用于平坦嵌装玻璃单元的多层安排与可切换嵌装玻璃单元的制作方法

本发明涉及一种用于平坦的可切换嵌装玻璃单元的多层安排、可切换嵌装玻璃单元、以及车辆。

背景技术：

可切换嵌装玻璃单元是可以切换对光的透明度的嵌装玻璃单元。这是通过例如使用电致变色材料来完成的。电致变色材料具有根据电流流动或电场来改变它们对于光的透明度的特性。在平坦的嵌装玻璃单元的情况下，比如像窗户，此特性用于赋予嵌装玻璃单元可能的可控制的变暗和/或透明和/或上色。在这种情况下，包含电致变色材料的功能层通常安排在两个透明的层电极之间，这两个层电极旨在针对功能层提供所要求的电场或电流。

如果在例如像可切换嵌装玻璃单元的层电极的透明导电电极表面上要求尽可能均匀的电势分布，这就由于已知透明电极材料的有限的导电性而因为在电流流过电极的情况下在电极平面中产生电势差而构成主要挑战。特别地，对于最常用的透明电极材料氧化铟锡(ITO)，在给定的电致变色可切换箔片和嵌装玻璃单元的层电极上可能发生不均匀的电势分布。这导致在电致变色功能层中不均匀的电流分布，并且因此导致在切换特性中的光学不均匀，这又被称作“虹膜效应”。

也由于不均匀的电流密度分布导致的进一步问题涉及到功能层的可靠性和耐久性。当在主平面的法线方向的穿过功能层的电流密度过大时，有可能使得功能层劣化。这可能导致老化、着色或使得功能层的可切换功能失效。因此，如果电流密度分布不均匀，因而就有必要致动嵌装玻璃单元，其方式为使得整个表面上在主平面的法线方向上的局部电流密度不超过技术方面特定的临界值，因为否则可能发生所述劣化现象。应注意的是，流过功能层的总电流应优选尽可能高，因为切换时间可以因此最小化。

US 9 091 895 B2描述了具有组合导电层的电致变色多层设备。在这种情况下，提供的是以位置相关的方式调整第一导电层的电阻和/或应用第二导电层，以避免电致变色层的不均匀切换。

技术实现要素：

本发明的一个目的是使得电致变色功能层的可能均匀切换。

本发明的第一方面提供用于平坦的可切换嵌装玻璃单元的多层安排。平坦的嵌装玻璃单元可以是例如窗玻璃。在这种情况下，多层安排可以例如安排在嵌装玻璃单元内或嵌装玻璃单元上。多层安排在主平面，即最大范围的平面中延伸，并且具有至少一个边界或一个窄侧。主平面可以被定向成相对于嵌装玻璃单元的表面平行。窄侧是界定主平面中的多层安排的表面的侧。

多层安排包含功能层，其中第一层电极优选地安排在功能层的第一表面侧上，该表面侧被定向成相对于主平面平行，以便覆盖整个表面积；并且第二层电极优选地安排在功能层的第二表面侧上，该第二表面侧被定向成相对于主平面平行并且与第一表面侧相反定位，以便覆盖整个表面积。因此，在各自情况下，功能层在两侧上都涂覆有层电极中的一个层电极。这种类型的安排也已知为术语夹心式安排。特别地，这些层对于光是透明的。

该第一层电极具有至少一个第一表面，该至少一个第一接触表面被定向成相对于该主平面平行，并且与该层电极不同的共用第一供电电极沿着第一接触边缘安排在该至少一个第一接触表面上。“共用”意味着提供一个且同一个供电电极来与每个接触表面发生接触。该第二层电极具有至少一个第二接触表面，该至少一个第二接触表面被定向成相对于该主平面平行，并且共用第二供电电极沿着第二接触边缘安排在该至少一个第二接触表面上。接触表面可以是这样的表面，在其上施加或安排有也称作“母线”的供电电极或与相应的层电极发生接触。接触表面可以安排在相应的接触边缘上或沿其安排。供电电极可以是设计成与相应的层电极进行电接触的电极。供电电极可以由优选地导电性比层电极更高的材料构成。此外，供电电极可以具有更大的层厚度和/或可以是不透明的。该第一接触边缘和该第二接触边缘各自是该窄侧的至少一个子区域。因此，接触边缘可以位于窄侧上或沿着窄侧。在这种情况下，相对于主平面垂直地观看时该至少一个第一接触表面的至少一部分和该至少一个第二接触表面的至少一部分至少部分地重叠。除此之外或作为替代方案，供电电极各自具有梳状结构，即，供电电极中的每个供电电极与相应的层电极在多个接触表面上发生接触。

