可电加热的天线片材以及对此的制造方法与流程

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可电加热的天线片材以及对此的制造方法与流程

本发明处于片材技术的领域并且涉及可电加热的天线片材以及用于制造所述可电加热的天线片材的方法和其应用。



背景技术:

具有透明的、导电的涂层的片材已经多次在专利文献中予以描述。仅应示例性地参照出版物DE 198 58 227 C1、DE 10 2008 018 147 A1和DE 10 2008 029 986 A1。在各种情况下,传导的涂层用于反射热辐射并且例如在机动车中或者在建筑物中导致热舒适度的改善。所述涂层也多次被用作加热层,用于对透明的片材全面地进行电加热。

导电的涂层由于其导电性也可以被用作用于接收电磁波的面状的天线,如在DE 10 106 125 A1、DE 103 19 606 A1、DE 10 2012 008 033 A1、EP 0 720 249 A2、EP 2 400 591 A1和US 2003/0112190 A1中公开的那样。对此,传导的涂层与天线端子以电流方式或者以电容方式被耦合为耦合电极,并且在片材的边缘区域中天线信号被提供。经由接线导体、典型地在中间连接天线放大器的情况下,天线信号被输送给接收设备。通常未屏蔽的绞合线或者薄膜导体被用作接线导体,所述绞合线或者薄膜导体虽然拥有相对低的欧姆电阻并且仅引起小的欧姆功率损耗。然而这样的接线导体不允许定义的信号传输,因为由于不可避免的位置公差可能发生与导电的车辆车身或者相邻的导体的未定义的耦合,使得重要的天线特性、诸如带宽、效率和基点阻抗(Fußpunktimpedanz)的波动范围是相对大的。出于该原因,这样的未屏蔽的导体必须被保持得尽可能短。

通过使用专门的高频导体可以避免信号丢失,所述高频导体除了信号导体外还随身携带至少一个接地导体(如同轴导体,同面导体,微条状导体)。然而这样的高频导体是昂贵的和成本密集的并且需要相对多的结构空间。此外,所述高频导体需要同样昂贵的连接技术。在机动车中,天线放大器通常与导电的车辆车身电连接,其中通过该电连接为天线信号预先给定以高频技术方式起作用的基准电势(地)。从基准电势和天线信号的电势之间的差得到可利用的天线电压。

导电的涂层可以作为面状的天线(以下也叫平面天线)用于接收或者发送电磁波。区别于和划界于平面天线,用于接收电磁波的线状的天线、所谓的线天线拥有几何长度(L),所述几何长度超出其几何宽度(B)几个数量级。线天线的几何长度是天线基点与天线顶点之间的间隔,几何宽度是与此垂直的尺寸。通常关系:L/B≥100适用于线天线。相应的情况在线天线的情况下适用于其几何高度(H),所述几何高度可以理解为不仅垂直于长度(L)而且垂直于宽度(B)的尺寸,通常关系:L/H≥100适用。

在常规的(未装备有导电的涂层的)挡风玻璃中安装的天线是线天线类型,因为所述线天线也允许被使用在机动车的挡风玻璃中,前提是,所述线天线在遵守法律规定的情况下不妨碍驾驶员的视线。这例如可以通过具有典型地10 μm到150 μm的直径的细导线实现。通过线天线可以在地面频带Ⅱ至Ⅴ的范围中提供令人满意的天线信号。按照国际电信联盟(ITU=International Telecommunication Union)的定义,在此情况下是87.5 MHz至960 MHz的频率范围(频带Ⅱ:87.5-100 MHz,频带Ⅲ:162-230 MHz,频带Ⅳ:470-582 MHz,频带Ⅴ:582-960 MHz)。然而,在频带Ⅰ(41-68 MHz)的位于前面的频率范围中并且在对于车辆中的挡风玻璃常见的大小的情况下,通过线天线不再能够获得非常良好的接收功率。同样的情况也适用于在频带Ⅰ以下的频率。

另一方面,可以通过平面天线获得在频带Ⅰ的频率范围中的特别良好的接收功率和在频带Ⅱ的频率范围中的可与线天线相比的接收功率。然而由于传导的涂层的相对高的面电阻,平面天线的接收功率在较高频率时变差。在机动车情况下,作为其他的原因添加在传导的涂层和导电的车辆车身之间的强的电容性耦合。该问题可以通过无涂层的边缘区域被克服,然而所述边缘区域不允许是任意宽的,因为鉴于从视觉上可接受的结果,到边缘区域中的过渡应当由不透明的掩蔽条带遮盖。另一方面,传导的涂层的其他功能、例如其热辐射反射特性随着边缘区域的加宽而变差。因此,在实际中边缘区域典型地拥有10 mm或者更小的宽度。

可以利用天线片材实现改善的接收功率,其中通过在片材的边缘区中分割导电的涂层,引起在传导的涂层和导电的车辆车身之间的以高频技术方式有效地起作用的间隔的放大,如其在WO 2010/081589 A1中所公开的那样。

另一改善可以利用具有由平面天线和线天线组成的混合构造的带宽优化的天线片材获得,如其在WO 2001/144680 A1中公开的那样。

也应可设想的是:通过减小面电阻来改善平面天线的接收功率。这要求传导的涂层的层厚度的增大,然而所述传导的涂层的厚度的增大始终随着光学透射的减小而出现,并且尽管实用性但是由于法律预设而仅以受限制的方式是可能的。

在可电加热的天线片材的情况下,接收功率和带宽的所有上述改善必须与加热功能是兼容的,这通常带来结构上的限制。



技术实现要素:

与此相对地,本发明的任务在于:提供具有令人满意的接收功率的可电加热的天线片材,其中天线功能不显著地妨碍加热功能。所述任务和其他的任务根据发明的建议通过具有独立专利权利要求的特征的按照本发明的天线片材解决。本发明的有利的构型通过从属权利要求的特征予以说明。

按照本发明的可电加热的天线片材至少包括:

