CN106405690A - 具有多层防眩光涂层的透明基板及包含其的汽车玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有多层防眩光涂层的透明基板及包含其的汽车玻璃。具有多层防眩光涂层的透明基板包括透明基板；形成于所述透明基板上并由具有折射率n1的第一介电层形成的第一涂层；形成于所述第一涂层上并由具有折射率n2的金属氧化物层形成的第二涂层；形成于所述第二涂层上并由具有折射率n3的第二介电层形成的第三涂层；和形成于所述第三涂层上并由具有折射率n4的第三介电层形成的第四涂层。所述涂层的折射率满足：n1＝n3>n2>n4。

Description

具有多层防眩光涂层的透明基板及包含其的汽车玻璃
相关申请的引用
本申请要求在35U.S.C.§119(a)下，于2015年7月31日提交的韩国专利申请No.10-2015-0108885的优先权，其全部内容结合于本文中作为参考。
技术领域
本公开涉及具有多层防眩光涂层的透明基板，更具体而言涉及具有多层防眩光涂层的透明基板，通过在透明基板上形成具有不同折射率的多个涂层通过降低反射率，其可以有效地防止眩光，如光幕反射(veiling reflection)，失能眩光(disability glare)等。
背景技术
眩光是指这样的现象，即，当看到具有高亮度的光源和反射光的物体时，因为光进入眼睛(失能眩光)导致看到物体变得很困难，或因为眩光(不舒适眩光)导致看到物体是不愉快的。
眩光是直接与驾驶员安全相关的问题，防止这种眩光作用的研究在汽车工业中正积极地进行。眩光的代表性实例包括不舒适眩光(discomfort glare)、失能眩光、光幕反射等。
不舒适眩光和失能眩光是指看到比感兴趣的对象(subject)明亮得多的物体。因此，每当观察所述对象时，所述明亮的物体会引起不愉快的感觉，或由于视力敏感性下降导致观察不到所述对象。
作为失能眩光的一个例子，在晚上，从相对方向驶来的汽车的前大灯的光可能会进入驾驶员的视线，并瞬间刺激驾驶者的视网膜，从而造成暂时性视觉损伤。当考虑驾驶员安全时，必须防止失能眩光。
光幕反射是指通过规则反射(regular reflection)或漫反射(diffusereflection)使光与对象重叠。作为光幕反射的一个实例，仪表板的微弱形状(faintshape)可以通过从汽车的仪表板反射的光与汽车的前玻璃重叠，因此驾驶员的视线可能会受到干扰。类似于失能眩光，光幕反射也是直接关系到驾驶员安全，因此必须加以解决的问题。
这种眩光通常通过汽车玻璃的防反射涂层进行解决。具体而言，为了防止眩光，将多个涂层形成于基板上，以及通过控制每个层的折射率来降低反射率。
现有技术公开了汽车玻璃板，其包括具有两层结构的降低反射率的膜。在现有技术中，所述膜的每层的折射率是变化的，并通过降低照射至汽车的可见光的反射率来防止光幕反射。
现有技术还公开了包括抗反射涂层的透明基板。例如，具有高折射率的介电材料和具有低折射率的介电材料可以交替排布于所述抗反射涂层中从而通过降低反射率来防止眩光。
因为眩光是如上所述直接相关到驾驶员安全的问题，需要完全解决这个问题的进一步增强抗反射涂层技术。
在背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明公开内容的背景的理解，因此它可能包含并未形成这个国家中现有技术领域的普通技术人员已公知的现有技术的信息。
发明内容
因此，鉴于上述问题作出了本发明公开内容，本公开的一个目的是提供具有多层防眩光涂层的透明基板，它可以通过测定安装于汽车前侧的透明基板的角度，随后最大限度地降低所述角度的反射率来防止光幕现象(veiling phenomenon)。
本公开的另一个目的是提供具有多层防眩光涂层的透明基板，通过相对于所述透明基板的亮视觉(photopic vision)提高暗视觉(scotopic vision)的光通量(luminousflux)其可以防止由来车的前大灯光所致的失能眩光。