换句话说，在本发明的情况下，多层安排总体上被定向成相对于主平面平行、并且就其沿着主平面的范围而言由至少一个窄侧或边缘来界定。多层安排包含功能层，层电极优选地在整个表面积上相对于主平面平行地安排在所述功能层的表面侧上。在这种情况下，第二层电极安排在与第一层电极相反的表面侧上。在各自情况下，供电电极中的一个供电电极与相应的层电极相关联，所述一个供电电极至少在相应的接触表面上与相应的层电极发生电接触。该相应的至少一个接触表面安排在相应的接触边缘上，其中接触边缘是窄侧的一部分。因此，接触表面安排在窄侧上或沿着窄侧。重要的是，当从主平面的法线方向观察时，至少一个第一接触表面的至少一部分与至少一个第二接触表面的至少一部分重叠。因此，电流可以垂直地通过功能层从第一层电极流到第二层电极。作为重叠的补充或替代，供电电极是梳子的形式。因此，这些供电电极具有梳状结构。因此，每个层电极具有多个所述接触表面，其中梳子的指状部中的相应一个指状部安排在相应的接触表面中的一个接触表面上。

总的来说，这具有的优点是沿接触表面形成具有更均匀的电流密度分布的区域，结果，局部电流密度最大值的幅值被减小。因此，可以在保持最大电流密度的同时增加总电流，其结果是使得嵌装玻璃单元可能更快速和更均匀的切换。

多层安排可以是例如具有多个单独层的安排，所述安排具有相对于主平面平行的、大于10平方厘米或大于一平方米的表面积并且所述安排就其在主平面中的范围而言是由至少一个窄侧界定。多层安排的厚度，即多层安排在垂直于主平面的方向上的尺寸，可以是例如大于10微米或大于一毫米。当然，所述厚度小于沿主平面的延伸范围。多层安排可以包含功能层。功能层可以是例如在电场中或在有电流的情况下呈现期望状态或期望特性的层。为了能够例如产生电场或为功能层提供电流，功能层可以在第一表面侧上完全涂覆有第一层电极。功能层可以与第一表面侧相反地完全涂覆有第二层电极。层电极可以由导电材料构成，并且例如通过雾化工艺、蒸发工艺或喷涂工艺或作为箔施加到功能层。第一层电极可以具有沿着第一接触边缘的第一接触表面。第一层电极可以在该至少一个第一接触表面上导电连接至第一供电电极。该至少一个第一接触表面可以安排在窄侧上的第一接触边缘上。相应的接触表面可以完全涂覆或覆盖有供电电极。类似于至少一个第一接触表面，第二层电极可以至少具有第二接触表面，在其上第二层电极可以导电连接至第二供电电极。该至少一个第二接触表面还可以通过窄侧上的第二接触边缘界定。供电电极可以通过喷涂工艺被施加到例如层电极、或可以钎焊到层电极、并且可以由例如铜或铝构成。所述供电电极还可以被推入或夹入。供电电极可以用于将预定的电势施加至相应的层电极。第一接触边缘和第二接触边缘可以是窄侧的子区域。因此，该至少一个第一接触表面和该至少一个第二接触表面可以安排成彼此相反并且至少部分地重叠、或彼此直接相反。

本发明的一个发展提供的是，使得层电极安排在这些供电电极之间。换句话说，相应的层电极被安排成其方式为使得其沿着主平面的法线方向安排在功能层与相应的供电电极之间。这具有的优点是可以使得生产过程较简单，因为供电电极的外部安排比供电电极的内部安排更易实施。因此，可以提供的是，使得多层安排的层在接触区域中折叠，因此至少一层电极形成多层安排的外表面。供电电极可以应用到这层电极中。

相比之下，本发明的一个发展提供的是，使得供电电极安排在这些层电极之间。换句话说，相应的供电电极被安排成其方式为使得其沿着主平面的法线方向安排在这些层电极之间。这具有的优点是可以将供电电极插入到功能层中。因此，可能的是使得功能层在接触表面的区域中的层厚度比在多层安排的其余表面中更薄。供电电极可以应用到接触表面中其方式为使得其补偿较小的层厚度，其结果是多层安排总体上可以具有恒定的层厚度。

