CN102804912B - 具有可加热的、光学透明的传感器阵列的板 - Google Patents
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Abstract
具有可加热的、光学透明的传感器阵列的板，所述板至少包括：a)板(1)；b)板(1)表面上的至少一个光学透明的传感器阵列(2)；c)至少一个安置在光学透明的传感器阵列(2)上的、可加热的膜(3)；d)至少一个安置在可加热的涂层(3b)和/或在加热丝(3c)上的电接触部(4)和e)安置在光学透明的传感器阵列(2)和可加热的膜(3)上的封装装置(6)和安置在所述封装装置(6)中的传感器(7)；所述膜(3)至少包括：c1.载体膜(3a)；c2.所述载体膜(3a)上的可加热的涂层(3b)、印制的导体、网孔、和/或加热丝(3c)。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有可加热的、光学透明的传感器阵列的板，还涉及一种用于制造所述板的方法和所述板的应用。
背景技术
许多车辆、飞机、直升飞机和轮船配备有不同的光学传感器。光学传感器的例子有摄像系统(例如视频摄像机、夜视摄像机，余光放大器或无源红外线探测器(例如FLIR(前视红外线))。所述摄像系统能够利用紫外(UV)波长范围、可见(VIS)波长范围和红外(IR)波长范围内的光。由此在较差的天气条件、例如黑暗和有雾的情况下也能够精确地识别对象、车辆以及人。在机动车中，所述摄像系统能够放置在车厢内的挡风板后面。由此所述摄像系统在道路交通中也能够提供及时识别危险情况和障碍物的可能性。
光学传感器的另外应用领域在于电子测距(EDM)，例如借助于激光测距仪。在此能够确定到其它车辆的距离。这种系统在军事应用领域得到广泛推广，然而在民用领域也有许多应用可能性。通过到前面的车辆的间距测量能够确定必要的安全间距并且明显提高交通安全性。在自动警报系统情况下明显减少了追尾事故的危险。
然而，由于其对天气条件或气流的敏感性，这种传感器在所有情况下都必须通过相应的板进行保护。该传感器能够或者安置在车辆的内部，或者如在直升飞机的热成像摄像机一样安置在外部。在此，该传感器安置在直升飞机外部的可旋转的壳体内。为了确保光学传感器的最优功能，在两种可能性情况下都绝对必须有干净的且防雾的板。雾和结冰明显妨碍了工作原理，因为它们明显降低了电磁辐射的透射。虽然对于水滴和脏污颗粒能够使用擦拭系统，但是所述擦拭系统在结冰情况下通常是不够的。在此如下系统是必须的，即，该系统在有需要情况下至少短时间地加热指配给所述传感器的板部段并且由此使得不间断的使用成为可能。为了将能量消耗和所需的电压保持得较低，应该以此方式仅加热对于所述传感器所要求的板的可见区域。
除了外部的板表面之外，还首先必须保持内部的板无雾。为了没有脏污和灰尘颗粒将所述传感器弄脏，由传感器和板组成的装置通常被封装。如果湿气进入到所述被封装的空间内，那么所述湿气在冷的外部温度情况下首先会在所述板内侧凝结并且限制所述传感器的功能性。
DE102007001080A1公开了一种可电加热的窗户板。借助电气配电导线(Sammelleiter)向该窗户板提供电流并且如此加热该窗户板。在此所述导体如此布置，使得仅形成小的电磁场。由此一种对电磁场敏感地作出反应的设备在所述板的范围中运行也是可能的。
DE10156850A1公开了一种在车辆窗户板中的传感器，所述传感器的透镜通过封装装置而与车辆内部空间隔绝。该构造防止了灰尘颗粒在所述透镜上的堆积。为了空气交换设置有颗粒过滤器。
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发明内容
本发明的任务在于，提供一种具有可加热的、光学透明的传感器阵列的板，所述板可简单地由制成的、标准的板制造而成，而无需较大的改造措施。
本发明的任务按照本发明通过根据独立权利要求1、14和15所述的、具有可加热的、光学透明的传感器阵列的板，用于制造所述板的方法和所述板的应用得到解决。优选实施形式基于从属权利要求。
该具有可加热的、光学透明的传感器阵列的板包括至少一个板和至少一个光学透明的传感器阵列。按照本发明意义，该表述“光学透明的传感器阵列”包括所述板的向传感器提供相应的光学和电磁信息或信号的部分。这能够是所述板的任意的部分或所使用的、对于相应的光学和电磁信号具有高的透射率的板部段。在本发明框架下，该特征“光学透明”涉及的是200nm至2000nm、优选400nm至1300nm的波长范围。在400nm至1300nm的波长范围内该透射率优选大于70％。
