專利名稱：具有集成電聚合物遮陽部件的車窗模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及具有集成電聚合物遮陽部件的車窗模塊。
背景技術(shù)：
車輛(例如機動車)包括車窗，車窗允許乘客觀察其周圍環(huán)境，而不允許諸如熱、冷、雨、雪、冰雹等環(huán)境狀況進入乘客車廂/車輛內(nèi)部。在睛朗天氣，紅外線輻射會穿過車窗且會對氣候控制車輛的內(nèi)部加熱。在一定的情況下，車輛的乘客會想要阻擋這樣的輻射。阻擋紅外線輻射的ー個方式是永久地將著色膜粘接到車窗。盡管該做法會在睛朗天氣有效地阻擋強烈的紅外線輻射，但是其會在夜晚或幽暗運行條件下阻礙觀察。因此，期望的是提供ー種著色機構(gòu)，其可選擇性地被促動以在睛朗天氣阻擋強烈的輻射，同時在幽暗條件下允許完全透明。

發(fā)明內(nèi)容
ー種用于車輛的車窗模塊，包括基本上平行布置且通過間隔件隔開的第一玻璃面板和第二玻璃面板。第一玻璃面板、第二玻璃面板、和間隔件限定出封閉的內(nèi)部空間，其中電聚合物遮擋器可設(shè)置為選擇性地阻擋光通過第一和第二玻璃面板。電聚合物遮擋器可包括可展開的著色材料、光伏電池和控制器?？烧归_著色材料可以是配置為響應(yīng)于著色材料和第一玻璃面板之間應(yīng)用的電壓差而跨第一玻璃面板選擇性地延伸。光伏電池可與第二玻璃面板聯(lián)接且配置為在暴露至光時產(chǎn)生電能；和控制器可配置為從光伏電池接收產(chǎn)生的電能且在可展開著色材料和第一玻璃面板之間選擇性地施加電壓差?？刂破骺梢赃M一歩包括能量存儲裝置，其配置為存儲通過光伏電池產(chǎn)生的電能。在一種構(gòu)造中，電聚合物遮擋器可以是自我提供電カ的從而其不需要外部電カ供應(yīng)。例如，光伏電池被配置為產(chǎn)生足夠量的電能以將可展開著色材料維持在延伸狀態(tài)?？烧归_著色材料可以包括導(dǎo)電層，第一玻璃面板可包括導(dǎo)電釉，其以導(dǎo)電層和導(dǎo)電釉之間的電壓差使得可展開著色材料跨第一玻璃面板延伸的方式布置。在一種構(gòu)造中，控制器被配置為在其接收來自光伏電池的臨界值以上的一定量電能之后且進一歩在其感知到車輛靜止時延伸所述可展開著色材料。間隔件可以繞第一玻璃面板的周邊設(shè)置，光伏電池和控制器設(shè)置為鄰近該間隔件。進而，第二玻璃面板可以包括延伸超過間隔件的懸伸部分。第二玻璃面板的懸伸部分可以配置為將車窗模塊固定到車輛。例如，車輛可以具有包括擱架的框架構(gòu)件，且懸伸部分可以配置為固定到擱架，從而在框架構(gòu)件和第二玻璃面板存在平滑轉(zhuǎn)變。不透明的漆層可以位置為鄰近第二玻璃面板的周邊且在內(nèi)部空間中。光伏電池可以以鄰接不透明的漆層的方式定位。在下文結(jié)合附圖進行的對實施本發(fā)明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發(fā)明的特征和優(yōu)點以及其他的特征和優(yōu)點。


圖1是設(shè)置在車輛一部分中的車窗模塊的示意性平面圖。圖2是沿2-2線截取的圖1車窗模塊的示意性部分截面圖。圖3是圖2的車窗模塊的示意性部分截面圖，其中可展開著色材料跨玻璃面板延伸。
具體實施例方式參見附圖，其中在各種附圖中相同的附圖標(biāo)記 用于表示相同的部件，圖1示意性地示出了設(shè)置在車輛12的一部分中的車窗模塊10。車窗模塊10通常包括中央透明的部分14，其通常以不透明的周邊部分16為邊界。如大致在圖2中所示的部分截面圖中示出的，第一玻璃面板(即內(nèi)玻璃面板)和第二玻璃面板(即外玻璃面板22)，它們可以以基本上等距布置且通過間隔件24隔開的方式設(shè)置。間隔件24可以圍繞車窗模塊10的整個周邊，從而外玻璃面板22、內(nèi)玻璃面板20和間隔件24限定內(nèi)部空間26。每ー個內(nèi)玻璃面板20和外玻璃面板22可以分別被密封到間隔件24從而內(nèi)空間26中包含的氣體基本與模塊10外部的大氣空氣隔離。