具有光学隔离件的发光玻璃单元及其制造方法
【专利说明】具有光学隔离件的发光玻璃单元及其制造方法
[0001] 本发明涉及照明领域，并且更特别地，涉及具有光学隔离件的发光玻璃单元及其 制造方法。
[0002] 已知的是，通过含有LED的边面照明玻璃板可以形成发光玻璃单元。由此入射的 光凭借与周围材料在指数上的对比，通过这种玻璃板内部的全内反射而被导向。这种光随 后在散射部件的帮助下而被提取。
[0003] 文献WO 2008/059170结合附图11提出了一种边缘照明发光顶板1"，包含：
[0004] -第一玻璃板，光学指数nl约等于1. 5,例如透明的或者超清的玻璃片，
[0005] -主体着色的玻璃板，
[0006] -层压夹层，位于第一和第二玻璃板之间，例如聚乙烯丁缩醛夹层，
[0007] -不连续的多孔二氧化硅溶胶-凝胶层，形成光学隔离件，沉积在第一玻璃板上， 所述层具有的光学指数n2等于1. 1，并且厚度为400nm，
[0008] -照明光源，以优选包封在第一玻璃板1的沟槽内的发光二极管的形式，通过第一 基板的边面进行照明，
[0009] -内部反向散射网络，位于多孔层和第一基板之间，依赖于所需要的照明，为合适 的尺寸部件的形式。
[0010] 然而，这种方案并不是足够完善的，或者至少其效率并不是最佳的，并且其仍然需 要更好地控制光在一个或多个定义明确的点、例如在玻璃表面上良好地分布的点的提取。 [0011] 为了克服这些缺点，本发明在第一方面提供了发光玻璃单元，包含：
[0012] -第一玻璃基板，由清晰的、超清的折射指数nl小于1. 65的无机（透明的、清晰 的、超清的）玻璃构成，在550nm折射指数nl小于1. 65,并且甚至小于1. 6,在整个可见光 谱范围内更好，并且甚至小于1. 55,或者优选小于1. 5,特别是1. 45至1. 55,具有第一和第 二主面和边面，并与第一玻璃基板光学接触的：
[0013] -聚合物层，与第一玻璃基板光学接触，选自至少一种如下的元件：
[0014]-层压夹层，由热塑性材料构成，与着色的和/或散射的和/或反射的元件（镜子， 双向镜）相关联，和/或
[0015] -不透明聚合物包封件或聚合物包封底层，特别是不透明的，位于不透明聚合物包 封件下方，
[0016] -光学隔离件，位于第一玻璃基板上方（特别是直接地，至少位于具有光提取装置 的区域外侧），并位于聚合物层下方，所述隔离件包含多孔二氧化硅层（优选由其构成），其 厚度e2为至少400nm，并且优选至多L 5 μ m，优选至少600nm，550nm下的折射指数n2至多 为1. 35 (在整个可见光谱内更佳），优选至多1. 25,并且甚至小于1. 2，
[0017] _(可见）光源，优选为发光二极管阵列（特别是按行对齐）或者提取光学纤维，优 选通过称为耦合边面的边面而光学耦合至第一玻璃基板，或者作为变型光学耦合至一个主 面（特别是利用用于包封二极管的孔），称为导向玻璃板的第一玻璃基板，引导通过光源发 射的光，
[0018] -优选光提取装置（用于提取由引导物获得的光），与导向玻璃板相关联（任选单 独地销售或者以套装的形式销售为发光玻璃单元和/或通过用户添加）
[0019] -特别是散射装置，位于第一主面侧上和/或位于（甚至优选位于）第二主面侧上 和/或位于导向玻璃板主体内-光提取装置任选地形成光集中器。
[0020] 任选的聚合物包封件和包封底层额外地优选面向边面，特别是不会干扰所述光学 耦合（与光源相比，特别是更远离耦合边面）。
[0021] 发光玻璃单元额外地包含无机和透明保护涂层，其直接位于多孔二氧化硅层上 方，并直接位于聚合物层下方。保护涂层包含二氧化硅层（甚至是由其构成），其厚度e3大 于50nm，并且折射指数n3在550nm下至少为1. 4,并且甚至是至少1. 42,更优选至少1. 44。