该光学透明的传感器阵列优选占据小于所述板表面的10％、特别优选小于所述板表面的5％。
布置在光学透明的传感器阵列上的、可加热的膜包括至少一个载体膜、可加热的涂层、印制的导体(丝网印刷或喷墨印刷)、网孔(Meshes)(例如通过蚀刻剂结构化的铜涂层)和/或加热丝，以及安置在可加热的涂层、印制的导体、网孔和/或加热丝上的电接触部。根据本发明意义，可加热的涂层、印制的导体、网孔和/或加热丝不仅能够安置在所述载体膜的面向所述板的侧上，而且和/或能够安置在所述载体膜的背离所述板的侧上。该载体膜的厚度优选为20μm至500μm、特别优选为30μm至200μm。可加热的涂层、印制的导体、网孔和/或加热丝作为电气电阻起作用并且直接安置在所述膜上。层厚或者丝的厚度根据所需的加热功率进行调整。加热丝优选具有10μm至100μm的厚度，电气涂层优选在电压为12V至15V情况下具有每平方0.5Ohm至每平方3Ohm的表面电阻。由传感器阵列和可加热的膜组成的整个装置的平均透射率优选大于60％、特别优选大于70％。
在所述光学透明的传感器阵列和所述可加热的膜上固定有封装装置和安置在所述封装装置中的传感器。该封装装置保护所述传感器避免脏污和灰尘颗粒以及不希望有的光线射入。该封装装置优选布置在上部板区域中，优选远离上边缘和/或下边缘不超过板高度的30％。该封装装置优选包括聚合物、特别优选的是聚丁烯对苯二甲酸酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚氨酯、聚丁烯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、聚酰亚胺、聚酯、聚酮、聚醚醚酮和/或聚甲基丙烯酸甲酯以及它们的混合物、成块聚合物和共聚物。
该传感器优选包括用于波长为400nm至800nm的可见光和波长为800nm至1300nm的红外光的摄像机。
该板优选包括玻璃和/或聚合物、优选是平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃、钠钙玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯和/或它们的混合物。
该板优选包括单块安全玻璃(ESG)或复合安全玻璃(VSG)。
该传感器阵列优选对于可见光(VIS)和/或红外辐射(IR)具有＞60％、优选＞70％的光学透明度。
该传感器阵列优选具有不透明的和/或彩色的边缘。该边缘不仅能够构成为边缘条，而且能够构成为边缘区域。
该载体膜优选含有聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和/或乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和/或它们的混合物和/或共聚物。
该载体膜优选对于可见光(VIS)和/或红外线辐射(IR)具有＞80％、特别优选＞90％的光学透明度。
可加热的涂层和/或加热丝优选包括氟掺杂氧化锡(F:SnO2)、锡掺杂氧化铟(ITO)、银、铜、锡、金、铝、铁、钨、铬或它们的合金和/或至少一种导电的有机聚合物。
该可加热的涂层优选具有0.1μm至50μm、特别优选1μm至10μm的层厚。
该电接触部优选包括银、铜、锡、金、铝、铁、钨、铬或它们的合金和/或至少一种导电的有机聚合物。
该可加热的膜优选包括光学透明的抗静电的、吸水的、亲水的、疏水的或疏脂且疏水的涂层。在EP1777251A1中有亲水的聚酯膜涂层的示例。用于亲水的涂层的涂层溶液包括例如由90Mol-％的间苯二甲酸和10Mol-％的间苯二甲酸磺酸钠组成的磺基聚酯以及表面活性剂，例如分别具有1重量％至5重量％的磺基琥珀酸二乙基己酯钠盐(Diethylhexylsulfosuccinat-Natriumsalz)(AOT)。具有卤化的碳氢化合物、尤其是具有-CHF-、-CF2-和-CF3族的涂层不仅使得疏脂的、排斥脂或非极性的碳氢化合物的涂层，而且使得疏水的、排斥水的涂层成为可能。吸水的涂层包括例如能膨胀的(quellfaehig)亲水的聚合物，例如多糖、纤维素衍生物和聚环氧乙烷。
该可加热的膜优选包括粘合剂、特别优选包括丙烯酸酯粘合剂、甲基丙烯酸甲酯粘合剂、氰基丙烯酸酯粘合剂、聚环氧化物、硅酮粘合剂和/或硅烷交联聚合物粘合剂以及它们的混合物和/或共聚物。该可加热的膜优选包括自粘的膜。
