车辆或建筑物的玻璃单元以及玻璃装置的制作方法

2021-02-03 16:02:59|

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本发明涉及车辆或建筑物的玻璃单元，其具有至少一个可透过辐射的玻璃质玻璃板或塑料玻璃板和两个或三个布置在所述玻璃质玻璃板或塑料玻璃板的背向辐射入射的那面上的辐射检测器。本发明还涉及由这样的玻璃单元形成的玻璃装置。

现代的车辆玻璃和建筑物玻璃越来越多地被制造为“智能”玻璃，其光学性能至少在子区段中可变和/或具有传感器，该传感器的信号可用于控制玻璃的性能或甚至车辆或建筑物中的其它功能。在这方面尤其已知的是，在机动车的挡风玻璃板中布置湿度传感器（所谓的雨水传感器）或用于外部光入射的传感器（光传感器）。通过雨水传感器，尤其可以控制玻璃板刮水器功能，并且通过光传感器，可以控制大灯的开启和关闭。最近，来自上述传感器和类似传感器的信号也用于其它目的，例如用于当玻璃板结冰或起雾时激活玻璃板加热器，或用于例如由矩阵led类型更复杂地控制现代大灯功能。

特别是为了后面提及的目的范围，基本上还为了控制车辆玻璃或建筑物玻璃中的集成电子遮阳板，不仅希望知道玻璃板上的照明亮度，而且还希望考虑到光入射的方向。

de112016001021t5和ep3255396a1各自显示了安装在车辆挡风玻璃板上的光学传感器，其中始终四个光检测元件沿圆周布置。光检测元件可以从其接收光的立体角受到光检测元件上方的圆形开口的限制。wo2017/097536显示了在黑色覆盖印刷物下方的光电二极管，其中搪瓷在光电二极管的位置处具有孔，以使得光可以到达该光电二极管。

本发明的目的是提供改进的玻璃单元，其可用于获得关于光入射方向的信息。

该目的通过具有独立权利要求的特征的玻璃单元来实现。发明构思的适当扩展是各个从属权利要求的主题。

本发明涉及车辆或建筑物的玻璃单元，其具有至少一个可透过辐射的玻璃质玻璃板或塑料玻璃板和至少一个布置在所述玻璃质玻璃板或塑料玻璃板的一面上（即在所述玻璃质玻璃板或塑料玻璃板的背向辐射入射的那面上）的辐射检测器，其中在所述辐射检测器的辐射灵敏性检测区段上方布置局部防辐射盖板，以使得其阻止来自辐射入射的至少一个预定空间区域的辐射射在该检测区段上。

本发明包括如下想法：在玻璃单元中配置光传感器或更一般而言辐射检测器（用于可见光、红外辐射和/或uv辐射），以使得其对于来自至少一个预定空间区域的光入射（更一般而言：辐射入射）变得不敏感，或仅检测来自其余空间方向的光或辐射。它还包括如下想法：为此在该辐射检测器的辐射灵敏性检测区段上方布置一种固定遮光物或多个遮光物，其能够如所需那样依赖于方向阻止辐射入射。

根据本发明，防辐射盖板被制造为在所述检测区段的子区域上方一定距离处的封闭二维盖板。众所周知，这样的二维封闭的遮光物（盖板）的方向效应（richtwirkung）取决于其与检测区段表面之间的距离，并随着距离的增加而增大。当然，覆盖面积与检测区段的面积之间的面积比也影响方向效应，并且在本发明的实际实施中可以在所提及的尺寸之间找到折衷，从而一方面可获得辐射检测器的可用信号幅度，且另一方面实现所需的方向效应。前述封闭二维盖板还可以包括多个本身封闭的区段，在它们之间检测区段保持不被覆盖且因此是辐射灵敏性的，并且可以根据所需的检测器功能而可变地选择所述二维盖板的几何形状，即既可以具有直线的，也可以具有弯曲的边界边缘。

