利用交流电加热的车辆透明体
技术领域
[0001]本发明通常涉及像车辆风挡那样的车辆透明体,并且在一个特定实施例中,涉及可加热的车辆风挡。
背景技术
[0002]让直流电(DC)流过叠层的车辆风挡上的导体(例如,电线或导电涂层)以便提高风挡的温度是众所周知的。这尤其可用在寒冷气候下除雾和融化风挡上的冰雪。
[0003]在电线加热的风挡中,将导电的细电线放置在风挡层板(ply)之间。将电线连接到传统车辆交流发电机的输出,以便将直流电(DC)电力供应给电线。电线具有足够小的电阻,以便向风挡提供5到7瓦每平方分米(W/dm2)的功率密度。
[0004]然而,电线加热的风挡存在的问题是车主可以看到电线。这些电线的存在从美观的角度来看是不期望的,并且会干扰透过风挡的可见性。如果减小电线的直径以试图降低电线的可见性,则必须增加电线的数量以保持所希望的功率密度。电线数量的增加不利地降低了风挡的太阳能总透射率(TSET)。
[0005]为了努力解决这个问题,一些加热的风挡利用透明导电涂层而不是电线来对风挡加热。虽然这些已知的透明涂层克服了使用电线带来的美观和可见性问题,但通过这些涂层加热的风挡也存在一些缺点。例如,传统的加热的风挡涂层通常具有2欧姆每方(Ω/□)或更大的面电阻。传统的车辆交流发电机(14伏特(V)DC;80安培;1,120瓦)无法提供足够高的电压将风挡加热到足以除冰的温度。因此,对于利用导电涂层而不是导线的车辆,必须改造车辆以提高可用DC电压。这样做的一种方式是用供应更大直流输出的交流发电机(譬如,42V DC(2,500W到5,000W)交流发电机)取代传统交流发电机。解决这个问题的另一种方式是保持传统14V DC交流发电机不变,但添加DC到DC转换器,将来自交流发电机的直流电压提升到足够高的水平(例如,42V DC),以便将风挡加热到商业上可接受的水平。
[0006]然而,取代传统交流发电机或添加DC到DC转换器都使车辆电气系统的成本和复杂性增加。
[0007]另一种解决方案是将涂层分成几个电隔离部分,并且将DC电力供应给每个独立的部分。然而,这也使风挡的成本和复杂性增加。
[0008]因此,期望能提供一种减轻或消除与传统可加热透明体相关的至少一些问题的透明体,例如叠层车辆透明体。
发明内容
[0009]一种可加热透明体包括衬底和在该衬底的至少一部分之上形成的导电涂层。电源与该导电涂层接触。将该电源配置成向该导电涂层提供交流电(AC)。
[0010]本发明的一种可加热车辆透明体包括具有第1表面和第2表面的第一层板、以及具有第3表面和第4表面的第二层板,第2表面与第3表面面对面。在第2或第3表面的至少一部分之上形成导电涂层。电源与该导电涂层接触,该电源被配置成向该导电涂层提供交流电。
[0011]另一种可加热车辆透明体包括具有第1表面和第2表面的第一玻璃层板、以及具有第3表面和第4表面的第二玻璃层板,第2表面与第3表面面对面。在第2或第3表面的至少一部分之上形成导电涂层,该导电涂层包括至少三个金属银层。电源与该导电涂层接触,以便将AC电力供应给该导电涂层。该电源包括交流发电机,该交流发电机包括产生AC电力的至少一个线圈。该导电涂层与该至少一个线圈电接触。变压器连接到该至少一个线圈和该导电涂层。
[0012]一种对具有导电涂层的车辆透明体进行加热的方法包括:提供具有导电涂层的衬底,该导电涂层在该衬底的至少一部分之上形成;并且将该导电涂层连接到AC电源。在一个实施例中,该AC电源包括交流发电机,该交流发电机包括产生AC电力的至少一个线圈,该导电涂层与该至少一个线圈电接触。
附图说明
[0013]将参照下列附图对本发明加以描述,在附图中,类似的附图标记自始至终都表示类似的部件。
[0014]图1是包括本发明特征的可加热风挡的示意图(未按比例绘制);
[0015]图2是沿着图1的直线II-II截取的风挡的展开图(未按比例绘制);
[0016]图3是适用于本发明的非限制性导电涂层的截面图(未按比例绘制);和
[0017]图4是适用于本发明的非限制性抗反射涂层的截面图(未按比例绘制)。
具体实施方式
[0018]本文所使用的空间或方向术语(例如“左”、“右”、“内”、“外”、“上方”、“下方”等)如在附图中所示出的那样来论述本发明。然而,应该明白,本发明可以采用各种可替代的取向,因此,这样的术语不应该认为是限制性的。此外,本文所使用的、用在本说明书和权利要求书中的表示尺寸、物理特性、处理参数、成分量、反应条件等的所有数字都应该理解为在所有情况下都是由术语“大约”修饰的。因此,除非另有说明,在如下的说明书和权利要求中给出的数值可以根据本发明寻求获得的所希望特性而变化。一点也不企图将等同原则应用限制于权利要求的范围,每个数值至少应该按照所报告的有效位的数量并且通过应用普通四舍五入技术来解释。此外,本文公开的所有范围都应该理解为包括范围的起始和结束值以及包含在其中的任何和所有子范围。例如,所述范围“1到10”应该被认为包括最小值1与最大值10之间(包括最小值1和最大值10在内)的任何和所有子范围;也就是说,从大于等于最小值1开始到小于等于最大值10结束的所有子范围,例如,1到3.3、4.7到7.5、5.5到10等。