该封装装置优选安置在挡风板和/或后窗板的上部区域中、特别优选安置在盖条、遮光罩和/或带过滤器后面。在该实施形式中优选为所述光学透明的传感器阵列布置有凹槽。
该封装装置优选包括吸水的材料或干燥剂、特别优选包括硅胶、CaCl2、Na2SO4、活性炭、硅酸盐、膨润土、沸石和/或它们的混合物。该干燥剂能够被添加到所述封装装置的表面上和/或安置在所述封装装置中的敞开容器中。该干燥剂优选如此布置，使得与在所述封装装置内部的空气的空气和湿气交换是可能的，然而所述材料不能够四处乱飞且被固定。这优选能够通过将干燥剂包封到空气和湿气可进入的聚合物膜中或在带细孔的网中进行。
另外，本发明包括用于制造具有可加热的光学透明的传感器阵列的板的方法。该载体膜在第一步骤中配设有可加热的涂层、印制的导体、网孔和/或加热丝。所获得的可加热的膜固定在板的传感器阵列上。该可加热的膜优选作为自粘的膜或借助于光学透明的粘合剂进行固定。在所述可加热的膜上优选安置有由聚合物膜组成的覆盖层。该覆盖层优选包括PVB、EVA、PET和/或它们的混合物。该覆盖层优选布置成突出的，使得所述载体膜和所述可加热的涂层借助于盖层被叠压在所述板表面上。
此外，本发明包括按照本发明的具有可加热的、光学透明的传感器阵列的板在车辆、轮船、飞机和直升飞机中的应用。按照本发明的具有可加热的、光学透明的传感器阵列的板优选作为车辆的挡风板和/或后窗板使用。
附图说明
以下根据附图详细阐述本发明。该附图无论如何并不限制本发明。
其中：
图1示出了按照本发明的板(1)的俯视图；
图2示出了按照本发明的具有可加热的、光学透明的传感器阵列(2)的板(1)的一个优选实施形式的横截面图；
图3示出了可加热的、光学透明的传感器阵列(2)的横截面图；
图4示出了可加热的、光学透明的传感器阵列(2)的另外的横截面图；以及
图5示出了可加热的、光学透明的传感器阵列(2)的优选实施形式的横截面图。
具体实施方式
图1示出了按照本发明的板(1)的俯视图。在光学透明的传感器阵列(2)上布置有可加热的膜(3)。该光学透明的传感器阵列(2)包括所述板(1)的如下部分，即，所述部分向图2中示出的传感器(7)提供相应的光学和电磁信息或信号。这能够是所述板(1)的任意的部分或所使用的、对于相应的光学和电磁信号具有高透射率的板部段。该可加热的膜(3)与电接触部(4)相连，所述电接触部(4)连接在电源上、例如连接在汽车电池上。
图2示出了按照本发明的、具有可加热的、光学透明的传感器阵列(2)的板(1)的优选实施形式的、沿着在图1中的板高度I至I’的横截面图。在所述光学透明的传感器阵列(2)的范围内，在所述板(1)的板内侧上布置有可加热的膜(3)。该对准所述光学透明的传感器阵列(2)的传感器(7)处在固定在所述光学透明的传感器阵列(2)上的封装装置(6)中。在所述封装装置(6)内部布置有干燥剂(8)。该干燥剂(8)优选被添加到所述封装装置(6)的表面上。
图3示出了可加热的、光学透明的传感器阵列(2)的横截面图。在所述光学透明的传感器阵列(2)上布置有具有电接触部(4)的可加热的膜(3)。该可加热的膜(3)包括载体膜(3a)且在所述载体膜(3a)的背离所述光学透明的传感器阵列(2)的侧上包括可加热的涂层(3b)和/或加热丝(3c)。这些能够利用常见的技术(例如化学汽相沉积(CVD)或物理汽相沉积(PVD)(例如阴极溅射(溅射))进行施加。
图4示出了可加热的、光学透明的传感器阵列(2)的另外的实施形式的横截面图。在所述光学透明的传感器阵列(2)上布置有具有电接触部(4)的可加热的膜(3)。该可加热的膜(3)包括载体膜(3a)且在所述载体膜(3a)的面向所述光学透明的传感器阵列(2)的侧上包括可加热的涂层(3b)和/或加热丝(3c)。这些能够利用常见的技术(例如化学汽相沉积(CVD)或物理汽相沉积(PVD)、(例如阴极溅射(溅射))进行施加。
图5示出了可加热的、光学透明的传感器阵列(2)的优选实施形式的横截面图。在所述光学板部段上布置有具有电接触部(4)的可加热的膜(3)。该可加热的膜(3)包括载体膜(3a)和可加热的涂层(3b)和/或加热丝(3c)。在所述可加热的涂层(3b)和/或加热丝(3c)上安置有由聚合物膜组成的覆盖层(3d)。该覆盖层(3d)优选布置成突出的，使得所述载体膜(3a)和所述可加热的涂层(3b)通过盖层(3d)被叠压以及固定在板表面(1、2)上。该覆盖层(3d)包括抗静电的、亲水的、疏水的或疏脂且疏水的涂层(3e)。
Claims (24)
