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來源:IPRdaily中文網(wǎng)(iprdaily.cn)
作者:朱濤 北京品源知識產(chǎn)權管理咨詢有限公司
原標題:從福耀京東方合作看汽車智能調光玻璃的新發(fā)展
關鍵詞:智能調光玻璃,福耀集團,京東方,專利
一、引言
2020年6 月 1 日,福耀集團與京東方集團舉行戰(zhàn)略簽約儀式,雙方將結合各自產(chǎn)業(yè)資源和技術優(yōu)勢,在汽車智能調光玻璃和車窗顯示等領域進行戰(zhàn)略合作,共同開拓市場,實現(xiàn)互利共贏【1】。此次雙方的合作,將進一步推進智慧視窗產(chǎn)品在乘用車等更多領域應用。隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)技術發(fā)展,雙方還將共同拓展人車交互應用,在交通領域為全球用戶帶來高附加值的創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案。
二、何為智能調光玻璃
調光玻璃又稱變色玻璃,也被稱為智能玻璃,可以實現(xiàn)玻璃透明與不透明狀態(tài)的切換。根據(jù)控制手段及原理的不同,調光玻璃可分為電控、溫控、光控、壓控等等各種類型【2】。智能玻璃作為重要的車載信息媒介,可以根據(jù)溫度、光照、壓力或者店里等外部條件改變自身特性,在智能汽車浪潮下是未來重要的技術發(fā)展趨勢之一。
由于各種條件限制,市面上實現(xiàn)量產(chǎn)的調光玻璃,幾乎都是電控型調光玻璃。電控調光玻璃是將液晶膜復合進兩層玻璃中間,經(jīng)高溫高壓膠合后一體成型的夾層結構的新型特種光電玻璃產(chǎn)品。當關閉電源時,電控調光玻璃里面的液晶分子會呈現(xiàn)不規(guī)則的散布狀態(tài),使光線無法射入,讓電控玻璃呈現(xiàn)不透明的外觀;當給調光玻璃通電后,里面的液晶分子呈現(xiàn)整齊排列,光線可以自由穿透,此時調光玻璃瞬間呈現(xiàn)透明狀態(tài)。使用者通過控制電流的通斷與否控制玻璃的透明與不透明狀態(tài)。玻璃本身不僅具有一切安全玻璃的特性,同時又具備控制玻璃透明與否的隱私保護功能,由于液晶膜夾層的特性,調光玻璃還可以作為投影屏幕使用,替代普通幕布,在玻璃上呈現(xiàn)高清畫面圖像。
電控調光玻璃由美國肯特州立大學的研究人員于上世紀八十年代末發(fā)明并申請發(fā)明專利US5004323A——“Extended temperature range polymer dispersed liquid crystal light shutters”。該發(fā)明提出了一種可在約-40℃至100℃的工作溫度范圍內在透明狀態(tài)和不透明狀態(tài)之間切換聚合物分散的液晶玻璃,可用于戶外顯示和具有光學特性的窗戶。在此之后,美國德州的Polytronix,Inc公司于1991年開始量化生產(chǎn)其旗下的電控智能調光玻璃,并應用于IBM監(jiān)控室、華盛頓醫(yī)院監(jiān)控室等。一開始調光玻璃的成本較高,一般都應用于政府部門。智能電控調光玻璃于2003年開始進入國內市場,由于售價昂貴且識者甚少,之后的近十年間在中國發(fā)展緩慢【3】。隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)高速增長,國內建材市場發(fā)展迅猛,智能電控調光玻璃由于成本下降不少,漸漸為建筑及設計業(yè)界所接受并開始大規(guī)模應用, 隨著成本進一步降低及市場售價的下調,智能調光玻璃也開始步入家庭裝修、汽車裝飾等領域,成為智能家居的重要組成部分。
