專利名稱：具有可加熱通信窗戶的涂層玻璃片的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有用于傳感器和照相機系統的通信窗口的玻璃片領域、該玻璃片的制造方法以及該玻璃片的應用。
背景技術：
機動車、飛機、直升機和艦船越來越多地裝配不同的傳感器或照相機系統。照相機系統的示例例如是攝像機、夜視照相機、余光放大器、激光距離測量儀或無源紅外探測器。越來越多地還例如為了收費檢測(Mauterfassung)而采用機動車識別系統。照相機系統可以使用紫外波長范圍(UV)、可見波長范圍(VIS)和紅外波長范圍(IR)中的光。由此還可以在氣象條件差的情況下(如黑暗和霧靄)精確地識別物體、機動車以及人員。這些照相機系統可以在汽車中放置在擋風玻璃片后面的乘客空間中。由此還在 街道交通中提供及時識別危險狀況和障礙的可能性。但是，由于其對于天氣影響或氣流的靈敏性，這種傳感器在所有情況下都必須通過對于輻射來說透明的玻璃片保護。傳感器可以設置在機動車內。為了保證光學傳感器的最佳功能，清潔的以及無凝結的玻璃片是一定需要的。凝結和結冰明顯阻礙了功能發揮，因為它們明顯減小了電磁輻射的發射。對于水滴和雜質顆粒可以采用擦拭系統，而該擦拭系統一般在清潔時是不夠的。在此需要在需要時至少短暫地加熱分配給傳感器的玻璃片段并由此實現無中斷的使用的系統。玻璃片越來越多地具有全平面的可導電且對可見光來說透明的涂層，所述涂層例如保護內部空間免受由于太陽光造成的過熱或免受冷卻，或者在施加電壓時引起玻璃片的有針對性的加熱。但是，具有導電透明圖層的玻璃片不適合作為用于傳感器或照相機系統的透明保護玻璃片，因為攜帶信息的輻射不足以穿透所述涂層被透射。因此這些玻璃片通常位置有限地被去掉涂層并形成用于傳感器和照相機系統的通信窗口。EP I 605 729 A2公開了一種具有通信窗口的可電加熱玻璃片。該通信窗口經由加熱裝置保持無凝結和無霜。該加熱元件在所述通信窗口的位置處被層壓到玻璃片中。此外可以在玻璃片表面處還施加附加的加熱元件。該附加的加熱元件優選作為導電膏壓制到玻璃片表面上。但是在此需要將用于被供應電能的加熱導體經由引導電流的帶與電壓源電接觸。
發明內容
本發明的任務是提供一種具有用于通信窗口的改進的加熱裝置的玻璃片。本發明的另一個任務是找出一種新的、用于制造具有用于通信窗口的改進的加熱裝置的玻璃片的方法以及一種新的應用。這些任務通過獨立權利要求1，12和15中講述的特征解決。本發明的優選設計通過從屬權利要求的特征給出。利用本發明實現的重要的優點在于，用于通信窗口的加熱導體經由玻璃片的導電透明涂層電接觸并被供應電能。該供應電壓經由在導電透明涂層中的通信窗口上產生的電壓降提供。附加的以及通常不透明的至通信窗口的加熱導體的電連接可以取消。用于供應大面積玻璃片加熱的常見的電壓對于常規汽車來說是14V DC或42V DC,但是對于具有電驅動部件的汽車來說也高達400V DC。
通信窗口上的電壓降在利用用于集流帶之間的大面積玻璃片加熱的供應電壓加權的情況下由通信窗口垂直于等勢線的擴展與集流帶的間距之比計算出來。
