KR102663942B1 - 통합된 광센서 및 홀로그램 광학 요소가 있는 복합 판유리 - Google Patents

통합된 광센서 및 홀로그램 광학 요소가 있는 복합 판유리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통합된 광센서(4)를 갖는 복합 판유리(100) 및 특히 복합 차량 판유리(100)에 관한 것으로서, 다음을 포함한다:
- 적어도 하나의 열가소성 중간층(3)을 통해 서로 결합된 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2), 및
- 외부 판유리(1)와 내부 판유리(2) 사이에 배열된 적어도 하나의 감광 표면(4.1)을 갖는 적어도 하나의 광센서(4),
여기서
- 감광 표면(4.1)이 외부 판유리(1)를 향하고,
- 홀로그램 광학 요소(11)가 감광 표면(4.1)과 외부 판유리(1) 사이에 배치되고,
- 홀로그램 광학 요소(11)가 입사광(L, R)의 입사각 의존 회절을 위한 홀로그램으로 구현된다.

Description

통합된 광센서 및 홀로그램 광학 요소가 있는 복합 판유리
본 발명은 복합 판유리, 특히 통합된 광센서를 갖는 복합 차량 판유리, 그의 제조 방법 및 그의 용도에 관한 것이다.
차량에 광센서를 장착하여 사용 가능한 일광의 양을 결정하고 이를 기반으로 예를 들어 필요에 따라 차량 헤드라이트를 작동하는 것으로 알려져 있다. 기존의 광센서들은 특히 앞유리의 내부 측면, 예를 들어 백미러 영역에 부가 부품으로 설치된다.
EP2100722A2로부터, 광센서가 공지되어 있다. 그것은 앞유리에 적층되어 있고, 즉 앞유리의 내부 판우리와 외부 판유리사이에 배치되고, 판유리들은 열가소성 중간층에 의해 서로 접합된다. 따라서, 앞유리에 통합된 광센서가 컴팩트하게 설치되고; 광센서의 후속 장착작업이 사라진다. 광센서는 인쇄회로기판에 플립칩(flip-chip) 광다이오드 형태로 구현된다.
본 발명의 목적은 가능한 한 간단하고 경제적으로 제조될 수 있고, 통합된 광센서가 평평한 구조를 특징으로 하는 통합된 광센서를 갖는 더욱 개선된 복합 판유리를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 목적은 청구항 1에 따른 복합 판유리에 의해 본 발명으로 달성된다. 바람직한 실시예들은 종속항에서 나온다.
본 발명에 따른 복합 판유리 및 특히 본 발명에 따른 복합 차량 판유리는 적어도
- 적어도 하나의 열가소성 중간층을 통해 서로 결합된 외부 판유리 및 내부 판유리, 및
- 외부 판유리와 내부 판유리 사이에 배열된 적어도 하나의 감광 표면을 갖는 적어도 하나의 광센서를 포함하며,
여기서
- 감광 표면이 외부 판유리를 향하고,
- 홀로그램 광학 요소가 감광 표면과 외부 판유리 사이에 배치되고,
- 홀로그램 광학 요소가 입사광의 입사각 의존 회절(incident-angle-dependent diffraction)을 위한 홀로그램으로 구현된다.
통합된 광센서를 갖는 본 발명에 따른 복합 판유리는 열가소성 중간층을 통해 서로 결합되는 적어도 하나의 외부 판유리 및 하나의 내부 판유리를 포함한다. "외부 판유리" 및 "내부 판유리"라는 용어는 자유롭게 선택되고 단지 외부 판유리를 통해 복합 판유리에 부딪히는 입사광에 대한 방향을 나타내는 것은 물론이다. 차량용 복합유리로서 복합 판유리가 차량 내부를 외부환경과 분리하기 위해 제공된다. 따라서 복합 차량 판유리는 차체의 창 개구부에 삽입되거나 그 목적으로 의도된 창 판유리이다. 본 발명에 따른 차량 판유리는 특히 자동차의 앞유리, 루프 패널, 또는 후방 창이다. "내부 판유리"라는 용어는 설치된 위치에서 차량의 내부를 향하는 판유리를 의미한다. "외부 판유리"라는 용어는 설치된 위치에서 차량의 외부 환경을 향하는 판유리을 의미한다. 열가소성 중간층은 전형적으로 하나 이상의 열가소성 필름으로 형성된다.
설치된 위치에서 차량의 외부 환경과 면하는 각 판유리의 표면을 "외측 표면면"이라고 한다. 설치된 위치에서 차량의 내부를 향하는 각 판유리의 표면을 "내측 표면"이라고 한다. 외부 판유리의 내측 표면은 열가소성 중간층을 통해 내부 판유리의 외측 표면에 접합된다. 일반적으로 외부 판유리의 외측 표면은 "측면 I", 외부 판유리의 내측 표면은 "측면 II", 내부 판유리의 외측 표면은 "측면 III", 내부 판유리의 내측 표면은 "측면 IV"로 불린다.
본 발명은 광센서를 더 포함하며, 광센서는
- 적어도 하나의 감광 표면을 갖는 광센서를 포함하며,
여기서
- 홀로그램 광학 요소가 감광 표면에 면하는 광센서 측면에 배치되고,
- 홀로그램 광학 요소는 입사광의 입사각 의존 회절을 위한 홀로그램으로 구현된다.
본 발명은 광센서가 있는 단일 판유리를 추가로 포함하고, 단일 판유리는
- 외부 판유리 및
- 외부 판유리의 내측면(II)에 배열된 하나 이상의 감광 표면을 갖는 적어도 하나의 광센서를 포함하며,
여기서
- 감광 표면은 외부 판유리에 면하고,
- 홀로그램 광학 요소가 감광 표면과 외부 판유리 사이에 배치되고,
- 홀로그램 광학 요소는 입사광의 입사각 의존 회절을 위한 홀로그램으로 구현된다.
여기에서, 외부 판유리는 단일 판유리와 동의어이다.
이하의 바람직한 실시예는 기술적으로 가능한 범위 내에서 본 발명에 따른 광센서, 본 발명에 따른 단일 판유리 및 본 발명에 따른 복합 판유리에 적용되는 것은 물론이다.
유리한 실시예에서, 본 발명에 따른 광센서는 정확히 하나의 감광 표면을 갖는다. 이것은 개별 광센서의 감광 표면이 더 이상 분할되지 않고 광센서에 의해 출력되는 측정 신호가 감광 표면에 부딪치는 빛의 양을 요약한다는 것을 의미한다. 이러한 광센서들은 전기 신호 평가에서 특히 경제적이고 간단하다.
대안적인 유리한 실시예에서, 본 발명에 따른 광센서는 복수의 감광 표면들 또는 복수의 부분 표면들로 분할된 하나의 감광 표면을 갖는다. 이것은 다른 전기 신호들이 감광 표면의 다른 영역에 할당될 수 있음을 의미한다. 이러한 광센서들은 이미 입사 광선에 대해 공간적으로 분해된 데이터를 제공하고 이들을 더 잘 구별할 수 있다.
감광 표면은 수학적 영역이 아니라 오히려 일반적으로 측면 범위보다 훨씬 작은 특정 층 두께를 갖는 감광 층이다.
본 발명에 따른 광센서의 감광 표면은 외부 판유리에 면한다. 이것은 외부 판유리를 통해 복합 판유리로 들어오는 빛만이 광센서의 감광 표면에 도달할 수 있고 광센서는 이 빛에만 반응한다는 것을 의미한다.
감광 표면은 기계적 및 화학적 손상에 대하여, 예를 들어 습기에 대하여 감광 표면의 노출된 표면을 보호하는 보호층으로 완전히 덮여 있다.
보호층은 투명하거나 광센서의 감지 파장 범위에 대해 충분히 투명하다. 이는 유리하게는 광센서가 기술적으로 설계된 파장 범위에 대한 투과율이 20% 초과, 바람직하게는 50% 초과, 특히 바람직하게는 70% 초과, 특히 90% 초과임을 의미한다.
