折射率渐变复合薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种折射率渐变复合薄膜及其制备方法。该折射率渐变复合薄膜包括折射率渐变层，折射率渐变层包括基体以及设置于基体中的至少一种折射率材料，折射率渐变层具有相互隔离的第一表面和第二表面，折射率渐变层由第一表面指向第二表面的方向为折射率渐变方向，且沿折射率渐变方向折射率材料的含量比例呈平滑递增或者平滑递减。相比于现有技术中分别将具有固定折射率的多层折射率材料层层叠以形成阶梯式折射率渐变的复合薄膜而言，本申请中的折射率渐变复合薄膜够实现更为均匀的折射率渐变分布，进而能够使折射率渐变复合薄膜具有理想光学折射效果和物理效果。

Refractive index gradient composite films and their preparation methods

The invention provides a refractive index gradient composite film and a preparation method thereof. The refractive index gradient composite film includes a refractive index gradient layer, a refractive index gradient layer consists of a matrix and at least one refractive index material arranged in the matrix. The refractive index gradient layer has a first and second surface separated from each other. The direction of the refractive index gradient layer from the first surface to the second surface is the direction of the refractive index gradient, and the content of the refractive index material along the direction of the refractive index gradient. The proportion of quantity increases smoothly or decreases smoothly. Compared with the existing technology, the gradient refractive index composite film in this application can achieve more uniform gradient refractive index distribution, which can make the gradient refractive index composite film have ideal optical refractive effect and physical effect.

【技术实现步骤摘要】
折射率渐变复合薄膜及其制备方法
本专利技术涉及光学
，具体而言，涉及一种折射率渐变复合薄膜及其制备方法。
技术介绍
在光学、电磁、电子等器件或模组中，物理特性渐变的材料是一种非常理想的材料。作为一个最常用的例子，在具有防反射或增透功能的光学器件中，理想的折射率渐变的透明材料制备出的薄膜产品具有全波长(可视光范围内)反射率最低、无色差、物理强度好等其他材料无法替代的优点。然而，目前上述理想的折射率渐变材料及其光学器件的制备非常困难，至今为止，尚未见到相关报道。而作为简易或替代方式，物性渐变范围极窄(或渐变极不均匀)的材料开发和利用压印或蚀刻成型方式完成材料面积渐变来达到物性渐变效果的方法(例如：蛾眼)为众多杂志、专利所报道。上述材料的渐变范围极窄或极不均匀的材料，在设计器件时，很难达到理想的效果；而利用材料面积渐变来达到折射率渐变效果的方法，则因为其最外层为不尖锐突起，且表面积小，物理强度不够，耐擦伤性极差，后续加工困难而无法进行大规模的生产和普及。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种折射率渐变复合薄膜及其制备方法，以解决现有技术中利用折射材料分布面积实现折射率渐变导致的光学器件光学折射效果和物理效果不理想的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种折射率渐变复合薄膜，包括折射率渐变层，折射率渐变层包括基体以及设置于基体中的至少一种折射率材料，折射率渐变层具有相互隔离的第一表面和第二表面，折射率渐变层由第一表面指向第二表面的方向为折射率渐变方向，且沿折射率渐变方向折射率材料的含量比例呈平滑递增或者平滑递减。