CN1856901B - 具有导电涂层及通信窗的基片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基片，特别是汽车窗玻璃片，它带有一个导电性的并且是可加热的涂层(2)、至少一个以所述涂层断开的形式设置在该涂层内的通信窗(5)。此通信窗能够让作为传输信息载波信号的所谓通信辐射通过并且其波长是在能被涂层(2)反射或吸收的波长范围之内，还有另外一个导电元件可与通信窗(5)边缘的至少一部分及涂层相接触，其特征在于：通信窗(5)有一种导电镀层(6)可与所述另一个导电元件电性连接。

Description

具有导电涂层及通信窗的基片
技术领域
本发明涉及一种被涂敷的基片，其最好是透明的并具有通信窗，所述基片具有导电及可加热的涂层、至少一个无涂层的通信窗设置在该涂层内的，此通信窗能够使得用来承载信息的信号的所谓通信辐射通过而且该通信辐射或者承载信息的信号的波长是在能被该涂层反射或吸收的波长范围之内，并且集流条与所述通信窗边缘的至少一部分及涂层相接触。
背景技术
专利DE 195 03 892 C1披露了一些措施用于减少涂层的玻璃窗对传输信息的微波辐射所造成的屏蔽。这类带有导电涂层及透光的玻璃片可用作能反射红外辐射(IR)的隔热窗和/或用作可电加热的窗玻璃，用到建筑物玻璃门窗以及用到汽车玻璃门窗方面都一样。
在汽车中。它们可与金属车身一起形成法拉第笼(cage deFaraday)车箱构架，它保护车辆内部空间防电磁场。同样在上部结构内，人们可以通过使用一些带有导电涂层及其它四壁上相应导电结构的窗玻璃实现某些部位的电性保护。由于这种屏蔽作用，一些敏感装置如控制性计算机都能在结构范围内受到保护，防止由于无线电发射机或大功率雷达设备所造成的干扰影响。
另一方面，屏蔽作用也不再让用作信息载波的微波范围电磁辐射通过。如果发射机和/或接收机处在受保护(汽车的)空间内的天线旁边，就出现了传输问题。例如，汽车定位、遥控、识别、租税确定或类似系统都受到干扰。
公知的是，事后通过机械或热的方法构成一种以条状部分地去除了初始连续沉积层的层状系统。特别是，人们可以利用激光辐射在沉积层中生成一些非常窄的缝隙。在上述的现有技术中，作为补救措施，人们在导电层中设置至少一个狭缝可形成一个狭缝辐射器，其利用的波长与微波辐射波长一致而且自由表面很小，通过该狭缝辐射器，由导电层所接收的微波范围内的辐射能量可重新去耦。因此形成了一个所说的通信窗。
如果信息传输的工作频率例如等于5.8GHZ，如同高速公路上自动确定应付使用费所规定的那样(远程缴纳通行费)(标准DSRC，采用圆偏振平均频率5.8GHZ)而且如果狭缝都主要是为了传输该频率微波而设置的话，考虑到玻璃的介电常数，这些狭缝都是适当地按照λ/2谐振波长而设计的。
在信息是利用圆偏振微波传输的情况下(也就是说，微波瞬时振荡面围绕其传播轴线转向，使得微波在圆形包络曲线内振荡)，适当地在层中设置一些十字形狭缝状的凹槽。两个狭缝的长度又正好与所用微波波长相一致并且对应于所用微波的λ/2值，同时相应地也考虑了玻璃片介电常数。
5.8GHZ频率微波辐射衰减的一些比较测量，在现有技术下表明：采用在涂层中有狭缝辐射器的层状车窗玻璃片，可达到高频辐射传输衰减明显低于采用完全涂涂层的层状车窗玻璃，并且表明能够接近未涂层的层状窗玻璃的衰减。
文献DE 198 17 712 C1描述了一种在涂层中带有通信窗的类似基片，它是利用在涂层表面的有限部位内形成一种细线或细小单元形结构而制成的而且它直观看起来不引人注目。
