die aktiven Schichten der Funktionselemente sind typischerweise im Wesentlichen parallel zur ersten Scheibe und zweiten Scheibe der Verbundscheibe angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt Schritt e) bereits während Schritt d). Dies ist vorteilhaft um gegebenenfalls den gemäß Schritt d) erfolgenden Spannungsanstieg der Spannung zwischen der dritten Flächenelektrode und der vierten Flächenelektrode in Abhängigkeit von der in Schritt e) zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode gemessenen Leerlaufspannung modifizieren zu können. Auf diese Weise ist es möglich in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Schaltvorgangs des elektrochromen Funktionselementes, die über die Differenz zwischen Sollwert und Istwert der Leerlaufspannung bestimmbar ist, die Geschwindigkeit des Schaltvorgangs des PDLC- Funktionselementes anzupassen.

Im erfindungsgemäßen Verfahren werden ein PDLC-Funktionselement und ein elektrochromes Funktionselement gleichzeitig so geschaltet, dass ein optisch ansprechender Gesamtschaltvorgang der Verbundscheibe umfassend diese Funktionselemente entsteht. Nach Schritt f) des Verfahrens liegt am PDLC-Funktionselement dessen Betriebsspannung Ui an, das heißt das PDLC-Funktionselement befindet sich in einem transparenten Zustand. Am elektrochromen Funktionselement liegt nach Schritt f) die Haltespannung UH an, die dazu führt, dass das elektrochrome Funktionselement in dem abgedunkelten Zustand gehalten wird, in den es durch Anlegen der Betriebsspannung U2 in Schritt b) überführt wurde. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird nach Schritt f) die zwischen der dritten Flächenelektrode und der vierten Flächenelektrode anliegende Spannung auf 0V gesenkt, das PDLC-Funktionselement wird also deaktiviert und trübt somit ein. Damit wird die Verbundscheibe in einen abgedunkelten Zustand mit hoher Trübung versetzt. Diese zusätzliche Trübung ist vorteilhaft, wenn der Nutzer der Verbundscheibe im abgedunkelteren Zustand Z2 der Verbundscheibe die Durchsicht durch die Scheibe vollständig verhindern will. Sofern eine Trübung der Verbundscheibe im abgedunkelteren Zustand Z2 gewünscht ist, so wird diese vorzugsweise bereits während des Verfahrens in die Wege geleitet. Bevorzugt erfolgt ein solches Eintrüben der Verbundscheibe durch Deaktivieren des PDLC- Funktionselementes sobald in Schritt e) die gemessene Leerlaufspannung mindestens 95% des Sollwertes der Leerlaufspannung erreicht hat. Insbesondere wird die Spannung zwischen der dritten Flächenelektrode und der vierten Flächenelektrode mit einer Geschwindigkeit von 3 V/s bis 15 V/s bis auf 0 V gesenkt, sobald in Schritt e) die gemessene Leerlaufspannung zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode mindestens 80%, bevorzugt mindestens 90% des Sollwertes der Leerlaufspannung erreicht hat. Auf diese Weise wird ein optisch besonders ansprechender Schaltvorgang erreicht. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt nach Schritt f) ein Schaltvorgang vom abgedunkelteren zweiten Zustand (Z2) zurück in den ersten transparenteren Zustand (Z1). Dieser Schaltvorgang kann, wie für Schritt a) bereits beschrieben, durch manuelle Bedienung einer Schaltfläche durch einen Benutzer oder auch automatisiert gesteuert in Anhängigkeit von Umgebungsfaktoren erfolgen. Für ein Schalten der Verbundscheibe vom abgedunkelteren zweiten Zustand Z2 zurück in den ersten transparenten Zustand Z1 werden mindestens die folgenden Schritte ausgeführt: g) Anlegen der Betriebsspannung Ui des PDLC-Funktionselementes zwischen der dritten Flächenelektrode und der vierten Flächenelektrode, h) Anlegen der Betriebsspannung U3 des elektrochromen Funktionselementes zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode.

Durch Anlegen der Betriebsspannung Ui des PDLC-Funktionselementes richten sich die Flüssigkristalle der PDLC-Schicht im elektrischen Feld aus, so dass das PDLC- Funktionselement in seinen transparenten Zustand übergeht. Liegt die Betriebsspannung Ui bereits vor Schritt g) am PDLC-Funktionselement an, so besteht Schritt g) darin diese Spannung aufrecht zu erhalten.

In Schritt h) wird eine Betriebsspannung U3 am elektrochromen Funktionselement zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode angelegt. Die Betriebsspannung U3 ist die Spannung, die benötigt wird um das elektrochrome Funktionselement von einem getönten abgedunkelten Zustand in einen transparenten Zustand zu überführen. Der Betrag der Betriebsspannung U3 entspricht in der Regel dem Betrag der Betriebsspannung U2, wobei beide Spannungen ein entgegengesetztes Vorzeichen aufweisen. Demnach muss die Polarität der Flächenelektroden des elektrochromen Funktionselementes umgekehrt werden um das elektrochrome Funktionselement in den transparenten Zustand zurück zu überführen. Nach Schritt h) befinden sich das elektrochrome Funktionselement und das PDLC-Funktionselement beide in einem transparenten Zustand, wodurch die Verbundscheibe ihren ersten transparenteren Zustand (Z1) erreicht.

Der erste transparentere Zustand Z1 der Verbundscheibe weist eine im Vergleich zum zweiten abgedunkelteren Zustand Z2 der Verbundscheibe erhöhte Transmission von Licht im sichtbaren Bereich des Spektrums auf. Bevorzugt verfügt die Verbundscheibe im ersten transparenten Zustand Z1 über eine Transmission von mindestens 20 % des Lichtes im sichtbaren Bereich des Lichtspektrums, während die Verbundscheibe im abgedunkelteren zweiten Zustand Z2 eine Transmission von höchstens 10 % des Lichtes im sichtbaren Bereich des Lichtspektrums aufweist.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Verbundscheibe mit einem ersten transparenteren Zustand und einem zweiten abgedunkelteren Zustand. Die für die Verbundscheibe beschriebenen Merkmale gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.