三、福耀玻璃的黑科技
福耀集團1987年成立于中國福州,是專注于玻璃生產(chǎn)的大型跨國集團, 1993年在上海證券交易所主板上市,2015年福耀集團在香港交易所上市【4】。到目前為止,福耀已為賓利、奔馳、寶馬、奧迪、通用、豐田、大眾、福特、克萊斯勒、日產(chǎn)、本田、現(xiàn)代、菲亞特、沃爾沃、路虎等世界知名品牌,以及中國各汽車廠商提供全球OEM配套和售后服務,汽車玻璃產(chǎn)品銷量約占全球市場的25%【5】,成為與旭硝子(日本)、板硝子(日本)、圣戈班(法國)、信義玻璃(中國香港)等著名汽車玻璃廠商齊名的汽車玻璃供應商【6】。
然而,即使作為汽車玻璃的龍頭企業(yè),福耀集團也面臨如何實現(xiàn)產(chǎn)品更新?lián)Q代、提升產(chǎn)品附加值的難題。高速計算、人工智能、5G網(wǎng)絡等新技術為智能制造業(yè)帶來了前所未有的機遇。福耀集團確立了以汽車玻璃為主業(yè),充分利用新興技術,發(fā)展上下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展新方向。正是看準了調光玻璃的廣闊應用前景,福耀集團積極研制調光玻璃,現(xiàn)已推出了調光玻璃、智能顯示玻璃、抬頭顯示玻璃等多種智能型汽車玻璃技術產(chǎn)品。從福耀集團的專利申請看,他們從2012年開始申請智能調光玻璃相關專利,迄今為止,已經(jīng)申請專利24項。我們結合專利來看一下福耀玻璃的黑科技。
1.智能調光玻璃
圖1 福耀集團的智能調光玻璃產(chǎn)品
福耀集團開發(fā)了多種調光材料,包括電控調光玻璃、光控調光玻璃和熱致調光玻璃等調光膜材料。開發(fā)最多的產(chǎn)品是電控調光玻璃,通電控制玻璃內層可調光膜的狀態(tài),在透光和不透光間調節(jié),具有極佳的隱私保障功能,無需安裝遮陽簾。2018年,該技術已申請專利并獲授權——CN108515752B ,一種無遮陽簾的天窗總成玻璃,包括外片玻璃和內片玻璃,所述外片玻璃和內片玻璃之間設有調光層。該無遮陽簾的天窗總成玻璃具有可見光透過率為8%~20%,可見光反射率不超過5%,太陽能直接透射比低于10%,同時太陽能總透過率低于20%的復合功能,并且制作成本合理,能夠全面地替代機械式的遮陽系統(tǒng),優(yōu)化車內垂直空間,實現(xiàn)輕量化節(jié)能。
2.智能顯示玻璃
圖2 福耀集團的智能顯示玻璃產(chǎn)品
福耀集團充分利用自身在電控玻璃技術方面的優(yōu)勢,結合越來越熱的智能家居需求,將汽車打造成移動的家,使整車人員享受到駕乘樂趣。福耀集團推出的智能顯示玻璃,可將文字、圖案、充電比例、聯(lián)系電話等信息顯示在玻璃上;也可作為幕布,顯示私人定制的信息,查看圖像或影片。早在2015年,福耀就提出了“一種發(fā)光效果可調的車輛天窗總成”專利-CN105291789B,車輛天窗總成包括雙層復合玻璃和固定在所述雙層復合玻璃的側邊緣的線狀光源,所述雙層復合玻璃為中空玻璃或真空玻璃,所述雙層復合玻璃自上向下依次包括上層玻璃、密閉腔室和下層玻璃,所述下層玻璃的上表面設有液晶調光膜。這種天窗具有多種圖案顯示狀態(tài),光線均勻柔和,同時還兼具調光、隔熱、隱私保護等功能。之后,他們不斷對該技術進行改進 ,2018年提出“一種帶有弧形顯示影院的汽車及觀影方法”-CN201810043216.4,這種帶有弧形顯示影院的汽車適合在無人駕駛狀態(tài)下進行觀影,汽車天窗玻璃為調光玻璃,當兩個投影裝置向天窗玻璃上投影時,天窗玻璃能夠由可見光透過率≥70%的狀態(tài)轉變成可見光透過率≤8%的狀態(tài)。這種天窗顯示玻璃不僅方便地形成實際觀影效果好的弧形顯示影院、保證合理的車內空間布置以及實現(xiàn)較好的顯示播放效果,還能夠實現(xiàn)無人駕駛狀態(tài)下進行觀影,使整車人員均能享受到駕乘樂趣。