进一步地，沿折射率渐变方向折射率材料的含量比例呈线性递增或者线性递减；或沿折射率渐变方向折射率材料的含量比例呈光滑曲线递增或者光滑曲线递减；优选的，沿折射率渐变方向折射率材料的含量比例呈S型曲线递增、S型曲线递减、J型曲线递增或J型曲线递减。进一步地，折射率渐变层包括至少两种折射率材料，且沿折射率渐变方向各折射率材料的含量比例呈平滑递增或者平滑递减。进一步地，折射率渐变层包括第一折射率材料和第二折射率材料，第一折射率材料和第二折射率材料的折射率不同，且沿折射率渐变方向第一折射率材料的含量比例递增，第二折射率材料的含量比例递减。进一步地，折射率渐变层包括沿折射率渐变方向依次层叠设置的x层折射率渐变层，且第m层的折射率渐变层中的折射率材料的最大折射率小于第m-1层的折射率渐变层中的折射率材料的最小折射率，m小于等于x，其中，x和m均为自然数。进一步地，折射率渐变层包括第一折射率渐变层和第二折射率渐变层，第一折射率渐变层和第二折射率渐变层均包括第一折射率材料和第二折射率材料，且沿折射率渐变方向第一折射率材料的含量比例递增，第二折射率材料的含量比例递减。进一步地，以其中任意一种折射率材料的粒径大小为标准，沿折射率递减方向将各折射率渐变层划分为x个子折射率层，各子折射率层的折射率不同，优选不同于作为标准的折射率材料中的任意一种设置在相邻的两个子折射率层中。进一步地，各折射率渐变层的厚度为10nm～50μm，优选为50nm～10μm。进一步地，各折射率材料独立地选自气溶胶、硅胶、亚克力、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、金属、金属氟化物、金属氧化物和金属硫化物，优选折射率材料的折射率为1.1～3.5。进一步地，各折射率材料的密度相互独立地分布在0.1～15g/cm3之间，优选在0.5～10g/cm3之间。根据本专利技术的另一方面，提供了一种折射率渐变复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1，采用包括基体材料和至少一种折射率材料的原料形成折射率涂层；S2，对折射率涂层进行渐变处理，形成折射率渐变层，折射率渐变层包括基体以及分散于基体中的折射率材料，折射率渐变层具有相互隔离的第一表面和第二表面，折射率渐变层由第一表面指向第二表面的方向为折射率渐变方向，且沿折射率渐变方向各折射率材料的含量比例呈平滑递增或者平滑递减。进一步地，步骤S1包括：采用包括基体材料和至少两种折射率材料的原料在折射率渐变方向上形成依次层叠设置的N层折射率涂层，且第M层的折射率涂层中的折射率材料的最大折射率小于第M-1层的折射率涂层中的折射率材料的最小折射率，M小于等于N，其中，N和M均为自然数，且N大于1，优选N为2～200，更优选为5～50；步骤S2包括：使各折射率涂层形成对应的各折射率渐变层。进一步地，在步骤S2之后，制备方法还包括重复N’次步骤S1至步骤S2的步骤，且第M’次中步骤S1中的折射率涂层中的折射率材料的最大折射率小于第M’-1次中折射率涂层中的折射率材料的最小折射率，得到折射率渐变复合薄膜，其中，N’和M’均为自然数，且N’大于1，优选N’为2～50，更优选为2～10。进一步地，各折射率材料独立地选自气溶胶、硅胶、亚克力、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、金属、金属氟化物、金属氧化物和金属硫化物，优选折射率材料的折射率为1.1～3.5。进一步地，各折射率材料的密度相互独立地分布在0.1～15g/cm3之间，优选在0.5～10g/cm3之间。进一步地，在步骤S2中，对折射率涂层进行重力沉降，以使折射率不同的折射率材料以折射率递增或折射率递减的趋势沿由第一表面指向第二表面的方向分布。进一步地，在步骤S2中，对折射率涂层施加电场或磁场，以使折射率不同的折射率材料以折射率递增或折射率递减的趋势沿由第一表面指向第二表面的方向分布。进一步地，步骤S2中，对折射率涂层采用乳化分散法，以使折射率不同的折射率材料以折射率递增或折射率递减的趋势沿由第一表面指向第二表面的方向分布。进一步地，各折射率渐变层的厚度为10nm～50μm，优选为50nm～10μm。