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从福耀京东方合作看汽车智能调光玻璃的新发展

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摘要:
近日,福耀集团与京东方集团举行战略签约仪式,双方将在汽车智能调光玻璃和车窗显示等领域进行战略合作。本文以福耀集团与京东方的此次合作为切入点,从专利视角深入分析了智能调光玻璃技术的发展历史和现状,双方在智能调光玻璃研发方面的技术优势,以及智能调光玻璃未来发展方向。
关键词: 智能调光玻璃,福耀集团,京东方,专利
一、 引言
2020年6 月 1 日,福耀集团与京东方集团举行战略签约仪式,双方将结合各自产业资源和技术优势,在汽车智能调光玻璃和车窗显示等领域进行战略合作,共同开拓市场,实现互利共赢[1]。此次双方的合作,将进一步推进智慧视窗产品在乘用车等更多领域应用。随着物联网、人工智能、大数据技术发展,双方还将共同拓展人车交互应用,在交通领域为全球用户带来高附加值的创新产品和解决方案。
二、 何为智能调光玻璃
调光玻璃又称变色玻璃,也被称为智能玻璃,可以实现玻璃透明与不透明状态的切换。根据控制手段及原理的不同,调光玻璃可分为电控、温控、光控、压控等等各种类型[2]。智能玻璃作为重要的车载信息媒介,可以根据温度、光照、压力或者电力等外部条件改变自身特性,在智能汽车浪潮下是未来重要的技术发展趋势之一。
由于各种条件限制,市面上实现量产的调光玻璃,几乎都是电控型调光玻璃。电控调光玻璃是将液晶膜复合进两层玻璃中间,经高温高压胶合后一体成型的夹层结构的新型特种光电玻璃产品。当关闭电源时,电控调光玻璃里面的液晶分子会呈现不规则的散布状态,使光线无法射入,让电控玻璃呈现不透明的外观;当给调光玻璃通电后,里面的液晶分子呈现整齐排列,光线可以自由穿透,此时调光玻璃瞬间呈现透明状态。使用者通过控制电流的通断与否控制玻璃的透明与不透明状态。玻璃本身不仅具有一切安全玻璃的特性,同时又具备控制玻璃透明与否的隐私保护功能,由于液晶膜夹层的特性,调光玻璃还可以作为投影屏幕使用,替代普通幕布,在玻璃上呈现高清画面图像。
电控调光玻璃由美国肯特州立大学的研究人员于上世纪八十年代末发明并申请发明专利US5004323A——“Extended temperature range polymer dispersed liquid crystal light shutters”。该发明提出了一种可在约-40℃至100℃的工作温度范围内在透明状态和不透明状态之间切换聚合物分散的液晶玻璃,可用于户外显示和具有光学特性的窗户。在此之后,美国德州的Polytronix,Inc公司于1991年开始量化生产其旗下的电控智能调光玻璃,并应用于IBM监控室、华盛顿医院监控室等。一开始调光玻璃的成本较高,一般都应用于政府部门。智能电控调光玻璃于2003年开始进入国内市场,由于售价昂贵且识者甚少,之后的近十年间在中国发展缓慢[3]。随着国民经济的持续高速增长,国内建材市场发展迅猛,智能电控调光玻璃由于成本下降不少,渐渐为建筑及设计业界所接受并开始大规模应用, 随着成本进一步降低及市场售价的下调,智能调光玻璃也开始步入家庭装修、汽车装饰等领域,成为智能家居的重要组成部分。
三、 福耀玻璃的黑科技
福耀集团1987年成立于中国福州,是专注于玻璃生产的大型跨国集团, 1993年在上海证券交易所主板上市,2015年福耀集团在香港交易所上市[4]。到目前为止,福耀已为宾利、奔驰、宝马、奥迪、通用、丰田、大众、福特、克莱斯勒、日产、本田、现代、菲亚特、沃尔沃、路虎等世界知名品牌,以及中国各汽车厂商提供全球OEM配套和售后服务,汽车玻璃产品销量约占全球市场的25%[5],成为与旭硝子(日本)、板硝子(日本)、圣戈班(法国)、信义玻璃(中国香港)等著名汽车玻璃厂商齐名的汽车玻璃供应商[6]。
然而,即使作为汽车玻璃的龙头企业,福耀集团也面临如何实现产品更新换代、提升产品附加值的难题。高速计算、人工智能、5G网络等新技术为智能制造业带来了前所未有的机遇。福耀集团确立了以汽车玻璃为主业,充分利用新兴技术,发展上下游产业链的发展新方向。正是看准了调光玻璃的广阔应用前景,福耀集团积极研制调光玻璃,现已推出了调光玻璃、智能显示玻璃、抬头显示玻璃等多种智能型汽车玻璃技术产品。从福耀集团的专利申请看,他们从2012年开始申请智能调光玻璃相关专利,迄今为止,已经申请专利24项。我们结合专利来看一下福耀玻璃的黑科技。