本发明的一个发展提供的是，使得第一供电电极和/或第二供电电极具有梳状结构，该梳状结构具有多个指状元件或(简称)指状部，其中这些指状部中的每一者都在各自的情况下搁置抵靠这些接触表面之一。换言之，该第一供电电极和/或该第二供电电极具有被定向成相对于该主平面平行的表面，其中，该表面可以具有长形的基部表面，在该基部表面上多个指状部被安排成突出的部分表面或突出部。指状部也称为尖齿，可以呈条形的形式，并且可以安排在相应电极层上的接触表面中。这具有的优点是提供了接触连接，与连续接触连接相比该接触连接要求较简单的制造方法，而在这种情况下具有类似的电流密度分布。因此，可以提供的是，使得沿着接触边缘在功能层中形成的间隙，可以将供电电极的指状部应用到所述间隙中。

本发明的一个发展提供的是，使得第一供电电极和第二供电电极具有所述的梳状结构，其中梳状结构的指状部沿着相对于接触边缘平行地延伸的方向以交替的顺序来安排。因此，梳状结构被安排成彼此交错的方式。换句话说，第二供电电极相对于第一供电电极沿着接触边缘安排成使得第一供电电极的这些指状部之一或第二供电电极的这些指状部之一以交替次序与相应的层电极发生接触。这具有的优点是使得电流密度最小化。因此，可以提供的是，沿着一个方向以交替的顺序或是使得第一供电电极的这些指状部之一与第一层电极发生接触，或是使得第二供电电极的这些指状部之一与第二层电极发生接触。因此，第一供电电极的这些指状部之一只具有第二供电电极的这些指状部之一作为直接相邻者，而第二供电电极的这些指状部之一只具有第一供电电极的这些指状部之一作为直接相邻者。

本发明的一个发展提供的是，使得功能层包括电致变色材料。换句话说，功能层包含其透明度取决于施加到层电极或引入该层中的电荷的电压的材料。这具有的优点是，使得可以通过施加电压或引入电荷来调节多层安排的透明度。因此，功能层可以包括，例如，钨(VI)氧化物或聚苯胺。

本发明的一个发展提供的是，使得第一层电极和/或第二层电极在可见区域是透明的。换句话说，第一层电极和/或第二层电极可以传输光。这具有的优点是使得多层安排可以用作功能玻璃。因此，层电极可以包括，例如透明导电氧化物。

本发明的一个发展提供的是，使得线形结构安排在第一层电极和/或第二层电极的表面侧上。换句话说，由导电材料构成的结构被应用于一个或两个层电极。这具有的优点是使得多层安排的导电性借助于另一层而增加。因此，例如，可以包括金的图案应用于这些层电极中的一者。

本发明的一个发展提供的是，使得第一层电极和/或第二层电极和/或线形结构具有纳米片和/或纳米线。换句话说，层电极和/或线形结构包含包括纳米线和/或纳米片的结构。这具有的优点是可以使用高导电但不透明的材料来提供导电且同时透明的层。

本发明的一个发展提供的是，使得第一层电极和/或第二层电极和/或线形结构具有微线结构。换句话说，这些层电极和/或该线形结构包含包括微线的栅格。这具有的优点是可以使用高导电但不透明的材料来提供导电且同时透明的层。

本发明的一个发展提供的是使得微线结构呈电极矩阵的形式。换句话说，微线结构具有可以独立于彼此对其施加电压的行和列。这具有的优点是可以实现多层安排的局部致动。因此，可以提供的是，例如，使得能够仅对延伸过预定区域的微线施加电压。结果，所希望的效果可以被限制于多层安排的子区域。