根据本发明，所述玻璃单元包括由两个或三个辐射检测器形成的辐射检测器组，其盖板基于各自的辐射检测器而言彼此匹配地安置，以使得对于各个辐射检测器而言阻止来自不同方向区域（空间区域）的辐射入射。特别优选地，这些盖板被设计为使得尤其相同的（三个）空间区域以相等的角距离（即各自的角距离120°）彼此偏移地布置。这意味着，这些空间区域的各自的中心轴至少在布置有辐射检测器的平面上的投影中以120°的角度彼此偏移地布置。

通过两个辐射检测器，可以检测辐射源的位置，尤其是位置的变化。前提条件是辐射源的辐射强度（亮度）保持不变。在检测辐射源的位置时的基本问题是可能在检测到辐射源的强度变化时引起的模棱两可性。换句话说，不清楚检测到的强度变化是基于光源的位置变化、还是基于辐射源（光源）自身的强度变化。这种模棱两可性可以在根据本发明的玻璃单元中以简单的方式通过三个辐射检测器通过对测量值的差分评估来解决。因此，三个辐射检测器始终能够在辐射源的辐射强度不必保持恒定的情况下检测辐射源的位置。与使用四个辐射检测器的现有技术不同，根据本发明的玻璃单元用仅三个辐射检测器就足够。因此，本发明实现了创新，即相比于已知的装置而言可以明显更简单且更成本有利地实现，但是至少用三个辐射检测器提供了相同功能且同时解决在确定光源位置时所提及的模棱两可性。

通常，辐射检测器可以任意方式布置，即也可以不规则地布置。根据本发明，辐射检测器的布置不重要，相反，而是辐射检测器可以从其接收辐射的空间区域的差异和取向是重要的。特别地，辐射检测器可以布置在圆周上或不布置在圆周上。根据一个优选的实施方式，三个尤其构造相同的辐射检测器以120°偏移地布置在圆周上，这可以具有制造技术优点。同样可能的是，辐射检测器沿着直线布置或不沿着直线布置。根据一个优选的实施方式，三个辐射检测器布置在直线上，这可以具有制造技术优点。

优选地，所述玻璃单元包括通过热塑性中间层相互接合的外玻璃板和内玻璃板，其中所述辐射检测器嵌入到该中间层中，并且所述盖板布置在外玻璃板的内表面上或中间层的外侧面上。在这种情况下特别优选的是，辐射检测器的盖板由单个连续层，尤其环形层形成。有利地，三个辐射检测器以120°偏移地布置在圆周上，并且辐射检测器的盖板由环形层形成，其中辐射检测器的辐射灵敏性检测区段位于环形层的孔内。这使得能够特别简单且成本有利地制造所述玻璃单元。

在所述玻璃单元内，局部防辐射盖板以技术上有利的方式形成，特别是通过丝网印刷法或用于（外）玻璃板的类似掩模涂覆法，并且尤其通常在其内表面上。无论玻璃单元如何，该防辐射盖板也可以在辐射检测器本身上形成，并且尤其此时将其特别地施加到辐射检测器的检测区段上的可透过辐射的覆层上。封装在外壳中的常见辐射检测器在这种情况下是外壳上表面。

在辐射检测器组中，尤其还可以设置，使用具有不同光谱灵敏度的辐射检测器。因此，例如除了用于可见光的两个光电二极管之外，还可以存在ir检测器，以使得可以差分检测和评估依赖于方向的光入射和依赖于方向的ir辐射入射并用于车辆或建筑物中的控制目的。

所述辐射检测器可以布置在共用载体上，这可以使所述玻璃单元的制造简化。

本发明进一步扩展到车辆或建筑物的玻璃装置，其包括根据本发明的玻璃单元和与各个辐射检测器的输出端连接的评估单元，所述评估单元被设计为用于对所述辐射检测器组的多个辐射检测器的信号进行关联评估以确定射到所述玻璃单元上的辐射入射的方向。

