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EP2256856B1 - Transparente, flächenförmige Vorrichtung zum Empfangen und/oder Senden elektromagnetischer Strahlung mit mindestens einer weiteren Funktion, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung - Google Patents

Transparente, flächenförmige Vorrichtung zum Empfangen und/oder Senden elektromagnetischer Strahlung mit mindestens einer weiteren Funktion, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung Download PDF

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Publication number
EP2256856B1
EP2256856B1 EP10163357.6A EP10163357A EP2256856B1 EP 2256856 B1 EP2256856 B1 EP 2256856B1 EP 10163357 A EP10163357 A EP 10163357A EP 2256856 B1 EP2256856 B1 EP 2256856B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transparent
electromagnetic radiation
receiving
glass
electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP10163357.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2256856A1 (de
Inventor
Christoph Degen
Gunther Vortmeier
Stefan Droste
Bernhard Reul
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Priority to PL10163357T priority Critical patent/PL2256856T3/pl
Publication of EP2256856A1 publication Critical patent/EP2256856A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2256856B1 publication Critical patent/EP2256856B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/1271—Supports; Mounting means for mounting on windscreens
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/1271—Supports; Mounting means for mounting on windscreens
    • H01Q1/1278—Supports; Mounting means for mounting on windscreens in association with heating wires or layers

Definitions

  • the present invention relates to a novel, transparent, planar device for receiving and / or transmitting electromagnetic radiation having at least one further function.
  • the present invention relates to a novel method for producing a transparent, planar device for receiving and / or transmitting electromagnetic radiation having at least one further function.
  • the present invention relates to the novel use of a transparent, planar device for receiving and / or transmitting electromagnetic radiation for at least one further function.
  • a windshield with antenna function for motor vehicles is known.
  • the known antenna disk comprises a glass pane which is in contact with a line-shaped electrical conductor, wherein a part of the conductor is designed so that it acts as an antenna, and another part is designed so that it serves as a connection region for coupling out the received electromagnetic radiation serves.
  • the diameter of the line-shaped electrical conductor is 10 to 500 microns.
  • the connection region and a surface contact form a coupling structure which serves as bandpass filter for the received frequency band f .
  • the part of the electrical conductor forming the terminal region has a length of one quarter of the effective wavelength ⁇ eff of the received frequency band f for a straight electrical conductor on glass or an odd number of multiples thereof.
  • the antenna disc is used to receive AM, FM, HF, UHF, VHF and / or SHF signals and has no other functions. Because of the diameter of the linear electrical conductor and the distance between its loops, it is visually imperceptible or barely noticeable.
  • a windscreen incorporating the resonant circuit of a device for detecting moisture is known.
  • the windshield is made of laminated safety glass and includes a polyvinyl butyral film enclosed by two sheets of glass. Between the two panes of glass there is a carrier foil, which carries a visually imperceptible or barely perceptible wire with a diameter of 20 to 200 ⁇ m. The wire is completely or partially enclosed in the carrier foil and forms the inductance and the capacitance of the resonant circuit.
  • the device serves as a rain sensor and has no other functions beyond.
  • a moisture sensing element comprising a dielectric substrate and a conductor pattern attached to the substrate.
  • the conductor structure has a substrate-influenced inductive component and capacitive component.
  • the substrate has a first temperature-dependent region in which the capacitance and / or the inductance change as the temperature changes, and a second temperature-dependent region temperature-dependent area, which changes its inductance and / or capacity opposite to the first range at the same temperature changing, so that the caused by existing moisture measurement signal is independent of the temperature in a wide range and therefore only dependent on the existing humidity ,
  • the sensor element has no further functions.
  • the sensor element can be designed so that it can be placed in the field of vision of the driver of a motor vehicle without impairing its visibility.
  • a windshield with a sensor element for moisture known which includes a resonant circuit having an inductance and a capacitance and an evaluation circuit which is coupled to the resonant circuit and with which a detuning of the resonant circuit can be determined contains.
  • the evaluation circuit is suitable for determining the resonant frequency and an amplitude of the detuned resonant circuit and / or the non-tuned resonant circuit.
  • the sensor element contains a means for exciting a vibration in the resonant circuit comprising a tunable in its frequency oscillator.
  • the oscillation of the resonant circuit can be modulated, in particular information about the amplitude or attenuation and the resonant frequency of the resonant circuit being present as modulated signals.
  • distortions of the signal which are caused by external influences, for example by the reception of high-frequency electromagnetic signals, can be compensated.
  • the sensor element does not have.
  • a comparable sensor element for moisture is from the international patent application WO 2008/071485 A1 known. It is expressly emphasized here that capacitive rain sensors are particularly sensitive to electromagnetic radiation. To compensate for this, the sensor element comprises a control electronics, which acts on the resonant circuit with a predetermined frequency, wherein the control electronics varies the frequency for purposes of compensation. In other words, in the known sensor element, the irradiated electromagnetic energy should not be meaningfully used, but turned off in its effect.
  • the present invention was based on the object to provide a new, transparent sheet-like device suitable for receiving and / or transmitting electromagnetic radiation based on a sheet-like, transparent, dielectric substrate and a visually imperceptible or barely perceptible, electrically conductive line-shaped structure still has at least one other function.
  • the new device should be eminently suitable as an antenna for receiving and / or transmitting LF, MF, HF, VHF, UHF and / or SHF signals.
  • the further function should preferably be in the measurement and / or in the change of at least one physical property in the region of the electrically conductive structure.
  • the physical property should preferably be the temperature, the electrical capacitance and / or the inductance and / or the electrical resistance so that the new, transparent, sheet-like device is outstandingly suitable for heating, temperature measurement and / or the detection of moisture can.
  • the new, transparent, sheet-like device in daylight and headlights should be visually imperceptible or barely perceptible, so that it does not affect the visual perception when it is installed, for example, in the field of vision of a windshield for a motor vehicle.
  • the new, transparent, sheet-like device should be ideally suited as a transparent built-in part in means of transport for land, air and water transport as well as in furniture, equipment and buildings.
  • the invention is defined by the device according to the invention from claim 1.
  • a use according to the invention is defined in claim 10.
  • Optional features are defined in the respective subclaims.
  • the device according to the invention was outstandingly suitable as an antenna for receiving or transmitting LF, MF, HF, VHF, UHF and / or SHF signals.
  • the further function of the device according to the invention was the measurement and / or the change of at least one physical property in the region of the electrically conductive structure.
  • the physical properties temperature, capacitance and / or inductance and / or the electrical resistance could be measured and / or changed, so that the device according to the invention could be particularly excellent for heating, temperature measurement and / or detection of moisture.
  • the device according to the invention was visually imperceptible or barely perceptible in daylight and headlights, so that it did not interfere with visual perception, e.g. was installed in the field of view of a windshield for a motor vehicle.
  • the device according to the invention was produced in a simple and highly reproducible manner by means of the method according to the invention using methods and devices which were customary and known in the field of production of monolithic panes and laminated glass panes as well as electrical and electronic components.
  • the device according to the invention and the transparent, sheet-like device produced by the method according to the invention, in particular the device according to the invention was outstandingly suitable as a transparent fitting in locomotion means for land, air and water transport as well as in furniture, devices and buildings.
  • the devices of the invention are transparent to visible light. This means that they are permeable at least in individual regions, but preferably in total, for electromagnetic radiation of a wavelength of 350 to 800 nm. "Permeable” means that the transmission, in particular for visible light, is> 50%, preferably> 75% and in particular> 80%.
  • each of the two main surfaces has a much larger area than the peripheral edge.
  • the ratio of the area of a main surface to the surface of the peripheral edge is> 2, preferably> 5 and in particular> 10.
  • the devices according to the invention may have different three-dimensional shapes. Thus, they may be planar or slightly or strongly curved or curved in one or more directions of the space. In addition, they can have different outlines.
  • the outlines can be symmetric or asymmetrical. Preferably, they are exact or approximately circular, elliptical, triangular, quadrangular, square trapezoidal, diamond-shaped, pentagonal or hexagonal. In particular, they are approximately quadrangular or trapezoidal. For example, "approximated” means that in an approximately quadrangular outline, the corners may be rounded and / or the edges bent inward and / or outward.
  • outlines such as window panes, particularly preferably covers of headlights, windscreens, side windows, rear windows or glass roofs, in particular of motor vehicles.
  • the size of the devices according to the invention can vary widely and depends on the particular intended use in the context of the use according to the invention.
  • the devices according to the invention can have dimensions of the order of a few centimeters to several meters.
  • the planar or slightly or strongly bent or curved in one direction or several directions of the space or curved devices may have an area in the order of 100 cm 2 to 25 m 2 , preferably> 1 m 2 .
  • the devices according to the invention may also have surfaces such as covers of headlights, windscreens, side windows, rear windows and glass roofs for motor vehicles or large-scale windows, as used in the construction industry, usually have.
  • the devices according to the invention can have openings. These can be used to hold devices for holding, for connection to other objects and / or for the passage of lines, in particular electrical lines.
  • the devices according to the invention can be tinted colorless or in a wide variety of colors.
  • the devices according to the invention serve to receive and / or transmit electromagnetic radiation.
  • the received and / or emitted electromagnetic radiation is preferably LF, MF, HF, VHF, UHF and / or SHF signals in the frequency range from 30 kHz to 30 GHz, particularly preferably radio signals, in particular VHF (30 to 300 MHz, corresponding to a wavelength of 10 to 1 m), shortwave (3 to 30 MHz, corresponding to a wavelength of 100 to 10 m) or medium wave (300 to 3000 kHz, corresponding to a wavelength of 1000 to 100 m), and mobile, digital radio, television or satellite navigation (GPS) signals.
  • VHF (30 to 300 MHz, corresponding to a wavelength of 10 to 1 m
  • shortwave 3 to 30 MHz, corresponding to a wavelength of 100 to 10 m
  • medium wave 300 to 3000 kHz, corresponding to a wavelength of 1000 to 100 m
  • mobile, digital radio, television or satellite navigation (GPS) signals GPS
  • the devices according to the invention each comprise at least one sheet-like, transparent, dielectric substrate.
  • dielectric means that the transparent, sheet-like substrates are electrically insulating and electrically polarizable.
  • the sheet-like, transparent, dielectric substrates may have any three-dimensional shape which is predetermined by the three-dimensional shapes of the devices according to the invention which they contain.
  • the three-dimensional shape has no shadow zones, so that it can be uniformly coated in particular from the gas phase.
  • the three-dimensional shapes described above are used.
  • the sheet-like, transparent, dielectric substrates may be colorless or colored.
  • suitable materials for producing sheet-like, transparent, dielectric substrates are glass and clear plastics, preferably rigid clear plastics, in particular polystyrene, polyamide, polyester, polyvinyl chloride, polycarbonate or polymethyl methacrylate.
  • Transparent, sheet-like, dielectric substrates made of glass are preferably used.
  • glasses such as those in Römpp-Online 2008 under the keywords “glass”, “tempered glass” or “safety glass” or in the German translation of the European patent EP 0 847 965 B1 with the file number DE 697 31 268 T2 , Page 8, paragraph [0053], as a substrate material into consideration.
