CN114982375A - 具有传感器和摄像体系用可电加热通信窗口的装配玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有可电加热通信窗口(80)的装配玻璃(100),其至少包括:‑具有第一表面(III)和第二表面(IV)的第一玻璃板(1),‑至少一个导电透明涂层(3),其至少施加在第二表面(IV)的一部分上,特别是在整个第二表面(IV)上,和‑至少两个提供用于连接到电压源(14)的汇流条(5.1、5.2),它们与导电透明涂层(3)如此连接,以至于在汇流条(5.1、5.2)之间形成用于加热电流的电流路径(11),其中‑导电透明涂层(3)包括导电层(34),所述导电层(34)包含透明导电氧化物(TCO)和特别是氧化铟锡(ITO)或由其组成,‑导电透明涂层(3)具有15Ω/平方至100Ω/平方的薄层电阻,和‑装配玻璃(100)具有在可见光谱范围内在角度α=0°下至少70%的透射率TL。
Description
本发明属于具有通信窗口、特别是用于传感器和摄像体系的通信窗口的装配玻璃领域,它们的制造方法及其用途。
车辆、飞机、直升机和轮船越来越多地配备有各种传感器或摄像体系。实例是摄像体系,如摄影机、夜视摄像头、余光放大器、激光测距仪或被动红外探测器。车辆识别体系也越来越多地用于例如收取通行费。
摄像体系可以利用紫外 (UV)、可见 (VIS) 和红外波长范围(IR)内的光。由此,在糟糕的气候条件如黑暗和雾下,也可以精确识别物体、车辆和人员。这些摄像体系可以安放在交通工具中在挡风玻璃后面在乘客舱中。由此,它们还提供了在道路交通中及时识别危险情况和障碍的可能性。
然而,由于它们对天气影响或行车风的敏感性,这种传感器在任何情况下都必须受到对辐射透明的玻璃板的保护。为了确保光学传感器的最佳功能,干净和无水汽凝结的玻璃板是绝对必要的。水汽凝结和结冰明显阻碍功能,因为它们明显降低电磁辐射的透射率。虽然擦拭体系可用于水滴和污物颗粒,但这些对于结冰通常是不足够的。对此需要的体系是,其在需要时至少能够短时加热分配给传感器的玻璃板区段,从而能够实现无间断使用。
玻璃板越来越多地具有全表面导电的且对可见光透明的涂层,该涂层例如保护内部空间免于被阳光过度加热或冷却,或在施加电压时使玻璃板有针对性地加热。这种涂层通常是基于金属的,例如具有一层或多层银层,因此对腐蚀非常敏感。此外,具有基于金属的导电透明涂层的玻璃板不适合作为传感器或摄像体系用透明保护玻璃板,因为不足以发送携带信息的辐射穿过该涂层,尤其是在近红外范围内。因此,这些玻璃板通常位置受限地被去涂层,并形成用于传感器和摄像体系的通信窗口。此类玻璃板例如可由WO 2011/069901 A1或WO 2019/137674 A1已知。
此外,所述玻璃板可以具有电加热功能。因此,已知在单片玻璃板之一的内侧表面上(即在复合玻璃板内部中)具有透明导电涂层的复合玻璃板。电流可以通过外部电压源传导通过该导电涂层,该电流加热涂层并因此加热玻璃板。例如,WO2012/052315 A1公开了这种基于金属的可加热导电涂层。例如,WO 2018/192727 A1公开了一种基于透明导电氧化物(TCO)的可加热导电涂层。
例如由DE 10 2012 018 001 A1已知一种用于机动车辆的具有可电加热传感器区域的透明玻璃板。
电加热层的电接触通常通过汇流条进行,如由US 2007/0020465 A1已知。例如,汇流条由印刷并烧制的银浆组成。汇流条通常沿玻璃板的上棱边和下棱边延伸。汇流条收集流过导电涂层的电流并将其引导至与电压源连接的外部引线。
由于在通信窗口的无涂层区域不能发生直接加热,因此必须通过额外的加热导体(例如由细金属线制成或由印刷并烧制的银浆制成的细导体制成)使该区域可加热。这种不透明的加热导体使通过该玻璃板的透射率变差并且不适合高品质传感器和高要求的摄像体系,如它们例如是现代交通标志识别或自动驾驶所需的(所谓的基于视觉的驾驶员辅助体系、FAS或高级驾驶员辅助体系,ADAS)。
本发明的目的在于,提供一种改进的具有可电加热通信窗口的玻璃板,该通信窗口可以快速加热并且对传感器和摄像体系的光学性质几乎没有不利影响。
根据本发明,本发明的目的通过根据权利要求1的玻璃板得以实现。优选实施方案由从属权利要求中得出。
根据本发明的具有可电加热通信窗口的装配玻璃至少包括以下特征:
-具有第一表面和第二表面的第一玻璃板,
-至少一个导电透明涂层,其至少施加在第二表面的一部分上,特别是施加在整个第二表面上,和
-至少两个提供用于连接到电压源的汇流条,它们与所述导电透明涂层连接,从而在汇流条之间形成用于加热电流的电流路径,
其中
-所述导电透明涂层包括导电层,该导电层包含透明导电氧化物(英语:transparent conductive oxide, TCO),特别是氧化铟锡(ITO)或由其组成,
-所述导电透明涂层的薄层电阻为 15Ω/平方至 100Ω/平方,并且
- 所述装配玻璃具有在可见光谱范围内在角度 α (阿尔法) = 0°下至少 70%的透射率 TL。
在这种情况下,所述电流路径特别是被引导通过位于汇流条之间的导电透明涂层。
根据本发明的基于透明导电氧化物的导电透明涂层具有足够的耐腐蚀性,因此它可以没有进一步保护地直接布置在玻璃板的暴露表面上。
