CN106105387A - 窗玻璃 - Google Patents

Abstract

窗玻璃，包括透明基材，在透明基材上方延伸的多个导电丝材，其中将所述丝材成形为一系列的部分椭圆周长，其中椭圆的椭圆轴比在1.1至4.0的范围内，和选择椭圆的椭圆轴比，使得从预定的观看位置和相应的预定观察方向，在该基材的平面中的椭圆被观察为圆形。在优选的实施方案中，选择长轴的角度，使得从预定的观看位置和相应的预定观察方向，在基材的平面中的椭圆被观察为圆形。在加热的车窗的实施例中，由此使入射的顶灯与车窗的加热丝材相互反应引起的衍射图案最小化。

Description

窗玻璃

技术领域

本发明涉及包含丝材的窗玻璃，例如包含加热丝材的机动车辆窗玻璃。

背景技术

众所周知，平行加热器直线材集成在窗玻璃中，并在透射下相对于亮光源观看能产生刺眼的光衍射图案，在夜间观察条件下尤为明显。这样的衍射图案，也被称为“星爆”、“闪光”或“星状滤光器”效应，包括从点光源发出的光线。

US20070187383(Southwall)公开了如果司机的眼睛专注于远距离和风挡的顶部和底部之间延伸的加热线材，然后将在任何光源的侧面观察到“星状滤光器”图案，引起干扰。公开了线材形状由连续的四分之一圆弧形成，其中没有任何一部分是线性。

US20100200286(Saint Gobain)公开了用于使衍射图案的光学影响最小化的导电性网格结构。通过沉积和去除工艺，优选光学光刻施加该结构。

EP2284134、EP2381739和EP2555584(LG Chem)公开了许多在节点之间互连的导电线路，旨在使光的衍射和干涉最小化。公开了许多互连线路的不规则图案，其提供每单位面积的均匀加热。加热用的许多互连线路的缺点是，并非所有的导电线路传送相同的电流。视野可能受到在电学上是多余的导线路的不必要地阻断。

EP2286992和EP2278850(Fujifilm)公开了形成为波浪线和设置成网的线材。在相交点之间出现多个周期的波浪，其目的是减少所显示的图像因衍射光的干涉所造成的劣化。

仍然需要包括加热用的丝材的替代性窗玻璃，其进一步使星爆效应最小化。

发明内容

根据本发明，提供了一种窗玻璃，其包括在所附权利要求1中所述的特征。

本发明提供了一种窗玻璃，其通过提供丝材具有减少的星爆效应(即由衍射引起的光学效应)，所述丝材形成为一系列的部分椭圆周长，所述椭圆具有特定的椭圆长宽比(aspect ratio)。

本发明的目的是机动车辆风挡，特别是以一定角度(通常被称为倾角)安装的那些风挡。选择倾角以使车辆更符合空气动力学或造型。在现有技术中，只要以垂直方向观察玻璃，由玻璃平面中的线材形成的半圆就具有将光衍射到与观察者的观看方向相同的许多角度的效果。根据本发明，因为以与其表面成一定角度观察典型的风挡，所以特定的椭圆长宽比具有优异的性能。

众所周知，包含叠置的两个栅格结构的显示器的缺陷可为形成莫尔(Moiré)图案。已发现许多弯曲、扭结和排列线材以减小莫尔问题的方法，但它们不应与本发明的目标混淆。

可将在玻璃的平面中形成的半椭圆看似为从司机的观察方向的半圆。如同半圆，半椭圆没有其中线的曲率为零的位置，并且具有与司机的观看点成每一角度的线的部分。椭圆的轴比定义为长径和短径的比率。轴比描述椭圆形状，而不是其尺寸。

可以通过如下方式消除发生在许多线材加热的风挡中的X形星爆的夜间衍射效应：将线材成形为一系列的半椭圆而不是常规的正弦波形状。

虽然将线材成形为半椭圆比成形为正弦波难，但这比产生总体随机性更容易和更可靠。如果加热器线材不是由金属线材的卷轴制造的，而是通过印刷或蚀刻工艺产生的，那么可以制造几乎任意的导体图案。