  • particularly suitable glasses are non-tempered, semi-tempered and tempered float glass, cast glass and ceramic glass. In particular, float glass is used.
  • the thickness of the transparent, electrically insulating substrates can vary widely and are thus perfectly adapted to the requirements of the individual case.
  • glasses with the standard glass thicknesses of 1 mm to 24 mm are used.
  • the size of the sheet-like, transparent, dielectric substrates can vary widely and depends on the size of the devices according to the invention containing them. Accordingly, the sizes described above are preferably used.
  • the devices according to the invention each contain at least one visually imperceptible or barely perceptible, electrically conductive, linear structure on or in Contact with at least one major surface of the respective sheet-like, transparent, dielectric substrate.
  • the transparent line-shaped structure serves as a receiving and / or transmitting part for receiving and / or emitting electromagnetic radiation.
  • the property "transparent" can have the meaning given above, that is to say that the material making up the electrically conductive, linear structure is, by itself, transparent.
  • transparent in this context may also mean that the material of which the electrically conductive linear structure is made may, by itself, be opaque or completely opaque, but because of the fineness of the line-shaped structure in the brightness, i. visually or hardly perceived in daylight or at night in the spotlight, so that the device of the invention appears to be transparent overall.
  • linear means that the “stretched" to the straight line, electrically conductive structure has a length which is orders of magnitude larger than their width or their diameter.
  • the transparent, electrically conductive, linear structure may have the geometric shape of at least one straight, curved, spiral or meandering line. But it can also consist of at least two preferably parallel to each other, straight or curved lines.
  • the width or the diameter of the transparent, electrically conductive, linear structure is preferably 10 to 500 .mu.m, preferably 10 to 250 .mu.m, particularly preferably 10 to 150 .mu.m and in particular 10 to 100 .mu.m.
  • the transparent, electrically conductive, line-shaped structure has this width or this diameter, it is visually hardly or no longer perceived visually by a viewer, unless it is in the case of spiral or meandering lines or parallel, straight or curved lines too little space between adjacent parts respected.
  • the distance should be at least about ten times the diameter or the width ⁇ cf. to this the German patent application DE 103 19 606 A1 , Page 2, paragraph [0004] ⁇ .
  • the area in which the transparent, electrically conductive, linear structure is located extends over at most 50%, preferably at most 30%, particularly preferably at most 20%, in particular at most 10%, of a main surface of the sheet-like, transparent, dielectric substrate.
  • the length of the transparent, electrically conductive, linear structure depends in particular on the frequency band f that is to be received.
  • the person skilled in the art can therefore readily determine the respectively suitable length on the basis of his general knowledge, where appropriate with the aid of a few orienting experiments.
  • the length at a quarter or an odd multiple of a quarter of the effective wavelength ⁇ eff of the center frequency of the received frequency band f for a straight electrical conductor is glass or a plastic such as a polyvinyl acetal resin, especially polyvinyl butyral (PVB).
  • the transparent, electrically conductive, linear structure may be a metal wire, in particular a copper, tungsten, gold, silver or aluminum wire or a wire, an alloy of at least two of these metals or an alloy of at least one of these metals with at least one other metal such as molybdenum, rhenium, osmium, iridium, palladium or platinum.
  • the wire may be equipped with an electrically insulating coating.
  • the transparent, electrically conductive, linear structure may also be an imprinted metal structure, in particular made of silver, which forms a structured, electrically conductive coating.
  • the visually imperceptible or barely perceptible, electrically conductive, linear structure of one of the transparent, electrically conductive oxides transparent conductive oxides, TCO
  • transparent conductive oxides transparent conductive oxides
  • the TCO around indium tin oxide (ITO), fluorine tin oxide (FTO), aluminum doped zinc oxide (aluminum zinc oxide, AZO), gallium doped zinc oxide, boron doped zinc oxide, tin zinc oxide or antimony doped tin dioxide ( Antimony Tin Oxide, ATO).
  • ITO indium tin oxide
  • FTO fluorine tin oxide
  • aluminum doped zinc oxide aluminum zinc oxide, AZO
  • gallium doped zinc oxide boron doped zinc oxide, tin zinc oxide or antimony doped tin dioxide ( Antimony Tin Oxide, ATO).
  • the transparent, electrically conductive oxide then forms a structured, electrically conductive coating.
  • a metal wire is used.
  • the transparent, electrically conductive, linear structure has the function of measuring and / or changing a physical property in the region of the receiving and / or transmitting part.
  • the physical property is preferably the temperature, electrical capacitance and / or the electrical inductance and / or the electrical resistance.
  • the transparent, electrically conductive, linear structure therefore preferably forms a more or less electrically resistively damped resonant circuit with a capacitance and inductance or an electrically heatable heating field. Therefore, in addition to its function as receiving and / or transmitting part, it particularly preferably has the function of a heating field, a temperature sensor for measuring the temperature and / or a moisture-sensitive sensor element, in particular a rain sensor. In particular, it has the function of a heating field or a rain sensor.
  • the transparent, electrically conductive, first line-shaped structure can be supplemented with a second structure which serves for temperature compensation or correction of the detected measured variable of the first structure, which changes as the temperature changes Changing the capacitance and / or inductance of the first structure results.
  • a temperature correction is achieved, so that the measurement signal caused by existing moisture is independent of the temperature in a wide range and therefore only depends on the existing humidity.
  • the devices according to the invention each comprise at least one connection for decoupling and / or coupling in the received or transmitted electromagnetic radiation from the receiving and / or transmitting part, i. from the transparent, electrically conductive, linear structure.
  • the coupling or coupling is galvanic, capacitive or inductive, preferably capacitive.
  • a connection for decoupling or coupling in the received or emitted electromagnetic radiation is electrically connected to a frequency filter.
  • the frequency filter separates the decoupled or coupled electrical signals as a function of the frequency.
  • it separates the electrical signals resulting from the further function of the above-described receiving and / or transmitting part of the electrical signals resulting from the received or emitted electromagnetic radiation.
  • it separates the electrical signals in the range of 15 to 20 MHz, which originate from the function as a rain sensor, from the signals resulting from the FM reception.
  • the frequency filter can be a passive filter.
  • the frequency filter can also be an active filter, in which at least one amplifier part is integrated, which serves to amplify the electrical signals and / or to cascade several filter stages to a higher-order filter.
  • the filter can be electrically connected directly or indirectly via a downstream processing, in particular a signal amplifier, with the most diverse analog and digital receiving or transmitting units, such. Radios, televisions, electric radio-controlled clocks, GPS navigational devices or mobile telephones, and portable or onboard data-processing equipment.
  • the frequency filter is electrically connected to a further electrical and / or electronic component, which, as described above, the measurement and / or change of at least one property in the region of the receiving or transmitting part is used.
  • this further electrical and / or electronic component is a voltage source, a device for evaluating the electrical signals obtained from the frequency filter, which are separated from the electrical signals resulting from receiving or emitting the electromagnetic radiation, a device for exciting an electromagnetic oscillation in the receiving or transmitting part and / or a device for modulating an electromagnetic oscillation in the receiving or transmitting part.
  • the frequency filters and the further electrical and / or electronic components are arranged outside the region of the sheet-like, transparent, dielectric substrate.
  • the further electrical and / or electronic components can be connected to a multiplicity of different analogue and digital, optical, acoustic and / or audiovisual devices for signaling or electrical, mechanical and / or pneumatic devices, in particular devices which can trigger and terminate a movement ,
  • the devices according to the invention may also have at least one further sheet-like, transparent, dielectric material.
  • this has the same or substantially the same dimensions as the sheet-like, transparent, dielectric substrate.
  • substantially means that the dimensions of the material differ from those of the substrate by not more than 20% relative to the substrate. Preferably, the dimensions are the same.
  • the transparent, electrically conductive, line-shaped structure or the combined, transparent, electrically conductive, linear structures are preferably arranged between the sheet-like, transparent, dielectric substrate and the further sheet-like, transparent, dielectric material.
  • sheet-like, transparent, dielectric materials Preferably, these are the above-described, transparent, dielectric substrates of plastic or glass and / or plastic layers, in particular adhesion-promoting plastic layers, which have a high adhesion.
  • the adhesion-promoting plastic layers show a high elongation at break or breaking elongation in the tensile test.
  • the elongation at break is> 50%.
  • Adhesive means that the layers in question have a high intercoat adhesion, which is preferably so high that the bonded layers can no longer be separated without seriously damaging or even destroying them.
  • the thickness of the plastic layers can vary widely and therefore be well adapted to the requirements of the case.
  • the layers are 0.01 to 10 mm, preferably 0.2 to 5 mm, particularly preferably 0.3 to 1 mm thick.
  • the material is selected from the group consisting of thermally and / or actinic radiation cured cast resins and tear resistant adhesive sheets.
  • thermally cured cast resins are made from thermosetting cast resins containing complementary reactive functional groups that react with each other under the action of heat energy to form a three-dimensional network in the cured cast resin.
  • suitable thermally curable casting resins are epoxy resins, as described for example in Rompp Online 2008 under the heading "epoxy resins”.
  • casting resins cured with actinic radiation are prepared from casting resins which contain reactive functional groups which polymerize under the action of actinic radiation anionically, cationically or radically, in particular free-radically. In particular, it is in the reactive functional groups to olefinically unsaturated double bonds.
  • actinic radiation is electromagnetic radiation, such as near infrared (NIR), visible light, UV radiation, X-rays and gamma rays, or corpuscular radiation, such as electron radiation, proton radiation, beta radiation or alpha radiation into consideration.
  • NIR near infrared
  • UV radiation visible light
  • UV radiation X-rays
  • gamma rays gamma rays
  • corpuscular radiation such as electron radiation, proton radiation, beta radiation or alpha radiation into consideration.
  • the casting resins may be customary and known adhesion promoters, as described, for example, in the European patent application EP 0 799 949 A1 , Column 6, lines 24 to 32, are included.
  • the tear-resistant adhesive films are selected from the group comprising polyvinyl acetal resin, polyvinyl butyral, PVB, polyethylene vinyl acetate, EVA, polyethylene terephthalate, PET, polyvinyl chloride, PVC, ionomer resins based on ethylene and / or propylene and alpha, beta-unsaturated carboxylic acids or polyurethane, PU, selected.
  • polyurethane films and PVB films are used.
  • the visually imperceptible, barely perceptible, electrically conductive, linear structure or the combined, visually imperceptible or barely perceptible, electrically conductive, linear structures can be partially or completely inserted into this plastic layer embedded or they may or may be located between the plastic layer and a sheet-like, transparent, dielectric substrate. On the side facing away from the linear structure of the plastic layer may be another substrate.
  • the devices according to the invention may contain further functional, sheet-like, transparent materials, such as barrier layers, adhesion-promoting layers, color reflection films, UV or IR reflection films, Tinting films, heat protection films or opaque decorative frames for optical covering of parts of the device according to the invention.
  • barrier layers such as barrier layers, adhesion-promoting layers, color reflection films, UV or IR reflection films, Tinting films, heat protection films or opaque decorative frames for optical covering of parts of the device according to the invention.
  • At least one transparent, electrically conductive, line-shaped structure is applied to or brought into contact with at least one main surface of at least one planar, transparent, dielectric substrate.
