低折射率材料的保护涂层制造技术

本发明专利技术描述了一种低折射率材料的保护涂层以及一种用于制备受保护低折射率材料的方法。所述保护涂层部分地穿过低折射率材料的孔，从而提供保护所述孔的密封，并且可通过在所述受保护低折射率材料的特性方面形成梯度来加强构造。本发明专利技术还提供了一种具有受保护低折射率材料的扩散低折射率光学元件和设置在所述低折射率材料上的扩散层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低折射率材料的保护涂层
技术介绍
具有纳米级孔或空隙结构的制品基于由其纳米空隙组合物提供的光学、物理或机械性能可用于多种应用。例如，纳米空隙制品包括至少部分地围绕孔或空隙的聚合物固体网络或基质。孔或空隙通常被气体(例如空气)填充。纳米空隙制品中的孔或空隙的尺寸总体上可描述为具有可以在约1纳米至约1000纳米范围内的平均有效直径。国际纯粹与应用化学联合会(TheInternationalUnionofPureandAppliedChemistry，IUPAC)已定义纳米多孔材料的三个尺寸类别：空隙小于2nm的微孔、空隙在2nm与50nm之间的中孔和空隙大于50nm的大孔。上述不同尺寸类别中的每一种都可为纳米空隙制品提供独特的性质。
技术实现思路
本专利技术描述了一种低折射率材料的保护涂层，和一种用于制备受保护低折射率材料的方法。保护涂层部分地穿过低折射率材料的孔，从而提供保护该孔的密封，并且通过在该受保护低折射率材料的特性方面形成梯度可加强该构造。本专利技术还提供了一种具有受保护低折射率材料的扩散低折射率光学元件和设置在该低折射率材料上的扩散层。在一个方面，本专利技术提供了一种方法，该方法包括将第一溶液涂布在基材上，该第一溶液包括多个金属氧化物颗粒、粘合剂和溶剂，其中该粘合剂在该溶剂中具有第一浓度；将第二溶液涂布在第一溶液上，该第二溶液包括以第二浓度处于该溶剂中的粘合剂，该第二浓度不同于第一浓度；以及从第一溶液和第二溶液中去除溶剂以形成受保护膜，其中粘合剂与金属氧化物颗粒的重量比在受保护膜的厚度方向上增大。在另一个方面，本专利技术提供了一种方法，该方法包括将第一溶液涂布在基材上，该第一溶液包括多个金属氧化物颗粒、粘合剂和溶剂，其中该粘合剂在该溶剂中具有第一浓度；将第二溶液涂布在第一溶液上，该第二溶液包括以第二浓度处于该溶剂中的粘合剂，该第二浓度不同于第一浓度；以及从第一溶液和第二溶液中去除溶剂以形成受保护膜，其中粘合剂与金属氧化物颗粒的重量比在受保护膜的厚度方向上增大。该方法还包括将第四溶液涂布在受保护膜上，该第四溶液具有第二粘合剂和第二溶剂，其中该第二粘合剂在该第二溶剂中具有第四浓度；将第五溶液涂布在第四溶液上，该第五溶液具有以第五浓度处于第二溶剂中的第三粘合剂和多个漫射体颗粒；以及从第四溶液和第五溶液中去除溶剂以形成扩散膜。在另一方面，本专利技术提供了一种制品，该制品包括基材；设置在基材的主表面上的第一层，该第一层包含分散于粘合剂中的金属氧化物颗粒和多个空隙；设置在第一层上的第二层，该第二层包含分散于粘合剂中的金属氧化物颗粒，不存在所述多个空隙；和设置在第二层上的保护层，该保护层包含粘合剂，不存在金属氧化物颗粒并且不存在多个空隙。在另一方面，本专利技术提供了一种制品，该制品包括基材；设置在基材的主表面上的第一层，该第一层包含分散于粘合剂中的金属氧化物颗粒和多个空隙；设置在第一层上的第二层，该第二层包含分散于粘合剂中的金属氧化物颗粒，不存在所述多个空隙；和设置在第二层上的保护层，该保护层包含粘合剂，不存在金属氧化物颗粒并且不存在多个空隙。该制品还包括设置在保护层上的第三层，该第三层具有第二粘合剂；和设置在第三层上的第四层，该第四层具有多个漫射体颗粒和第三粘合剂。上述
技术实现思路
并非旨在描述本专利技术的每个所公开实施例或每种实施方案。以下附图和具体实施方式更具体地举例说明了示例性实施例。附图说明整个说明书参考附图，在附图中，类似的附图标号表示类似的元件，并且其中：图1示出了在基材上坡流涂布两个层的示意图；图2A示出了图1中涂层的一部分的剖视示意图；图2B示出了图2A在干燥方法的过程中的剖视示意图；图2C示出了受保护膜的剖视示意图；图3A示出了图2C中受保护膜上涂层的剖视示意图；并且图3B示出了图3A中干燥构造的剖视示意图。附图未必按比例绘制。附图中使用的类似标号是指类似组件。然而，应当理解，使用标号来指代给定附图中的组件并不旨在限制在另一附图中以相同标号标记的组件。具体实施方式本专利技术提供了通过将聚合物控制扩散到低折射率层中来密封和加强低折射率热解法二氧化硅涂层的技术。在一个具体实施例中，可利用两个层的同时涂布来影响扩散。在一些情况下，可利用两个层的顺序涂布；然而，顺序涂布优选地以快速连续的方式进行，同时两个涂布层仍在溶液中。利用这些技术，已制备出先前在物理上不可能的受保护膜。超低和低折射率涂层优选地被密封以保护空气孔，这些空气孔提供了对因相邻层而失能的低折射率特性或对环境的低折射率特性。另外，基于热解法二氧化硅的低折射率涂层利用PSA(压敏粘结剂)通常可被配合至另一个表面。然而，因为低折射率涂层包含开孔多孔网络，则PSA在暴露于热和湿度时可流入低折射率膜的孔中。一旦这些孔内的空气被置换，则损失该涂层的有利折射率特性。相似地，如果将低折射率涂层暴露于周围环境中，则水或油可填充这些孔，从而还破坏该涂层的低折射率特性。一种密封这些孔的技术可涉及利用一种材料，该材料不能流入低折射率孔中，或高度严格限制流入这些低折射率孔中。