此外,本文所使用的术语“形成在......之上”、“沉积在......之上”、或“设置在......之上”意味着形成、沉积或设置在......上方,但不一定与表面接触。例如,“形成在”衬底“之上”的涂层不排除位于所形成的涂层与衬底之间的相同或不同成分的一个或多个其它涂层或膜的存在。本文使用的术语“聚合物”或“聚合物的”包括低聚物、均聚物、共聚物和三元聚合物,例如,由两种或更多种单体或聚合物形成的聚合物。术语“可见区”或“可见光”指的是波长范围从380nm到800nm的电磁辐射。术语“红外区”或“红外辐射”指的是波长范围从大于800nm到100,000nm的电磁辐射。术语“紫外区”或“紫外辐射”意味着波长范围从300nm到小于380nm的电磁能。另外,本文参考的所有文献(例如但不局限于授权的专利和专利申请)都应该被认为“通过参考并入”它们的全文。“可见光透射率”和“主波长”值是使用传统方法确定的那些值。本领域技术人员应该明白,即使被测玻璃样品的实际厚度不同于标准厚度,也可以以等效标准厚度(例如,5.5mm)来计算诸如可见光透射率和主波长那样的特性。
[0019]为了便于如下讨论,将针对用在车辆“透明体”上的情形来讨论本发明。本文所使用的术语“交通工具透明体”指的是车辆上设计成可透视的任何车辆结构,例如但不局限于风挡、侧窗、后窗、天窗、和玻璃天窗(moon roof)等。但是,应该明白,本发明不局限于用在车辆透明体上,而是可以实施在任何所希望领域中的透明体上,例如但不局限于叠层或非叠层的住宅和/或商用窗户、绝缘玻璃单元、和/或用于陆地、空中、太空、水上和水下车辆的透明体。因此,应该明白,给出具体公开的示范性实施例仅仅是为了说明本发明的一般概念,本发明不局限于这些特定的示范性实施例。另外,虽然典型的车辆“透明体”可以具有足够大的可见光透射率,以便可以透过透明体观看东西,但在本发明的实施中,“透明体”无需对可见光透明,也可以是半透明的或不透明的(如下所述)。车辆风挡和制造车辆风挡的方法的非限制性例子可以在美国专利第4,820,902、5,028,759和5,653,903号中找到。
[0020]在图1和图2中示出了包括本发明特征的一种非限制性可加热透明体10(例如,汽车风挡)。透明体10可以具有任何所希望的可见光、红外辐射或紫外辐射的透射率和反射率。例如,透明体10的可见光透射率可以为任何所希望的数量,例如大于0%到100%,例如大于70%。对于美国国内的风挡和前侧窗区,可见光透射率通常大于等于70%。对于像后座侧窗和后窗那样的隐避区,可见光透射率可以小于风挡的可见光透射率,例如小于70%。
[0021]如在图2中最佳看到的那样,透明体10包括第一层板12,第一层板12具有面向车辆外部的第一主表面(即外主表面14)(第1表面)和相对的第二或内主表面16(第2表面)。透明体10还包括第二层板18,第二层板18具有外(第一)主表面20(第3表面)和内(第二)主表面22(第4表面)。层板表面的这种编号与车辆技术中的传统实践一致。第一和第二层板12、18可以以任何合适的方式(例如通过传统夹层24)而结合在一起。尽管非必需,但在层叠期间和/或之后,可以以任何所希望的方式将传统边缘密封剂(未示出)施加于叠层透明体10的周边。可以在层板12、18的至少一个的表面上(例如,围绕第一层板12的内主表面16的周边)设置装饰带,例如,像陶瓷带那样的不透明、半透明或有色遮光带26(如图2所示)。在层板12、18之一的至少一部分之上(例如,在第2表面16或第3表面20之上)形成导电涂层30。尽管非必需,但在一个非限制性实施例中,在至少一个表面之上(例如,在第4表面22之上)形成抗反射涂层32。母线组件36(图1)与导电涂层30电接触。母线组件36还与下面将更详细讨论的电源38(图1)连接。在本发明的实施中,电源38是交流(AC)电源。因此,在本发明的实施中,用AC电流而不是DC电流来对透明体10供电。
[0022]在本发明的广泛实施中,透明体10的层板12、18可以具有相同或不同的材料。层板12、18可以包括具有任何所希望特性的任何所希望的材料。例如,层板12、18中的一个或多个对可见光可以是透明的或半透明的。“透明”的意思是具有大于0%到100%的可见光透射率。或者,层板12、18中的一个或多个可以是半透明的。“半透明”的意思是允许电磁能(例如,可见光)经过,但使这个能量漫射,使得观看者不能清楚地看见对侧的物体。合适材料的例子包括但不局限于:塑料衬底(譬如,像聚丙烯酸酯那样的丙烯酸聚合物;像聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丙酯等那样的聚甲基丙烯酸烷基酯;聚氨酯;聚碳酸酯;像聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等那样的聚对苯二甲酸烷基酯(polyalkylterephthalate);含聚硅氧烷的聚合物;或者制备这些材料的任何单体的共聚物,或它们的任何混合物);陶瓷衬底;玻璃衬底;或上述任何材料的混合或组合。