CN111512697A - 导电图案片、具有该导电图案片的窗玻璃、具有该窗玻璃的车辆、制造该导电图案片的方法以及制造该窗玻璃的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于窗玻璃的导电图案片(1),该导电图案片(1)包括:基板(2);在基板(2)上布置的导电图案(3),其中该导电图案包括布置在导电图案(3)的相对边缘处的第一母线和第二母线(4a、4b),用于将电源连接到其上;多个导电线(5),每个导电线布置在第一母线和第二母线(4a、4b)之间;其中多个导电线中的至少一部分(6)被配置为具有过渡区域(7),其中在过渡区域(7)的预定长度(L)上发生从过渡区域的第一端处的每单位长度的第一电阻(R1)到过渡区域的第二端处的每单位长度的第二电阻(R2)的变化;其中每单位长度的电阻的变化率(R1‑R2)/L在平方厘米1至16,000欧姆的范围内,以及基板是聚合物片。
Description
技术领域
本发明涉及一种导电图案片、具有该导电图案片的窗玻璃(glazing)、具有该窗玻璃的车辆、制造该导电图案片的方法以及制造该窗玻璃的方法。导电图案片在窗玻璃中的用途包括车窗、冰箱门、建筑物窗户或数字标牌。
导电图案片已知为窗玻璃的组成部分,它提供了在夹层玻璃中布置的导线、印刷或蚀刻导电线的网络,以通过电阻加热来提高窗玻璃的温度。例如,由此对车辆的窗玻璃进行除雾或除霜以确保车辆乘员的视野。
背景技术
US5824993A(Chrysochoos)公开了具有可变电阻的加热导体,以在汽车窗玻璃单元的期望位置处实现更大的热量产生。加热导体可以由具有厚度,即高度0.005至0.007英寸(127至178μm)和宽度0.010至0.060英寸(254至1,524μm)的导电陶瓷材料形成。较薄的加热部分的宽度为0.005至0.020英寸(127至508μm),以实现期望的功率密度。
US20110017719A1(Choi)公开了一种加热元件,该加热元件包括(a)树脂膜;(b)在树脂膜的至少一侧上设置的导电加热图案,该图案的导电线的宽度为100μm或更小,该图案的开口率为70%至99%;(c)设置在导电加热图案两端的母线;(d)连接到母线的电源部分;(e)透明物质,该透明物质优选地通过印刷被设在其上形成有导电加热图案的树脂膜的至少一侧上。导电线的高度范围为1至100μm。图案的规则性被最小化,以免由衍射和干涉而损害光学特性。根据导电线的宽度和高度以及导电加热图案的开口率来计算加热功率。
US2011/0089160A1(Kuriki)公开了一种适合用于透明加热元件的导电膜。第一导电膜的导体具有网状图案,该网状图案具有由多个第一金属纳米线和多个第二金属纳米线形成的多个晶格交叉点(交点)。交点之间的导体以具有至少一条曲线的波状形状来形成。
US2016311402A1(Suetsugu)公开了一种加热板,该加热板包括一对玻璃板、在两个玻璃板之间设置的导电图案片,其限定了多个开口面积,以及在该导电图案片和该对玻璃板中的至少一个玻璃板之间设置的接合层。该导电图案片包括在两个分支点之间扩展以限定开口面积的多个连接元件。直线连接元件与连接元件总数的比率小于20%。公开了包括宽度不小于1μm且不大于20μm的细导电导线的图案。这样的细导电导线可以由图案化的铜膜来形成。
GB2043409B(Paudice)公开了一种用于车辆的加热的窗格,该窗格包括导电条,该导电条通过包含诸如银的导电金属的油墨丝网印刷来产生。但是每个导电条的横截面都沿着其长度保持恒定,但由于不同的银百分比,具有不同电阻率的油墨会改变导电条的局部功耗。