在一種構(gòu)造中，內(nèi)部空間26可以填充有干的或惰性的氣體以防止在玻璃20、22的內(nèi)部表面上形成冷凝。車窗模塊10可以配置為位于車輛12的開ロ 30中，且可以阻擋例如風(fēng)、雨、熱或冷空氣這樣的環(huán)境因素進入車輛12，同時仍然允許可見光穿過。例如，在車輛是汽車的實施例中，開ロ 30可以是在汽車后架上方的開ロ 30、運動多功能車輛、越野車、掀背式車或貨車的后拉提升門中的開ロ 30、或頂棚中的開ロ 30。在一種構(gòu)造中，車窗模塊10可以是頂棚玻璃模塊，其用于提供從車輛12中對外部環(huán)境的全景觀察。為了給車輛12賦予平滑連續(xù)的外部外觀，整個車窗模塊10可以鑲嵌在車輛12的外表面32或在其下方。例如，外玻璃面板22可以包括懸掛部分，所述懸掛部分可以延伸超過內(nèi)玻璃面板20 —距離34且可以配置為位于形成在開ロ 30附近的擱架36上。在ー實施例中，擱架36可以形成在車輛車身的結(jié)構(gòu)部分中，例如閉合的箱形梁框架構(gòu)件38，其可以沿汽車的頂棚線在A立柱和C立柱之間延伸?？蚣軜?gòu)件38可以例如通過沖壓過程形成，其中多個沖壓的“C形槽道”構(gòu)件被熔合在一起。車窗模塊10可以使用合適的粘接劑40 (設(shè)置在外玻璃面板22和擱架36之間)固定到車輛10。替換地，車窗模塊10可以使用任何螺釘、夾具或緊固件的構(gòu)造而被固定到車輛。除了粘接劑40，擋風(fēng)雨條42可以設(shè)置在外玻璃面板22和車輛12的連結(jié)部處，以抑制水或其他碎屑流動或聚集在玻璃-車輛接合部附近。擋風(fēng)雨條42可以用聚合物材料(例如こ烯、尿烷、乳膠、硅樹脂或橡膠)制造。美觀的裝飾部件(未示出)類似地被設(shè)置在內(nèi)玻璃面板20和車輛12之間以掩蓋下方的連結(jié)部。如大致在圖2中示出的，電聚合物遮擋器50可以位于車窗模塊10的內(nèi)部空間26中，且可以是可操作的以選擇性地阻止電磁輻射通過車窗模塊10。例如，電聚合物遮擋器50可以配置為通過在玻璃面板20、22中的一個或兩者上展開光吸收和/或光反射材料而選擇性地對車窗模塊10的透光性能進行染色。電聚合物遮擋器50可以包括可展開的著色材料52、控制器54和ー個或多個光伏電池56。
圖3示意性地示出了可展開的著色材料52，其抵靠內(nèi)玻璃面板20而被驅(qū)動進入展開狀態(tài)?？烧归_著色材料52可以包括導(dǎo)電層60和電介層62。在一種構(gòu)造中，層60可以用透明的導(dǎo)體材料制造，例如銦錫氧化物和/或錫氧化物。替換地，導(dǎo)電層60可以具有反射性質(zhì)，以阻擋或反射太陽輻射。這些性質(zhì)例如可以通過用沉積鋁或銀形成導(dǎo)電層60而提供?？烧归_著色材料52的電介層62可以是回弾性材料，其具有電絕緣性質(zhì)，且可在延長的使用壽命中可靠地卷繞/解卷繞。合適的電介層材料的例子可以包括聚對苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)或酸こニ酯(PEN)?？烧归_著色材料52可以進一歩包括整合的著色和/或染色層(未示出)，其可以為著色材料52提供光吸收性質(zhì)。替換地，任何期望的染色可以分別地設(shè)置為靠近著色材料52的不同的層/膜。內(nèi)玻璃面板20可以包括玻璃基板64和設(shè)置在基板64的表面上的導(dǎo)電釉66,所述表面鄰接/面對內(nèi)部空間26，所述內(nèi)部空間可以鄰近可展開著色材料52。導(dǎo)電釉66可以用透明的導(dǎo)體材料制造，例如銦錫氧化物和/或錫氧化物。從而在可展開著色材料52收回 吋，內(nèi)玻璃面板20可以是視覺上透明的。在沒有外部力或誘導(dǎo)カ的情況下，可展開著色材料52可以預(yù)先設(shè)置為在其本身上朝向車窗模塊10的周邊(即朝向間隔件24，大致在圖2示出)卷繞。