本公开的目的并不限于上面所列的目的。通过随附权利要求及其组合所要求保护的方式将进一步进行阐明和实现本公开的目的。
在完成本公开的目的中，可以包括以下的组合物。
在一个方面中，本发明提供了具有多层防眩光涂层的透明基板，包含透明基板；形成于所述透明基板上并由具有折射率n1的第一介电层形成的第一涂层；形成于所述第一涂层上并由具有折射率n2的金属氧化物层形成的第二涂层；形成于所述第二涂层上并由具有折射率n3的第二介电层形成的第三涂层；和形成于所述第三涂层上并由具有折射率n4的第三介电层形成的第四涂层。所述涂层的折射率满足：n1＝n3>n2>n4。
在一个实施方式中，所述涂层的折射率包括范围为1.9至2.5的n1和n3，范围为1.8至2.5的n2，和范围为1.3至1.6的n4。
在一个实施方式中，所述第二涂层具有范围为0.01至0.03的消光系数。
在一个实施方式中，所述第一涂层的厚度为1至50nm，所述第二涂层的厚度为10至150nm，所述第三涂层的厚度为10至100nm，和所述第四涂层的厚度为30至200nm。
在一个实施方式中，汽车玻璃包含所述透明基板。所述透明基板可以以与垂直于地面方向50至70°的角度安装。
在一个实施方式中，所述第一涂层和所述第三涂层包含选自由氧化锌，氧化锡，氧化锆，氧化锌锡，氧化钛，氮氧化钛，氧化铌，氮化硅，氮化硅铝和氮化钛组成的组中的至少一种。
在一个实施方式中，所述第二涂层包含选自由氧化钨(W)，氧化铁(Fe)和氮化钛(Ti)，或它们的组合组成的组中的至少一种。
在一个实施方式中，所述第四涂层包含选自由氧化硅，氮氧化硅，碳氧化硅，氧化硅铝和氮化硅铝，或它们的组合组成的组中的至少一种。
在一个实施方式中，汽车玻璃包含所述透明基板。
本公开的其它方面和实施方式将在以下进行讨论。
附图说明
现在参照附图说明的其某些示例性实施方式详细描述本公开的上述和其他特征，在下面其通过仅举例说明的方式给出，而并非限制本公开内容，并且其中：
图1说明了根据本公开具有多层防眩光涂层的透明基板的简化结构；和
图2说明了表示根据实施例和比较实施例针对可见光具有多层防眩光涂层的透明基板的透射率(transmissivity)和吸收率(absorption ratio)的曲线图。
应该理解的是，附图并不一定按比例绘制，呈现的是图示说明本公开的基本原理的各种特征的略微简化的图。如本文中所公开的本公开具体设计特征(包括，例如，具体尺寸(dimension)，方向(orientation)，位置和形状)，将部分地通过所述具体预定应用和使用环境来确定。
在所述图中，参考数字是指贯穿附图中的几个图本发明的相同或等效部分。
具体实施方式
下文现在将详细参考本公开的各个实施方式，其实例在附图中举例说明并如下进行描述。尽管本公开将结合示例性实施方式进行描述，但是应该理解的是，本发明的描述并非旨在将本公开内容限制于那些示例性实施方式。与此相反，本公开旨在不仅涵盖所述示例性实施方式，而且涵盖各种替换，修改，等同物和其他实施方式，这些都可以包含于由所附权利要求限定的本公开的精神和范围内。
尽管描述了所述实施方式，但省略了关于可能降低本发明实施方式观点的清晰度的相关公知功能或构造的详细描述。在本说明书中，应该理解的是，所述术语“包括”旨在表明其它组分可进一步包括在内。
光幕反射是指由于规则反射或漫反射(具有高度方向性)导致的光与对象重叠的现象。当光通过汽车前玻璃照射，以及所述光从汽车仪表板反射时，所述反射光可以从前面玻璃的内侧(驾驶员侧)再次反射。因此，可以在所述前玻璃中形成仪表板的微弱形状(faint shape)。因此，驾驶员观察的对象，和所述仪表板形状可能重叠以及干扰驾驶员视觉。
光幕反射的程度根据汽车前玻璃的安装角度而异。因此，在本公开中，通过控制所述安装角度减小透明基板的反射率。
失能眩光是指看到比感兴趣的对象明亮得多的物体，由此眼睛敏感度降低以及暂时看不见所述对象。失能眩光在夜间更为严重。相比于适应明亮环境的眼睛突然暴露亮光时，在适应黑暗环境的眼睛突然暴露于亮光时，眩光更为严重。
