CN102640562A - 具有可加热通信窗户的涂层玻璃片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可大面积电加热的透明玻璃片（1），包括：施加在透明的衬底（2）上的大面积的、导电透明涂层（3），至少两个与导电透明涂层（3）电连接的集流带（4），至少一个位置有限的、未被涂层（3）覆盖的区域（5），其中在未覆盖的区域（5）内施加具有两个电极（8.1）（8.2）的至少一个加热导体（8），并且其中第一电极（8.1）与导电透明涂层（3）电连接，并且第二电极（8.2）与导电透明涂层（3）或者一个集流带（4）电连接。本发明还涉及一种用于其制造的方法及其应用。

Description

具有可加热通信窗户的涂层玻璃片
技术领域
本发明涉及具有用于传感器和照相机系统的通信窗口的玻璃片领域、该玻璃片的制造方法以及该玻璃片的应用。
背景技术
机动车、飞机、直升机和舰船越来越多地装配不同的传感器或照相机系统。照相机系统的示例例如是摄像机、夜视照相机、余光放大器、激光距离测量仪或无源红外探测器。越来越多地还例如为了收费检测（Mauterfassung）而采用机动车识别系统。
照相机系统可以使用紫外波长范围（UV）、可见波长范围（VIS）和红外波长范围（IR）中的光。由此还可以在气象条件差的情况下（如黑暗和雾霭）精确地识别物体、机动车以及人员。这些照相机系统可以在汽车中放置在挡风玻璃片后面的乘客空间中。由此还在街道交通中提供及时识别危险状况和障碍的可能性。
但是，由于其对于天气影响或气流的灵敏性，这种传感器在所有情况下都必须通过对于辐射来说透明的玻璃片保护。传感器可以设置在机动车内。为了保证光学传感器的最佳功能，清洁的以及无凝结的玻璃片是一定需要的。凝结和结冰明显阻碍了功能发挥，因为它们明显减小了电磁辐射的发射。对于水滴和杂质颗粒可以采用擦拭系统，而该擦拭系统一般在清洁时是不够的。在此需要在需要时至少短暂地加热分配给传感器的玻璃片段并由此实现无中断的使用的系统。
玻璃片越来越多地具有全平面的可导电且对可见光来说透明的涂层，所述涂层例如保护内部空间免受由于太阳光造成的过热或免受冷却，或者在施加电压时引起玻璃片的有针对性的加热。但是，具有导电透明图层的玻璃片不适合作为用于传感器或照相机系统的透明保护玻璃片，因为携带信息的辐射不足以穿透所述涂层被透射。因此这些玻璃片通常位置有限地被去掉涂层并形成用于传感器和照相机系统的通信窗口。
EP 1 605 729 A2公开了一种具有通信窗口的可电加热玻璃片。该通信窗口经由加热装置保持无凝结和无霜。该加热元件在所述通信窗口的位置处被层压到玻璃片中。此外可以在玻璃片表面处还施加附加的加热元件。该附加的加热元件优选作为导电膏压制到玻璃片表面上。
但是在此需要将用于被供应电能的加热导体经由引导电流的带与电压源电接触。
发明内容
本发明的任务是提供一种具有用于通信窗口的改进的加热装置的玻璃片。
本发明的另一个任务是找出一种新的、用于制造具有用于通信窗口的改进的加热装置的玻璃片的方法以及一种新的应用。
这些任务通过独立权利要求1,12和15中讲述的特征解决。本发明的优选设计通过从属权利要求的特征给出。
利用本发明实现的重要的优点在于，用于通信窗口的加热导体经由玻璃片的导电透明涂层电接触并被供应电能。该供应电压经由在导电透明涂层中的通信窗口上产生的电压降提供。附加的以及通常不透明的至通信窗口的加热导体的电连接可以取消。
用于供应大面积玻璃片加热的常见的电压对于常规汽车来说是14V DC或42V DC，但是对于具有电驱动部件的汽车来说也高达400V DC。
