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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Glasscheibe, umfassend ein Glassubstrat mit einer ersten Grenzfläche und einer zweiten Grenzfläche und mit einem Antireflexionsschichtsystem auf zumindest einer der beiden Grenzflächen.
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Ein bekanntes Problem von Glasscheiben, die für eine Außenverglasung von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, besteht darin, dass unter bestimmten Umständen störende Lichtreflexionen auftreten können. So kann sich zum Beispiel bei bestimmten Umgebungslichtverhältnissen die Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs an der Innenseite der Frontscheibe des Fahrzeugs spiegeln. Über einen Innenspiegel des Kraftfahrzeugs können von einem Fahrer zum Beispiel auch Reflexionen an der Heckscheibe des Kraftfahrzeugs wahrgenommen werden. Zu den Bauelementen im Innenraum eines Kraftfahrzeugs, die störende Spiegelungen hervorrufen können, zählen insbesondere die Schalttafel sowie die Mittelkonsole.
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Die
DE 10 2007 017 241 A1 offenbart eine Fahrzeugfrontscheibe eines Kraftfahrzeugs mit einem Glassubstrat, an dessen Rückseite und/oder Vorderseite bereichsweise eine Antireflexionsbeschichtung angebracht ist. Diese Antireflexionsbeschichtung weist in lateraler Richtung sowie in Tiefenrichtung eine Strukturierung auf, wodurch ein sich kontinuierlich ändernder Brechungsindex erhalten wird. Eine vom grundlegenden Konzept ähnlich ausgestaltete Fahrzeugscheibe wird in der
DE 10 2008 001 680 A1 beschrieben. Die Antireflexionsbeschichtung ist bei diesen Glasscheiben stets nur in einem räumlich begrenzten Bereich der Frontscheibe vorgesehen, so dass lediglich eine lokale Antireflexionswirkung, insbesondere zur Verbesserung der Bildqualität einer im Innenraum angeordneten Kamera zur Erfassung der Straßenszenerie vor dem Kraftfahrzeug, gegeben ist.
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Die
EP 0 911 302 A1 offenbart eine Glasscheibe, die auf mindestens einer Seite ein Antireflexionsschichtsystem aufweist. Das Antireflexionsschichtsystem ist aus dünnen Schichten, die aus dielektrischem Material mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex bestehen, hergestellt. Derartige Glasscheiben können zum Beispiel im Architekturbereich eingesetzt werden. Wegen der hohen Anforderungen, die insbesondere im Hinblick auf die chemische und mechanische Stabilität an Verglasungen von Kraftfahrzeugen gestellt werden, finden derartige Glasscheiben bei Kraftfahrzeugen bislang keine nennenswerte Verwendung.
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Die Antireflexionswirkung zahlreicher aus dem Stand der Technik bekannter Glasscheiben mit Antireflexionsschichtsystemen ist mitunter sehr gering. Darüber hinaus können die Kondensation von Feuchtigkeit auf einer der Umgebung ausgesetzten Außenoberfläche der Glasscheibe beziehungsweise Vereisungen der Außenoberfläche zu störenden Sichtbeeinträchtigungen führen, die zum Beispiel bei der Verwendung derartiger Glasscheiben für die Außenverglasung von Kraftfahrzeugen auftreten können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Glasscheibe der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die eine gute Antireflexionswirkung aufweist und Sichtbeeinträchtigungen auf Grund der Kondensation von Feuchtigkeit beziehungsweise auf Grund von Vereisungen vermeiden kann und dabei auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe liefert eine Glasscheibe der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Glasscheibe weist auf der ersten Grenzfläche ein erstes Antireflexionsschichtsystem, das so ausgebildet ist, dass die Reflektivität der ersten Grenzfläche für Licht im sichtbaren Spektralbereich < 2% ist, und auf der zweiten Grenzfläche eine transparente Antibeschlagschicht, die so ausgebildet ist, dass ihre thermische Emissivität ε < 