计算机程序可以产生复杂的图案，其往往涉及成千上万的具有良好的光学性能的线材。从良好衍射性能和实施运算的观点看，半椭圆是用于加热器图案的良好的基本元件。

当司机专注于线材而不是前面的道路时，优选使用较小的椭圆片段以减少衍射。

优选地，相邻的加热器线材交叉和分支。有利地，可使用椭圆片段实现这些交叉和分支。

使用线材加热的风挡，车辆司机看到多于一种类型的衍射图案。当专注于(A)导线和(B)远处时，车辆中的司机可观察到两种类型的衍射图案。如果司机的专注点在这两个极端之间移动，那么在这些图案之间存在演变。如果减少两种类型的图案，那么所有的分心效应都得到减少，而不管司机专注何处。

在现有技术中，成形为正弦波的线材具有这样的特性：在它们穿过中心轴的位置，在线材中无弯曲。因为线材在这些位置是相对直的，所以如果眼睛专注于它们，直的部分可以特别明亮闪光，以及当眼睛专注于远处时，产生星爆效应。车辆的司机的分心效应的严重性较低，但基本上类似于如果线材不卷曲时发生的效应。在两个方向会出现线材的相对直的部分，因为正弦波曲线在中心轴的两侧之间交替。如从司机的方向观察到的那样，线材方向垂直于X形星爆中的射线。

因为从中央点发出四个明亮的“臂”，且因为散射到每个“臂”的一侧的光以及没有散射到另一侧的光，所以来自正弦波的X形星爆变得更加刺眼。在雾中、雨中或者仅仅观察专注点外面的物体，人脑习惯于受到散射和不准确聚焦的光所包围的物体，且相对极少地注意它。“X”吸引人的注意，因为已知大脑对图像的处理涉及发现物体的“线”和“边”，然后将与这些所知物体比较。

“曲线”，即非正弦波形的丝材，具有类似于正弦波的缺点，因为与整体垂直线材方向的每个单独的偏离通常是具有线材的相对直的部分的弧形，因为线材的曲率从一端变化到另一端。线材很少采取垂直于电流流动的总体方向的方向，因而不可能有对于灯周围的所有角度都均匀的光衍射，如由车辆司机所看到的那样，所以结果是星爆效应。

交替方向的完美的半圆弧在本领域中是公知的，部分是因为它们是美学上吸引人的图案。它们在减少星爆效应中的重要性(优于且高于正弦波形的线材)，似乎没有得到充分理解。要么出于美学原因要么为了便于在计算机系统绘制，在加热器中使用半圆。

根据本发明，使用半椭圆形，使得线材的轴线均匀分布到所有方向(如由司机感知的那样)，并且原因是线材的曲率的大小(如由司机感知的那样)是恒定的，没有线材的一部分比任何其它部分更“直”。连续半椭圆的曲率(司机看为半圆)在极性上交替，但理论上永不为零。该效果是基于在现有技术中不存在的一种理解：该风挡是倾斜的，且司机的视线很少垂直于玻璃，这改变了所感知的星爆效应。

附图说明

现在将参照附图通过非限制性的实例来描述本发明：

图1示出了根据本发明的半椭圆的基本设置

图2示出了从预定的观看位置观看的椭圆

图3示出了部分椭圆周长，适于倾角

图4示出了部分椭圆周长，未在长轴或短轴上分开

图5示出了组合使用的不同尺寸的椭圆

图6示出了不同大小和分支的椭圆

图7示出了设置成形成交叉点的椭圆

图8示出了设置成形成交叉点的椭圆

图9示出了设置成形成规则网络的椭圆

图10示出了根据本发明的风挡

图11示出图10的风挡的横截面

具体实施方式

图1示出了本发明的一个实施方案。将丝材成形为一系列的部分椭圆周长，所述椭圆具有大于一的椭圆轴比。

图2示出了定位在眼睛的前方的透明平坦片材，具有在片材上描绘的圆和椭圆。可选择具有不同的轴比和取向的椭圆，使得眼睛将它们中的每一个感知为圆形的形状。在眼睛沿片材的法线观看时，存在圆，其是轴比为一的椭圆的特例。