- 透明的片材,

- 电加热层,所述电加热层至少在片材面的一部分上延伸,并且所述电加热层可以至少逐段地用作用于接收和/或发送电磁波的平面天线,

- 至少一个第一汇流导体和第二汇流导体,其中汇流导体能与电压源电连接,并且以直接接触的方式与加热层导电地连接,使得加热电流在施加馈电电压后流经由加热层构成的加热场,

- 第一天线端子,所述第一天线端子以直接接触的方式与加热层导电地连接,

- 第二天线端子,所述第二天线端子以直接接触的方式与加热层的片段导电地连接,

其中所述片段通过无加热层的分离区域与剩余的加热层对于直流电流电绝缘,并且所述片段与邻接的加热层以电容方式耦合用于传输天线信号。

天线端子以直接接触的方式导电地被连接,在本发明的范围内意味着:天线端子的导电区域的至少一个子区域与加热层的导电涂层的子区域直接接触。因此天线端子以电流方式与加热层连接。

在此,本发明基于以下原理:可电加热的天线片材在最简单的情况下具有通过两个汇流导体被接触的加热层。此外,使加热层与天线端子接触,以便截取由作为平面天线的加热层接收的天线信号。

由于加热层的高欧姆的面电阻,加热层的作为平面天线起作用的区域被限制于围绕天线端子的狭窄的区域。作为平面天线起作用的区域(视频率而定)仅由围绕天线端子的几分米的圆周组成。

因此会非常有利的是:通过与加热层以直接接触的方式电连接的第二天线端子将加热层的另一个区域用作平面天线。此外会有利的是:将第二天线端子的天线信号还尽可能地在片材上经由连接导体与第一天线端子的天线信号聚集,使得仅需要向外到天线放大器的天线线路,并且由此可以最小化线路损耗和在布线和放大器情况下的耗费。对于在传导的层内所谓的缝隙天线的构型也可以有利的是:利用两个以电流方式(galvanisch)连接的、至加热层的接触件来工作。

因为加热层在电加热时、也即当在汇流导体处施加馈电电压时构造具有特定的电势变化过程的加热场,所以对两个天线端子的定位设置狭窄的界限:两者必须布置在加热场的等电势区域中。如果这并非该情况,那么两个天线端子的连接导体将会导致两个天线端子之间的电势均衡以及因此导致在加热场中加热层的短路。因此天线片材的加热功能会明显地降低并且不期望的局部过热部位、所谓的热点将会形成。

该问题通过按照本发明的分离区域解决,所述分离区域将加热层的片段与邻接的加热层以电流方式、也即对于直流电流电绝缘。同时分离区域被确定尺寸,使得片段与邻接的加热层以电容方式耦合用于传输天线信号。

本发明的可电加热的天线片材包括至少一个通过电绝缘的透明的衬底构造的透明的片材。由导电的透明的涂层组成的电加热层覆盖片材面的至少一部分并且至少逐段地用作用于接收电磁波的面状天线(以下也被称作平面天线或者平面辐射器)。加热层尤其在片材的(中心的)视野上延伸,并且可通过电连接装置与电压源电连接。连接装置拥有被设置用于与电压源的两个极连接的外部端子。此外,连接装置包括至少两个汇流导体,所述汇流导体用于将加热电流导入到加热层中并且所述汇流导体与加热层电连接,使得在施加馈电电压后加热电流流经由加热层构成的加热场。汇流导体例如可以以金属的条状电极或者带状电极(“Bus bars(汇流排)”)的形式来构造,用于将加热电流宽广分布地导入到加热层中。优选地,汇流导体分别越过其全带长与加热层以直接接触的方式导电地连接。与高欧姆的加热层相比,汇流导体具有相对小的或者低欧姆的电阻。在本发明的一种有利的构型中,汇流导体由含金属的印刷膏组成,所述印刷膏例如借助于丝网印刷被压印到加热层上。该措施可以在工业上特别简单地和成本低地被执行。

加热层以适用于用作平面天线的方式来构造,并且为此目的可以大面积地覆盖片材。天线片材包括至少一个与加热层电耦合的第一天线端子,所述第一天线端子用于从加热层的至少一个作为平面天线起作用的区域输出耦合天线信号。第一天线端子以电流方式与加热层耦合并且优选地与加热层直接以机械方式和以电的方式接触。

此外,天线片材包括第二天线端子,所述第二天线端子与加热层的片段以直接接触的方式导电地连接。所述片段通过无加热层的分离区域与剩余的加热层对于直流电流电绝缘,并且与邻接的加热层以电容方式耦合用于传输天线信号。无加热层的分离区域有利地是细线,在所述细线中加热层例如通过激光剥蚀得以去除。这可以在工业上特别简单地并且成本低地被执行。

在按照本发明的天线片材的一种有利的改进方案中,至少一个连接导体将第一天线端子和第二天线端子以电流方式彼此连接。天线信号可以通过该连接低损耗地在共同的天线基点中被聚集,其中所述天线信号通过两个天线端子从加热层输出耦合。

在按照本发明的天线片材的一种有利的改进方案中,连接导体布置在片材上和尤其布置在片材面上,加热层也在所述片材面上延伸。在此连接导体优选地被布置在片材面的无加热层的边缘区域上。这具有特别的优点:连接导体与加热面相间隔开,并且天线信号几乎无干扰地通过连接导体传导。

在按照本发明的天线片材的一种有利的改进方案中,连接导体至少逐段地被构造为无屏蔽的、线状的天线导体。天线导体用作用于接收电磁波的线天线,并且以适用于此目的的方式来构造,也即所述天线导体拥有适用于在期望的频率范围中接收的形状。作为线天线,连接导体满足关于其在延伸方向(长度L)上的尺寸和两个与此垂直的尺寸(宽度B、高度H)的开头提及的条件。连接导体例如可以以导线形式被构造,或者被构造为扁平导体并且特别优选地被构造为由含金属的印刷膏组成的印刷字样。