在导电涂层中形成谐振结构当时也提出了一些问题。试验结果表明：补偿所需要的高频电流，在由介电基片和导电涂层形成的总系统中，由于常用的导电涂层表面或表面损失所出现的高阻抗而不能循环。
文献WO 00/72635 A1描述了一种带有反射IR(红外)涂层及通信窗的透明基片，该通信窗是利用涂层的表面去除或缺失而制成的。与在引言中所讨论的、仅仅以细线形式制成的通信窗相反，该变型形成了涂层的干扰，这通过涂层的限定色差可清楚地看得出来。
当涂层同时用于基片的电加热时，这种干扰特别会出现问题。为此，人们利用至少一对电极(条带状的)给涂层施加一定的电压，输入了电流并且尽可能在层表面内均匀分布。对于那些宽度明显比高度长的汽车窗玻璃来说，条带状电极大多数都处在沿着窗玻璃较长的边，使得加热电流能够在沿着窗玻璃高度的最短通路上流通。同时，通信窗都处在窗玻璃上棱边并且在此是按几厘米宽度延伸的。
显然，每个可影响涂层均匀性的通信窗都形成对电流的干扰。出现一些局部高温点(“hot spots”：热点)，它们能导致基片及涂层本身的损伤(热应力)。这不仅仅是当涂层面积较大时的情况，而且也是当通信窗是由数量较多的单个不连续的缝隙形成时的情况。这些缝隙还在所考虑的表面区域内造成层状结构阻抗的明显增加并且也另外引起上述热点的出现。
最后引证的文献，因为考虑到要减少较大通信窗的干扰作用，提出在该通信窗的边上设置一个导电带，其单位表面的欧姆电阻远远小于加热层的单位表面欧姆电阻。这应该能使电流在开缝周围偏离。最好是，通信窗完全用这样一种导电带围起来。导电带可以利用含银的导电性丝网印刷剂压印和焙烧而制成。它仍然还可以通过沉积一种导电漆或放置金属条带的方式而实现。在所有的情况下，当然必需达到条带与涂层的导电性功能连接。
该条带可以通过叠放一种例如是黑瓷漆的非导电性不透明遮掩带掩蔽起来，使人看不见。此类遮掩带通常都是由不导电的可以焙烧的丝网印刷剂黑色材料组成。红外辐射未被反射，但是由该材料吸收。
发明内容
本发明的主要课题是要得到一种带有可加热涂层又在该涂层中有通信窗的改进性基片。
因此，本发明提出一种特别是汽车窗玻璃的基片，它带有导电性可加热的涂层、至少一个处于该涂层内呈现所述涂层断开形式的通信窗，此通信窗能够让作为传输信息载波信号所用的通信辐射通过，并且其波长处于可被涂层反射或吸收的波长范围之内，还有另外一个导电元件与通信窗边缘的至少一部分相接触而且与涂层相接触，通信窗有一种导电性的并且与所述另一个导电元件实现电连接的镀层。
由于通信窗，因而也就是一种未用可加热的最好又可反射红外辐射的涂层所覆盖的表面部位，带有一种其本身也是导电性的(可通直流电)本发明镀层，它又可直接或利用另一个导电元件与涂层实现导电性连接，电流(加热的)就可在该部位内流通。镀层可形成一种电分路或桥路。
镀层可以在基片上沉积涂层之前或之后生成。
在一种简便制备的有利实施方式中，镀层被沉积在涂层上，以致于它可从各处覆盖住无涂层的通信窗边缘并且还另外包括了所述的另一导电性元件。
最好是，镀层的单位表面欧姆电阻能小于所述涂层的单位表面欧姆电阻。
涂层可以通电流而且当利用至少两个电极用电压加热时，导电性镀层就处在电极间的电流中。
镀层也可以按电阻加热的形式加热。
镀层可以让要通过通信窗传输的通信辐射通过或者只少量衰减该辐射。
在镀层中可以安排一些断开的部分，这提高了所述通过通信窗的通信辐射透射率而且仍然不妨碍通过镀层的电流。