보호층은 외부 판유리를 향하는 광센서 쪽 위에 그리고 감광 표면 위에 직접적으로 배치된다. 보호층이 적어도 감광 표면을 완전히 덮지만 감광 표면 너머로 돌출될 수도 있는데, 일반적으로 그렇다는 것은 당연하다. 이하에서 보호층은 광센서의 일부 또는 감광 표면의 구성 요소로 간주된다.
더구나, 홀로그램 광학 요소는 감광 표면과 외부 판유리 사이에 배치된다.
작동 원리가 홀로그래피에 기반하는 광학 요소들을 전체적으로 홀로그램 광학 요소(HOE)라 부른다. 예를 들어 렌즈나 거울과 같이 빛을 반사하거나 투과하는 물체의 기하학적 모양을 사용하는 대신 홀로그램 광학 요소는 홀로그램에 저장된 정보를 사용하여 빔 경로의 빛을 변경한다. 홀로그램에 저장된 정보는 일반적으로 굴절률의 변화로 저장된다. 사용되는 홀로그램은 일반적으로 실제 물체의 이미지로서 생성되는 것이 아니라 간섭 패턴이 원하는 광학 효과를 생성하는 다양한 평면 또는 구형 광파의 중첩으로 생성된다. 즉, 홀로그램 광학 요소들은 평면 회절 구조의 효과를 기반으로 한다. 이러한 홀로그램 광학 요소들은 예를 들어 특정 입사각 범위에 대해 빛을 편향시키거나 회절시킬 수 있지만 다른 입사각 범위에 대해 완전히 투명하거나 다른 방향으로 빛을 보낼 수 있다.
이러한 홀로그램 광학 요소들의 특별한 장점은 그것들의 다양한 광학 기능 특성들 외에도 요소들을 간단하고 경제적으로 생산하고 복합 판유리로 적층할 수 있는 얇은 두께와 필름과 같은 특성에 있다.
본 발명에 따른 복합 판유리는 홀로그래픽 광학 요소의 기능적 특성을 능숙하게 활용함으로써 복합 판유리의 외부 판유리에 대한 광 입사 방향을 결정하는 것을 가능하게 한다.
유리한 일 실시예에서, 본 발명에 따른 홀로그래픽 광학 요소는 적어도 일부 부분에서 제1 입사각 범위 알파(alpha)에서 외부 판유리에 입사하는 빛을 감광 표면 상으로 지향시키고 제2 입사각 범위에 들어오는 빛을 적어도 일부 부분에서 그리고 바람직하게는 전부 감광 표면의 옆으로 지향하도록 구현된다.
본 발명에 따른 홀로그램 광학 요소의 또 다른 유리한 일 실시예에서, 제1 입사각 범위 알파(alpha)는 0°내지 60°, 바람직하게는 0°내지 45°및 특히 10°내지 30°의 모든 입사각 파이(phi)를 포함하고 및/또는 제2 입사각 범위 베타(beta)는 -90°내지 0°, 바람직하게는 -60°내지 -5°, 특히 -30°내지 -10°의 모든 입사각 파이(phi)를 포함한다.
본 발명에 따른 광 센서의 유리한 일 실시예에서, 홀로그래픽 광학 요소는 직접적으로 광센서 상에 및/또는 외부 판유리의 내측 표면(II) 상에 배열된다. 홀로그래픽 광학 요소는 광센서 및 그 위에 배치된 외부 판유리의 내측 표면(II)과 동시에 직접 접촉할 수 있음은 물론이다.
또 다른 유리한 일 실시예에서, 본 발명에 따른 홀로그래픽 광학 요소는 감광 표면 바로 위에 배열되고, 즉 홀로그래픽 광학 요소는 감광 표면이 외부 판유리에 직교 투영되는 영역에 적어도 완전히 배열된다. 다시 말해서, 홀로그래픽 광학 요소는 외부 판유리 상에 직교하는 광 입사에 대해 적어도 완전히 감광 표면을 덮는다. 홀로그래픽 광학 요소가 감광 표면 너머로 한 면, 여러 면 또는 모든 면(투영에서) 위에 투사될 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.
또 다른 유리한 일 실시예에서, 본 발명에 따른 홀로그래픽 광학 요소는 필름형이다. 유리하게는, 홀로그래픽 광학 요소의 두께(d)는 10 ㎛ 내지 10000 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 10000 ㎛, 특히 바람직하게는 50 ㎛ 내지 500 ㎛, 특히 100 ㎛ 내지 500 ㎛이다.
또 다른 유리한 일 실시예에서, 본 발명에 따른 복합 판유리는 적어도 2개, 바람직하게는 정확히 2개, 또는 정확히 4개의 광센서들 포함한다.
또 다른 유리한 일 실시예에서, 본 발명에 따른 복합 판유리는 4개의 상이하게 배향된 홀로그래픽 광학 요소들을 갖는 4개의 광센서들을 포함한다. 4개의 다르게 배향된 홀로그래픽 광학 요소들은 하나 또는 2개의 홀로그래픽 광학 요소의 4개의 다른 기능 영역으로 구현될 수 있음은 말할 필요도 없다.
이 경우, 복합 판유리가 홀로그래픽 광학 요소 또는 홀로그래픽 광학 요소들이 기능적으로 반대되는 입사각 범위들을 갖는 2개의 광센서들의 제1 배열을 갖는 것과 홀로그래픽 광학 요소 또는 홀로그래픽 광학 요소들이 기능적으로 반대되는 입사각 범위를 갖는 두 개의 광센서들을 갖는 제2 배열을 갖고, 상기 제1 배열이 상기 제2 배열에 대해 직교로 배열되는 것이 특히 유리하다.
본 발명에 따른 복합 판유리의 또 다른 유리한 일 실시예에서, 광센서(들)는 적어도 하나의 인쇄회로기판, 바람직하게는 적어도 하나의 유연한 인쇄회로기판 상에 배열되고, 그 위에서 도체 트랙과 접촉된다. 이를 통해 광센서를 차량의 해당 평가 전자장치에 쉽게 연결할 수 있다.
주변광의 측정된 원점에 따라 헤드라이트의 스위칭 상태는 예를 들어 평가 및 제어 전자장치에 의해 자동으로 제어될 수 있다. 따라서 더 이상 수동으로 헤드라이트를 켜고 끌 필요가 없어서 차량 운전자의 편의성이 향상된다. 다른 응용예들로는 예를 들어 전체 판유리 또는 판유리 일 영역의 투과율 특성들의 자동 전기 스위칭 및 차량 내부의 디스플레이 요소들의 밝기 제어이다.
작은 치수로 인해, SMD 부품들은 복합 판유리에 적층되는 본 발명에 따른 광센서들로 사용하기에 특히 적합하다. 통상의 기술자에게 일반적으로 알려진 바와 같이, SMD는 surface-mounted device(표면실장소자)라는 용어의 약어이다. SMD 부품들에는 와이어 연결이 없지만, 대신 납땜 가능한 연결 패드를 사용하여 인쇄회로기판에 직접 납땜된다. 통상의 부품들은 장착 구멍을 통해 라우팅하고 인쇄회로기판 뒷면에 납땜해야 한다. 이것은 SMD 부품을 사용하면 없어진다. 따라서 매우 조밀한 장착이 가능하여 필요한 공간이 줄어든다. 유리하게는 공정 기술의 관점에서, 인쇄회로기판에 구멍을 뚫는 단계가 없어진다. 부품이 더 작아지고 연결 와이어들이 없어져서 무게가 줄어든다. SMD 기술은 또한 산업적 대량생산에 특히 유리한 자동 장착(광센서들의 자동 선택 및 배치, 자동 납땜)에 특히 적합하다. SMD 광센서들은 전형적으로 실제 칩 주위에 하우징, 특히 플라스틱 하우징을 가지고 있다. 또는 소위 "플립 칩(flip chip) 광센서"를 사용할 수 있다.