Die Verbundscheibe umfasst mindestens eine erste Scheibe und eine zweite Scheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind, wobei ein elektrochromes Funktionselement und ein PDLC-Funktionselement in der Zwischenschicht eingelagert sind. Die Verbundscheibe verfügt somit über mindestens zwei, im Wesentlichen deckungsgleich miteinander angebrachte, Funktionselemente mit jeweils einer aktiven Schicht. Der optische Zustand der Verbundscheibe wird somit bestimmt durch die optischen Zustände dieser beiden Funktionselemente. Im ersten transparenteren Zustand der Verbundscheibe befinden sich das PDLC-Funktionselement und das elektrochrome Funktionselement in einem transparenten Zustand. Im zweiten abgedunkelteren Zustand der Verbundscheibe befindet sich das elektrochrome Funktionselement in einem getönten Zustand, während das PDLC-Funktionselement, nach Wahl des Nutzers, in einem transparenten oder getrübten Zustand vorliegen kann. Die aktive Schicht des elektrochromen Funktionselementes ist eine elektrochrome Schicht, die zwischen einer ersten Flächenelektrode und einer zweiten Flächenelektrode angeordnet ist, wobei der optische Zustand des Funktionselementes durch Anlegen einer Spannung an diesen Flächenelektroden veränderlich ist. Das PDLC-Funktionselement verfügt über eine PDLC- Schicht als aktive Schicht, die zwischen einer dritten Flächenelektrode und einer vierten Flächenelektrode angeordnet ist. Die Funktionselemente weisen elektrisch steuerbare optische Eigenschaften auf, die in Abhängigkeit der an den benachbarten Flächenelektroden angelegten Spannung regelbar sind.

Das PDLC-Funktionselement (polymer dispersed liquid crystal) weist eine aktive Schicht auf, die Flüssigkristalle enthält, welche in eine Polymermatrix eingelagert sind. Wird an die Flächenelektroden 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. Ein solches Funktionselement ist beispielsweise aus DE 102008026339 A 1 bekannt. Die aktive Substanz eines PDLC-Funktionselementes sind demnach Flüssigkristalle, die in Form von Flüssigkristalltröpfchen in einer Matrix, in diesem Fall einer polymeren Matrix, dispergiert sind. Die Polymermatrix sowie die darin dispergierten Flüssigkristalltröpfchen bilden gemeinsam die aktive Schicht.

Bei dem elektrochromen Funktionselement ist die aktive Schicht des Funktionselements eine elektrochemisch aktive Schicht. Die Transmission von sichtbarem Licht ist vom Einlagerungsgrad von Ionen in die aktive Schicht abhängig, wobei die Ionen beispielsweise durch eine lonenspeicherschicht zwischen aktiver Schicht und einer Flächenelektrode bereitgestellt werden. Die Transmission kann durch die an die Flächenelektroden angelegte Spannung, welche eine Wanderung der Ionen hervorruft, beeinflusst werden. Geeignete funktionelle Schichten enthalten beispielsweise zumindest Wolframoxid oder Vanadiumoxid. Elektrochrome Funktionselemente sind beispielsweise aus WO 2012007334 A1 , US 20120026573 A1 , WO 2010147494 A1 und EP 1862849 A1 bekannt.

Die erfindungsgemäße Verbundscheibe umfasst mindestens ein elektrochromes Funktionselement und ein PDLC-Funktionselement jeweils umfassend eine aktiv Schicht zwischen zwei Flächenelektroden. Die aktiven Schichten weisen die steuerbaren optischen Eigenschaften auf, welche über die an die Flächenelektroden angelegte Spannung gesteuert werden können. Die Flächenelektroden und die aktiven Schichten sind typischerweise im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Die Flächenelektroden können mit einer externen Spannungsquelle auf an sich bekannte Art elektrisch verbunden werden. Die elektrische Kontaktierung kann durch geeignete Verbindungskabel, beispielsweise Folienleiter realisiert werden, welche optional über sogenannte Sammelleiter (bus bars), beispielsweise Streifen eines elektrisch leitfähigen Materials oder elektrisch leitfähige Aufdrucke, mit den Flächenelektroden verbunden sind.

Die Flächenelektroden sind bevorzugt jeweils auf einer der Flächenelektrode benachbarten Trägerfolie aufgebracht. Die erste Flächenelektrode ist dabei auf einer ersten Trägerfolie, die zweite Flächenelektrode auf einer zweiten Trägerfolie, die dritte Flächenelektrode auf einer dritten Trägerfolie und die vierte Flächenelektrode auf einer vierten Flächenelektrode angeordnet. Die Schichtabfolge innerhalb beider Funktionselemente ist dabei so, dass die Flächenelektroden auf der der jeweiligen aktiven Schicht zugewandten Oberfläche der Trägerfolie aufgebracht sind. Die Funktionselemente können somit im Produktionsprozess in Form einer Mehrschichtfolie aus Trägerfolien, Flächenelektroden und aktiver Schicht bereitgestellt werden. Das elektrochrome Funktionselement umfasst dabei in dieser Reihenfolge die erste Trägerfolie, die erste Flächenelektrode, die elektrochrome Schicht, die zweite Flächenelektrode und die zweite Trägerfolie. Das PDLC-Funktionselement umfasst in dieser Reihenfolge eine dritte Trägerfolie, die dritte Flächenelektrode, die PDLC-Schicht, die vierte Flächenelektrode und die vierte Trägerfolie.

