用于机动车辆的光学元件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于机动车辆的光学元件，该光学元件具体是透明的，该光学元件包括至少一个透明的第一层和至少一个第二层，该透明的第一层含有聚合物材料，该第二层至少包括硅、钛和氧，其特征在于，光学元件具有由大于或等于20nm的均方差Rq限定的表面粗糙度。

Optical components for motor vehicles

【技术实现步骤摘要】
用于机动车辆的光学元件
本专利技术涉及一种用于机动车辆的光学元件，该光学元件具体是透明的，该光学元件具有由大于或等于20nm的均方差Rq表征的表面粗糙度，本专利技术涉及一种包括所述光学元件的机动车辆发光装置，还涉及一种用于制造所述光学元件的方法。
技术介绍
光学元件通常但非排他地应用于光学领域，例如尤其是可以在机动车辆的外部和/或内部使用的发光装置，尤其是发光信号指示装置和/或照明装置型的发光装置。发光装置(例如前灯或后灯)通常包括尤其用于前灯、灯、照相机或后视镜的至少一个光学元件，该光学元件具体是透明的，例如是内透镜、外透镜、透镜、外壁、内壁、光导。这种光学元件具有当其表面温度下降到环境空气的露点以下时会起雾的缺点。由于光通过水滴散射，所以雾在光学元件的表面上的形成导致透明度降低，这可能导致相当大的不便。此外，有机污垢和矿物污垢可能会粘附在透明的外透镜上，使其难以清洁和维护。为了避免雾的形成，即细小水滴在支撑件上的凝聚和/或为了获得自清洁性能，已知的做法是将超亲水层沉积在基底上。因此，已知的做法是以层的形式制造防雾和自清洁涂层，该防雾和自清洁涂层包括氧化钛和氧化硅。该层通过在火焰中燃烧和/或例如通过“火焰喷雾热解”(FSP)、“火焰辅助喷雾热解”(FASP)或“液体火焰喷雾”(LFS)式的燃烧热解氧化钛和氧化硅的前体(precursors)而获得。但是，清洁性能未得到优化。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过提供一种用于机动车辆的光学元件来克服现有技术的缺点，该光学元件具体是透明的，该光学元件具有改善的清洁性能，同时随着时间的推移保证良好的防雾性能，尤其是持续至少两年的时间。本专利技术的第一主题是一种用于机动车辆的光学元件，该光学元件具体是透明的，该光学元件包括至少一个透明的第一层、和至少一个第二层，该第一层包含聚合物材料，该第二层至少包括硅、钛和氧，其特征在于，所述光学元件具有由大于或等于20nm的均方差Rq限定的表面粗糙度。通过本专利技术，光学元件在操作配置中改善了清洁性能。具体地，赋予光学元件上的表面粗糙度使得可以减少污染物和污垢对所述元件的表面的粘附，同时保证良好的防雾性能。此外，本专利技术的光学元件易于制造并且在所述元件的整个表面上保证一致的性能。在本专利技术中，表述“透明元件或透明层”旨在表示通过折射透射可见光的元件或层，并且通过该透明元件或透明层可以更加清晰或不太清晰地看到物体。更具体地，“透明元件或透明层”是通过其观察图像而没有显著的对比度损失的元件或层：在图像和所述图像的观察者之间插入所述透明元件或所述透明层不会显著降低所述图像的质量。实际上，出于本专利技术的目的，透明元件可以以非常小的或者甚至没有分散(dispersion)的方式透射入射光(或入射光线)的至少一部分。优选地，穿过透明元件或透明层的光透射率(特别是可见光透射率)至少为约87％。光透射率是透明元件或透明层允许来自入射光线的光穿过的量。可见光透射率是可见光的量，该可见光对应于波长对应于可见光谱的电磁波，即在波长约380nm和约780nm之间，透明元件或透明层允许来自入射光线的电磁波通过。粗糙度可以借助于通过接触或不接触的装置(例如测隙表面光度仪(feelerprofilometer)、光学轮廓仪、光学截面装置或原子力装置)测量均方差Rq，所述均方差Rq使得可以限定光学元件的粗糙度。