[0022] 在本文中，导向玻璃板涂覆有光学隔离件。
[0023] 层压夹层可以是着色的和/或与由无机或有机玻璃构成的第二着色玻璃基板层 压，和/或在层压夹层侧或主面（与层压相对）承载着色膜。
[0024] 层压夹层可以与由无机或有机玻璃构成的第二玻璃基板层压，第二基板具有称为 连接至层压夹层的粘结面的主面，所述粘结面涂覆有装饰层和/或掩蔽层，特别是搪瓷和/ 或涂料（漆）或反射层，其为外周的并位于光学耦合（框）侧，或被分布并且甚至是基本上 覆盖所述粘结面。
[0025] 在涂料（漆）的下方优选存在透明的粘合底层。
[0026] 可替换地，其能够具有：
[0027] -如下的次序：导向玻璃板/光学隔离件/保护涂层/具有装饰涂料或油墨的层 压夹层（PVB) (/第二（透明的，着色的）玻璃基板），
[0028] -如下的次序：导向玻璃板/光学隔离件/保护涂层/层压夹层/装饰元件（具 有装饰涂料等的膜）/其它（透明的、着色的）层压夹层/第二（透明的，着色的）玻璃基 板。
[0029] 具有任选的粘结底子层的层压涂漆玻璃单元描述于文献WO 2009/081077中。为 了最优化涂料和任选的聚合物层压夹层薄片之间的粘结，在热处理之前，涂料优选地经历 等离子体作用，特别是通过电晕放电处理。出于相同的目的，在涂料上还能够例如通过喷涂 或擦拭沉积硅烷。这些处理使得其能够使用涂料、特别是漆，其与聚合物夹层薄片之间的粘 结自然是较弱的。然而，它们会产生额外的成本并且因此不是优选的。
[0030] 层压夹层可以与由无机玻璃（优选地）或有机玻璃构成的第二玻璃基板层压，第 二基板具有连接至所述层压夹层的称为粘结面的主面，所述粘结面或相对面包含散射层 (沉积物，元件，特别是塑料元件，被特别是粘结地结合有光学粘合剂），和/或所述第二基 板为散射的和/或散射元件位于保护涂层和层压夹层之间，特别是部分地覆盖保护涂层或 者换句话说，部分地位于保护涂层和夹层之间，而使得层压夹层和保护涂层在一个或多个 区域相接触。
[0031] 其能够具有：
[0032] -如下的次序：导向玻璃板/光学隔离件/保护涂层八在夹层与保护涂层侧上的 主面相对的主面上）具有散射涂料或油墨的层压夹层（PVB)/第二（透明的或着色的）玻 璃基板，
[0033] -或者如下的次序：导向玻璃板/光学隔离件/保护涂层/层压夹层/散射元件 (具有涂料等的膜）/其它层压夹层/第二（透明的或着色的）玻璃基板。
[0034] 散射元件通常具有这样的表面纹理化（surface texturing)，其高度为IOOnm至 100 ym，优选为微米级的，或者具有散射颗粒的基体。其可替换地可以是将在下文描述的液 晶系统。
[0035] 如果导向玻璃板通过夹层而被层压，那么其连接至夹层的主面就会被称为内侧 面，并且相对主面被称为外侧面。
[0036] 本发明的另一个方面在于发光玻璃单元，包含：
[0037] -玻璃基板，由无机（透明的、清晰的、超清的）玻璃或有机玻璃构成，550nm下的 折射指数nl小于1. 65,甚至小于1. 6,特别是1. 45至1. 55,在整个可见光谱范围内更佳，具 有主面和边面，通过称为连接面的主面经由由热塑性材料构成的层压夹层（其为透明的、 清晰的、超清的，提取装置的散射形成部分）而被层压至另一个玻璃基板，
[0038] 其他玻璃基板，由无机玻璃构成，具有称为层压面的第一主面，第二玻璃基板为着 色的和/或散射的和/或在与层压面相对的主面上承载着色的和/或散射的和/或反射的 元件，