为了保证最优的天线功能,未屏蔽的、线状的天线导体被布置在通过投影操作定义的空间之外,所述空间通过以下方式定义:即空间的每个点可通过正交的平行投影被投影到用作投影面的加热层或者平面天线上。因为加热层仅逐段地作为平面天线起作用,所以加热层的仅作为平面天线起作用的部分用作投影面。因此线状的天线导体不位于通过投影操作定义的空间中。如常见的那样,在平行投影的情况下,投影射线彼此平行并且以直角射到投影面上,在本情况下所述投影面通过用作平面天线的加热层或者其作为平面天线起作用的部分给定,其中投影中心位于无穷尽处。在平坦的片材以及因此平坦的加热层的情况下,投影面是包含加热层的投影平面。上述的空间通过(虚拟的)边缘面限制,所述边缘面定位在加热层的环形的边缘处或者定位在加热层的作为平面天线起作用的部分的环形的边缘处,并且垂直于投影面。

在按照本发明的天线片材中,线天线的天线基点变成线天线和平面天线的共同的天线基点。如常见的那样,术语“天线基点”解释用于截取所接收的天线信号的电接触件,在所述电接触件处尤其存在用于确定天线信号的信号电平的参考电势(例如地(Masse))的基准。

因此在该构型示例中,按照本发明的天线片材拥有两个平面天线和一个线天线,所述平面天线和线天线彼此电耦合,这在本发明的意义上被称作“混合天线构造”。所述混合天线构造能够以有利的方式实现具有高带宽的良好的接收功率,所述高带宽将在频带Ⅰ和Ⅱ的频率范围中的、加热层的作为平面天线起作用的不同区域的有益的接收特性与在频带Ⅱ到Ⅴ的频率范围中的、连接导体的线天线的有益的接收特性相组合。通过将线天线的定位在可通过正交的平行投影投影到平面天线上的空间之外,线天线的电负荷可以通过(多个)平面天线以特别有利的方式被避免。因此按照本发明的混合天线构造使得具有令人满意的接收功率的频带Ⅰ到Ⅴ的完整的频率范围例如对于用作天线片材的挡风玻璃可用。在工业批量生产中,混合天线构造可以在使用通用的生产技术的情况下被简单地和成本低地制造。

在按照本发明的天线片材的另一有利的构型中,被构造为线状的天线导体的连接导体特别适配于在地面频带Ⅲ-Ⅴ的范围中的接收,并且为此目的优选地具有大于100 毫米(mm)的长度和小于1 mm的宽度以及小于1 mm的高度,对应于比例:长度/宽度≥100或者L/H≥100。此外,如果连接导体具有小于20 Ohm/m、特别优选地小于10 Ohm/m的线传导性,那么对于期望的目是优选的。

在按照本发明的天线片材的另一有利的构型中,平面天线和线天线的共同的天线基点可通过接线导体与用于处理所接收的天线信号的电子信号处理装置、例如天线放大器导电地连接,其中接线接触件被布置,使得接线导体的长度尽可能地短。该措施以有利的方式能够实现:对于接线导体不强制使用具有信号导体和至少一个携带的接地导体的特定高频导体,而是由于短的信号传输路段可以使用成本低的、不特定为高频传导设置的信号导体,例如未屏蔽的绞合线或者带状的扁平导体,所述信号导体此外可通过相对小耗费的连接技术被连接。由此,可以在制造天线片材时以巨大的规模节约成本。

在按照本发明的天线片材的一种有利的改进方案中,要么第一天线端子要么第二天线端子与第一汇流导体或者第二汇流导体以直接接触的方式导电地连接。这是特别有利的,因为相应的天线端子不必分开地被制成并且不要求加热层的其他面。为了避免短路或者接地,相应的第一汇流导体和/或第二汇流导体可优选地经由两个滤波器以高频技术方式对于天线信号与电压源和汽车车身的地线去耦。

在按照本发明的天线片材的一种有利的改进方案中,无加热层的分离区域与第二天线端子具有0 mm至200 mm、优选地0.1 mm至100 mm的间隔g。特别有利的是,通过分离区域电绝缘的加热层片段具有加热层的总面积的等于或者小于10%、优选地等于或者小于5%并且特别优选地等于或者小于1%的面积。

在按照本发明的天线片材的一种有利的改进方案中,分离区域具有25 μm至300 μm的并且优选地30 μm至140 μm的宽度d。具有该宽度的分离区域提供精确的和简单的电绝缘的优点,并且同时对于人类的眼睛是几乎不可见的。同时其电容性耦合足以将加热层的天线信号在通过分离区域限制的片段处从其传输到片段本身中并且因此输送给第二天线导体。优选地,分离区域是线状的并且以恒定的宽度d构造。这样的分离区域可以特别简单地、例如通过激光剥蚀被制造。

在另一有利的构型中,按照本发明的天线片材以复合片材的形式被构造。复合片材包括两个对应于内部片材和外部片材的透明的单片材,所述内部片材和外部片材通过至少一个热塑性粘合层固定地相互连接。在该情况下,加热层可以位于复合片材的两个单片材中的至少一个的至少一个表面上。此外,复合片材可以配备有载体层、例如PET薄膜,所述载体层位于两个单片材之间。附加于或者可替代于单片材,载体层可以用作用于加热层的载体,其中载体层的至少一个表面配备有加热层。通过该措施,按照本发明的天线片材可以在技术方面以特别简单的方式被实现。

在按照本发明的天线片材的另一有利的构型中,加热层位于至少一个片材的表面上,并且连接导体位于相同片材的与之不同的表面上或者与之不同的片材的表面上。通过该措施,按照本发明的天线片材的特别简单的制造可以被实现。

在按照本发明的天线片材的一种有利的构型中,第一天线端子、第二天线端子和/或连接导体由金属导线或者金属薄膜组成。

在按照本发明的天线片材的一种可替代的有利的构型中,第一天线端子、第二天线端子和/或连接导体由导电的印刷膏组成,所述印刷膏优选地以丝网印刷方法被施加在以下片材面上,其中加热层布置在所述片材面上。通过该措施,按照本发明的天线片材的特别简单和成本低的制造可以被实现。优选地,这样的导电的印刷膏是含金属的并且尤其是含银的并且此外可以包含玻璃熔块。