在本發明的有利設計中，所有加熱導體的總電阻是位置有限的、無涂層區域的等價的等效電阻的70%至130%，優選95%至105%。等價的等效電阻是本發明玻璃片的具有導電透明涂層的區域的電阻，其中該區域具有與位置有限的并且無涂層的區域相同的尺寸。等價的等效電阻相應于有涂層的區域的電阻，該區域在構成位置有限的、無涂層區域時被除去。等價的等效電阻在剩余的加熱場的電流方向中被確定。本發明的玻璃片在大小方面與對機動車的常見玻璃裝配的要求相匹配。所述玻璃片優選具有IOcm至200cm的高度和寬度。所述玻璃片優選構成為具有傳遞粘性的聚合物層的復合玻璃片。所述玻璃片優選包含具有O. 8mm至4mm厚度的硅酸鹽玻璃。寬度在此意思是在玻璃片垂直時的水平擴展，高度意思是垂直擴展。通信窗口在其寬度和高度方面根據機動車的常用傳感器和照相機系統的需要來設計。本發明的通信窗口優選具有5cm至200cm的寬度以及5cm至200cm的高度，以提供足夠大的區域來透射傳感器和照相機系統的光路。特別優選的是，所述通信窗口被布置在根據ECE-R 43:2004的A視場之外的機動車玻璃裝配的邊緣區域中。玻璃片的導電透明涂層優選包含具有氧化銦錫、氧化鋅、氧化錫、Ga、Al、Ag、Au或其混合物的層序列。導電和透明涂層的總厚度優選是20nm至Ιμπι。導電透明涂層對可見光來說具有>70%的高透射率。紅外輻射將被部分反射。導電涂層的層電阻優選是O. 5歐姆每平方至100歐姆每平方。所述涂層優選被全平面地施加在玻璃片上。經過涂層的玻璃片可以被部分地去掉涂層并且優選在邊緣去掉涂層。為了實現加熱功率在傳感器和照相機系統的光路中的聚集，根據本發明特別有利的是，加熱導體構成為直的、曲折形的或波浪形的線條。加熱導體的加熱功率由其特定于材料的電阻、其長度、其寬度及其高度來計算。加熱功率的表面密度根據本發明可以通過加熱導體在通信窗口中的空間布置來調整，優選通過完全或部分平行的、狹窄成束的或相互交織的分布來調整。加熱導體之間的間距根據本發明優選是5mm至15mm。所述加熱導體根據本發明是O. 05mm至20mm寬，并且優選是O. I至5mm寬，以及特別優選的是O. 15mm至Imm寬。在本發明的一種設計中，加熱導體在電極處經由低歐姆的接觸線與導電透明涂層電連接。所述接觸線優選與加熱導體相比被加寬了。在本發明的一種有利的設計中，加熱導體經由節點和至少兩個接觸線與導電透明涂層連接。電流被分布到多個接觸線上并且每個接觸線的電流密度減小。于是，加熱導體的與位置有限且無涂層的區域的等價的等效電阻相應的總電阻通過加熱導體和接觸線的總電阻得出。根據本發明特別有利的是，接觸線和節點梳狀地構成并且多個梳子尖與導電透明涂層接觸。所述電壓降和所產生的電流在通信窗口的區域中在不與導電透明涂層接觸的情況下就已經被均勻化。由于導電透明涂層上的非均勻分布的電流而產生的非均勻的熱負荷得到了防止。在導電透明涂層上的接觸線之間的間距優選是Imm至30臟，特別優選的是5mm至15mm。 接觸線的特別有利的熱卸載在根據本發明的在導電透明涂層上的接觸線之間的間距是恒定的情況下得到實現。為了提高接觸面的面積，接觸線與導電透明涂層在O. 5mm至100mm、優選Imm至50mm、特別優選3mm至IOmm的長度上電連接。
根據本發明，接觸線的均勻溫度分布在具有導電涂層的接觸區域與導電透明涂層的等勢線平行地加寬的情況下得到實現。該加寬優選構成為三角形的、矩形的、橢圓形的、圓形的或四角形的。導電和透明涂層上的局部過熱得到了減小。如果加熱導體由導電的絲網印刷膏以及優選的由含銀的絲網印刷膏形成，則加熱功率可以特別有利地布置在通信窗口中。在本發明的一種替換設計中，加熱導體還可以利用金屬絲或利用金屬絲網形成，優選利用銀絲、金絲、銅絲、鋁絲、鉬絲或鎢絲形成。在本發明的另一種替換的設計中，加熱導體還可以利用金屬薄膜來形成。根據本發明，集流帶和接觸線優選由導電的絲網印刷膏制成，并且優選地由含銀的絲網印刷膏制成。加熱導體的層厚是I μ m至50 μ m,特別優選的是5 μ m至30 μ m。此外找到一種根據本發明的用于制造可大面積電加熱的透明玻璃片的方法，其中導電透明涂層被施加到透明的玻璃片上。