這種運動可以是材料存儲器或通過聚合電介層62采取的初始設(shè)定的結(jié)果。在導(dǎo)電層60、66之間應(yīng)用電壓差時，大致如圖3所示，著色材料52可以經(jīng)由靜電カ被朝向鄰近的玻璃面板20拉動，使得著色材料52跨玻璃面板20鋪開。為了提供選擇的靜電促動，控制器54可以經(jīng)由第一電引線68聯(lián)接到著色材料52的導(dǎo)電層，且可以經(jīng)由第二電引線70聯(lián)接到內(nèi)玻璃面板20導(dǎo)電釉66?？刂破?4可以配置為跨兩個相應(yīng)導(dǎo)電層60、66施加電壓差，這會造成跨電介層62產(chǎn)生靜電吸引。各種層的厚度和施加到導(dǎo)電層60、66的電壓量可以根據(jù)期望應(yīng)用的規(guī)范選擇，包括展開/收回速度、可靠性、不透明度和可用的電功率。在一個實施例中，可展開著色材料52的總厚度72可小于500 V- m，而導(dǎo)電釉66的厚度可以小于5 y m?？刂破?4可以實施為ー個或多個數(shù)字計算機或數(shù)據(jù)處理裝置，每ー個具有ー個或多個微處理器或中央處理單元(CPU)、只讀存儲器(ROM)、隨機訪問存儲器(RAM)、電可編程只讀存儲器(EEPR0M)、高速時鐘、模擬-數(shù)字(A/D)和數(shù)字-模擬(D/A)電路和任何所需的輸入/輸出(I/O)電路和裝置以及信號調(diào)制和緩沖電路。替換地，控制器54可以實施為基本電部件的集合，例如電阻器、電容器、晶體管、繼電器等。控制器54可以包括信號I/O通道80，其可以設(shè)置為用于選擇促動電聚合物遮擋器50和/或遮擋器50從模塊10向外的通信狀態(tài)。一個或多個開關(guān)(未示出)可以聯(lián)接到I/0線80以允許車輛中的用戶或乘客選擇性地跨車窗模塊10的中央透明部分14而展開著色材料52。替換地，這樣的選擇促動信號可以從電聯(lián)接的車輛控制模塊(未示出)接收?？刂破?4可以電聯(lián)接到一個或多個光伏電池(photovoltaic cell)56,所述光伏電池配置為供應(yīng)用于讓電聚合物遮擋器50運行所需的一部分或所有電能。例如，在ー個中，光伏電池56可以供應(yīng)充分量的電カ以在沒有任何外部供應(yīng)的電能的情況下維持展開狀態(tài)性的著色材料52。在另ー實施例中，光伏電池56可以供應(yīng)充分量的電カ以將著色材料52從卷起狀態(tài)延伸到展開狀態(tài)，而不需要外部供應(yīng)的電能。
如可理解的，ー個或多個光伏電池56可以將光轉(zhuǎn)換為直流電(即它們可以呈現(xiàn)“光電效應(yīng)”)。光伏電池56可以例如用單晶硅、多晶硅、無定形硅、鎘碲化物、銅銦鎵硒化物/硫化物和/或能呈現(xiàn)光電效應(yīng)的已知的任何其他材料制造。如大致在圖1和2中示出的，一個或多個光伏電池56可以設(shè)置在車窗模塊10的內(nèi)部空間26中，從而它們鄰近外玻璃面板22，且能通過外玻璃面板22接收光(例如太陽能)。在一種構(gòu)造中，使用合適的玻璃層疊技術(shù)光伏電池56可以層疊到外玻璃面板22。盡管典型的光伏電池56可以具有小于ー伏特的輸出電壓，但是多個電池56可以串聯(lián)“堆疊”以達到更高的輸出電壓?？刂破骺梢园ī`個或多個電存儲裝置82，其配置為存儲通過光伏電池56產(chǎn)生的電能。以這種方式，電存儲裝置82可以向電聚合物遮擋器50提供操作能量，從而遮擋器50可以操作一段時間，甚至在電池56未直接暴露于日光時也可以。另外，電存儲裝置82可以用作電池56和控制/驅(qū)動電路(其用于展開著色材料52)之間的緩沖。以這種方式，任何動カ汲取將不可能影響電池56的光電性能或效率。ー個或多個電存儲裝置82可以包括可充電電池，例如鋰離子、鎳金屬氫化物或鎳鎘電池。替換地，ー個或多個電存儲裝置82可以包括一個或多個超級電容或超電容，其例如可以使用雙層電容(electric double-layercapacitor)技術(shù)構(gòu)造?？