在按照本发明的天线片材的另一有利的构型中,第一天线端子、第二天线端子、汇流导体和/或连接导体由不透明的掩蔽层遮盖,由此天线片材的视觉上的外表(Erscheinung)可以被改善。

在按照本发明的天线片材的另一有利的构型中,加热层包括至少两个其他面状分段,所述分段通过至少一个电绝缘分离线被彼此绝缘。特别有利的是,加热层的尤其环形的边缘区具有多个通过电绝缘分离线划分的面状分段。加热层的这样的构造在开头已经提及的出版物WO 2010/081589 A1和WO 2001/144680 A1中深入地得以描述。为了避免重复,完全地参考所述出版物的公开内容,因此所述公开内容可以被看作本发明的说明书的一部分。尤其在功能和形状方面参考在那里公开的面状分段的构型。

在按照本发明的天线片材的一种有利的改进方案中,面状分段中的每个具有0.1 mm2至100.0 mm2、优选地1.0 mm2至50.0 mm2和特别优选地1.0 mm2至25.0 mm2的面积。

在按照本发明的天线片材的另一有利的改进方案中,连接导体至少逐段地被布置在由面状分段构成的区域上。也即连接导体被布置在以下空间内,所述空间可通过正交的平行投影被投影到具有面状分段的用作投影面的区域上。因为面状分段的区域这样地划分加热层,使得所述加热层在高频技术上不再作为平面天线起作用,所以所述区域将加热层与例如周围的车辆车身或者在其上布置的连接导体去耦。因为面状分段的区域在视觉上非常不显眼,所以所述区域不必必须通过掩蔽印刷(Maskierungsdruck)遮盖,这导致通过片材的较大的透视面。

在按照本发明的天线片材的另一有利的改进方案中,对面状分段进行划分的分离线具有25 μm至300μm和优选地30 μm至140μm的宽度d。具有该宽度的分离线提供精确的和简单的电绝缘的优点并且同时对于人类的眼睛是几乎不可见的。

此外,本发明包括用于制造可电加热的天线片材的方法,其中至少:

a)电加热层被沉积在透明的片材的片材面的至少一部分上,

b)加热层的片段通过分离区域对于直流电流电绝缘地被划分,

c)至少一个第一汇流导体和第二汇流导体被施加到加热层上,其中将汇流导体以直接接触的方式与加热层导电地连接,使得在从电压源施加馈电电压到汇流导体上后,加热电流可以流经由加热层构成的加热场,

d)第一天线端子被施加到加热层上并且以直接接触的方式与加热层导电地连接,

e)第二天线端子在片段之内被施加到加热层上,并且以直接接触的方式与加热层导电地连接,由此第二天线导体以电容方式被耦合到与片段邻接的加热层上用于传输天线信号,

f)连接导体被施加到片材上,由此将第一天线端子和第二天线端子以电流方式相互连接。

在一种有利的实施方式中,加热层在分离区域中通过激光剥蚀被去除。这是特别有利的,因为借助于激光剥蚀可以获得对于直流电流的精确的和安全的电绝缘,并且同时分离区域可以非常纤细地被构成,使得所述分离区域对于人类的眼睛几乎是不可觉察的并且几乎不妨碍通过片材的透视。此外,分离区域是如此狭长的,使得被分离的片段以电容方式被耦合到与片段邻接的加热层上用于传输天线信号。

在按照本发明的方法的一种特别有利的实施方式中,汇流导体、第一天线端子、第二天线端子和连接导体通过丝网印刷从导电的印刷膏被施加在这样的片材表面上,其中加热层已经被布置在所述片材表面上。该制造方式是特别成本低的并且可以在工业上简单地被执行。在此特别有利的是,方法步骤c)、d)、e)和f)同时在丝网印刷工艺中被执行。这是特别成本低的并且可以快速地被执行。

此外,本发明涉及如上面描述的天线片材作为功能性和/或装饰性的单件和作为构件在家具、设备和建筑物中、以及在用于在陆上、空中或者水上前进的推进工具中、尤其在机动车中例如作为挡风玻璃、后窗玻璃、侧窗玻璃和/或玻璃车顶的应用。

不言而喻,按照本发明的天线片材的不同的构型可以单独地或者以任意的组合被实现。尤其上面提及的和下面要阐述的特征可以不仅以所说明的组合、而且以其他组合或者单独地被使用,而不偏离本发明的范围。

附图说明

现在根据实施例进一步阐述本发明,其中参考附图。以简化的、不按比例的图示:

图1A示出按照本发明的天线片材的一种构型示例的示意图的俯视图;

图1B示出沿着图1A中的按照本发明的天线片材的构型示例的切割线A-A’的横截面图;

图2 示出按照本发明的天线片材的一种可替代的构型示例的示意图的俯视图;

图3A示出按照本发明的天线片材的另一可替代的构型示例的示意图的俯视图;

图3B示出沿着图3A中的按照本发明的天线片材的构型示例的切割线A-A’的横截面图;

图3C示出图3A中的按照本发明的天线片材的构型示例的区段Z的放大的图示;和

图4 示出按照本发明的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

图1A示出按照本发明的可电加热的天线片材100的第一构型示例。这里天线片材100例如被构造为复合片材类型的透明的片材1。复合片材1对于例如在从350 nm至800 nm的波长范围内的可见光是透明的,其中术语“透明度”可以被理解为大于50%、优选地大于70%并且特别优选地大于75%的透光性。复合片材1例如可以用作机动车的挡风玻璃,然而其中所述复合片材1也可以另外地被使用。