US20120196029A1(Nelson)公开了一种车辆中的塑料窗组件,该窗组件包括塑料面板和导电加热器网格,该导电加热器网格包括使用导电油墨印刷在其上的网格线。网格线的高度和/或宽度以及因此体积可以被改变以在网格线长度上控制电阻率。网格线可能在邻近任一端的母线附近具有较大的宽度,并在中心变细为较小的宽度。为玻璃窗设计的网格线在对塑料窗除霜时不一定高效。
US20090188904A1(Schwerer)公开了一种用于诸如用于天线的天线罩的结构的加热器电路。该加热器电路包括电阻元件,以在电流通过电阻元件时提供能量作为热量。电阻元件的宽度在边缘区域中可以比在天线罩的中心部分中相对较宽,即呈锥形。
US20080099456A1(Schwenke)公开了一种具有由导电油墨形成的加热器网格的车窗。该加热器网格包括多条网格线,其中网格线的高度、宽度以及因此体积可以被改变以控制网格线的长度上的电阻率来减轻热点。母线附近较大的宽度可能会在网格线的中心逐渐变细为较小的宽度。
US20040065651A1(Voeltzel)公开了一种挡风玻璃,该挡风玻璃具有导电涂层段和变化的涂层厚度和/或涂层段的宽度以改变涂层段的横截面面积,从而增加挡风玻璃的选定部分的温度。
US4964068A(Matsushita)公开了一种车辆玻璃窗,该车辆玻璃窗具有通过在窗两侧的母线之间的丝网印刷而形成的除雾加热器导线。中心高加热的面积在其两侧具有中等加热的面积以及具有沿着母线扩展的低加热的面积。高、中等和低加热面积的导体宽度按指定的顺序增加,并且高加热面积的厚度被设置为小于其它两个面积的厚度。直线轮廓连接在加热面积的边界线的两侧上的阶梯状导体轮廓。
FR2590692A1(Roselli)公开了一种具有通过丝网印刷而制成的加热网络的车窗。加热网络包括在区中具有更大宽度的导体,以便在其中消耗比其它地方更少的能量。
本发明的目的是提供一种替代的窗玻璃,其不涉及在玻璃或刚性塑料面板上印刷导电油墨,其提供有效的窗户除雾或除霜,而没有由于网格线引起的不期望的热点或不期望的光学效应。
本发明人发现了一个问题,即在具有可变功率密度的多个加热区的导电图案片中,包括不同宽度或高度的导电线,在区边界处发生了不期望的光学效应。发明人发现了两种不期望的光学效应:(a)不良的视觉外观,因为导电线的宽度或高度的急剧变化是明显特征,以及(b)光学扭曲,被称为“微光(shimmer)”或“热霾(heat haze)”,因为在通过导电图案片的透射中观察到的已知物体由于光学折射而出现扭曲。
本发明的目的是通过提供减少或消除不期望的光学效应的导电图案片来解决该问题。
发明内容
在第一方面,本发明提供了根据权利要求1的导电图案片。
根据第一方面,本发明提供了用于窗玻璃的导电图案片,包括:(a)基板;(b)在基板上布置的导电图案;其中该导电图案包括(c)在导电图案的相对边缘处布置的第一母线和第二母线,用于将电源连接到导电图案;(d)多个导电线,每个导电线布置在第一母线和第二母线之间;(e)多个导电线中的至少一部分被配置为具有过渡区域,其中在过渡区域的预定长度(L)上发生从过渡区域的第一端处的每单位长度的第一电阻(R1)到过渡区域的第二端处的每单位长度的第二电阻(R2)的变化;(f)其中每单位长度的电阻的变化率(R1-R2)/L在每平方厘米1欧姆至16,000欧姆的范围内;以及(g)基板是聚合物片。
预定长度(L)为非零,因此每单位长度的电阻变化率是渐进的。每单位长度的电阻变化率具有至少一个值。
优选地,导电图案包括蚀刻的导电材料。优选地,蚀刻的导电材料是通过对导电材料的层进行光刻蚀刻而制成的,该导电材料的层的电阻率在1μohm.cm至15μohm.cm、更优选地在1.7μohm.cm至5μohm.cm的范围内,最优选地是铜,其最初覆盖了基板表面的一部分。
优选地,过渡区域中的导电线包括可变的宽度或高度或横截面面积或电阻率或其组合。
优选地,过渡区域中的导电线具有线性侧面或弯曲侧面或其组合。
优选地,过渡区域中每单位长度的电阻的变化率是线性函数或抛物线函数。