Bevorzugt enthalten die Trägerfolien zumindest ein im Autoklavprozess nicht vollständig aufschmelzendes Polymer, das einen Schmelzpunkt von oberhalb 150 °C, bevorzugt 180 °C aufweist. Besonders bevorzugt umfassen die Trägerfolien Polyethylenterephthalat (PET). Besonders bevorzugt bestehen die erste, die zweite, die dritte und die vierte Trägerfolie aus einer PET-Folie. Die T rägerfolien sind bevorzugt transparent, können jedoch auch getönt sein. Die Dicke der Trägerfolien beträgt bevorzugt von 0,025 mm bis 0,400 mm, insbesondere von 0,050 mm bis 0,200 mm. Die Flächenelektroden sind bevorzugt auf einer Oberfläche der Trägerfolie angeordnet, das heißt auf genau einer der beiden Seiten der Trägerfolie (also auf deren Vorderseite oder deren Rückseite). Die Trägerfolien sind dabei im Schichtstapel der Mehrschichtfolie so ausgerichtet, dass die Flächenelektroden benachbart zu den aktiven Schichten angeordnet sind. Die Folien können auch innerhalb der genannten Bereiche verschiedene Dicken und Zusammensetzungen aufweisen.

Bevorzugt sind die Trägerfolien im Bereich des gesamten Funktionselementes als eine einzelne durchgängige Folie ausgeführt. Dadurch kann eine hohe optische Produktqualität erreicht werden. Im Gegensatz dazu bleibt in einem Funktionselement, das aus mehreren an einer Schnittkante aneinandergelegten Mehrschichtfolien erzeugt wird, die Schnittkante auch nach Lamination des Funktionselements in einer Scheibe sichtbar.

Bevorzugt ist jede Flächenelektrode mit mindestens einem Sammelleiter elektrisch leitend kontaktiert. Die Flächenelektroden sind mit einer externen Spannungsquelle auf an sich bekannte Art elektrisch verbunden. Die elektrische Kontaktierung ist durch geeignete Verbindungskabel, beispielsweise Folienleiter realisiert, welche bevorzugt über Sammelleiter mit den Flächenelektroden verbunden sind.

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 Fluordotiertes oder Antimon-dotiertes Zinnoxid enthalten. Die Flächenelektroden weisen bevorzugt eine Dicke von 10 nm bis 2 pm auf, besonders bevorzugt von 20 nm bis 1 pm, ganz besonders bevorzugt von 30 nm bis 500 nm.

Die Funktionselemente in Form von Mehrschichtfolien können außer der jeweiligen aktiven Schicht und den Flächenelektroden weitere an sich bekannte Schichten aufweisen, beispielsweise Barriereschichten, Blockerschichten, Antireflexionsschichten, Schutzschichten und/oder Glättungsschichten.

Die Funktionselemente sind in die thermoplastische Zwischenschicht der Verbundscheibe eingelagert. Die thermoplastische Zwischenschicht umfasst bevorzugt mindestens eine erste thermoplastische Verbundfolie, mindestens eine zweite thermoplastische Verbundfolie und mindestens eine dritte thermoplastische Verbundfolie. Die Funktionselemente sind zumindest abschnittsweise zwischen diesen Verbundfolien angeordnet ist. Das elektrochrome Funktionselement und das PDLC-Funktionselement können in ihren Abmaßen identisch oder verschieden sein, wobei zumindest abschnittsweise eine Überlappung des elektrochromen Funktionselementes und des PDLC-Funktionselementes vorliegt. Dabei ist eine Projektion des PDLC-Funktionselementes in die Ebene des elektrochromen Funktionselementes mit dem elektrochromen Funktionselement in zumindest einem Teilbereich deckungsgleich und umgekehrt. Die erste, die zweite und die dritte thermoplastische Verbundfolie weisen üblicherweise dieselben Abmessungen wie die erste und die zweite Scheibe auf.

Die thermoplastische Zwischenschicht umfasst bevorzugt eine erste thermoplastische Verbundfolie, die eines der Funktionselemente mit der ersten Scheibe verbindet, eine zweite thermoplastische Verbundfolie, die das andere Funktionselement mit der zweiten Scheibe verbindet und eine dritte thermoplastische Verbundfolie, die das eine der Funktionselemente mit dem anderen Funktionselement verbindet. Beispielsweise verbindet die erste thermoplastische Verbundfolie das PDLC-Funktionselement mit der ersten Scheibe, die zweite thermoplastische Verbundfolie verbindet das elektrochrome Funktionselement mit der zweiten Scheibe und die dritte thermoplastische Verbundfolie verbindet das PDLC- Funktionselement und das elektrochrome Funktionselement miteinander. Eine Anordnung des PDLC-Funktionselementes benachbart zur zweiten Scheibe und des elektrochromen Funktionselementes benachbart zur ersten Scheibe ist ebenso möglich. Typischerweise wird die thermoplastische Zwischenschicht durch mindestens die erste, die zweite und die dritte thermoplastische Verbundfolie gebildet, die flächig aufeinander angeordnet werden und miteinander laminiert werden, wobei die Funktionselemente zwischen den drei Schichten eingelegt werden. Die mit den Funktionselementen überlappenden Bereiche der Verbundfolien bilden dann die Bereiche, welche das Funktionselement mit den Scheiben verbinden. In anderen Bereichen der Scheibe, wo die thermoplastischen Verbundfolien direkten Kontakt zueinander haben, können sie beim Laminieren derart verschmelzen, dass die beiden ursprünglichen Schichten unter Umständen nicht mehr erkennbar sind und stattdessen eine homogene Zwischenschicht vorliegt.

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

Die Dicke der ersten und der zweiten thermoplastischen Verbundfolie beträgt bevorzugt jeweils zwischen 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,3 mm bis 1 mm, insbesondere von 0,3 mm bis 0,8 mm, beispielsweise 0,38 mm oder 0,76 mm. Die Dicke der dritten thermoplastischen Verbundfolie liegt bevorzugt zwischen 25 pm und 200 pm, besonders bevorzugt zwischen 25 pm und 75 pm, beispielsweise 50 pm.