  • the line-shaped structure may be applied to the main surface of the substrate by means of an electrically conductive ink, e.g. an ink containing silver particles are printed. This can be done by screen printing or inkjet printing.
  • an electrically conductive ink e.g. an ink containing silver particles are printed. This can be done by screen printing or inkjet printing.
  • the line-shaped structure can also be applied as a wire to a main surface of the substrate or brought into contact therewith.
  • the desired line-shaped structure can be produced by ultrasonically hammering the wire onto an adhesive layer or casting resin layer present on the main surface or onto a carrier film, in particular an adhesion-promoting plastic film.
  • the line-shaped structure can also be produced by removal of a layer of a transparent electrically conductive oxide (TCO) by extensive deposition and subsequent structuring of the deposited electrically conductive TCO layer by material-removing processes.
  • TCO transparent electrically conductive oxide
  • CVD chemical vapor deposition
  • PVD physical vapor deposition
  • sputtering methods are used.
  • Sputtering is a common and well-known method for producing thin layers of materials that are not easily vaporized.
  • the so-called target by bombardment with high-energy ions from low-pressure plasmas, such as oxygen ions (O + ) and / or argon ions (Ar + ), or neutral particles atomized, after which the sputtered materials on substrates in the form thinner Layers are deposited (see. Römpp Online, 2008, "Sputtering” ).
  • the high-frequency sputtering, short RF sputtering, or the magnetic field-assisted sputtering, short magnetron sputtering (MSVD) is applied.
  • Suitable sputtering methods are described, for example, in the American patents US 7,223,940 B2 , Column 6, lines 25 to 38, and US 4,985,312 , Column 4, page 18, to column 7, line 10, or in the German translation of the European patent EP 0 847 965 B1 with the file number DE 697 31 268 T2 , Page 8, paragraph [0060], and page 9, paragraph [0070], to page 10, paragraph [0072].
  • the material-removing process can be carried out mechanically, thermally and / or by irradiation with electromagnetic radiation.
  • An advantageous method of mechanical removal that works very precisely and can provide particularly fine line-shaped structures is ultrasonic hammering.
  • An advantageous method for removing by thermal action and / or by irradiation with electromagnetic radiation which also works very precisely and can provide particularly fine line-shaped structures, is the irradiation with a laser beam, as described for example in the European patent applications EP 0 827 212 A2 and EP 1 104 030 A2 is described.
  • the receiving part and / or transmitting part produced in the first method step is equipped with at least one connection for decoupling or coupling in electromagnetic radiation.
  • the connection can be galvanic, inductive or capacitive, with the in the publications US 7,223,940 B2 , Column 1, line 55, to column 2, line 43, and column 6, line 48, to column 9, line 59, in conjunction with the FIGS. 1 to 9 ; DE 103 19 606 A1 , Paragraphs [0010] to [0039], in conjunction with the FIGS. 1 to 3 ; DE 198 32 228 A1 , Column 1, line 56, to column 4, line 41, in conjunction with the FIGS. 1 to 3 ; and WO 2008/058855 A1 , Page 3, last paragraph, to page 25, last Paragraph, end, in conjunction with the FIGS. 1a to 16 , known methods and devices can be used.
  • connection produced in the second method step is electrically connected to at least one frequency filter. This is preferably done by means of customary and known electrical lines and permanent or detachable connections.
  • the frequency filter is electrically connected to at least one further electrical and / or electronic component for measuring and / or changing at least one physical property in the region of the receiving and / or transmitting part.
  • this is also done here by means of conventional and known electrical lines and permanent or detachable connections.
  • the sheet-like, transparent, dielectric substrates may be cleaned, deformed and adhesively bonded to the other sheet-like, transparent, dielectric materials described above. "Bonding" means that the individual layers of the resulting devices according to the invention can no longer be detached from one another, without damaging or even destroying individual layers or the devices according to the invention as a whole.
  • the devices according to the invention described above and the devices produced by means of the method according to the invention, in particular the devices according to the invention, can be used in astonishingly diverse ways. In particular, they are used in the context of the use according to the invention.
  • This further function is preferably in the measurement and / or modification of at least one physical property in the region of the receiving part and / or transmitting part.
  • the physical property is preferably the temperature, the electrical capacitance and / or the inductance and / or the electrical resistance.
  • the device is used for the heating, the temperature measurement and / or the detection of moisture, especially rain.
  • it is equipped with at least one frequency filter as described above and at least one further electrical and / or electronic component, as described above.
  • the device is used in the form of tempered safety glass or laminated safety glass.
  • they are ideal as transparent built-in parts for means of transport for transport on land, air and water as well as for furniture, equipment and buildings.
  • they can with particular advantage as a cover of headlights, windscreens, side windows, rear windows and / or glass roofs, in furniture and appliances as doors, windows and glazings and in buildings as overhead glazing for roofs, glass walls, facades, windows, glass doors, balustrades, parapet glazing, skylights or walk-in Glass to be used.
  • the area in which the transparent, electrically conductive, linear structure is located depends on the additional function. For example, if it is used to heat part of the windshield to keep the glass fog-free in front of a camera or an optical sensor, that area is located in front of that device. If the additional function lies in particular in the detection of moisture, in particular of rain, the area is very particularly preferably in the field of vision of the driver.
  • the device supplies an electrical measurement signal which activates at least one further device.
  • Suitable further devices are devices for switching on and off of windshield wipers, devices for spraying liquids and / or gases, in particular for drying or cleaning, devices for triggering optical and / or acoustic signals, devices for switching on lights, devices for opening and Closing windows and doors and / or devices for placing opaque parts such as Venetian blinds or screens in front of the transparent devices.
  • the substrates (A) are, in particular, float glass panes of dimensions, as used, for example, for headlight covers, Windshields, side windows, glass roofs and rear windows used in vehicle construction as well as for small, medium or large-scale panes in the furniture, equipment or construction sector.
  • the dimensions can be several square centimeters to several square meters.
  • the receiving part (B) of the antenna device of FIG. 1 It is a 50 ⁇ m thick copper wire which has been laid by ultrasound hammering on an adhesive layer of polyvinyl butyral (PVB). The distance between the adjacent parts of the meander is 1 mm. The length of the copper wire was chosen so that it is suitable for FM reception.
  • the meandering receiving part (B) of the antenna device of FIG. 1 is directly connected to the one part of the terminal (C) for capacitive decoupling of the received VHF signals.
  • the distance between the adjacent meander sections is 1 mm.
  • the length of the copper wire was selected to be one quarter of the effective electrical wavelength of the center frequency of the FM band for the selected FM reception.
  • the connecting part of the terminal (C), which adjoins directly the meandering receiving part was carried out grid-shaped to the electrode and laid by ultrasonic hammering of the copper wire on the adhesive layer of PVB.
  • the entire assembly is covered by a 0.8 mm thick PVB film (not shown).
  • the side of the PVB film facing away from the float glass pane (A) is adhesively bonded to another float glass pane (A), resulting in the configuration of a laminated safety glass pane.
  • the two float glass panes (A) were adhesively bonded together via the PVB film by means of a precompounding process (calender roll, quench or vacuum bag process) and an autoclave process.
  • the counterelectrode of the capacitive terminal (C) is arranged above the part of the terminal (C) which adjoins the receiving part (B), so that a coupling capacitance is used as the overall arrangement (C) in the form of a plate capacitor results as described in the corresponding textbooks.
  • the patent application DE 198 32 228 A1 directed.
  • the arranged on the outer main surface of the other float glass pane (A) part of the designed as a plate capacitor coupling capacitance (C) is electrically connected to the frequency filter (D).
  • the frequency filter (D) separates the electrical signals generated by the reception of the FM radiation from the electrical signals resulting from the raindrop-induced change in the capacitance of the receiving section (B).
  • the latter signals are fed to an evaluation circuit (E R ), so that the function of a rain sensor results in addition to the antenna function.
  • the signals are supplied via electrical leads to a device that starts or shuts off a windshield wiper (not shown).
  • the electrical signals from FM reception are amplified by the amplifier (E V ) and sent to a radio receiver (not shown).
  • the reception characteristics of the antenna device of FIG. 1 are outstanding. It also fulfills the function of a rain sensor in a particularly reliable and precise manner. When used as a windshield, it does not hinder the driver's view.
  • the antenna device of FIG. 2 is different from the one of FIG. 1 merely in that the receiving part (B) is designed as an electrically heatable heating field (B) and the evaluation device (E R ) is replaced by a voltage source (E P ).
  • This can be a motor vehicle battery.
  • the reception characteristics of the antenna device of FIG. 2 are outstanding. In addition, it performs the function of a heating excellent. When used as a windshield, it reliably keeps the area away from moisture and ice in front of cameras and sensors located in the interior of the vehicle.

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Joining Of Glass To Other Materials (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue, transparente, flächenförmige Vorrichtung zum Empfangen und / oder Senden elektromagnetischer Strahlung mit mindestens einer weiteren Funktion.
  • Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren zur Herstellung einer transparenten, flächenförmigen Vorrichtung zum Empfangen und / oder Senden elektromagnetischer Strahlung mit mindestens einer weiteren Funktion.
  • Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung die neuartige Verwendung einer transparenten, flächenförmigen Vorrichtung zum Empfangen und / oder Senden elektromagnetischer Strahlung für mindestens eine weitere Funktion.
  • In die Scheiben von Kraftfahrzeugen werden neuerdings immer mehr elektrische und elektronische Funktionen integriert. Insbesondere werden in Windschutzscheiben Drähte oder gedruckte elektrisch leitfähige Strukturen eingebracht, um als Antenne elektromagnetische Strahlung zu empfangen und / oder zu senden, als Heizfelder den Bereich für Kameras und Sensoren frei von Eis und Beschlag zu halten oder als kapazitiver Regensensor die Wischerintervalle zu steuern. Aufgrund gesetzlicher Vorgaben bezüglich der Größe des Sichtbereichs bei Windschutzscheiben und der strukturellen Stabilität wie z.B.
    • ECE R 43: "Einheitliche Vorschriften für die Genehmigung des Sicherheitsglases und der Verbundglaswerkstoffe" oder
    • Technische Anforderungen an Fahrzeugteile bei der Bauartprüfung § 22 a StVZO, Nr. 29 "Sicherheitsglas"
    und aufgrund von Designaspekten muss die Anzahl von elektrisch leitfähigen Strukturen in und auf dem Glas so klein wie möglich gehalten werden. Insbesondere sollten diese elektrisch leitfähigen Strukturen in der Helligkeit, d.h. bei Tageslicht und nachts bei Scheinwerferlicht, visuell nicht oder kaum wahrnehmbar sein.
  • Elektrisch leitfähige Strukturen, die zwar visuell nicht oder kaum wahrnehmbar sind, indes aber nur eine Funktion haben, sind bekannt.