"광검출기", "광학 검출기" 또는 "광전자 센서"라고도 하는 "광센서"라는 용어는 특히 광전 효과를 사용하여 빛을 전기 신호로 변환하거나 입사 복사선에 따라 전기 저항을 나타내는 전자 부품을 말한다. 광전자 장치에서 및 또한 본 발명의 맥락에서, 용어 "광"은 가시광선뿐만 아니라 비가시적 적외선 및 자외선을 지칭한다.
가시 스펙트럼 범위의 광센서들의 경우 가시 스펙트럼 범위에서 민감한 포토다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 유리하게는, 스펙트럼 감도 분포는 측정된 빛의 양이 차량 탑승자에 의해 감지되는 빛의 양과 가능한 한 일치하도록 사람의 눈의 그것과 정렬되어야 한다. 사람이 관련이 있다고 인식되지 않는 복사선으로 인해 발생하는 원치 않는 스위칭 동작을 피할 수 있다. 포토다이오드가 500nm와 600nm 사이의 전체 스펙트럼 범위에서 감도 최대값의 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 60%에 해당하는 감도를 가질 때 적응하기에 유리하다. 감도 최대치는 450 nm 내지 600 nm 범위, 특히 490 nm 내지 570 nm 범위에 있어야 한다. 감도는 검출 효율이라고도 하며 포토다이오드에 영향을 미치는 각 파장의 총 광자수에 대한 검출된 광자의 비율로 정량화할 수 있다. 이상적으로는 원하는 스펙트럼 감도는 포토다이오드의 활성 물질 유형에 의해 영향을 받는다. 그러나 대안적으로 광학 필터, 예를 들어 포토다이오드 외부에 배열된 필터 필름이 원하는 스펙트럼 감도를 달성하기 위해 사용될 수 있다. 이 필름이 포토다이오드 또는 보호층의 일부인 것은 말할 필요도 없다.
회로기판은 카드, 인쇄회로 또는 인쇄회로기판(PCB)이라고도 한다. 그것은 그 위에 배열된 포토다이오드의 기계적 부착 및 전기적 연결을 위해 사용된다. 인쇄회로기판은 그 위에 부착된 전도성 연결부들(도체 트랙들)이 부착된 전기 절연 재료, 특히 플라스틱으로 만들어진다. 도체 트랙에는 부품용 납땜 패드 역할을 하는 국부적 확장부를 가질 수 있다.
바람직한 일 실시예에서, 인쇄회로기판은 플렉스보드(flexboard)로도 알려진 유연한 인쇄회로기판이다. 이러한 인쇄회로기판은 예를 들어 폴리이미드 필름과 같은 유연하고 구부릴 수 있는 폴리머 필름으로 만든다. 이들은 바람직하게는 0.38 mm 미만 및 50 μm 초과, 특히 바람직하게는 120 μm 내지 180 μm의 두께를 갖는다. 이로써 한편으로는 유연성 및 다른 한편으로는 안정성 면에서 특히 우수한 결과가 달성된다. 유연성 및 낮은 두께로 인해, 유연한 인쇄회로기판은 복합 판유리, 특히 곡선형 복합 판유리에 적층되는 데 특히 적합하다.
광센서들이 SMD 부품들인 경우 SMD 인쇄회로기판이 편리하게 사용된다.
인쇄회로기판은 특히 내부 판유리의 외측 표면 위에 광센서와 반대 방향을 향하는 측면이 판유리 중 하나에 직접 배열될 수 있다. 물리적으로 제한된 인쇄회로기판의 존재는 라미네이트의 안정성을 실질적으로 감소시키지 않는다는 것이 입증되었다. 그러나, 인쇄회로기판은 또한 2개의 열가소성 층들 사이, 즉 열가소성 중간 층의 2개의 플라이(ply) 사이에 배열될 수 있다.
인쇄회로기판에는 외부 전기 접촉을 위해 두 개 이상의 연결 패드(예: 양극 및 음극)가 있다. 이 연결 패드는 빛이 입사할 때 광센서에 의해 생성된 전류 펄스를 평가 및 제어 전자 장치로 전달하기 위해 연결 케이블을 통해 인쇄회로기판을 외부 평가 및 제어 전자 장치에 연결하는 역할을 한다. 연결 패드의 접촉은 물론 연결 지점에 개구부가 있는, 바람직하게는 전기 전도성 필름과 선택적인 중합체 피복을 포함하는 평면 도체(평면 스트립 도체 또는 필름 도체라고도 함)로 이루어진다. 바람직하게는, 평면 도체는 예를 들어 납땜 화합물 또는 전기 전도성 접착제를 통해 인쇄회로기판의 연결 지점에 연결된다. 바람직하게는, 각각의 극이 연결 패드에 연결된 다극(miltipole) 평면 도체가 사용된다. 그러나 대안으로 각 연결 패드에 대해 별도의 평면 도체를 사용할 수도 있다. 평면 도체는 인쇄회로기판에서 떨어진 끝단에 차량 전기 시스템의 추가 케이블에 연결하기 위한 플러그 커넥터(플러그 또는 커플링)가 있는 것이 바람직하다.
인쇄회로기판은 바람직하게는 복합 판유리의 내부 안에 완전히 배열되고 측면 에지를 넘어 복합 판유리 외부로 연장되는 평면 전도체에 의해 접촉된다. 평면 도체가 인쇄회로기판에 접촉하는 것은 복합 판유리의 생산 전에 이루어지고, 생산하는 동안 인쇄회로기판은 복합체 스택(composite stack)에 배열되어 판유리 영역 내에 완전히 배열된다. 장점은 일반적으로 평면 도체보다 손상되기 쉬운 인쇄회로기판의 파손 위험이 감소한다는 점이다.
대안적으로, 인쇄회로기판은 복합 판유리의 측면 가장자리를 넘어 복합 판유리의 내부 밖으로 연장될 수 있고, 이 경우 복합 판유리의 내부에 광센서들이 배열되고 복합 판유리 외부에 연결 케이블용 연결 패드가 배열된다. 연결 케이블을 인쇄회로기판에 접촉하는 것은 복합 판유리 생산 후에 수행될 수 있다. 따라서 통합 광센서가 있는 복합 판유리는 예를 들어 연결 케이블 없이 자동차 제조업체에 판매될 수 있으며, 자동차 제조업체는 복합 판유리를 설치하기 전에 접촉을 하게 된다. 평면 도체는 미리 인쇄회로기판에 연결될 수도 있고 연결된 평면 도체와 함께 제공된 통합된 광센서가 있는 복합 판유리에 연결될 수도 있음은 물론이다.
인쇄회로기판 및 플러그 커넥터가 있는 평면 도체는 또한 평면 도체가 공유된 중합체 외피를 갖는 인쇄회로기판의 통합 구성요소가 되도록 일체형으로 형성될 수 있다. 이러한 인쇄회로기판은 복합 판유리를 생산하는 동안 회로기판의 연결 패드에 평면 도체를 납땜하는 것이 없어지기 때문에 공정 기술 관점에서 이점이 있다.
인쇄회로기판 또는 그에 연결된 평면 도체가 그 너머로 연장되는 측면 에지는 본 발명의 맥락에서 인쇄회로기판 또는 광센서와 관련된 측면 에지로 지칭된다.
유리한 실시예에서, 복수의 광센서들, 바람직하게는 적어도 2개, 특히 바람직하게는 4개의 광 센서들이 하나의 인쇄 회로 기판 상에 배열된다. 여러 광센서들을 사용하면 감지된 빛의 방사 방향에 대한 더 나은 공간 분해능을 얻을 수 있다.
유리한 일 실시예에서, 인접한 광센서들 사이의 거리는 최대 3cm, 바람직하게는 최대 2cm, 예를 들어 1cm 내지 2cm이다.