Besonders bevorzugt weisen die erste thermoplastische Verbundfolie und die zweite thermoplastische Verbundfolie eine Dicke von jeweils 0,38 mm auf, während die dritte thermoplastische Verbundfolie 50 pm dick ist. Dies ist vorteilhaft um einerseits eine sichere Anbindung der Funktionselemente und der Scheiben zueinander zu erreichen und andererseits eine möglichst geringe Dicke der thermoplastischen Zwischenschicht zu erzielen.

Eine thermoplastische Verbundfolie kann beispielsweise durch eine einzige thermoplastische Folie ausgebildet werden. Eine thermoplastische Verbundfolie kann auch aus Abschnitten unterschiedlicher thermoplastischer Folien gebildet werden, deren Seitenkanten aneinandergesetzt sind. Zusätzlich zu einer ersten thermoplastischen Verbundfolie oder einer zweiten thermoplastischen Verbundfolie können auch weitere thermoplastische Verbundfolien vorhanden sein. Diese können bei Bedarf auch zur Einbettung weiterer Folien umfassend funktionelle Schichten, beispielsweise infrarotreflektierender Schichten, UV- filternder Schichten oder akustisch dämpfender Schichten, genutzt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eines der Funktionselemente, bevorzugt beide Funktionselemente, umlaufend von einer thermoplastischen Rahmenfolie umgeben. Die mindestens eine thermoplastische Rahmenfolie umgibt das Funktionselement rahmenförmig entlang der umlaufenden Kante des Funktionselementes und weist etwa die gleiche Dicke auf wie das Funktionselement. So werden lokale Dickenunterschiede der Verbundscheibe, die durch örtlich begrenzte Funktionselemente eingebracht werden durch eine solche Rahmenfolie kompensiert, so dass Glasbruch beim Laminieren vermieden werden kann. Die thermoplastischen Rahmenfolien können durch thermoplastische Verbundfolien gebildet werden, in welche die Aussparung durch Ausschneiden eingebracht worden ist. Das Material der thermoplastischen Rahmenfolien entspricht dem Material den für die thermoplastischen Verbundfolien genannten Materialien.

Optional wird die umlaufende Kante des Funktionselementes vollständig oder teilweise mit einer Randversiegelung versehen. Diese kann beispielsweise in Form eines Klebebands um die offene Kante des Funktionselementes gelegt werden oder durch im Randbereich des Funktionselementes beidseitig aufgelegte Sperrfolien ausgeführt sein. Die Randversiegelung verhindert das Eindiffundieren von Weichmachern aus den thermoplastischen Verbundfolien in die aktive Schicht des Funktionselementes.

Optional ist mindestens ein Bereich der ersten, der zweiten und/oder der dritten thermoplastischen Verbundfolie getönt oder gefärbt. Die Transmission dieses Bereichs im sichtbaren Spektralbereich ist also herabgesetzt gegenüber einer nicht getönten oder gefärbten Schicht. Der getönte/gefärbte Bereich der thermoplastischen Verbundfolien erniedrigt somit die Transmission der Verbundscheibe. Insbesondere wird der ästhetische Eindruck des PDLC-Funktionselements verbessert, weil die Tönung zu einem neutraleren Erscheinungsbild führt, das auf den Betrachter angenehmer wirkt. Der getönte oder gefärbte Bereich kann homogen gefärbt oder getönt sein, das heißt eine ortsunabhängige Transmission aufweisen. Die Tönung oder Färbung kann aber auch inhomogenen sein, insbesondere kann ein Transmissionsverlauf realisiert sein.

Eine bevorzugte Schichtenfolge der erfindungsgemäßen Verbundscheibe umfasst in dieser Reihenfolge flächenmäßig übereinander angeordnet mindestens

- eine erste Scheibe, - eine erste thermoplastische Verbundfolie,

- ein PDLC-Funktionselement rahmenförmig umgeben von einer ersten thermoplastischen Rahmenfolie,

- eine dritte thermoplastische Verbundfolie,

- ein elektrochromes Funktionselement rahmenförmig umgeben von einer zweiten thermoplastischen Rahmenfolie,

- eine zweite thermoplastische Verbundfolie,

- eine zweite Scheibe, wobei das elektrochrome Funktionselement in dieser Reihenfolge flächenmäßig übereinander umfasst

- eine erste Trägerfolie,

- eine erste Flächenelektrode,

- eine elektrochrome Schicht,

- eine zweite Flächenelektrode,

- eine zweite Trägerfolie, und das PDLC- Funktionselement in dieser Reihenfolge flächenmäßig übereinander umfasst

- eine dritte Trägerfolie,

- eine dritte Flächenelektrode,

- eine PDLC-Schicht,

- eine vierte Flächenelektrode,

- eine vierte Trägerfolie.