1.智能调光玻璃
从福耀京东方合作看汽车智能调光玻璃的新发展
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图1 福耀集团的智能调光玻璃产品
福耀集团开发了多种调光材料,包括电控调光玻璃、光控调光玻璃和热致调光玻璃等调光膜材料。开发最多的产品是电控调光玻璃,通电控制玻璃内层可调光膜的状态,在透光和不透光间调节,具有极佳的隐私保障功能,无需安装遮阳帘。2018年,该技术已申请专利并获授权——CN108515752B ,一种无遮阳帘的天窗总成玻璃,包括外片玻璃和内片玻璃,所述外片玻璃和内片玻璃之间设有调光层。该无遮阳帘的天窗总成玻璃具有可见光透过率为8%~20%,可见光反射率不超过5%,太阳能直接透射比低于10%,同时太阳能总透过率低于20%的复合功能,并且制作成本合理,能够全面地替代机械式的遮阳系统,优化车内垂直空间,实现轻量化节能。
2.智能显示玻璃
从福耀京东方合作看汽车智能调光玻璃的新发展
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图2 福耀集团的智能显示玻璃产品
福耀集团充分利用自身在电控玻璃技术方面的优势,结合越来越热的智能家居需求,将汽车打造成移动的家,使整车人员享受到驾乘乐趣。福耀集团推出的智能显示玻璃,可将文字、图案、充电比例、联系电话等信息显示在玻璃上;也可作为幕布,显示私人定制的信息,查看图像或影片。早在2015年,福耀就提出了“一种发光效果可调的车辆天窗总成”专利-CN105291789B,车辆天窗总成包括双层复合玻璃和固定在所述双层复合玻璃的侧边缘的线状光源,所述双层复合玻璃为中空玻璃或真空玻璃,所述双层复合玻璃自上向下依次包括上层玻璃、密闭腔室和下层玻璃,所述下层玻璃的上表面设有液晶调光膜。这种天窗具有多种图案显示状态,光线均匀柔和,同时还兼具调光、隔热、隐私保护等功能。之后,他们不断对该技术进行改进 ,2018年提出“一种带有弧形显示影院的汽车及观影方法”-CN201810043216.4,这种带有弧形显示影院的汽车适合在无人驾驶状态下进行观影,汽车天窗玻璃为调光玻璃,当两个投影装置向天窗玻璃上投影时,天窗玻璃能够由可见光透过率≥70%的状态转变成可见光透过率≤8%的状态。这种天窗显示玻璃不仅方便地形成实际观影效果好的弧形显示影院、保证合理的车内空间布置以及实现较好的显示播放效果,还能够实现无人驾驶状态下进行观影,使整车人员均能享受到驾乘乐趣。
3.纳米膜 HUD 玻璃
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图3 福耀集团的纳米膜HUD玻璃产品
福耀集团推出的纳米膜HUD抬头显示技术,相对于传统的抬头显示玻璃,在汽车前风挡有更大的信息显示空间,让驾乘者获得更丰富、更清晰的车辆行驶信息。同时还可与 ADAS 等汽车先进技术结合,提高车主的驾驶体验感。相应地,他们也对该技术进行了专利保护——CN107045203B,一种膜面反射颜色美观的抬头显示系统。该抬头显示系统包括投影光源和夹层玻璃,所述投影光源能够产生P偏振光,在所述夹层玻璃的内玻璃板最远离热塑性膜片的表面上沉积透明纳米膜,所述P偏振光能够入射到所述透明纳米膜上,所述透明纳米膜包括从内玻璃板向外依次沉积的中折射率层、高折射率层、低折射率层和最外层。
四、 为什么选择与京东方合作
为什么选择与京东方合作?福耀集团虽然在汽车调光玻璃方面取得了很大进展,例如在调光膜的研制、调光玻璃的应用等方面处于行业领先地位。但是不可否认,除了在调光膜材料和玻璃安全性方面具有技术优势外,智能电控调光玻璃的另外几项关键技术——例如液晶显示控制、智能传感等,福耀集团并不擅长。而对于液晶显示技术的研究,京东方才是国内的霸主。京东方从1993年成立以来,一直处于半导体和液晶显示领域前沿。汤森路透《2016全球创新报告》显示,BOE(京东方)已跻身半导体领域全球第二大创新公司。根据市场咨询机构IHS数据,2018年BOE(京东方)液晶显示屏出货数量约占全球25%,总出货量全球第一。2019年6月11日,京东方入选“2019福布斯中国最具创新力企业榜”[7]。