3.納米膜 HUD 玻璃
圖3 福耀集團的納米膜HUD玻璃產(chǎn)品
福耀集團推出的納米膜HUD抬頭顯示技術,相對于傳統(tǒng)的抬頭顯示玻璃,在汽車前風擋有更大的信息顯示空間,讓駕乘者獲得更豐富、更清晰的車輛行駛信息。同時還可與 ADAS 等汽車先進技術結合,提高車主的駕駛體驗感。相應地,他們也對該技術進行了專利保護——CN107045203B,一種膜面反射顏色美觀的抬頭顯示系統(tǒng)。該抬頭顯示系統(tǒng)包括投影光源和夾層玻璃,所述投影光源能夠產(chǎn)生P偏振光,在所述夾層玻璃的內玻璃板最遠離熱塑性膜片的表面上沉積透明納米膜,所述P偏振光能夠入射到所述透明納米膜上,所述透明納米膜包括從內玻璃板向外依次沉積的中折射率層、高折射率層、低折射率層和最外層。
四、為什么選擇與京東方合作
為什么選擇與京東方合作?福耀集團雖然在汽車調光玻璃方面取得了很大進展,例如在調光膜的研制、調光玻璃的應用等方面處于行業(yè)領先地位。但是不可否認,除了在調光膜材料和玻璃安全性方面具有技術優(yōu)勢外,智能電控調光玻璃的另外幾項關鍵技術——例如液晶顯示控制、智能傳感等,福耀集團并不擅長。而對于液晶顯示技術的研究,京東方才是國內的霸主。京東方從1993年成立以來,一直處于半導體和液晶顯示領域前沿。湯森路透《2016全球創(chuàng)新報告》顯示,BOE(京東方)已躋身半導體領域全球第二大創(chuàng)新公司。根據(jù)市場咨詢機構IHS數(shù)據(jù),2018年BOE(京東方)液晶顯示屏出貨數(shù)量約占全球25%,總出貨量全球第一。2019年6月11日,京東方入選“2019福布斯中國最具創(chuàng)新力企業(yè)榜”【7】。
福耀選擇合作京東方,不僅在于京東方在液晶顯示、智能傳感、人工智能、大數(shù)據(jù)等領域雄厚的技術基礎,彌補了福耀集團在液晶顯示控制和智能傳感技術方面的不足,可以大大加快智能調光玻璃的開發(fā)步伐,同時雙方的合作也有助于調光玻璃與智能顯示、智慧視窗技術的深度結合,為福耀集團進軍人車交互、智能駕駛、車聯(lián)網(wǎng)等領域奠定基礎。作為合作方的京東方,也需要一個合作伙伴幫助自己打入汽車市場,福耀集團在汽車界的市場資源和影響力可以助力京東方拓展新市場。因此,雙方的資源協(xié)助與優(yōu)勢互補,是促成合作的重要基礎。
從2012年開始,京東方開始探索液晶顯示技術在電控調光玻璃方面的應用。2014年啟動戰(zhàn)略轉型,由單一顯示器件業(yè)務向顯示器件、智慧系統(tǒng)和健康服務三大板塊轉型,加快了向物聯(lián)網(wǎng)領域進軍的步伐,其中也包括了對智能調光玻璃產(chǎn)品的關注。這一點從京東方的專利就可以看出,2012年至今,京東方共提出調光玻璃相關的專利達25項,其中包括向美國和世界知識產(chǎn)權組織提出的3項專利。這些專利分別涉及調光玻璃的制造、背光模組、調光模組、雙面PDLC顯示等。京東方對于調光玻璃和車窗顯示產(chǎn)品的關注,恰好與福耀集團不謀而合。
例如京東方2018年提出的“調光玻璃結構及其制備方法、液晶顯示裝置”- CN201810834946.6,該專利提出了一種調光玻璃結構,當兩個電極層之間未施加電壓時,吸光離子在液晶分子的分子間作用力下也沿與電極層平行的方向排列,以吸收光線;當兩個電極層之間施加電壓時,液晶分子沿與電極層垂直的方向排列,吸光離子無規(guī)則地分散于兩個配向層之間。該調光玻璃結構在暗態(tài)時的吸光效果好,透過率低,對比度高,顯示的效果好,在明態(tài)時的透光率高。