[0039] -光学隔离件，直接位于层压面上，特别是至少直接位于具有光提取装置的区域外 部，并位于夹层下方，所述隔离件包含多孔二氧化硅层（优选由其构成），厚度e2为至少 400nm，并且优选至多1. 5 μ m，优选至少600nm，550nm下（优选在整个可见光谱范围内）的 折射指数n2至多为1. 35,优选至多1. 25,并且甚至是小于1. 2,所述其他玻璃基板称为隔离 基板，
[0040] -(可见）光源，优选为发光二极管阵列（特别是按排对齐）或者提取光学纤维，任 选优选通过称为耦合边面的边面而光学耦合至第一玻璃基板，或者作为变型光学耦合至一 个主面（特别是通过用于包封二极管的孔），称为导向基板的第一玻璃基板，引导由所述光 源发射的光，
[0041] -优选地，与导向基板相关联的光提取装置（用于提取由引导物获得的光）（任选 地单独销售或者以套装的形式以发光玻璃单元销售和/或通过用户添加）_特别是在层压 侧上和/或相对侧（甚至优选在外部面）上和/或导向基板主体内的散射装置-光提取装 置任选地形成光集中器。
[0042] 这种发光玻璃单元额外地包含无机和透明保护涂层，直接位于多孔二氧化硅层上 方，并直接位于层压夹层下方。保护涂层包含二氧化硅层（甚至由其构成），厚度e3大于 50nm，并且550nm下的折射指数n3至少为1. 4,并且甚至是至少1. 42,还优选至少1. 44。
[0043] 在本文中，其为隔离基板，与导向基板不同，其涂覆有光学隔离件。
[0044] 如果导向基板在与连接面相对的称为外部面的主面上为无机的，那么这种发光玻 璃单元还可以在周围包含：
[0045] -另一个光学隔离件，直接位于层压面上，所述隔离件包含多孔二氧化硅层，厚度 e2至少为400nm并且优选至多1. 5 μ m，优选至少600nm，550nm下（优选在整个可见光谱范 围内）的折射指数n2至多为1. 35,优选至多1. 25,并且甚至是小于1. 2,其他玻璃基板称为 隔离基板，优选与所述光学隔离件相同，
[0046] -另一个无机和透明保护涂层，直接位于多孔二氧化硅层上，优选与所述保护涂层 相同（性质上或者甚至是相同的厚度），特别地，其包含二氧化硅层（甚至由其构成），厚度 e3大于50nm，并且550nm下的折射指数n3至少为L 4,并且甚至是至少L 42,还优选至少 I. 44,不透明的聚合物包封件或者聚合物包封底层，特别地其为不透明的，位于不透明的聚 合物包封件下方、周围，并且优选面向导向基板的边面。
[0047] 本申请人已经发现，当层压夹层被直接应用于多孔二氧化硅层（导向玻璃板或隔 离基板）的时候，其作为光学隔离件的功能就会消失。
[0048] 这可能是因为多孔层的孔，特别是其表面上的开孔在制造过程中受到污染，并且 污染物保持在所述孔中，甚至是在热处理（层压热处理）之后。
[0049] 本申请人还发现，当聚合物包封底层或聚合物包封件被直接应用于多孔二氧化硅 层的时候，其作为光学隔离件的作用就会减弱。
[0050] 当不存在光学隔离件的时候，当着色元件具有的?γ小于85%的时候，光损耗就会 特别显著，特别是对于4mm或者甚至是2mm的（参考）厚度。IY为以常规方式根据EMlO 标准利用D65照明体和分光光度计进行测量的。
[0051] 甚至是反射元件，特别是镜面元件，特别是银镜或者双向镜，可被有利地光学隔 离，以更佳地导向。形成双向镜的层的例子描述于专利WO 2012/035258。
[0052] 保护涂层优选地覆盖多孔二氧化硅层的整个表面，出于简单的目的，在适当的情 况下，甚至是在不具有聚合物层的一个或多个区域。
[0053] 有利地，厚度e3至少为80nm，或者至少100nm，并且还优选至少180nm。并且n3至 少为1.42,甚至是至少1.44。