通信窗口上的电压降在利用用于集流带之间的大面积玻璃片加热的供应电压加权的情况下由通信窗口垂直于等势线的扩展与集流带的间距之比计算出来。
在本发明的有利设计中，所有加热导体的总电阻是位置有限的、无涂层区域的等价的等效电阻的70%至130%，优选95%至105%。
等价的等效电阻是本发明玻璃片的具有导电透明涂层的区域的电阻，其中该区域具有与位置有限的并且无涂层的区域相同的尺寸。等价的等效电阻相应于有涂层的区域的电阻，该区域在构成位置有限的、无涂层区域时被除去。等价的等效电阻在剩余的加热场的电流方向中被确定。
本发明的玻璃片在大小方面与对机动车的常见玻璃装配的要求相匹配。所述玻璃片优选具有10cm至200cm的高度和宽度。所述玻璃片优选构成为具有传递粘性的聚合物层的复合玻璃片。所述玻璃片优选包含具有0.8mm至4mm厚度的硅酸盐玻璃。
宽度在此意思是在玻璃片垂直时的水平扩展，高度意思是垂直扩展。
通信窗口在其宽度和高度方面根据机动车的常用传感器和照相机系统的需要来设计。本发明的通信窗口优选具有5cm至200cm的宽度以及5cm至200cm的高度，以提供足够大的区域来透射传感器和照相机系统的光路。特别优选的是，所述通信窗口被布置在根据ECE-R 43:2004的A视场之外的机动车玻璃装配的边缘区域中。
玻璃片的导电透明涂层优选包含具有氧化铟锡、氧化锌、氧化锡、Ga、Al、Ag、Au或其混合物的层序列。导电和透明涂层的总厚度优选是20nm至1μm。导电透明涂层对可见光来说具有>70%的高透射率。红外辐射将被部分反射。
导电涂层的层电阻优选是0.5欧姆每平方至100欧姆每平方。
所述涂层优选被全平面地施加在玻璃片上。经过涂层的玻璃片可以被部分地去掉涂层并且优选在边缘去掉涂层。
为了实现加热功率在传感器和照相机系统的光路中的聚集，根据本发明特别有利的是，加热导体构成为直的、曲折形的或波浪形的线条。
加热导体的加热功率由其特定于材料的电阻、其长度、其宽度及其高度来计算。
加热功率的表面密度根据本发明可以通过加热导体在通信窗口中的空间布置来调整，优选通过完全或部分平行的、狭窄成束的或相互交织的分布来调整。
加热导体之间的间距根据本发明优选是5mm至15mm。
所述加热导体根据本发明是0.05mm至20mm宽，并且优选是0.1至5mm宽，以及特别优选的是0.15mm至1mm宽。
在本发明的一种设计中，加热导体在电极处经由低欧姆的接触线与导电透明涂层电连接。所述接触线优选与加热导体相比被加宽了。
在本发明的一种有利的设计中，加热导体经由节点和至少两个接触线与导电透明涂层连接。电流被分布到多个接触线上并且每个接触线的电流密度减小。于是，加热导体的与位置有限且无涂层的区域的等价的等效电阻相应的总电阻通过加热导体和接触线的总电阻得出。
根据本发明特别有利的是，接触线和节点梳状地构成并且多个梳子尖与导电透明涂层接触。所述电压降和所产生的电流在通信窗口的区域中在不与导电透明涂层接触的情况下就已经被均匀化。由于导电透明涂层上的非均匀分布的电流而产生的非均匀的热负荷得到了防止。
在导电透明涂层上的接触线之间的间距优选是1mm至30mm，特别优选的是5mm至15mm。
接触线的特别有利的热卸载在根据本发明的在导电透明涂层上的接触线之间的间距是恒定的情况下得到实现。
为了提高接触面的面积，接触线与导电透明涂层在0.5mm至100mm、优选1mm至50mm、特别优选3mm至10mm的长度上电连接。
根据本发明，接触线的均匀温度分布在具有导电涂层的接触区域与导电透明涂层的等势线平行地加宽的情况下得到实现。该加宽优选构成为三角形的、矩形的、椭圆形的、圆形的或四角形的。导电和透明涂层上的局部过热得到了减小。