图1B根据沿着图1A中的切割线A-A’的横截面示出复合片材1的示意性构造。

复合片材1包括两个透明的单片材,即一个刚性的外部片材2和一个刚性的内部片材3,所述单片材经由透明的热塑性粘合层4固定地彼此连接。所述单片材大致具有相同的大小并且例如由玻璃、尤其浮法玻璃、铸造玻璃和陶瓷玻璃制成,其中所述单片材同样地可以由非玻璃材料、例如塑料、尤其聚苯乙烯(PS)、聚酰胺(PA)、聚酯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMA)或者聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制造。一般而言具有足够的透明度、充足的耐抗性(Beständigkeit)以及适当的形状稳定性和大小稳定性的每种材料均可以被使用。对于另外的应用、例如作为装饰件,也会可能的是:由柔性的材料制造外部片材和内部片材2、3。外部片材和内部片材2、3的相应的厚度可以视应用而定宽泛地变化并且对于玻璃例如可以处于1至24 mm的范围中。

复合片材1具有至少接近梯形的弯曲的轮廓(在图1A中复合片材简化地以梯形方式示出),所述轮廓由对于两个单片材2、3共同的片材边缘得出。片材边缘由两个相对的长片材边缘15a、15a’和两个相对的短片材边缘15b、15b’组成。以常见的方式,片材面用罗马数字Ⅰ-Ⅳ表示,其中“侧I”对应于外部片材2的第一片材面,“侧Ⅱ”对应于外部片材2的第二片材面,“侧Ⅲ”对应于内部片材3的第三片材面并且“侧Ⅳ”对应于内部片材3的第四片材面。在作为挡风玻璃的应用中,侧Ⅰ朝向外部的周围环境并且侧Ⅳ朝向机动车的客厢。

用于连接外部片材2和内部片材3的粘合层4优选地由粘接塑料组成,优选地基于聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)和聚氨酯(PU)。不言而喻,粘合层4也可以被构造为两个或者多个相同或者不同的粘合层形式的双层或者多层,例如两个PVB薄膜。

在图1A中示出的构型示例中,加热层6以透明的导电的涂层的形式被施加在内部片材3的片材表面Ⅲ上,所述涂层通过全面地环形的无加热层的边缘区域7限制。加热层6覆盖大于内部片材3的片材表面Ⅲ的50%、优选地大于70%并且更强烈优选地大于90%的面积。由加热层6覆盖的面积优选地为大于1 m²,并且(尽管作为挡风片材来应用复合片材1)一般可以例如位于100 cm²至25 m²的范围中。加热层6包含至少一种导电材料或者由其组成。对此的示例是具有高导电性的金属、例如银、铜、金、铝或者钼,金属合金、例如与钯铸成合金的银、以及透明的导电的氧化物(TCO=Transparent Conductive Oxides(透明导电氧化物))。TCO优选地是氧化铟锡、掺杂氟的二氧化锡、掺杂铝的二氧化锡、掺杂镓的二氧化锡、掺杂硼的二氧化锡、锡锌氧化物(Zinnzinkoxid)或者掺杂锑的氧化锡。

加热层6可以由具有这样的传导的材料的单层组成或者由包含至少一个这样的单层的层序列组成。所述层序列例如可以包括至少一个由传导的材料构成的层和至少一个由介电材料构成的层。加热层6的厚度可以视应用而定宽泛地变化,其中在每个部位处的厚度例如可以处于30 nm至100 μm的范围中。在TCO的情况下,厚度优选地处于100 nm至1.5 μm的范围中、优选地150 nm置1 μm的范围中、特别优选地200 nm至500 nm的范围中。如果加热层由具有至少一个由导电的材料构成的层和至少一个由介电材料构成的层的层序列组成,那么厚度优选地为20 nm至100 μm,优选地25 nm至90 μm,并且特别优选地30 nm至80 μm。有利地,层序列是热学可高负载的,使得所述层序列经受住用于弯曲玻璃片材所需要的、典型地大于600oC的温度而无损坏,其中然而也可以设置热学可低负载的层序列。加热层6的面电阻优选地小于20 Ohm比面电阻,并且例如处于0.5至20 Ohm比面电阻的范围中。在所示的实施例中,加热层6的面电阻例如为0.7 Ohm。

加热层6优选地从气相沉积,为此目的可以使用本身已知的方法、例如化学气相沉积(CVD=Chemical Vapor Deposition)或者物理气相沉积(PVD=Physical Vapor Deposition)。优选地,加热层6通过溅射(例如磁控管阴极溅射)被施加。

无加热层的边缘区域7尤其用于使加热层6向外电绝缘,例如用于减小与导电的通常由板材制成的车辆车身的电容性耦合。此外,加热层6被保护免受从片材边缘15a、15a’、15b、16b’传播的湿度并且因此免受腐蚀。环形的边缘区域7的宽度r可以宽泛地变化。边缘区域7的宽度r优选地为0.2 cm至5 cm,优选地0.3 cm至2 cm并且特别优选地0.4 cm至1.3 cm。可以通过事后去除加热层6、例如通过机械磨蚀剥蚀(如磨削)、激光烧蚀或者蚀刻、或者通过掩蔽内部片材3在将加热层6施加到片材表面Ⅲ上之前制造边缘区域7。

第一汇流导体5a沿着下片材边缘15b’被布置在加热层6上并且与所述加热层6导电地连接。第二汇流导体5b沿着上片材边缘15b被布置在加热层6上,并且同样与所述加热层6导电地连接。汇流导体5a、5b本身是已知的,并且例如由金属条带或者所压印的导电的银印刷组成。这里,两个汇流导体5a、5b例如可以在中间地分别与端子连接,利用所述端子可以经由引线将汇流导体5a、5b与电压源连接。电压源例如是车辆的车载电压网或者经由变压器与车辆的车载电压网连接。在该示例中,第一汇流导体5a与12 V电压源的正极连接,并且第二汇流导体5b与所属的接地电势或者基准电势连接。在此,在第一汇流导体5a和正极之间以及在第二汇流导体5b和接地电势之间布置滤波器,以便一方面避免来自车载电网对天线的干扰并且避免天线经由加热层的高频非故意接地。

将电压施加到汇流导体5a,5b上导致加热电流16的形成,所述加热电流16流经来自加热层6的位于汇流导体5a,5b之间的加热场17并且通过欧姆电阻加热使所述加热场17变热。加热电流16的在此形成的电流路径例如通过箭头表明。所述电流路径基本上沿着汇流导体5a、5b之间的最短的连接伸展。在比较复杂的片材几何形状的情况下、在多于两个汇流导体的情况下和在考虑汇流导体5a,5b的自身欧姆电阻的情况下,电流路径可以弯曲地伸展。精确的真实的电流路径对于技术人员可以例如通过仿真简单地被测定。