1.具有可加热的、光学透明的传感器阵列的板，所述板至少包括
a)板(1)，
b)在所述板(1)表面上的至少一个光学透明的传感器阵列(2)，
c)至少一个安置在所述光学透明的传感器阵列(2)上的、可加热的膜(3)，所述膜(3)至少包括：
c1.载体膜(3a)；
c2.在所述载体膜(3a)上的可加热的涂层(3b)、印制的导体、网孔和/或加热丝(3c)；
d)至少一个安置在所述可加热的涂层(3b)、印制的导体、网孔和/或所述加热丝(3c)上的电接触部(4)；和
e)安置在所述光学透明的传感器阵列(2)和所述可加热的膜(3)上的封装装置(6)和安置在所述封装装置(6)中的传感器(7)，
其中该可加热的膜作为自粘的膜或者借助于光学透明的粘合剂进行固定，其中所述光学透明的传感器阵列(2)包括所述板(1)的向传感器(7)提供相应的光学和电磁信息或信号的部分。
2.根据权利要求1所述的板，其中所述板(1)包括玻璃和/或聚合物。
3.根据权利要求2所述的板，其中所述玻璃和/或聚合物包括平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃、钠钙玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯和/或它们的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的板，其中所述传感器阵列(2)对于可见光和/或红外辐射具有>60％的光学透明度。
5.根据权利要求4所述的板，其中所述光学透明度>70％。
6.根据权利要求1或2所述的板，其中所述传感器阵列(2)具有不透明的和/或彩色的边缘。
7.根据权利要求1或2所述的板，其中所述载体膜(3a)包括聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛和/或乙烯-醋酸乙烯共聚物、它们的混合物、成块聚合物和/或共聚物。
8.根据权利要求1或2所述的板，其中所述载体膜(3a)对于可见光和/或红外线辐射具有>80％的光学透明度。
9.根据权利要求8所述的板，其中所述光学透明度>90％。
10.根据权利要求1或2所述的板，其中所述可加热的涂层(3b)和/或所述加热丝(3c)包括氟掺杂二氧化锡、锡掺杂氧化铟、银、铜、锡、金、铝、铁、钨、铬或它们的合金和/或一种导电的有机聚合物。
11.根据权利要求1或2所述的板，其中所述可加热的涂层(3b)具有0.1μm至50μm的层厚。
12.根据权利要求11所述的板，其中所述层厚为1μm至10μm。
13.根据权利要求1或2所述的板，其中所述电接触部(4)包括银、铜、锡、金、铝、铁、钨、铬和/或它们的合金和/或一种导电的有机聚合物。
14.根据权利要求1或2所述的板，其中所述可加热的膜(3)包括抗静电的、吸水的、亲水的、疏水的或疏脂且疏水的涂层。
15.根据权利要求1或2所述的板，其中所述可加热的膜(3)包括粘合剂。
16.根据权利要求15所述的板，其中所述粘合剂包括丙烯酸酯粘合剂、甲基丙烯酸甲酯粘合剂、氰基丙烯酸酯粘合剂、聚环氧化物、硅酮粘合剂和/或硅烷交联聚合物粘合剂以及它们的混合物和/或共聚物。
17.根据权利要求1或2所述的板，其中所述封装装置(6)安置在挡风板的上部区域中。
18.根据权利要求17所述的板，其中所述封装装置(6)安置在盖条的后面。
19.根据权利要求1或2所述的板，其中所述封装装置(6)包括干燥剂(8)。
20.根据权利要求19所述的板，其中所述干燥剂(8)包括硅胶、CaCl2、活性炭、硅酸盐、膨润土、沸石和/或它们的混合物。
21.用于制造具有可加热的光学透明的传感器阵列的板的方法，其中
a)将可加热的膜(3)施加在板(1)的传感器阵列(2)上，所述可加热的膜(3)包括带有可加热的涂层(3b)、印制的导体、网孔和/或加热丝(3c)的载体膜(3a)；
b)为所述可加热的膜(3)配设电接触部(4)，以及
c)将带有传感器(7)的封装装置(6)固定在所述可加热的膜(3)上，
其中该可加热的膜作为自粘的膜或者借助于光学透明的粘合剂进行固定。
22.根据权利要求1至20之任一项所述的、具有可加热的、光学透明的传感器阵列的板在车辆、轮船和飞机中的应用。
23.根据权利要求22所述的应用，其中所述板用作车辆的挡风板和/或后窗板。
24.根据权利要求22所述的应用，其中所述飞机包括直升飞机。
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