此外,根据本发明的这种涂层特别适用于基本上反射热辐射。这种热辐射反射涂层也被称为低发射率涂层、减低发射率涂层、低E涂层或低E层。它们的任务特别是反射热辐射,即,特别是具有比太阳辐射的IR部分更长波长的IR辐射。在室外温度低时,低E 涂层将热反射回内部空间中并防止内部空间冷却。当室外温度高时,低E 涂层向外反射加热的复合玻璃板的热辐射,并减少内部空间的加热。在内玻璃板的内侧上,根据本发明的涂层特别有效地减少了玻璃板的热辐射在夏季散发到内部空间中和在冬季散发到外部环境中。
此外,根据本发明的这种涂层在角度α为0°下和在角度α为-80°至+80°下都具有足以确保高要求的光学传感器和摄像体系的无干扰透视性(尤其是在光灵敏度和动态方面)的透射率TL。
本发明基于以下认识:通过电加热根据本发明的导电透明涂层,可以获得足够的加热量并且同时光学传感器或摄像体系的光学透视性仅被可忽略地减弱。
在本发明的一个有利实施方案中,汇流条,特别是在通信窗口的区域中,具有5cm至100cm,优选10cm至90cm的间距D。
间距D优选是基本上恒定的,即汇流条彼此平行延伸,因此产生作为可加热通信窗口的矩形区域。替代地,汇流条例如可以彼此以恒定角度延伸,从而产生梯形通信窗口。此外,更复杂的形状也是可以想到的,例如汇流排在玻璃板边缘处具有某一间距,然后该间距在玻璃板内部中减小,并且可以获得更高的加热量。以此方式,涂层的某些区域可以被增强加热。
汇流条的长度取决于待加热面积的范围和位置。对于通常以条的形式形成的汇流条,其尺寸中较长的称为长度,其尺寸中较短的称为宽度。
在另一实施方案中,根据本发明的汇流条具有沿玻璃板5cm至40cm、优选10cm至30cm的长度L。长度L尤其涉及汇流排与导电透明涂层导电连接的区域。用这种长度L,可以在通信窗口中实现特别好的加热量。
汇流条的宽度优选为2mm至30mm,特别优选4mm至20mm,尤其是10mm至20mm 。更薄的汇流条产生过高的电阻,从而导致在运行时汇流条加热过高。此外,更薄的汇流条仅能困难地通过印刷技术如丝网印刷来制造。更厚的汇流条需要大量使用不希望的材料。此外,它们导致玻璃板的透视区域受到过大且不美观的限制。
在一个有利的实施方案中,根据本发明的汇流条形成为印刷并烧制的导电结构。印刷汇流条优选包含至少一种金属、金属合金、金属化合物和/或碳,特别优选贵金属并且尤其是银。印刷浆料优选包含含有金属的颗粒、金属颗粒和/或碳,特别是贵金属颗粒如银颗粒。导电性优选通过导电颗粒获得。该颗粒可以位于有机和/或无机基质例如浆料或油墨中,优选作为具有玻璃料的印刷浆料。
印刷汇流条的层厚度优选为5μm至40μm,特别优选8μm至20μm,非常特别优选8μm至12μm。具有这些厚度的印刷汇流条在技术上易于实现,并且具有有利的载流能力。
所述汇流条的比电阻ρa优选为0.8μΩ·cm至7.0μΩ·cm,特别优选为1.0μΩ·cm至2.5μΩ·cm。具有在此范围内的比电阻的汇流条在技术上易于实现,并且具有有利的载流能力。
然而,替代地,汇流条也可以形成为导电箔的条。那么,该汇流条例如至少包含铝、铜、镀锡铜、金、银、锌、钨和/或锡或其合金。该条优选具有10μm至500μm ,特别优选30μm至300μm的厚度。由具有这些厚度的导电箔制成的汇流条在技术上易于实现并且具有有利的载流能力。该条可以与导电结构,例如经由焊料、经由导电粘合剂或通过直接施加而导电连接。
在根据本发明的装配玻璃的另一有利实施方案中,透明导电涂层在汇流条下方和在汇流条之间通过无涂层的分隔线与周围的透明导电涂层完全电和/或物质地分隔开。分隔线的宽度d优选为30μm至200μm,特别优选70μm至140μm,例如可以通过激光去涂层或通过机械去除如研磨来产生。通过这种分隔线可以使通信窗口内的导电透明涂层与通信窗口周围的导电透明涂层没有短路地隔绝。这具有将电流路径限制在某一区域(在此是汇流条之间的区域)并减少通信窗口周围的寄生电流路径的优点,这增加了可获得的加热量。
根据本发明的玻璃板具有在可见光谱范围内在角度α=0°下至少70%的透射率TL。可见光谱范围被理解为是指400nm至750nm的光谱范围。透射率优选根据标准 DIN EN 410来确定。
根据本发明的导电透明涂层具有15Ω/平方至100Ω/平方,优选20Ω/平方至50Ω/平方的薄层电阻。这种薄层电阻可以用根据本发明的薄TCO层来实现,并用在车辆技术中常用的工作电压产生合适的加热量。
如已经提到的,该导电透明涂层布置在第一玻璃板的暴露表面上。这意味着该涂层可从外部触及并与周围的气氛直接接触。为此,该涂层具有足够的耐腐蚀性。暴露的表面在安装位置下是可触及的,即,例如可以被触摸,并且与周围的气氛直接接触。
导电透明涂层包括导电层,该导电层包含透明导电氧化物(TCO)和特别是氧化铟锡(ITO)或由其组成。在最简单的情况下,该涂层仅由一个由透明导电氧化物组成的层组成。
替代地,该涂层可以具有复杂的层体系。
如果第一层布置在第二层上方,则在本发明意义上这意味着第一层布置得比第二层更远离基材(即,第一玻璃板)。如果第一层布置在第二层下方,则在本发明意义上这意味着第二层布置得比第一层更远离基材(即,第一玻璃板)。如果第一层布置在第二层上方或下方,则在本发明意义上这并非必然意味着第一层和第二层彼此直接接触。除非明确排除,否则可以在第一层和第二层之间布置一个或多个另外的层。
