光感应纳米层制造技术

本发明专利技术提供了一种过渡层和相关的方法，其用于增强两种具有不同折射率的介质之间的光的透射和反射。所述过渡层铺设于两种介质之间，并且通过光与过渡层的相互作用增强光的透射和反射。所述过渡层具有在其中分散的光散射颗粒、单层梯度折射率、多层梯度折射率、高和低折射率交替层或其组合，以增强两种介质之间的光的透射和反射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光感应纳米层相关申请的交叉引用本申请要求2012年8月1日提交的序列号为61/678,479的美国临时专利申请的权益，其以引文形式并入本文。
本专利技术涉及一种光感应纳米层，在下文中称为“过渡层”，其位于两种具有不同折射率的介质之间。所述过渡层用于增强两种介质之间光的透射，或者取决于所需要的作用，用于增强两种介质之间光的折射。所述过渡层包括基材中的光散射颗粒、单层或多层梯度折射率或其组合，从而更为有效地影响两种介质之间光的透射或反射。本专利技术还包括制备过渡层的相关方法和使用所述过渡层增强光的透射或反射的方法。可以预期，只要不偏离本专利技术的主题，本专利技术能采用其他的并且不同的实施方式，并且可以从各方面改变其很多详细特征。相应地，所附图示和说明书将对本申请进行解释说明而非限制。
技术介绍
随着光通过具有第一折射率的第一透明材料传播至与具有第二折射率的第二透明材料的界面，光的一部分穿过界面透射入第二材料，同时，光的一部分从界面反射回第一材料。入射光的传播角度越接近于法角(即垂直于界面)，穿过界面透射的光越多，通过界面反射的光越少。随着入射光的角度偏离法角，在某一时刻，其将落入称为边界角的角度，在该角度下，所有的光都反射回第一材料，没有光穿过界面透射入第二材料。上述现象称为全反射，其部分取决于两种材料的折射率的差别。当两种材料的折射率的差别较大时，边界角将相对较小。当折射率的差别较小时，边界角将相对较大。已经使用了各种方法来增强具有不同的折射率的两种介质之间光的透射或反射，包括使用反射或抗反射涂层等类似方法。存在很多出于上述目的而在底物上铺设薄膜的方法。其中一种方法涉及各类物质，如金属和金属氧化物的化学汽相沉积法。其他铺设的方法包括等离子喷涂和燃烧化学汽相沉积法。这些方法使用可以汽化的前体并之后通过如在热底物上分解或在带电的底物上铺设的方法将其铺设在底物上。这些方法的缺陷在于其较为昂贵并且有时使用有毒的原材料。很多情况下，原材料是对空气敏感的并且必须在惰性气体环境下处理。所述方法的另一缺陷在于用于铺设涂层的底物必须在真空下放置，增加了铺设的成本并限制了可以处理的底物的尺寸。丝网印刷技术也用于将改性表层铺设至不同的底物上。可以使用丝网印刷技术将不透明层铺设至底物上的例子包括印刷黑釉至汽车挡风玻璃上，印刷银色除霜线至机动车后窗(后灯)上，印刷贵金属制品至餐具上从而装饰餐具。丝网印刷技术也可用于制备涂覆于玻璃或陶瓷底物的贴花釉料，或用于建筑的大块玻璃的印刷釉料。虽然丝网印刷技术很适于在底物上铺设涂层，其通常用于铺设不透明的层并对其着色或起装饰作用。其他用于在底物表面铺设不透明层的涂布方法为辊涂、帘幕式淋涂、带式涂布和喷涂技术。可以使用这些技术将涂层涂覆至玻璃和陶瓷底物，特别是在建筑和玻璃容器领域。另一种应用金属氧化物涂层的技术是溶胶凝胶方法。在所述方法中，金属盐，如硝酸盐，溶解在溶液中。水在所述溶液中作为常规溶剂使用。将复合物形成剂，如有机酸，加入溶液中。将溶液中的水干燥从而制备凝胶，之后将凝胶烧制。在烧制过程中有机酸和硝酸盐氧化以形成氧化物。在溶胶凝胶反应中，金属原子在原子级别混合并且在硝酸阴离子和柠檬酸之间发生氧化。因此，粉末合成所需的温度明显低于传统固态反应所需的温度。溶胶凝胶方法的一个例子包括将蓝色铝酸钴熔融至二氧化硅玻璃。凝胶由硝酸铝、硝酸钴和柠檬酸形成。三种原材料都溶于水。干燥玻璃底物上的水溶液并将底物烧制从而制备出蓝色的涂层。为了识别粉末，可以将一部分凝胶干燥并将粉末在空气下在差示扫描量热仪中加热。在704℃的一个小的放热峰表示铝酸钴的形成。