在按照本发明的复合片材1中,加热层6用作用于接收优选地在地面无线电频带Ⅰ和Ⅱ的频率范围中的电磁波的平面天线。为此目的,加热层6与第一天线端子8电耦合。在该实施例中,第一天线端子8通过直接接触与加热层6以电流方式耦合。带状的第一天线端子8例如包含金属的材料,优选地银,并且例如借助于丝网印刷被压印。所述第一天线端子8优选地在5 mm或者更大的宽度的情况下具有大于5 mm的长度,优选地在5 mm或者更大的宽度的情况下具有大于25 mm的长度。在该实施例中,第一天线端子8具有25 mm的长度和8 mm的宽度。第一天线端子8的厚度优选地小于0.015 mm。含银的被印刷的第一天线端子8的电导率例如为61.35·106 /Ohm·m。

在示出的实施例中,第一天线端子8在加热层6上并且因此以与加热层6直接电接触的方式大致与无加热层的边缘区域7平行地并且大致相对于右边的片材边缘15a’在中间地来布置。在此第一天线端子8被构造,使得平面天线的天线信号可以在第一天线端子8处被截取,其中所述天线信号在第一天线端子8的周围环境中通过加热层6接收。

为了改善平面天线的天线功能,加热层6与第二天线端子9电耦合。在该实施例中,第二天线端子9通过直接接触与加热层6以电流方式耦合。例如条状的第二天线端子9例如同样由金属的材料、优选地银组成,并且例如借助于丝网印刷被压印。所述第二天线端子9优选地在5 mm或者更大的宽度的情况下具有大于10 mm的长度,优选地在5 mm或者更大的宽度的情况下具有大于25 mm的长度。在该实施例中,第二天线端子9具有与第一天线端子8相同的尺寸,并且因此具有25 mm的长度和8 mm的宽度。第二天线端子9的厚度优选地小于0.015 mm。含银的被印刷的第二天线端子9的电导率例如为61.35·106 /Ohm·m。

如在图1B中示出的,第二天线端子9在加热层6上并且因此以与加热层6直接电接触的方式大致与无加热层的边缘区域7平行地并且大致在右下的片材边缘15a’处在第一汇流导体5a的附近伸展。在此,第二天线端子9被布置,使得平面天线的天线信号可以在第二天线端子9处被截取,其中所述天线信号在第二天线端子9的周围环境中通过加热层6接收。在此,第二天线导体9与加热层6的直接电接触位于加热层6的片段11中,所述片段11通过无加热层的分离区域10与剩余的加热层6电绝缘。这里,分离区域10例如是线状的并且以恒定的宽度来构造。所述分离区域10仅具有例如100 μm的宽度d并且优选地通过激光剥蚀被产生。分离区域10大致围绕第二天线端子9半圆形地伸展,并且通过无加热层的边缘区域7限制。通过仅100 μm的分离区域10的狭长的宽度d,加热层6的电绝缘的片段11高频技术地以电容方式耦合到邻接的加热层6上,使得平面天线的天线信号可以在第二天线端子9处被截取,其中所述天线信号在第二天线端子9的周围环境中在片段11之内和之外通过加热层6接收。通过分离区域10的半圆形的构型,在加热场17中的加热电流16仅被微小地影响,并且在加热时加热功率分布和温度分布的均匀性仅被微小地妨碍。

将片段11与剩余的加热层6电绝缘的按照本发明的分离区域10导致:在第一天线端子8和第二天线端子9之间不出现电势差别。如果分离区域10不存在,这会是这种情况,因为天线端子8、9在加热场17中相对于汇流导体5a、5b处于不同的间隔。通过分离区域10的电势分离,传导至第一天线端子8的天线信号和传导至第二天线端子9的天线信号可以经由共同的天线基点13和共同的天线线路被引导至天线放大器14。

这里两个天线信号的连接通过连接导体12进行,所述连接导体12这里同样被布置在内部片材3的片材面Ⅲ上。在示出的示例中,连接导体12被布置在无加热场的边缘区域7中,并且因此不必被电绝缘。

这里,连接导体12被构造为线状的无屏蔽的天线导体,其用作用于接收优选地在地面无线电频带Ⅱ到Ⅴ的频率范围中、特别优选地在无线电频带Ⅲ到Ⅴ的频率范围中的电磁波的线天线,并且适用于此目的。在本实施例中,连接导体12同样作为丝网印刷由含银的丝网印刷膏压印到片材表面Ⅲ上,并且例如具有300 μm的宽度b、10 μm的高度和550 mm的长度。连接导体12的线传导性优选地低于20 Ohm/m、特别优选地低于10 Ohm/m。在示出的实施例中,连接导体12的长度在0.75 mm的宽度的情况下为大约300 mm。其线传导性例如为5 Ohm/m。

可替代地,连接导体12也可以以导线的形式被实施,其优选地比100 mm长并且在直径方面比400 μm细。于是连接导体12的线传导性优选地低于20 Ohm/m,特别优选地低于10 Ohm/m。

在图1A中示出的实施例中,连接导体12具有至少接近直线的走向,并且完全位于复合片材1的无加热层的边缘区域7之内,其中所述连接导体12主要沿着短的片材边缘15a’例如在车辆衬里(未示出)之下在掩蔽条带(未示出)的范围中延伸。在此,连接导体12不仅与片材边缘15a’有足够的间隔,而且与加热层6的外部边缘有足够的间隔,由此抵抗与加热层6和车辆车身的电容性耦合。

因为连接导体12位于空间之外,其中所述空间通过以下方式定义,即每个在其内包含的点可以通过到表示投影面的、用作平面天线的加热层6上(或者到加热层6的作为平面天线起作用的部分上)的正交的平行投影来映射,所以线天线不通过平面天线在电方面被加负载。

