CN111761894A - 一种局部高红外线透过的电加热前挡玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃产品领域，特别是安装在汽车上的前挡风玻璃，具体地提供一种能够配合激光雷达和/或红外相机使用的局部高红外线透过的电加热前挡玻璃。所述电加热前挡玻璃包括由纳米减反膜形成的红外线高透过区和由透明导电膜、第一汇流母线和第二汇流母线形成的电加热区，红外线高透过区在850～1550nm波长范围内具有至少92％的透过率。本发明实现了汽车玻璃满足激光雷达、红外相机等高敏感通信传感器的通信需求，又满足除霜除雾需求，使电加热前挡玻璃的加热功率密度达到至少350W/m2，同时实现电加热前挡玻璃的加热温升要求和激光雷达或红外相机的信号透过电加热前挡玻璃的衰减不高于3dB的使用要求，保证了驾驶安全性。
Description
技术领域：
本发明涉及玻璃产品领域，特别是安装在汽车上的前挡风玻璃，具体地提供一种能够配合激光雷达和/或红外相机使用的局部高红外线透过的电加热前挡玻璃。
背景技术：
随着智能网联汽车的兴起，多功能摄像头(MFK)已经成为车型高配必备，而由于智能驾驶的逐渐普及，汽车对多功能摄像头的摄像清晰度也大幅提高，甚至还将激光雷达等传感器安装到汽车前挡风玻璃的内侧，这些都对多功能摄像头或激光雷达所处区域的前挡风玻璃在光透过率、屈光度和曲率半径等方面有了更高要求。
汽车前挡风玻璃通常为夹层玻璃，其包括外玻璃板、热塑性中间层和内玻璃板，多功能摄像头或激光雷达安装在内玻璃板的内表面上时，多功能摄像头或激光雷达接收的信号数据的发射和/或接收需要穿过外玻璃板、热塑性中间层和内玻璃板，由于玻璃本身和热塑性中间层(例如PVB)均会吸收红外线，对于905nm激光雷达、1550nm激光雷达和850-1400nm红外相机来说，传统夹层玻璃会阻碍激光雷达和红外相机的信号数据透过，从而影响激光雷达和红外相机的正常工作，实际适配效果不理想。另外，为了提高汽车驾驶的安全性和舒适性，越来越多的汽车玻璃带有电加热功能或隔热功能，这些功能可以通过在汽车玻璃的表面上沉积金属膜层或透明导电氧化物膜层来实现，由于金属膜层或透明导电氧化物膜层具有反射红外线的特性，使得带有电加热功能或隔热功能的汽车玻璃对激光雷达和红外相机的信号数据透过阻碍更大。
为了解决传统夹层玻璃阻碍激光雷达或红外相机的信号数据传输的问题，现有技术中有专利CN101678651A公开了一种适合与光学传感器(例如LIDAR型传感器)一起使用的夹层车辆窗玻璃，该夹层车辆窗玻璃包含第一和第二窗玻璃材料层，第一和第二窗玻璃材料层通过它们之间的层间材料层连接在一起，第一窗玻璃材料层是本体着色玻璃板，该窗玻璃在400～2100nm的波长范围内具有至少30％的透射率，该窗玻璃在750～1300nm的波长范围内具有至少32％的透射率，这样的透射率对激光雷达或红外相机来说仍然不具备实际使用价值；还有专利CN101037099A公开了一种在车内安装视角向外的红外摄像机的装置和方法，将具有红外透视部分的塑性嵌入件安装到挡风玻璃的通孔中，该技术方案破坏了前挡风玻璃的外表面整体性，会一定程度上降低安全性，并且带有通孔的夹层玻璃在实际生产中存在合片叠差大、抽真空难度大等工艺问题。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是针对传统夹层玻璃与激光雷达或红外相机的实际适配效果不理想等缺点，提供一种局部高红外线透过的电加热前挡玻璃。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种局部高红外线透过的电加热前挡玻璃，包括外玻璃板、内玻璃板以及夹设在外玻璃板和内玻璃板之间的热塑性中间层，所述外玻璃板具有第一表面和第二表面，所述内玻璃板具有第三表面和第四表面，所述第二表面与所述第三表面面向彼此，所述电加热前挡玻璃具有顶边缘、底边缘、左边缘和右边缘，所述外玻璃板和内玻璃板中的至少一个在850～1550nm波长范围内具有至少90％的透过率；
