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CN110228236B - 一种车辆用夹层玻璃 - Google Patents

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CN110228236B CN201910338423.7A CN201910338423A CN110228236B CN 110228236 B CN110228236 B CN 110228236B CN 201910338423 A CN201910338423 A CN 201910338423A CN 110228236 B CN110228236 B CN 110228236B
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Abstract

本发明涉及玻璃产品领域，特别是安装在交通工具上的窗玻璃，具体地提供一种能够配合激光雷达或近红外摄像机使用的车辆用夹层玻璃。所述夹层玻璃包括外透明板、内透明板以及热塑性膜片，在第一表面和/或第四表面上设置有纳米增透膜；所述纳米增透膜用于增加所述夹层玻璃在900～1000nm波长范围内的透射率，所述夹层玻璃在900～1000nm波长范围内具有至少80％的透射率。本发明能够满足所述激光雷达的激光或近红外摄像机的近红外光透过所述夹层玻璃时的能量损失小于20％的要求，无需大幅提高激光雷达或近红外摄像机的功率，保证所述激光雷达或近红外摄像机的正常工作，还能够提高激光雷达或近红外摄像机的使用精准度。

Description

一种车辆用夹层玻璃
技术领域：
本发明涉及玻璃产品领域，特别是安装在交通工具上的窗玻璃，具体地提供一种能够配合激光雷达或近红外摄像机使用的车辆用夹层玻璃。
背景技术：
为了满足高级驾驶辅助系统(ADAS)的需求，通常在汽车上配备各式各样的传感器，例如摄像机、超声波传感器和毫米波雷达等，其中的有些摄像机可以选用波长为940nm的近红外摄像机；同样地，为了满足自动驾驶的需求，每辆自动驾驶汽车上还配备有激光雷达，常用的激光雷达的激光波长为905nm左右。目前的激光雷达和部分近红外摄像机被安装在汽车的外部，这就要求它们能够抵抗大风、耐盐雾、耐紫外老化以及适应寒冷和炎热环境等，从而保证能够在恶劣的环境中正常工作，因此而使得安装成本和维护成本大幅增加。
为了降低激光雷达和部分近红外摄像机的安装成本和维护成本，可以考虑将它们安装在汽车的内部，例如安装在汽车前挡风玻璃的内侧，激光雷达的激光或近红外摄像机的近红外光透过前挡风玻璃进行工作。众所周知的是，作为前挡风玻璃的传统夹层玻璃能够隔绝大部分波长为780～1200nm的近红外光，这就阻碍了激光雷达的激光或近红外摄像机的近红外光的透过，从而影响了车内的激光雷达和近红外摄像机的正常工作。
现有技术中，为了解决传统夹层玻璃对激光雷达的激光或近红外摄像机的近红外光的隔绝问题，专利CN101037099A公开了一种在车内安装视角向外的红外摄像机的装置和方法，将具有近红外透射部分和远红外透射部分的嵌入件安装到挡风玻璃的切口或孔内，第一摄像机通过近红外部分接收近红外光，第二摄像机通过远红外部分接收远红外光，该技术方案破坏了挡风玻璃的整体性，降低了挡风玻璃的安全性；还有专利CN101678651A公开了一种适合与光学传感器(例如LIDAR型传感器)一起使用的夹层车辆窗玻璃，该夹层车辆窗玻璃包含第一和第二窗玻璃材料层，第一和第二窗玻璃材料层通过它们之间的层间材料层连接在一起，第一窗玻璃材料层是本体着色玻璃板，该窗玻璃在400～2100nm的波长范围内具有至少30％的透射率，该窗玻璃在750～1300nm的波长范围内具有至少32％的透射率，该技术方案中的窗玻璃在750～1300nm的波长范围内的透射率最高也不超过50％，对激光雷达和近红外摄像机来说仍然不具备实际使用价值。