导电透明涂层可以优选地在第一玻璃板的整个第二表面上延伸。然而,替代地,导电透明涂层也可以仅在第一玻璃板的第二表面的一部分上延伸。导电透明涂层优选在第一玻璃板的第二表面的至少50%上、特别优选至少70%上和非常特别优选至少90%上延伸。导电透明涂层可以具有一个或多个无涂层区域。
所述涂层优选全面积地施加在第一玻璃板的第二表面上,可能除了不具有导电透明涂层的宽度为2mm至50mm、优选5mm至20mm的***边缘区域之外。这样具有的优点是,任选的用于将第一玻璃板固定在车身框架中的粘合剂更好地粘贴。
如果一个层或其他元件包含至少一种材料,则在本发明意义上,这包括该层由该材料组成的情况,原则上这也是优选的。本发明范围内描述的化合物,特别是氧化物、氮化物和碳化物,原则上可以是化学计量的、低于化学计量的或高于化学计量的,就算是为了更好地理解而提及化学计量的分子式也是如此。
给出的折射率的值是在 550 nm的波长下测量的。
根据本发明,导电层包含至少一种透明导电氧化物(TCO,transparent conductive oxide)并且具有30nm至120nm,优选35nm至100nm并且特别优选40nm至75nm的厚度。即使是这些小厚度,也可以通过调整电压实现足够的加热效果。导电层优选包含氧化铟锡(ITO,indium tin oxide),这已被证明是特别有用的,特别是由于在可见光范围内的高光学透明度、低比电阻和就薄层电阻而言的低散射。由此确保了非常均匀的加热效果。然而,替代地,导电层也可以包含例如铟锌混合氧化物(IZO)、掺镓氧化锡(GZO)、掺氟氧化锡(SnO2 :F)或掺锑氧化锡(SnO2 :Sb)。透明导电氧化物的折射率优选为1.7至2.3。
已经表明,导电层的氧含量对其性质,特别是对透明度和导电性具有显著影响。制造玻璃板通常包括热处理,其中氧可以扩散到导电层并将其氧化。根据本发明的用于调节氧扩散的介电阻挡层用于将氧供应调节到最佳程度。
用于调节氧扩散的介质阻挡层包含至少一种金属、氮化物或碳化物。阻挡层可以包含例如钛、铬、镍、锆、铪、铌、钽或钨,或者下述的氮化物或碳化物:钨、铌、钽、锆、铪、铬、钛、硅或铝。在一个优选的实施方案中,阻挡层包含氮化硅(Si3N4)或碳化硅,尤其是氮化硅(Si3N4),由此获得特别好的结果。氮化硅可以具有掺杂物并且在一个优选的扩展方案中掺杂有铝(Si3N4:Al)、锆(Si3N4:Zr)或硼(Si3N4:B)。在施加根据本发明的涂层之后的热处理中,氮化硅可以被部分氧化。在热处理之后,沉积为Si3N4的阻挡层然后包含SixNyOz,其中氧含量通常为0原子%至35原子%。
阻挡层的厚度优选为1nm至20nm。在此范围内获得特别好的效果。如果阻挡层更薄,则其不显示效果或显示的效果过小。如果阻挡层更厚,则位于其下的导电层例如通过施加到该阻挡层上的汇流条电接触可能有问题。阻挡层的厚度特别优选为5nm至15nm。由此特别有利地调节导电层的氧含量。
在一个有利的实施方案中,根据本发明的导电透明涂层包括在导电层下方的光学适配层。它优选具有5nm至50nm,特别优选5nm至30nm的层厚度。
在另一个有利的实施方案中,根据本发明的导电透明涂层包括抗反射层,该抗反射层优选布置在导电层上方。
在另一个有利的实施方案中,根据本发明的具有抗反射层、特别是具有布置在导电层上方的导电透明涂层中的抗反射层的装配玻璃具有在可见光谱范围内在角度 α =50°下至少 74 %的透射率TL。
在一个有利的实施方案中,根据本发明的导电透明涂层包括在导电层上方的抗反射层。它优选具有10nm至120nm,特别优选90nm至110nm的层厚度。
光学适配层和抗反射层促成玻璃板的特别有利的光学性质。通过这种方式,它们降低了反射程度,从而提高了玻璃板的透明度并确保了中性的色彩印象。光学适配层和/或抗反射层具有比导电层低的折射率,优选1.3至1.8的折射率。光学适配层和/或抗反射层优选包含氧化物,特别优选氧化硅。氧化硅可以具有掺杂物并且优选掺杂有铝(SiO2:Al)、硼(SiO2:B)、钛(SiO2:Ti)或锆(SiO2:Zr)。然而,替代地,这些层也可以包含例如氧化铝(Al2O3)。
在一个特别有利的实施方案中,在导电层下方和任选地在光学适配层下方的导电透明涂层包括防止碱扩散的阻隔层。通过该阻隔层减少或防止碱离子从玻璃质基材扩散到所述层体系中。碱离子会不利影响涂层的性质。阻隔层优选包含氮化物或碳化物,例如钨、铌、钽、锆、铪、钛、硅或铝的氮化物或碳化物,特别优选氮化硅(Si3N4),由此获得特别好的结果。氮化硅可以具有掺杂物,并且在一个优选的扩展方案中,掺杂有铝(Si3N4:Al)、钛(SiO2:Ti)、锆(Si3N4:Zr)或硼(Si3N4:B)。阻隔层的厚度优选为5nm至50nm,特别优选5nm至30nm。
在一个优选实施方案中,导电透明涂层仅由所述层组成并且不包含其他层。
装配玻璃要连接到的电压源优选地具有9 V至50 V的电压,例如14 V或48 V。如果装配玻璃用这些电压运行,则可以实现良好的加热量,从而可以使装配玻璃快速地去除冷凝物和冰。这种电压在人体直接接触时并不危险,因此可以将该涂层布置在暴露表面上。
在根据本发明的玻璃板的一个有利实施方案中,第一玻璃板的背离导电透明涂层的第一表面通过热塑性中间层与第二玻璃板平面连接。
原则上,在根据本发明的玻璃板的制造和使用条件下热和化学稳定且尺寸稳定的所有电绝缘基材都适合作为第一玻璃板和任选的第二玻璃板。