Die Begriffe erste Scheibe und zweite Scheibe beschreiben willkürlich zwei verschiedene Scheiben. Insbesondere kann die erste Scheibe als eine Außenscheibe und die zweite Scheibe als eine Innenscheibe bezeichnet werden. Ist die Verbundscheibe dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung eines Fahrzeugs oder eines Gebäudes einen Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen, so wird mit Innenscheibe im Sinne der Erfindung die dem Innenraum (Fahrzeuginnenraum) zugewandte Scheibe (zweite Scheibe) bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe (erste Scheibe) bezeichnet. Die Erfindung ist aber darauf nicht eingeschränkt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eines der Funktionselemente, bevorzugt beide Funktionselemente, durch Trennlinien, auch als Isolierungslinien bezeichnet, in Segmente aufgeteilt. Die Trennlinien sind insbesondere in die Flächenelektroden eingebracht, so dass die Segmente der Flächenelektrode elektrisch voneinander isoliert sind. Mindestens eine der Flächenelektroden weist dabei mindestens eine Trennlinie auf, die die Flächenelektrode in mindestens zwei Segmente unterteilt, deren elektrisch steuerbare optische Eigenschaften unabhängig voneinander schaltbar sind. Die einzelnen Segmente sind dazu unabhängig voneinander mit der Spannungsquelle verbunden, so dass sie separat angesteuert werden können. So können beispielsweise verschiedene Bereiche der Funktionselemente unabhängig geschaltet werden. Besonders bevorzugt sind die Trennlinien und die Segmente bei einer Kraftfahrzeugdachscheibe in Einbaulage horizontal angeordnet, wobei die Trennlinien zwischen gegenüberliegenden Türen des Kraftfahrzeugs im Wesentlichen parallel zur vorderen Dachkante verlaufen. Der Begriff „horizontal“ ist hier breit auszulegen und bezeichnet eine Ausbreitungsrichtung, die in Einbaulage zwischen den Seitenkanten des Fahrzeugs verläuft. Die Trennlinien müssen nicht notwendigerweise gerade sein, sondern können auch leicht gebogen sein, bevorzugt angepasst an eine eventuelle Biegung der Kanten der Verbundscheibe. Vertikale Trennlinien sind natürlich auch denkbar.

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

Die Trennlinien können durch Laserablation, mechanisches Schneiden oder Ätzen während der Herstellung des Funktionselements eingebracht werden. Bereits laminierte Mehrschichtfolien können auch nachträglich noch mittels Laserablation segmentiert werden.

Die Funktionselemente können auch Aussparungen oder Löcher aufweisen, etwa im Bereich sogenannter Sensorfenster oder Kamerafenster. Diese Bereiche sind dafür vorgesehen, mit Sensoren oder Kameras ausgestattet zu werden, deren Funktion durch regelbare Funktionselemente im Strahlengang beeinträchtigt werden würde, beispielsweise Regensensoren.

Die Funktionselemente sind bevorzugt über die gesamte Fläche der Verbundscheibe angeordnet, abzüglich eines umlaufenden Randbereichs mit einer Breite von beispielsweise 2 mm bis 20 mm. Die Funktionselemente sind so innerhalb der Zwischenschicht eingekapselt und vor Kontakt mit der umgebenden Atmosphäre und Korrosion geschützt.

Die elektrische Steuerung der Funktionselemente erfolgt beispielsweise mittels Schaltern, Dreh- oder Schiebereglern, die in den Armaturen des Fahrzeugs oder unmittelbar in der Verbundscheibe integriert sind. Dabei kann auch eine Schaltfläche zur Reglung in die Windschutzscheibe und/oder in die Dachfläche eines Kraftfahrzeugs integriert sein, beispielsweise eine kapazitive Schaltfläche. Alternativ oder zusätzlich können die Funktionselemente durch kontaktfreie Verfahren, beispielsweise durch das Erkennen von Gesten, oder in Abhängigkeit des durch eine Kamera und geeignete Auswerteelektronik festgestellten Zustands von Pupille oder Augenlid gesteuert werden. Eine Steuerung in Abhängigkeit des Augenlid- oder Pupillenzustands kommt dabei vor allem bei Funktionselementen als Sonnenblende einer Windschutzscheibe in Frage. Alternativ oder zusätzlich kann das Funktionselement durch Sensoren, welchen einen Lichteinfall auf die Scheibe detektieren, gesteuert werden.

Die erste Scheibe und die zweite Scheibe sind bevorzugt aus Glas gefertigt, besonders bevorzugt aus Kalk-Natron-Glas, wie es für Fensterscheiben üblich ist. Die Scheiben können aber auch aus anderen Glassorten gefertigt sein, beispielsweise Quarzglas, Borosilikatglas oder Alumino-Silikat-Glas, oder aus starren klaren Kunststoffen, beispielsweise Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat. Die erste Scheibe und oder die zweite Scheibe können thermisch oder chemisch vorgespannt sein. Insbesondere dünne Innenscheiben mit einer Dicke von kleiner oder gleich 1 mm werden bevorzugt aus chemisch vorgespanntem Alumino- Silikat-Glas gefertigt. Die Scheiben können klar sind, oder auch getönt oder gefärbt. Bei einer Verwendung als Windschutzscheibe muss jedoch im zentralen Sichtbereich eine ausreichende Lichttransmission sichergestellt werden, bevorzugt mindestens 70 % im Haupt- Durchsichtbereich A gemäß ECE-R43.

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

Die Dicke der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe kann breit variieren und so den Erfordernissen im Einzelfall angepasst werden. Die erste Scheibe und die zweite Scheibe weisen bevorzugt Dicken von 0,5 mm bis 5 mm auf, besonders bevorzugt von 1 mm bis 3 mm. Die Verbundscheibe kann beispielsweise die Windschutzscheibe oder die Dachscheibe eines Fahrzeugs oder eine andere Fahrzeugverglasung sein, beispielsweise eine Trennscheibe in einem Fahrzeug, bevorzugt in einem Schienenfahrzeug oder einem Bus. Alternativ kann die Verbundscheibe eine Architekturverglasung, beispielsweise in einer Außenfassade eines Gebäudes oder eine Trennscheibe im Innern eines Gebäudes sein.

Handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Verbundscheibe um eine Kraftfahrzeugscheibe, so werden eine oder mehrere Kanten der Funktionselemente in Durchsicht durch die Scheibe bevorzugt von einem opaken Abdeckdruck verdeckt. Windschutzscheiben und Dachscheiben weisen typischerweise einen umlaufenden peripheren Abdeckdruck aus einer opaken Emaille auf, der insbesondere dazu dient, den zum Einbau der Verbundscheibe verwendeten Kleber vor UV-Strahlung zu schützen und optisch zu verdecken. Dieser periphere Abdeckdruck wird bevorzugt dazu verwendet, auch die Kanten der Funktionselemente zu verdecken, sowie die erforderlichen elektrischen Anschlüsse. Bevorzugt weist sowohl die als Außenscheibe verwendete erste Scheibe als auch die als Innenscheibe verwendete zweite Scheibe einen Abdeckdruck auf, so dass die Durchsicht von beiden Seiten gehindert wird.