例如,层板12、18中的一个或多个可以包括传统的钠钙硅酸盐玻璃、硼硅玻璃或含铅玻璃。该玻璃可以是透明玻璃。“透明玻璃”的意思是非着色或非有色的玻璃。或者,该玻璃可以是着色或有色的玻璃。该玻璃可以是经退火或热处理的玻璃。本文使用的术语“热处理”的意思是经过回火的或至少局部经过回火的。该玻璃可以是任何类型的玻璃(例如传统的浮法玻璃),并且可以具有带有任何光学特性(例如,任何可见光透射率值、任何紫外光透射率值、任何红外光透射率值和/或任何总太阳能透射率值)的任何成分。“浮法玻璃”的意思是通过传统浮法工艺形成的玻璃,在传统浮法工艺中,将熔化的玻璃沉积到熔化金属盆上,并且使其受控冷却,从而形成浮法玻璃带。然后,根据需要,切割和/或成形和/或热处理玻璃带。浮法玻璃工艺的例子公开在美国专利第4,466,562和4,671,155号中。第一和第二层板12、18中每一个都可以是例如透明浮法玻璃,或者可以是着色或有色的玻璃,或者层板12、18中的一个可以是透明玻璃而层板12、18中的另一个是有色玻璃。在美国专利第4,746,347、4,792,536、5,030,593、5,030,594、5,240,886、5,385,872和5,393,593号中描述了适用于第一层板12和/或第二层板18的玻璃的例子,但是其并不限制本发明。第一和第二层板12、18可以具有任何所希望的尺寸(例如,长度、宽度、形状或厚度)。在一个示范性汽车透明体中,第一和第二层板每一个都可以是1mm到10mm厚,例如,1mm到5mm厚、或1.5mm到2.5mm厚、或1.8mm到2.3mm厚。第一层板12和/或第二层板18的玻璃成分可以具有在大于0wt.%到1.0wt.%的范围内(例如,0.1wt.%到0.6wt.%)的总铁含量,和/或在0.2到0.6的范围内的氧化还原比。
[0023]在一个非限制性实施例中,层板12、18之一或两者在550纳米(nm)的基准波长上可以具有高可见光透射率。“高可见光透射率”的意思是,在板厚从2mm到25mm的玻璃的5.5mm等效厚度上,在550nm上可见光透射率大于等于85%,譬如大于等于87%,譬如大于等于90%,譬如大于等于91%,譬如大于等于92%。对于本发明的实施尤其有用的玻璃公开在美国专利第5,030,593和5,030,594号中,并且可从PPG工业公司购买到,其商标为
[0024]夹层24可以具有任何所希望的材料,并且可以包括一个或多个层或层板。夹层24可以是聚合物或塑料材料,例如,聚乙烯醇缩丁醛、塑化的聚氯乙烯、或包括聚对苯二甲酸乙二醇酯的多层热塑性材料等。适用的夹层材料公开在,例如,美国专利第4,287,107和3,762,988号中,但不应该认为局限于此。夹层24将第一和第二层板12、18固定在一起,提供能量吸收,减少噪声,并提高叠层结构的强度。夹层24还可以是如在例如美国专利第5,796,055号中描述的声音吸收或衰减材料。夹层24可以具有设置在其上或并入其中的阳光控制涂层,或可以包括有色材料以降低太阳能透射率。
[0025]涂层30是导电涂层,并且沉积在玻璃层板12、18之一的主表面的至少一部分之上,譬如,在外侧玻璃层板12(图2)的内表面16或内侧玻璃层板18的外表面20上。在一个非限制性实施例中,导电涂层30可以包括位于依次施加在玻璃层板12、18之一的至少一部分之上的成对介电层之间的一个或多个金属膜。导电涂层30可以是热和/或辐射反射涂层,并且可以具有相同或不同成分和/或功能的一个或多个涂层或膜。本文使用的术语“膜”指的是所希望或所选的涂层成分的涂层区。“层”可以包含一个或多个“膜”,而“涂层”或“涂层叠层”可以包含一个或多个“层”。例如,导电涂层30可以是单层涂层或多层涂层,并且可以包括一种或多种金属、非金属、半金属、半导体、和/或它们的合金、化合物、复合物、组合物或混合物。例如,导电涂层30可以是单层金属氧化物涂层、多层金属氧化物涂层、非金属氧化物涂层、金属氮化物或氧氮化物涂层、非金属氮化物或氧氮化物涂层、或包含一种或多种上述任何材料的多层涂层。在一个非限制性实施例中,导电涂层30可以是掺杂的金属氧化物涂层。
[0026]涂层30可以是功能性涂层。本文使用的术语“功能性涂层”指的是修改在上面沉积有该涂层的衬底的一个或多个物理特性(例如,光学、热、化学或机械特性)、但在随后处理期间并不打算完全从衬底上除去的涂层。导电涂层30可以具有相同或不同成分或功能的一个或多个功能性涂层或膜。
[0027]导电涂层30可以是,例如,像公开在美国专利第5,653,903和5,028,759号中那样用于制造可加热窗的导电涂层,或者是用作天线的单膜或多膜涂层。同样,导电涂层可以是导电的阳光控制涂层。本文使用的术语“阳光控制涂层”指的是由影响所涂物品的阳光特性(譬如但不局限于,从所涂物品反射、被所涂物品吸收、或穿过所涂物品的阳光辐射(例如,可见光、红外或紫外辐射)的量、遮光系数、发射率等)的一个或多个层或膜组成的涂层。阳光控制涂层可以阻挡、吸收或过滤太阳光谱的所选部分,譬如但不局限于,IR、UV和/或可见光谱。可以用在本发明的实施中的阳光控制涂层的例子可以,例如,在美国专利第4,898,789、5,821,001、4,716,086、4,610,771、4,902,580、4,716,086、4,806,220、4,898,790、4,834,857、4,948,677、5,059,295和5,028,759号中以及在美国专利申请第09/058,440号中找到,但不应该认为局限于这些。