第一玻璃板和/或第二玻璃板优选包含玻璃,特别优选平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃,或透明塑料,优选刚性透明塑料,特别是聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯和/或它们的混合物。第一玻璃板和/或第二玻璃板优选是透明的,特别是用于将该玻璃板用作车辆的挡风玻璃或后窗玻璃或需要高透光率的其他用途。
玻璃板的厚度可以宽泛地变化,因此可以出色地适配个别情况的要求。优选使用标准厚度为1.0mm至25mm、优选为1.4mm至2.5mm的玻璃板用于汽车玻璃,优选使用标准厚度为4mm至25mm的玻璃板用于家具、器具和建筑物,尤其是用于电加热体。玻璃板的尺寸可以宽泛地变化并且取决于根据本发明的用途的尺寸。第一玻璃板和任选的第二玻璃板具有例如在车辆构造和建筑物领域中常见的200 cm²至20 cm²的面积。
所述玻璃板可以具有任意的三维形状。优选地,该三维形状没有阴影区,从而其可以例如通过阴极溅射进行涂覆。优选地,基材是平面的或者在一个或多个空间方向上略微或强烈弯曲。特别地,使用平面基材。所述玻璃板可以是无色的或有色的。
多个玻璃板通过至少一个中间层相互连接。中间层优选包含至少一种热塑性塑料,优选聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。然而,热塑性中间层也可以包含例如聚氨酯(PU)、聚丙烯(PP)、聚丙烯酸酯、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙酸酯树脂、浇注树脂、丙烯酸酯、氟化乙烯-丙烯、聚氟乙烯和/或乙烯-四氟乙烯,或它们的共聚物或混合物。热塑性中间层可以由一层或多层叠置布置的热塑性薄膜形成,其中热塑性薄膜的厚度优选为0.25mm至1mm,通常为0.38mm或0.76mm。
汇流条通过一根或多根引线电接触。引线优选作为柔性箔导体(扁平导体、带状导体)形成。将其理解为其宽度明显大于其厚度的电导体。这种箔导体例如是包含铜、镀锡铜、铝、银、金或它们的合金或由其组成的条或带。箔导体具有例如2mm至16mm的宽度和0.03mm至0.1mm的厚度。箔导体可以具有绝缘的、优选聚合物的护套,例如基于聚酰亚胺的护套。适用于接触玻璃板中导电涂层的箔导体仅具有例如0.3 mm 的总厚度。这种薄的箔导体可以毫无困难地嵌入在各个玻璃板之间在热塑性中间层中。多个彼此电绝缘的导电层可以位于一个箔导体带中。
替代地,也可以使用细金属线作为电引线。金属线尤其包含铜、钨、金、银或铝或这些金属中的至少两种的合金。所述合金还可以包含钼、铼、锇、铱、钯或铂。
在本发明的一个有利实施方案中,电引线与接触带连接,例如借助于焊料或导电粘合剂。然后将接触带与汇流条连接。在本发明意义上,接触带是引线的延长,因此接触带与汇流条之间的连接面应理解为根据本发明的接触面,自该接触面起在汇流条的延伸方向上延伸间距a。接触带优选包含至少一种金属,特别优选铜、镀锡铜、银、金、铝、锌、钨和/或锡。这在接触带的导电性方面是特别有利的。接触带也可以包含合金,该合金优选包含一种或多种所提及的元素和任选的其他元素,例如黄铜或青铜。
接触带优选地形成为薄的导电箔的条。接触带的厚度优选为10μm至500μm,特别优选15μm至200μm,非常特别优选50μm至100μm。具有这些厚度的箔在技术上易于制造并且易于获得,并且还具有有利的低电阻。
本发明的另一方面包括一种装配玻璃组件,其包括:
-根据本发明的装配玻璃和
-至少一个光学传感器或至少一个摄像体系,其光束路径至少部分地被引导通过可电加热的通信窗口。
在根据本发明的装配玻璃组件的一个有利实施方案中,第一玻璃板的第二表面上的表面法线与光学传感器或摄像体系的光束路径的中心之间的角度α(阿尔法)为0°至80°,优选10°至75°,特别优选30°至75°,并且光束路径的中心优选地基本上水平延伸。 10°至30°的低值通常用于制造/营业用车辆,特别是农用车辆如拖拉机、卡车或公共汽车。 30°至75°之间的值常用于乘用车,其中50°至75°之间的值在跑车中是优选的。提到的角度不言而喻是装配玻璃的表面法线与光束路径的中心之间的角度。如果光束路径的中心是水平延伸的,则角度 α 相应于该装配玻璃在安装位置下相对于垂直方向的倾斜度。
根据本发明的摄像体系优选是高性能摄像体系(特别是在动态和范围方面),特别是用于基于视觉的驾驶员辅助体系(FAS,英文:Advanced Driver Assistance Systems,ADAS。
本发明还包括一种用于制造根据本发明的玻璃板的方法,至少包括:
(a)在第一玻璃板的第二表面上施加导电透明涂层,和
(b)施加至少两个提供用于连接到电压源的汇流条,它们如此连接到加热导体,从而在汇流条之间形成用于加热电流的电流路径。
方法步骤(a)中导电透明涂层的导电涂层的施加可以通过本身已知的方法进行,优选通过磁场辅助的阴极溅射。这对于第一玻璃板的简单、快速、廉价和均匀的涂覆方面是特别有利的。然而,也可以例如通过气相沉积、化学气相沉积(chemical vapourdeposition, CVD)、等离子体辅助的气相沉积(PECVD)或通过湿化学方法来施加导电涂层。
在方法步骤(a)期间或之后,可以对第一玻璃板进行热处理,通过该热处理尤其改善了功能层的结晶性。热处理优选在至少300℃下进行。热处理尤其降低了涂层的薄层电阻。此外,明显改善了玻璃板的光学性质。