第一天线端子8与连接导体12在其一个端部处以电流方式电耦合。此外,线状的连接导体12的另一个端部与第二天线端子9以电流方式电耦合。以电流方式的连接例如通过天线端子8,9和连接导体12的共同的压印以不中断的结构进行。传输损耗通过以电流方式的连接被减少。

在第二天线端子9和连接导体12之间的连接部位可以被看作用于截取平面天线的天线信号的天线基点13。如果连接导体12如在该示例中那样被构造为线天线,那么天线基点13对于围绕第一天线端子8的平面天线的天线信号、对于由连接导体12构成的线天线的天线信号以及对于围绕第二天线端子9的平面天线的天线信号用作共同的接线点。因此,平面天线和线天线的天线信号在第二天线端子9处或者在那里的天线基点13处被提供。

天线基点13与寄生地作为天线起作用的接线导体电耦合。在本实施例中,接线导体与天线基点13以电流方式耦合。经由接线导体和与之相连的连接器,天线片材100的天线信号与后置电子部件、例如天线放大器14电连接,其中天线信号通过接线导体从复合片材1中被引出。

在此,天线基点13的空间位置被选择,使得接线导体是尽可能短的,并且其作为天线的寄生作用被最小化,使得例如可以放弃使用高频技术特定构造的导体。接线导体优选地短于100 mm。相应地,这里接线导体例如被构造为未屏蔽的绞合线或者薄膜导体,所述未屏蔽的绞合线或者薄膜导体是成本低的和节省空间的,并且此外可以经由相对简单的连接技术被连接。这里例如被构造为扁平导体的接线导体的宽度优选地朝向片材边缘15a’逐渐变细,用于抵抗与车辆车身的电容性耦合。

按照本发明的天线片材100在接线点中聚集多个平面天线区域和必要时一个或者多个线天线的天线信号,而片材的加热功能不值得一提地被妨碍。这对于技术人员是出乎意料的和令人惊讶的。

不言而喻,按照本发明的复合片材1可以具有技术上常见的片材的其他特征、例如遮盖边缘区域的不透明的黑色印刷或者掩蔽印刷或者加热层6中的例如可以用作通信窗口的其他无加热层的区域。

同样不言而喻,在本发明的范围中,加热层6、汇流导体5a、5b、天线端子8、9和/或连接导体12可以单独地或者全都布置在平坦的载体上,所述载体直接地或者经由一个或者多个粘合层4与单片材3连接,或者嵌入在两个单片材2,3之间。这样的平坦的载体优选地由塑料、优选地基于聚酰胺(PA)、聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PE)和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、特别优选地基于聚酯(PE)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)来制造。

图2示出按照本发明的天线片材100的一种可替代的构型示例的示意性俯视图。为了避免不必要的重复,仅阐述与图1A和图1B的实施例的区别并且在其他方面参考在那里所进行的的阐明。因此天线片材100被构成为复合片材1并且如上所述具有加热层6和汇流导体5a、5b。此外,复合片材1具有第二天线端子9,所述第二天线端子9如已经所述的那样与加热场6的通过分离区域11电划分的片段10电接触。

在图2中的构型示例与图1A的复合片材1通过以下方式相区别,即第一天线端子8不被布置在片材边缘15a’的中心,而是在与上片材边缘15b的边界处布置在片材边缘15a’的上面的区域中。第一天线端子8与第二汇流导体5b的端部相同,并且因此与该第二汇流导体以电流方式接触。

第一天线导体8又通过连接导体12与第二天线导体9以电流方式连接。连接导体12被构造为线状的天线导体。在示出的构型示例中,在0.75 mm的宽度的情况下,用作天线导体的连接导体12的长度为大约650 mm。

图3A示出按照本发明的天线片材100的可替代的构型示例的示意性俯视图。

图3B示出沿着图3A中的按照本发明的天线片材100的构型示例的切割线A-A’的示意性横截面图。

图3C示出图3A中的按照本发明的天线片材100的构型示例的区段Z的放大的图示。

为了避免不必要的重复,仅阐述与图1A和图1B的实施例的区别并且在其他方面参考在那里所进行的的阐明。因此天线片材100被构成为复合片材1并且如上所述具有加热层6和汇流导体5a、5b。此外,复合片材1具有第二天线端子9,所述第二天线端子9如已经所述的那样与加热场6的通过分离区域11电划分的片段10电接触。

此外,外部片材2配备有不透明的色层,所述色层被施加在第二片材面Ⅱ上并且构成框形的环形的掩蔽条带20。色层优选地由不导电的染色成黑色的材料组成,所述材料可以被锻烧到外部片材2中。一方面掩蔽条带20阻碍到粘合条(未示出)上的视线,复合片材1可以利用所述粘合条被粘接到车辆车身内,另一方面所述掩蔽条带20用作对于所使用的粘合材料的UV保护。不言而喻,不透明的色层也可以在总构造的其他侧上被实施。

在示出的构型示例中,加热层6在片材1的上面的中间区域内具有例如圆形的无加热层的区域,所述区域例如用作通信窗口22或者传感器窗口,例如用于雨水传感器。通过通信窗口22,电磁辐射并且尤其红外线辐射可以几乎畅通无阻地经过复合片材1,并且射到布置在复合片材1后面的传感器上或者从该传感器发出。这里,汇流导体5b矩形地在通信窗口22周围建立。汇流导体5b在迂回部(Umführung)中比在上面的片材边缘15b处实施得细,以便视觉上是不太显眼的。然而,为了确保至接地电势的通常低欧姆的连接,在该示例中第二汇流导体5b经由两个端子与接地电势连接。不言而喻,还有第一汇流导体5a或者仅第一汇流导体5a可以具有两个或者多个用于供应电压的端子。

如在图3A和3C中所示出的,加热层6在多个区域中并且尤其与无加热层的边缘区域7邻接地沿着片材边缘15a、15a’被划分成多个电绝缘的分段18,电绝缘(去涂层的)分离线19分别位于所述分段之间。