In einer möglichen Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Verbundscheibe eine Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs. Diese umfasst eine Motorkante, die in Einbaulage der Verbundscheibe in der Fahrzeugkarosserie der Motorhaube benachbart ist und eine Dachkante, die in Einbaulage an das Fahrzeugdach grenzt. Motorkante und Dachkante bilden dabei zwei einander gegenüberliegende Scheibenkanten. Zwischen Motorkante und Dachkante verlaufen zwei einander gegenüberliegende Seitenkanten, die in Einbaulage der Windschutzscheibe an die sogenannten A-Säulen der Karosserie grenzen.

Windschutzscheiben weisen ein zentrales Sichtfeld auf, an dessen optische Qualität hohe Anforderungen gestellt werden. Das zentrale Sichtfeld muss eine hohe Lichttransmission aufweisen (typischerweise größer als 70%). Das besagte zentrale Sichtfeld ist insbesondere dasjenige Sichtfeld, das vom Fachmann als Sichtfeld B, Sichtbereich B oder Zone B bezeichnet wird. Das Sichtfeld B und seine technischen Anforderungen sind in der Regelung Nr. 43 der Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa (UN/ECE) (ECE-R43, „Einheitliche Bedingungen für die Genehmigung der Sicherheitsverglasungswerkstoffe und ihres Einbaus in Fahrzeuge“) festgelegt. Dort ist das Sichtfeld B in Anhang 18 definiert. Die thermoplastische Zwischenschicht, umfassend die erste, die zweite, die dritte thermoplastische Verbundfolie und etwaige weitere polymere Folien, sind im zentralen Sichtfeld einer Windschutzscheibe nicht getönt oder gefärbt, sondern klar und transparent. Dadurch wird sichergestellt, dass die Durchsicht durch das zentrale Sichtfeld nicht eingeschränkt wird, so dass die Scheibe als Windschutzscheibe verwendet werden kann. Unter einer transparenten thermoplastischen Verbundfolie wird eine Schicht mit einer Lichttransmission im sichtbaren Spektralbereich von mindestens 70 % bevorzugt mindestens 80% bezeichnet. Die transparente Zwischenschicht liegt zumindest im Sichtfeld A, bevorzugt auch im Sichtfeld B nach ECE-R43 vor.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verbundscheibe eine Kraftfahrzeugdachscheibe, wobei die erste Scheibe die der Fahrzeugumgebung zugewandte Außenscheibe darstellt und die zweite Scheibe die dem Innenraum des Fahrzeugs zugewandte Innenscheibe ist. Bevorzugt weist zumindest die erste thermoplastische Verbundscheibe, die benachbart zur Außenscheibe angeordnet ist, eine UV-filternde Funktion auf. Dadurch kann ultraviolette Strahlung nicht oder nur in geringem Maße zu den Funktionselementen vordringen, wodurch die Lebensdauer der Funktionselemente, insbesondere des elektrochromen Funktionselementes verbessert wird.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein. Es zeigen:

Figuren 1a, 1 b eine erfindungsgemäße Verbundscheibe als Dachscheibe eines Kraftfahrzeugs,

Figur 2a eine vergrößerte Darstellung des PDLC-Funktionselementes im Ausschnitt X gemäß Figur 1b,

Figur 2b eine vergrößerte Darstellung des elektrochromen Funktionselementes im Ausschnitt X‘ gemäß Figur 1b,

Figur 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe in verschiedenen optischen Zuständen während des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Figuren 1a und 1 b stellen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 100 dar, die als Dachscheibe eines Kraftfahrzeugs ausgeformt ist. Die Dachscheibe umfasst eine erste Scheibe 1 als Außenscheibe, eine zweite Scheibe 2 als Innenscheibe und eine thermoplastische Zwischenschicht 3, in die ein PDLC-Funktionselement 5 und ein elektrochromes Funktionselement 6 jeweils in Form einer Mehrschichtfolie eingelagert sind. Figur 1a zeigt eine Draufsicht der Verbundscheibe 100 als Dachscheibe eines Kraftfahrzeugs. Figur 1 b zeigt einen Querschnitt durch die Verbundscheibe gemäß Figur 1a entlang der Schnittlinie AA‘. Die erste Scheibe 1 und die zweite Scheibe 2 sind kongruent zueinander gebogen. Die erste Scheibe 1 als Außenscheibe der Verglasung ist zur Fahrzeugumgebung orientiert, während die zweite Scheibe 2 als Innenscheibe der Verbundscheibe zum Fahrzeuginnenraum weist. Die erste Scheibe 1 besteht aus klarem Kalk-Natron-Glas mit einer Dicke von 2,1 mm. Die zweite Scheibe 2 besteht aus Kalk-Natron-Glas mit einer Dicke von

2.1 mm und ist grau getönt oder klar, bevorzugt grau getönt. Die Scheiben 1 , 2 sind über die thermoplastische Zwischenschicht 3 mit darin eingelegten Funktionselementen 5, 6 verbunden. Die thermoplastische Zwischenschicht 3 umfasst die erste thermoplastische Verbundfolie 4.1 , die zweite thermoplastische Verbundfolie 4.2, die dritte thermoplastische Verbundfolie 4.3, die erste thermoplastische Rahmenfolie 7.1 und die zweite thermoplastische Rahmenfolie 7.2. Die erste und die zweite thermoplastische Verbundfolie 4.1 , 4.2 umfassen jeweils eine thermoplastische Folie aus PVB mit einer Dicke von 0,38 mm. Das PDLC- Funktionselement 5, ist ebenfalls über die erste thermoplastische Verbundfolie 4.1 an der ersten Scheibe 1 angebunden, während die zweite thermoplastische Verbundfolie 4.2 das elektrochrome Funktionselement 6 mit der zweiten Scheibe 2 verbindet. Die dritte thermoplastische Verbundfolie 4.3 besteht aus PVB mit einer Dicke von 50 pm und verbindet das PDLC-Funktionselement 5 und das elektrochrome Funktionselement e miteinander. Das PDLC-Funktionselement 5 ist rahmenförmig von einer erstes thermoplastischen Rahmenfolie