优选地,每单位长度的电阻的变化率在每平方厘米3欧姆至15,000欧姆、优选地在每平方厘米5欧姆至12,000欧姆、更优选地在每平方厘米8欧姆至10,000欧姆的范围内。
优选地,宽度或高度或横截面面积或电阻率的变化率是线性函数或抛物线函数。
优选地,宽度或高度的变化率在每厘米1μm至每厘米540,000μm、优选地在每厘米5μm至每厘米77,000μm、更优选地在每厘米10μm至每厘米65,000μm的范围内。
优选地,过渡区域的预定长度(L)在1μm至10,000μm、优选地在10μm至5,000μm、更优选地在50μm至1,000μm的范围内。
根据第二方面,本发明提供了一种窗玻璃,该窗玻璃包括:第一层窗玻璃材料、在第一层窗玻璃材料上布置的一层中间层材料、在该层中间层材料上布置的第二层窗玻璃材料、在该层中间层材料和第二层窗玻璃材料之间布置的根据本发明的导电图案片。
优选地,在窗玻璃中,在导电图案片和第二层窗玻璃材料之间布置第二层中间层材料。
根据第三方面,本发明提供了一种包括根据第二方面的窗玻璃的车辆,其中过渡区域在窗玻璃的视觉区中。优选地,窗玻璃是车辆的挡风玻璃,并且过渡区域在车辆驾驶员的视觉区中。
根据第四方面,本发明提供一种制造导电图案片的方法,该方法包括以下步骤:(a)提供基板;(b)在基板上布置导电图案,其中制造导电图案的方法包括以下步骤:(c)在导电图案的相对边缘处布置第一母线和第二母线,用于将电源连接到导电图案;(d)布置多个导电线,每个导电线布置在第一母线和第二母线之间;(e)将多个导电线中的至少一部分配置为具有过渡区域,其中在过渡区域的预定长度(L)上发生从过渡区域的第一端处的每单位长度的第一电阻(R1)到过渡区域的第二端处的每单位长度的第二电阻(R2)的变化;(f)其中每单位长度的电阻的变化率(R1-R2)/L在每平方厘米1欧姆至16,000欧姆的范围内;以及(g)基板是聚合物片。
优选地,制造导电图案片的方法包括进一步在过渡区域中提供具有可变宽度或高度或截面面积或电阻率或其组合的导电线的步骤。
根据第五方面,本发明提供了一种制造窗玻璃的方法,包括以下步骤:(a)提供第一层窗玻璃材料;(b)在第一层窗玻璃材料上布置一层中间层材料;(c)在该层中间层材料上布置第二层窗玻璃材料;(d)在该层中间层材料和第二层窗玻璃材料之间布置根据权利要求1的导电图案片。
本发明的效果
本发明提供了一种导电图案片,该导电图案片包括由于导电线的宽度或高度或横截面面积或电阻率的变化而导致的每单位长度的电阻的预定变化率。令人惊讶的是,根据本发明的每单位长度的电阻的变化率显著降低了折射率变化,但没有降低功率密度。在现有技术中没有公开这种令人惊讶的效果,现有技术未能观察到光学性能与导电线的宽度、高度、横截面面积或电阻率之间的相互作用。因此,本发明提供了一种具有多个功率密度可变的加热区的导电图案片,并且降低或消除了不期望的光学效应。通过在导电线的相邻加热区之间的过渡区域中配置每单位长度的电阻的变化率,避免了由于聚合物片的折射率变化而引起的被称为“微光”的光学效应。
附图说明
图1是根据本发明的导电图案片(1)的平面视图,该导电图案片包括基板(2)、布置在该基板上的导电图案(3),其至少包括具有过渡区域(7)的导电线,其中由于导电线的宽度或高度或横截面面积或电阻率或其组合而导致每单位长度的电阻发生变化。
图2是根据本发明的图1的放大图,其中过渡区域包括从W1到W2的宽度的线性变化。虚线示出了没有过渡区域(7)的情况下导电线的状况。
图3是根据本发明的图1中的A-A上的横截面,其中过渡区域(7)包括从H1到H2的高度的线性变化。
图4是根据本发明的图1中的A-A上的横截面,其中过渡区域(7)具有根据抛物线函数的高度变化,即具有弯曲侧面的形状。