0,3 ist, auf. Dadurch, dass eine der beiden Grenzflächen ein Antireflexionsschichtsystem, dessen Reflektivität für Licht im sichtbaren Spektralbereich < 2% ist, und die andere der beiden Grenzflächen eine Antibeschlagschicht, deren thermische Emissivität ε < 0,3 ist, aufweist, wird eine Glasscheibe geschaffen, die bei verschiedensten Anwendungen hohe Anforderungen der Benutzer an den Komfort und die Sicherheit befriedigen kann. Die Antibeschlagschicht kann das Problem der Kondensation von Feuchtigkeit auf der Glasscheibe auf einfache Weise wirksam vermeiden. Die Kondensation von Feuchtigkeit ist eine dem Werkstoff Glas immanente Eigenschaft, die von dessen hoher thermischer Emissivität ε, die im Bereich von etwa 0,85 liegt, herrührt. Das Aufbringen einer niedrig emittierenden, transparenten Antibeschlagschicht auf die äußere, der Umgebung ausgesetzten Grenzfläche des Glassubstrats bewirkt eine Verringerung der Emissivität der Glasscheibe auf deren Außenoberfläche, so dass dort eine Feuchtigkeitskondensation wirksam unterdrückt werden kann. Die thermische Emissivität ε der Antibeschlagschicht ist < 0,3, vorzugsweise < 0,2, um dadurch eine zuverlässige Antibeschlagwirkung zu gewährleisten. Im Ergebnis verringert diese Maßnahme das Abkühlen der Außenoberfläche der Glassscheibe, so dass der Taupunkt im Bereich der Außenoberfläche gegenüber der Umgebung mit einer zeitlichen Verzögerung unterschritten wird. Insgesamt führt dies dazu, dass die in der Umgebung vorhandene Feuchtigkeit nicht mehr auf der Außenoberfläche kondensiert. Das auf der gegenüberliegenden Grenzfläche des Glassubstrats vorgesehene Antireflexionsschichtsystem, das eine Anzahl dünner Schichten aufweist, die abwechselnd hoch- und niedrigbrechend sind, kann störende Lichtreflexionen wirksam unterdrücken. Das Glassubstrat der Glasscheibe kann – je nach Verwendungszweck der Glasscheibe – zum Beispiel einlagig ausgebildet sein und insbesondere aus einem Einscheibensicherheitsglas (ESG) bestehen. Es ist alternativ auch möglich, dass das Glassubstrat aus einem Verbundsicherheitsglas (VSG) hergestellt ist und damit mehrlagig ausgeführt ist. Ein Verbundsicherheitsglas weist eine Anzahl von Glasschichten und zwischen diesen angeordneten Folien aus Kunststoff auf. Das Antireflexionsschichtsystem kann zum Beispiel nasschemisch oder durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD), physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) oder Zerstäuben erzeugt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Antibeschlagschicht eine Schichtdicke zwischen 50 nm und 500 nm aufweist.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Antibeschlagschicht ein transparentes leitfähiges Oxid (engl.: „Transparent Conductive Oxide”, TCO) enthält. Derartige Antibeschlagschichten aus elektrisch leitfähigen Oxiden, die zur optischen Anpassung an das Glassubstrat vorzugsweise einen Brechungsindex n ≤ 1,8 aufweisen, können relativ einfach und damit kostengünstig, insbesondere durch Magnetronsputtern, hergestellt werden. Die Antibeschlagschicht des Glassubstrats kann vorteilhaft aus Zinnoxid, Zinkoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid hergestellt sein. Diese Materialien können auch Dotierungen (insbesondere Chlor- und/oder Fluordotierungen) enthalten.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung besteht die Möglichkeit, dass die Glasscheibe auf der zweiten Grenzfläche ein zweites Antireflexionsschichtsystem aufweist, das die transparente Antibeschlagschicht enthält und so ausgebildet ist, dass die Reflektivität der zweiten Grenzfläche für Licht im sichtbaren Spektralbereich < 2% ist. Durch diese Maßnahme können die optischen Eigenschaften der Glasscheibe hinsichtlich der Reflektivität unter Beibehaltung der Antibeschlagwirkung weiter verbessert werden. In dieser Ausführungsform bildet die transparente Antibeschlagschicht eine optisch funktionale Schicht und damit einen Teil des zweiten Antireflexionsschichtsystems.