  • Aus der internationalen Patentanmeldung WO 2008/058855 A1 ist z.B. eine Windschutzscheibe mit Antennenfunktion für Kraftfahrzeuge bekannt. Die bekannte Antennenscheibe umfasst eine Glasscheibe, die in Kontakt mit einem linienförmigen elektrischen Leiter steht, wobei ein Teil des Leiters so gestaltet ist, dass er als Antenne fungiert, und ein anderer Teil so gestaltet ist, dass er als Anschlussbereich zum Auskoppeln der empfangenen elektromagnetischen Strahlung dient. Der Durchmesser des linienförmigen elektrischen Leiters beträgt 10 bis 500 µm. Der Anschlussbereich und ein Oberflächenkontakt bilden eine Koppelstruktur, die als Bandpassfilter für das empfangene Frequenzband f dient. Der Teil des elektrischen Leiters, der den Anschlussbereich bildet, hat eine Länge von einem Viertel der effektiven Wellenlänge λeff des empfangenen Frequenzbandes f für einen geraden elektrischen Leiter auf Glas oder ein ungradzahliges Vielfaches hiervon. Die Antennenscheibe dient dem Empfang von AM-, FM-, HF-, UHF-, VHF- und / oder SHF-Signalen und weist keine weiteren Funktionen auf. Wegen des Durchmessers des linienförmigen elektrischen Leiters und des Abstands zwischen seinen Schleifen ist er visuell nicht oder kaum wahrnehmbar.
  • Aus der internationalen Patentanmeldung WO 2006/122943 A1 ist eine Windschutzscheibe bekannt, die den Schwingkreis einer Vorrichtung zur Detektion von Feuchtigkeit enthält. Die Windschutzscheibe ist aus Verbundsicherheitsglas hergestellt, und umfasst eine Polyvinylbutyral-Folie, die von zwei Glasscheiben eingeschlossen ist. Zwischen den beiden Glasscheiben befindet sich eine Trägerfolie, die einen visuell nicht oder kaum wahrnehmbaren Draht mit einem Durchmesser von 20 bis 200 µm trägt. Der Draht ist ganz oder teilweise in der Trägerfolie eingeschlossen und bildet die Induktivität und die Kapazität des Schwingkreises. Die Vorrichtung dient als Regensensor und hat darüber hinaus keine weiteren Funktionen.
  • Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2005 006 862 A1 ist ein Sensorelement für Feuchtigkeit bekannt, das ein dielektrisches Substrat und eine an dem Substrat angebrachte Leiterstruktur aufweist. Die Leiterstruktur hat eine vom Substrat beeinflusste induktive Komponente und kapazitive Komponente. Das Substrat hat einen ersten temperaturabhängigen Bereich, in dem sich bei sich ändernder Temperatur die Kapazität und / oder die Induktivität ändern, und einen zweiten temperaturabhängigen Bereich, der bei sich in gleicher Weise ändernder Temperaturen seine Induktivität und / oder Kapazität entgegengesetzt zum ersten Bereich ändert, so dass das durch vorhandene Feuchtigkeit hervorgerufene Messsignal in einem breiten Bereich von der Temperatur unabhängig wird und daher nur noch von der vorhandenen Feuchtigkeit abhängig ist. Das Sensorelement weist keine weiteren Funktionen auf. Das Sensorelement kann so ausgelegt werden, dass es in den Sichtbereich des Fahrers eines Kraftfahrzeugs platziert werden kann, ohne dessen Sicht zu beeinträchtigen.
  • Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2005 022 980 A1 ist eine Windschutzscheibe mit einem Sensorelement für Feuchtigkeit bekannt, das einen Schwingkreis mit einer Induktivität und einer Kapazität sowie eine Auswerteschaltung, die mit den Schwingkreis gekoppelt ist und mit der eine Verstimmung des Schwingkreises ermittelbar ist, enthält. Die Auswerteschaltung ist geeignet, die Resonanzfrequenz und eine Amplitude des verstimmten Schwingkreises und / oder des unverstimmten Schwingkreises zu ermitteln. Das Sensorelement enthält ein Mittel zum Anregen einer Schwingung in den Schwingkreis, das einen in seiner Frequenz durchstimmbaren Oszillator umfasst. Hierdurch kann die Schwingung des Schwingkreises moduliert werden, wobei insbesondere Informationen über die Amplitude oder Dämpfung und die Resonanzfrequenz des Schwingkreises als modulierte Signale vorliegen. Dadurch können Verfälschungen des Signals, die durch äußere Einflüsse, z.B. durch den Empfang hochfrequenter elektromagnetischer Signale, hervorgerufen werden, kompensiert werden. Weitere Funktionen weist das Sensorelement nicht auf.
  • Ein vergleichbares Sensorelement für Feuchtigkeit ist aus der internationalen Patentanmeldung WO 2008/071485 A1 bekannt. Hierin wird ausdrücklich betont, dass kapazitive Regensensoren besonders empfindlich gegenüber elektromagnetischer Einstrahlung sind. Um dies zu kompensieren, umfasst das Sensorelement eine Ansteuerelektronik, die den Schwingkreis mit einer vorgegebenen Frequenz beaufschlagt, wobei die Ansteuerelektronik die Frequenz zu Zwecken der Kompensation variiert. Anders gesagt, soll bei dem bekannten Sensorelement die eingestrahlte elektromagnetische Energie nicht sinnvoll genutzt, sondern in ihrer Wirkung ausgeschaltet werden.
  • Aus der deutschen Patentanmeldung DE 44 26 736 A1 ist eine Scheibe mit einem Heizwiderstand aus elektrisch leitfähigem Draht bekannt, der zusätzlich als kapazitiver Feuchtigkeitssensor verwendet wird. Zu diesem Zweck wird der Heizwiderstand mit einer Messeinrichtung zur Messung der Impedanz, insbesondere des kapazitiven Anteils, verbunden. Nachteilig ist hierbei, dass die Drähte des Heizwiderstands sichtbar sind und nicht wirkungsvoll zum Empfang elektromagnetischer Strahlung genutzt werden können.
  • Aus der US6130645 ist eine Fahrzeugscheibe mit einem optisch transparenten Heizfeld bekannt, das gleichzeitig auch als UKW und TV Antenne genutzt werden kann. Nachteilig ist bei diesem Entwurf jedoch, dass beide Funktionen getrennte Einspeisungspunkte und damit einen erhöhten Raumbedarf aufweisen.
  • Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, eine neue, transparente flächenförmige Vorrichtung geeignet für das Empfangen und / oder Senden elektromagnetischer Strahlung auf der Basis eines flächenförmigen, transparenten, dielektrischen Substrats und einer visuell nicht oder kaum wahrnehmbaren, elektrisch leitfähigen linienförmigen Struktur bereitzustellen, die noch mindestens eine weitere Funktion aufweist.
  • Insbesondere soll die neue Vorrichtung hervorragend als Antenne für den Empfang und / oder das Senden von LF-, MF-, HF-, VHF-, UHF- und / oder SHF-Signalen geeignet sein.
    Die weitere Funktion soll vorzugsweise in der Messung und / oder in der Änderung mindestens einer physikalischen Eigenschaft im Bereich der elektrisch leitfähigen Struktur liegen. Bevorzugt soll es sich bei der physikalischen Eigenschaft um die Temperatur, die elektrische Kapazität und / oder die Induktivität und / oder den elektrischen Widerstand handeln, so dass die neue, transparente, flächenförmige Vorrichtung hervorragend zur Heizung, Temperaturmessung und / oder der Detektion von Feuchtigkeit dienen kann.
    Des Weiteren soll die neue, transparente, flächenförmige Vorrichtung bei Tageslicht und bei Scheinwerferlicht visuell nicht oder kaum wahrnehmbar sein, so dass sie auch nicht die optische Wahrnehmung beeinträchtigt, wenn sie z.B. in den Sichtbereich einer Windschutzscheibe für ein Kraftfahrzeug eingebaut wird.
    Ferner soll die neue, transparente, flächenförmige Vorrichtung in einfacher und sehr gut reproduzierbarer Weise mithilfe von Verfahren und Vorrichtungen, wie sie auf dem Gebiet der Herstellung von monolithischen Scheiben und Verbundglasscheiben sowie elektrischen und elektronischen Bauteilen üblich und bekannt sind, herstellbar sein. Nicht zuletzt soll die neue, transparente, flächenförmige Vorrichtung hervorragend als transparentes Einbauteil in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr zu Lande, zur Luft und zu Wasser sowie in Möbeln, Geräten und Gebäuden geeignet sein.
  • Die Erfindung ist durch die erfindungsgemäße Vorrichtung aus Anspruch 1 definiert. Eine erfindungsgemäße Verwendung ist in Anspruch 10 definiert. Optionale Merkmale sind in den jeweiligen Unteransprüchen definiert.
  • Insbesondere war im Hinblick auf den Stand der Technik nicht ableitbar, das die erfindungsgemäße Vorrichtung hervorragend als Antenne für den Empfang oder das Senden von LF-, MF-, HF-, VHF-, UHF- und / oder SHF-Signalen geeignet war. Vorteilhafterweise lag die weitere Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Messung und / oder der Änderung mindestens einer physikalischen Eigenschaft im Bereich der elektrisch leitfähigen Struktur. In besonders vorteilhafter Weise konnten die physikalischen Eigenschaften Temperatur, Kapazität und / oder Induktivität und / oder der elektrische Widerstand gemessen und / oder geändert werden, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere hervorragend zur Heizung, Temperaturmessung und / oder Detektion von Feuchtigkeit dienen konnte.
  • Des Weiteren war die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Tageslicht und bei Scheinwerferlicht visuell nicht oder kaum wahrnehmbar, so dass sie auch nicht die optische Wahrnehmung beeinträchtigte, wenn sie z.B. in den Sichtbereich einer Windschutzscheibe für ein Kraftfahrzeug eingebaut wurde.
  • Ferner war die erfindungsgemäße Vorrichtung in einfacher und sehr gut reproduzierbarer Weise mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung von Verfahren und Vorrichtungen, wie sie auf dem Gebiet der Herstellung von monolithischen Scheiben und Verbundglasscheiben sowie elektrischen und elektronischen Bauteilen üblich und bekannt waren, herstellbar.
    Nicht zuletzt war die erfindungsgemäße Vorrichtung und die mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte transparente, flächenförmige Vorrichtung, insbesondere die erfindungsgemäße Vorrichtung, hervorragend als transparentes Einbauteil in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr zu Lande, zur Luft und zu Wasser sowie in Möbeln, Geräten und Gebäuden geeignet.
  • Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind für sichtbares Licht transparent. Dies bedeutet, dass sie zumindest in einzelnen Bereichen, vorzugsweise aber insgesamt, für elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge von 350 bis 800 nm, durchlässig sind. »Durchlässig« bedeutet, dass die Transmission insbesondere für sichtbares Licht >50%, bevorzugt >75% und insbesondere >80% ist.
  • Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind flächenförmig. Dies bedeutet, dass bei einer gegebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung jede der beiden Hauptoberflächen eine sehr viel größere Fläche aufweist als die umlaufende Kante. Vorzugsweise ist das Verhältnis der Fläche einer Hauptoberfläche zur Fläche der umlaufenden Kante >2, bevorzugt >5 und insbesondere >10.
  • Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können unterschiedliche dreidimensionale Formen haben. So können sie planar oder leicht oder stark in einer Richtung oder mehreren Richtungen des Raumes gebogen oder gekrümmt sein. Außerdem können sie unterschiedliche Umrisse aufweisen. Die Umrisse können symmetrisch oder asymmetrisch sein. Vorzugsweise sind sie exakt oder angenähert kreisförmig, elliptisch, dreieckig, viereckig, quadratisch trapezförmig, rautenförmig, fünfeckig oder sechseckig. Insbesondere sind sie angenähert viereckig oder trapezförmig. Dabei bedeutet »angenähert« z.B., dass bei einem angenähert viereckigen Umriss die Ecken abgerundet sein und / oder die Kanten nach innen und / oder nach außen gebogen sein können. Bevorzugt sind Umrisse, wie sie Fensterscheiben, besonders bevorzugt Abdeckungen von Scheinwerfern, Windschutzscheiben, Seitenscheiben, Heckscheiben oder Glasdächer, insbesondere von Kraftfahrzeugen, aufweisen.
  • Die Größe der erfindungsgemäßen Vorrichtungen kann breit variieren und richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung. So können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen Abmessungen in der Größenordnung von wenigen Zentimetern bis zu mehreren Metern haben. Insbesondere die planaren oder leicht oder stark in eine Richtung oder mehreren Richtungen des Raumes gebogenen oder gekrümmten Vorrichtungen können eine Fläche in der Größenordnung von 100 cm2 bis 25 m2, vorzugsweise >1 m2, haben. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können aber auch Flächen haben, wie sie Abdeckungen von Scheinwerfern, Windschutzscheiben, Seitenscheiben, Heckscheiben und Glasdächer für Kraftfahrzeuge oder großflächige Scheiben, wie sie im Bausektor verwendet werden, üblicherweise aufweisen.
  • Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können Durchbrechungen aufweisen. Diese können der Aufnahme von Vorrichtungen zur Halterung, zur Verbindung mit anderen Gegenständen und / oder der Durchführung von Leitungen, insbesondere elektrischen Leitungen, dienen.
  • Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können farblos oder in den unterschiedlichsten Farben getönt sein.
  • Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen dienen dem Empfangen und / oder dem Senden von elektromagnetischer Strahlung. Bevorzugt handelt es sich bei der empfangenen und / oder ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung um LF-, MF-, HF-, VHF-, UHF- und / oder SHF-Signale im Frequenzbereich von 30 kHz bis 30 GHz, besonders bevorzugt um Radiosignale, insbesondere UKW (30 bis 300 MHz, entsprechend einer Wellenlänge von 10 bis 1 m), Kurzwelle (3 bis 30 MHz, entsprechend einer Wellenlänge von 100 bis 10 m) oder Mittelwelle (300 bis 3000 kHz, entsprechend einer Wellenlänge von 1000 bis 100 m), sowie Signale des Mobilfunks, Digitalradios, Fernsehsignale oder Satellitennavigationssignale (GPS).
  • Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen umfassen jeweils mindestens ein flächenförmiges, transparentes, dielektrisches Substrat.
  • Hierbei haben die Eigenschaften »flächenförmig« und »transparent« die vorstehend angegebene Bedeutung.
  • Die Eigenschaft »dielektrisch« bedeutet, dass die transparenten, flächenförmigen Substrate elektrisch isolierend und elektrisch polarisierbar sind.
  • Demgemäß sind im Grunde alle flächenförmigen, transparenten, dielektrischen Substrate geeignet, die eine solche Transmission aufweisen und die unter den Bedingungen der Herstellung und der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen thermisch und chemisch stabil sowie dimensionsstabil sind.
  • Die flächenförmigen, transparenten, dielektrischen Substrate können eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen, die durch die dreidimensionalen Formen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen, die sie enthalten, vorgegeben ist. Vorzugsweise hat die dreidimensionale Form keine Schattenzonen, so dass sie insbesondere aus der Gasphase gleichmäßig beschichtet werden kann. Vorzugsweise werden die vorstehend beschriebenen dreidimensionalen Formen verwendet.
  • Die flächenförmigen, transparenten, dielektrischen Substrate können farblos oder gefärbt sein.
  • Beispiele geeigneter Materialien zur Herstellung flächenförmiger, transparenter, dielektrischer Substrate sind Glas und klare Kunststoffe, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat.
  • Bevorzugt werden transparente, flächenförmige, dielektrische Substrate aus Glas verwendet. Im Grunde kommen alle üblichen und bekannten Gläser, wie sie beispielsweise in Römpp-Online 2008 unter den Stichworten »Glas«, »Hartglas« oder »Sicherheitsglas« oder in der deutschen Übersetzung des europäischen Patent EP 0 847 965 B1 mit dem Aktenzeichen DE 697 31 268 T2 , Seite 8, Absatz [0053], beschrieben werden, als Substratmaterial in Betracht. Beispiele besonders gut geeigneter Gläser sind nicht vorgespanntes, teilvorgespanntes und vorgespanntes Floatglas, Gussglas und Keramikglas. Insbesondere wird Floatglas verwendet.
  • Die Dicke der transparenten, elektrisch isolierenden Substrate kann breit variieren und so hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise werden Gläser mit den Standardglasdicken von 1 mm bis 24 mm verwendet.
    Die Größe der flächenförmigen, transparenten, dielektrischen Substrate kann breit variieren und richtet sich nach der Größe der erfindungsgemäßen Vorrichtungen, die sie enthalten. Demgemäß werden bevorzugt die vorstehend beschriebenen Größen angewandt.
  • Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen enthalten jeweils mindestens eine visuell nicht oder kaum wahrnehmbare, elektrisch leitfähige, linienförmige Struktur auf oder in Kontakt mit mindestens einer Hauptoberfläche des jeweiligen flächenförmigen, transparenten, dielektrischen Substrats.
  • Die transparente linienförmige Struktur dient als Empfangs- und / oder Sendeteil zum Empfangen und / oder zum Aussenden elektromagnetischer Strahlung.
  • Dabei kann die Eigenschaft »transparent« die vorstehende angegebene Bedeutung haben, d.h., dass das Material, aus der die elektrisch leitfähige, linienförmige Struktur besteht, für sich selbst gesehen transparent ist.
  • »Transparent« kann in diesem Zusammenhang aber auch bedeuten, dass das Material, aus der die elektrisch leitfähige, linienförmige Struktur aufgebaut ist, zwar für sich selbst gesehen opak oder völlig undurchsichtig sein kann, indes wegen der Feinheit der linienförmigen Struktur in der Helligkeit, d.h. bei Tageslicht oder nachts im Scheinwerferlicht visuell nicht oder kaum wahrgenommen wird, sodass die erfindungsgemäße Vorrichtung insgesamt transparent erscheint.
  • Die Eigenschaft »linienförmig« bedeutet, dass die zur Geraden "gestreckte", elektrisch leitfähige Struktur eine Länge aufweist, die um Größenordnungen größer ist als ihre Breite oder ihr Durchmesser.
  • Die transparente, elektrisch leitfähige, linienförmige Struktur kann die geometrische Form mindestens einer geraden, gebogenen, spiralförmigen oder mäanderförmigen Linie haben. Sie kann aber auch aus mindestens zwei vorzugsweise parallel zueinander liegenden, geraden oder gebogenen Linien bestehen.
  • Die Breite oder der Durchmesser der transparenten, elektrisch leitfähigen, linienförmigen Struktur beträgt vorzugsweise 10 bis 500 µm, bevorzugt 10 bis 250 µm, besonders bevorzugt 10 bis 150 µm und insbesondere 10 bis 100 µm.
  • Weist die transparente, elektrisch leitfähige, linienförmige Struktur diese Breite oder diesen Durchmesser auf, wird sie von einem Betrachter visuell kaum oder nicht mehr wahrgenommen, es sei denn es wird im Falle von spiralförmigen oder mäanderförmigen Linien oder parallel zueinander liegenden, geraden oder gebogenen Linien ein zu geringer Abstand zwischen den nebeneinander liegenden Teilen eingehalten. Vorzugsweise sollte der Abstand mindestens etwa das Zehnfache des Durchmessers oder der Breite betragen {vgl. hierzu die deutsche Patentanmeldung DE 103 19 606 A1 , Seite 2, Absatz [0004]}.
  • Vorzugsweise erstreckt sich der Bereich, in dem sich die transparente, elektrisch leitfähige, linienförmige Struktur befindet, über höchstens 50%, bevorzugt höchstens 30%, besonders bevorzugt höchstens 20% insbesondere höchstens 10% einer Hauptoberfläche des flächenförmigen, transparenten, dielektrischen Substrats.
  • Die Länge der transparenten, elektrischen leitfähigen, linienförmigen Struktur richtet sich insbesondere nach dem Frequenzband f, das empfangen werden soll. Der Fachmann kann daher die jeweils geeignete Länge aufgrund seines allgemeinen Fachwissens gegebenenfalls unter Zuhilfenahme einiger weniger orientierender Versuche ohne weiteres ermitteln. Vorzugsweise liegt die Länge bei einem Viertel oder einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der effektiven Wellenlänge λeff der Mittenfrequenz des empfangenen Frequenzbandes f für einen geraden elektrischen Leiter auf Glas oder einem Kunststoff wie ein Polyvinylacetalharz, insbesondere Polyvinylbutyral (PVB).
  • Die transparente, elektrisch leitfähige, linienförmige Struktur kann ein Metalldraht sein, insbesondere ein Kupfer-, Wolfram-, Gold-, Silber- oder Aluminiumdraht oder ein Draht, einer Legierung mindestens zweier dieser Metalle oder einer Legierung mindestens eines dieser Metalle mit mindestens einem sonstigen Metall wie Molybän, Rhenium, Osmium, Iridium, Palladium oder Platin. Der Draht kann mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung ausgerüstet sein.
  • Die transparente, elektrisch leitfähige, linienförmige Struktur kann aber auch eine aufgedruckte Metallstruktur insbesondere aus Silber sein, die eine strukturierte, elektrisch leitfähige Beschichtung bildet.
  • Nicht zuletzt kann die visuell nicht oder kaum wahrnehmbare, elektrisch leitfähige, linienförmige Struktur aus einem der transparenten, elektrisch leitfähigen Oxide (Transparent Conductive Oxide, TCO), wie sie beispielsweise in der amerikanischen Patentanmeldung US 2007/029186 A1 auf Seite 3, Absatz [0026], und Seite 4, Absatz [0034], beschrieben werden, aufgebaut sein. Vorzugsweise handelt es sich bei den TCO um Indiumzinnoxid (Indium Tin Oxide, ITO), fluordotiertes Zinndioxid (Fluor Tin Oxide, FTO), mit Aluminium dotiertes Zinkoxid (Aluminium Zink Oxide, AZO), mit Gallium dotiertes Zinkoxid, mit Bor dotiertes Zinkoxid, Zinnzinkoxid oder mit Antimon dotiertes Zinndioxid (Antimony Tin Oxide, ATO). Das transparente, elektrisch leitfähige Oxid bildet dann eine strukturierte, elektrisch leitfähige Beschichtung.
  • Insbesondere wird ein Metalldraht verwendet.
  • Zusätzlich zu ihrer Funktion als Empfangs- und / oder Sendeteil hat die transparente, elektrisch leitfähige, linienförmige Struktur die Funktion, eine physikalische Eigenschaft im Bereich des Empfangs- und / oder Sendeteils zu messen und / oder zu verändern. Vorzugsweise handelt es sich bei der physikalischen Eigenschaft um die Temperatur, elektrische Kapazität und / oder die elektrische Induktivität und / oder den elektrischen Widerstand.