如果加热导体由导电的丝网印刷膏以及优选的由含银的丝网印刷膏形成，则加热功率可以特别有利地布置在通信窗口中。
在本发明的一种替换设计中，加热导体还可以利用金属丝或利用金属丝网形成，优选利用银丝、金丝、铜丝、铝丝、铂丝或钨丝形成。在本发明的另一种替换的设计中，加热导体还可以利用金属薄膜来形成。
根据本发明，集流带和接触线优选由导电的丝网印刷膏制成，并且优选地由含银的丝网印刷膏制成。
加热导体的层厚是1μm至50μm，特别优选的是5μm至30μm。
此外找到一种根据本发明的用于制造可大面积电加热的透明玻璃片的方法，其中导电透明涂层被施加到透明的玻璃片上。在位置有限的区域中除去所述导电透明涂层，将至少两个集流带施加到导电透明涂层上并且与所述导电透明涂层电连接。施加至少一个加热导体和接触线并且在第一电极处与导电透明涂层电连接。在第二电极处，加热导体和接触线与所述导电透明涂层或一个集流带电连接。
所述导电透明涂层优选通过物理和化学的气象沉积、特别优选地通过阴极溅射施加。
在本发明方法的另一种优选的实施方式中，所述导电透明涂层在位置有限的区域中利用激光剥离或机械剥离被除去。
在该方法的一种优选实施方式中，按照丝网印刷方法、喷墨方法、脉冲喷射方法、雕版印刷方法或胶版印刷方法制造集流带、接触线和/或加热导体。
该优选方法尤其是具有以下优点：集流带、接触线和加热导体在一个方法步骤中被施加并且被电连接。
此外找到一种可大面积电加热的透明玻璃片作为具有可加热通信窗口的可加热的和/或反射热辐射的复合玻璃挡风玻璃片的应用。
附图说明
图1示出可大面积电加热的透明玻璃片（1）的实施例的俯视图，
图2以放大的图示示出根据图1的实施例的通信窗口（5），
图3示出可大面积电加热的透明玻璃片（1）的实施例的替换通信窗口（5），
图4示出可大面积电加热的透明玻璃片（1）的实施例的另一种替换通信窗口（5），
图5示出可大面积电加热的透明玻璃片（1）的实施例的另一种替换通信窗口（5），
图6示出可大面积电加热的透明玻璃片（1）的另一种替换通信窗口（5），
图7示出可大面积电加热的透明玻璃片（1）的替换实施例的俯视图，以及
图8以流程图示出本发明方法的详细实施例。
具体实施方式
图1和图2示出根据本发明的用于机动车的100cm高和120cm宽的复合玻璃挡风玻璃片（1），其具有10cm高和20cm宽的可加热的通信窗口（5）。为了进行大面积加热并且保护热量，在玻璃片（2）上施加导电的、透明的和反射红外辐射的涂层（3）。该涂层（3）具有0.5欧姆每平方的层电阻，并且包含透明的、5nm至15nm厚的银层。在玻璃片（2）的两个边缘处，导电透明涂层（3）与不透明的、含银的25μm厚的集流带（4）电连接。所述集流带与未示出的14V电压源电连接。流经集流带的电流是35A。玻璃片（1）的电总加热功率大约是500W。玻璃片（1）实施为复合玻璃片。导电透明涂层（3）被施加在复合玻璃挡风玻璃片（1）的内侧上。复合玻璃挡风玻璃片（1）对于可见光来说具有至少70%的透明度。红外辐射被反射。在复合玻璃挡风玻璃片（1）的上边缘处，在朝向内部空间的一侧上设置未示出的IR照相机。在IR照相机的光路中以及在毗连区域中，通过导电透明涂层（3）中的空白构成对于红外辐射来说透明的通信窗口（5）。在通信窗口（5）内的紧邻IR照相机的光路的环境中，在玻璃片（2）上设置4个不透明的线形的加热导体（8’,8’’,8’’’,8’’’’）。加热导体（8’,8’’,8’’’,8’’’’）的线宽是0.5mm。