这种现象发生是因为在白天眼睛的敏感度与晚上眼睛的敏感度是不同的。人眼在白天对具有555nm的波长范围内的绿色类型的光非常敏感，而人眼睛在夜间对具有507nm的波长范围的光是非常敏感。因此，当适应黑暗环境的眼睛突然暴露于波长范围高于507nm的光时，由对所述光的眼睛敏感性降低引起暂时性视觉障碍。
这种暂时性视觉障碍的程度可以通过暗视觉相对于亮视觉的光通量比表示。
光通量表示每单位时间通过表面的光量。暗视觉的光通量表示在暗光区域内(即380至525nm的波长范围内，其可以很容易地在夜间辨别)的光总量。所述亮视觉的光通量是指在亮光区域内(即530至780nm的波长范围内，其可以很容易地在白天辨别)的光总量。
在本公开中，暗视觉相对于亮视觉的光通量比由暗视觉/亮视觉的比值(S/P)表示。
在夜间，所述暗视觉的光通量被认为是恒定的。因此，在夜间所述S/P值取决于亮视觉的光通量。当这应用至上述的失能眩光时，低的S/P值意味着在晚上在另一侧驶来的汽车前大灯的光(具有在白天很容易辨别的530至780nm的波长范围的亮光)通过前玻璃的量很大。这意味着，驾驶员会具有严重的视觉障碍。
另一方面，高S/P值意味着在晚上在另一侧驶来的汽车前大灯的光通过前玻璃的量较小。这意味着，驾驶员具有较轻的视觉障碍，即低眩光。
因此，在本公开中，通过降低通过前玻璃具有波长范围530至780nm(亮视觉的光通量)的光量并通过提高透明基板的S/P值来降低由于失能眩光导致的驾驶员视觉障碍。
参照图1，根据本公开所述具有多层防眩光涂层的透明基板可以包括透明基板50，具有折射率n1形成于所述透明基板50上的第一涂层10，具有折射率n2形成于所述第一涂层10上的第二涂层20，具有折射率n3形成于所述第二涂层20上的第三涂层30，和具有折射率n4形成于所述第三涂层30上的第四涂层40。
所述第一至第四涂层可以具有满足以下条件的折射率：n1＝n3>n2>n4。因此，所述具有多层防眩光涂层的透明基板可以包含由高折射率层(第一涂层)，中折射率层(第二涂层)，高折射率层(第三涂层)，和低折射率层(第四涂层)构成的多层涂层。
所述具有多层防眩光涂层的透明基板可以用作汽车玻璃，特别是安装为汽车的前玻璃。此外，其安装角度可以根据用途适当控制，优选可与垂直侧呈50至70°。
所述具有多层防眩光涂层的透明基板的所述第四涂层安装于驾驶员座位方向上，即朝向汽车的内部。
所述透明基板50可以是玻璃基板51，透明塑料基板53或它们的组合。
关于所述玻璃基板51，一般玻璃如碱石灰玻璃(soda-lime glass)，低铁浮法玻璃(low-iron float glass)等都可以使用，但本发明并不限于此。
关于所述透明塑料基板53，可以使用由选自聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚对苯二甲酸乙二酯，聚对苯二甲酸丁二酯，聚酰亚胺，酚醛塑料(Bakelite)，聚乙烯醇缩丁醛及它们的组合的聚合物材料制造的基板。
如图1中所示，所述透明基板50可以具体地包括一对所述玻璃基板51和位于两者之间的所述透明塑料基板53。
所述透明基板50的厚度可以自由地控制于1至8mm，特别是1至4mm的范围内，这取决于预期的用途。
所述第一涂层10和所述第三涂层30可以是具有折射率分别为n1和n3的介电层。
n1和n3可以具体地处于1.9至2.5之内。
所述第一涂层10和所述第三涂层30可以是由选自由氧化锌，氧化锡，氧化锆，氧化锌锡，氧化钛，氮氧化钛和氧化铌组成的组中的一种或多种金属氧化物或金属氮氧化物，或选自氮化硅，氮化硅铝和氮化钛的一种或多种氮化物制成的介电层。本文中，当考虑经济效率和强度时，尤其可以使用氮化硅(Si3N4)，氮化硅铝(SixAlyNz，其中x＝2至3，y＝0.05至0.1，z＝3至4)及它们的组合。
所述第一涂层10的厚度可以为1至50nm，具体而言5至30nm。当所述厚度薄于5nm时，从所述透明基板50扩散的碱成分会传送至所述第二涂层20，由此所述第二涂层20的耐久性就可能会降低。另外，当所述厚度厚于30nm时，所述透明基板50和所述第二涂层20之间的表面应力差异较大，因此可能降低附着力。