인쇄회로기판은 바람직한 일 실시예에서 적어도 15cm, 바람직하게는 적어도 20cm의 최대폭을 갖는다. 본 발명의 맥락에서, "폭"은 광센서와 관련된 측면 에지에 실질적으로 평행한 치수를 지칭한다. 최대폭은 폭이 일정하지 않은 경우 인쇄회로기판의 전체 길이를 따라 발생하는 가장 큰 폭이다. 다시 말해서, 인쇄회로기판은 바람직하게는 적어도 15 cm, 특히 바람직하게는 적어도 20 cm의 폭을 갖는 적어도 하나의 섹션을 갖는다.
바람직한 실시예에서, 인쇄회로기판은 끝 부분(end section) 및 리드 부분(lead section)을 갖고, 리드 부분은 끝 부분보다 더 작은 폭을 갖는다. 광센서는 끝 부분에 배열되고; 연결 케이블을 위한 연결 패드는 리드 부분에, 특히 끝 부분으로부터 멀어지는 방향을 향하는 리드 부분의 끝 부근에서 배열된다. 리드 부분은 끝 부분보다 연관된 측면 모서리로부터 덜 떨어져 있고 바람직하게는 복합 판유리의 측면 모서리를 넘어 복합 판유리 밖으로 연장된다. 이러한 인쇄회로기판은 예를 들어 T자형으로 구현되며, 여기서 횡방향 바(단부 섹션임)는 연관된 측면 모서리로부터 멀어져 있다. 리드 부분은 바람직하게는 1 cm 내지 12 cm, 특히 바람직하게는 2 cm 내지 8 cm의 길이를 갖는다. 리드 부분은 바람직하게는 2 cm 내지 15 cm, 특히 바람직하게는 3 cm 내지 10 cm의 폭을 갖는다. 끝 부분은 바람직하게는 0.5 cm 내지 3 cm, 특히 바람직하게는 1 cm 내지 2 cm의 길이를 갖는다. 끝 부분은 바람직하게는 15 cm 내지 40 cm, 특히 바람직하게는 20 cm 내지 30 cm의 폭을 갖는다. 이러한 인쇄회로기판을 사용하면 효율성 및 공간 절약형 설계 측면에서 특히 좋은 결과를 얻을 수 있다.
그러나 대안적으로 인쇄회로기판은 직사각형일 수도 있다. 이론적으로는 광센서가 있는 끝 부분과 전기 접점이 있는 리드 부분으로 나눌 수 있지만, 리드 부분과 끝 부분은 너비가 동일하다.
유리한 실시예에서, 복합 판유리는 복수의 광센서들, 즉, 각각의 경우에 적어도 하나의 포토다이오드를 갖는 복수의 인쇄회로기판을 포함한다. 이는 한편으로 이중화의 이점을 제공한다. 하나의 광센서에 장애가 발생한 경우에도 하나 이상의 다른 광센서에 의해 기능이 보장될 수 있다. 다른 한편으로 복합 판유리 위에 분포된 여러 광센서들의 존재는 가로등과 같은 국부적이고 사실상 점 같은 방사선 소스와 주변광을 구별할 수 있게 한다. 따라서 평가 및 제어 전자 장치에 의한 잘못된 해석을 피할 수 있다. 예를 들어 가로등이 밝은 주변광으로 잘못 해석되어 야간에 차량 조명이 꺼지는 것을 방지할 수 있다. 또한 다양한 광센서에 의해 측정된 강도의 비교를 통해 입사 방사선의 방향 의존성을 결정할 수 있다.
외부 판유리 위의 전체 절반 공간에서 검출된 광의 입사 방향은 인쇄회로기판 상의 복수의 광센서들에 의해 또는 복합 판유리의 복수의 광센서 요소들의 사용에 의해 결정될 수 있다. 따라서 예를 들어 태양의 현재 위치를 결정할 수 있다.
바람직한 일 실시예에서, 각 광센서의 폭은 2mm 미만이다. 여기서 "폭"이란 인쇄회로기판과 평행한 면에서 최대 횡방향 확장을 의미한다. 따라서 광센서들은 복합 판유리에 눈에 잘 띄지 않게 통합될 수 있다. 광센서가 숨겨져야 하는 마스킹 인쇄내의 모든 필요한 구멍들은 작고 눈에 잘 띄지 않게 설계할 수 있다. 광센서의 높이(인쇄회로기판에 수직한 연장부)는 바람직하게는 0.7mm 미만, 특히 바람직하게는 0.6mm 미만이다. 그러면 광센서들은 0.76mm의 열가소성 중간층의 표준 두께를 사용하여 복합 판유리에 통합될 수 있다.
내부 판유리 및 외부 판유리는 바람직하게는 유리, 특히 바람직하게는 창 유리용으로 입증된 소다석회유리로 제조된다. 그러나 판유리는 다른 유형의 유리, 예를 들어 붕규산 유리 또는 알루미노실리케이트 유리로 제조될 수도 있다. 원칙적으로, 판유리는 대안적으로 플라스틱, 특히 폴리카보네이트(PC) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)로 제조될 수도 있다. 복합 판유리는 하나의 유리 판유리와 하나의 플라스틱 판유리를 가질 수 있음은 말할 필요도 없다.
판유리의 두께는 크게 다를 수 있으므로 개별 케이스의 요구 사항에 이상적으로 적용된다. 바람직하게는, 외부 판유리 및 내부 판유리의 두께는 0.5mm 내지 10mm, 특히 바람직하게는 1mm 내지 5mm, 가장 특히 바람직하게는 1.2mm 내지 3mm이다.
외부 판유리, 내부 판유리 또는 중간층은 투명하고 무색일 수 있지만 착색되거나, 젖빛이거나, 착색될 수도 있다. 복합 판유리를 통한 총 투과율은 바람직한 일 실시예에서, 특히 복합 판유리가 앞유리일 때 70% 초과이다. "총 투과율"이라는 용어는 ECE-R 43, Annex 3, § 9.1에 특정된 자동차 창의 빛 투과성을 테스트하는 프로세스를 기반으로 한다. 외부 판유리와 내부 판유리는 프리스트레스 처리되지 않은(non-prestressed) 유리, 부분적으로 프리스트레스 처리된 유리 또는 프리스트레스 처리된 유리로 만들 수 있다.
복합 차량 판유리는 바람직하게는 하나 또는 복수의 공간 방향으로 구부러질 수 있고, 자동차 판유리에 대해 관례적인 바와 같이 대략 약 10cm 에서 40m 범위에서 곡률 반경을 갖는다. 그러나 복합 판유리는 예를 들어 건물 글레이징에서 겆축용 판유리로서 또는 버스, 기차 또는 트랙터용 판유리로 의도된 경우 평면일 수도 있다.
중간층은 적어도 하나의 열가소성 중합체, 바람직하게는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리비닐 부티랄(PVB), 또는 폴리우레탄(PU) 또는 이들의 혼합물 또는 공중합체 또는 유도체, 특히 바람직하게는 PVB를 함유한다. 중간층은 하나 이상의 열가소성 필름으로 형성된다. 열가소성 필름의 두께는 바람직하게는 0.2mm 내지 2mm, 특히 바람직하게는 0.3mm 내지 1mm, 예를 들어 0.38mm 또는 0.76mm이다. 중간층은 또한 소음 감쇠 효과가 있는 소위 "음향 필름"으로 구현될 수 있다. 이러한 필름은 전형적으로 3개 이상의 층으로 구성되며, 중간층은 예를 들어 상이한 가소제 함량의 결과로 이를 둘러싸는 외부층보다 더 높은 가소성 또는 탄성을 갖는다.