技术实现思路
本专利技术的过渡层及其相关的组合和方法克服了之前作为增强或减弱两种介质之间光的透射的已知的抗反射和反射涂层及其涂布技术的困难和缺陷。本专利技术涉及铺设于具有不同折射率的两种介质之间的过渡层。绝大多数透明介质具有的可见光的折射率在1和2之间。大气压力下的气体，由于其低密度，具有的折射率接近1。绝大多数塑料具有的折射率在约1.3至约1.7。绝大多数玻璃具有的折射率在约1.5至约1.9。透明陶瓷通常具有的可见光折射率在约1.5至约2.1。因此，在一个实施方案中，本专利技术提供了具有第一介质和第二介质的折射率之间的可调节折射率的过渡层。通常，第一介质是玻璃，第二介质是空气，但是第二介质也可以是例如有机发光二极管装置或光电管中不同的透明层。就本说明书而言，玻璃和空气是用于描述其中设置过渡层的两种介质。可以理解本说明书中所述的过渡层并不仅限于应用在玻璃和空气之间，也可以应用于其他介质之间。在任意情况下，在一个实施方案中，通过本专利技术方法应用的过渡层提供的折射率在两种介质的折射率之间，从而更有效地在两种介质之间以较少的反射损失传播光。在另一个实施方案中，所述过渡层增强了两种介质之间的反射。根据本专利技术，配置前体糊状物，将其涂覆至透明的底物并且当被处理时，提供了具有可调节折射率的热稳定过渡层。热稳定表示涂层可以经受随后高至约500°F或约260℃的加热温度。这与有机涂层相反，其在这些高温下将被烧除。具有适宜折射率的涂层可用于减弱或增强两种不同介质之间的透射。一方面，本专利技术提供了用于增强两种具有不同折射率的介质之间的光的透射的组合物。所述组合物铺设于两种介质之间，光穿过组合物透射。所述组合物包括具有第一折射率的基材，和具有第二折射率的散射颗粒，所述第二折射率不同于第一折射率。所述散射颗粒分散于基材中并且散射了穿过所述组合物透射的一部分光，从而增强了两种介质之间的光的透射。另一方面，本专利技术提供了形成用于增强两种具有不同折射率的介质之间的光的透射的过渡层的方法。所述过渡层铺设于两种介质之间并且光穿过所述过渡层透射。所述方法包括将组合物铺设于两种介质之间；并且处理所述组合物以形成过渡层。所述过渡层包括具有第一折射率的散射颗粒，其分散于具有不同于第一折射率的第二折射率的基材中。一部分穿过过渡层透射的光穿过散射颗粒散射从而增强两种介质之间光的透射。再一方面，本专利技术提供了用于增强具有不同折射率的两种介质之间光的透射的方法。所述方法包括提供过渡层，该过渡层包括具有第一折射率的散射颗粒，其分散于具有不同于第一折射率的第二折射率的基材中。所述方法包括将过渡层铺设于两种介质中并且穿过过渡层透射光。所述散射颗粒散射了一部分穿过所述过渡层透射的光，从而增强在两种介质之间光的透射。又一方面，本专利技术提供了组合物，其用于增强具有第一折射率的第一介质和具有不同于第一折射率的第二折射率的第二介质之间光的透射。所述组合物铺设于两种介质之间，并且通过穿过组合物厚度的光的透射增强光的透射。所述组合物包括具有多种透明金属氧化物的单层，所述层沿层的厚度具有梯度折射率。所述梯度折射率从最接近第一介质的层的一部分延伸至最接近第二介质的层的一部分。