可以以各种方式进行热处理,例如通过借助于烘箱或热辐射器加热玻璃板。替代地,热处理也可以通过用光照射来进行,例如使用灯或激光作为光源。
在一个有利的实施方案中,在玻璃质基材的情况下,热处理在热预应力工艺的范围内进行。在这种情况下,给加热的基材加载以空气流,由此将其快速冷却。在玻璃板表面上形成压应力,而在玻璃板芯中形成拉应力。该特征应力分布提高了玻璃质玻璃板的断裂强度。弯曲工艺也可以发生在施加预应力之前。
第一玻璃板可以在方法步骤(a)之后弯曲,通常在500℃至700℃的温度下。由于在技术上涂覆平面的玻璃板更容易,因此如果要弯曲第一玻璃板,这种方式是有利的。然而,替代地,第一玻璃板也可以在方法步骤(a)之前或期间弯曲,例如如果导电涂层不适合经受弯曲工艺而不被损坏。
方法步骤(b)中汇流条的施加优选通过以丝网印刷方法或以喷墨方法印刷并烧制导电浆料来进行。汇流排的印刷优选在热处理之前进行,从而印刷浆料可以在热处理期间被烧制并且不必作为单独的方法步骤来施行。替代地,汇流条可以作为导电箔的条施加到导电涂层上,优选铺设、焊接或胶合。
在丝网印刷方法中,横向成型通过掩蔽织物来进行,通过该织物压住具有金属颗粒的印刷浆料。通过掩蔽物的适当成型,可以例如特别简单地预先确定和改变汇流条的宽度。
优选通过激光束在导电透明涂层中产生(去涂层)各个无涂层的分隔线。用于结构化金属薄膜的方法例如从EP 2 200 097 A1或EP 2 139 049 A1中已知。去涂层的宽度优选为10μm至1000μm,特别优选30μm至200μm,尤其是70μm至140μm。在该区域中,通过激光束进行特别干净且无残留的去涂层。借助激光束的去涂层是特别有利的,因为去涂层的线在光学上非常不显眼并且仅略微损害外观和透视。宽度大于激光切割宽度的线的去涂层通过用激光束多次扫描线进行。因此,工艺持续时间和工艺成本随着线宽的增加而增加。替代地,可以通过机械去除以及通过化学或物理蚀刻来去涂层。
根据本发明的方法的一个有利扩展方案至少包括以下进一步的步骤:
(c) 将热塑性中间层布置在第一玻璃板的涂覆表面上,并将第二玻璃板布置在热塑性中间层上,并且
(d) 通过热塑性中间层粘合第一玻璃板和第二玻璃板。
在方法步骤(c)中,第一玻璃板被布置成使得其具有导电透明涂层的表面背离热塑性中间层。
热塑性中间层可以由单个热塑性薄膜形成或由两个或更多个平面叠置布置的热塑性薄膜形成。
在方法步骤(d)中第一和第二玻璃板的接合优选在热、真空和/或压力的作用下进行。可以使用本身已知的用于制造玻璃板的方法。
例如,所谓的高压釜方法可以在约10 bar至15 bar的升高的压力和130℃至145℃的温度下进行约2小时。本身已知的真空袋-或真空环方法例如在约 200 mbar 和 80℃ 至110℃ 下工作。第一玻璃板、热塑性中间层和第二玻璃板也可以在压延机中在至少一对辊之间压成玻璃板。已知这种类型的设备用于制造玻璃板,并且通常在压制设备之前具有至少一个加热通道。压制过程期间的温度例如为40℃至150℃。压延-和高压釜方法的组合在实践中已证实特别有用。替代地,可以使用真空层压机。它们由一个或多个可加热和可抽空的腔室组成,其中第一玻璃板和第二玻璃板在例如约 60 分钟内在 0.01 mbar至 800mbar的减压和 80℃ 至 170℃的温度下层压。
本发明还包括根据本发明的具有电接触的玻璃板在建筑物中,特别是在入口区域、窗户区域、屋顶区域或外立面区域中,作为家具和器具中的内置部件,在用于陆上、空中或水上交通的交通工具中,特别是在火车、轮船和机动车辆中,例如作为挡风玻璃、后窗玻璃、侧窗玻璃和/或天窗玻璃的用途。所述用途包括光学传感器和摄像体系,特别是用于基于视觉的驾驶员辅助体系FAS或高级驾驶员辅助体系 ADAS,其光束路径穿过通信窗口延伸。
本发明还包括根据本发明的具有优选为12V至50V的工作电压的装配玻璃的用途。
下面参考附图和示例性实施例详细地解释本发明。附图是示意性图示并且不是按比例的。附图不以任何方式限制本发明。
其中:
图 1A 示出了根据本发明的具有可电加热通信窗口的玻璃板的一个实施方案的平面图,
图 1B 示出了根据图1A的装配玻璃的层结构的示意性横截面图,
图 1C 用沿着穿过根据图1A的装配玻璃的剖面线A-A'的横截面图示出了根据本发明的装配玻璃组件的示意图,
图 2 示出了根据本发明的装配玻璃的另一实施方案的平面图,
图3 示出了根据图1A的装配玻璃的层结构的示意性横截面图,和
图4 示出了根据本发明的方法的一个实施方式的流程图,
图5A 示出了在根据本发明的通信窗口的实施例以及根据现有技术的比较例中作为位置P的函数的光学失真V的测量图,和
图5B示出了图5A的本发明实施例的根据本发明的装配玻璃100的详细视图。
图1A(图1A)示出了根据本发明的具有可电加热通信窗口80的装配玻璃100的示例性实施方案的平面图。图1B(图1B)示出了装配玻璃100的层结构的示意性横截面图,图1C(图1C) 用沿着穿过根据图1A的装配玻璃100的剖面线A-A'的横截面图示出了根据本发明的装配玻璃组件101的示意图。