인쇄회로기판은 바람직하게는 그것이 거의 보이지 않거나 전혀 보이지 않도록 복합 판유리의 불투명한 영역에 배열된다. 이 영역에서 판유리를 통해 보는 것은 불투명한 요소에 의해 방지된다. 이를 위해 자동차 부문에서는 한쪽 또는 양쪽 판에 불투명 마스킹 인쇄를 하는 것이 일반적이다. 그러나 대안적으로, 판유리를 통한 시야는 또한 예를 들어 착색된 중간층 열가소성 필름 또는 불투명한 인서트 요소(insert element)에 의해 방지될 수 있다. 바람직하게는, 불투명 요소는 광센서에 대해 내부 측에 배열되고, 따라서 광센서보다 내부 판유리의 내부 또는 내측 표면으로부터의 거리가 더 짧다. 그러면 내부에서 광센서가 보이지 않고 외부에서 빛이 닿아 기능을 수행할 수 있다. 불투명 요소가 시야 방향으로 인쇄회로기판의 앞과 뒤에 장착되는 것이 특히 바람직할 수 있다. 즉, 불투명 요소는 각각의 경우에 광센서에 대해 내부 측면 및 외부 측면 위에 있다. 그러면 인쇄회로기판은 외부에서도 내부에서도 보이지 않는다. 광센서가 기능을 수행할 수 있으려면 불투명 요소는 광센서 위치에 개구부를 갖고 있어야 한다. 그렇지 않으면 빛을 감지할 수 없기 때문이다. 광센서에 대해 내부 측에 배열된 불투명 요소는 바람직하게는 내부 판유리 상의 마스킹 인쇄에 의해 만들어지며; 광센서에 대해 외부 측에 배열된 불투명 요소는 외부 판유리의 마스킹 프린트에 의해 만들어진다. 마스킹 인쇄는 추가 부품을 숨기거나 자동차 판유리가 차체에 접착되는 접착제를 UV 복사로부터 보호하기 위해 중앙 시야 영역 외부에 있는 자동차 유리에 일반적이다. 마스킹 인쇄는 전형적으로 스크린 인쇄 과정에서 도포되고 구워진 검거나 어두운 에나멜로 구성된다.
그러나 대안적으로, 인쇄회로기판이 외부에서 보이도록 마스킹 인쇄에 의해 인쇄회로기판을 숨기지 않는 것이 바람직할 수도 있다. 특히, 이는 인쇄회로기판이 블랙 프린트의 임의의 개구부와 일치하기 위해 그렇게 정확하게 위치될 필요가 없기 때문에 생산 허용오차를 증가시킨다.
본 발명에 따른 광센서를 다른 센서와 결합하는 것도 가능하여 유리하게 공간 절약형 구성을 가능하게 한다. 광센서는 예를 들어 레인센서, 특히 적어도 하나의 전극의 용량 변화에 의해 판유리 상의 수분의 존재를 결정하는 용량성 레인센서와 결합될 수 있다. 전극의 역할을 하는 전도성 구조체들은 예를 들어 인쇄 회로 기판 또는 내부 판에 배열될 수 있다. 레인센서와 광센서는 공간적으로 근접하게 배치되거나 공간적으로 중첩되게 배치되는 것이 바람직하며, 따라서 공간 절약형 결합 센서 소자의 실현을 가능하게 한다.
본 발명은 통합된 광센서를 갖는 복합 차량 판유리를 제조하는 방법을 더 포함한다. 여기서, 먼저, 외부 판유리, 내부 판유리, 적어도 하나의 열가소성 필름, 및 회로기판 상에 위치하는 적어도 하나의 광센서가 스택(stack)으로 배열되어 필름 및 광센서가 외부 판유리와 내부 판유리 사이에 배열된다. 2개의 판유리들과 필름 또는 드들 사이에 배치된 필름들은 물론 하나가 다른 하나의 위에 평평하고 배열되고 실질적으로 합동으로 배열된다. 광센서들을 갖는 인쇄회로기판이 이 스택의 영역에 삽입된다. 스택은 이후 복합 판유리를 생산하기 위한 통상적인 방법을 따른다. 외부 판유리는 공정 동안 형성되는 하나 이상의 열가소성 필름으로 만들어진 열가소성 중간층을 통한 적층에 의해 내부 판유리에 결합된다. 이는 당업자에게 자체 공지된 통상적인 방법, 예를 들어 오토클레이브 방법, 진공 백 방법, 진공 링 방법, 캘린더 방법, 진공 라미네이터 또는 이들의 조합을 사용하여 수행된다. 외부 판유리와 내부 판유리의 접합은 통상적으로 열, 진공 및/또는 압력의 작용하에 수행된다.
바람직하게는, 인쇄회로기판은 미리 평면 도체에 연결되고 그 후에만 스택에 배열된다. 바람직하게는, 인쇄회로기판이 판유리의 영역 내에 완전히 배열되고 평면 도체가 측면 에지를 넘어 연장되도록 배열된다. 평면 도체와 인쇄회로기판의 연결 패드 사이의 연결은 예를 들어 납땜 또는 전기 전도성 접착제를 통해 수행될 수 있다.
복합 차량 판유리가 특히 승용차에 관례적인 바와 같이 곡률을 가져야 하는 경우, 판유리는 적층 전에 예를 들어 중력 굽힘, 흡입 굽힘 및/또는 프레스 굽힘에 의한 굽힘 공정을 받게 된다. 전형적인 굽힘 온도는 500℃ ~ 700℃이다.
바람직하게는, 불투명 마스킹 프린트는 적층 전 및 선택적 굽힘 전에 외부 판유리 및 내부 판유리의 에지 영역에 도포된다. 이를 위해 전형적으로 검은색 또는 어두운 에나멜을 스크린 인쇄로 도포하고 적층 전, 특히 굽힘 전 또는 굽힘 중에 굽는다.
인쇄회로기판은 특히 내부 판유리의 외측 표면 위의 광센서들에게서 멀어지는 방향을 향하는 측면이 판유리 중 하나에 직접 배치될 수 있습니다. 그런 다음 중간층의 모든 필름들이 인쇄회로기판의 한 면에 배열된다. 그러나 대안적으로 인쇄회로기판은 샌드위치와 같은 방식으로 회로기판을 둘러싸는 두 개의 열가소성 필름들 사이에 삽입될 수도 있다.
미리 추가로 가공하지 않은 열가소성 필름을 사용할 수 있다. 적층하는 동안 가열되고 유동성이 있는 열가소성 재료가 광센서와 인쇄회로기판 주변의 공간으로 흘러들어가 안정적인 합성물이 보장된다.
복합 판유리의 광학 품질을 개선하기 위해, 광센서를 위한 개구부를 제공함으로써 열가소성 필름(또는 복수의 필름을 사용하는 경우 적어도 하나의 열가소성 필름)을 제조하는 것이 유리할 수 있다.
전체 인쇄회로기판이 삽입되는 대면적 홀을 필름에 생성할 수 있다. 바람직하게는, 인쇄회로기판은 인쇄회로기판과 필름 사이의 높이 차이를 보상하고 복합재의 접착을 보장하기 위해 상대적으로 얇은 두 개의 필름 부분들에 의해 샌드위치형으로 둘러싸인다.
대안적으로, 유리한 일 실시예에서, 열가소성 필름에는 적층 전에 구멍 또는 오목부(indentation)이 제공된다. 이러한 구멍 또는 오목부는 크기, 위치가 조정되어 광센서와 배열된다. 이것은 구멍 또는 오목부의 측면 치수가 광센서의 치수와 실질적으로 일치하거나 약간 더 크며, 특히 광센서 치수의 최대 150% 또는 최대 120%임을 의미한다. 구멍 또는 오목부션의 위치는 제조될 복합 판유리에서 광센서의 원하는 위치에 해당한다. 서로에 대한 구멍 또는 오목부의 배열은 복수의 광센서들이 사용되는 경우 서로에 대한 광센서의 배열에 대응한다. 따라서 한편으로는 구멍과 오목부, 다른 한편으로는 광센서가 서로 열쇠 대 열쇠구멍 관계에 있다. 적층을 위해 스택을 배치할 때 광센서를 구멍이나 오목부에 삽입한다. 따라서 광센서들은 중간층에 효과적으로 내장된다. 또한, 광센서의 위치는 생산과정에서 정의되어 대량생산에 유리하다. 구멍이나 오목부는 적층 직전에 생성될 수 있다. 그러나 정의된 구멍이나 오목부가 있는 필름들은 대량으로 준비하거나 필름 공급업체에서 이러한 형태로 조달할 수도 있다.
