KR20120046731A - 광학적으로 투명한 센서 장을 갖는 창유리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 a) 적어도 하나의 창유리(1); b) 창유리(1) 위의 적어도 하나의 광학적으로 투명한 센서 장(2); c) 광학적으로 투명한 센서 장(2)에 적용된 적어도 하나의 친수성 피복(3); 및 d) 광학적으로 투명한 센서 장(2)에 적용된 적어도 하나의 싸개(4) 및 싸개(4)에 적용된 적어도 하나의 센서(5)를 포함하는, 광학적으로 투명한 센서 장을 갖는 창유리에 관한 것이다.

Description

광학적으로 투명한 센서 장을 갖는 창유리{PANEL HAVING OPTICALLY TRANSPARENT SENSOR FIELD}
본 발명은 광학적으로 투명한 센서 장을 갖는 창유리, 그의 제조 방법 및 그의 용도에 관한 것이다.
다수의 자동차, 항공기, 헬리콥터 및 선박은 다양한 광학 센서가 장치되어 있다. 광학 센서의 예는 카메라 시스템, 예컨대 비디오 카메라, 야간 명시 카메라, 잔광 증폭기, 또는 FLIR(전방 감시 적외선)과 같은 수동형 적외선 감지기이다. 카메라 시스템은 자외선(UV), 가시광선(VIS) 및 적외선(IR) 파장 범위의 빛을 사용할 수 있다. 따라서, 어둠 및 안개 같은 조악한 기후 조건에서도, 사물, 자동차 및 사람이 정확히 감지될 수 있다. 이러한 카메라 시스템은 자동차에서 승객 칸의 윈드쉴드(windshield) 뒤에 위치할 수 있다. 따라서, 운행 중에도, 이들은 유해한 상황 및 장애물을 실시간의 방식으로 감지할 수 있게 한다.
광학 센서의 경우 예를 들어 레이저 범위의 탐지기를 사용하는 전자 거리 측정(EDM)에서 추가의 응용 분야를 갖는다. 다른 자동차까지의 거리가 측정될 수 있다. 그러한 시스템은 군사 부문에서 널리 사용되지만, 민간 부문에서도 다수의 가능한 응용을 갖는다. 앞서가는 차량으로부터의 거리를 측정함으로써 필요한 안전 추적 거리를 결정하여 교통 안전성을 실질적으로 증가시키는 것이 가능하다. 자동 경고 시스템에 의해 추돌의 위험이 확실히 감소된다.
기후 조건 또는 차량 주변의 공기 흐름에 대하여 민감하기 때문에, 그러한 센서들은 모든 경우에 적절한 창유리로 보호되어야 한다. 센서는 자동차의 내부에 또는 헬리콥터의 열 영상 카메라와 같은 경우에 외부에 설치될 수 있다. 후자의 경우, 센서는 헬리콥터의 외부에 있는 회전식 하우징 내에 설치된다. 광학 센서의 적정 기능을 보장하기 위해, 두 선택 모두, 청결하고 응결-없는 창유리가 절대적으로 필요하다. 응결 및 결빙은 전자기 방사선의 투과를 분명히 감소시키기 때문에 기능에 확실히 저해가 된다. 특히, 센서의 빔 경로에 물 방울이 형성되는 것은, 강한 광 반사로 인하여, 센서의 기능성의 현저한 제약을 초래한다.
DE 10 2007 001 080 A1은 전기적으로 가열가능한 창유리를 개시하고 있다. 이는 전기 모선을 사용하여 전류가 공급되므로, 가열된다. 제한된 전자기장만이 전개되도록 도체가 배열된다. 따라서, 전자기장에 감도를 가지고 반응하는 장치의 작동이 창유리의 영역에서도 가능하다.
DE 101 56 850 A1은 센서의 렌즈가 싸개에 의해 차량 내부로부터 봉합되는, 자동차 창유리 내 센서를 개시하고 있다. 이러한 구조는 렌즈 위에 먼지 입자가 침착되는 것을 방지한다. 환기를 위해 입자 필터가 구비된다.
DE 10 2004 054 161 A1은 자동차 윈드쉴드의 적외선 감지 영역을 개시한다. 적외선 감지 영역은 결빙과 응결이 없도록 유지하는 가열 요소로 둘러싸여 있다.