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Um eine besonders niedrige Reflektivität der Glasscheibe für Licht im sichtbaren spektralen Wellenlängenbereich zu erhalten, wird in einer vorteilhaften Ausführungsform vorgeschlagen, dass das erste Antireflexionsschichtsystem und/oder das zweite Antireflexionsschichtsystem Metallfluorid enthalten/enthält. Überraschend hat es sich gezeigt, dass mit Antireflexionsschichtsystemen, die Metallfluorid enthalten, im Hinblick auf die Reflektivität eine hohe Effizienz erreicht werden kann.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das erste Antireflexionsschichtsystem und/oder das zweite Antireflexionsschichtsystem Magnesiumfluorid enthalten/enthält. Magnesiumfluorid weist für Licht im sichtbaren Spektralbereich mit n = 1,38 einen sehr geringen Brechungsindex auf. Darüber hinaus besitzt Magnesiumfluorid sehr gute mechanische Eigenschaften, so dass es für die Herstellung von Antireflexionsschichtsystemen besonders geeignet ist.
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Vorzugsweise weist die Glasscheibe für Licht im sichtbaren Spektralbereich eine Transmittivität > 5%, vorzugsweise > 25%, insbesondere > 70% auf.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist darüber hinaus ein Kraftfahrzeug, das zumindest eine Glasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist. Die erfindungsgemäßen Glasscheiben können somit für eine Außenverglasung von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Dabei wird diejenige Seite der Glasscheibe, welche die Antibeschlagschicht, die optional eine optisch funktionale Schicht des zweiten Antireflexionsschichtsystems bilden kann, enthält, der Umgebung ausgesetzt. Die transparente niedrig emittierende Antibeschlagschicht kann die Taubildung beziehungsweise den Reifbeschlag wirksam verhindern. Auf Grund dieser Antibeschlagwirkung der Antibeschlagschicht kann in vorteilhafter Weise auch auf zusätzliche elektrische Heizungen, wie sie heutzutage in Form von Heckscheibenheizungen und Frontscheibenheizungen in Kraftfahrzeugen zu finden sind, verzichtet werden. Durch den Entfall von Heck- und/oder Frontscheibenheizungen können die Kosten für die Herstellung von Kraftfahrzeugverglasungen in vorteilhafter Weise verringert werden. Die nur mit dem ersten Antireflexionsschichtsystem versehene Seite der Glasscheibe ist dem Innenraum des Fahrzeugs zugewandt und kann störende Lichtreflexionen wirksam verhindern. Die erfindungsgemäßen Glasscheiben mit dem zumindest innen vorgesehenen Antireflexionsschichtsystem bieten zum Beispiel deutlich mehr Designfreiheiten bei der Auslegung der Steilheit von Fahrzeugheckscheiben. Die störenden Einflüsse von spiegelnden, leuchtenden oder strahlenden Elementen im Innenraum des Kraftfahrzeugs, insbesondere der Schalttafel und der Mittelkonsole, können wirksam verringert, vorzugsweise sogar ganz vermieden werden.
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Neben einer Verwendung einer oder mehrerer Glasscheiben für die Außenverglasung eines Kraftfahrzeugs können derartige Glasscheiben zum Beispiel auch als Glaselemente für Architekturverglasungen oder für Feuchträume (insbesondere für Bäder) eingesetzt werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
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1 eine schematische Darstellung eines Schichtaufbaus einer Glasscheibe, die gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist,
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2 eine schematische Darstellung eines Schichtaufbaus einer Glasscheibe, die gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist.
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Unter Bezugnahme auf 1 umfasst eine Glasscheibe 1, die gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, ein transparentes Glassubstrat 2 mit einer ersten Grenzfläche 20 und einer zweiten Grenzfläche 21. Das Glassubstrat 2 kann – je nach Verwendungszweck der Glasscheibe 1 – zum Beispiel einlagig ausgebildet sein und insbesondere aus einem Einscheibensicherheitsglas (ESG) bestehen. Es ist alternativ auch möglich, dass das Glassubstrat 2 aus einem Verbundsicherheitsglas (VSG) hergestellt ist und damit mehrlagig ausgeführt ist. Ein Verbundsicherheitsglas weist eine Anzahl von Glasschichten und zwischen diesen angeordneten Folien aus Kunststoff auf.