福耀选择合作京东方,不仅在于京东方在液晶显示、智能传感、人工智能、大数据等领域雄厚的技术基础,弥补了福耀集团在液晶显示控制和智能传感技术方面的不足,可以大大加快智能调光玻璃的开发步伐,同时双方的合作也有助于调光玻璃与智能显示、智慧视窗技术的深度结合,为福耀集团进军人车交互、智能驾驶、车联网等领域奠定基础。作为合作方的京东方,也需要一个合作伙伴帮助自己打入汽车市场,福耀集团在汽车界的市场资源和影响力可以助力京东方拓展新市场。因此,双方的资源协助与优势互补,是促成合作的重要基础。
从2012年开始,京东方开始探索液晶显示技术在电控调光玻璃方面的应用。2014年启动战略转型,由单一显示器件业务向显示器件、智慧系统和健康服务三大板块转型,加快了向物联网领域进军的步伐,其中也包括了对智能调光玻璃产品的关注。这一点从京东方的专利就可以看出,2012年至今,京东方共提出调光玻璃相关的专利达25项,其中包括向美国和世界知识产权组织提出的3项专利。这些专利分别涉及调光玻璃的制造、背光模组、调光模组、双面PDLC显示等。京东方对于调光玻璃和车窗显示产品的关注,恰好与福耀集团不谋而合。
例如京东方2018年提出的“调光玻璃结构及其制备方法、液晶显示装置”- CN201810834946.6,该专利提出了一种调光玻璃结构,当两个电极层之间未施加电压时,吸光离子在液晶分子的分子间作用力下也沿与电极层平行的方向排列,以吸收光线;当两个电极层之间施加电压时,液晶分子沿与电极层垂直的方向排列,吸光离子无规则地分散于两个配向层之间。该调光玻璃结构在暗态时的吸光效果好,透过率低,对比度高,显示的效果好,在明态时的透光率高。
京东方2019年提出一种用于显示车窗的调光玻璃,CN201920761227.6,这种调光玻璃具有叠层设置的基础调光结构和功能调光结构;其中,所述基础调光结构,用于调节照至其上的光线的透过率;所述功能调光结构,用于将照射至其上的特定波段的光线进行反射。2020年,京东方还提出”一种调光玻璃及制备方法”CN202010101781.9,该技术可解决现有的调光玻璃在暗态时,隔垫物所在区域漏光的问题。
四、结语
鉴于智能调光玻璃的广阔应用前景以及福耀和京东方强劲的技术实力,可以预见,福耀集团与京东方此次强强联合将促进双方技术共享,推动智能汽车玻璃的研发和技术升级,掀起智能汽车浪潮迎来技术革命,配套附加值大幅提升[2]。同时,调光玻璃与人工智能(例如语音控制、远程控制等)、智慧视窗、无人驾驶等技术的结合,也将进一步推进智慧交通和智能家居物联网技术的延伸和发展。
北京品源知识产权管理咨询有限公司 朱涛
参考文献
[1] 福耀玻璃与京东方合作 将推出汽车智能调光玻璃,腾讯网,2020-06-03,
https://new.qq.com/rain/a/20200603A0RWDF00,2020-06-15最后一次浏览
[2]福耀玻璃与京东方:巨头联手跨界,发力汽玻“黑科技”,搜狐网,2020-06-05,
https://www.sohu.com/a/399971025_282657, 2020-06-15最后一次浏览
[3] 调光玻璃-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最后一次浏览
[4]福耀集团-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最后一次浏览
[5]福耀集团坚守实业40年,稳健经营不断创新,全球市场占有率为25%,
台海网, 2019-12-27,
http://www.taihainet.com/news/fujian/mingsi/2019-12-27/2341164.html, 2020-06-15最后一次浏览
[6]全方位深度解读汽车玻璃五大巨头竞争现状 全球化竞争趋势突显, 前瞻网,2018-10-22,
https://t.qianzhan.com/caijing/detail/181022-3703af45.html, 2020-06-15最后一次浏览
[7] 京东方科技集团股份有限公司_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最后一次浏览


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