装配玻璃100包括第一玻璃板1和第二玻璃板2,它们通过热塑性中间层4相互连接。装配玻璃100例如是汽车玻璃并且尤其是乘用车的挡风玻璃。第一玻璃板1例如提供用于在安装位置面向内部空间。第一玻璃板1和第二玻璃板2由钠钙玻璃组成。例如,第一玻璃板1的厚度为1.6mm,第二玻璃板2的厚度为2.1mm。热塑性中间层4由聚乙烯醇缩丁醛(PVB)组成并且具有0.76mm的厚度。将导电透明涂层3施加到第一玻璃板1的外侧(第二)表面IV上。在该示例性实施例中,导电透明涂层3由导电层34组成,该导电层34由透明导电氧化物组成。导电层34在此例如由70nm厚的氧化铟锡(ITO)层组成。表1中描绘了根据图1A至1C的装配玻璃100的层结构,以便更清楚地呈现。
表 1(实施例 1)
导电透明涂层的薄层电阻为例如30Ω/平方。如果电流流过导电透明涂层3,则由于其电阻和焦耳热的产生,它会被加热。导电透明涂层3因此可以用于主动加热通信窗口80。
导电透明涂层3例如在第一玻璃板1的整个第二表面IV上延伸。在该实施例中,装配玻璃100在第二玻璃板2的第二表面II上具有不透明的黑色印刷物,其在玻璃板上边缘和下边缘处条形延伸。不言而喻,该黑色印刷物也可以是框架状形成的。
第一汇流条5.1和另外的第二汇流条5.2分别布置在导电透明涂层3上用于电接触。汇流条5.1、5.2包含例如银颗粒,并且以丝网印刷方法施加到导电涂层3上,然后烧制。汇流条5.1、5.2彼此平行延伸。汇流条5.1、5.2的长度L例如为25cm。第一汇流条5.1与第二汇流条5.2的间距D例如为60cm。
如果向汇流条5.1和5.2施加电压,则均匀的电流流过基本上集中在汇流条5.1和5.2之间的区域上的导电透明涂层3,由此通信窗口80,特别是传感器-或摄像窗口10 被加热。示例性地,这里对此标记电流路径11。
每个汇流条5.1、5.2通向连接区域,所述连接区域分别具有将汇流条5.1、5.2连接到电压源14的连接部或连接导体7.1、7.2。连接线7.1、7.2可以形成为本身已知的箔导体,它们通过接触面与汇流条5.1、5.2导电连接,例如借助于焊料、导电粘合剂或通过简单铺设并压制在玻璃板 100 内。箔导体例如包含宽度为10mm、厚度为0.3mm的镀锡铜箔。通过箔导体可以转换成连接到电压源14的连接电缆。电压源14例如提供通常用于机动车辆的车载电压,优选12V至15V和例如大约14V。替代地,电压源14 V也可以具有更高的电压,例如40 V至50 V,尤其是42 V或48 V。
在所示实施例中,汇流条5.1、5.2具有例如大约10μm的恒定厚度和例如2.3μΩ·cm的恒定比电阻。
如装配玻璃技术中常见的那样,汇流条5.1、5.2和连接部以及连接线7.1、7.2可以被本身已知的作为覆盖印刷物的不透明彩色层覆盖(此处未示出)。
图1C示出了根据本发明的具有装配玻璃100的装配玻璃组件101的一个示例性实施方案。此外,摄像体系20布置在第一玻璃板1的第二表面IV上,其例如可以用于基于视觉的驾驶员辅助体系。
摄像体系20的光束路径被引导通过可电加热的通信窗口80,其中透过区域在图1A中被示为摄像窗口10。
摄像体系20的光束路径的中心光束大致水平对齐。在此,在装配玻璃100上的正交法线(这里显示为第一玻璃板1的第二表面上的正交线法)与摄像体系20的光束路径的中心之间的角度α为例如73°。在角度73.5°下的透射率TL为例如48.2%。这仅略低于第一比较例(没有导电透明涂层3的装配玻璃)的透射率TL,其在73.5°的角度下具有52.3%的透射率TL。
乘用车的挡风玻璃通常以在此例如73°的相对于垂直方向的安装角α相对平坦地安装。不言而喻,对于其他车辆类型的应用,如公共汽车或拖拉机,安装角度也可以更小,例如 15°。
通信窗口80适用于确保摄像体系20或其他光学传感器的透视。为此,摄像窗口10,即摄像体系 20 穿过装配玻璃 100 的光束路径的区域,完全布置在可电加热的通信窗口 80 的区域内。通信窗口80中的导电透明涂层3对于摄像体系20来说在光学上几乎不可感知并且仅轻微地干扰穿过装配玻璃100的透视,这对于在具有高光学要求的车辆和摄像体系20中的用途而言尤其重要。同时,通信窗口80可以良好加热并保持没有冰和水汽凝结。
图2(图2)示出了根据本发明的玻璃板(100)的另一实施方案的平面图。第一玻璃板1、第二玻璃板2、导电透明涂层3和通信窗口80以及热塑性中间体层4 如图 1A 中设计。
与图1A不同的是,这里的装配玻璃100具有无涂层的分隔线9,该分隔线9将通信窗口80内部中的涂层3与周围的涂层3物质和电(即,用于直流电)地分隔开。分隔线9具有例如100μm的宽度d,其中涂层3已被完全去除。分隔线9例如通过激光结构化(激光烧蚀)来制造。替代地,分隔线9可以通过其他机械、物理或化学结构化-和去除工艺来制造。
分隔线9包围包括汇流条5.1、5.2的通信窗口80的区域中的导电透明涂层3。也就是说,分隔线9在汇流条5.1、5.2的背离通信窗口80的一侧上延伸并且这些仍然电连接到通信窗口80区域中的导电透明涂层3。分隔线9例如在通信窗口80的下边缘处并且优选也在上边缘处连接汇流条5.1、5.2。由此避免了通信窗口80外的寄生加热电流。
图3(图3)示出了根据图1A和1C的根据本发明的装配玻璃100的一个替代层结构的示意图。
根据图3的根据本发明的第一层结构除了具有由70nm厚的氧化铟锡层制成的导电层34之外,还具有由掺杂铝的氮化硅制成的阻隔层 37,由掺杂铝的氧化硅制成的光学适配层33,由掺杂铝的氮化硅构成的阻挡层35和由掺杂铝的氧化硅制成的抗反射层36。 详细的层结构如表2中所示。
表 2(实施例 2)