图5是单位长度的电阻(y轴)与长度方向上的距离(x轴)的关系图。在过渡区域(7)的第一端处,宽度为W1并且每单位长度的电阻为R1。在长度为L的过渡区域(7)的第二端处,宽度为W2并且每单位长度的电阻为R2。粗线示出了根据本发明的每单位长度的电阻的线性变化率。虚线指示了现有技术中的突然变化。
图6是单位长度的电阻(y轴)与长度方向上的距离(x轴)的关系图。在过渡区域(7)的第一端处,高度为H1并且每单位长度的电阻为R1。在长度为L的过渡区域(7)的第二端处,高度为H2并且每单位长度的电阻为R2。粗线示出了根据本发明的每单位长度的电阻的线性变化率。虚线指示了现有技术中的突然变化。
图7是单位长度的电阻(y轴)与长度方向上的距离(x轴)的关系图。在过渡区域(7)的第一端处,高度为H1以及每单位长度的电阻为R1。在长度为L的过渡区域(7)的第二端处,高度为H2并且每单位长度的电阻为R2。粗线示出了根据本发明的每单位长度的电阻的抛物线函数的变化率。虚线是现有技术。
图8是根据本发明的导电图案片(1)的平面视图,该导电图案片(1)具有多个导电线(5),其一部分(6)在该部分(6)的每个导电线中具有过渡区域(7),其中由于导电线的宽度或高度或横截面面积或电阻率或其组合而导致每单位长度的电阻发生变化。多个导电线(5)包括加热区Z1、Z2。
图9是根据本发明的图8中的B-B上的横截面。该放大图示出了其中侧面为矩形的横截面面积的变化。
图10是根据本发明的图8中的B-B上的横截面,其中导电线的侧面是梯形的。在过渡区域(7)的第一端和第二端处,梯形侧面的导电线的平均宽度为W1、W2。
图11是根据本发明的图8中的B-B上的横截面,其中导电线的侧面是弯曲的。在过渡区域的第一端和第二端处,弯曲的侧面导电线的平均宽度为W1、W2。
图12是类似于图8的导电图案片(1)的平面视图,其中部分(6)包括布置在母线之间的所有导电线。每个导电线包括三个加热区(Z1、Z2、Z3)。导电线(R1、R2、R3)的每单位长度的电阻在过渡区域(7)中逐渐变化到下一个。
图13是根据本发明的导电图案片(1)的平面视图,其中多个导电线(5)包括弯曲的线。弯曲的线具有卷曲度,即,线长度除以母线(4a、4b)之间的长度方向上的距离。
图14和图15是在横截面中分别具有一层或两层中间层材料的窗玻璃(10)。图16是具有窗玻璃(10)的车辆(20)。图16和图17是制造导电图案片(1)和窗玻璃(10)的方法。
具体实施方式
以下是参考本发明的实施例中的导电图案片(1)的附图的描述。
导电图案片
用于窗玻璃的导电图案片(1)包括基板(2)。基板(2)是聚合物片,例如聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。
通过对一层导电材料进行光刻蚀刻来在基板(2)上提供导电图案(3),该层导电材料的电阻率在1μohm.cm至15μohm.cm、更优选地在1.7μohm.cm至5μohm.cm的范围内,最优选地是铜,其最初覆盖基板(2)表面的至少一部分。
导电图案(3)包括在导电图案(3)相对边缘处布置的第一母线和第二母线(4a、4b),用于将电源连接到导电图案(3)。母线(4a、4b)可以通过如上描述的对导电图案(3)进行光刻蚀刻和/或通过将预先形成的金属箔应用于导电图案(3)来制成,该预先形成的金属箔优选地为镀锡金属箔以更好地进行焊接。
导电图案(3)包括在第一母线和第二母线(4a、4b)之间布置的多个导电线(5)。多个导电线(5)可与母线(4a、4b)同时形成,因此它们被电连接和/或多个导电线(5)通过焊接连接到母线(4a、4b)。
多个导电线(5)中的至少一部分(6)被配置为具有过渡区域(7),其中在选择的过渡区域的预定长度(L)上发生电阻从第一电阻(R1)到第二电阻(R2)的变化以控制每单位长度的电阻变化率。