此外，本发明扩展到具有根据本发明的玻璃单元或具有根据本发明的玻璃装置的车辆或建筑物。在适合于道路车辆例如载人轿车的实施方案中，该玻璃单元包括通过热塑性中间层相互接合的外玻璃板和内玻璃板，其中辐射检测器嵌入到所述中间层中，并且所述防辐射盖板布置或产生在外玻璃板的内表面上或中间层的外侧面上或中。这样的玻璃单元尤其可有利地用作载人轿车的前玻璃板或挡风玻璃板或用作顶玻璃（“全景天窗”）。

本发明的各种实施方式可以单独地或以任意组合来实现。特别地，在不脱离本发明的范围的情况下，以上提及和下面要解释的特征不仅可以以所示的组合使用，还可以以其它组合或单独地使用。

下面借助实施例更详细说明本发明，其中参考附图。在简化且不按真实比例描绘的情况下：

图1显示了其中可应用本发明的载人轿车的玻璃装置的示意图，

图2a和2b显示了作为辐射检测器的实施方案的其中可应用本发明的光电二极管部件的示意性截面图和俯视图，

图3显示了本发明的第一实施方案的示意图（截面图），

图4显示了不是本发明的一部分的实施方式的示意图（截面图），

图5显示了根据本发明的玻璃单元的局部截面图，并且

图6显示了辐射检测器组的一个实施方式的示意性俯视图，

图7显示了辐射检测器组的另一实施方式的示意性俯视图，

图8显示了辐射检测器组的另一实施方式的示意性俯视图。

图1示意性地显示了载人轿车2的玻璃单元（前玻璃板）1，其具有装入上部中间区域中的光传感器单元3。光传感器单元3就信号而言与评估单元4连接，该评估单元接收光传感器单元的输出信号并根据编程的处理算法进行处理。最终，这为载人轿车的控制模块5提供了控制信号，例如用于根据由迎面而来的车辆等射到玻璃单元1上的入射光来控制大灯。

图2a和2b示意性地以截面图和俯视图显示了光电二极管部件6，其可以用作根据图1的光传感器单元3中的辐射检测器且因此用作玻璃单元1的组件。光电二极管部件6具有载体6a、具有光活性区域（辐射灵敏性检测区段）6c的半导体二极管6b和半导体二极管6b的透明盖板6d。应当理解，这仅是作为下面对本发明解释的基础的非常示意性的描绘，并且其也可用于具有完全不同构造的辐射检测器的情况下，前提条件是其具有在几何形状方面明确特定的检测区段。

图3又以基于图2a的截面图显示了光电二极管部件6作为根据本发明的实施方式中的辐射检测器的实例。其具有由载体2a、具有光活性区域6c的半导体二极管6b和透明盖板6d形成的在图2a和2b中所示的基础构造。在光活性区域6c的子区域上方，将封闭的二维防辐射覆层7施加到透明盖板6d的表面上，例如通过印刷法或作为经胶粘的覆层。

如借助图3可以很容易地理解，覆层7完全阻止（基于该图）来自右侧的光入射直至特定入射角，并使其在更大入射角（接近90°）时仅射到光活性区域6c的子区域中。相反，从左侧入射的光直至特定入射角都到达整个光活性区域，并在接近90°的入射角时，来自左侧的光到达光活性区域的至少一个子区域并在那里转换为电压。最终，光电二极管元件6因此不仅取决于照明亮度、而且还取决于光入射方向而生成输出信号。

图4显示了不是本发明的一部分的实施方式，其中显示了具有与图2a/2b和图3所示的基本相同基础构造的光电二极管部件6'。然而，在此存在两件式的盖板，其包括第一（透明或不可透）覆盖层6d'和位于其上方的第二覆盖层7'。在那样的第二覆盖层7'中引入由垂直于光活性区域6c的表面取向的不可透过光或反射性的条带7a'形成的片状结构。应当理解，那样的条带防止侧向光入射到光活性区域6c上，而以相对大角度射到光活性区域6c上的光入射透过并在那里产生电压。在辐射检测器的这一实例中，因此仅记录了基本上正面的辐射入射，而（基于图平面）侧向的低于特定入射角的光入射被几乎阻止。应当理解，被阻止的空间区域，或换句话说，辐射检测器保持其灵敏度的空间区域取决于第二覆盖层7'的片状结构的几何构型。