[0028]导电涂层30也可以是允许可见光波长的能量透过涂层、但反射更长波长的太阳红外辐射能量的低发射率导电涂层。“低发射率”的意思是发射率小于0.4,譬如小于0.3,譬如小于0.2,譬如小于0.1,例如小于等于0.05。低发射率涂层的例子可以在,例如,美国专利第4,952,423和4,504,109号和英国参考文献GB 2,302,102中找到。
[0029]用在本发明上的合适导电涂层30的非限制性例子可从美国宾夕法尼亚州匹兹堡市PPG工业公司(PPG Industries,Inc.ofPittsburgh,Pennsylvania)购买到,这几类涂层的商标为
和
这样的涂层通常包括一个或多个抗反射涂膜,抗反射涂膜包含对可见光透明的介电或抗反射材料,例如金属氧化物或金属合金的氧化物。导电涂层30也可以包括一个或多个红外反射膜,并且如本领域中公知的那样可以进一步包含位于金属反射层之上和/或之下的底漆膜或阻挡膜(例如钛),该红外反射膜包含反射金属,例如像黄金、铜或银那样的贵金属或者它们的组合或合金。导电涂层30可以具有任何所希望数量的红外反射膜,譬如但不局限于,1到5个红外反射膜。在一个非限制性实施例中,涂层30可以具有1个或更多个银层,例如2个或更多个银层,例如3个或更多个银层,譬如5个或更多个银层。具有三个银层的合适涂层的非限制性例子公开在美国专利申请第10/364,089号(公开号2003/0180547 A1)中。
[0030]导电涂层30可以通过任何传统方法(譬如但不局限于,传统化学气相沉积(CVD)和/或物理气相沉积(PVD)方法)来沉积。CVD工艺的例子包括喷雾热解。PVD工艺的例子包括电子束蒸发和真空溅射(譬如,磁控溅射气相沉积(MSVD))。也可以使用其它涂覆方法,譬如但不局限于,溶胶一凝胶沉积。在一个非限制性实施例中,导电涂层30可以通过MSVD来沉积。本领域技术人员应该充分理解MSVD涂覆设备和方法的例子,它们都描述在,例如,美国专利第4,379,040、4,861,669、4,898,789、4,898,790、4,900,633、4,920,006、4,938,857、5,328,768和5,492,750号中。
[0031]在图3中示出了适用于本发明的示范性而非限制性涂层30。这种示范性涂层30包括沉积在衬底的主表面(例如,第一层板12的第2表面16)的至少一部分之上的基层或第一介电层40。第一介电层40可以包含一个或多个抗反射材料和/或介电材料的膜,前述材料是譬如但不局限于,金属氧化物、金属合金的氧化物、氮化物、氧氮化物或它们的混合物。第一介电层40可以对可见光透明。适用于第一介电层40的金属氧化物的例子包括钛、铪、锆、铌、锌、铋、铅、铟、锡的氧化物以及它们的混合物。这些金属氧化物可以含有少量其它材料,譬如,氧化铋中的锰、氧化铟中的锡等。另外,可以使用金属合金或金属混合物的氧化物,譬如,含锌和锡的氧化物(例如,锡酸锌)、铟锡合金的氧化物、氮化硅、氮化硅铝、或氮化铝。此外,可以使用掺杂的金属氧化物,譬如,掺锑或铟的氧化锡或者掺镍或硼的氧化硅。第一介电层40可以是像金属合金氧化物膜(例如,锡酸锌)那样的基本单相膜,或者可以是由锌和锡氧化物组成的多相混合物,或者可以由多个金属氧化物膜组成,例如在美国专利第5,821,001、4,898,789和4,898,790号中公开的那些。
[0032]在图3所示的示范性实施例中,第一介电层40可以包含多膜结构,该多膜结构具有沉积在第一层板12的内主表面16的至少一部分之上的第一膜42(例如,金属合金氧化物膜)和沉积在第一金属合金氧化物膜42之上的第二膜44(例如,金属氧化物或氧化物混合物膜)。在一个非限制性实施例中,第一膜42可以是锌/锡合金氧化物。锌/锡合金氧化物可以通过磁控溅射真空沉积从锌和锡的阴极获得,该锌和锡的阴极可以包含比例为10wt.%到90wt.%的锌和90wt.%到10wt.%的锡的锌和锡。可以存在于第一膜42之中的一种合适的金属合金氧化物是锡酸锌。“锡酸锌”指的是组合物ZnxSn1-xO2-x(分子式1),其中,“x”在大于0到小于1的范围内变化。例如,“x”可以大于0,并且可以是大于0到小于1之间的任何分数或小数。例如,在x=2/3的情况下,分子式1是Zn2/3Sn1/3O4/3,更常见的是描述成“Zn2SnO4”。含锡酸锌的膜具有在该膜中占主要量的分子式1的一种或多种形式。在一个非限制性实施例中,第一膜42包含锡酸锌,并且其厚度在100
到500
的范围内,譬如150
到400
例如200
到300
例如260