필름에는 관통 구멍이 제공될 수 있다. 필름의 두께가 광센서의 높이보다 크면 실제로 바람직하지 않은 캐비티가 남는다. 이것은 선택적으로 예를 들어 열가소성 필름의 작은 절개부로 채워질 수 있다. 더 유리하게는, 공정 기술의 관점에서 더 간단하기 때문에, 관통 구멍 대신에 깊이가 실질적으로 광센서의 높이에 대응하는 오목부가 필름에 제공될 수 있다. 따라서 필요한 후처리 작업 없이 바람직하지 않은 캐비티를 피할 수 있다. 오목부는 예를 들어 펀칭에 의해 도입된다.
본 발명은 또한 바람직하게는 수상 차량, 육상 차량 또는 항공기에서 판유리로서, 특히 바람직하게는 자동차, 특히 승용차의 앞유리, 후방 창 또는 루프 패널로서 통합된 광 센서를 갖는 본 발명에 따른 복합 판유리의 용도를 포함한다. 바람직하게는, 적어도 하나의 광 센서는 차량의 평가 및 제어 전자 장치에 연결된다.
적어도 하나의 광센서에 의해 측정된 주변 광의 함수로서, 예를 들어 하나 또는 복수의 다음 스위칭 상태가 제어될 수 있다;
- 차량 조명(특히 헤드라이트, 테일라이트 및 사이드 마커 라이트)의 전환 상태: 미리 정의된 임계값 아래로 떨어지면 조명이 켜진다. 미리 정의된 임계값을 초과하면 조명이 꺼진다.
- 전기적으로 절환 가능하거나 제어 가능한 기능 요소가 장착된 복합 판유리 영역의 투과율 특성. 판유리의 상기 영역은 특히 판유리의 상부 1/3("음영 밴드"로도 알려짐)에서 절환 가능하거나 제어 가능한 눈부심 차폐물이다. 스위칭 상태는 주변광의 절대량의 함수로 제어하거나 다중 포토다이오드 또는 광센서 소자를 사용한 위치 의존적 측정에 의해 도출된 태양 위치의 함수로 제어할 수 있다. 특히 태양의 위치가 낮기 때문에 눈부심 차폐 장치가 필요하다. 제어 가능한 기능성 요소는 예를 들어 SPD 요소(현탁 입자 장치) 또는 LC 요소(액정) 또는 전기변색 요소일 수 있다.
- 차량 내부의 디스플레이 요소(예: LED 디스플레이 요소 또는 OLED 디스플레이 요소 또는 HUD 기술이 적용된 프로젝션)의 강도(밝기). 디스플레이 요소는 예를 들어 특히 픽토그램 또는 영숫자 표시기 형태의 경고등 또는 정보 디스플레이이다.
본 발명은 도면 및 예시적인 실시예를 참조하여 이하에서 상세히 설명된다. 도면은 도식적 표현이며 축척이 아니다. 도면은 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1a는 본 발명에 따른 복합 차량 판유리의 일 실시예의 평면도,
도 1b는 도 1a의 복합 차량 판유리를 관통하여 단면선 A-A'를 따른 단면도,
도 2a는 본 발명에 따른 4개의 광센서들을 갖는 예시적인 실시예의 도 1a의 상세(Z)의 단순화된 도면
도 2b는 본 발명에 따른 4개의 광센서들을 갖는 또 다른 예시적인 실시예의 도 1a의 상세(Z)의 단순화된 도면, 및
도 3은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 흐름도.
도 1a 및 도 1b는 복합 차량 판유리의 예를 사용하여 통합된 광센서(4)를 갖는 본 발명에 따른 복합 판유리(100)의 상세를 각각의 경우에 도시한다. 복합 판유리(100)는 열가소성 중간층(3)을 통하여 서로 면적으로 접합되는 외부 판유리(1)(외측 표면(I)와 내측 표면(II)을 가짐)와 내부 판유리 (2)(외측 표면(III)과 내측 표면(IV)를 가짐)로 구성된다. 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)는 예를 들어 소다석회유리로 제조되고 예를 들어 2.1mm의 두께를 갖는다. 중간층(3)은 폴리비닐 부티랄(PVB)로 이루어진 0.76mm 두께의 필름으로 형성된다. 복합 판유리는 예를 들어 자동차의 앞유리로 사용된다. 복합 판유리는 지붕 패널과 같은 다른 차량 판유리일 수도 있다.
이 예에서, 복합 판유리(100)에는 2개의 광센서들(4) 및 예를 들어 2개의 포토다이오드들(4)이 장착되어 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 각각의 포토다이오드(4)는 한 면에 감광 표면(4.1) 및 그 반대쪽에 땜납 연결부(4.5)를 가지며, 그를 통하여 포토다이오드(4)가 전기적으로 접촉될 수 있다. 포토다이오드(4)는 감광성 반도체 칩이 배열되고 반도체 칩의 하나의 표면이 감광 표면(4.1)을 형성하는 하우징과 같은 추가 구성요소(여기에서는 상세하게 도시되지 않음)를 갖는다. 또한, 감광 표면(4.1)은 일반적으로 투명한 보호층으로 덮여 있으며 기계적 또는 화학적 손상, 예를 들어 습기로부터 보호된다. 보호층은 예를 들어 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물의 얇은 층으로 구성될 수 있다.
포토다이오드(4)는 하나의 공통 유연한 인쇄회로기판(5) 상에 배열되며, 이는 예를 들어 복합 판유리(100)의 중앙 및 상부 에지(O)의 영역에 배열된다. ㅎ센하나 또는 그 이상의 센서들(4)은 각각의 경우에 복합 판유리(100) 상의 상이한 위치, 예를 들어 복합 판유리(100)의 모서리 영역 및/또는 측면 에지 또는 하부 에지(U)에 또한 배열될 수 있다. 인쇄회로기판(5)은 완전히 복합 판유리 내에 배열된다. 그것은 내부 판유리(2) 외측 표면(III) 바로 위에 위치하며 중간층(3)을 통해 외부 판유리(1)에 결합된다. 그것은 각각의 경우에 2 극 평면 도체의 하나의 극에 납땜되는 2개의 전기 연결 패드(도시되지 않음)를 연결 케이블(6)로 갖고 있다. 연결 케이블(6)은 상부 에지(O)를 복합 판유리 밖으로 연장된다. 연결 케이블(6)은 추가 커넥터 케이블(일반적으로 원형 케이블)을 통해 인쇄회로기판(5)을 전기적으로 차량의 온보드 전자 장치의 일부로 평가 및 제어 전자장치에 연결하는 역할을 한다. 평가 및 제어 전자 장치는 광다이오드(4)의 신호를 분석한다. 따라서 예를 들어 평가 및 제어 전자 장치는 광다이오드(4)에 의해 결정된 주변 광량의 함수로 차량 조명을 켜거나 끌 수 있고 어두워지는 것을 조절하거나(여기에 표시되지 않음) 또는 에어컨 시스템을 제어할 수 있다.
복수의 광센서(4)의 결과로써, 시스템은 실질적으로 동일한 강도로 모든 광센서(4)에 의해 측정되는 주변 광과 크게 다른 강도로 측정되는 가로등 또는 태양광과 같은 국부 광원을 구별할 수 있다. 홀로그램 광학 요소(11)를 갖는 본 발명에 따른 광센서(4)의 본 발명에 따른 추가적인 각도 분해능의 결과로써, 광원의 정확한 입사 방향에 대한 결론을 도출하는 것이 가능하다.