在位置有限的區域中除去所述導電透明涂層，將至少兩個集流帶施加到導電透明涂層上并且與所述導電透明涂層電連接。施加至少一個加熱導體和接觸線并且在第一電極處與導電透明涂層電連接。在第二電極處，加熱導體和接觸線與所述導電透明涂層或一個集流帶電連接。所述導電透明涂層優選通過物理和化學的氣象沉積、特別優選地通過陰極濺射施加。在本發明方法的另一種優選的實施方式中，所述導電透明涂層在位置有限的區域中利用激光剝離或機械剝離被除去。在該方法的一種優選實施方式中，按照絲網印刷方法、噴墨方法、脈沖噴射方法、雕版印刷方法或膠版印刷方法制造集流帶、接觸線和/或加熱導體。該優選方法尤其是具有以下優點集流帶、接觸線和加熱導體在一個方法步驟中被施加并且被電連接。此外找到一種可大面積電加熱的透明玻璃片作為具有可加熱通信窗口的可加熱的和/或反射熱輻射的復合玻璃擋風玻璃片的應用。
圖I示出可大面積電加熱的透明玻璃片(I)的實施例的俯視圖，
圖2以放大的圖示示出根據圖I的實施例的通信窗口(5)
圖3示出可大面積電加熱的透明玻璃片(I)的實施例的替換通信窗口(5)，
圖4不出可大面積電加熱的透明玻璃片(I)的實施例的另一種替換通信窗口(5),
圖5不出可大面積電加熱的透明玻璃片(I)的實施例的另一種替換通信窗口(5),
圖6不出可大面積電加熱的透明玻璃片(I)的另一種替換通信窗口(5),
圖7示出可大面積電加熱的透明玻璃片(I)的替換實施例的俯視圖，以及 圖8以流程圖示出本發明方法的詳細實施例。
具體實施例方式圖I和圖2示出根據本發明的用于機動車的IOOcm高和120cm寬的復合玻璃擋風玻璃片(I)，其具有IOcm高和20cm寬的可加熱的通信窗口(5)。為了進行大面積加熱并且保護熱量，在玻璃片(2)上施加導電的、透明的和反射紅外輻射的涂層(3)。該涂層(3)具有O. 5歐姆每平方的層電阻，并且包含透明的、5nm至15nm厚的銀層。在玻璃片(2)的兩個邊緣處，導電透明涂層(3)與不透明的、含銀的25μπι厚的集流帶(4)電連接。所述集流帶與未示出的14V電壓源電連接。流經集流帶的電流是35Α。玻璃片(I)的電總加熱功率大約是500W。玻璃片(I)實施為復合玻璃片。導電透明涂層(3)被施加在復合玻璃擋風玻璃片
(I)的內側上。復合玻璃擋風玻璃片(I)對于可見光來說具有至少70%的透明度。紅外輻射被反射。在復合玻璃擋風玻璃片(I)的上邊緣處，在朝向內部空間的一側上設置未示出的IR照相機。在IR照相機的光路中以及在毗連區域中，通過導電透明涂層(3)中的空白構成對于紅外輻射來說透明的通信窗口(5)。在通信窗口(5)內的緊鄰IR照相機的光路的環境中，在玻璃片(2)上設置4個不透明的線形的加熱導體(8’，8’’，8’’’，8’’’’)。加熱導體(8’，8’’，8’’’，8’’’’)的線寬是O. 5mm。加熱導體(8)并聯連接并且形成電網。由銀絲網印刷膏制成的加熱導體(8)具有25 μ m的層厚。累積的流過加熱導體(8)網的電流大約是5. 5A。經由加熱導體(8)網的電壓降大約是I. 4V。加熱導體(8)網的累積的加熱功率大約是7. 5W。加熱導體(8)的總電阻，也就是加熱導體(8)網的歐姆電阻大約是O. 25歐姆。加熱導體(8)的總電阻與通信窗口(5)的等價的等效電阻相應。加熱導體(8’，8’ ’，8’ ’ ’，8’ ’ ’ ’)在電極(8. I’，8. I’’，8. I’’’，8. I’’’’)處經由在2_寬度以及5_長度上的接觸線(7)與導電透明涂層(3)電連接。