EP 1 605 729 A2는 카메라 창을 갖는 전기적으로 가열가능한 창유리를 개시하고 있다. 이 카메라 창은 가열 장치에 의해 응결과 결빙이 없이 유지된다. 가열 요소는 카메라 창의 위치에서 창유리 내에 적층된다. 또한, 추가의 가열 요소가 창유리의 표면 위에 적용될 수 있다. 추가의 가열 요소는 전도성 페이스트로서 창유리의 표면 위에 바람직하게 인쇄된다.
EP 0 747 460 A1은 유리 및 플라스틱 기재를 위한 응결-방지 피복을 개시한다. 피복은 히드록실 기를 갖는 중합체, 알루미늄-기재 가교제 및 계면활성제를 함유한다.
EP 0 233 268 B1은 응결-방지 피복이 구비된 유리 또는 플라스틱 기재를 개시한다. 중합체 피복은 선형의 친수성 폴리에테르-폴리우레탄 및 35 중량% 내지 60 중량%의 물을 함유한다.
카메라 창을 갖는 다수의 창유리에서, 나타나는 응결은 가열 시스템에 의해 제거된다. 그러나, 이는, 특히 창유리의 가장자리 영역에, 고가의 전기 접촉을 필요로 한다. 더욱이, 가열 장치의 제어를 위해 제어 장치가 필수적이다. 이러한 후속의 설치는 많은 경우에 고비용이고 모든 자동차의 경우 가능한 것이 아니다. 뿐만 아니라, 추가의 전기적 부하가 전기 및 연료 소비를 증가시킨다.
본 발명의 목적은 마무리된 표준 창유리로부터 제조될 수 있으며, 추가의 전기 및 열 공급원에 의존하지 않는 광학적으로 투명한 센서 장을 갖는 창유리를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 독립항인 청구항 1, 13 및 15에 따른, 광학적으로 투명한 센서 장을 갖는 창유리, 그의 제조 방법, 및 그의 용도에 의해 본 발명에 따라 이루어진다. 바람직한 실시양태가 종속항으로부터 나타난다.
본 발명은 광학적으로 투명한 센서 장을 갖는 창유리를 포함한다. 창유리는 적어도 하나의 창유리 및 창유리의 표면 위에 또는 일부로서 배열된 광학적으로 투명한 센서 장을 포함한다. 본 발명의 맥락에서, "광학적으로 투명한 센서 장"이라는 표현은 센서에 적절한 광학적 및 전자기적 데이터 또는 신호를 공급하는 창유리의 부분을 포함한다. 이는 창유리의 임의의 부분 또는 적절한 광학적 및 전자기적 신호에 대하여 높은 투과율을 갖는 삽입된 창유리 부분 또는 필름 부분일 수 있다. "광학적으로 투명하다"는 특징은, 본 발명의 맥락에서, 200 nm 내지 2000 nm, 바람직하게는 400 nm 내지 1300 nm의 파장 범위를 의미한다. 평균 투과율은 400 nm 내지 1300 nm의 파장 범위에서 바람직하게는 70%를 초과한다. 광학적으로 투명한 센서 장은 창유리 표면의 바람직하게는 10% 미만, 특히 바람직하게는 5% 미만을 차지한다.
광학적으로 투명한 센서 장의 영역에서 창유리의 표면에 친수성 피복이 적용된다. 친수성 피복은 화학적 결합에 의해 또는 물리적 흡수에 의해 창유리에 결합될 수 있다. 친수성 피복은 극성의 유기 기 및 무기, 바람직하게는 이온성 화합물을 모두 포함한다. 친수성 피복은 단층 또는 다층의 분자 필름으로 또는 극성의 유기 및/또는 무기 중합체로 고안될 수 있다. 친수성 피복은 또한 바람직하게는 가교제를 포함한다. 이러한 화합물은 친수성 피복 내 결합, 및 친수성 피복과 창유리의 표면과의 결합을 지탱한다. 창유리 위에 적합한 가교제의 예는 극성 실란, 예를 들어 3-아미노프로필트리메톡시실란(C6H17NO3Si/CAS no. 13822-56-5) 또는 N-(히드록시에틸)-N-메틸아미노프로필트리메톡시실란(C9H23NO4Si/ CAS no. 330457-46-0)이다. 본 발명의 맥락에서, 친수성 피복은 또한 친수성 물-흡수 피복을 포함한다.
싸개 및 그 싸개 안에 적용된 센서는 광학적으로 투명한 센서 장의 영역에서 창유리의 표면 위에 부착된다. 싸개는 센서를 오염물 입자 및 먼지 입자뿐만 아니라 원치 않는 입사광으로부터 보호한다. 싸개는 바람직하게는 창유리의 상부 영역에, 바람직하게는 상단 및/또는 바닥 경계로부터 창유리 높이의 30% 이하 떨어진 높이에 배열된다. 싸개는 바람직하게는 중합체, 특히 바람직하게는 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 폴리우레탄, 폴리부틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 비닐 알코올, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리케톤, 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리메틸 메타크릴레이트, 혼합물, 블록 중합체, 및/또는 이들의 공중합체를 함유한다.