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的夹层玻璃不能配合激光雷达或近红外摄像机使用的缺点，提供一种车辆用夹层玻璃。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种车辆用夹层玻璃，在所述车辆内部安装有激光雷达和/或近红外摄像机，所述夹层玻璃包括外透明板、内透明板以及夹在外透明板和内透明板之间的热塑性膜片，所述外透明板具有第一表面和第二表面，所述内透明板具有第三表面和第四表面，在第一表面和/或第四表面上设置有纳米增透膜；
所述外透明板在900～1000nm波长范围内具有至少85％的透射率；
所述内透明板在900～1000nm波长范围内具有至少90％的透射率；
所述纳米增透膜用于增加所述夹层玻璃在900～1000nm波长范围内的透射率，所述夹层玻璃在900～1000nm波长范围内具有至少80％的透射率。
优选地，所述外透明板在900～1000nm波长范围内具有不高于10％的吸收率。
优选地，所述内透明板在900～1000nm波长范围内具有不高于3％的吸收率。
优选地，所述纳米增透膜包括2～5个高折射率层/低折射率层的叠层结构，所述高折射率层的折射率为1.7～2.7，所述低折射率层的折射率为1.3～2.0。
更优选地，所述高折射率层的折射率为2.0～2.7，所述低折射率层的折射率为1.3～1.7。
更优选地，所述高折射率层的材料选自ZnSe、TiO2、ZnS、Ta2O5、Ti3O5、ZrO2、HfO2和Si3N4中的至少一种，所述低折射率层的材料选自MgF2、SiO2、Al2O3、MgO、AlF3、YbF3、YF3中的至少一种。
更优选地，其中一个高折射率层的材料选自ZrO2、HfO2、Ta2O5和Si3N4中的至少一种。
优选地，所述外透明板和内透明板中的至少一个选用超白玻璃、PC板、PVC板、PE板或PMMA板。
优选地，所述外透明板的厚度小于或等于2.1mm，所述内透明板的厚度小于或等于2.0mm，所述内透明板的厚度小于或等于所述外透明板的厚度。
优选地，所述热塑性膜片在900～1000nm波长范围内具有至少90％的透射率和不高于10％的吸收率。
本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：
本发明采用的车辆用夹层玻璃，能够配合安装在车辆内部的激光雷达和/或近红外摄像机使用，大幅提升了所述激光雷达或近红外摄像机的波长为900～1000nm的信号透过所述夹层玻璃的能力，进而满足所述激光雷达的激光或近红外摄像机的近红外光透过所述夹层玻璃时的能量损失小于20％的要求，无需大幅提高激光雷达或近红外摄像机的功率，保证所述激光雷达或近红外摄像机的正常工作，还能够提高激光雷达或近红外摄像机的使用精准度。
附图说明：
图1为本发明所述的车辆用夹层玻璃的结构示意图；
图2为本发明所述的纳米增透膜的结构示意图；
具体实施方式：
以下结合附图对本发明的内容作进一步说明。
如图1所示，本发明所述的一种车辆用夹层玻璃，能够配合激光雷达和/或近红外摄像机使用，所述激光雷达和/或近红外摄像机安装在车辆内部，所述夹层玻璃包括外透明板1、内透明板2以及夹在外透明板1和内透明板2之间的热塑性膜片3，所述外透明板1位于车辆外部，所述外透明板1具有第一表面11和第二表面12，所述第一表面11远离所述热塑性膜片3，所述第二表面12靠近所述热塑性膜片3，所述内透明板2位于车辆内部，所述内透明板2具有第三表面21和第四表面22，所述第三表面21靠近所述热塑性膜片3，所述第四表面22远离所述热塑性膜片3。