导电透明涂层3的薄层电阻在此例如为30Ω/平方。在角度73.5°下的透射率TL例如为52.8%。这大约相应于第一比较例(没有导电透明涂层3的装配玻璃)的透射率TL,其在角度73.5°下的透射率TL为52.3%。
根据图3的根据本发明的第二层结构具有与根据表2的第一层结构相同的层结构,其中导电层34由40nm厚的氧化铟锡层构成。详细的层结构如表2中所示。
表 3(实施例 3)
导电透明涂层3的薄层电阻在此例如为50Ω/平方。在角度73.5°下的透射率TL例如为53.6%,因此略高于第一比较例(没有导电透明涂层3的装配玻璃)的透射率TL,其在角度73.5°下的透射率TL为52.3%。
不言而喻,根据图3的层结构也可以与根据图2的示例性实施例或未示出的本发明的其他示例性实施例组合。
表 4 再次汇总示出了针对不同角度α的图1B (实施例1)的层结构的透射率值TL、根据图 3(实施例2)的第一层结构的透射率值TL、根据图 3(实施例3)的第二层结构的透射率值TL以及在第一玻璃板1的第二表面IV上没有额外的涂层3的第一比较例的透射率值TL。
表 4
图4(图4)示出了用于制造可电加热的玻璃板(100)的本发明方法的一个示意性实施例的流程图。
根据本发明的方法包括以下步骤:
S1:将导电透明涂层3施加到玻璃板1的第二表面IV上,和
S2:施加至少两个提供用于连接到电压源14的汇流条5.1、5.2,它们与导电透明涂层3如此连接,从而在汇流条5.1、 5.2之间形成用于加热电流的电流路径11。
图5A(图5A)示出了与根据现有技术的第二比较例VB2(实线)相比,在根据第四实施例B4(虚线)的根据本发明的通信窗口中的作为位置P的函数的光学失真V(变形)的测量图。
图5B(图5B)示出了根据第四实施例B4的根据本发明的装配玻璃100的详细视图。根据本发明的导电透明涂层3在两个汇流条5.1、5.2之间在通信窗口80的区域中完全延伸,使得加热电流流过整个区域。导电透明涂层3在通信窗口80的上边缘处沿位置P1和在通信窗口80的下边缘处沿位置P2通过分别无涂层的分隔线部分9.1、9.2与周围的导电透明涂层3分隔开。此外,布置在第一玻璃板1和汇流条5.1、5.2之间的导电透明涂层3,在通信窗口80之外,通过进一步的无涂层分隔线 9.3与周围的导电透明涂层3电绝缘。这具有这样的效果,即引导加热电流完全通过通信窗口80内的导电透明涂层3并且将其最佳地加热。
根据现有技术的第二比较例VB2具有一个完全未涂覆的区域,在该区域中布置有单独的线形加热导体,使得加热电流仅流过该加热导体。
位置P描绘了沿通信窗口80的中心处的线的位置坐标。在第四示例B4的情况下,该线平行于汇流条5.1、5.2延伸,而在第二比较例VB2的情况下,该线与线形加热导体正交。
图5A中分别示出了作为位置P(以任意单位(a.u., arbitrary units))的函数的失真值V,其中根据本发明的通信窗口80在位置P1与P2之间延伸。
在比较例VB2的情况下,失真值V由比较例VB2中测量的“加热失真”与“无加热失真”之差除以在比较例VB2中测量的“加热失真”与“无加热失真”之差的极值来计算。
在第四实施例B4的情况下,失真值V由实施例B4中测量的“加热失真”与“无加热失真”之差除以在比较例VB2中测量的“加热失真”与“无加热失真”之差的极值来计算。
如图5A所示,光学失真在具有根据本发明的全面涂层3的根据实施例B4的根据本发明的通信窗口的情况下比在根据现有技术的具有线形加热导体的比较例VB2的情况下明显更小。
根据本发明的通信窗口好得多地适合低干扰和低失真透视以及高灵敏度光学传感器和摄像体系的运行,并满足现代的基于视觉的驾驶员辅助体系的要求。
附图标记列表:
1 第一玻璃板
2 第二玻璃板
3 (导电透明)涂层
4 热塑性中间层
5.1、5.2 汇流条
7.1、7.2 连接部
9 分隔线
10 摄像窗口
11 电流路径
14 电压源
20 摄像体系
33 光学适配层
34 导电层
35 用于调节氧扩散的阻挡层
36 抗反射层
37 碱扩散阻隔层
80 (可电加热)通信窗口
100 装配玻璃
101 装配玻璃组件
I 第二玻璃板2的第一表面
II 第二玻璃板2的第二表面
III 第一玻璃板1的第一表面
IV 第一玻璃板1的第二表面
d 分隔线9的宽度
B 汇流条5.1, 5.2的间距
B4 实施例4
L 汇流条5.1、5.2的长度
P 位置
P1 位置 1
P2 位置 2
S1、S2 方法步骤
V 失真
VB2 比较例 2
α 角度 (阿尔法)
ρ a 汇流条 5.1、5.2 的比电阻
A-A' 剖面线
Claims (17)
1.具有可电加热通信窗口(80)的装配玻璃(100),其至少包括:
-具有第一表面(III)和第二表面(IV)的第一玻璃板(1),
-至少一个导电透明涂层(3),其至少施加在第二表面(IV)的一部分上,特别是在整个第二表面(IV)上,和
-至少两个提供用于连接到电压源 (14)的汇流条 (5.1、5.2),它们与导电透明涂层(3)如此连接, 以至于在汇流条 (5.1、5.2) 之间形成用于加热电流的电流路径(11),
其中
-导电透明涂层(3)包括导电层(34)和抗反射层(36),所述导电层(34)包含透明导电氧化物(TCO)和特别是氧化铟锡(ITO)或由其组成,
-导电透明涂层(3)具有15Ω/平方至100Ω/平方的薄层电阻,和
-装配玻璃(100)具有在可见光谱范围内在角度α=0°下至少70%的透射率TL。