在第二電極(8.2’，8.2’’，8.2’’’，8.2’’’’)處，加熱導體(8’，8’’，8’’’，8’’’’)分別直接經由另一接觸線(7)與集流帶(4)電連接。可以防止在復合玻璃擋風玻璃片(I)處的通信窗口(5)的區域中的濕氣、水和冰聚集。加熱導體(8’，8’ ’，8’ ’ ’，8’ ’ ’ ’)的電壓源利用導電透明涂層(3)實現。加熱功率通過調諧加熱導體(8’，8’’，8’’’，8’’’’)網的電阻率、層厚、長度和寬度來調整。對于專業人員來說令人吃驚的以及不可預見的是，可以通過簡單的方式經由導電透明涂層(3)提供用于通信窗口
(5)的加熱導體(8’，8’’，8’’’，8’’’’)的電壓源。圖3示出根據圖2的通信窗口的替換的根據本發明的設計。為了減小接觸線(7)在導電涂層(3)的區域中的熱負荷，加熱導體(8)經由一個節點(6)和多個接觸線(7)分別與導電透明涂層(3)電連接。圖4示出根據本發明的另一梳狀設計。加熱導體(8)在通信窗口中的集流帶(6)中并聯連接。作為節點(6)的集流帶直接施加在玻璃片(2)上并且不與導電透明涂層(3)直接接觸。具有5_的間隔的接觸線(7)產生至導電透明涂層(3)的電連接。在所述接觸線(7)中的電流密度小于在加熱導體(8)中的電流密度。接觸線(7)的熱負荷在與導電透明涂層(3)的接觸區域中被最小化。圖5示出本發明的另一種替換設計。接觸線(7)覆蓋在IOmm的長度上的導電透明涂層(3)，并且構成為三角形的形式。該加寬的最長棱邊與導電透明涂層(3)的等勢線平行地分布。通過接觸線(7)的加寬，減小了電流密度并且尤其是去掉了與導電透明涂層(3)的接觸區域的熱負擔。為了將熱功率集中在通信窗口(5)的中心處，加熱導體(8)具有
O.15mm的更小的線寬，并且在緊鄰紅外照相機的光路的環境中曲折形地構成。圖6示出本發明的另一設計。加熱導體(8)和接觸線(7)由具有孔模的絲網印刷膏形成。通過該實施方式，可以更精確地調整加熱導體(7)中的層電阻并且因此更精確地調整加熱導體(7)中的電流密度。加熱導體(8)按照形狀與機動車玻璃片的帶通濾波器結構匹配。對于觀察者來說實現了均勻的富有美感的實施。圖7示出本發明的具有兩個通信窗口(5)的復合玻璃擋風玻璃片(2)的俯視圖。一個通信窗口(5)在機動車的上部區域中構成，另一個通信窗口(5)在玻璃片擦拭器的常見的檢修位置處構成。由此通過簡單的方式可以附加地實現用于被凍結的玻璃擦拭器的除霜面。加熱導體(8)的接觸線(7)在兩個電極(8. I) (8. 2)處與導電涂層(3)連接。對于專業人員來說令人吃驚的以及不可預見的是，通過經由導電透明涂層(3)的簡單電壓源可以在多個通信窗口(5)中提供加熱導體(8)的優化的加熱功率。在圖I至圖8中，附圖標記具有以下含義
(1)透明的玻璃片/復合玻璃擋風玻璃片
(2)透明的電絕緣的襯底，
(3)導電透明涂層
(4)集流帶，
(5)沒有導電透明涂層(3)的露出的區域/通信窗口
(6)節點
(7)接觸線
(8)加熱導體
(8. I) (8. 2)加熱導體(8)的電極權利要求
1.可大面積電加熱的透明玻璃片(1)，包括 -施加在透明的電絕緣的襯底(2 )上的大面積的、導電透明涂層(3 )， -至少兩個集流帶(4)，其與導電透明涂層(3)電連接， -至少一個位置有限的、未被涂層(3)覆蓋的區域(5)， 其中在未覆蓋的區域(5)內施加具有兩個電極(8. I) (8. 2)的至少一個加熱導體(8)，并且其中第一電極(8. I)與導電透明涂層(3)電連接，并且第二電極(8. 2)與導電透明涂層(3)或者一個集流帶(4)電連接。