[0033]第二膜44可以是含锌膜,例如氧化锌。氧化锌膜可以通过包括改善阴极溅射特性的其它材料的锌阴极来沉积。例如,锌阴极可以包括少量(例如小于10wt.%,譬如大于0到5wt.%)的锡来改善溅射。在这种情况下,所得到的氧化锌膜将包括小百分比的氧化锡,例如0到小于10wt.%的氧化锡,例如0到5wt.%的氧化锡。本文将从含有95%锌和5%锡的锌/锡阴极溅射的氧化层写成Zn0.95Sn0.05O1.05,并且将其称为氧化锌膜。阴极中的少量锡(例如,小于10wt.%)被认为在主要含氧化锌的第二膜44中形成了少量氧化锡。第二膜44的厚度可以在50
到200
的范围内,譬如75
到150
例如100
在第一膜42是锡酸锌而第二膜44是氧化锌(Zn0.95Sn0.05O1.05)的一个非限制性实施例中,第一介电层40的总厚度可以小于等于1,000
譬如小于等于500
例如300
到450
例如350
到425
例如400
[0034]第一热和/或辐射反射膜或层46可以沉积在第一介电层40之上。第一反射层46可以包括反射金属,譬如但不局限于,金属的黄金、铜、银、或者它们的混合物、合金或组合。在一个实施例中,第一反射层46包含厚度在25
到300
的范围内(例如50
到300
例如50
到200
譬如70
到150
譬如100
到150
例如130
)的金属银层。
[0035]第一底漆膜48可以沉积在第一反射层46之上。第一底漆膜48可以是在沉积过程中可以牺牲掉的氧俘获材料(例如,钛),以便防止在溅射过程或随后加热过程中第一反射层46恶化或氧化。可以选择在第一反射层46的材料氧化之前氧化氧俘获材料。如果将钛用作第一底漆膜48,则优选在氧化下面的银层之前将钛氧化成二氧化钛。在一个实施例中,第一底漆膜48是厚度在5
到50
的范围内(例如10
到40
例如15
到25
例如20
)的钛。
[0036]可选的第二介电层50可以沉积在第一反射层46之上(例如,在第一底漆膜48之上)。第二介电层50可以包含一个或多个含金属氧化物或金属合金氧化物的膜,诸如上文中针对第一介电层所述的那些膜。在例示性而非限制性实施例中,第二介电层50包括沉积在第一底漆膜48之上的第一金属氧化物膜52,例如,氧化锌(Zn0.95Sn0.05O1.05)膜。第二金属合金氧化物膜54(例如,锡酸锌(Zn2SnO4)膜)可以沉积在第一氧化锌(Zn0.95Sn0.05O1.05)膜52之上。第三金属氧化物膜56(例如,另一个锌/锡氧化物层(Zn0.95Sn0.05O1.05))可以沉积在锡酸锌层之上,以形成多膜的第二介电层50。在一个非限制性实施例中,第二介电层50的氧化锌(Zn0.95Sn0.05O1.05)膜52、56中的每一个的厚度都可以在大约50
到200
的范围内,例如75
到150
例如100
金属合金氧化物层(锡酸锌)54的厚度可以在100
到800
的范围内,例如200
到700
例如300
到600
例如550
到600
[0037]可选的第二热和/或辐射反射层58可以沉积在第二介电层50之上。第二反射层58可以包括上文中针对第一反射层46所述的一种或多种任何反射材料。在一个非限制性实施例中,第二反射层58包含具有在25
到200
的范围内(例如50
到150
例如80
到150
例如100
到150
例如130
)的厚度的银。在另一个非限制性实施例中,这个第二反射层58可以比第一和/或第三反射层(稍后将讨论第三反射层)厚。
[0038]可选的第二底漆膜60可以沉积在第二反射层58之上。第二底漆膜60可以是上文中针对第一底漆膜48所述的任何材料。在一个非限制性实施例中,第二底漆膜包括具有在大约5
到50
的范围内(例如10
到25
例如15
到25
例如20
)的厚度的钛。
[0039]可选的第三介电层62可以沉积在第二反射层58之上(例如,在第二底漆膜60之上)。第三介电层62也可以包括像上文中针对第一和第二介电层40、50所讨论那样的一个或多个含金属氧化物或金属合金氧化物的层。在一个非限制性实施例中,第三介电层62是与第二介电层50类似的多膜层。例如,第三介电层62可以包括第一金属氧化物层64(例如,氧化锌(Zn0.95Sn0.05O1.05)层)、沉积在氧化锌层64之上的第二含金属合金氧化物的层66(例如,锡酸锌层(Zn2SnO4))、以及沉积在锡酸锌层66之上的第三金属氧化物层68(例如,另一个氧化锌(Zn0.95Sn0.05O1.05)层)。在一个非限制性实施例中,氧化锌层64、68的厚度可以在50
到200
的范围内,譬如75
到150
例如100
金属合金氧化物层66的厚度可以在100
到800
的范围内,例如200
到700
例如300
到600
例如550
到600
[0040]在本发明的一个非限制性方面中,第二介电层50和第三介电层62的厚度相差在10%以内,譬如相差在5%以内,譬如相差在2%到3%以内。
[0041]涂层30可以进一步包括沉积在第三介电层62之上的可选的第三热和/或辐射反射层70。第三反射层70可以具有上文中针对第一和第二反射层所讨论的任何材料。在一个非限制性实施例中,第三反射层70包括银,并且其厚度在25