2.根据权利要求1所述的装配玻璃(100),其中所述导电层(34)的厚度为30nm至120nm,优选35nm至100nm,特别优选40nm至75nm。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的装配玻璃(100),其中所述导电透明涂层(3)在所述导电层(34)上方包括用于调节氧扩散的介电阻挡层(35),其包含金属、氮化物如氮化硅或碳化物如碳化硅,并且阻挡层(35)的厚度优选为1nm至20nm,特别优选5nm至15nm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的玻璃板,其中,所述导电透明涂层(3)在所述阻挡层(35)上方包含抗反射层(36),并且其中所述抗反射层(36)具有1.3至1.8的折射率。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的玻璃板,其中所述导电透明涂层(3)在所述导电层(34)下方包含光学适配层(33),并且其中所述光学适配层(33)具有1.3至1.8的折射率。
6.根据权利要求5所述的玻璃板,其中所述光学适配层(3)和/或所述抗反射层(6)包含至少一种氧化物,优选氧化硅,特别优选掺杂铝、掺杂钛、掺杂锆或掺杂硼的氧化硅。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装配玻璃(100),其中在所述通信窗口(80)的区域中的所述汇流条(5.1、5.2)之间的间距D为5cm至100cm,优选10cm至90cm并且所述汇流条(5.1、5.2)的长度L为5cm至40cm,优选10cm至30cm。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装配玻璃(100),其中将所述透明导电涂层(3)在所述汇流条(5.1、5.2)下方和之间通过无涂层的分隔线(9)完全地与周围的透明导电涂层(3')电和/或物质地分隔开,并且所述分隔线(9)的宽度d为优选30μm至200μm,特别优选70μm至140μm。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装配玻璃(100),其中所述汇流条(5.1、5.2)形成为烧制的印刷浆料,其优选包含含有金属的颗粒、金属颗粒和/或碳颗粒,尤其是银颗粒,并优选具有0.8μΩ·cm 至 7.0μΩ·cm ,特别优选1.0μΩ·cm至 2.5μΩ·cm 的比电阻ρa。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装配玻璃(100),其中所述第一玻璃板(1)的第一表面(III)通过热塑性中间层(4)与第二玻璃板(2)平面连接。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的装配玻璃(100),其中所述第一玻璃板(1)和/或所述第二玻璃板(2)包含玻璃,优选平板玻璃,如浮法玻璃、石英玻璃、硼硅酸盐玻璃或钠钙玻璃,或聚合物,优选聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和/或它们的混合物,或由其组成。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的装配玻璃(100),其中所述装配玻璃(100) 具有在可见光谱范围内在角度α=50°下大于或等于74%并且优选大于74%的透射率TL。
13.装配玻璃组件(101),包括
- 根据权利要求1至12中任一项所述的装配玻璃(100),和
- 至少一个光学传感器或至少一个摄像体系(20),其光束路径被引导穿过通信窗口(80)。
14.根据权利要求13所述的装配玻璃组件(101),其中所述第一玻璃板(1)的第二表面(IV)的表面法线与所述光学传感器或摄像体系(20)的光束路径的中心之间的角度α(阿尔法)为0°至80°,优选30°至75°,并且优选地,光束路径的中心基本上水平地延伸。
15.用于制造根据权利要求1至12中任一项所述的装配玻璃(100)的方法,至少包括:
(a) 将导电透明涂层(3)施加到第一玻璃板(1)的表面(IV)上,和
(b) 施加至少两个提供用于连接电压源 (14) 的汇流条 (5.1、5.2),这些汇流条与透明导电涂层 (3)如此连接,以至于在汇流条 (5.1、5.2) 之间形成用于加热电流的电流路径 (11)。
16.根据权利要求1至12中任一项所述的装配玻璃(100)或根据权利要求13或14中任一项所述的装配玻璃组件(101)在用于陆上、空中或水上交通的交通工具中,特别是在机动车辆中例如作为挡风玻璃、后窗玻璃、侧窗玻璃和/或天窗玻璃以及作为功能性单件,和作为家具、器具和建筑物中的内置部件,其具有光学传感器和摄像体系(20),特别是用于其光束路径穿过通信窗口的基于视觉的驾驶员辅助体系(FAS)或高级驾驶员辅助体系 (ADAS)的用途。
17.根据权利要求1至11中任一项所述的装配玻璃(100)或根据权利要求12或13中任一项所述的装配玻璃组件(101)的用途,其具有9V至50V的工作电压。
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