模拟了用于如图12中所示的用于包括三个加热区的第一窗玻璃的导电图案片(1)的示例。加热区Z2位于期望除霜功能的窗玻璃的视觉区中。加热区Z1和Z3分别位于视觉区的上方和下方。在加热区Z1和Z3中期望除雾功能。
表1示出了模拟为电阻器的每个加热区的结果。表2示出了模拟为电阻器的每个导电线的结果。
表1:每个加热区作为电阻器,第一窗玻璃
表2:每个导电线作为电阻,第一窗玻璃
表3示出了具有等于1μm的过渡长度的示例。表4示出了具有大于1μm,即10μm和1mm的过渡长度的示例。每个表都示出了两个过渡,即,为第一窗玻璃模拟了六个过渡区域。
表3:过渡长度为1μm的示例,第一窗玻璃
表4:过渡长度大于1μm的示例,第一窗玻璃
如图12中所示,模拟了用于第二窗玻璃的包括三个加热区的导电图案片(1)的示例。加热区Z2位于期望除霜功能的窗玻璃的视觉区中。加热区Z1和Z3分别位于期望除雾功能的视觉区的上方和下方。
表5示出了模拟为电阻器的每个加热区的结果。表6示出了模拟为电阻器的每个导电线的结果。
表5:每个加热区作为电阻器,第二窗玻璃
表6:每个导电线作为电阻器,第二窗玻璃
表7示出了具有等于1μm的过渡长度的示例。表8示出了具有大于1μm,即10μm和1mm的过渡长度的示例。每个表示出了两个过渡,即,为第二窗玻璃模拟了六个过渡区域。
表7:过渡长度为1μm的示例,第二窗玻璃
表8:过渡长度大于1μm的示例,第二窗玻璃
比较示例是第二窗玻璃的过渡区域Z2-Z3,该过渡区域的过渡长度为1μm并且每单位长度的电阻变化率为16,847ohm/cm2。
除了比较示例的第二窗玻璃的过渡区域Z2-Z3以外,上述导电图案片适合用于挡风玻璃。由于微光,比较示例对于挡风玻璃是不可接受的。该不可接受的光学效应被认为是由于每单位长度的电阻的高变化率引起的聚合物片的折射率变化。
窗玻璃
根据本发明的窗玻璃(10)包括第一层和第二层窗玻璃材料(11、12)。合适的窗玻璃的示例是浮法玻璃,优选地是厚度在0.5mm至25mm的范围内的钠钙硅玻璃组合物。在窗玻璃材料各层的任何表面上可以使用任何功能性涂层。例如,功能性涂层可以包括透明的导电氧化物或银,以提供低电发射率和低电传导的特性。
一层中间层材料(13)可以是聚合物。合适的聚合物的示例是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。可以使用任何厚度的中间层材料层。合适的厚度的示例是在0.38mm至0.76mm的范围内。可以使用第二层中间层(14)。例如,每一层的中间层材料可以具有0.38mm的厚度。
本发明的使用
包括根据本发明的导电图案片(1)的窗玻璃(10)也适合用于车辆、建筑物、冰箱门、白色家电和数字标牌,以减少具有一个以上加热区的加热窗玻璃中的光学扭曲。
附图的图例
1-导电图案片
2-基板
3-导电图案
4a、4b-第一母线和第二母线
5-多个导电线
6-多个导电线的一部分
7-过渡区域
H1、H2-第一、第二加热区中的线的高度
L-过渡区域的长度
R1、R2、R3-第一、第二、第三加热区中每单位线长度的电阻
W1、W2、W3-第一,第二,第三加热区中的线宽度
Z1、Z2、Z3-第一、第二、第三加热区
10-窗玻璃
11-第一层窗玻璃材料
12-第二层窗玻璃材料
13-中间层材料层
14-第二层中间层材料
20-车辆
Claims (15)
1.一种用于窗玻璃的导电图案片(1),包括:
a)基板(2);
b)在所述基板上布置的导电图案(3);
其中所述导电图案包括:
c)在所述导电图案的相对边缘处布置的第一母线和第二母线(4a、4b),用于将电源连接到所述导电图案;
d)多个导电线(5),每个导电线布置在第一母线和第二母线之间;
其特征在于:
e)所述多个导电线中的至少一部分(6)被配置为具有过渡区域(7),其中在过渡区域(7)的预定长度(L)上发生从过渡区域(7)的第一端处的每单位长度的第一电阻(R1)到过渡区域(7)第二端处的每单位长度的第二电阻(R2)的变化;