具体地，所述激光雷达和/或近红外摄像机可以安装在所述夹层玻璃的后方，甚至安装在所述第四表面22上，所述激光雷达或近红外摄像机的信号透过所述夹层玻璃，为了使所述夹层玻璃满足所述激光雷达和近红外摄像机的工作需要，本发明在第一表面11和/或第四表面22上设置有纳米增透膜4，所述纳米增透膜4用于增加所述夹层玻璃在900～1000nm波长范围内的透射率，同时还选用在900～1000nm波长范围内具有至少85％的透射率的外透明板1以及在900～1000nm波长范围内具有至少90％的透射率的内透明板2，使所述夹层玻璃在900～1000nm波长范围内具有至少80％的透射率，从而使所述夹层玻璃对激光雷达的905nm左右的波长和近红外摄像机的940nm左右的波长具有至少80％的透射率，大幅提升了所述激光雷达或近红外摄像机的波长为900～1000nm的信号透过所述夹层玻璃的能力，进而满足所述激光雷达的激光或近红外摄像机的近红外光透过所述夹层玻璃时的能量损失小于20％的要求，无需大幅提高激光雷达或近红外摄像机的功率，保证所述激光雷达或近红外摄像机的正常工作，还能够提高激光雷达或近红外摄像机的使用精准度。
在图1中，所述纳米增透膜4设置在所述第四表面22上，当然也可以根据需要设置在第一表面11上，甚至还可以在所述第一表面11和第四表面22上均有设置。
为了使所述纳米增透膜4与所述外透明板1和内透明板2结合的效果更好，优选所述外透明板1在900～1000nm波长范围内具有不高于10％的吸收率，所述内透明板2在900～1000nm波长范围内具有不高于3％的吸收率；具体地，所述外透明板1和内透明板2中的至少一个选用超白玻璃、PC板、PVC板、PE板或PMMA板。同时，还优选所述外透明板1的厚度小于或等于2.1mm，所述内透明板2的厚度小于或等于2.0mm，所述内透明板2的厚度小于或等于所述外透明板1的厚度。
为了使所述夹层玻璃更好地满足在900～1000nm波长范围内具有至少80％的透射率的要求，本发明优选所述热塑性膜片3在900～1000nm波长范围内具有至少90％的透射率和不高于10％的吸收率的热塑性膜片，例如聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或离子性中间层胶片(SGP)等。
如图2所示，本发明所述的所述纳米增透膜4包括四个高折射率层/低折射率层的叠层结构，所述高折射率层的折射率为1.7～2.7，所述低折射率层的折射率为1.3～2.0，设置在所述外透明板1或内透明板2上的所述纳米增透膜4能够降低所述外透明板1或内透明板2在900～1000nm波长范围内的反射率，从而提高在900～1000nm波长范围内的透射率，使所述夹层玻璃能够更好地配合所述激光雷达或近红外摄像机的正常工作。可以理解的是，本发明所述的纳米增透膜4也可以包括两个、三个甚至五个所述高折射率层/低折射率层的叠层结构，从而更有针对性地降低不同的外透明板1或内透明板2在900～1000nm波长范围内的反射率。在本发明中，优选所述高折射率层的折射率为2.0～2.7，所述低折射率层的折射率为1.3～1.7；同时，还优选所述高折射率层的材料选自ZnSe、TiO2、ZnS、Ta2O5、Ti3O5、ZrO2、HfO2和Si3N4中的至少一种，所述低折射率层的材料选自MgF2、SiO2、Al2O3、MgO、AlF3、YbF3、YF3中的至少一种。