刂破?4可以進一歩包括ー個或多個DC至DC轉(zhuǎn)換器84，所述轉(zhuǎn)換器可以用于將存儲電カ的電壓提升到展開著色材料52需要的操作電壓。在一種構(gòu)造中，所需操作電壓可以大于100伏特，然而電存儲裝置82是小于18伏特的輸出電壓。在車窗模塊10作為面板設(shè)置在汽車頂棚中的構(gòu)造中，控制器54可以配置為在其感知到車輛12直接位于日光中時跨車窗模塊10自動地展開著色材料52?？刂破?4可以通過監(jiān)視通過光伏電池56提供的電壓且將該電壓與臨界值比較而做出該判斷。在替換構(gòu)造中，控制器54可以僅在車輛12直接位于日光中時且在其(經(jīng)由I/O通道80)接收指示表明車輛12處在發(fā)動機關(guān)閉狀態(tài)或變速器已經(jīng)換擋到“停車”時才自動地展開著色材料52。以這種方式，著色材料52可以例如在車輛12停在陽光充足停車場時自動地展開和遮蔽車輛12的乘客車廂。在運行期間，在著色材料52的導(dǎo)電層60和玻璃20的導(dǎo)電釉之間應(yīng)用電壓差時，小的泄漏電流可以跨電介層62和/或向回通過控制器54流動。該泄漏電流可以是將著色材料52維持在展開狀態(tài)所需要的有效保持電流。例如，來自12伏特電源以將著色材料52維持在展開狀態(tài)所需的“保持”電流可以大約為160 PA。盡管在車輛12運轉(zhuǎn)且動カ輕易地產(chǎn)生時這樣的寄生電流損耗并不存在問題，但是在車輛12關(guān)閉時這樣的損耗會使車輛電池隨時間放電(或使得遮蔽收回-由此導(dǎo)致內(nèi)部車廂潛在地溫度上升)。光伏電池56最佳地定位為將供應(yīng)該負(fù)荷，而不會在在車輛12的動カ源上產(chǎn)生寄生損耗。即在車輛12直接位于日光下時著色材料52可以僅需要用于著色目的。該直接日光的存在可以相應(yīng)地允許光伏電池56將任何必要的保持電流供應(yīng)到電聚合物遮擋器50。在車窗模塊10的內(nèi)部空間26中設(shè)置電聚合物遮擋器50的部件可以有利于將膜類的著色材料52與灰塵、空氣攜帶的污垢、空氣攜帶的化學(xué)物質(zhì)和/或濕氣(它們都會影響著色材料的性能)隔離。此外，玻璃面板20、22可以提供絕緣屏障，其可以防止鄰近車窗模塊10的環(huán)境物體與任何高電壓部件接觸。除了為電聚合物遮擋器50提供干凈的電絕緣的環(huán)境以在內(nèi)部空間26中操作，其本身可以增強車窗模塊10的熱阻(即R值)。
在一種構(gòu)造中，如大致在圖1-2中所示的，光伏電池56、控制器和各種電連接可以設(shè)置在車窗模塊10的不透明的周邊部分16中。不透明的周邊部分16可以包括暗色色彩或漆層90，其施加到玻璃20、22的面板的一個或兩者的下方。不透明的周邊部分16可以操作為阻擋或阻礙從車窗模塊10外部觀察各種部件。另外，如圖2所示，黑漆層90可以用于不讓粘接劑40和框架構(gòu)件38 (或其他安裝器件)被看到，所述粘接劑和框架構(gòu)件可以用于將車窗模塊10固定到車輛12。在一實施例中，光伏電池56可以設(shè)置在黑漆層90中，從而它們大致以漆層90為邊界，但是不被層90阻擋。在另ー實施例中，在從外玻璃面板22的相反側(cè)觀察時，光伏電池56是可以看得見的，且可以在至少ー側(cè)上鄰接黑漆層90。盡管已經(jīng)對執(zhí)行本發(fā)明的較佳模式進行了詳盡的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可得知在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用來實施本發(fā)明的許多替換設(shè)計和實施例。