在所述第四表面上设置纳米减反膜，在所述第二表面和/或第三表面上设置透明导电膜，所述纳米减反膜在所述电加热前挡玻璃上形成红外线高透过区，所述红外线高透过区在850～1550nm波长范围内具有至少92％的透过率；
在所述外玻璃板和内玻璃板之间还设置有与所述透明导电膜直接电接触的第一汇流母线和第二汇流母线，所述第一汇流母线与所述左边缘平行，所述第二汇流母线与所述右边缘平行，所述第一汇流母线和第二汇流母线与供电电压为12～60V的电源电连接，所述透明导电膜、第一汇流母线和第二汇流母线在所述电加热前挡玻璃上形成电加热区。
优选地，所述红外线高透过区在850～1550nm波长范围内具有至少94％的透过率。
优选地，所述红外线高透过区从所述顶边缘向所述底边缘延伸，所述红外线高透过区具有下边缘；所述电加热区从所述底边缘向所述红外线高透过区的下边缘延伸，所述电加热区具有上边缘；所述红外线高透过区的下边缘与所述电加热区的上边缘之间的距离为L，-5mm≤L≤5mm。
更优选地，所述红外线高透过区的下边缘与所述电加热区的上边缘之间的距离为L，-2mm≤L≤2mm。
优选地，所述纳米减反膜包括至少一个高折射率层/低折射率层的叠层结构，所述高折射率层的折射率为1.9～2.6，所述低折射率层的折射率为1.3～1.8，所述透明导电膜包含至少一个金属银层或银合金层。
优选地，所述红外线高透过区对850～1550nm波长范围内的信号的衰减不高于3dB，所述电加热区具有至少350W/m2的加热功率密度。
优选地，包含一个金属银层或银合金层的透明导电膜的方阻为3～5Ω/□，包含两个金属银层或银合金层的透明导电膜的方阻为1.3～3Ω/□，包含三个金属银层或银合金层的透明导电膜的方阻为0.2～1.5Ω/□。
优选地，所述热塑性中间层对应所述纳米减反膜的部分是着色的，使所述红外线高透过区的可见光透过率小于或等于20％。
优选地，所述热塑性中间层对应所述纳米减反膜的部分是渐变着色的，使所述红外线高透过区的可见光透过率从最靠近所述电加热区一端的大于或等于70％渐变至最靠近所述顶边缘的小于或等于20％。
优选地，所述透明导电膜还包括至少一个向所述上边缘凸出的延伸部，所述延伸部与所述纳米减反膜的至少部分重叠。
更优选地，在至少一个延伸部中设置至少一条除膜线。
优选地，所述电加热区至少覆盖所述电加热前挡玻璃的主视区域，所述电加热区的可见光透过率大于或等于70％。
本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：
本发明采用的电加热前挡玻璃，能够实现汽车玻璃满足激光雷达、红外相机等高敏感通信传感器的通信需求，又满足除霜除雾需求，使电加热前挡玻璃的加热功率密度达到至少350W/m2，同时实现电加热前挡玻璃的加热温升要求和激光雷达或红外相机的信号透过所述电加热前挡玻璃的衰减不高于3dB的使用要求，保证激光雷达或红外相机的正常工作，在提高激光雷达或红外相机的使用精准度的同时，保证了驾驶安全性。
附图说明：
图1为本发明所述的电加热前挡玻璃的剖视示意图；
图2为本发明所述的电加热前挡玻璃的俯视示意图；；
图3为本发明所述的红外线高透过区与电加热区之间存在间隙的示意图；
图4为本发明所述的红外线高透过区与电加热区之间存在重叠的示意图；
图5为本发明所述的透明导电膜位于第三表面的结构示意图；
图6为本发明所述的透明导电膜具有延伸部的结构示意图；
图7为本发明所述的延伸部中设置有除膜线的结构示意图。
具体实施方式：