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Das Glassubstrat 2 umfasst auf seiner ersten Grenzfläche 20 ein erstes Antireflexionsschichtsystem 3, das eine Anzahl dünner Schichten aufweist, die abwechselnd hoch- und niedrigbrechend ausgeführt sind, und auf seiner zweiten Grenzfläche 21 eine transparente, niedrig emittierende Antibeschlagschicht 4. Die beiden Grenzflächen 20, 21 werden bei der Herstellung vollflächig und somit nicht nur abschnittsweise mit dem ersten Antireflexionsschichtsystem 3 beziehungsweise mit der Antibeschlagschicht 4 beschichtet. Bei der Verwendung der Glasscheibe 1 als Verglasungselement für eine Außenverglasung eines Kraftfahrzeugs wird die Glasscheibe 1 derart angeordnet, dass das erste Antireflexionsschichtsystem 3 in einen Innenraum des Kraftfahrzeugs weist und die Antibeschlagschicht 4 demgegenüber nach außen in die Umgebung gerichtet ist.
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Das erste Antireflexionsschichtsystem 3 enthält vorzugsweise Metallfluorid, insbesondere Magnesiumfluorid, und ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Reflektivität der ersten Grenzfläche 20 für Licht im sichtbaren Spektralbereich < 2% ist. Magnesiumfluorid weist mit n = 1,38 einen sehr geringen Brechungsindex für Licht im sichtbaren Spektralbereich auf und ist damit für die Verwendung zur Herstellung des ersten Antireflexionsschichtsystems 3 sehr vorteilhaft. Ferner zeichnet sich Magnesiumfluorid durch gute mechanische Eigenschaften aus und kann in vorteilhafter Weise auch auf ein bereits gebogenes Glassubstrat 2 aufgebracht werden.
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Die Antibeschlagschicht 4 enthält ein transparentes leitfähiges Oxid (engl.: „Transparent Conductive Oxide”, TCO) und kann so das Problem der Kondensation von Feuchtigkeit auf der Außenseite der Glasscheibe 1 wirksam vermeiden. Die Antibeschlagschicht 4 kann zum Beispiel aus Zinnoxid, Zinkoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid hergestellt sein, wobei diese Materialien auch Dotierungen (insbesondere Chlor- und/oder Fluordotierungen) enthalten können. Vorzugsweise weist die Antibeschlagschicht 4 eine Schichtdicke auf, die ≤ 300 nm ist. Wenn die Antibeschlagschicht 4 aus Indiumzinnoxid hergestellt wird, weist diese vorzugsweise eine Schichtdicke zwischen 130 und 150 nm, insbesondere eine Schichtdicke von etwa 140 nm, auf. Es hat sich gezeigt, dass eine Antibeschlagschicht 4 aus Indiumzinnoxid mit einer Schichtdicke von etwa 140 nm eine besonders hohe Transparenz für Licht im sichtbaren Spektralbereich aufweist. Schichtdicken dieser Art können vorteilhaft durch Magnetronsputtern hergestellt werden. Das Aufbringen der niedrig emittierenden, transparenten und leitfähigen Oxidschicht (TCO-Schicht) auf die äußere Grenzfläche 21 des Glassubstrats 2 bewirkt eine Verringerung der Emissivität der Glasscheibe 1 auf deren Außenoberfläche, so dass dort eine Feuchtigkeitskondensation wirksam unterdrückt werden kann. Die thermische Emissivität ε der Antibeschlagschicht 4 ist vorzugsweise < 0,3, insbesondere < 0,2, um dadurch eine zuverlässige Antibeschlagwirkung zu gewährleisten. Im Ergebnis verringert diese Maßnahme das Abkühlen der Außenoberfläche der Glassscheibe 1, so dass der Taupunkt im Bereich der Außenoberfläche gegenüber der Umgebung mit einer zeitlichen Verzögerung unterschritten wird. Insgesamt führt dies dazu, dass die in der Umgebung vorhandene Feuchtigkeit nicht mehr auf der Außenoberfläche der Glasscheibe 1 kondensiert. Dadurch kann ein Beschlagen und Vereisen der Glasscheibe 1 wirksam verhindert werden. Auf Grund der vorstehend erläuterten Antibeschlagwirkung der Antibeschlagschicht 4 kann in vorteilhafter Weise auf eine elektrische Heizung der Glasscheibe 1, wie sie heutzutage in Form von Heckscheibenheizungen und Frontscheibenheizungen in Kraftfahrzeugen zu finden ist, in vorteilhafter Weise verzichtet werden.