京東方2019年提出一種用于顯示車窗的調光玻璃,CN201920761227.6,這種調光玻璃具有疊層設置的基礎調光結構和功能調光結構;其中,所述基礎調光結構,用于調節(jié)照至其上的光線的透過率;所述功能調光結構,用于將照射至其上的特定波段的光線進行反射。2020年,京東方還提出”一種調光玻璃及制備方法”CN202010101781.9,該技術可解決現(xiàn)有的調光玻璃在暗態(tài)時,隔墊物所在區(qū)域漏光的問題。
五、結語
鑒于智能調光玻璃的廣闊應用前景以及福耀和京東方強勁的技術實力,可以預見,福耀集團與京東方此次強強聯(lián)合將促進雙方技術共享,推動智能汽車玻璃的研發(fā)和技術升級,掀起智能汽車浪潮迎來技術革命,配套附加值大幅提升【2】。同時,調光玻璃與人工智能(例如語音控制、遠程控制等)、智慧視窗、無人駕駛等技術的結合,也將進一步推進智慧交通和智能家居物聯(lián)網(wǎng)技術的延伸和發(fā)展。
參考文獻
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【2】福耀玻璃與京東方:巨頭聯(lián)手跨界,發(fā)力汽?!昂诳萍肌?,搜狐網(wǎng),2020-06-05,https://www.sohu.com/a/399971025_282657, 2020-06-15最后一次瀏覽
【3】調光玻璃-百度百科,
https://baike.baidu.com/item/%E8%B0%83%E5%85%89%E7%8E%BB%E7%92%83/4590557?fr=aladdin,2020-06-15最后一次瀏覽
【4】福耀集團-百度百科,
https://baike.baidu.com/item/%E7%A6%8F%E8%80%80%E7%8E%BB%E7%92%83%E5%B7%A5%E4%B8%9A%E9%9B%86%E5%9B%A2%E8%82%A1%E4%BB%BD%E6%9C%89%E9%99%90%E5%85%AC%E5%8F%B8/6760959?fromtitle=%E7%A6%8F%E8%80%80%E9%9B%86%E5%9B%A2&fromid=3712848&fr=aladdin,2020-06-15最后一次瀏覽
【5】福耀集團堅守實業(yè)40年,穩(wěn)健經(jīng)營不斷創(chuàng)新,全球市場占有率為25%,
臺海網(wǎng), 2019-12-27, http://www.taihainet.com/news/fujian/mingsi/2019-12-27/2341164.html, 2020-06-15最后一次瀏覽
【6】全方位深度解讀汽車玻璃五大巨頭競爭現(xiàn)狀 全球化競爭趨勢突顯, 前瞻網(wǎng),2018-10-22, https://t.qianzhan.com/caijing/detail/181022-3703af45.html, 2020-06-15最后一次瀏覽
【7】京東方科技集團股份有限公司_百度百科, https://baike.baidu.com/item/%E4%BA%AC%E4%B8%9C%E6%96%B9%E7%A7%91%E6%8A%80%E9%9B%86%E5%9B%A2%E8%82%A1%E4%BB%BD%E6%9C%89%E9%99%90%E5%85%AC%E5%8F%B8/9019273?fr=aladdin, 2020-6-15最后一次瀏覽
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