目的是上述和在附圖中所示的所有內(nèi)容應(yīng)被理解為僅是示例性的而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛的車窗模塊，包括 第一玻璃面板和第二玻璃面板，其以基本上等距的方式設(shè)置且通過間隔件隔開，第一玻璃面板、第二玻璃面板和間隔件限定了封閉的內(nèi)部空間； 電聚合物遮擋器，設(shè)置在內(nèi)部空間中且配置為選擇性地阻擋光通過第一和第二玻璃面板，電聚合物遮擋器包括 可展開著色材料，其配置為響應(yīng)于可展開著色材料和第一玻璃面板之間應(yīng)用的電壓差而跨第一玻璃面板選擇性地延伸； 光伏電池，其與第二玻璃面板聯(lián)接且配置為在暴露至光時產(chǎn)生電能；和控制器，其配置為從光伏電池接收產(chǎn)生的電能且在可展開著色材料和第一玻璃面板之間選擇性地施加電壓差。
2.如權(quán)利要求1所述的車窗模塊，其中控制器包括能量存儲裝置，其配置為存儲通過光伏電池產(chǎn)生的電能。
3.如權(quán)利要求1所述的車窗模塊，其中間隔件繞第一玻璃面板的周邊設(shè)置；和其中光伏電池和控制器設(shè)置為鄰近間隔件。
4.如權(quán)利要求3所述的車窗模塊，其中第二玻璃面板包括懸伸部分，所述懸伸部分延伸超過間隔件，且其中第二玻璃面板的懸伸部分配置為將車窗模塊固定到車輛。
5.如權(quán)利要求3所述的車窗模塊，進一步包括不透明的漆層，該漆層設(shè)置為鄰近第二玻璃面板的周邊且在內(nèi)部空間中；和其中光伏電池鄰接不透明的漆層。
6.如權(quán)利要求1所述的車窗模塊，其中可展開著色材料包括導(dǎo)電層；其中第一玻璃面板包括導(dǎo)電釉；和其中電壓差在導(dǎo)電層和導(dǎo)電釉之間應(yīng)用。
7.如權(quán)利要求1所述的車窗模塊，其中電聚合物遮擋器經(jīng)由通過光伏電池產(chǎn)生的電能而自供電。
8.如權(quán)利要求1所述的車窗模塊，其中控制器配置為在其接收來自光伏電池的臨界值以上的一定量電能之后且進一步在其感知到車輛靜止時延伸所述可展開著色材料。
9.如權(quán)利要求1所述的車窗模塊，其中光伏電池配置為產(chǎn)生充分量的電能以將可展開著色材料維持在延伸狀態(tài)。
10.一種車輛，包括 框架構(gòu)件； 車窗模塊，其配置為固定到框架構(gòu)件，車窗模塊包括 第一玻璃面板和第二玻璃面板，其以基本上等距的方式設(shè)置且通過間隔件隔開，第一玻璃面板、第二玻璃面板和間隔件限定了封閉的內(nèi)部空間； 電聚合物遮擋器，其設(shè)置在內(nèi)部空間中且配置為選擇性地阻擋光通過第一和第二玻璃面板，電聚合物遮擋器包括 可展開著色材料，其配置為響應(yīng)于可展開著色材料和第一玻璃面板之間應(yīng)用的電壓差而跨第一玻璃面板選擇性地延伸； 光伏電池，其與第二玻璃面板聯(lián)接且配置為在暴露至光時產(chǎn)生電能；和控制器，配置為從光伏電池接收產(chǎn)生的電能且在可展開著色材料和第一玻璃面板之間選擇性地施加電壓差。
全文摘要
一種用于車輛的車窗模塊，包括基本上平行布置且通過間隔件隔開的第一玻璃面板和第二玻璃面板。第一玻璃面板、第二玻璃面板、和間隔件限定出封閉的內(nèi)部空間。電聚合物遮擋器設(shè)置在內(nèi)部空間中且配置為選擇性地阻擋光通過第一和第二玻璃面板。電聚合物遮擋器包括可展開著色材料，所述可展開著色材料配置為響應(yīng)于可展開著色材料和第一玻璃面板之間應(yīng)用的電壓差而選擇性地跨第一玻璃面板延伸，光伏電池聯(lián)接到第二玻璃面板且配置為在暴露至光時產(chǎn)生，且控制器配置為接收從單元產(chǎn)生的電能且在可展開著色材料和第一玻璃面板之間選擇性地施加電壓差。
文檔編號B60R16/02GK103009970SQ20121035623
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者T.D.哈根, P.R.戴恩斯 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司