[0054] (致密的）二氧化硅层优选地可以是亚微米级的，并且甚至是至多500nm。
[0055] n3的选择显示出保护涂层为致密的。其不含有通孔（具有等于e3的尺寸或者e3 级别的尺寸，即尺寸/e3在1和2之间），并且其甚至可被认为是基本上不含孔的，体积分数 至少小于10%，还优选小于5%。
[0056] 致密二氧化硅层优选包含（基本上）连续的固体相，而不是主要采用（纳米）颗 粒或微晶形式的固体相。
[0057] 致密二氧化硅层（特别是非有意地制成为多孔的层）在550nm下通常具有的折射 指数为约1. 45,如果通过物理气相沉积而被沉积的话，并且如果通过溶胶-凝胶方法获得， 其为1. 42至1. 46。
[0058] 在试验阶段，本申请人发现当厚度小于50nm的时候，多孔二氧化硅层对污染物的 阻挡是不充分的。
[0059] 特别是在层压的情况中，光损耗被逐渐降低超过50nm。从80nm开始，导向方面的 良好改善就被观察到，导向的进一步改善在120nm被观察到，并且极佳的导向在230nm被观 察到。
[0060] 选择基于二氧化硅的保护涂层是最简单的方案，同时还是有效的。在一种替换形 式中，保护涂层可以包含优选如下的元素：Ti、Zr、Al之一或者如下元素 W、Sb、Hf、Ta、V、Mg、 Mn、Co、Ni、Sn、Zn、Ce之一的氮化物、氧化物或氮氧化物，优选由其构成。其可以是溶胶-凝 胶层或者通过物理或化学方法沉积的层。保护涂层的厚度e3应当被调节，从而根据其性 质，并且间接地根据其密度，其满足保护功能。
[0061] 优选地，聚合物层在其整个表面上与保护涂层相接触。优选地，特别地，在隔离基 板的层压面（或者导向玻璃板的内部面）和保护涂层之间不插入任何元件，或者至少是沉 积在聚合物层上或者保护涂层上的层优选被排除。
[0062] 第一玻璃基板（导向玻璃板）、多孔二氧化硅层和保护涂层组装件的透光率IY为 至少80%，并且甚至是至少90%，特别地，（参考）玻璃厚度为4mm，或者甚至是2mm。
[0063] 保护涂层的透明性使得其特别地能够通过发光玻璃单元进行观察，或者保留通过 着色元件赋予的色彩。
[0064] 保护涂层的透明性使得其特别地能够保留装饰元件的视野，其例如特别是在第二 玻璃基板或者隔离基板上的涂料（特别是漆），和/或第二玻璃基板或者隔离基板上的搪 瓷，在第二玻璃基板的表面（粘结面或相对面）或隔离基板（与层压面相对的面）的表面 上分布的搪瓷或涂料（漆），基本上覆盖这种表面或者作为不连续的特征或者作为边界（横 向和/或纵向带、框）。
[0065] 透明性在这里被采用为其广义上的含义，对于保护涂层来说其能够是无色的或着 色的，意味着视觉上的中性色或明亮色。在具有导向玻璃板的实施方式中，保护涂层甚至可 以根据着色元件的色彩而被调节，特别是自身被着色为另外的颜色的第二玻璃基板或隔离 基板和/或层压夹层。对于另外的颜色来说，保护涂层例如可以根据用于装饰目的的涂料 和/或搪瓷的颜色而被调节。
[0066] 例如当其被施加为薄层和/或通过调节粘合剂中填料的含量时，所述的涂料或搪 瓷通常为不透明的，但是可替换地，可以令更多的光通过。
[0067] 保护涂层就（基体）本身可以是具有颜色的，和/或例如通过加入颜料添加剂而 被着色，其可以包含为金属胶体、金属氧化物胶体或者金属盐胶体。作为带有颜色的二氧化 硅溶胶-凝胶，所提及的可以由文献WO 2013/054041公开的实施例构成。
[0068] 出于简单的目的，不含有添加剂或填料、或者更广泛地不含有（纳米）颗粒的保护 涂层为优选的。
[0069] 如果光学隔离件为不连续的，