2.根據權利要求I的可大面積電加熱的透明玻璃片(1)，其中加熱導體(8)的總電阻是位置有限的、未被涂層(3)覆蓋的區域(5)的等價的等效電阻的70%至130%，優選95%至105%。
3.根據權利要求I或2的可大面積電加熱的透明玻璃片(1)，其中加熱導體(8)具有直的、曲折形的或波浪形的形狀。
4.根據權利要求I至3之一的可大面積電加熱的透明玻璃片(1)，其中加熱導體(8)具有O. 05mm至20_、優選O. Imm至5_以及特別優選O. 15mm至1_的線寬。
5.根據權利要求I至4之一的可大面積電加熱的透明玻璃片(1)，其中電極(8.I)(8. 2)與至少一個接觸線(7)連接。
6.根據權利要求I至5之一的可大面積電加熱的透明玻璃片(1)，其中至少兩個接觸線(7)在至少一個節點(6)中電連接。
7.根據權利要求6的可大面積電加熱的透明玻璃片(1)，其中接觸線(7)和節點(6)梳狀地構成并且接觸線(7)以梳子尖的形式與導電透明涂層(3)電接觸。
8.根據權利要求I至7之一的可大面積電加熱的透明玻璃片(1)，其中接觸線(7)的間距是Imm至30mm，優選是5mm至15mm，和/或在加熱導體(8)之間的間距是5mm至15mm。
9.根據權利要求I至8之一的可大面積電加熱的透明玻璃片(1)，其中接觸線(7)在O.5mm至100mm、優選Imm至50mm、特別優選3mm至IOmm的長度上與導電涂層(3)電連接。
10.根據權利要求I至9之一的可大面積電加熱的透明玻璃片(1)，其中加熱導體(8)包含導電的絲網印刷膏以及優選包含含銀的絲網印刷膏。
11.根據權利要求I至10之一的可大面積電加熱的透明玻璃片(1)，其中加熱導體(8)具有I μ m至50 μ m和優選5 μ m至30 μ m的層厚。
12.用于制造可大面積電加熱的透明玻璃片(I)的方法，其中 a.導電透明涂層(3)被施加在透明的襯底上， b.在位置有限的區域(5)中除去導電透明涂層(3)， c.至少兩個集流帶(4)被施加到導電透明涂層(3)上并且與導電透明涂層(3)電連接，以及 d.至少一個加熱導體(8)被施加，并且在第一電極(8.I)處與導電透明涂層(3)電連接，以及在第二電極(8. 2)處與導電透明涂層(3)或一個集流帶(4)電連接。
13.根據權利要求12的用于制造可大面積電加熱的透明玻璃片(I)的方法，其中所述導電透明涂層(3)在位置有限的區域(5)中利用激光剝離或機械剝離除去。
14.根據權利要求12或13的用于制造可大面積電加熱的透明玻璃片(I)的方法，其中按照絲網印刷方法、噴墨方法、脈沖噴射方法、雕版印刷方法或膠版印刷方法制造集流帶(4)、接觸線(7)和/或加熱導體(8)。
15.可大面積電加熱的透明玻璃片(I)在具有通信窗口的機動車玻璃裝配中的應用，優選作為具有通信窗口的復合玻璃擋風玻璃片的應用。
全文摘要
本發明涉及一種可大面積電加熱的透明玻璃片(1)，包括施加在透明的襯底(2)上的大面積的、導電透明涂層(3)，至少兩個與導電透明涂層(3)電連接的集流帶(4)，至少一個位置有限的、未被涂層(3)覆蓋的區域(5)，其中在未覆蓋的區域(5)內施加具有兩個電極(8.1)(8.2)的至少一個加熱導體(8)，并且其中第一電極(8.1)與導電透明涂層(3)電連接，并且第二電極(8.2)與導電透明涂層(3)或者一個集流帶(4)電連接。本發明還涉及一種用于其制造的方法及其應用。
文檔編號H05B3/84GK102640562SQ201080056132
公開日2012年8月15日 申請日期2010年12月3日 優先權日2009年12月11日
發明者B.羅伊爾, D.C.范, G.沙爾, J-L.勒薩格, S.利辛斯基 申請人:法國圣戈班玻璃廠