所述第三涂层30的厚度可以为10至100nm，具体而言30至80nm。
所述第二涂层20可以是具有折射率n2和消光系数0.01至0.30的金属氧化物层。
n2可以为1.8至2.5，具体而言小于n1和n3。
所述第二涂层20是与其他涂层不一样的金属氧化物层，并会吸收光。所述第二涂层20吸收亮光区域，即530至780nm的波长范围(在白天容易辨别)。因此，所述亮视觉的光通量会降低，以及S/P值会增大。因此，失能眩光会降低以及驾驶员的视线不会受到干扰。
所述第二涂层20可以是由氧化钨(W)，氧化铁(Fe)和氮化钛(TiN)，或它们的组合中任一种制成的金属氧化物层，其可以吸收具有波长范围530至780nm的光。
所述第二涂层20的厚度可以是10至150nm，具体而言20至80nm。
所述第四涂层40可以是具有折射率n4的低折射率介电层。
n4可以为1.3至1.6，具体而言，小于n2。
所述第四涂层40可以是由氧化硅，氮氧化硅，碳氧化硅，氧化硅铝和氮化硅铝，或它们的组合中任一种制成的低折射率介电层。
所述第四涂层40的厚度可以为30至200nm，具体而言50至150nm。
如上所述，所述第一至第四涂层具有的折射率和厚度满足n1＝n3>n2>n4的条件，因此，包括防眩光多层涂层的透明基板的折射率可以降低。通过使用光的相消干涉(destructive interference)，所述第一至第四涂层可以在由所述透明基板的折射率和空气的折射率之间的差异产生的界面上降低反射。
此外，所述第二涂层吸收具有530至780nm波长范围内的光，因此，反射率可以进一步降低，并如上所述，S/P值可以升高。
现在，将参考以下实施例更详细地说明本发明。这些实施例仅提供用于举例说明本发明，而不应解释为限制本发明的范围和精神。
实施例和比较实施例
作为一个实施例，制作了包含总结于下表1中的组成的具有多层防眩光涂层的透明基板。
在透明基板上依次形成第一到第四涂层的方法没有特别限制，并且包括真空淀积，具体而言物理气相沉积(PVD)，包括溅射或化学气相沉积(CVD)，包括低压，正常压力和等离子体汽相沉积。
根据所述实施例，根据磁控管溅射方式(magnetron sputtering manner)通过连续真空沉积所述第一至第四涂层来制造具有多层防眩光涂层的透明基板。具体而言，氧化物层可以通过在氧存在下溅射每层材料的前体而制备，或氮化物层可以通过在氮存在下溅射每层材料的前体而制备。这种方法适合于制造较大透明基板。
作为比较实施例，制造包含总结于下表2中的组成的透明基板。
【表1】
【表2】
1)具有波长550nm的光的折射率。
2)具有波长550nm的光的消光系数。
3)具有波长范围380至780nm的光的透射率。
4)具有波长范围380至780nm的光的反射率。
实验实施例-涂覆侧面上反射率和S/P值的测定
采用根据实施例制作的具有多层防眩光涂层的透明基板和根据比较实施例制作的透明基板，使用光谱透射仪(型号名称：Lambda 950，获自Perkin Elmer)测定具有波长范围为380至780nm的光的透射率和吸收率。结果总结于图2中。此外，发现了由所述结果乘以对应于根据ISO 13837标准的AM1.5的加权函数(weighting function)而获得的值的平均。所得的值汇总于下表3中。
此外，根据实施例和比较实施例的透明基板每个安装角度(50°，60°和70°)的反射率都进行了测量。结果总结于下表3中。
此外，根据实施例和比较实施例的所述透明基板使用卤化物灯(400瓦日光金属卤化物灯，Dedolight400D)(其类似于太阳光照射可见光区域)和高强度放电(highintensity discharge)(HID)灯进行照射，并测定其S/P值。结果总结于下表3中。
【表3】
在表3中，所述短语“透射率*”表示具有380至780nm波长范围的光的透射率。
参照表3，在实施例中，具有380至780nm波长范围的光的透射率为70.9％。在汽车玻璃的规定中，规定应该确保70％或更高的透射率。因此，可以确认的是，所述实施例符合本规定。