图5以截面图形式示意性地显示了根据本发明的实施方式中的具有集成光传感器单元3的来自图1的挡风玻璃板1的构造。玻璃单元1包括外玻璃板8、热塑性中间层9和内玻璃板10以及通常在热塑性中间层9的两面上的粘合剂层（未分别标识）。在此设置上述种类的两个光电二极管部件6作为光传感器单元3，它们在此在共用的（次级）载体11上嵌入到热塑性中间层9中。

根据如上一般地且参考图3少许特别描述的在辐射灵敏性检测区段的子区域上方设置局部防辐射盖板的作用原理，在此在光电二极管部件6每个的斜上方，将几何形状方面预定的盖板7''印刷到外玻璃板8的内表面上。基于相应辐射检测器或光电二极管部件6的（在此未标识的）检测区段而言选择所述盖板的延伸，以使得直至预定角度的侧向入射辐射（由用于左边和右边光电二极管部件的箭头b1和b2表示）又被阻止，并且相反地，来自其余空间区域的辐射（在此由用于左边和右边光电二极管部件的箭头e1和e2表示）到达检测区段并因此对于检测信号而言有效。

通过辐射检测器（光电二极管部件）和所属盖板的合适几何构型，因此可以规定入射光或红外辐射或uv辐射的检测区域，在该检测区域中光传感器单元3响应于辐射入射。这可以在下游的评估单元中相应地评估，并转换成用于功能模块的合适控制信号，该功能模块根据定向的光入射来控制载人轿车的功能。

图6以示意性俯视图的形式显示了光传感器单元3'作为本发明的另一实施方案，其作为（在此未示出的）玻璃单元的组成部分，其显示了假想圆周上以各自120°偏移布置的三个光电二极管部件或类似的辐射检测器6。对于这些辐射检测器6，共同地分配了圆环形的防辐射盖板7'''，即这些辐射检测器的盖板由共用盖板7'''或层形成。这基本上具有上面参考图3和图5描述的作用，但是通过设置三个辐射检测器，可实现光传感器单元的进一步改进的方向效应。

如在根据图5的实施方案的情况下那样，所述防辐射盖板可以通过丝网印刷在所述玻璃单元的单个玻璃板或外玻璃板的内表面上产生，并且尤其有利地在单个丝网印刷步骤中与出于其它原因在玻璃板上产生的其它印刷元件或印刷区域一起。这使得能够最有效且成本有利地实现本发明。

在图7中作为本发明的另一实施方案显示了光传感器单元3'，其作为（在此未示出的）玻璃单元的组成部分，其如图6所示显示了偏移布置，例如假想圆周上各自120°偏移布置的三个光电二极管部件或类似的辐射检测器6。辐射检测器6在此例如具有与它们的外壳相同的取向。辐射检测器6各自具有单独的盖板7''，其例如集成到辐射检测器6中。如所示，盖板7''覆盖辐射检测器6各自大约一半，其中同样可以覆盖所述辐射检测器的更大或更小比例。所述辐射检测器的空间区域（立体角）的中心轴至少在辐射检测器6的平面上的投影中各自以120°的角度彼此偏移地布置。

在图8中作为本发明的另一实施方案显示了光传感器单元3'，其作为（在此未示出的）玻璃单元的组成部分，其与图7的不同之处仅在于三个辐射检测器6沿直线布置。

本发明的实施方案不限于上述实例和方面，而是也以处于专业行事的范围内的多种变体的形式可行。

附图标记列表

1玻璃单元（前玻璃板）

2载人轿车

3、3'光传感器单元

4评估单元

5控制模块

6、6'光电二极管部件（辐射检测器）

6a载体

6b半导体二极管

6c光活性区域（辐射灵敏性检测区段）