센서 장은 바람직하게는 불투명 및/또는 착색된 경계를 갖는다. 경계는 경계 스트립(border strip)으로 또는 경계 영역으로 고안될 수 있다.
센서는 바람직하게는 400 nm 내지 800 nm 파장의 가시광선 및 800 nm 내지 1300 nm 파장의 적외선용 카메라를 포함한다.
본 발명에 따른 구조는 바람직하게는 센서만을 위한 전기적 접촉을 갖는다. 센서 장 및 친수성 피복은 바람직하게는 전기 접촉도 가열 장치도 포함하지 않는다. 친수성 피복 때문에 센서 장의 가열이 불필요하다. 이는 또한 센서 장 및 친수성 피복의 바로 인접한 영역을 포함한다.
창유리는 바람직하게는 유리, 특히 바람직하게는 평면 유리, 플로트 (float) 유리, 석영 유리, 보로실리케이트 유리, 소다 석회 유리, 또는 중합체, 바람직하게는 폴리메틸 메타크릴레이트 및/또는 이들의 혼합물을 포함한다.
창유리는 바람직하게는 단일-판(single-pane) 안전 유리(ESG) 또는 적층된 안전 유리(VSG)를 포함한다.
센서 장은 바람직하게는 60%를 초과, 바람직하게는 70%를 초과하는 가시광선(VIS) 및/또는 적외선(IR)에 대한 광학적 투명성을 갖는다.
친수성 피복은 바람직하게는 COH, COOH, NH, NH2, COONH, SO3, SO2, CN, OCN, SCN 기, 특히 바람직하게는 아크릴산 에스테르를 갖는 중합체, 폴리에틸렌 글리콜, 다당류, 폴리펩티드, 폴리우레탄, 폴리에테르, 및/또는 이들의 공중합체 및/또는 혼합물을 함유한다.
친수성 피복은 바람직하게는 친수성 실란, 예를 들어 3-아미노프로필트리메톡시실란(C6H17NO3Si /CAS no. 13822-56-5) 및/또는 N-(히드록시에틸)-N-메틸아미노프로필트리메톡시실란(C9H23NO4Si/ CAS no. 330457-46-0), 실란-함유 중합체, 및/또는 이들의 공중합체 및/또는 혼합물을 함유한다.
친수성 피복은 바람직하게는 TiO2와 같은 표면-흡수된 친수성 입자를 함유한다. 특히, 자외선에 대하여 창유리의 낮은 투과성을 가질지라도, TiO2-함유 입자는 창유리 위의 유기 오염물을 분해할 수 있다.
표면-흡수된 친수성 입자는 2 nm 내지 1 μm, 바람직하게는 10 nm 내지 300 nm의 평균 입자 크기를 갖는다.
친수성 피복은 바람직하게는 10 nm 내지 50 μm, 바람직하게는 100 nm 내지 5 μm의 층 두께를 갖는다.
친수성 피복은 바람직하게는 25°미만, 바람직하게는 15°미만의 물에 대한 접촉 각을 갖는다.
친수성 피복은 바람직하게는 정전방지 피복, 특히 바람직하게는 4차 암모늄 화합물, 은, 구리, 주석, 금, 알루미늄, 철, 텅스텐, 크롬, 및/또는 이들의 합금 및/또는 전도성 유기 중합체를 함유한다. 정전방지 피복은 센서의 빔 경로에 먼지 입자의 축적을 감소시킨다. 거기에 붙은 먼지 입자 및 습기가 광 반사 및 흡수를 통해 센서의 기능성을 방해한다. 정전방지 피복은 전위를 해체하기 위해 실제 센서 장을 너머 연장될 수 있다.
친수성 피복은 바람직하게는 담체 포일을 함유한다. 따라서 친수성 피복은 센서의 빔 경로에 투과성이어야 하는 창유리의 면적에 단순히 부착될 수 있다.
담체 포일은 중합체, 바람직하게는 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리비닐 부티랄, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에폭시드, 폴리아크릴레이트, 및/또는 폴리 에틸 비닐 아세테이트, 혼합물, 블록 공중합체, 및/또는 이들의 공중합체를 함유한다.