这种技术的实例可见于例如标题为“ProtectedLowRefractiveIndexOpticalElement(受保护低折射率光学元件)”(代理人案卷号66418US002)的共同未决的美国专利申请序列号61/405015中。在一些情况下，已将胶乳或高分子量聚合物用于实现这种密封。在一些情况下，可选择胶乳使得胶乳内的乳液颗粒在涂布过程中太大而不能流入低折射率涂层的孔中。另外，大粒度的胶乳颗粒降低了胶乳的任何扩散。在干燥之后，胶乳可聚结成连续膜，该连续膜由于两个层之间的材料的少量渗透可导致突然折射率转变。这种技术的缺点可包括在密封-热解法二氧化硅界面处的低层间粘合力和低表面雾度(由于粗糙度)，并且在干燥该膜后还可易于开裂。在一个方面，本专利技术提供了一种最小化低折射率密封界面处的表面雾度并且还降低由于干燥应力而使膜开裂的方式。通过层间扩散的小心控制，可易于实现具有两个层之间的聚合物梯度的密封低折射率涂层。本文所描述的技术可需要多层涂布方法(或两种流体涂料的顺序涂布方法)，因为低折射率层和密封层两者优选地同时被涂布和干燥。在以下说明中参考附图，附图形成说明的一部分并且通过举例说明的方式示出。应当理解，在不脱离本专利技术的范围或实质的情况下，设想了其他实施例并可以进行修改。因此，以下的具体实施方式不具有限制性意义。除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物理特性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，这些近似值可以变化。除非本文内容以其他方式明确指出，否则本说明书和所附权利要求中使用的“一种”、“该”、“所述”或未指明数量的形式涵盖了具有多个指代对象的具体情况。如本说明书以及附加的权利要求中所使用，术语“或”一般以包括“和/或”的意思使用，除非内容另外清楚声明。与空间相关的术语(包括但不限于“下面”、“上面”、“在...下面”、“在...之下”、“在...之上”和“在顶部”)，如果在本文中使用，则用于便于描述一个元件相对于另一个元件的空间关系。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：将第一溶液涂布在基材上，所述第一溶液包括多个金属氧化物颗粒、粘合剂和溶剂，其中所述粘合剂在所述溶剂中具有第一浓度；将第二溶液涂布在所述第一溶液上，所述第二溶液包括以第二浓度处于所述溶剂中的所述粘合剂，所述第二浓度不同于所述第一浓度；以及从所述第一溶液和所述第二溶液中去除所述溶剂以形成受保护膜，其中所述粘合剂与所述金属氧化物颗粒的重量比在所述受保护膜的厚度方向上增大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.30 US 61/617,8421.一种方法，包括：将第一溶液涂布在光学元件的主表面上，所述第一溶液包括多个热解法金属氧化物颗粒、粘合剂和溶剂，其中所述粘合剂在所述溶剂中具有第一浓度；将第二溶液涂布在所述第一溶液上，所述第二溶液包括以第二浓度处于所述溶剂中的所述粘合剂，所述第二浓度不同于所述第一浓度；以及从所述第一溶液和所述第二溶液中去除所述溶剂以形成受保护膜，其中所述受保护膜包括：设置在所述光学元件的所述主表面上的低折射率层，其中所述低折射率层包括多个互连空隙并且具有1.3或更低的有效折射率，以及在所述低折射率层上的聚合物保护层，其中所述粘合剂与所述金属氧化物颗粒的重量比在所述受保护膜的厚度方向上增大。2.根据权利要求1所述的方法，其中涂布所述第一溶液和所述第二溶液是利用坡流涂布机、多层槽式涂布机或它们的组合同时进行的。3.根据权利要求1所述的方法，其中涂布所述第一溶液和所述第二溶液是利用幕帘式涂布机按顺序进行的。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一浓度低于所述第二浓度。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘合剂与所述金属氧化物颗粒的重量比从所述光学元件近侧的小于1:2增大至所述受保护膜的外表面近侧的大于1:1。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学元件包括涂布在其上的第三溶液，所述第三溶液包含第二多个金属氧化物颗粒、所述粘合剂和所述溶剂，其中所述粘合剂在所述溶剂中具有第三浓度，并且所述第一溶液涂布在所述第三溶液上。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第三浓度低于所述第一浓度。8.根据权利要求1所述的方法，还包括分散于所述第一溶液或所述第二溶液中的至少一种中的漫射体颗粒。9.根据权利要求1所述的方法，还包括：将第四溶液涂布在所述受保护膜上，所述第四溶液包括第二粘合剂和第二溶剂，其中所述第二粘合剂在所述第二溶剂中具有第四浓度；将第五溶液涂布在所述第四溶液上，所述第五溶液包括以第五浓度处于所述第二溶剂中的第三粘合剂和多个漫射体颗粒；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·L·斯坦纳，威廉·D·科焦，托马斯·J·卢德曼，埃米莉·L·雷克谢森，威廉·R·达德利，史蒂文·J·麦克曼，迈克尔·L·鲁格瑟格尔，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US