再一方面，本专利技术提供了一种形成过渡层的方法，所述过渡层用于增强具有第一折射率的第一介质与具有不同于第一折射率的第二折射率的第二介质之间光的透射。所述过渡层是铺设于所述第一介质和第二介质之间的单层。通过穿过所述过渡层厚度的光的透射来增强光的透射。所述方法包括在所述第一介质和第二介质之间铺设组合物，并且处理所述组合物以形成过渡层。所述过渡层包括多种透明的金属氧化物，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于增强两种具有不同折射率的介质之间的光的透射的组合物，其中所述组合物铺设在两种介质之间，并且光穿过所述组合物透射，所述组合物包括：具有第一折射率的基材，和具有第二折射率的散射颗粒，所述第二折射率不同于第一折射率，其中所述散射颗粒分散于所述基材中并且散射了穿过所述组合物透射的一部分光，从而增强了两种介质之间的光的透射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.01 US 61/678,4791.一种用于增强两种具有不同折射率的介质之间的光的透射的组合物，其中所述组合物铺设在两种介质之间，并且光穿过所述组合物透射，所述组合物包括：具有第一折射率的基材，和具有第二折射率的散射颗粒，所述第二折射率不同于第一折射率，其中所述散射颗粒分散于所述基材中并且散射了穿过所述组合物透射的一部分光，从而增强了两种介质之间的光的透射；其中所述颗粒的尺寸为380nm至7400nm，颗粒的尺寸是指基材中包括的或在基材上的所有颗粒的主尺寸的平均测量值，主尺寸是指穿过颗粒的最长长度的线。2.根据权利要求1所述的组合物，其中可见光穿过所述组合物透射并且所述颗粒的尺寸是380nm至1480nm。3.根据权利要求1-2任一项所述的组合物，其中光的散射包括米式散射。4.根据权利要求1-2任一项所述的组合物，其中光的散射基本由米式散射组成。5.根据权利要求1-2任一项所述的组合物，其中所述颗粒基本为球形。6.根据权利要求1-2任一项所述的组合物，其中所述颗粒基本不为球形。7.根据权利要求1-2任一项所述的组合物，其中所述第一折射率高于所述第二折射率。8.根据权利要求1-2任一项所述的组合物，其中所述第一折射率低于所述第二折射率。9.根据权利要求1-2任一项所述的组合物，其中散射颗粒的体积是所述组合物体积的1至20％。10.根据权利要求9所述的组合物，其中所述基材中散射颗粒的体积是所述组合物体积的5至15％。11.根据权利要求10所述的组合物，其中所述基材中散射颗粒的体积是所述组合物体积的10％。12.根据权利要求1-2任一项所述的组合物，其中所述散射颗粒基本均匀地分散在所述基材中。13.根据权利要求1-2任一项所述的组合物，其中所述散射颗粒基本不均匀地分散在所述基材中。14.一种形成用于增强两种具有不同折射率的介质之间的光的透射的过渡层的方法，其中所述过渡层铺设于两种介质之间并且光穿过所述过渡层透射，所述方法包括：在两种介质之间铺设组合物；和处理所述组合物以形成过渡层，所述过渡层包括具有第一折射率的散射颗粒，其分散于具有第二折射率的基材中，所述第二折射率不同于第一折射率；其中一部分穿过过渡层透射的光通过散射颗粒散射从而增强两种介质之间光的透射；其中所述颗粒的尺寸为380nm至7400nm，颗粒的尺寸是指基材中包括的或在基材上的所有颗粒的主尺寸的平均测量值，主尺寸是指穿过颗粒的最长...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·E·萨科斯克，以挪士·A·阿克斯特尔三世，詹姆斯·D·沃克，
申请(专利权)人：费罗公司，
类型：发明
国别省市：美国;US