到300
的范围内,例如50
到300
例如50
到200
譬如70
到150
譬如100
到150
例如120
在本发明的一个非限制性方面中,第一反射层46和第三反射层70的厚度相差在10%以内,譬如相差在5%以内,譬如相差在2%到3%以内。
[0042]可选的第三底漆膜72可以沉积在第三反射层70之上。第三底漆膜72可以具有上文中针对第一或第二底漆膜所述的任何底漆材料。在一个非限制性实施例中,第三底漆膜是钛,并且其厚度在5
到50
的范围内,例如10
到25
例如20
[0043]可选的第四介电层74可以沉积在第三反射层之上(例如,在第三底漆膜72之上)。第四介电层72可以由像上文中针对第一、第二或第三介电层40、50、62所述的那些那样的一个或多个含金属氧化物或金属合金氧化物的层组成。在一个非限制性实施例中,第四介电层74是具有沉积在第三底漆膜72之上的第一金属氧化物层76(例如,氧化锌(Zn0.95Sn0.05O1.05)层)和沉积在氧化锌层76之上的第二金属合金氧化物层78(例如,锡酸锌层(Zn2SnO4))的多膜层。氧化锌层76的厚度可以在25
到200
的范围内,譬如50
到150
譬如100
锡酸锌层78的厚度可以在25
到500
的范围内,例如50
到500
例如100
到400
例如200
到300
例如260
[0044]如果需要的话,涂层30可以包含另外的多组介电层/反射金属层/底漆层单元。在一个非限制性实施例中,涂层30可以包含多达五个抗反射金属层,例如,多达五个银层。
[0045]在本发明的一个非限制性实施例中,涂层30被配置成或被尺寸加工成,当涂层与传统车辆交流发电机(例如,产生80安培和14伏特的传统交流发电机)电接触时,在范围在24英寸到30英寸(60cm到75cm)内的母线到母线距离D(参见图1)上提供2到10瓦每平方分米(W/dm2)(例如4到8W/dm2,例如5到6W/dm2)的功率密度。可以认为,这样的功率密度足以使与衬底10的外表面14接触的冰熔化。对于美国国内的观察面板(譬如,风挡),该透明体还应该具有大于等于70%(譬如,大于等于71%)的可见光透射率。正如本领域技术人员懂得的那样,需要平衡几种不同的竞争因素,以提供具有足够的电导率以及足够的透射率的涂层。例如,随着母线之间的距离D增大(即,透明体从上到下越来越宽),母线到母线电阻增大。随着母线到母线电阻增大,功率密度减小。为了在母线到母线距离增大时保持功率密度不变,必须减小涂层的电阻率。减小电阻率的一种方式是增加一个或多个银层的厚度和/或增加银层的数量。在本发明的一种非限制性实施中,将银层的厚度和/或数量配置成给出0.6到1.7Ω/□(譬如0.8到1.3Ω/□,譬如0.9到1.1Ω/□)的涂层总电阻率。但是,正如本领域技术人员也懂得的那样,随着银层的厚度或数量增大,可见光透射率降低。对于像风挡那样的车辆的前方视区,银层的厚度和/或数量不应该增大到该视区的可见光透射率降低到大约70%以下的点。
[0046]涂层30可以包括,例如,在如图3所示的非限制性实施例中沉积在可选的第四介电层74(如果存在的话)之上的保护涂层80,从而有助于防止下方的层(例如抗反射层)在处理期间受到机械和化学侵袭。保护涂层80可以是阻氧涂层,以便,譬如在加热或弯曲期间,防止或减少周围的氧进入涂层30下方的层中。保护涂层80可以具有任何所希望的材料或材料的混合物。在一个示范性实施例中,保护涂层80可以包括具有一种或多种金属氧化物材料(譬如但不局限于,铝、硅的氧化物、或它们的混合物)的层。例如,保护涂层80可以是包含如下成分的单个涂层:范围在0wt.%到100wt.%内的氧化铝和/或范围在100wt.%到0wt.%内的二氧化硅,譬如5wt.%到95wt.%的氧化铝和95%到5wt.%的二氧化硅,譬如10wt.%到90wt.%的氧化铝和90wt.%到10wt.%的二氧化硅,譬如15wt.%到90wt.%的氧化铝和85wt.%到10wt.%的二氧化硅,譬如50wt.%到75wt.%的氧化铝和50wt.%到25wt.%的二氧化硅,譬如50wt.%到70wt.%的氧化铝和50wt.%到30wt.%的二氧化硅,譬如35wt.%到100wt.%的氧化铝和65wt.%到0wt.%的二氧化硅,例如70wt.%到90wt.%的氧化铝和30wt.%到10wt.%的二氧化硅,例如75wt.%到85wt.%的氧化铝和25wt.%到15wt.%的二氧化硅,例如88wt.%的氧化铝和12wt.%的二氧化硅,例如65wt.%到75wt.%的氧化铝和35wt.%到25wt.%的二氧化硅,例如70wt.%的氧化铝和30wt.%的二氧化硅,例如60wt.%到小于75wt.%的氧化铝和大于25wt.%到40wt.%的二氧化硅。在一个特定非限制性实施例中,保护涂层80包含40wt.%到60wt.%的氧化铝和60wt.%到40wt.%的二氧化硅。还可以存在其它材料(例如,铝、铬、铪、钇、镍、硼、磷、钛、锆、和/或它们的氧化物),从而调整保护涂层80的折射率。在一个非限制性实施例中,保护涂层80的折射率可以在1到3的范围内,譬如1到2,譬如1.4到2,譬如1.4到1.8。