在图2中，所述纳米增透膜4具体包括从所述内透明板2向外依次沉积的第一高折射率层41、第一低折射率层42、第二高折射率层43、第二低折射率层44、第三高折射率层45、第三低折射率层46、第四高折射率层47和第四低折射率层48；其中，第一高折射率层41的厚度为10～100nm，第一低折射率层42的厚度为90～200nm；第二高折射率层43的厚度为20～130nm，第二低折射率层44的厚度为110～200nm；第三高折射率层45的厚度为10～80nm，第三低折射率层46的厚度为130～210nm；第四高折射率层47的厚度为5～40nm，第四低折射率层48的厚度为10～90nm；通过各层厚度设计从而使所述纳米增透膜4更好地降低所述外透明板1或内透明板2在900～1000nm波长范围内的反射率；优选地，第一高折射率层的厚度为10～50nm，第一低折射率层的厚度为130～180nm；第二高折射率层的厚度为25～70nm，第二低折射率层的厚度为150～190nm；第三高折射率层的厚度为30～60nm，第三低折射率层的厚度为150～200nm；第四高折射率层的厚度为5～30nm，第四低折射率层的厚度为10～45nm。
具体地，第一高折射率层、第三高折射率层和第四高折射率层的材料选自ZnSe、TiO2、ZnS、Ta2O5、Ti3O5中的至少一种，第二高折射率层的材料选自ZrO2、HfO2、Ta2O5和Si3N4中的至少一种，第一低折射率层、第二低折射率层、第三低折射率层和第四低折射率层的材料选自MgF2、SiO2、Al2O3、MgO、AlF3、YbF3、YF3中的至少一种。
实施例
为了更详细地说明和更具说服力地支撑本发明的发明点，现列举一些实施例进行详细阐述。以下实施案例所制成的夹层玻璃经过以下方案进行相关参数分析：
透射率：用安捷伦分光光度计设备对夹层玻璃的透过光谱进行分析，取905nm波长对应的透射率(T@905nm)作为评估指标。
对比例1和实施例1
对比例1：以两块厚度为1.6mm的钠钙硅酸盐浮法白玻为基片，该白玻基片在900～1000nm波长范围内具有85.94％的透射率和7.14％的吸收率，基片经过切割、磨边、洗涤和烘干等工序后进行配片，按照汽车玻璃高温成型工艺成型，再中间夹上一片0.76mm厚度的PVB膜片，经过合片的初压和高压工艺以及其他工序的附件安装制成对比例1的夹层玻璃，该夹层玻璃为现有普通汽车夹层玻璃。
实施例1：以厚度为1.6mm的钠钙硅酸盐浮法白玻为基片，该白玻基片在900～1000nm波长范围内具有85.94％的透射率和7.14％的吸收率，基片经过切割、磨边、洗涤和烘干等工序后进行镀膜沉积，该白玻基片上沉积如表1中的纳米增透膜，另取一片白玻基片与沉积有纳米增透膜的白玻基片进行配片，按照汽车玻璃高温成型工艺成型，再中间夹上一片0.76毫米厚度的PVB膜片，经过合片的初压和高压工艺以及其他工序的附件安装制成实施例1的夹层玻璃。
表1：实施例1和对比例1的夹层玻璃结构及其透射率
Figure BDA0002039865260000051
从表1可以看出，现有普通汽车夹层玻璃在905nm波长的透射率最大只有79.91％，激光雷达和近红外摄像机与现有普通汽车夹层玻璃配合使用时，信号能量损失大于20％，不能满足激光雷达和近红外摄像机的工作需要；实施例1在增加了纳米增透膜后，夹层玻璃在905nm波长的透射率提高至82.12％，信号能量损失小于20％，能够满足激光雷达和近红外摄像机的工作需要。
对比例2和实施例2～5
对比例2：以厚度为1.8mm的钠钙硅酸盐浮法白玻以及1.1mm的超白玻璃为基片，1.8mm的白玻基片在900～1000nm波长范围内具有85.27％的透射率和7.77％的吸收率，1.1mm的超白玻璃在900～1000nm波长范围内具有91.24％的透射率和1.19％的吸收率，基片经过切割、磨边、洗涤和烘干等工序后进行配片，按照汽车玻璃高温成型工艺成型，再中间夹上一片0.76mm厚度的PVB膜片，经过合片的初压和高压工艺以及其他工序的附件安装制成对比例2的夹层玻璃。