图3示出了在片材上适合以倾角安装的一系列椭圆。没有具有轴比为一的椭圆。对于眼睛，每个椭圆看似圆形。已添加椭圆，使它们与三个中心轴上的点接触，并以此为中心。通过使用每个椭圆的轮廓的一半产生三种线材形状。应当理解的是，在实际的机动车辆加热器中这些椭圆显著更小且更密集地组装。

图4示出了所用的半椭圆具有完整椭圆的周长的一半。只有在特殊情况下，所用的半椭圆形将会通过在其长轴或短轴分开椭圆来形成。在线材轴上的接触点处，与所述椭圆的正切角通常不同于长轴和短轴的角度。这也显示对于后续使用可以通过如下方式将每个半椭圆分为两部分：在半椭圆上选择点和在线材轴线方向中选择切线。这不是分开半椭圆的唯一途径，但它是一种方便的方法。半椭圆形的每个部分的长度不会精确地是椭圆的周长的四分之一。这些部分被描述为椭圆的四分之一仅仅是因为椭圆周长必须被分为四个部分。

图5示出了中心不在共同轴线上的一系列椭圆，其在中心线之间具有可变的间距。

图6示出了分支的形成。包括分支的丝材可用于在非矩形区域中提供加热。

图7示出了具有交叉点的椭圆。该实施方案提供了互连的网，这是有利的，因为即使一部分网破裂，仍然可以提供加热。

图8示出了本发明的一个实施方案，其中将椭圆设置成允许丝材从一个轴经由单个交叉点延伸到另一轴。

图9示出了本发明的一个实施方案，其中将椭圆设置成规则的格栅。在重复图案中以规则的间隔设置丝材之间的交叉点，这对于容易制造是有利的。

图10示出了风挡10的平面图，其包括第一和第二透明基材11、12。将至少一个中间层材料层21设置在透明基材11、12的两个片材之间。将第一和第二汇流条41、42设置在中间层材料层21上。将加热丝材31设置在第一和第二汇流条41、42之间。图11示出了对应于图10中A-A线的横截面。

本发明的实例

加热器设计者可以选择适合于司机的直接前方视野的椭圆轴比，然后在所有屏幕上重复该同样的椭圆轴比，已知这对于乘客座位的前方视野也将是大致正确的。加热器设计者也可以尝试通过如下方式简化加热器设计：计算直接在司机前面从屏幕顶部传到底部的单一线材所需的椭圆形状，然后在车辆的左侧和右侧之间在每一个线材中重复该椭圆的选择。虽然对于司机的视线不是最佳的，但这对司机的视野，前排乘客的视野，以及任何后座乘客的视野将是很好的折中。而且，为了制造简单起见，可能并不总是使用光学最佳轴比。

加热器设计者可以选择适合司机专注远处的物体时的椭圆轴比。在衍射效应的另一个极端，当司机专注于线材时，司机会在风挡上看到集中在高速路周围和车辆照明的许多“闪光点”，其对于司机的眼睛造成星爆效应。当大脑注意到这些“闪光点”时，人的分心可能是高度的，因为众所周知，它试图关联光的孤立点和将其分组为群体，这允许将所述点分类为属于可识别的熟悉物体。还众所周知，大脑非常密切观看以察看群体内的点如何相对于彼此移动，使得它能够识别其表示的物体如何可能在空间中移动。线材的完美规律图案具有产生在屏幕的大面积上延伸的“闪光点”的完美规律图案的风险。线材更多的随机形式将趋于使单个“闪光点”的位置随机化，并降低大脑开始将它们想象为代表熟悉的物体的可能性。随机性意味着完全无序，但对于本发明的目的，可定义规则顺序的哪些方面可以放宽和限于三种方式的放宽，如下所述。