根据本发明的优选改进措施，在镀层中形成一些适宜的呈孔隙或断开形状的谐振结构，其尺寸大小可以按照本身公知的方式与通信辐射特性相一致(频率、波长、偏振，等等)。
引言中提到的问题，涉及到很小的补偿电流，由于采用了本发明镀层就明显地不太突出了，特别是当这些镀层比涂层材料导电率更好时(表面电阻不大)。
如果镀层中的孔隙或断开部分是以相当小的表面制成的，则人们察觉不到任何明显的限制甚至也察觉不到在镀层中电流通路的断开，在这里所考虑的波长传输方面已证实的效果仍然较好，因为可以避开甚至完全消除断开部分之间的“死”区。这种情况已能够利用试验取样温度描记法进行确认。
很优选的是，镀层中的孔隙大小要与通信辐射波长相一致。
既然镀层优选地只是局部断开，以便不妨碍其总的电导率，就仅仅成行地安排了一些狭缝作为缝隙结构。这些缝隙结构都布置在镀层区范围内。
断开部分最好能按照不同方向特别是彼此垂直地形成，尤其是如果传输圆偏振通信辐射的话。
人们可以选择这样一些结构比如多边形、椭圆形及圆形以及十字形。通常所形成的多边形或椭圆形结构，其间可能会在镀层中构成一些钝态表面“小岛”，其边缘上也能重新形成一些热点。
较有利的一种实施形式是十字形，它是由四个相等的分支组成的，其单个长度(λ/4)相当于所考虑波长的四分之一。四个狭缝中的每一个都形成一种缝隙天线。它在一侧是敞开的并且缩短了垂直缝隙长度的一半。此外，它可利用垂直缝隙中的弥散场接收电容性负载，也就是说，它被延伸了。
对于单个缝隙的长度来说，可近似地成为缩短了缝隙宽度一半的谐振器。十字缝隙的谐振频率因而等于缩短了其固有宽度一半的单一缝隙的谐振频率。
彼此相对的单个结构间水平和垂直距离最好能小于波长λ。缝隙宽度最好能是λ/10。
例如，考虑到材料的参数、层状玻璃中的玻璃材料及胶粘膜(比如PVB)的介电常数和损耗因数，得出最佳理论值大小如下：十字形高度和宽度11.5mm，缝隙宽度0.5mm，十字中心距离15mm。由于排成行的十字形紧密分布，其间只在十字形两个分支端之间保留约为3.5mm宽的镀层部分。这些镀层部分可重新形成电流扼流，并且能够重新出现一些热点。
为了限制这些扼流，十字形结构可以利用一种周期性结构代替，此结构是由一些彼此垂直交替、排成行的单个缝隙组成的。谐振缝隙结构的最佳长度相当于所考虑的频率为5.8GHZ、λe1＝c/(f*√εr)的辐射波长的一半(λe1/2)并且层状窗玻璃的介电常数εr约为4.7。因而谐振结构在该实施例中的长度约为12mm。
其它频率和其它波长以及其它基片都导致了不同的值。
最好是，镀层能够用压印法，特别是利用导电印油丝网印刷方法制成。
这种制备方法可以很好地纳入到以所考虑的基片建立的，特别是汽车风窗的生产过程中。因为它们大部分都利用丝网印刷法制备了一些图案或条带。
作为镀层所用的，印制剂的层状电阻最好能小于2欧姆平方。这个值是导电性透明涂层表面电阻的一个典型值。
可以配备至少两个条带状电极，它们是印制成的，特别是用丝网印字法制成的，以便在涂层中输入加热电压。
镀层和电极都是由相同材料组成的而且最好能够一次操作印成。
采用1mm的缝隙宽度已得到了很好的传输效果。
缝隙彼此相对的水平及垂直距离等于12.75mm。为了试验性制备镀层，人们已使用了一种黑色的银浆剂DR08-03(一种待焙烧的玻璃质釉，制造商Ferro)。该银浆焙烧后的层状电阻约为15mΩ平方。其厚度最好在8-15μm范围之内。