[0047]在一个非限制性实施例中,保护涂层80是二氧化硅和氧化铝组合的涂层。保护涂层80可以从两个阴极(例如,一个硅和一个铝)或从包含硅和铝两者的单个阴极溅射。这种硅/铝氧化物保护涂层80可以写成SixAl1-xO1.5+x/2,其中,x可以在大于0到小于1之间变化。
[0048]或者,保护涂层80可以是由单独形成的多层金属氧化物材料形成的多层涂层,譬如但不局限于,由在另一个含金属氧化物的层(例如,含二氧化硅和/或氧化铝的第二层)之上形成的一个含金属氧化物的层(例如,含二氧化硅和/或氧化铝的第一层)形成的双层。多层保护涂层的各个层可以具有任何所希望的厚度。
[0049]保护涂层可以具有任何所希望的厚度。在一个非限制性实施例中,保护涂层80是具有在50
到50,000
的范围内(譬如50
到10,000
譬如100
到1,000
例如100
到500
譬如100
到400
譬如200
到300
譬如250
)的厚度的硅/铝氧化物涂层(SixAl1-xO1.5+x/2)。此外,保护涂层80可以具有非均匀厚度。“非均匀厚度”的意思是保护涂层80的厚度可以在给定单位区域上变化,例如,保护涂层80可以存在高的和低的地点或区域。
[0050]在另一个非限制性实施例中,保护涂层80可以包括第一层和在第一层之上形成的第二层。在一个特定非限制性实施例中,第一层可以包含氧化铝或包含氧化铝和二氧化硅的混合物或合金。例如,第一层可以包含二氧化硅/氧化铝混合物,该二氧化硅/氧化铝混合物含有大于5wt.%的氧化铝,譬如大于10wt.%的氧化铝,譬如大于15wt.%的氧化铝,譬如大于30wt.%的氧化铝,譬如大于40wt.%的氧化铝,譬如50wt.%到70wt.%的氧化铝,譬如在70wt.%到100wt.%的范围内的氧化铝和在30wt.%到0wt.%的范围内的二氧化硅。在一个非限制性实施例中,第一层的厚度可以在大于0
到1微米的范围内,譬如50
到100
譬如100
到250
譬如100
到150
第二层可以包含二氧化硅或包含二氧化硅和氧化铝的混合物或合金。例如,第二层可以包含二氧化硅/氧化铝混合物,该二氧化硅/氧化铝混合物含有大于40wt.%的二氧化硅,譬如大于50wt.%的二氧化硅,譬如大于60wt.%的二氧化硅,譬如大于70wt.%的二氧化硅,譬如大于80wt.%的二氧化硅,譬如在80wt.%到90wt.%范围内的二氧化硅和在10wt.%到20wt.%范围内的氧化铝,例如85wt.%的二氧化硅和15wt.%的氧化铝。在一个非限制性实施例中,第二层的厚度可以在大于0
到2微米的范围内,譬如50
到5,000
譬如50
到2,000
譬如100
到1,000
譬如300
到500
譬如350
到400
合适的保护涂层的非限制性例子在例如美国专利申请第10/007,382、10/133,805、10/397,001、10/422,094、10/422,095、和10/422,096号中有描述。
[0051]透明体10进一步包括,例如在第二层板18的第4表面22上的抗反射涂层32。在一个非限制性实施例中,抗反射涂层32包含折射率相对较高和相对较低材料的交替层。“高”折射率材料是折射率高于“低”折射率材料的任何材料。在一个非限制性实施例中,低折射率材料是折射率小于等于1.75的材料。这种材料的非限制性例子包括二氧化硅、氧化铝、和它们的混合物或组合物。高折射率材料是折射率大于1.75的材料。这种材料的非限制性例子包括氧化锆和锡酸锌。抗反射涂层32可以是,例如但不局限于,如图4所示的具有第一金属合金氧化物层86(第一层)、第二金属氧化物层88(第二层)、第三金属合金氧化物层90(第三层)和金属氧化物顶层92(第四层)的多层涂层。在一个非限制性实施例中,第四层92是包含二氧化硅或氧化铝或它们的混合物或组合物的上部低折射率层。第三层90是包含锡酸锌或氧化锆或它们的混合物或组合物的上部高折射率层。第二层88是包含二氧化硅或氧化铝或它们的混合物或组合物的下部低折射率层。第一层86是包含锡酸锌或氧化锆或它们的混合物或组合物的下部高折射率层。在一个非限制性实施例中,顶层92包含二氧化硅,并且范围从0.7到1.5个四分之一波长,例如0.71到1.45个四分之一波长,譬如0.8到1.3个四分之一波长,譬如0.9到1.1个四分之一波长。“四分之一波长”的意思是:物理层厚度*4*折射率/(基准光波长)。在这个讨论中,基准光波长是550nm。在这个非限制性实施例中,上部高折射率层90的厚度由如下公式定义:-0.3987*(顶层的四分之一波长值)2-1.1576*(顶层的四分之一波长值)+2.7462。因此,如果顶层92是0.96个四分之一波长,则上部高折射率层90将是-0.3987(0.96)2-1.1576(0.96)+2.7462=1.2675个四分之一波长。下部低折射率层88由如下公式定义:2.0567*(顶层的四分之一波长值)2-3.5663*(顶层的四分之一波长值)+1.8467。下部高折射率层86由如下公式定义:-2.1643*(顶层的四分之一波长值)2+4.6684*(顶层的四分之一波长值)-2.2187。在一个特定非限制性实施例中,抗反射涂层32包含0.96个四分之一波长(88.83nm)的二氧化硅的顶层92、1.2675个四分之一波长(84.72nm)的锡酸锌的层90、0.3184个四分之一波长(29.46nm)的二氧化硅的层88以及0.2683个四分之一波长(17.94nm)的锡酸锌的层86。在其它非限制性实施例中,层86、88和90的四分之一波长值相对于上面的公式值可以变化±25%,譬如±10%,譬如±5%。