本发明的第二方面涉及一种包括根据前述实施例之一所述的多层安排的可切换嵌装玻璃单元。

本发明还涵盖一种包括根据本发明的可切换嵌装玻璃单元和/或根据前述权利要求之一的多层安排的机动车辆。

附图说明

以下描述了本发明的示例性实施例。在这方面，在附图中：

图1以主平面的平面视图示出了可能的、包括重叠的供电电极的多层安排；

图2示出了多层安排的供电电极的两个可能的梳状结构；

图3以垂直于主平面的截面视图示出了供电电极的可能安排；

图4示出了可能的导体结构；

图5示出了可能的导体结构；

图6示出了根据一个实施例的两个可能的平坦的可切换嵌装玻璃单元、以及机动车辆；并且

图7示出了根据现有技术的可能的多层安排，该多层安排包括供电电极。

在附图中，功能相同的元件各自提供有相同参考符号。

参考标记号清单

D 变暗部分

I 基板层

a 栅格间距

b 栅格间距

1 多层安排

2 嵌装玻璃单元

3 主平面

4 窄侧

5 功能层

6 表面侧

7 层电极

8 表面侧

9 层电极

10 接触表面

11 供电电极

12 接触边缘

13 接触表面

14 供电电极

15 接触边缘

16 电压源

17 梳状结构

18 导体结构

19 指状部

20 机动车辆

21 区域

具体实施方式

出于解释本发明所基于的问题的目的，图7在主平面3’的平面图中示出了包括根据现有技术的供电电极11’、14’的可能的多层安排1’。为了定向目的，示出了包括相对于彼此正交的轴x、y、z的坐标系。多层安排1’安排在x、y平面的主平面3’中并且具有四个窄侧4’。多层安排1’包含功能层5’，层电极7’、9’可以应用于所述功能层的相反表面侧6’、8’，其中所述元素在所展示的平面视图中一个在另一个后面并且相对于图中的展示平面平行延伸。第一层电极7’具有第一接触表面10’，其由窄侧4’上的第一接触边缘12’界定。第二层电极9’具有第二接触表面13’(在图7中的反转的后侧)，其由相同的窄侧4’上的第二接触边缘15’界定。第一供电电极11’在第一接触表面10’的整个表面积上安排在第一接触表面10’上。第二供电电极14’在第二接触表面13’的整个表面积上安排在第二接触表面13’上。接触表面10’、13’无重叠地沿着相同的窄侧4’安排，如在主平面3’的平面图中所看到的。供电电极11’、14’导电地连接到电压源16’，并且可以由例如铜或铝构成。施加的电压实现了功能层5’的变暗。变暗部分D’的切换程度和/或速度在功能层5’的表面上可能不均匀地分布。这可归因于第一接触表面10’和第二接触表面13’之间存在电流密度的不均匀分布。特别地，可以形成具有相对高的电流密度的区域21’，所述区域可以在靠近两个接触表面10’、13’之间的过渡部的区域中产生。产生具有相对高的电流密度的区域21’限制了可能的总电流并且可能导致功能层5’的损坏。因此，希望减小这种区域21’的表面积或数量，以使相对高的电流密度的值最小化。

图1使用图示a)和b)通过比较示出了包括在z方向上重叠的供电电极11、14的两个可能的多层安排1。为了定向目的，再次示出了包括相对于彼此正交的轴x、y、z的坐标系。多层安排1各自可以是可切换嵌装玻璃单元2的构成部分。在这种情况下，多层安排1在每种情况下都可以在主平面3中延伸，该主平面位于x、y平面中，并且具有例如四个边界侧或窄侧4，可以在主平面3中通过所述边界侧或窄侧界定多层安排1。为清楚起见，在图1中仅作为示例示出了仅一个窄侧4。对于以下描述，另外参考图3a)和图3b)。多层安排1可以具有功能层5，其中功能层5可以具有两个相反的表面侧6、8，它们相对于主平面3平行地取向。功能层5可以包括例如电致变色材料。第一层电极7可以安排在两个相反的表面侧中的第一表面侧6上。第二层电极9可以安排在相反的第二表面侧8上。层电极7、9至少在可见区域中可以是透明的。出于此目的，所述层电极可由例如透明且导电的氧化物氧化铟锡例构成或包含其。层电极7、9可以各自具有接触表面10、13，供电电极11、14可以相应地安排在所述接触表面上。相应的供电电极11、14可以由例如铜或铝构成或包括铜或铝。接触表面10、13可以在至少一个窄侧4上具有相应的接触边缘12、15，其中所述接触边缘可以各自是窄侧4的子区域。

多层安排1的图1中的图示a)具有两个供电电极11、14，其可以安排在沿着同一窄侧4的两个接触表面10、13上。接触表面10、13可以覆盖相应表面侧6、8中的一个表面侧的表面积的例如小于10％。供电电极11、14可以将电压源16导电连接至层电极7、9。当施加电压时，可能在层电极7、9上垂直于主平面3形成具有相对高电流密度的区域21。由于接触表面10、13沿着窄侧4在主平面3的法线方向上重叠，因此具有相对高电流密度的区域21具有比如图7所示现有技术的多层安排1'的情况更低的值。由于多层安排1在所示实施例中沿着整个窄侧4与供电电极11、14接触，因此在切换电致变色功能层5的事件中，变暗部分D或变暗区域的传播可以以均匀的方式从窄侧4发生。