借助温度描记法，可清楚地显示出：未产生任何明显的热点并且在镀层区域内没有提供任何明显的表面加热功率。形成了一些弯曲的电流通路，其各处的宽度足以是恒定不变的，以便避免局部过热。
本发明的一种有利的工艺目的是在通信范围内达到可与通信辐射的标准层状窗玻璃相比较的传输(衰减2-4dB)，并且以此方式已经达到了。
该目的更优先于通信窗范围内的玻璃片加热，总之，由于镀层的原因，该窗玻璃不是透明的，或者只是局部透明的。
然而如果镀层区有助于表面加热，例如为了在基片中得到更均匀的热分布，那么镀层就以明显较大的表面电阻制成。
但是这可以利用减小沉积厚度而达到，又可通过减少丝网印字油墨中的导电涂料含量(例如银含量)、利用更紧密结构安排的另一种镀层沉积方法而达到，列举的这些措施还不齐全。
相反地，本专业技术人员可以应用各种使其能根据具体需要而实现镀层匹配的措施，同时又不脱离本发明范围。
不是绝对必需使用一种用于镀层的焙烧(耐高温)印刷油墨，因为人们可以想出一些无焙烧操作工序的应用情况。既然镀层通常都在层状窗玻璃内处于受保护状态，原则上它也可以由机械坚硬性不太强的基质组成，例如由有机导电油墨组成。
在这里以及在后面指出的一些电参数，如层状电阻、电功率和汽车窗玻璃的最小透光性等都是一些实际应用值。当然是，这些实际应用值没有限制本发明的应用，而且本发明也可以用于具有其它传输限定值、其它工作电压值及层状电阻(较小)的窗玻璃。
镀层可以至少部分地形成遮阳板，最好它处在两个可折叠的遮阳板之间。
基片可用一种层状玻璃片构成，此层状玻璃片的组成是：第一个备有涂层及镀层的坚硬玻璃片、所述另一个导电性元件、一个粘附层以及第二个坚硬玻璃片。
附图说明
本发明内容的其它一些细节和优点可利用实施例的附图及其后面的详细说明而显示出来。
在这些可成为非正常比例简化描述的附图中有：
图1是汽车风窗的局部示意图，其具有设置在涂层中的通信窗以及覆盖该通信窗的导电镀层
图2是沿着图1中II-II线的剖面视图。
具体实施方式
图1表示出层状窗玻璃1边缘部位的一部分，它备有导电涂层2，能很好地透射可见光。在该实施例中，正如人们在图2中可清楚看到的那样，这个涂层处于复合层片的内部，该复合层片又由两个透明玻璃片1.1和1.2以及可把它们彼此表面粘贴在一起的胶粘膜3构成。涂层2在此是直接沉积在玻璃片1.2上的，此玻璃片可作为安放在复合层片内的基片。图1的示意图是当人们从想象地去掉玻璃片1.1及胶粘膜而得到的。在安装成汽车风窗的情况下，玻璃片1.2形成了外部窗玻璃；玻璃片1.1则朝向汽车内部空间。
涂层2最好是由带有至少一个最好是银层低欧姆电阻金属层的高热阻层系统构成，还有其它特别是具有介电特性、光折射率高(减少反射)的一些层而且如果必要的话还有阻挡层。这类公知的层状系统可以按平面状放置在窗玻璃上而且在没有损伤的情况下可耐650℃的温度，这对于窗玻璃以后的弯曲来说是很必要的。制成的层状窗玻璃最好可保证至少70％的光透射。
制成的层状系统表面电阻约为2-4欧姆平方。它可用作加热涂层而且最好能反射热辐射(IR辐射)。因此，层状玻璃1，以本身公知的方式，配置至少两个处在涂层2两边的集流条，在此可看到仅仅其中一个用标号4标记的上部集流条。两个集流条通常都沿着处于安装位置的层状玻璃的上边和下边伸展。它们是用导电油墨印刷和焙烧方法制成的，特别是利用高含量银浆的丝网印刷方法制成。当它们加电压(直流电压)时，在它们之间流通的直流电可利用电阻加热方式使涂层加热。
可以看到，集流条4所处的位置是沿着涂层2上的上棱边，该涂层是在印制集流条之前就已经沉积了。当然也可能首先印刷集流条然后再沉积涂层。