以下结合附图对本发明的内容作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明所述的一种局部高红外线透过的电加热前挡玻璃，能够配合激光雷达和/或红外相机使用，所述电加热前挡玻璃包括外玻璃板1、内玻璃板2以及夹设在外玻璃板1和内玻璃板2之间的热塑性中间层3，所述外玻璃板1具有第一表面11和第二表面12，所述内玻璃板2具有第三表面21和第四表面22，所述第二表面12与所述第三表面21面向彼此，所述热塑性中间层3将所述第二表面12和第三表面21粘结在一起；通常，所述外玻璃板1位于汽车的外部，所述内玻璃板2位于汽车的内部，从车外向车内看，所述电加热前挡玻璃依次具有第一表面11、第二表面12、第三表面21和第四表面22。所述电加热前挡玻璃具有顶边缘100、底边缘101、左边缘102和右边缘103，所述顶边缘100为所述电加热前挡玻璃安装到汽车的车身开口内之后靠近车顶的一边，所述底边缘101为所述电加热前挡玻璃安装到汽车的车身开口内之后靠近地面的一边，所述左边缘102为所述电加热前挡玻璃安装到汽车的车身开口内之后位于左侧的一边，所述右边缘103为所述电加热前挡玻璃安装到汽车的车身开口内之后位于右侧的一边。其中，所述激光雷达能够测量汽车周边环境中其他物体的大小、距离、速度、加速度等信息，甚至还能够绘制汽车周边的三维空间地图等，可以选用850nm激光雷达、905nm激光雷达、940nm激光雷达、1550nm激光雷达等；所述红外相机能够辅助实现车道偏离预警(LDW)、前向碰撞预警(FCW)、交通标志识别(TSR)、车道保持辅助(LKA)、行人碰撞预警(PCW)、红外夜视(NVS)等功能，可以选用850～1400nm近红外摄像头等。
在本发明中，优选所述外玻璃板1和内玻璃板2中的至少一个在850～1550nm波长范围内具有至少90％的透过率，可以选用超白浮法玻璃，更优选所述外玻璃板1和内玻璃板2均为超白浮法玻璃。同时，还优选所述外透明板1的厚度小于或等于2.3mm，所述内透明板2的厚度小于或等于2.3mm，所述内透明板2的厚度小于或等于所述外透明板1的厚度。
为了满足激光雷达和/或红外相机与汽车夹层玻璃的实际适配效果好的要求，同时使汽车夹层玻璃具有电加热功能，本发明优选在所述第四表面22上设置纳米减反膜4，在所述第二表面12和/或第三表面21上设置透明导电膜5，所述纳米减反膜4在所述电加热前挡玻璃上形成红外线高透过区104，所述红外线高透过区104在850～1550nm波长范围内具有至少92％的透过率，更优选具有至少94％的透过率；在所述外玻璃板1和内玻璃板2之间还设置有与所述透明导电膜5直接电接触的第一汇流母线6和第二汇流母线7，所述第一汇流母线6与所述左边缘102平行，所述第二汇流母线7与所述右边缘103平行，所述第一汇流母线6和第二汇流母线7与供电电压为12～60V的电源电连接，所述透明导电膜5、第一汇流母线6和第二汇流母线7在所述电加热前挡玻璃上形成电加热区105。
其中，所述纳米减反膜4覆盖所述电加热前挡玻璃的上部区域以形成所述红外线高透过区104，即所述红外线高透过区104从所述顶边缘100向所述底边缘101延伸，所述红外线高透过区104具有下边缘41；所述红外线高透过区104对于850～1550nm波长范围内的信号具有高透过率，满足激光雷达或红外相机的信号传输在所述电加热前挡玻璃的衰减不高于3dB的使用要求，保证激光雷达或红外相机的正常工作，提高激光雷达或红外相机的使用精准度。图2示出了位于所述红外线高透过区104中的三个虚线框106可以表示激光雷达的信号透过区域、红外相机的信号透过区域。
所述纳米减反膜4用于增加电加热前挡玻璃在850～1550nm波长范围内的透过率，从而在所述电加热前挡玻璃上形成所述红外线高透过区104，所述纳米减反膜4包括至少一个高折射率层/低折射率层的叠层结构，优选所述高折射率层的折射率为1.9～2.6，所述低折射率层的折射率为1.3～1.8，通过高折射率层/低折射率层的叠层结构的设计，可以降低所述红外线高透过区104在850～1550nm波长范围内的反射率和/或吸收率，从而使透过率提高；同时，还优选所述高折射率层的材料选自ZnSe、TiO2、ZnS、Ta2O5、Ti3O5、ZrO2、HfO2、Ge、Nb2O5和Si3N4中的至少一种，所述低折射率层的材料选自MgF2、SiO2、Al2O3、MgO、AlF3、YbF3、YF3、BaF2、CeF2、Na3AlF6和BaYF3中的至少一种。