实施例2～5：以厚度为1.8mm的钠钙硅酸盐浮法白玻以及1.1mm的超白玻璃为基片，1.8mm的白玻基片在900～1000nm波长范围内具有85.27％的透射率和7.77％的吸收率，1.1mm的超白玻璃在900～1000nm波长范围内具有91.24％的透射率和1.19％的吸收率，基片经过切割、磨边、洗涤和烘干等工序后进行镀膜沉积，在1.1mm的超白玻璃上沉积如表2中的纳米增透膜，沉积完成后将该1.1mm的超白玻璃与1.8mm的白玻基片进行配片，按照汽车玻璃高温成型工艺成型，再中间夹上一片0.76毫米厚度的PVB膜片，经过合片的初压和高压工艺以及其他工序的附件安装制成实施例2～5的夹层玻璃。
表2：实施例2～5和对比例2的夹层玻璃结构及性能
Figure BDA0002039865260000061
从表2可以看出，对比例2的夹层玻璃在905nm波长的透射率能够达到83.21％，但实施例2～5在增加了具有2～4个高折射率层/低折射率层的叠层结构的纳米增透膜后，夹层玻璃在905nm波长的透射率提高至85％以上，这样能够使激光雷达或近红外摄像机在工作时的信号能量损失大大降低，从而无需大幅提高激光雷达或近红外摄像机的功率，还能够提高激光雷达或近红外摄像机的使用精准度。
以上内容对本发明所述的一种车辆用夹层玻璃进行了具体描述，但是本发明不受以上描述的具体实施方式内容的局限，所以凡依据本发明的技术要点进行的任何改进、等同修改和替换等，均属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种车辆用夹层玻璃，在所述车辆内部安装有激光雷达和/或近红外摄像机，所述夹层玻璃包括外透明板、内透明板以及夹在外透明板和内透明板之间的热塑性膜片，所述外透明板具有第一表面和第二表面，所述第一表面远离所述热塑性膜片，所述第二表面靠近所述热塑性膜片，所述内透明板具有第三表面和第四表面，所述第三表面靠近所述热塑性膜片，所述第四表面远离所述热塑性膜片，在第一表面和/或第四表面上设置有纳米增透膜；
所述外透明板在900～1000nm波长范围内具有至少85％的透射率；
所述内透明板在900～1000nm波长范围内具有至少90％的透射率，所述内透明板在900～1000nm波长范围内具有不高于3％的吸收率；
所述纳米增透膜用于增加所述夹层玻璃在900～1000nm波长范围内的透射率，所述夹层玻璃对所述激光雷达和/或近红外摄像机的波长为900～1000nm的信号具有至少85％的透射率；
所述纳米增透膜包括2～5个高折射率层/低折射率层的叠层结构，所述高折射率层的折射率为2.0～2.7，所述低折射率层的折射率为1.3～1.7。
2.根据权利要求1所述的车辆用夹层玻璃，其特征在于：所述外透明板在900～1000nm波长范围内具有不高于10％的吸收率。
3.根据权利要求1所述的车辆用夹层玻璃，其特征在于：所述高折射率层的材料选自ZnSe、TiO2、ZnS、Ta2O5、Ti3O5、ZrO2、HfO2和Si3N4中的至少一种，所述低折射率层的材料选自MgF2、SiO2、Al2O3、MgO、AlF3、YbF3、YF3中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的车辆用夹层玻璃，其特征在于：其中一个高折射率层的材料选自ZrO2、HfO2、Ta2O5和Si3N4中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的车辆用夹层玻璃，其特征在于：所述外透明板和内透明板中的至少一个选用超白玻璃、PC板、PVC板、PE板或PMMA板。
6.根据权利要求1所述的车辆用夹层玻璃，其特征在于：所述外透明板的厚度小于或等于2.1mm，所述内透明板的厚度小于或等于2.0mm，所述内透明板的厚度小于或等于所述外透明板的厚度。
7.根据权利要求1所述的车辆用夹层玻璃，其特征在于：所述热塑性膜片在900～1000nm波长范围内具有至少90％的透射率和不高于10％的吸收率。
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