涂层2本身没有延伸到玻璃片1.2的外边缘，为了尽可能避免来自外部的腐蚀性侵害。如果玻璃片1.2按照已覆盖涂层的半制品切割了，涂层就会由于沿着切割边缘对窄条周围的磨损而被去掉。在图2中从右侧可看到，胶粘膜3封住了朝向外部的涂层2。
在集流条4的下部，有一个没有涂层的玻璃片表面部位，为了得到一个在引言中详细论述的通信窗5。由涂层2的棱边2K(用中断的空白线指出的)所围绕的无涂层的表面部位可以利用比如在涂涂层工艺过程中的掩模方式形成，或者在涂层之后，采用适当的方法例如通过研磨或激光加工去掉涂层的局部表面而形成。通信窗的高度与宽度比只是为了本实施例的表述。实际上它能够根据玻璃片类型、安装情况及用户的要求而或多或少地变化。
根据本发明，通信窗5带有镀层6，这里是用不透明(黑色)印墨制成的。此镀层6本身是导电的。它可以利用与集流条4相同的材料组成，或者也可用其它适宜的材料组成。在第一种情况下，能够仅一次工艺操作印刷集流条和镀层，从生产技术角度来看有利的是分别在玻璃片1.2、涂层2上进行。在各种情况下，镀层6的表面欧姆电阻明显小于涂层2的表面欧姆电阻。
这种镀层通常可吸收通过通信窗5的红外辐射。
由开孔7组成的图案是在镀层6中安排成的。原则上这些开孔可能都是在表面上开始连续沉积镀层之后而制成的。如果镀层当时是用丝网印刷法制成的，人们就可进行丝网印刷靠模，使得开孔7都是在印制操作的同时在镀层6中形成。
在该实施例中，开孔7都是以序言中描述的方式制成的，呈现一种有规律的图案形状，是由一些按水平方向和垂直方向交替定向的
(彼此垂直的)相同长度及相同宽度的缝隙组成。这种布局适合于在通信窗范围内的圆偏振波通过。
当然，缝隙的其它一些布局可能对于另外的波型或辐射类型更有利。
在该实施例中，具有相同效果的缝隙，也可能是倾斜的，而不是垂直和水平的，只要它们彼此之间是垂直交替变化的。缝隙的宽度和长度都没有按比例，特别是实际的缝隙天线都明显地比通信窗5的主表面更狭窄。
在所有的情况下，开孔的布局要使得在集流条4与涂层2/棱边2K之间始终存在一些直流通路，可直接通过其欧姆电阻比涂层2小的镀层6。在剖面线II范围内，利用箭头象征地指出了弯曲的电流通路C，在缝隙7周围是迂回曲折的，它们当然不能再生真实电流。
此外，在大量的汽车风窗中，在可折叠的遮阳板之间的范围内，设置了“第三个遮阳板”其形式是一种点状纬线的不透明镀层(参见文献DE40 33 188 A1)。该镀层通常都处在朝向汽车内部空间的窗玻璃表面上，并且它绝对没有任何电作用。
通信窗5可安排在汽车风窗中，大约是在上部棱边中间(因为这在现在的汽车内是广泛流行的)，镀层6在那种情况下可保证“第三个遮阳板”的补充性功能，在此遮阳板情况下，与上述解决方案相反，它具有一种连续结构，这可以使电流流通，另外它还可安排在层状窗玻璃的另一面内。
在图2中，涂层2的厚度(实际是几毫微米)、胶粘膜3的厚度(例如0.38mm)以及镀层6的厚度(几个μm)为了清楚起见没有按比例而是相对坚硬玻璃片1.1及1.2的厚度进行了放大。
可以看到：集流条4是沉积在涂层2上的，至于镀层6则覆盖了可形成通信窗的涂层空隙边缘。镀层6电性地跨越涂层2内的空隙。因此它不会生成更多的热点。
在装配过程中可使两个玻璃片结合起来的胶粘膜3，将以不同的再现形式，多少充填了一些缝隙7。当然是，镀层所用的材料如同涂层材料及集流条材料一样，最好与粘结层材料相兼容并且胶粘膜在这些层的各个表面上的良好粘附最好要得到确保。