图1中的图示b)的多层安排1具有两个供电电极11、14，它们安排在沿着四个窄侧4的两个接触边缘12、15上。由于多层安排1的这种相对较宽的在所有窄侧4上的接触边缘12、15，因此可以有可能使得具有相对高电流密度的区域21与图示a)项下的在该多层安排1上的安排相比具有更低的值，这是因为该区域延伸过更大的长度。由于通过所有的窄侧4上的层电极7、9发生接触，所以在电致变色功能层5切换的事件中，变暗部分D可以以均匀的方式从所有的窄侧4传播到中心。

图2示出了供电电极11、14的两个可能的梳状结构17的图示a)和b)。对于以下描述，另外参考图3c)。图示a)、图示b)的多层安排1包含功能层5，可能的是使得层电极7、9应用于所述功能层的相反表面侧6、8，其中多层安排1的元件在图示的平面图中一个在另一个后面并且相对于图2中展示的平面平行延伸。多层安排1具有两个供电电极11、14，其可以安排在至少沿着同一窄侧4的两个接触表面10、13上。接触表面10、13可以覆盖相应表面侧6、8的表面积的例如小于10％。供电电极11、14可以将电压源16导电连接至层电极7、9。图示a)的多层安排1的接触表面10、13沿多层安排1的窄侧4安排。第一供电电极11和第二供电电极14各自具有梳状结构17。可能的情况是，相应的梳状结构17具有基部表面，在该基部表面上可以安排多个例如立方形的指状部19。相应的指状部19之一可以安排在相应的层电极7、9的相应的接触表面10、13上。梳状结构17可以安排成使得两个供电电极11、14的指状部19沿着窄侧4具有相对于彼此的交替安排，并且不在基部表面法线的方向上重叠。因此，梳状结构17可以彼此交错。由于这种安排，可能的情况是在相应的供电电极11、14的指状部19之间形成具有相对高的电流密度的区域21。

图示b)的多层安排1示出了两个梳状结构17，它们每个都沿着四个窄侧4延伸。结果，与图示a)的多层安排1相比，最大电流密度减小，因为具有相对高电流密度的区域21具有更大的总表面积。

图3示出了多层安排1内的供电电极11、14的可能安排。图3的三个图示a)、b)和c)示出了层电极7、9上的供电电极11、14的相应可能的安排。多层安排1可以具有例如功能层5，两个层电极7、9和两个基板层I。可能的情况是，如图示a)中所描绘的，供电电极11、14的安排在层电极7、9外侧。供电电极11、14，如图示b)中所描绘的，可以安排在层电极7、9之间，并且通过空隙彼此分开。图示c)示出了在具有指状部19的梳状结构17的情况下的供电电极11、14的可能安排，这些指状部相对于彼此以交替的方式安排。这种安排的一个优点是供电电极11、14可以在多层安排1的层电极7、9之间，其中指状部19的交替安排可以使得有可能更容易地生产多层安排1。可以提供的是使得根据图示b)和图示c)的多层安排1各自相似地在一侧或两侧具有绝缘层或基板层I，如图3中的短划线展示所图示的。

图4示出了可以安排在相应的层电极7、9上的、可能的导体结构18，这在此是针对层电极7根据图4中透视展示以左侧放大的细节示出的。导体结构18可以包括例如纳米线或纳米片，其可以在层电极7、9上形成导电结构。可能的情况是层电极7、9各自安排在导体结构18和功能层5之间。结果，可能的情况是导体结构18和功能层5之间没有直接接触。可以有利的是例如导体结构18的材料与功能层5的材料不相容。

图5示出了具有可构成电极矩阵的微线结构的、可能的导体结构18。所述图示出了平面图，并且在所述平面图下方是穿过多层安排1的一部分的横截面的正视图，该多层安排包含层电极7、导体结构18和基板层I。微线结构可以包括微线，所述微线在平面的两个方向上形成具有栅格间距a、b的栅格，其中相应的微线可以是电极矩阵的行或列。结果，导体结构18可以被提供成使得可以对所选择的子区域施加电压。导体结构18可以安排在层电极7上，例如，使得导体结构安排在层电极7与基板层I之间。导体结构18可以被例如作为基板层I的箔片所覆盖。

图6示出了根据一个实施例的使用图示a)和b)的两个可能的平坦的可切换嵌装玻璃单元2和机动车辆20。可切换嵌装玻璃单元2可以是例如机动车辆20的窗。平坦的可切换嵌装玻璃单元可以在各自情况下形成为玻璃，多层安排1安排在所述玻璃的表面上或所述玻璃的内侧，以覆盖整个表面积。在这种情况下，多层安排1可以在窄侧4中的一个或两个窄侧上发生接触。

总体上，该实例示出了如何通过本发明使得电致变色层的均匀切换成为可能。