如在开头已经提及的WO 2010/081589 A1中公开的那样,可以通过该措施以有利的方式抵抗加热层6与周围的传导的结构、例如导电的车辆车身的以电容性耦合。

分离线19例如仅具有大约100 μm的小的宽度,并且例如借助于激光剥蚀被制造。将加热层6划分成多个彼此电绝缘的分段18因此在视觉上对于眼睛几乎不可识别的,并且仅微小地妨碍通过复合片材1的透视。同时这种分段防止加热层6与周围的传导的结构、例如导电的车辆车身的电容性耦合。因此,线天线可以特别有利地被布置在该区域中,因为可以使所述线天线与车辆车身较大地相间隔,并且因此线天线也具有与车辆车身的小得多的电容性耦合。

在该构型示例中,被构造为线状天线导体的连接导体12具有至少接近直线的走向程,并且几乎完全位于加热层6的以下区域上,所述区域被划分成多个相互电绝缘的分段18。通过划分成分段18,加热层6在该区域中不妨碍线天线的功能。尤其通过分段以有利的方式实现:在一方面加热层6和线天线与另一方面车辆车身之间的高频技术有效的间隔被增大。

在示出的实施例中,具有电绝缘的分段18的两个区域分别条形地平行于较短的片材边缘15a、15a’地布置,并且因此大致平行于加热场17中的加热电流16地布置,所述加热场17邻接具有分段的区域。通过该布置,加热场17中的电流路径的走向不受干扰,并且在加热时的加热功率分布和温度分布非常均匀。为了保证在加热场17中的加热电流16的不受干扰的走向(Verlauf),片段10布置在经分段的区域的空白(Aussparung)中。分离线11在此继续大致与片材边缘15a’平行伸展地限制经分段的区域。通过该措施,在加热场17中的加热电流16的走向不被干扰。

在相对的较短片材边缘15a处在经分段的区域的另一空白中布置另一天线端子21。然而,所述另一天线端子21例如不分离线11与加热层6绝缘。在将馈电电压施加在汇流导体5a、5b上时,在周围环境中用作平面天线的加热层6的、在另一天线端子21处截取的天线信号处于加热场17的在那里的电势上。在大约中间地布置另一天线端子21情况下,这例如大约是6 V。这意味着,仅允许经由电容性耦合而不允许经由以电流方式耦合将另一天线端子21的天线信号与天线放大器14连接。在该示例中,以电流方式耦合将会导致在另一天线端子21和第一天线端子8之间的短路,所述第一天线端子8在其侧与汇流导体5b连接。因为接地电势施加在汇流导体5b处,所以短路将会导致:在另一天线端子21处,接地电势同样地施加到加热层6上,并且加热场17将会变得非常不均匀。

不言而喻,按照本发明的片材10也还可以具有另外的天线端子21’、21”,其例如布置在围绕通信窗口22的区域中。视位置而定并且因此视电势而定,所述另外的天线端子21’、21”可以直接地(也即经由以电流方式耦合)或者经由耦合电容器(也即经由电容性耦合)与天线放大器14连接。

图4示出按照本发明的方法的实施例的流程图。

以下描述作为复合片材1的天线片材100的按照本发明的制造方法的若干其他示例性方面:

首先,以期望的梯形的轮廓从玻璃毛坯中切割外部片材2和内部片材3。随后,通过溅射给内部片材3涂布加热层6,其中边缘条带7通过使用掩模不被涂布。可替代地也会可能的是:首先对毛坯进行涂布,然后从所述毛坯中切割内部片材3。以该方式预处理的内部片材3为了形成边缘条带7被去涂层,这可以在工业批量生产中例如借助于进行机械剥蚀的磨轮或者通过激光剥蚀进行。

随后或者同时,通过分离线11与加热层6对于直流电流电绝缘地对片段10进行划分。附加地,分离区域19可以被去涂层,所述分离区域19构造多个电绝缘的分段18。分离线11和分离区域19优选地通过激光剥蚀被去涂层。这具有特别的优点:可以获得安全的电绝缘,并且同时分离线11和分离区域19是非常纤细的并且在视觉上是仅微小地显眼的。

随后,将两个汇流导体5a、5b、第一天线端子8、第二天线端子9和连接导体12例如以丝网印刷方法压印到内部片材3上。银印刷膏例如可以被用作印刷膏。随后将印刷膏预煅烧,接着(gefolgt von)在高温下弯曲片材2、3。例如可以通过焊接或者通过借助于传导的粘合剂固定或者例如以超声波焊接方法将汇流导体5a、5b与第一和接线导体电连接。同样的情况适用于用于将天线信号从天线基点13转发给天线放大器14的接线导体。随后进行外部片材和内部片材2、3的合并以及借助于粘合层4的粘接。

本发明提供天线片材100,其中天线信号通过多个天线端子8、9被改善,而天线端子8、9不妨碍天线片材100的加热功能。在本发明的有利的构型中,通过在天线端子8、9之间的连接导体12作为线天线的相应构型,能够实现对电磁波的带宽优化的接收,其中通过由平面天线和线天线组成的组合,在频带Ⅰ-Ⅴ的完整的频率范围上可实现令人满意的接收功率。

这对于技术人员是出乎意料的和令人惊讶的。

附图标记列表

1 片材,复合片材

2 外部片材

3 内部片材

4 粘合层

5a 第一汇流导体

5b 第二汇流导体

6 加热层

7 边缘区域

8 第一天线端子

9 第二天线端子

10 分离区域

11 片段

12 连接导体

13 天线基点

14 天线放大器

15a、15a’ 长片材边缘

15b、15b’ 短片材边缘

16 加热电流

17 加热场

18 分段

19 分离线

20 掩蔽条带

21、21’、21’’ 另外的天线端子

22 通信窗口

100 天线片材

b 连接导体12的宽度

A-A’ 分割线

d 分离区域10的宽度、分离线19的宽度

g 分离区域10与第二天线端子9的间隔

r 边缘区域7的宽度

Z 区段

Ⅱ 外部片材2的片材表面

Ⅲ 内部片材3的片材表面。

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