1)在线材成形为一系列的半椭圆的情况下，椭圆没必要为任何特定的尺度，仅由轴比限定特定的形状。因此，可以从不同尺度的一系列的半椭圆形成完整的线材以产生随机化的“闪光点”。在实践中，对于这种随机性具有优选的限制，因为机械将具有最小的弯曲半径能力，且使用过大的椭圆尺度可能在受热的屏幕中导致相邻线材交叉和重叠。在日光下观看线材时，交叉和重叠可导致不期望的外观。

2)线材具有轴和离开该轴的调节(modulation)，半椭圆具有该线材总是在垂直方向上穿过该轴线的不希望的性质。存在这样的观看情形：在线材轴上在完美排列中观察到的闪光的序列。已发现，通过使用随机选择的椭圆的四分之一，仍然发生由半椭圆所赋予的衍射优点，并且在该对准效应中有所降低。该随机性的实际限制是由最小弯曲半径和相邻的加热器线材的间距所引起的，因为从光学上优选相邻的线材不相交和交叉。只有在理解相邻线材上的四分之一椭圆的形状和位置而选择随机的四分之一椭圆时，才能容纳最大尺寸的四分之一椭圆。

3)如果加热器的线材在屏幕的所有区域中不是均匀地间隔开，那么可有利地适应半椭圆或四分之一椭圆的最大尺度。

本发明的进一步的实例在使用典型直径/宽度为50μm以下的导电加热器线路的窗玻璃，例如通过在支撑基材上的金属蚀刻或金属沉积、印刷或镀覆形成的窗玻璃中是最实用的。当偶尔使用这些精巧的线材以打破相对于线材接触和交叉的光学优先性从而改善线材产生热量的能力和可靠性时，这可为期望的。线材分支是可为有用的另一种可能性，特别是当制造线材的技术允许任意的线材分支，而无显著的额外制造过程。已经描述了半椭圆和四分之一椭圆形状比其它形状产生更少光学分心，因此这些例子集中于在线材相交点和分支中使用这些形状。存在密切相关的类别：其中线材交叉与线材相交的区别仅在于，在交叉位置没有电连接。

在线材上使用分支、相交和交叉的理由包括：

1)线材可能含有破坏其导电性的制造缺陷。一些相交可以用来使加热电流在受损的线材丝材周围转向。

2)许多加热器区域是大致矩形的，并且将每一线材连接到两个汇流条(在加热器组件的相对侧)，但待加热的有些区域不是矩形的，并且限制每一线材接触两个汇流条可导致不可接受的高或低的线材密度。在这种情况下可以使用线材分支。可以在这样的情况下对于线材使用分支：其中还对于不同的分支仔细选择横截面面积从而优化所述线材的加热均匀性。

3a)如果在屏幕的更中心部分中例如围绕雨传感器或相机出现阻碍实现均匀加热的图案。

3b)设计限制可迫使一个汇流条围绕一些阻碍分离成两个汇流条，其由外部电力供应维持在接近相等的电位。然后，必须将线材调整就位，且可能穿过围绕该阻碍的横截面积。分支和相交都可为有用的技术。所使用的技术可能随阻碍周围所需的加热功率变化。如果分离汇流条，那么将会需要仔细控制分离部分上的电压，如果线材分支或相交使得可能因为分离的汇流条的分别长度之间的线材中的电流流动而发生不期望的加热。

4)可以将风挡划分成不同的独立的加热器区域。这些加热器区可能重叠。它们也可以包括具有在不同的方向上取向的轴的线材。例如，风挡可以具有风挡刮水器停放区加热器，包括水平对齐的线材，其物理地重叠但与司机视线区域加热器电分离，该司机视线区域加热器包括在屏幕的顶部和底部之间取向的线材。在这些情况下，加热器线材极有可能交叉。

可以通过以下方式使用部分椭圆形周长：

1)可通过选择引起邻接线材与相邻丝材交叉两次的半椭圆或四分之一椭圆的尺寸来形成分叉和互连，如图7所示。选择半椭圆的尺寸的目的是，交叉的相交基本上彼此垂直。这是有利的，因为紧密邻近和几乎平行的两个线材可看似为缺陷，当在日光中观看线材时。