在坚硬玻璃片1.1的上部外表面上，还使边缘一侧配置了不透明的印油条纹8，它通常变成了朝向玻璃片中间方向的点状伟线。它可以被安排在该处和/或安排在一个或几个那些坚硬玻璃片的其它表面上，采用的方法本身是公知的，这些坚硬玻璃片都处于复合件的内部或外部，以便挡住集流条4的视线。

Claims (19)

1.一种基片，具有导电及可加热的涂层(2)、至少一个无涂层的通信窗(5)设置在该涂层内的，此通信窗(5)能够使得用来承载信息的信号的所谓通信辐射通过而且该通信辐射或者承载信息的信号的波长是在能被该涂层(2)反射或吸收的波长范围之内，并且所述基片具有集流条，该集流条与所述通信窗(5)边缘的至少一部分及该涂层(2)相接触，其特征在于：所述通信窗(5)设有一种导电性镀层(6)，该导电性镀层(6)至少与所述集流条电性连接。
2.根据权利要求1所述的基片，其特征在于：所述导电性镀层(6)使得所述通信辐射透射穿过所述通信窗。
3.根据权利要求1所述的基片，其特征在于：所述基片是汽车窗玻璃。
4.根据权利要求1所述的基片，其特征在于：该镀层(6)被沉积在基片上，以使得所述镀层(6)覆盖无涂层的通信窗(5)，而且在所述通信窗(5)边缘的一部分所述镀层(6)包括所述集流条。
5.根据权利要求1至4之一所述的基片，其特征在于：镀层(6)的单位表面欧姆电阻小于所述涂层(2)的单位表面欧姆电阻。
6.根据权利要求1至4之一所述的基片，其特征在于：涂层可以通电并利用至少两个集流条由电压加热，而且导电镀层(6)处在所述集流条之间的电流中。
7.根据权利要求1至4之一所述的基片，其特征在于：镀层(6)也可以按电阻加热的形式进行加热。
8.根据权利要求1至4之一所述的基片，其特征在于：在镀层(6)中设置开孔(7)，这提高了通过所述通信窗的所述通信辐射的透过率然而又不妨碍通过镀层(6)的电流。
9.根据权利要求8所述的基片，其特征在于：在镀层(6)中的开孔(7)都是由一些缝隙天线组成的，这些缝隙天线都是按照通过通信窗(5)的所述通信辐射而协调一致的。
10.根据权利要求8所述的基片，其特征在于：所述开孔(7)都是按不同方向形成的。
11.根据权利要求8所述的基片，其特征在于：所述开孔(7)彼此相互垂直。
12.根据权利要求10所述的基片，基特征在于：所述开孔(7)呈现的形状是成十字交叉的缝隙和/或彼此垂直交替定向的直缝。
13.根据权利要求1至4之一所述的基片，其特征在于：镀层(6)是印制成的。
14.根据权利要求13所述的基片，其特征在于：所述镀层(6)是利用导电印油的丝网印刷法制成的。
15.根据权利要求1至4之一所述的基片，其特征在于：所述基片有至少两个集流条，它们是印制成的用于在涂层(2)中输入加热电压。
16.根据权利要求15所述的基片，其特征在于：印制是利用丝网印刷方法的印制。
17.根据权利要求15所述的基片，其特征在于：镀层(6)和所述集流条都是由同一种材料组成的并且是仅一次操作压印成的。
18.根据权利要求1至4之一所述的基片，其特征在于：所述镀层至少部分地形成了一种遮阳板，这种遮阳板处于两个可折叠遮阳板之间。
19.根据权利要求1至4之一所述的基片，所述基片是由层状玻璃片(1)构成的，此层状玻璃片又是由带有涂层(2)及镀层(6)的第一个坚硬玻璃片(1.2)、所述的集流条、胶粘层(3)以及第二个坚硬玻璃片(1.1)构成。
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