加热导体（8）并联连接并且形成电网。由银丝网印刷膏制成的加热导体（8）具有25μm的层厚。累积的流过加热导体（8）网的电流大约是5.5A。经由加热导体（8）网的电压降大约是1.4V。加热导体（8）网的累积的加热功率大约是7.5W。加热导体（8）的总电阻，也就是加热导体（8）网的欧姆电阻大约是0.25欧姆。加热导体（8）的总电阻与通信窗口（5）的等价的等效电阻相应。加热导体（8’,8’’,8’’’,8’’’’）在电极（8.1’,8.1’’,8.1’’’,8.1’’’’）处经由在2mm宽度以及5mm长度上的接触线（7）与导电透明涂层（3）电连接。在第二电极（8.2’,8.2’’,8.2’’’,8.2’’’’）处，加热导体（8’,8’’,8’’’,8’’’’）分别直接经由另一接触线（7）与集流带（4）电连接。可以防止在复合玻璃挡风玻璃片（1）处的通信窗口（5）的区域中的湿气、水和冰聚集。加热导体（8’,8’’,8’’’,8’’’’）的电压源利用导电透明涂层（3）实现。加热功率通过调谐加热导体（8’,8’’,8’’’,8’’’’）网的电阻率、层厚、长度和宽度来调整。对于专业人员来说令人吃惊的以及不可预见的是，可以通过简单的方式经由导电透明涂层（3）提供用于通信窗口（5）的加热导体（8’,8’’,8’’’,8’’’’）的电压源。
图3示出根据图2的通信窗口的替换的根据本发明的设计。为了减小接触线（7）在导电涂层（3）的区域中的热负荷，加热导体（8）经由一个节点（6）和多个接触线（7）分别与导电透明涂层（3）电连接。
图4示出根据本发明的另一梳状设计。加热导体（8）在通信窗口中的集流带（6）中并联连接。作为节点（6）的集流带直接施加在玻璃片（2）上并且不与导电透明涂层（3）直接接触。具有5mm的间隔的接触线（7）产生至导电透明涂层（3）的电连接。在所述接触线（7）中的电流密度小于在加热导体（8）中的电流密度。接触线（7）的热负荷在与导电透明涂层（3）的接触区域中被最小化。
图5示出本发明的另一种替换设计。接触线（7）覆盖在10mm的长度上的导电透明涂层（3），并且构成为三角形的形式。该加宽的最长棱边与导电透明涂层（3）的等势线平行地分布。通过接触线（7）的加宽，减小了电流密度并且尤其是去掉了与导电透明涂层（3）的接触区域的热负担。为了将热功率集中在通信窗口（5）的中心处，加热导体（8）具有0.15mm的更小的线宽，并且在紧邻红外照相机的光路的环境中曲折形地构成。
图6示出本发明的另一设计。加热导体（8）和接触线（7）由具有孔模的丝网印刷膏形成。通过该实施方式，可以更精确地调整加热导体（7）中的层电阻并且因此更精确地调整加热导体（7）中的电流密度。加热导体（8）按照形状与机动车玻璃片的带通滤波器结构匹配。对于观察者来说实现了均匀的富有美感的实施。
图7示出本发明的具有两个通信窗口（5）的复合玻璃挡风玻璃片（2）的俯视图。一个通信窗口（5）在机动车的上部区域中构成，另一个通信窗口（5）在玻璃片擦拭器的常见的检修位置处构成。由此通过简单的方式可以附加地实现用于被冻结的玻璃擦拭器的除霜面。加热导体（8）的接触线（7）在两个电极（8.1）（8.2）处与导电涂层（3）连接。对于专业人员来说令人吃惊的以及不可预见的是，通过经由导电透明涂层（3）的简单电压源可以在多个通信窗口（5）中提供加热导体（8）的优化的加热功率。
在图1至图8中，附图标记具有以下含义：
（1）透明的玻璃片/复合玻璃挡风玻璃片
（2）透明的电绝缘的衬底，
（3）导电透明涂层
（4）集流带，
（5）没有导电透明涂层（3）的露出的区域/通信窗口