담체 포일은 80%를 초과하는, 바람직하게는 90%를 초과하는 가시광선 및/또는 적외선 방사선에 대한 광학적 투명도를 바람직하게 갖는다.
담체 포일은 바람직하게는 접착제, 특히 바람직하게는 아크릴레이트 접착제, 메틸 메타크릴레이트 접착제, 시아노아크릴레이트 접착제, 폴리에폭시드, 실리콘 접착제, 및/또는 실란 가교 중합체 접착제, 이들의 혼합물 및/또는 공중합체를 함유한다. 담체 포일은 바람직하게는 자가 접착제이다.
싸개는 윈드쉴드의 상부 영역에, 바람직하게는 커버 스트립 뒤에 바람직하게 적용된다.
싸개는 바람직하게는 탈수제, 특히 바람직하게는 실리카 겔, CaCl2, Na2SO4, 활성탄, 규산염, 벤토나이트, 및/또는 제올라이트를 함유한다.
본 발명의 목적은 또한, 제1 단계에서, 창유리의 센서 장 위에 친수성 피복을 적용하는, 광학적으로 투명한 센서 장을 갖는 창유리의 제조 방법에 의해 이루어진다. 적용은 예를 들어 펴바르고/거나 분무함으로써 이루어질 수 있다. 친수성 피복에 따라, 친수성 피복의 경화 또는 가교가 필요할 수 있다. 이는 바람직하게는 UV 방사, 열 처리, 또는 대기 중 습도에 의해 수행될 수 있다. 제2 단계에서, 센서를 갖는 덮개는 친수성 피복의 가장자리 영역 위에 적용된다. 싸개는 바람직하게는 시야의 장 밖에 있는 창유리의 상부 및/또는 하부 영역에서 자동차에 적용된다.
친수성 피복은 바람직하게는 담체 포일 위에 적용되고, 따라서 센서의 빔 경로로 투과되어야 하는 창유리의 영역에 단순히 접착될 수 있다. 종래의 창유리가 합리적인 비용으로 간단히 개량될 수 있다.
본 발명은 또한 자동차, 선박, 항공기 및 헬리콥터의 광학적으로 투명한 센서 장을 갖는 창유리의, 바람직하게는 자동차의 윈드쉴드 및/또는 뒷 창문으로서의 용도를 포함한다.
이하에, 본 발명을 도면을 들어 상세히 설명한다. 도면은 어떤 식으로든 본 발명을 제한하지 않는다.
도면들은 다음을 나타낸다:
도 1은 본 발명에 따른 창유리(1)의 평면도이고,
도 2는 광학적으로 투명한 센서 장(2)을 갖는 본 발명에 따른 창유리(1)의 바람직한 실시양태의 단면도이며,
도 3은 광학적으로 투명한 센서 장(2)의 단면도이고,
도 4는 광학적으로 투명한 센서 장(2)의 또 다른 단면도이며,
도 5는 광학적으로 투명한 센서 장(2)의 또 다른 단면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 창유리(1)의 평면도를 나타낸다. 광학적으로 투명한 센서 장(2) 위에 친수성 피복(3)이 배열되어 있다. 광학적으로 투명한 센서 장(2)은 도 2에 도시된 센서(5)에 적절한 광학적 및 전자기적 데이터 또는 신호를 공급하는 창유리(1)의 부분을 포함한다. 이는 창유리(1)의 임의의 부분 또는 적절한 광학적 및 전자기적 신호를 위해 높은 투과율을 갖는 삽입된 창유리 부분일 수 있다.
도 2는 광학적으로 투명한 센서 장(2)을 갖는 본 발명에 따른 창유리(1)의 바람직한 실시양태인 도 1의 창유리 높이 I부터 I'를 따라 절단한 단면을 보여준다. 광학적으로 투명한 센서 장(2)의 영역에서 창유리(1)의 내면 위에 친수성 피복(3)이 배열되어 있다. 광학적으로 투명한 센서 장(2)를 향하여 배향된 센서(5)가, 광학적으로 투명한 센서 장(2) 위에 부착된 싸개(4) 안에 위치한다. 탈수제(6)가 싸개(4)의 내부에 배열되어 있다. 탈수제(6)는 바람직하게는 싸개(4)의 표면에 포함된다.
도 3은 광학적으로 투명한 센서 장(2)의 단면을 나타낸다. 이 경우, 친수성 피복(3)이 창유리의 표면 위에 직접 적용된다.