应用本专利技术的技术方案，提供了一种折射率渐变复合薄膜，该折射率渐变复合薄膜包括一体成型的折射率渐变的折射率渐变层，由于该折射率渐变层具有相互隔离的第一表面和第二表面，且所述折射率渐变层由第一表面指向第二表面的方向为折射率递减方向，从而使本申请中的折射率渐变复合薄膜，相比于现有技术中分别将具有固定折射率的多层折射率材料层层叠以形成阶梯式折射率渐变的复合薄膜而言，够实现更为均匀的折射率渐变分布，进而能够使折射率渐变复合薄膜具有理想光学折射效果和物理效果。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了本专利技术实施方式所提供的一种折射率渐变复合薄膜的折射率随厚度变化的坐标示意图；图2示出了本专利技术实施方式所提供的一种折射率渐变复合薄膜中沿折射率渐变方向折射率材料的含量比例呈线性递增的坐标示意图；图3示出了本专利技术实施方式所提供的一种折射率渐变复合薄膜中沿折射率渐变方向折射率材料的含量比例呈S型递增的坐标示意图；图4示出了本专利技术实施方式所提供的一种折射率渐变复合薄膜中沿折射率渐变方向折射率材料的含量比例呈J型递增的坐标示意图；以及图5示出了本专利技术实施方式所提供的折射率渐变复合薄膜的制备方法的流程示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种折射率渐变复合薄膜，其特征在于，包括折射率渐变层，所述折射率渐变层包括基体以及设置于所述基体中的至少一种折射率材料，所述折射率渐变层具有相互隔离的第一表面和第二表面，所述折射率渐变层由第一表面指向第二表面的方向为折射率渐变方向，且沿所述折射率渐变方向所述折射率材料的含量比例呈平滑递增或者平滑递减。

【技术特征摘要】
1.一种折射率渐变复合薄膜，其特征在于，包括折射率渐变层，所述折射率渐变层包括基体以及设置于所述基体中的至少一种折射率材料，所述折射率渐变层具有相互隔离的第一表面和第二表面，所述折射率渐变层由第一表面指向第二表面的方向为折射率渐变方向，且沿所述折射率渐变方向所述折射率材料的含量比例呈平滑递增或者平滑递减。2.根据权利要求1所述的折射率渐变复合薄膜，其特征在于，沿所述折射率渐变方向所述折射率材料的含量比例呈线性递增或者线性递减；或沿所述折射率渐变方向所述折射率材料的含量比例呈光滑曲线递增或者光滑曲线递减；优选的，沿所述折射率渐变方向所述折射率材料的含量比例呈S型曲线递增、S型曲线递减、J型曲线递增或J型曲线递减。3.根据权利要求1或2所述的折射率渐变复合薄膜，其特征在于，所述折射率渐变层包括至少两种折射率材料，且沿所述折射率渐变方向各所述折射率材料的含量比例呈平滑递增或者平滑递减。4.根据权利要求3所述的折射率渐变复合薄膜，其特征在于，所述折射率渐变层包括第一折射率材料和第二折射率材料，所述第一折射率材料和所述第二折射率材料的折射率不同，且沿所述折射率渐变方向所述第一折射率材料的含量比例递增，所述第二折射率材料的含量比例递减。5.根据权利要求1所述的折射率渐变复合薄膜，其特征在于，所述折射率渐变层包括沿所述折射率渐变方向依次层叠设置的x层所述折射率渐变层，且第m层的所述折射率渐变层中的折射率材料的最大折射率小于第m-1层的所述折射率渐变层中的所述折射率材料的最小折射率，所述m小于等于所述x，其中，所述x和所述m均为自然数。6.根据权利要求5所述的折射率渐变复合薄膜，其特征在于，所述折射率渐变层包括第一折射率渐变层和第二折射率渐变层，所述第一折射率渐变层和所述第二折射率渐变层均包括第一折射率材料和第二折射率材料，且沿所述折射率渐变方向所述第一折射率材料的含量比例递增，所述第二折射率材料的含量比例递减。7.根据权利要求3所述的折射率渐变复合薄膜，其特征在于，以其中任意一种所述折射率材料的粒径大小为标准，沿所述折射率递减方向将各所述折射率渐变层划分为x个子折射率层，各所述子折射率层的折射率不同，优选不同于作为标准的所述折射率材料中的任意一种设置在相邻的两个子折射率层中。8.根据权利要求5所述的折射率渐变复合薄膜，其特征在于，各所述折射率渐变层的厚度为10nm～50μm，优选为50nm～10μm。9.根据权利要求3所述的折射率渐变复合薄膜，其特征在于，各所述折射率材料独立地选自气溶胶、硅胶、亚克力、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、金属、金属氟化物、金属氧化物和金属硫化物，优选所述折射率材料的折射率为1.1～3.5。10.根据权利要求3所述的折射率渐变复合薄膜，其特征在于，各所述折射率材料的密度相互独立地分布在0.1～15g/cm3之间，优选在0.5～10g/cm3之间。11.一种折射率渐变...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国臻，
申请(专利权)人：张家港康得新光电材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32