  • Bevorzugt bildet die transparente, elektrisch leitfähige, linienförmige Struktur daher einen mehr oder minder elektrisch resistiv bedämpften Schwingkreis mit einer Kapazität und Induktivität oder ein elektrisch beheizbares Heizfeld. Besonders bevorzugt hat sie daher zusätzlich zu ihrer Funktion als Empfangs- und / oder Sendeteil die Funktion eines Heizfelds, eines Temperaturfühlers zur Messung der Temperatur und / oder eines feuchtigkeitsempfindlichen Sensorelements, insbesondere eines Regensensors. Insbesondere hat sie die Funktion eines Heizfelds oder eines Regensensors.
  • In ihrer Funktion als feuchtigkeitsempfindliches Sensorelement, insbesondere als Regensensor, kann die transparente, elektrisch leitfähige, erste linienförmige Struktur mit einer zweiten Struktur ergänzt werden, die der Temperaturkompensation bzw. Korrektur der erfassten Messgröße der ersten Struktur dient, welche sich bei ändernder Temperatur durch insbesondere die Änderung der Kapazität und / oder Induktivität der ersten Struktur ergibt. Hierdurch wird eine Temperaturkorrektur erzielt, so dass das durch vorhandene Feuchtigkeit hervorgerufene Messsignal in einem breiten Bereich von der Temperatur unabhängig wird und daher nur noch von der vorhandenen Feuchtigkeit abhängig ist.
  • Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen enthalten jeweils mindestens einen Anschluss zum Auskoppeln und / oder Einkoppeln der empfangenen oder gesendeten elektromagnetischen Strahlung aus dem Empfangs- und / oder Sendeteil, d.h. aus der transparenten, elektrisch leitfähigen, linienförmigen Struktur. Die Auskopplung bzw. Einkopplung erfolgt galvanisch, kapazitiv oder induktiv, vorzugsweise kapazitiv.
  • In den erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist jeweils ein Anschluss zum Auskoppeln oder Einkoppeln der empfangenen oder ausgesandten elektromagnetischen Strahlung elektrisch mit einem Frequenzfilter verbunden. Der Frequenzfilter trennt die ausgekoppelten oder eingekoppelten elektrischen Signale in Abhängigkeit von der Frequenz. So trennt es die elektrischen Signale, die aufgrund der weiteren Funktion des vorstehend beschriebenen Empfangs- und / oder Sendeteils resultieren, von den elektrischen Signalen, die aufgrund der empfangenen oder ausgesandten elektromagnetischen Strahlung resultieren. Beispielsweise trennt es die elektrischen Signale im Bereich von 15 bis 20 MHz, die von der Funktion als Regensensor herrühren, von den Signalen, die vom UKW-Empfang herrühren.
  • Der Frequenzfilter kann ein Passivfilter sein.
  • Der Frequenzfilter kann aber auch ein Aktivfilter sein, in dem mindestens ein Verstärkerteil integriert ist, der zur Verstärkung der elektrischen Signale und / oder zur Kaskadierung mehrerer Filterstufen zu einem Filter höherer Ordnung dient.
  • Der Filter kann elektrisch direkt oder auch indirekt über eine nachgeschaltete Verarbeitung, insbesondere einem Signalverstärker, mit den unterschiedlichsten analogen und digitalen Empfangs- oder Sendeeinheiten verbunden sein, wie z.B. Radios, Fernseher, elektrische Funkuhren, GPS-Navigationsgeräten oder Mobiltelefonen sowie tragbare oder bordgebundene Anlagen zur Datenverarbeitung.
  • Darüber hinaus ist der Frequenzfilter elektrisch mit einem weiteren elektrischen und / oder elektronischen Bauteil verbunden, das, wie vorstehend beschrieben, der Messung und / oder Veränderung mindestens einer Eigenschaft im Bereich des Empfangs- oder Sendeteils dient.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei diesem weiteren elektrischen und / oder elektronischen Bauteil um eine Spannungsquelle, eine Vorrichtung zur Auswertung der vom Frequenzfilter erhaltenen elektrischen Signale, die von den elektrischen Signalen, die auf das Empfangen oder Aussenden der elektromagnetischen Strahlung zurückgehen, abgetrennt sind, eine Vorrichtung zum Anregen einer elektromagnetischen Schwingung im Empfangs- oder Sendeteils und / oder eine Vorrichtung zum Modulieren einer elektromagnetischen Schwingung im Empfangs- oder Sendeteils.
  • Beispiele für geeignete weitere elektrische und / oder elektronische Bauteile sind aus der deutschen Patentschrift DE 101 27 978 C1 , den deutschen Patentanmeldungen DE 10 2005 022 980 A1 und DE 10 2005 006 862 A1 bekannt.
  • Vorzugsweise sind die Frequenzfilter und die weiteren elektrischen und / oder elektronischen Bauteile außerhalb des Bereichs des flächenförmigen, transparenten, dielektrischen Substrates angeordnet.
  • Die weiteren elektrischen und / oder elektronischen Bauteile können mit einer Vielzahl unterschiedlicher analoger und digitaler, optischer, akustischer und / oder audiovisueller Geräte zur Signalisierung oder elektrischer, mechanischer und / oder pneumatischer Vorrichtungen, insbesondere Vorrichtungen, die eine Bewegung auslösen und beenden können, verbunden sein.
  • Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können noch mindestens ein weiteres flächenförmiges, transparentes, dielektrisches Material aufweisen. Vorzugsweise hat dieses die gleichen oder im Wesentlichen gleichen Abmessungen wie das flächenförmige, transparente, dielektrische Substrat. Dabei bedeutet »im Wesentlichen«, dass die Abmessungen des Materials von denjenigen des Substrats nicht mehr als 20%, bezogen auf das Substrat, voneinander abweichen. Bevorzugt sind die Abmessungen gleich.
  • Vorzugsweise ist die transparente, elektrisch leitfähige, linienförmige Struktur oder die kombinierten, transparenten, elektrisch leitfähigen, linienförmigen Strukturen zwischen dem flächenförmigen, transparenten, dielektrischen Substrat und dem weiteren flächenförmigen, transparenten, dielektrischen Material angeordnet.
  • Es können die unterschiedlichsten flächenförmigen, transparenten, dielektrischen Materialien verwendet werden. Vorzugsweise handelt es sich dabei um die vorstehend beschriebenen, transparenten, dielektrischen Substrate aus Kunststoff oder Glas und / oder um Kunststoffschichten, insbesondere haftvermittelnde Kunststoffschichten, die eine hohe Haftfähigkeit aufweisen.
  • Die haftvermittelnden Kunststoffschichten zeigen im Zugversuch eine hohe Reißdehnung oder Bruchdehnung. Vorzugsweise ist die Reißdehnung >50%.
  • »Haftvermittelnd« bedeutet, dass die betreffenden Schichten eine hohe Zwischenschichthaftung aufweisen, die vorzugsweise so hoch ist, dass die verbundenen Schichten nicht mehr voneinander getrennt werden können, ohne sie dabei schwer zu beschädigen oder gar zu zerstören.
  • Die Dicke der Kunststoffschichten kann breit variieren und daher den Erfordernissen des Einzelfalls hervorragend angepasst werden. Vorzugsweise sind die Schichten 0,01 bis 10 mm, bevorzugt 0,2 bis 5 mm, besonders bevorzugt 0,3 bis 1 mm dick.
  • Als Materialien für die Herstellung der haftvermittelnden Schichten kommen grundsätzlich alle Materialien in Betracht, die das vorstehend beschriebene erforderliche Eigenschaftsprofil aufweisen. Vorzugsweise wird das Material aus der Gruppe, bestehend aus thermisch und / oder mit aktinischer Strahlung gehärteten Gießharzen und reißfesten Klebstofffolien, ausgewählt.
  • Bekanntermaßen werden thermisch gehärtete Gießharze aus thermisch härtbaren Gießharzen hergestellt, die komplementäre reaktive funktionelle Gruppen enthalten, die unter der Einwirkung von Wärmeenergie miteinander reagieren, so dass sich in dem gehärteten Gießharz ein dreidimensionales Netzwerk bildet. Beispiele geeigneter thermisch härtbarer Gießharze sind Epoxidharze, wie sie beispielsweise in Römpp Online 2008 unter dem Stichwort »Epoxidharze« beschrieben werden. Bekanntermaßen werden mit aktinischer Strahlung gehärtete Gießharze aus Gießharzen hergestellt, die reaktive funktionelle Gruppen enthalten, die unter der Einwirkung von aktinischer Strahlung anionisch, kationisch oder radikalisch, insbesondere radikalisch, polymerisieren. Insbesondere handelt es sich bei den reaktiven funktionellen Gruppen um olefinisch ungesättigte Doppelbindungen. Beispiele geeigneter mit aktinischer Strahlung härtbarer Gießharze sind aus Römpp Online 2008, »Strahlenhärtende Systeme« und »Strahlenhärtung«, bekannt. Als aktinische Strahlung kommt elektromagnetische Strahlung, wie nahes Infrarot (NIR), sichtbares Licht, UV-Strahlung, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung, oder Korpuskularstrahlung, wie Elektronenstrahlung, Protonenstrahlung, Betastrahlung oder Alphastrahlung, in Betracht.
  • Die Gießharze können übliche und bekannte Haftvermittler, wie sie beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung EP 0 799 949 A1 , Spalte 6, Zeilen 24 bis 32, beschrieben werden, enthalten.
  • Vorzugsweise werden die reißfesten Klebstofffolien aus der Gruppe, enthaltend Polyvinylacetalharz, Polyvinylbutyral, PVB, Polyethylenvinylacetat, EVA, Polyethylenterephthalat, PET, Polyvinylchlorid, PVC, lonomerharzen auf der Basis von Ethylen und / oder Propylen und alpha,beta-ungesättigten Carbonsäuren oder Polyurethan, PU, ausgewählt. Insbesondere werden Polyurethanfolien und PVB-Folien eingesetzt.
  • Wird eine flächenförmige, transparente, dielektrische, haftvermittelnde Kunststoffschicht mit hoher Haftfähigkeit verwendet, kann die visuell nicht oder kaum wahrnehmbare, elektrisch leitfähige, linienförmige Struktur oder können die kombinierten, visuell nicht oder kaum wahrnehmbaren, elektrisch leitfähigen, linienförmigen Strukturen in diese Kunststoffschicht teilweise oder ganz eingebettet sein oder sie kann oder sie können sich zwischen der Kunststoffschicht und einem flächenförmigen, transparenten, dielektrischen Substrat befinden. Auf der linienförmigen Struktur abgewandten Seite der Kunststoffschicht kann sich ein weiteres Substrat befinden.
  • Konfigurationen dieser Art werden beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung WO 2006/122943 A1 , Abbildung, beschrieben.
  • Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen weitere funktionale, flächenförmige, transparente Materialien enthalten, wie Barriereschichten, haftvermittelnde Schichten, Farb-Reflexionsfolien, UV- oder IR-Reflexionsfolien, Tönungsfolien, Wärmeschutzfolien oder opake Dekorrahmen zur optischen Abdeckung von Teilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Im ersten Verfahrenschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens eine transparente, elektrisch leitfähige, linienförmige Struktur auf mindestens einer Hauptoberfläche mindestens eines flächenförmigen, transparenten, dielektrischen Substrats aufgebracht oder hiermit in Kontakt gebracht.
  • Zu diesem Zweck kann die linienförmige Struktur auf die Hauptoberfläche des Substrats mithilfe einer elektrisch leitfähigen Tinte, z.B. eine Tinte die Silberpartikel enthält, aufgedruckt werden. Dies kann mithilfe von Siebdruck oder Tintenstrahldruck erfolgen.
  • Die linienförmige Struktur kann aber auch als Draht auf eine Hauptoberfläche des Substrats aufgetragen beziehungsweise hiermit in Kontakt gebracht werden. Zu diesem Zweck kann die gewünschte linienförmige Struktur durch Ultraschallhämmern des Drahtes auf eine auf der Hauptoberfläche vorhandenen Klebstoffschicht oder Gießharzschicht oder auf eine Trägerfolie, insbesondere eine haftvermittelnde Kunststofffolie, erzeugt werden.
  • Die linienförmige Struktur kann aber auch in einer durch großflächige Abscheidung einer Schicht aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Oxid (TCO) und nachträglicher Strukturierung der abgeschiedenen elektrisch leitfähigen TCO-Schicht durch materialabtragende Verfahren erzeugt werden.
  • Hierzu können übliche und bekannte Verfahren wie chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) sowie die entsprechenden hierfür geeigneten Vorrichtungen verwendet werden. Beispiele für CVD-Verfahren sind Sprühpyrolyse, chemische Dampfabscheidung und Sol-Gel-Abscheidung. Beispiele für PVD-Verfahren sind Elektronenstrahl-Verdampfung und Sputtering.
    Vorzugsweise werden Sputtering-Verfahren angewandt.
  • Sputtering ist eine übliche und bekannte Methode zur Herstellung dünner Schichten aus Materialien, die sich nicht ohne weiteres verdampfen lassen. Dabei wird die Oberfläche eines Festkörpers geeigneter Zusammensetzung, das so genannte Target, durch Beschuss mit energiereichen Ionen aus Niederdruckplasmen, wie zum Beispiel Sauerstoffionen (O+) und / oder Argonionen (Ar+), oder Neutralteilchen zerstäubt, wonach die zerstäubten Materialien auf Substraten in der Form dünner Schichten abgeschieden werden (vgl. Römpp Online, 2008, »Sputtering«). Vorzugsweise wird das Hochfrequenz-Sputtering, kurz HF-Sputtering, oder das Magnetfeld-unterstützte Sputtering, kurz Magnetron-Sputtering (MSVD), angewandt.
  • Geeignete Sputtering-Verfahren werden beispielsweise in den amerikanischen Patenten US 7,223,940 B2 , Spalte 6, Zeilen 25 bis 38, und US 4,985,312 , Spalte 4, Seite 18, bis Spalte 7, Zeile 10, oder in der deutschen Übersetzung des europäischen Patents EP 0 847 965 B1 mit dem Aktenzeichen DE 697 31 268 T2 , Seite 8, Absatz [0060], und Seite 9, Absatz [0070], bis Seite 10, Absatz [0072], beschrieben.
  • Das materialabtragende Verfahren kann mechanisch, thermisch und / oder durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung durchgeführt werden.
  • Ein vorteilhaftes Verfahren zur mechanischen Entfernung, das sehr präzise arbeitet und besonders feine linienförmige Strukturen liefern kann, ist das Ultraschallhämmern.
  • Ein vorteilhaftes Verfahren zur Entfernung durch thermische Einwirkung und / oder durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung, das ebenfalls sehr präzise arbeitet und besonders feine linienförmige Strukturen liefern kann, ist das Bestrahlen mit einem Laserstrahl, wie dies beispielsweise in den europäischen Patentanmeldungen EP 0 827 212 A2 und EP 1 104 030 A2 beschrieben wird.
  • Im zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der im ersten Verfahrenschritt erzeugte Empfangsteil und / oder Sendeteil mit mindestens einem Anschluss zum Auskoppeln oder Einkoppeln von elektromagnetischer Strahlung ausgerüstet. Der Anschluss kann galvanisch, induktiv oder kapazitiv erfolgen, wobei die in den Druckschriften US 7,223,940 B2 , Spalte 1, Zeile 55, bis Spalte 2, Zeile 43, und Spalte 6, Zeile 48, bis Spalte 9, Zeile 59, in Verbindung mit den Figuren 1 bis 9; DE 103 19 606 A1 , Absätze [0010] bis [0039], in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3; DE 198 32 228 A1 , Spalte 1, Zeile 56, bis Spalte 4, Zeile 41, in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3; und WO 2008/058855 A1 , Seite 3, letzter Absatz, bis Seite 25, letzter Absatz, Ende, in Verbindung mit den Figuren 1a bis 16, bekannten Verfahren und Vorrichtungen verwendet werden können.
  • Im dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der im zweiten Verfahrenschritt hergestellte Anschluss mit mindestens einem Frequenzfilter elektrisch verbunden. Vorzugsweise erfolgt dies mithilfe üblicher und bekannter elektrischer Leitungen und permanenter oder wieder ablösbarer Anschlüsse.
  • Im vierten Verfahrenschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Frequenzfilter mit mindestens einem weiteren elektrischen und / oder elektronischen Bauteil zur Messung und / oder Veränderung mindestens einer physikalischen Eigenschaft im Bereich des Empfangs- und / oder Sendeteils elektrisch verbunden. Vorzugsweise erfolgt dies auch hier mithilfe üblicher und bekannter elektrischer Leitungen und permanenter oder wieder ablösbarer Anschlüsse.
  • In weiteren Verfahrenschritten, die in das erfindungsgemäße Verfahren integriert und / oder ihm vor oder nachgeschaltet sein können, können die flächenförmigen, transparenten, dielektrischen Substrate gereinigt, verformt und mit den anderen vorstehend beschriebenen flächenförmigen, transparenten, dielektrischen Materialien haftfest verbunden werden.
    »Haftfest« bedeutet, dass sich die einzelnen Schichten der resultierenden erfindungsgemäßen Vorrichtungen nicht mehr voneinander lösen lassen, ohne dabei einzelne Schichten oder die erfindungsgemäßen Vorrichtungen insgesamt zu beschädigen oder gar zu zerstören.
  • Beispiel geeigneter Verfahren und Vorrichtungen sind aus der europäischen Patentschrift EP 1 857 424 A1 , Seite 5, Absätze [0042] bis [0044], bekannt.
  • Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtungen und die mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Vorrichtungen, insbesondere die erfindungsgemäßen Vorrichtungen, können in erstaunlich vielfältiger Weise verwendet werden. Insbesondere werden sie im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung eingesetzt.
  • In ihrem breitesten Aspekt beruht die erfindungsgemäße Verwendung auf der Verwendung einer transparenten, flächenförmigen Vorrichtung zum Empfangen und / oder Senden von elektromagnetischer Strahlung,
    umfassend
    • mindestens ein flächenförmiges, transparentes, dielektrisches Substrat, wie vorstehend beschrieben,
    • mindestens eine transparente, elektrisch leitfähige, linienförmige Struktur auf oder in Kontakt mit mindestens einer Hauptoberfläche des Substrats als Empfangs- und / oder Sendeteil, wie vorstehend beschrieben, und
    • mindestens einen Anschluss zum Auskoppeln der empfangenen elektromagnetischen Strahlung aus dem Empfangsteil oder zum Einkoppeln der gesendeten elektromagnetischen Strahlung in das Sendeteil, wie vorstehend beschrieben,
    sowie für mindestens eine weitere Funktion.
  • Vorzugsweise liegt diese weitere Funktion in der Messung und / oder Veränderung mindestens einer physikalischen Eigenschaft im Bereich des Empfangsteils und / oder Sendeteils. Bevorzugt handelt es sich bei der physikalischen Eigenschaft um die Temperatur, die elektrische Kapazität und / oder die Induktivität und / oder den elektrischen Widerstand. Insbesondere wird die Vorrichtung für die Heizung, die Temperaturmessung und / oder die Detektion von Feuchtigkeit, speziell von Regen, eingesetzt. Zu diesem Zweck wird sie mit mindestens einem Frequenzfilter, wie vorstehend beschrieben und mindestens einem weiteren elektrischen und / oder elektronischen Bauteil, wie vorstehend beschrieben, ausgerüstet.
  • Vorzugsweise wird die Vorrichtung in der Form von Einscheiben-Sicherheitsglas oder Verbundsicherheitsglas verwendet.
  • In dieser Form eignen sie sich hervorragend als transparente Einbauteile für Fortbewegungsmittel für den Verkehr zu Lande, zu Luft und zu Wasser sowie für Möbel, Geräte und Gebäude. In den Fortbewegungsmitteln können sie mit besonderem Vorteil als Abdeckung von Scheinwerfern, Windschutzscheiben, Seitenscheiben, Heckscheiben und / oder Glasdächer, in Möbeln und Geräten als Türen, Fenster und Verglasungen sowie in Gebäuden als Überkopfverglasungen für Dächer, Glaswände, Fassaden, Fensterscheiben, Glastüren, Balustraden, Brüstungsverglasungen, Oberlichter oder begehbares Glas verwendet werden.
  • Insbesondere wird sie als Windschutzscheibe in Kraftfahrzeugen verwendet. Die Platzierung des Bereichs, in dem sich die transparente, elektrisch leitfähige, linienförmige Struktur befindet, richtet sich nach der zusätzlichen Funktion. Liegt diese beispielsweise in der Beheizung eines Teils der Windschutzscheibe, um das Glas vor einer Kamera oder einem optischen Sensor beschlagfrei zu halten, ist dieser Bereich vor dem betreffenden Gerät angeordnet. Liegt die zusätzliche Funktion insbesondere in der Detektion von Feuchtigkeit, insbesondere von Regen, befindet sich der Bereich ganz besonders bevorzugt im Blickfeld des Fahrers.
  • Im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung liefert die Vorrichtung ein elektrisches Messsignal, das mindestens eine weitere Vorrichtung aktiviert.
  • Beispiele geeigneter weiterer Vorrichtungen sind Vorrichtungen zum Einschalten und Abschalten von Scheibenwischern, Vorrichtungen zum Versprühen von Flüssigkeiten und / oder Gasen insbesondere zum Trocknen oder zum Reinigen, Vorrichtungen zum Auslösen von optischen und / oder akustischen Signalen, Vorrichtungen zum Anschalten von Beleuchtungen, Vorrichtungen zum Öffnen und Schließen von Fenstern und Türen und / oder Vorrichtungen zum Platzieren von opaken Teilen wie z.B. Jalousien oder Blenden vor die transparenten Vorrichtungen.
  • Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand der Figuren 1 und 2 beispielhaft erläutert. Bei den Figuren 1 und 2 handelt es sich um schematische Darstellungen, die das Prinzip der Erfindung veranschaulichen sollen. Die schematischen Darstellungen brauchen daher nicht maßstabsgetreu zu sein. Die dargestellten Größenverhältnisse müssen daher auch nicht den bei der Ausübung der Erfindung in der Praxis angewandten Größenverhältnissen entsprechen.
    • Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung.
    • Figur 2 zeigt eine alternative Ausführungsform zur ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • In den Figuren 1 und 2 haben die Bezugszeichen die folgende Bedeutung:
    • (V) Transparente, flächenförmige Vorrichtung zum Empfangen und / oder Aussenden von elektromagnetischer Strahlung (Antennenvorrichtung),
    • (A) flächenförmiges, transparentes, dielektrisches Substrat,
    • (B) Figur 1: Transparente, elektrisch leitfähige, linienförmige Struktur mit der Form eines Mäanders als Empfangsteil für den UKW-Empfang,
    • (B) Figur 2: Transparente, elektrisch beheizbare, linienförmige Struktur,
    • (C) Anschluss zum kapazitiven Auskoppeln der empfangenen UKW-Strahlung [nur der Teil des Anschlusses, der mit dem Frequenzfilter (D) elektrisch verbunden ist, ist abgebildet; er verdeckt den räumlich hiervon getrennten Teil des Anschlusses, von dem der Empfangsteil (B) ausgeht,
    • (D) Frequenzfilter, der mit dem Anschluss (C) elektrisch verbunden ist,
    • (ER) elektronisches Bauteil, das mit dem Frequenzfilter (D) elektrisch verbunden ist, als Auswerteschaltung des Regensensors,
    • (EV) nachgeschaltete Signalverarbeitung für die Verstärkung der empfangenen UKW-Signale und
    • (EP) Spannungsquelle.
  • Die elektrischen Verbindungen des elektronischen Bauteils (ER), des Verstärkers (Ev) und der Spannungsquelle (EP) zu anderen Vorrichtungen sind nicht abgebildet.
  • Bei den Substraten (A) handelt es sich insbesondere um Floatglasscheiben der Abmessungen, wie sie beispielsweise für Abdeckungen für Scheinwerfer, Windschutzscheiben, Seitenscheiben, Glasdächer und Heckscheiben im Fahrzeugbau sowie für kleine, mittlere oder großflächige Scheiben im Möbel-, Geräte- oder Bausektor verwendet werden. Die Abmessungen können mehrere Quadratzentimeter bis mehrere Quadratmeter betragen.
  • Bei dem Empfangsteil (B) der Antennenvorrichtung der Figur 1 handelt es sich um einen 50 µm dicken Kupferdraht, der durch Ultraschallhämmern auf eine Klebschicht aus Polyvinylbutyral (PVB) verlegt wurde. Der Abstand zwischen den nebeneinander liegenden Teilen des Mäanders beträgt 1 mm. Die Länge des Kupferdrahtes wurde so gewählt, dass diese für den UKW-Empfang geeignet ist.
  • Der mäanderförmige Empfangsteil (B) der Antennenvorrichtung der Figur 1 ist direkt verbunden mit dem einen Teil des Anschlusses (C) zum kapazitiven Auskoppeln der empfangenen UKW-Signale. Der Abstand zwischen den nebeneinander liegenden Mäanderabschnitten beträgt 1 mm. Die Länge des Kuperdrahtes wurde für den gewählten UKW-Empfang entsprechend einem Viertel der effektiven elektrischen Wellenlänge der Mittenfrequenz des UKW-Bandes gewählt. Der Anschlußteil des Anschlusses (C), welcher sich direkt dem mäanderförmigen Empfangsteil anschließt wurde gitterförmig zur Elektrode ausgeführt und durch Ultraschallhämmern des Kupferdrahtes auf die Klebschicht aus PVB verlegt.
  • Die gesamte Anordnung ist von einer 0,8 mm dicken PVB-Folie bedeckt (nicht eingezeichnet). Die der Floatglasscheibe (A) abgewandte Seite der PVB-Folie ist haftfest mit einer weiteren Floatglasscheibe (A) verbunden, so dass die Konfiguration einer Verbundsicherheitsglasscheibe resultiert. Zu deren Herstellung wurden die beiden Floatglasscheiben (A) mithilfe eines Vorverbundverfahrens (Kalanderwalzen-, Schlangen- oder Vakuumsackverfahren) und einem Autoklavverfahren über die PVB-Folie haftfest miteinander verbunden.
  • Auf der der PVB-Folie abgewandten Hauptoberfläche der weiteren Floatglasscheibe (A) ist oberhalb des Teils des Anschlusses (C), der sich an den Empfangsteil (B) anschließt, die Gegenelektrode des kapazitiven Anschlusses (C) angeordnet, so dass als Gesamtanordnung eine Koppelkapazität (C) in Form eines Plattenkondensators resultiert wie er auch in den entsprechenden Lehrbüchern beschrieben ist. Zur Verdeutlichung wird auf die Patentanmeldung DE 198 32 228 A1 verwiesen.
  • Der auf der äußeren Hauptoberfläche der weiteren Floatglasscheibe (A) angeordnete Teil des als Plattenkondensator ausgeführten Koppelkapazität (C) ist elektrisch an den Frequenzfilter (D) angeschlossen. Der Frequenzfilter (D) trennt die elektrischen Signale, die durch den Empfang der UKW-Strahlung erzeugt werden, von den elektrischen Signalen, die aufgrund der durch Regentropfen hervorgerufenen Änderung der Kapazität des Empfangsteils (B) resultieren. Letztere Signale werden einer Auswerteschaltung (ER) zugeführt, so dass zusätzlich zur Antennenfunktion die Funktion eines Regensensors resultiert. Die Signale werden über elektrische Leitungen einer Vorrichtung zugeführt, die einen Scheibenwischer in Gang setzt oder abschaltet (nicht abgebildet). Die elektrischen Signale aus dem UKW-Empfang werden mithilfe des Verstärkers (EV) verstärkt und zu einem Radioempfangsgerät geleitet (nicht abgebildet).
  • Die Empfangseigenschaften der Antennenvorrichtung der Figur 1 sind hervorragend. Außerdem erfüllt sie die Funktion eines Regensensors in besonders zuverlässiger und präziser Weise. Wenn sie als Windschutzscheibe verwendet, behindert sie die Sicht des Fahrers nicht.
  • Die Antennenvorrichtung der Figur 2 unterscheidet sich von derjenigen der Figur 1 lediglich dadurch, dass der Empfangsteil (B) als elektrisch beheizbares Heizfeld (B) ausgebildet ist und die Auswertevorrichtung (ER) durch eine Spannungsquelle (EP) ersetzt ist. Bei dieser kann es sich um eine Kraftfahrzeugbatterie handeln.
  • Die Empfangseigenschaften der Antennenvorrichtung der Figur 2 sind hervorragend. Außerdem erfüllt sie die Funktion einer Heizung hervorragend. Wird sie als Windschutzscheibe verwendet, hält sie den Bereich vor Kameras und Sensoren, die sich im Innenraum des Kraftfahrzeugs befinden, zuverlässig frei von Feuchtigkeitsbeschlag und Eis.

Claims (12)

  1. Transparente, flächenförmige Vorrichtung zum Empfangen und / oder Senden von elektromagnetischer Strahlung mit mindestens einer weiteren Funktion, umfassend
    (A) mindestens ein flächenförmiges, transparentes, dielektrisches Substrat,
    (B) mindestens eine transparente, elektrisch leitfähige, linienförmige Struktur auf oder in Kontakt mit mindestens einer Hauptoberfläche des Substrats (A) als Empfangs- und / oder Sendeteil,
    (C) mindestens einen Anschluss zum Auskoppeln der empfangenen und / oder Einkoppeln der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung aus dem Empfangsteil und / oder in das Sendeteil,
    (D) mindestens einen Frequenzfilter, der mit einem Anschluss (C) elektrisch verbunden ist und
    (E) mindestens ein weiteres elektrisches und / oder elektronisches Bauteil, das mit dem Frequenzfilter (D) elektrisch verbunden ist, zur Messung und / oder Veränderung mindestens einer physikalischen Eigenschaft im Bereich des Empfangs- und / oder Sendeteils, wobei es sich bei der physikalischen Eigenschaft um die elektrische Kapazität, die Induktivität oder den elektrischen Widerstand handelt und wobei es sich bei dem weiteren elektrischen und / oder elektronischen Bauteil (E) um eine Vorrichtung zur Auswertung der vom Frequenzfilter (D) erhaltenen elektrischen Signale, eine Vorrichtung zum Anregen einer elektromagnetischen Schwingung im Empfangs- und / oder Sendeteil und / oder eine Vorrichtung zum Modulieren einer elektromagnetischen Schwingung im Empfangsteil und / oder Sendeteil handelt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei der elektromagnetischen Strahlung um LF-, MF-, HF-, VHF-, UHF- und / oder SHF-Signale handelt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei es sich bei der physikalischen Eigenschaft im Bereich des Empfangs- und / oder Sendeteils zusätzlich um die Temperatur handelt.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich der Bereich, in der sich die Struktur (B) befindet, über höchstens 20% und bevorzugt höchstens 10% einer Hauptoberfläche des Substrats (A) erstreckt.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der linienförmige elektrische Leiter der Struktur (B) eine Breite oder einen Durchmesser von 10 bis 500 µm hat.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Teil der Struktur (B) einen Bereich für den Anschluss (C) zum galvanischen, kapazitiven und / oder induktiven Aus- und / oder Einkoppeln der empfangenen und / oder ausgesandten elektromagnetischen Strahlung bildet.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Teil der Struktur (B) einen Bereich für den Anschluss (C) zum Auskoppeln der empfangenen oder Einkoppeln der zu sendenden elektromagnetischen Strahlung bildet, der eine Länge von einem Viertel der effektiven Wellenlänge λeff der Mittenfrequenz des empfangenen und / oder gesendeten Frequenzbandes für einen geraden elektrischen Leiter auf Glas oder ein ungeradzahliges Vielfaches hiervon hat.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der linienförmige elektrische Leiter der Struktur (B) ein elektrisch isolierter oder nicht isolierter Draht oder eine strukturierte, elektrisch leitfähige Beschichtung ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Struktur (B) die Form eines Schwingkreises oder eines Heizfelds hat.
  10. Verwendung einer transparenten, flächenförmigen Vorrichtung zum Empfangen und / oder Senden von elektromagnetischer Strahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Einscheiben-Sicherheitsglas oder Verbundsicherheitsglas und als transparentes Einbauteil in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr zu Lande, zur Luft und zu Wasser sowie in Möbeln, Geräten und Gebäuden.
  11. Verwendung nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung in den Fortbewegungsmitteln als Abdeckung von Scheinwerfern, Windschutzscheiben, Seitenscheiben, Heckscheiben und / oder Glasdächer, in Möbeln und Geräten als Türen, Fenster und Verglasungen sowie in Gebäuden als Überkopfverglasungen für Dächer, Glaswände, Fassaden, Fensterscheiben, Glastüren, Balustraden, Brüstungsverglasungen, Oberlichter oder begehbares Glas verwendet wird.
  12. Verwendung nach Anspruch 11, wobei die Vorrichtung als Windschutzscheibe in Kraftfahrzeugen verwendet wird.
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