광센서(4)로서 적합한 것은 예를 들어 Avago Technologies사의 APDS-9005 유형의 SMD 포토다이오드이다. 그것들은 유리하게 작은 치수(높이 0.55mm, 너비 1.6mm, 깊이 1.5mm)와 인간의 눈과 매우 유사한 스펙트럼 감도 분포를 가지고 있다. 최대 감도는 약 500nm; 500 nm ~ 600 nm의 전체 범위에서 감도는 500 nm에서 최대값의 60% 이상이다. 이것은 광센서에 의해 측정된 빛의 양이 인간이 관련이 있다고 간주되는 것과도 일치한다.
여기 및 다음에서 가시광선 또는 비가시적외선 또는 자외선을 감지하는 데 적합한 다른 센서도 광센서(4)로 당연히 사용할 수 있다.
인쇄회로기판(5)은 유연한 인쇄회로기판이며, 대략 150μm 두께의 폴리이미드 필름과 그 위에 인쇄된 도체 트랙을 포함한다. 여기에서 예를 들어 인쇄회로기판의 모든 포토다이오드(4)는 끝 부분에 배열되고 리드 부분은 연결 케이블(6)에 연결하는 역할을 한다. 도체 트랙 시스템의 두 극에 상응하고 각각의 경우에 2극 연결 케이블(6)의 한 극에 납땜된 두 개의 연결 패드(미도시)가 리드 부분의 끝에 배열된다.
복합 판유리(100)는 윈드실드에서 일반적이듯이 프레임형 불투명 마스킹 프린트(7)를 갖는다. 마스킹 프린트(7)는 예를 들어 외부 판유리(1)의 내측 표면(II)에 인쇄 및 베이킹된 흑색 에나멜로 구현된다. 인쇄회로기판(5)은 외부에서도 내부에서도 보이지 않도록 마스킹 인쇄(7)의 영역에 배열된다. 외부 판유리(1) 상의 외부 마스킹 프린트(7)는 광이 광다이오드(4) 상에 떨어질 수 있고 광센서(4)가 그 기능을 수행할 수 있도록 광다이오드(4) 또는 홀로그래픽 광학 요소(11)의 위치에 구멍을 갖는다.
구체적으로, 복합 판유리(100)는 포토다이오드(4')로 예시되는 좌측 광센서(4') 및 포토다이오드(4'')로 예시되는 우측 광센서(4'')를 갖는다.
좌측 광센서(4')와 연관된 홀로그램 광학 요소(11.1)는 우측 지향 홀로그램 광학 요소(11.1)이다. 이것은 광센서(4')의 감광 표면(4.1)을 지나 편향되도록 오른쪽으로부터 홀로그래픽 광학 요소(11.1)(또는 외부 판유리(1))를 때리는 광(R)을 회절시키도록 구현된다. 이것은 예를 들어 -90°~ 0°의 입사각 범위 베타(beta)에서 모든 입사각 파이(phi)의 빛에 대해 발생한다. 입사각 파이(phi)는 홀로그래픽 광학 요소(11.1)의 직교에 대해 결정된다(실질적으로 평행한 층으로 구성된 복합 판유리(100)의 적층 구조로 인해 복합 판유리(100)의 외부 판유리(1)의 직교에도 상응함). 즉, -90°에서 0°까지의 입사각 파이(phi)을 갖는 모든 빛은 광센서(4')의 감광 표면(4.1)에 의해 감지되지 않는다.
각도 시스템은 여기에서 홀로그램 광학 요소의 "방향"과 관련이 있다. 즉, 우측 지향 홀로그램 광학 요소(11.1)의 경우 오른쪽 입사 방향으로부터 빛 R을 설명하는 입사각 파이(phi)는 직교에서 시작하여 양의 값으로 계산되고 첫 번째 입사각 범위 알파(alpha)를 나타낸다. 왼쪽 입사 방향으로부터 오른쪽 방향 홀로그래픽 광학 요소(11.1)의 경우 빛 L을 설명하는 입사각 파이(phi)는 직교에서 시작하여 음수로 계산되고 두 번째 입사각 범위 베타를 나타낸다.
따라서, 왼쪽에서 홀로그래픽 광학 요소(11.1)(또는 외부 판유리(1))에 충돌하는 빛 L은 회절되어 광센서(4')의 감광 표면(4.1)에 부분적으로 또는 완전히 충돌한다. 예를 들어, 홀로그램 광학 요소(11.1)의 직교에 대해 0°내지 45°의 입사각 범위 알파(alpha)로부터의 모든 입사각 파이(phi)으로부터 빛은 광센서(4')의 감광 표면(4.1)으로 적어도 부분적으로 지향될 수 있고 거기에서 감지될 수 있다. 홀로그램 광학 요소(11.1)의 적절한 디자인에 의해, 감광 표면(4.1) 상의 조명된 부분의 크기는 입사각 파이(phi)에 의존한다. 그 결과, 감광 표면(4.1)의 감도는 제1 입사각 범위 알파(alpha)에 관련될 수 있고 제1 입사각 알파(alpha)의 각도 분해능은 상당히 증가될 수 있다.
두 번째, 오른쪽 광센서(4'')는 왼쪽 광센서(4')의 기능을 미러링하는 기능을 가지고 있다. 즉, 입사각 파이(phi)의 방향과 이에 따른 입사각 범위 알파(alpha) 및 베타(beta)가 반대이다. 우측 광센서(4'')와 관련된 홀로그래픽 광학 요소(11.2)는 좌측 지향 홀로그래픽 광학 요소(11.2)이다. 이것은 왼쪽으로부터 홀로그래픽 광학 요소(11.2)(또는 외부 판유리(1))에 부딪치는 빛(L)을 회절시켜 광센서(4")의 감광 표면(4.1)을 지나 편향되도록 구현된다.
이것은, 예를 들어, 홀로그래픽 광학 요소(11.2)의 직교에 대해 -90°내지 0°의 입사각 범위 베타(beta)로부터 모든 입사각 파이(phi)로부터의 빛에 대해 수행된다. 즉, -90°내지 0°의 입사각 파이(phi)를 갖는 모든 빛은 광센서(4')의 감광 표면(4.1)에 의해 검출되지 않는다.
대조적으로, 오른쪽으로부터 홀로그래픽 광학 요소(11.2)(또는 외부 판유리(1))에 충돌하는 빛(R)은 회절되어 광센서(4')의 감광 표면(4.1)에 거의 중앙에 충돌한다. 예를 들어, 홀로그램 광학 요소(11.2)의 직교에 대해 0°내지 45°의 입사각 범위 알파(alpha)로부터의 모든 입사각 파이(phi)로부터 빛은 광센서(4")의 감광 표면(4.1) 상으로 적어도 부분적으로 지향되어 거기에서 감지될 수 있다. 홀로그램 광학 요소(11.2)의 적절한 구현으로, 감광 표면(4.1) 상의 조명된 부분의 크기는 입사각 파이(phi)에 의존하며, 이는 제1 입사각 범위 알파(alpha)에서 각도 분해능을 상당히 증가시킨다.
도 2a는 도 1a의 Z 영역에 4개의 포토다이오드(4', 4", 4"', 4"")의 예를 사용하여 4개의 광센서(4', 4", 4"', 4"")를 갖는 사용 예를 보여준다. 포토다이오드(4', 4", 4"', 4"")는 인쇄회로기판(5)에 대칭으로 배열된다. 포토다이오드(4', 4", 4"', 4"")는 2개의 배열 (또는 두개의 쌍)을 형성하는데, 그들 각각은 첫 번째 배열은 한 쌍의 포토다이오드(4' 및 4")로 구성되고 두 번째 배열은 한 쌍의 포토다이오드(4"' 및 4"")로 구성되는 도 1b의 배열에 상응한다. 도 1b에서 식별할 수 있는 바와 같이, 포토다이오드(4' 및 4")는 광 굴절에 대한 특성이 거울 대칭적으로 형성된다. 두 번째 배열의 포토다이오드(4"' 및 4"")에도 동일하게 적용된다. 또한, 2개의 배열은 광 회절 특성에 대해 직교하여 배열된다. 전기 신호의 적절한 평가의 도움으로, 이러한 구성은 외부 판(1) 주위의 반구형 공간 요소 내에서 광 조사의 정확한 위치를 가능하게 한다.