7.1 umgeben und das elektrochrome Funktionselement e ist rahmenförmig von einer zweiten thermoplastischen Rahmenfolie 7.2 umgeben, wobei beide Rahmenfolien 7.1 , 7.2 eine Dicke von 0,38 mm aufweisen und damit in ihrer Dicke der Dicke der als Mehrschichtfolien ausgeführten Funktionselemente 5, 6 entsprechen. Die Funktionselemente 5, 6 sind durch Anlegen einer elektrischen Spannung in ihren optischen Eigenschaften steuerbar. Die elektrischen Zuleitungen sind der Einfachheit halber nicht dargestellt. Die Funktionselemente 5, 6 weisen im vorliegenden Ausführungsbeispiel identische Abmaße auf, können sich jedoch in ihren Abmaßen auch unterscheiden. Entlang der umlaufenden Kanten 8 der Funktionselemente 5, 6 ist eine Randversiegelung 16 vorgesehen, die die umlaufende Kante 8 umschließt (gezeigt in Figuren 2a, 2b). Die Randversiegelung 16 kann beispielsweise in Form eines Klebebands um die Kante 8 geklebt werden. Alternativ dazu können im Bereich der umlaufende Kante 8 eines Funktionselementes 5, 6 Sperrfolien (nicht gezeigt), beispielsweise bestehend aus PET, aufgelegt sein, die die umlaufende Kante 8 umgeben und als Randversiegelung dienen. Das PDLC-Funktionselement 5 ist bevorzugt mit einer Randversiegelung aus PET-Sperrfolien versehen. Mittels der Randversiegelung 16 wird eine Diffusion des Weichmachers aus der thermoplastischen Zwischenschicht 3 in die Funktionselemente 5, 6 vermieden. Die Funktionselemente 5, 6 können in Form von Segmenten 14 variabel geschaltet werden. Die Funktionselemente 5, 6 ist durch horizontale Trennlinien 15 in drei Segmente 14 aufgeteilt, wobei die in dem PDLC-Funktionselement 5 und die in dem elektrochromen Funktionselement 6 eingebrachten Trennlinien 15 deckungsgleich zueinander verlaufen. Die Trennlinien 15, die eine elektrische Isolierung der Segmente 14 voneinander bewirken, weisen beispielsweise eine Breite von 40 pm bis 120 pm auf. Sie sind mittels eines Lasers in die vorgefertigten Mehrschichtfolien eingebracht worden. Zwischen einander benachbarten Trennlinien 15 sind im Bereich des opaken Abdeckdrucks 10 Sammelleiter (nicht gezeigt) angebracht. Die Sammelleiter der einzelnen Segmente 14 verfügen jeweils über einen separaten elektrischen Anschluss. So sind die Segmente 14 unabhängig voneinander schaltbar. Je dünner die Trennlinien 15 ausgeführt sind, desto unauffälliger sind sie. Das PDLC-Funktionselement 5 und das elektrochrome Funktionselement 6 sind ebenfalls unabhängig voneinander schaltbar, so dass sich die Schaltvorgänge des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen lassen.