（6）节点
（7）接触线
（8）加热导体
（8.1）（8.2）加热导体（8）的电极

Claims (15)

1.可大面积电加热的透明玻璃片（1），包括：
-施加在透明的电绝缘的衬底（2）上的大面积的、导电透明涂层（3），
-至少两个集流带（4），其与导电透明涂层（3）电连接，
-至少一个位置有限的、未被涂层（3）覆盖的区域（5），
其中在未覆盖的区域（5）内施加具有两个电极（8.1）（8.2）的至少一个加热导体（8），并且其中第一电极（8.1）与导电透明涂层（3）电连接，并且第二电极（8.2）与导电透明涂层（3）或者一个集流带（4）电连接。
2.根据权利要求1的可大面积电加热的透明玻璃片（1），其中加热导体（8）的总电阻是位置有限的、未被涂层（3）覆盖的区域（5）的等价的等效电阻的70%至130%，优选95%至105%。
3.根据权利要求1或2的可大面积电加热的透明玻璃片（1），其中加热导体（8）具有直的、曲折形的或波浪形的形状。
4.根据权利要求1至3之一的可大面积电加热的透明玻璃片（1），其中加热导体（8）具有0.05mm至20mm、优选0.1mm至5mm以及特别优选0.15mm至1mm的线宽。
5.根据权利要求1至4之一的可大面积电加热的透明玻璃片（1），其中电极（8.1）（8.2）与至少一个接触线（7）连接。
6.根据权利要求1至5之一的可大面积电加热的透明玻璃片（1），其中至少两个接触线（7）在至少一个节点（6）中电连接。
7.根据权利要求6的可大面积电加热的透明玻璃片（1），其中接触线（7）和节点（6）梳状地构成并且接触线（7）以梳子尖的形式与导电透明涂层（3）电接触。
8.根据权利要求1至7之一的可大面积电加热的透明玻璃片（1），其中接触线（7）的间距是1mm至30mm，优选是5mm至15mm，和/或在加热导体（8）之间的间距是5mm至15mm。
9.根据权利要求1至8之一的可大面积电加热的透明玻璃片（1），其中接触线（7）在0.5mm至100mm、优选1mm至50mm、特别优选3mm至10mm的长度上与导电涂层（3）电连接。
10.根据权利要求1至9之一的可大面积电加热的透明玻璃片（1），其中加热导体（8）包含导电的丝网印刷膏以及优选包含含银的丝网印刷膏。
11.根据权利要求1至10之一的可大面积电加热的透明玻璃片（1），其中加热导体（8）具有1μm至50μm和优选5μm至30μm的层厚。
12.用于制造可大面积电加热的透明玻璃片（1）的方法，其中
a.导电透明涂层（3）被施加在透明的衬底上，
b.在位置有限的区域（5）中除去导电透明涂层（3），
c.至少两个集流带（4）被施加到导电透明涂层（3）上并且与导电透明涂层（3）电连接，以及
d.至少一个加热导体（8）被施加，并且在第一电极（8.1）处与导电透明涂层（3）电连接，以及在第二电极（8.2）处与导电透明涂层（3）或一个集流带（4）电连接。
13.根据权利要求12的用于制造可大面积电加热的透明玻璃片（1）的方法，其中所述导电透明涂层（3）在位置有限的区域（5）中利用激光剥离或机械剥离除去。
14.根据权利要求12或13的用于制造可大面积电加热的透明玻璃片（1）的方法，其中按照丝网印刷方法、喷墨方法、脉冲喷射方法、雕版印刷方法或胶版印刷方法制造集流带（4）、接触线（7）和/或加热导体（8）。
15.可大面积电加热的透明玻璃片（1）在具有通信窗口的机动车玻璃装配中的应用，优选作为具有通信窗口的复合玻璃挡风玻璃片的应用。
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