도 2b는 도 2a의 예시적인 실시예의 변형을 도시한다. 포토다이오드(4', 4", 4"', 4"")는 인쇄회로기판(5)에 자유롭게 배열된다. 이것은 훨씬 더 많은 센서 또는 액추에이터(여기에 표시되지 않음)가 인쇄회로기판(5)에 배열되어야 하는 경우 또는 인쇄회로기판(5)이 기술적 조건으로 인해 특히 불규칙한 모양을 갖는 경우 특히 유리하다.
구성은 도 2a의 구성에 대응하며, 여기서 제1 배열에서 포토다이오드(4' 및 4")는 일렬로 배열되지 않고 서로에 대해 오프셋되어 있다. 포토다이오드(4"' 및 4"")에도 동일하게 적용됩니다. 광조사의 광원이 포토다이오드(4', 4", 4"', 4"")에서 매우 멀이 떨어져 있고 포토다이오드(4', 4", 4"', 4"")가 광원으로부터의 거리에 비해 서로 너무 가까이 배치되어 있기 때문에, 이러한 구성으로도 외부 판유리(1) 주변의 반구형 공간 요소 내에서 광 조사의 정확한 위치를 수행하는 것이 가능하다.
도 3은 통합된 광센서(4)를 갖는 복합 판유리(100)를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 예시적인 일 실시예의 흐름도를 도시하며, 다음의 예시적인 단계를 갖는다:
S1: 광센서(4)를 갖는 인쇄회로기판(5)을 생산하는 단계;
S2: 인쇄회로기판(5)을 연결 케이블(6)에 연결하는 단계;
S3: 크기, 위치 및 광센서(4)에 배열이 일치하는 열가소성 필름내의 오목부(indentation)를 생성하는 단계
S4: 광센서(4)를 필름의 오목부에 삽입하는 단계;
S5: 내부 판유리(2)를 제공하는 단계;
S6: 인쇄회로기판(5)이 있는 열가소성 필름을 내부 판유리(2) 위에 배치하는 단계;
S7: 외부 판유리(1)를 열가소성 필름 상에 배치하는 단계;
S8: 외부 판유리(1)와 내부 판유리(2)를 적층하여 복합 유리를 형성하는 단계로서, 중간층(3)은 열가소성 필름으로 형성되는 단계.
1 외부 판유리
2 내부 판유리
3 열가소성 중간층
4, 4', 4", 4"', 4"" 광센서, 포토다이오드
4-1 복사 민감 표면, 감광 표면
4.5 땜납 연결
5 인쇄회로기판(PCB)
6 연결 케이블 / 평면 도체
7 불투명 마스킹 인쇄
11 홀로그래픽 층
11.1, 11.3 우향 홀로그래픽 광학 요소
11.2, 11.4 좌향 홀로그래픽 광학 요소
100 복합 판유리, 복합 차량 판유리
O 복합 판유리 상부 에지
U 복합 판유리 하부 에지
I 외부 판유리(1)의 외측 표면
II 외부 판유리(1)의 내측 표면
III 내부 판유리(2)의 외측 표면
IV 내부 판유리(2)의 내측 표면
A-A' 절단선
alpha, beta 입사각 범위
phi 입사각
R 오른쪽으로부터의 입사광
L 왼쪽으로부터의 입사광
Z 확대 상세도

Claims (12)

  1. 복합 판유리(100)로서 적어도
    - 적어도 하나의 열가소성 중간층(3)을 통해 서로 결합된 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2), 및
    - 외부 판유리(1)와 내부 판유리(2) 사이에 배열된 적어도 하나의 감광 표면(4.1)을 갖는 적어도 하나의 광센서(4) 를 포함하며,
    여기서
    - 감광 표면(4.1)이 외부 판유리(1)를 향하고,
    - 홀로그래픽 광학 소자(11)가 감광 표면(4.1)과 외부 판유리(1) 사이에 배치되고,
    홀로그래픽 광학 소자(11)는 제1 입사각 범위 알파로 외부 판유리(1)에 입사하는 빛(L, R)을 적어도 부분적으로 감광 표면(4.1) 상으로 지향시키고 제2 입사각 범위 베타로 들어오는 빛(L, R)을 감광 표면(4.1) 옆으로 지향하도록 구현되는, 복합 판유리(100).
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    제1 입사각 범위 알파는 0°내지 60°의 모든 입사각 파이를 포함하고 및/또는 제2 입사각 범위 베타는 -90°내지 0°의 모든 입사각 파이를 포함하는, 복합 판유리(100).
  4. 제1항에 있어서,
    홀로그래픽 광학 소자(11)는 직접적으로 감광 표면(4.1)상에 및/또는 외부 판유리(1)의 내측 표면(II) 상에 배열되는, 복합 판유리(100).
  5. 제1항에 있어서,
    홀로그래픽 광학 소자는 필름형이며, 10 ㎛ 내지 10000 ㎛의 두께(d)를 갖는, 복합 판유리(100).
  6. 제1항에 있어서,
    광센서(들)(4)는 적어도 하나의 인쇄회로기판(5) 또는 적어도 하나의 유연한 인쇄회로기판 상에 배열되는, 복합 판유리(100).
  7. 제1항에 있어서,
    복합 판유리(100)는 적어도 2개의 광센서들(4) 또는 정확히 2개 또는 정확히 4개의 광센서들(4)을 갖는, 복합 판유리(100).
  8. 제7항에 있어서,
    복합 판유리(100)는 두개의 광센서들(4', 4")의 홀로그래픽 광학 소자들(11.1, 11.2)이 반대되는 입사각 범위로 배열되는 제1 배열과 두개의 광센서들(4"', 4"")의 홀로그래픽 광학 소자들(11.1, 11.2)이 반대되는 입사각 범위로 배열되는 제2 배열을 가지며, 상기 제1 배열이 상기 제2 배열에 대해 직교되게 배열되는, 복합 판유리(100).
  9. 제1항에 따른 복합 판유리(100)의 제조 방법으로서,
    (a) 외부 판유리(1), 내부 판유리(2), 적어도 하나의 열가소성 필름, 및 인쇄회로기판(5) 상에 위치하는 광센서들(4)이 스택(stack)으로 배열되어 열가소성 필름 및 광센서들(4)이 외부 판유리(1)와 내부 판유리(2) 사이에 배열되고,
    (b) 외부 판유리(1)가 적어도 하나의 열가소성 필름으로 형성된 중간층(3)을 통해 내부 판유리(2)에 적층되어 접착되는, 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    단계(a) 이전에, 광센서들(4)과 크기, 위치 및 배열이 일치하고 광센서들(4)이 단계(a) 동안 그 안으로 삽입되는 구멍 또는 오목부가 열가소성 필름에 제공되는, 제조 방법.
  11. 차량 판유리 또는 자동차의 앞유리 또는 후면 창 또는 지붕 패널로 사용되는 제1항에 따른 복합 판유리(100).
  12. 제1항에 있어서,
    광센서들(4)은 차량의 평가 및 제어 전자 장치에 연결되고, 차량조명의 스위칭 상태, 판유리 영역의 투과 특성, 에어컨 시스템의 기능, HUD 디스플레이의 밝기 및/또는 차량 내부의 디스플레이의 강도가 광센서들(4)에 의해 측정된 주변광의 함수로 제어되는 복합 판유리(100).

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