f)其中每单位长度的电阻的变化率(R1-R2)/L从每平方厘米1欧姆至每平方厘米16,000欧姆;以及
g)所述基板(2)是聚合物片。
2.根据权利要求1所述的导电图案片(1),其中所述导电图案(3)包括蚀刻的导电材料。
3.根据任何前述权利要求所述的导电图案片(1),其中所述过渡区域(7)中的导电线包括可变的宽度或高度或横截面面积或电阻率或其组合。
4.根据任何前述权利要求所述的导电图案片(1),其中所述过渡区域(7)中的导电线具有线性侧面或弯曲侧面或其组合。
5.根据任何前述权利要求所述的导电图案片(1),其中所述过渡区域(7)中每单位长度的电阻的变化率是线性函数或抛物线函数。
6.根据权利要求5所述的导电图案片(1),其中每单位长度的电阻的变化率在每平方厘米3欧姆至15,000欧姆、优选地在每平方厘米5欧姆至12,000欧姆、更优选地在每平方厘米8欧姆至10,000欧姆的范围内。
7.根据任何前述权利要求所述的导电图案片(1),其中宽度或高度或横截面面积或电阻率的变化率是线性函数或抛物线函数。
8.根据权利要求7所述的导电图案片,其中宽度或高度的变化率在每厘米1μm至540,000μm、优选地在每厘米5μm至77,000μm、更优选地在每厘米10μm至65,000μm的范围内。
9.根据任何前述权利要求所述的导电图案片(1),其中所述预定长度(L)在1μm至10,000μm、优选地在10μm至5,000μm、更优选地在50μm至1,000μm的范围内。
10.一种窗玻璃(10),包括:
·第一层窗玻璃材料(11);
·在第一层窗玻璃材料(11)上布置的一层中间层材料(13);
·在所述一层中间层材料(13)上布置的第二层窗玻璃材料(12);
其特征在于:
·在所述一层中间层材料(13)和第二层窗玻璃材料(12)之间布置的根据任何前述权利要求的导电图案片(1)。
11.根据权利要求10所述的窗玻璃(10),其中在所述导电图案片(1)和第二层玻璃窗材料(12)之间布置第二层中间层材料(14)。
12.一种包括根据权利要求10或11所述的窗玻璃(10)的车辆(20),其中过渡区域(7)在窗玻璃(10)的视觉区中。
13.一种制造导电图案片(1)的方法,包括以下步骤:
a.提供基板(2);
b.在所述基板(2)上布置导电图案(3);
其中制造所述导电图案(3)的方法包括以下步骤:
c.在所述导电图案(3)的相对边缘处布置第一母线和第二母线(4a、4b),用于将电源连接到所述导电图案(3);
d.布置多个导电线(5),每个导电线布置在第一母线和第二母线(4a、4b)之间;
其特征在于:
e.将所述多个导电线(5)中的至少一部分(6)配置为具有过渡区域(7),其中在过渡区域(7)的预定长度(L)上发生从过渡区域(7)的第一端处的每单位长度的第一电阻(R1)到过渡区域(7)的第二端处的每单位长度的第二电阻(R2)的变化;
f.其中每单位长度的电阻的变化率(R1-R2)/L从每平方厘米1至每平方厘米16,000欧姆;以及
g.所述基板是聚合物片。
14.根据权利要求13所述的制造导电图案片(1)的方法,还提供在过渡区域(7)中的所述多个导电线(5)的所述部分(6)具有可变的宽度或高度或横截面面积或电阻率或其组合。
15.一种制造窗玻璃(10)的方法,包括以下步骤:
a.提供第一层窗玻璃材料(11);
b.在第一层窗玻璃材料(11)上布置一层中间层材料(13);
c.在所述一层中间层材料(13)上布置第二层窗玻璃材料(12);
d.在所述一层中间层材料(13)和第二层窗玻璃材料(12)之间布置根据权利要求1至9中的任一项的导电图案片(1)。
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