도 4는 광학적으로 투명한 센서 장(2)의 바람직한 실시양태의 단면을 나타낸다. 친수성 피복(3)이 담체 포일(3a) 위에 적용되고, 센서 장(2) 위에 부착된다. 센서 장(2), 친수성 피복(3) 및 담체 포일(3a)의 도시된 구조는 바람직하게는 전기 접촉을 갖지 않는데, 그 이유는 친수성 피복(3) 때문에 센서 장(2)의 가열이 불필요하기 때문이다. 전기 접촉은 도 4에 도시되지 않은 센서(5)의 경우에만 필요하다.
도 5는 광학적으로 투명한 센서 장(2)의 바람직한 실시양태의 또 다른 단면을 나타낸다. 광학적으로 투명한 접착제 층(3b)에 의해, 친수성 피복(3)이 담체 포일(3a) 위에 적용되고, 센서 장(2) 위에 부착된다.
(1) 본 발명에 따른 창유리
(2) 광학적으로 투명한 센서 장
(3) 친수성 피복
(3a) 담체 포일
(3b) 접착제 층
(4) 싸개
(5) 센서
(6) 탈수제

Claims (15)

  1. a) 적어도 하나의 창유리(1),
    b) 창유리(1) 위의 적어도 하나의 광학적으로 투명한 센서 장(2),
    c) 광학적으로 투명한 센서 장(2) 위에 적용된 적어도 하나의 친수성 피복(3), 및
    d) 광학적으로 투명한 센서 장(2)에 적용된 적어도 하나의 싸개(4) 및 싸개(4)에 적용된 적어도 하나의 센서(5)
    를 포함하는, 광학적으로 투명한 센서 장을 갖는 창유리.
  2. 제1항에 있어서, 센서 장(2)이 불투명하고/거나 착색된 경계를 갖는 창유리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 센서 장(2)이 60%를 초과, 바람직하게는 70%를 초과하는 가시광선 및/또는 적외선 방사선에 대한 광학적 투명도를 갖는 창유리.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 친수성 피복(3)이 COH, COOH, NH, NH2, COONH, SO3, SO2, CN, OCN, SCN 기, 특히 바람직하게는 아크릴산 에스테르를 갖는 중합체, 폴리에틸렌 글리콜, 다당류, 폴리펩티드, 폴리우레탄, 폴리에테르, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 피롤리돈, 실란, 실란-함유 중합체, 이들의 공중합체 및/또는 혼합물을 함유하는 창유리.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 친수성 피복(3)이 표면-흡수된 친수성 입자, 바람직하게는 TiO2, 특히 바람직하게는 2 nm 내지 1 μm, 바람직하게는 10 nm 내지 300 nm의 평균 입자 크기를 갖는 표면-흡수된 친수성 입자를 함유하는 창유리.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 친수성 피복(3)이 10 nm 내지 50 μm, 바람직하게는 100 nm 내지 25 μm의 층 두께를 갖는 창유리.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 친수성 피복(3)이 25°미만, 바람직하게는 15°미만의 물에 대한 접촉 각을 갖는 창유리.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 친수성 피복(3)이 정전방지 피복, 바람직하게는 4차 암모늄 화합물, 은, 구리, 주석, 금, 알루미늄, 철, 텅스텐, 크롬, 또는 이들의 합금 및/또는 전도성 유기 중합체를 함유하는 창유리.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 친수성 피복(3)이 담체 포일(3a)을 함유하는 창유리.
  10. 제9항에 있어서, 담체 포일(3a)이 80%를 초과, 바람직하게는 90%를 초과하는 가시광선 및/또는 적외선 방사선에 대한 광학적 투명도를 갖는 창유리.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 싸개(4)가 윈드쉴드(windshield)의 상부 영역에, 바람직하게는 커버링 스트립 뒤에 적용되는 창유리.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 싸개(4)가 탈수제(6), 바람직하게는 실리카 겔, CaCl2, Na2SO4, 활성탄, 규산염, 벤토나이트 및/또는 제올라이트를 함유하는 창유리.
  13. a) 창유리(1)의 센서 장(2) 위에 친수성 피복(3)을 적용하고,
    b) 친수성 피복(3) 위에 센서(5)를 갖는 싸개(4)를 부착하는,
    광학적으로 투명한 센서 장을 갖는 창유리의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 친수성 피복(3)이 담체 포일(3a) 위에 적용되는 방법.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 광학적으로 투명한 센서 장(2)을 갖는 창유리의, 자동차, 선박, 항공기 및 헬리콥터에서, 바람직하게는 자동차의 윈드쉴드 및/또는 뒷 창문으로서의 용도.
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