2)可通过选择引起邻接线材交叉使得丝材从一个轴经由单个交叉点延伸到另一轴的半椭圆或四分之一椭圆的尺寸来形成分叉和互连，如图8所示。轴是连接第一汇流条处的丝材端与第二汇流条处的最近的丝材端的直线。

3)可以用其中该分支是T形的部分椭圆周长来产生分支，如图6所示。基本上垂直于母丝材的分支丝材对于避免紧密间隔的平行线是有利的，如上面关于图7所说明的那样。

Claims (18)

1.窗玻璃，包括：

-透明基材

-在透明基材上方延伸的多个导电丝材

-其中将所述丝材成形为一系列的部分椭圆周长，

其特征在于：

-椭圆的椭圆轴比在1.1至4.0的范围内，并且选择椭圆的椭圆轴比，使得从预定的观看位置和相应的预定观察方向，在该基材的平面中的椭圆被观察为圆形。

2.根据权利要求1所述的窗玻璃，其中部分椭圆周长在导电丝材的中心轴上的接触点的任一侧具有不同的椭圆轴比和对着中心轴的不同的长轴的角度，选择长轴的角度，使得从预定的观看位置和相应的预定观察方向，在基材的平面中的椭圆被观察为圆形。

3.根据权利要求1所述的窗玻璃，其中多个加热器丝材在非矩形区域中包括分支。

4.根据权利要求1所述的窗玻璃，其中多个加热器丝材在非矩形区域中具有可变的间隔。

5.根据前述权利要求中任一项所述的窗玻璃，还包括多种层叠的透明材料。

6.根据前述权利要求中任一项所述的窗玻璃，其中可由线材、金属沉积或金属蚀刻技术形成丝材。

7.根据前述权利要求中任一项所述的窗玻璃，其中所述基材是机动车辆的车窗。

8.根据权利要求7所述的窗玻璃，其中窗玻璃适合以倾角安装，因此司机的视线不垂直于风挡表面的任何显著区域。

9.根据权利要求7所述的窗玻璃，其中所有丝材使用对于司机的直接前视线优化的单一选择的椭圆轴比。

10.根据权利要求7所述的窗玻璃，其中由连续的一系列椭圆周长形成所有丝材，其中这些椭圆的轴比随风挡的高度而变化，且椭圆的轴总是在风挡的顶部和底部之间的垂直方向上，为司机正前方的风挡的单个垂直横截面选择椭圆形状。

11.根据权利要求7所述的窗玻璃，其中由选择为在至少一个预定A区中的司机视线而优化的连续的一系列椭圆周长形成丝材。

12.根据权利要求7所述的窗玻璃，其中丝材使用随机选择的椭圆尺寸，以便丝材以随机选择的角度穿过线材路径的中心轴，椭圆的随机尺寸选择为在适合丝材形成设备的最小弯曲半径和不引起相邻线材接触和交叉的尺寸之间。

13.根据权利要求11所述的窗玻璃，其中限制椭圆周长的最大尺寸使得相邻线材不交叉。

14.根据权利要求11所述的窗玻璃，其中选择在任何交叉点处的椭圆的尺寸，使得丝材交叉基本垂直。

15.根据权利要求11所述的窗玻璃，其中在分支节点处的三个丝材彼此隔开至少30度。

16.根据权利要求1所述的窗玻璃，其中用于产生线材状的椭圆都为大致恒定的尺寸，而任何椭圆的大致一半的周长限定线材的形状，由此简化了线材形成工艺。

17.根据权利要求11所述的窗玻璃，其中不仅在司机的A区而且在前座乘客观看的相应的风挡区域优化所述丝材，由此为左边和右边驾驶车辆均提供一种风挡类型。

18.根据权利要求11所述的窗玻璃，其中椭圆在其中线材被进一步间隔开的加热器的任何区域中一般尺寸较大。