其中，所述透明导电膜5覆盖所述电加热前挡玻璃的下部区域以形成所述电加热区105，即所述电加热区105从所述底边缘101向所述红外线高透过区104的下边缘41延伸，所述电加热区105具有上边缘51；所述电加热区105至少覆盖所述电加热前挡玻璃的主视区域，所述电加热区105的可见光(380～780nm波长范围内)透过率大于或等于70％，以满足主视区域的快速除霜除雾的需求，保证驾驶安全性。所述电加热区105具有至少350W/m2的加热功率密度，优选具有至少400W/m2的加热功率密度，更优选具有600W/m2的加热功率密度，以满足电加热前挡玻璃的加热温升要求，实现快速除霜除雾的需求。
所述第一汇流母线6和第二汇流母线7用于将供电电压为12～60V的电源的电流传输至所述透明导电膜5中，使所述透明导电膜5在电流作用下发热，从而在所述电加热前挡玻璃上形成电加热区105，所述透明导电膜5优选包含至少一个金属银层或银合金层，所述金属银层或银合金层具有良好的导电性能，所述银合金层的材料优选为银铜合金、银铟合金、银金合金等，所述银合金层中的银含量优选大于或等于95％，更优选大于或等于98％。具体地，包含一个金属银层或银合金层的透明导电膜5的方阻为3～5Ω/□，适合供电电压为24～60V的电源；包含两个金属银层或银合金层的透明导电膜5的方阻为1.3～3Ω/□，适合供电电压为24～48V的电源；包含三个金属银层或银合金层的透明导电膜5的方阻为0.2～1.5Ω/□，适合供电电压为12～48V的电源；可以理解的是，所述透明导电膜5还包含其他介质层，例如SnZnOx、SiOx、Si3N4、TiOx、ZnOx等。
在图1中，所述透明导电膜5设置在所述第二表面12上；如图5所示，所述透明导电膜5设置在所述第三表面21上；通常，所述热塑性中间层3是整体透明的，使所述电加热前挡玻璃具有至少70％的可见光透过率；为了获得更好的驾驶舒适性，还可以设置所述热塑性中间层3对应所述纳米减反膜4的部分是着色的，使所述红外线高透过区104的可见光透过率小于或等于20％，更优选小于或等于10％。当然，所述热塑性中间层3对应所述纳米减反膜4的部分也可以是渐变着色的，使所述红外线高透过区104的可见光透过率从最靠近所述电加热区105一端(即所述红外线高透过区104的下边缘41)的大于或等于70％渐变至最靠近所述顶边缘100的小于或等于20％，更优选小于或等于10％。
在图1和图5中，所述红外线高透过区104的下边缘41与所述电加热区105的上边缘51平齐，即所述红外线高透过区104的下边缘41与所述电加热区105的上边缘51之间的距离L等于0；如图3所示，所述红外线高透过区104的下边缘41与所述电加热区105的上边缘51之间存在间隙，即所述红外线高透过区104的下边缘41与所述电加热区105的上边缘51之间的距离L大于0，为了保持所述电加热前挡玻璃的整体一致性，优选小于或等于5mm，更优选小于或等于2mm；如图4所示，所述红外线高透过区104的下边缘41与所述电加热区105的上边缘51之间存在重叠，即所述红外线高透过区104的下边缘41与所述电加热区105的上边缘51之间的距离L小于0，为了使所述红外线高透过区104与所述电加热区105彼此独立地发挥各自的功能，优选大于或等于-5mm，更优选大于或等于-2mm。
如图6所示，所述透明导电膜5还包括至少一个向所述上边缘100凸出的延伸部107，所述延伸部107与所述纳米减反膜4的非信号透过区重叠，所述非信号透过区指除激光雷达的信号透过区域和红外相机的信号透过区域以外的区域，所述延伸部107从所述电加热区105延伸至所述红外线高透过区104中，从而提高所述红外线高透过区104中除激光雷达的信号透过区域和红外相机的信号透过区域以外的区域的隔热效果。如图7所示，优选在至少一个延伸部107中设置至少一条除膜线108，从而防止所述红外线高透过区104的下边缘41与所述电加热区105的上边缘51的交界处产生热点，还能够起到信号增强的效果，便于ETC、GPS等5.8GHz以下的低频微波信号透过；具体地，所述延伸部107中可以通过激光除膜的方式设置竖向除膜线或网格状除膜线。