Figur 2a zeigt eine vergrößerte Darstellung der thermoplastischen Zwischenschicht 3 mit PDLC-Funktionselement 5 im Ausschnitt X gemäß Figur 1b. Das PDLC-Funktionselement 5 ist als PDLC-Mehrschichtfolie ausgeführt. Die Mehrschichtfolie besteht aus einer PDLC- Schicht 9.1 als aktiver Schicht zwischen Flächenelektroden 12.3, 12.4 und Trägerfolien 13.3, 13.4. Auf einer dritten Trägerfolie 13.3 ist dabei eine dritte Flächenelektrode 12.3 angebracht. Die vierte Trägerfolie 13.4 trägt auf einer Oberfläche die vierte Flächenelektrode 12.4. In unmittelbarer Nachbarschaft zur dritten Flächenelektrode 12.3 und zur vierten Flächenelektrode 12.4 befindet sich zwischen diesen Flächenelektroden und von diesen elektrisch leitend kontaktiert die PDLC-Schicht 9.1. Die Trägerfolien 13.3, 13.4 bestehen aus PET und weisen eine Dicke von beispielsweise 50 pm oder 110 pm auf. Die Trägerfolien 13.3, 13.4 sind mit mindestens einer zur benachbarten PDLC-Schicht 9.1 weisenden Beschichtung aus ITO mit einer Dicke von etwa 100 nm versehen, welche die Flächenelektroden 12.3, 12.4 ausbilden. Die Flächenelektroden 12.3, 12.4 sind über nicht dargestellte Sammelleiter (beispielweise ausgebildet durch einen silberhaltigen Siebdruck) und nicht dargestellte Verbindungskabel mit einer Spannungsquelle verbindbar. Figur 2b zeigt eine vergrößerte Darstellung der thermoplastischen Zwischenschicht 3 mit elektrochromem Funktionselement 6 im Ausschnitt X‘ gemäß Figur 1 b. Das elektrochrome Funktionselement 6 ist als elektrochrome Mehrschichtfolie ausgeführt. Die Mehrschichtfolie besteht aus einer elektrochromen Schicht 9.2 als aktiver Schicht zwischen Flächenelektroden 12.1 , 12.2 und Trägerfolien 13.1 , 13.2. Auf einer ersten Trägerfolie 13.1 ist dabei eine erste Flächenelektrode 12.1 angebracht. Die zweite Trägerfolie 13.2 trägt auf einer Oberfläche die zweite Flächenelektrode 12.2. In unmittelbarer Nachbarschaft zur ersten Flächenelektrode 12.1 und zur zweiten Flächenelektrode 12.2 befindet sich zwischen diesen Flächenelektroden und von diesen elektrisch leitend kontaktiert die elektrochrome Schicht 9.2. Die elektrochrome Schicht umfasst, benachbart zu einer der Flächenelektroden 12.1 , 12.2, in dieser Reihenfolge eine Lage eines elektrochromen Materials, einen Elektrolyten und eine lonenspeicherschicht gefolgt von der verbleibenden Flächenelektrode 12.1 , 12.2. Die Trägerfolien 13.1 , 13.2 bestehen aus PET und weisen eine Dicke von beispielsweise 125 pm bis 180 pm, beispielsweise 150 pm auf. Die Trägerfolien 13.1 , 13.2 sind mit mindestens einer zur benachbarten elektrochromen Schicht 9.2 weisenden Beschichtung aus ITO mit einer Dicke von etwa 100 nm versehen, welche die Flächenelektroden 12.1 , 12.2 ausbilden. Die Flächenelektroden 12.1 , 12.2 sind über nicht dargestellte Sammelleiter (beispielweise ausgebildet durch einen silberhaltigen Siebdruck) und nicht dargestellte Verbindungskabel mit einer Spannungsquelle verbindbar.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe in verschiedenen optischen Zuständen während des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Aufbau der Verbundscheibe 100 entspricht im Wesentlichen dem der in Figuren 1a, 1b beschriebenen, wobei im Unterschied dazu keine Trennlinien in die Flächenelektroden eingebracht sind. In Zustand A ist ein erster transparenter Zustand der Verbundscheibe 100 gezeigt, in dem am PDLC-Funktionselement 5 eine Betriebsspannung Ui anliegt und das PDLC-Funktionselement 5 somit einen transparenten Zustand geringer Trübung einnimmt. Daraufhin wird das PDLC-Funktionselement 5 spannungsfrei geschaltet, wobei die Spannung zwischen der dritten Flächenelektrode 12.3 und der vierten Flächenelektrode 12.40 V beträgt. Dadurch geht das PDLC-Funktionselement 5 in einen getrübten Zustand über und es ergibt sich der optische Zustand B) der Verbundscheibe. Daraufhin wird eine Betriebsspannung U2 zwischen der ersten Flächenelektrode 12.1 und der zweiten Flächenelektrode 12.2 am elektrochromen Funktionselement 6 angelegt, das durch die anliegende Betriebsspannung beginnt in den getönten Zustand überzugehen. Diese Reaktion ist an den Kanten des Sichtfeldes der Verbundscheibe 100 zuerst sichtbar, wobei als Zustand C) der nach 5 Sekunden Wartezeit erreichte Zustand skizziert ist. Danach wird die Spannung zwischen der dritten Flächenelektrode 12.3 und der vierten Flächenelektrode 12.4 am PDLC- Funktionselement 5 mit einer Geschwindigkeit von 1 ,0 V/s bis zur Betriebsspannung Ui des PDLC-Funktionselementes 5 erhöht. Währenddessen verläuft der Tönungsvorgang des elektrochromen Funktionselementes 6 weiter, wie in den Zuständen D) und E) gezeigt ist. Die zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode anliegende Leerlaufspannung wird periodisch, beispielsweise in Abständen von 10 Sekunden, gemessen und mit einem Sollwert der Leerlaufspannung verglichen. Wenn die gemessene Leerlaufspannung den Sollwert erreicht hat, so ist der Tönungsvorgang des elektrochromen Funktionselementes 6 abgeschlossen, wodurch der als Zustand F) gezeigte zweite abgedunkeltere Zustand Z2 der Verbundscheibe 100 erreicht ist. Im vorliegenden Fall wird bei Erreichen des Sollwertes der Leerlaufspannung des elektrochromen Funktionselementes 6 wieder eine Betriebsspannung U2 am PDLC-Funktionselement 5 angelegt, so dass dieses in einem transparenten Zustand niedriger Trübung vorliegt.

Bezugszeichenliste:

1 Innenscheibe

2 Außenscheibe

3 thermoplastische Zwischenschicht

4 thermoplastische Verbundfolien

4.1 erste thermoplastische Verbundfolie

4.2 zweite thermoplastische Verbundfolie

4.3 dritte thermoplastische Verbundscheibe

5 PDLC-Funktionselement

6 elektrochromes Funktionselement

7 thermoplastische Rahmenfolien

7.1 erste thermoplastische Rahmenfolie

7.2 zweite thermoplastische Rahmenfolie

8 umlaufende Kanten der Funktionselemente

9 aktive Schichten der Funktionselemente

9.1 PDLC-Schicht

9.2 elektrochrome Schicht

10 opaker Abdeckdruck

12 Flächenelektroden der Funktionselemente

12.1 erste Flächenelektrode

12.2 zweite Flächenelektrode

12.3 dritte Flächenelektrode

12.4 vierte Flächenelektrode

13 Trägerfolien

13.1 erste Trägerfolie

13.2 zweite T rägerfolie

13.3 dritte Trägerfolie

13.4 vierte Trägerfolie

14 Segmente

15 Trennlinien

16 Randversiegelung

100 Verbundscheibe Z1 erster transparenterer Zustand

Z2 zweiter abgedunkelterer Zustand

AA‘ Schnittlinie X, X‘ Ausschnitte

I Außenseite der ersten Scheibe 1

II Innenseite der ersten Scheibe 1

III Innenseite der zweiten Scheibe 2 IV Außenseite der zweiten Scheibe 2