[0052]其它合适的抗反射涂层公开在美国专利第6,265,076号中的第2栏第53行到第3栏第38行以及实例1-3中。另外的合适的抗反射涂层公开在美国专利第6,570,709号中的第2栏第64行到第5栏第22行、第8栏第12-30行、第10栏第65行到第11栏第11行、第13栏第7行到第14栏第46行、第16栏第35-48行、第19栏第62行到第21栏第4行、实例1-13以及表格1-8中。
[0053]在图1和图2中示出的非限制性实施例中,母线组件36包括在外层板12的内表面16上形成的并且相隔母线到母线距离D的第一或底部母线96和第二或顶部母线98。母线96、98与导电涂层30电接触。母线组件还包括与第一母线96连接的第一导电引线100和与第二母线98连接的第二导电引线102。引线100、102中的每一条都与电源38电接触。母线96、98和/或导电引线100、102可以由导电金属箔或带(譬如但不局限于,铜箔或镀锡铜箔)形成,或者可以由导电涂层(譬如,陶瓷涂层)、导线、或它们的组合形成。在本发明的一个非限制性实施例中,母线96和98至少可以局部位于,或全部位于装饰带26上(如图2所示)。
[0054]在本发明的广泛实施中,电源38可以是被配置成给透明体10供应AC电力的任何电源。然而,在一个非限制性实施例中,电源38包含传统车辆交流发电机200的线圈。正如汽车领域技术人员懂得的那样,车辆交流发电机用于对车辆电池充电,并在引擎运行时对车辆的电气系统供电。当旋转磁铁(转子)在静止的一组缠绕线圈(定子)内旋转时交流发电机200发电。大多数传统交流发电机具有四组线圈。一组线圈产生磁场,而其它三组线圈(在图1中由附图标记202标识)感应磁场。将线圈202产生的AC电流引向一组整流器204(譬如,二极管电桥),以便将来自线圈202的AC电力转换成DC电力。大多数交流发电机包括电压调节器206,以便无论需求是什么都将交流发电机的操作调整成产生恒压的DC输出208。如果对于DC电力的需求增加,电压调节器206就命令交流发电机增大输出,如果需求减小,电压调节器206就命令交流发电机减小输出。这个DC输出208用于对过去已经包括可加热风挡的车辆电气系统供电。本领域技术人员应该明白传统车辆交流发电机的结构和操作,因此,不再作任何更详细的讨论。但是,传统交流发电机不能简单地产生足够高的DC电压将传统导电涂层加热到足以对传统汽车风挡除冰的温度。
[0055]但是,在本发明的实施中,从交流发电机线圈202中引出AC电力来对涂层30供电,而不是如在前面的系统中所做的那样使用整流器204的DC输出208。在一个非限制性实施例中,可以,譬如,通过一条或多条导电电缆或电线212使一个或多个线圈202与变压器210电接触。变压器210以任何传统方式(譬如,通过引线100、102)给导电涂层30供应AC电力。变压器210可以是传统的固定输出变压器。或者,变压器210可以是被配置成提高或降低线圈202供应的AC电压的调压变压器(variable transformer)。在一个非限制性实施例中,变压器210可以将来自线圈202的(即供应给涂层30的)AC电力调节成在2V到42V的范围内,譬如在6V到28V的范围内,譬如在8V到14V的范围内。
[0056]现在描述本发明的组件的操作。当譬如为了除雾或除冰而希望将电力供应给透明体10时,启动变压器210。将来自线圈202的AC电力引向变压器210,然后引向涂层30。由电压调节器206感测可能引起的来自交流发电机200的DC输出208的任何减小,并对其进行补偿。透明体10上所需的功率可能根据所希望的用途而变化。例如,除雾可以使用比除冰小的功率。因此,在本发明的一种非限制性实施中,对于除雾操作,变压器210可以减小线圈202供应的14V AC电力。例如,变压器210可以将AC电压减小到在6V到8V的范围内,以便用于除雾。对于除冰操作,变压器210可以将来自线圈的14V AC电力增大到,例如高达28V、譬如高达42V。
[0057]因此,在本发明的实施中,将AC电力而不是DC电力供应给车辆透明体的导电涂层。使用AC电力省去了对体积更大、功率更大交流发电机的需要,还省去了对DC到DC转换器的需要。
[0058]本领域技术人员应该容易懂得,可以在不脱离前面描述中所公开的概念的情况下对本发明作各种修改。因此,本文详细描述的特定实施例只是例示性的,而并不限制本发明的范围,本发明的范围由所附权利要求及其任何和所有等同物的全部广度给定。