此外，相对于比较实施例，包括防眩光多层涂层的所述实施例表现出低反射率(如下所述)。具体而言，基于50至60°的安装角度在380至780nm的波长范围内表现出10％或更低的反射率而基于50至70°的安装角度在380至780nm的波长范围内表现出20％或更低的反射率。
因此，当根据实施例所述的透明基板用作汽车前玻璃时，几乎没有发生仪表板的微弱形状形成于前玻璃上的光幕反射，因此，可以确保驾驶员的视线。
参照图2，可以确认，根据实施例的所述透明基板吸收了在白天容易区分的具有530至780nm波长范围的光。因此，相比于比较实施例，根据所述实施例，具有所述波长范围的光的透射率下降。这意味着，相比于比较实施例，在所述实施例中，作为暗视觉光通量相对于亮视觉的比率的S/P值较高。这样的结果能够根据表3在数值上确证。
因此，当根据所述实施例的透明基板用作汽车前玻璃时，由另一侧驶来的汽车前大灯的光所致的失能眩光显著降低，从而增强了驾驶员安全。
如上所述，根据本公开的具有多层防眩光涂层的透明基板包括如上所述的组成(composition)，因此具有如下效果。
根据本公开的具有多层防眩光涂层的透明基板具有低反射率，从而防止了仪表板反射的光从汽车前玻璃重新反射，因此干扰驾驶员视线的光幕现象。
根据本公开的具有多层防眩光涂层的透明基板具有暗视觉相对于明视觉的高光通量比率，从而防止了失能眩光，其中在晚上，来自另一侧驶来的汽车前大灯的光到达驾驶员的眼睛，由此引起暂时性视觉障碍。
根据本公开的具有多层防眩光涂层的透明基板具有低反射率，并通过吸收照射的光降低光强度，从而更有效地防止了光幕现象和失能眩光。
本公开的效果并不限于上面提到的那些效果。应当理解的是，本公开的效果包括由本公开的说明书可以推断出的所有效果。
参照其多个实施方式详细地描述本公开。然而，本领域的那些技术人员应该理解的是，在这些实施方式中可以作出变化而不会偏离本公开的原理和精神，本公开的范围限定于所附权利要求及其等同物中。

Claims (9)

1.一种具有多层防眩光涂层的透明基板，所述透明基板包括：
透明基板；
形成于所述透明基板上并由具有折射率n1的第一介电层形成的第一涂层；
形成于所述第一涂层上并由具有折射率n2的金属氧化物层形成的第二涂层；
形成于所述第二涂层上并由具有折射率n3的第二介电层形成的第三涂层；和
形成于所述第三涂层上并由具有折射率n4的第三介电层形成的第四涂层，
其中n1＝n3>n2>n4。
2.根据权利要求1所述的透明基板，其中n1和n3处于1.9至2.5的范围内，
n2处于1.8至2.5的范围内，和
n4处于1.3至1.6的范围内。
3.根据权利要求1所述的透明基板，其中所述第二涂层具有范围为0.01至0.03的消光系数。
4.根据权利要求1所述的透明基板，其中所述第一涂层的厚度为1至50nm，
所述第二涂层的厚度为10至150nm，
所述第三涂层的厚度为10至100nm，和
所述第四涂层的厚度为30至200nm。
5.一种包括权利要求1所述的透明基板的汽车玻璃，其中所述透明基板以相对于垂直于地面的方向50至70°的角度安装。
6.根据权利要求1所述的透明基板，其中所述第一涂层和所述第三涂层包含选自由氧化锌、氧化锡、氧化锆，氧化锌锡、氧化钛，氮氧化钛、氧化铌、氮化硅、氮化硅铝和氮化钛组成的组中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的透明基板，其中所述第二涂层包含选自由氧化钨、氧化铁和氮化钛、或它们的组合组成的组中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的透明基板，其中所述第四涂层包含选自由氧化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、氧化硅铝和氮化硅铝、或它们的组合组成的组中的至少一种。
9.一种包含权利要求1所述具有多层防眩光涂层的透明基板的汽车玻璃。
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