以上内容对本发明所述的一种局部高红外线透过的电加热前挡玻璃进行了具体描述，但是本发明不受以上描述的具体实施方式内容的局限，所以凡依据本发明的技术要点进行的任何改进、等同修改和替换等，均属于本发明保护的范围。
Claims (12)
1.一种局部高红外线透过的电加热前挡玻璃，包括外玻璃板、内玻璃板以及夹设在外玻璃板和内玻璃板之间的热塑性中间层，所述外玻璃板具有第一表面和第二表面，所述内玻璃板具有第三表面和第四表面，所述第二表面与所述第三表面面向彼此，所述电加热前挡玻璃具有顶边缘、底边缘、左边缘和右边缘，所述外玻璃板和内玻璃板中的至少一个在850～1550nm波长范围内具有至少90％的透过率；
在所述第四表面上设置纳米减反膜，在所述第二表面和/或第三表面上设置透明导电膜，所述纳米减反膜在所述电加热前挡玻璃上形成红外线高透过区，所述红外线高透过区在850～1550nm波长范围内具有至少92％的透过率；
在所述外玻璃板和内玻璃板之间还设置有与所述透明导电膜直接电接触的第一汇流母线和第二汇流母线，所述第一汇流母线与所述左边缘平行，所述第二汇流母线与所述右边缘平行，所述第一汇流母线和第二汇流母线与供电电压为12～60V的电源电连接，所述透明导电膜、第一汇流母线和第二汇流母线在所述电加热前挡玻璃上形成电加热区。
2.根据权利要求1所述的电加热前挡玻璃，其特征在于：所述红外线高透过区在850～1550nm波长范围内具有至少94％的透过率。
3.根据权利要求1所述的电加热前挡玻璃，其特征在于：所述红外线高透过区从所述顶边缘向所述底边缘延伸，所述红外线高透过区具有下边缘；所述电加热区从所述底边缘向所述红外线高透过区的下边缘延伸，所述电加热区具有上边缘；所述红外线高透过区的下边缘与所述电加热区的上边缘之间的距离为L，-5mm≤L≤5mm。
4.根据权利要求3所述的电加热前挡玻璃，其特征在于：所述红外线高透过区的下边缘与所述电加热区的上边缘之间的距离为L，-2mm≤L≤2mm。
5.根据权利要求1所述的电加热前挡玻璃，其特征在于：所述纳米减反膜包括至少一个高折射率层/低折射率层的叠层结构，所述高折射率层的折射率为1.9～2.6，所述低折射率层的折射率为1.3～1.8，所述透明导电膜包含至少一个金属银层或银合金层。
6.根据权利要求1所述的电加热前挡玻璃，其特征在于：所述红外线高透过区对850～1550nm波长范围内的信号的衰减不高于3dB，所述电加热区具有至少350W/m2的加热功率密度。
7.根据权利要求1所述的电加热前挡玻璃，其特征在于：包含一个金属银层或银合金层的透明导电膜的方阻为3～5Ω/□，包含两个金属银层或银合金层的透明导电膜的方阻为1.3～3Ω/□，包含三个金属银层或银合金层的透明导电膜的方阻为0.2～1.5Ω/□。
8.根据权利要求1所述的电加热前挡玻璃，其特征在于：所述热塑性中间层对应所述纳米减反膜的部分是着色的，使所述红外线高透过区的可见光透过率小于或等于20％。
9.根据权利要求1所述的电加热前挡玻璃，其特征在于：所述热塑性中间层对应所述纳米减反膜的部分是渐变着色的，使所述红外线高透过区的可见光透过率从最靠近所述电加热区一端的大于或等于70％渐变至最靠近所述顶边缘的小于或等于20％。
10.根据权利要求1所述的电加热前挡玻璃，其特征在于：所述透明导电膜还包括至少一个向所述上边缘凸出的延伸部，所述延伸部与所述纳米减反膜的至少部分重叠。
11.根据权利要求10所述的电加热前挡玻璃，其特征在于：在至少一个延伸部中设置至少一条除膜线。
12.根据权利要求1所述的电加热前挡玻璃，其特征在于：所述电加热区至少覆盖所述电加热前挡玻璃的主视区域，所述电加热区的可见光透过率大于或等于70％。
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