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Neben einer Verwendung einer oder mehrerer Glasscheiben 1 für eine Außenverglasung eines Kraftfahrzeugs können derartige Glasscheiben 1 zum Beispiel auch als Glaselemente für Architekturverglasungen oder für Feuchträume (insbesondere für Bäder) eingesetzt werden.
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Unter Bezugnahme auf 2 soll nachfolgend ein zweites Ausführungsbeispiel einer Glasscheibe 1 näher erläutert werden. Der Schichtaufbau der Glasscheibe 1 unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass auf der zweiten Grenzfläche 21 ein weiteres (zweites) Antireflexionsschichtsystem 5 ausgebildet ist, das eine Anzahl dünner Schichten aufweist, die abwechselnd hoch- und niedrigbrechend ausgeführt sind. Das erste Antireflexionsschichtsystem 3 auf der ersten Grenzfläche 20 des Glassubstrats 2 ist ebenfalls vorhanden. Eine Besonderheit dieses zweiten Ausführungsbeispiels der Glasscheibe 1 besteht darin, dass die Antibeschlagschicht 4 eine optisch funktionale Schicht und damit einen Teil des mehrschichtigen zweiten Antireflexionsschichtsystems 5 bildet. Das zweite Antireflexionsschichtsystem 5, das die Antibeschlagschicht 4 enthält, ist so ausgebildet, dass auch auf der zweiten Grenzfläche 21 der Glasscheibe 1 eine möglichst geringe Reflektivität für Licht im sichtbaren Spektralbereich, die vorzugsweise < 2% ist, erhalten wird. Das zweite Antireflexionsschichtsystem 5 enthält vorzugsweise ebenfalls Metallfluorid, insbesondere Magnesiumfluorid. Wie oben bereits erwähnt, weist Magnesiumfluorid für Licht im sichtbaren Spektralbereich mit n = 1,38 einen sehr geringen Brechungsindex auf und ist damit für die Verwendung als Bestandteil des zweiten Antireflexionsschichtsystems 5 vorteilhaft. Ferner zeichnet sich Magnesiumfluorid durch gute mechanische Eigenschaften aus und kann auch auf ein bereits in einem vorhergehenden Prozessschritt gebogenes Glassubstrat 2 aufgebracht werden.
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Anders als bei der in 2 explizit gezeigten Ausführungsvariante besteht zum Beispiel auch die Möglichkeit, die einen Teil des zweiten Antireflexionsschichtsystems 5 bildende optisch funktionale Antibeschlagschicht 4 unmittelbar auf der zweiten Grenzfläche 21 des Glassubstrats 2 anzuordnen. Damit die Antibeschlagschicht 4 ihre Antibeschlagwirkung nicht verliert, sollte die Dicke des oberhalb der Antibeschlagschicht 4 angeordneten Teils des zweiten Antireflexionsschichtsystem 5 vorzugsweise kleiner als 200 nm sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Glasscheibe
- 2
- Glassubstrat
- 3
- erstes Antireflexionsschichtsystem
- 4
- Antibeschlagschicht
- 5
- zweites Antireflexionsschichtsystem
- 20
- erste Grenzfläche
- 21
- zweite Grenzfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007017241 A1 [0003]
- DE 102008001680 A1 [0003]
- EP 0911302 A1 [0004]