所述均方差优选通过原子力装置(例如原子力显微镜(AFM))进行测量。粗糙度的均方差Rq在国际标准NFENISO4287中被定义。根据本专利技术的第一主题的光学元件优选地具有由至少约25nm的均方差限定的粗糙度，优选地具有由至少约50nm的均方差限定的粗糙度，并且更优选地具有由至少约100nm的均方差限定的粗糙度。根据本专利技术的光学元件有利地具有纳米粗糙度，该纳米粗糙度足以诱导污染物在光学元件的亲水表面上的粘附性降低，亲水性由光学元件的至少包括硅、钛和氧的第二层赋予。因此，改善了有机污垢和矿物污垢的去除。根据本专利技术的一个特别优选的实施例，所述均方差至多约200nm，更优选地至多约150nm。光学元件的粗糙度可以具有锯齿形状。锯齿可以具有范围在约100nm至约200nm的高度。每个锯齿都可以与另一个相邻的锯齿相距约50nm至约500nm的距离。该距离具体称为锯齿间距。锯齿可以是平行六面体(例如截头的棱锥)、正方形、矩形、三角形或正弦型。第二层通过至少包括硅、钛和氧的第二层，本专利技术的光学元件尤其具有光催化活性。光催化活性使得可以在光存在时进行化学反应。其原理是基于通过吸收光子在半导体材料中产生电子-空穴对，所述光子的能量至少等于材料的带隙。随后，这些电荷载体将通过氧化光催化作用与材料表面处的化学物质(例如源自车辆废气的碳氢化合物残留物或污染物)进行反应。光催化作用导致残留物或有机污染物的有机键断裂，从而导致其降解。通过水的凝聚膜的夹带和发光装置的自然对流来进行消除。根据本专利技术的一个特别优选的实施例，第二层还包括至少一种掺杂剂，该掺杂剂选自元素周期表中具有范围从至的原子尺寸的化学元素。本专利技术的光学元件的光催化活性则可以在范围从380nm至780nm(可见光)的波长λ下进行，并且优选在大于或等于400nm的波长λ下进行。掺杂剂使得可以部分取代第二层的氧。掺杂剂可以选自氮、碳、硫、磷、硼、氟、氯、铁、镍、钴、铬、钒、钼、铌、钨、铂和铝。根据本专利技术的一个优选实施例，掺杂剂是氮或碳，并且有利地是氮。本专利技术的光学元件的第二层可以包括：一个或更多个硅-氧(Si-O)基团，以及一个或更多个钛-氧(Ti-O)基团。当第二层还包括掺杂剂时，该第二层可以包括一个或更多个钛-掺杂剂基团，并且优选地包括一个或更多个Ti-N基团或Ti-C基团。在本专利技术中：术语“硅-氧基团”旨在表示包括至少一个与氧原子共价结合的硅原子的基团(Si-O)；术语“钛-氧基团”旨在表示包括至少一个与氧原子共价结合的钛原子的基团(Ti-O)；以及术语“钛-掺杂剂基团”旨在表示包括至少一个与掺杂剂原子共价结合的钛原子的基团(Ti-掺杂剂)。可以通过SEM/EDS(扫描电子显微镜/能量分散X射线光谱法)分析第二层的结构。在本专利技术的一个具体实施例中，当掺杂剂是氮时，第二层包括二氧化钛的含氮衍生物，更具体地，掺杂氮的二氧化钛衍生物。优选地，二氧化钛的含氮衍生物具有分子式TiO2-xNx，其中，0.001＜x＜1.00，优选地，0.01≤x≤0.10，并且更优选地，x＝0.02。第二层还可以包括二氧化硅。相对于第二层的总重量，本专利技术的光学元件的第二层可以包括重量百分比为约30％至90％的硅，并且优选地包括重量百分比为约40％至70％的硅。相对于第二层的总重量，本专利技术的光学元件的第二层可以包括重量百分比为约1％至70％的钛，并且优选地包括重量百分比为约5％至约30％的钛。相对于第二层的总重量，本专利技术的光学元件的第二层可以包括重量百分比为约40％至60％的氧，并且优选地包括重量百分比为约45％至55％的氧。本专利技术的光学元件的第二层可以包括重量百分比为约0.0001％至10％的掺杂剂，优选地包括重量百分比为约0.001％至5％的掺杂剂，优选地包括重量百分比为约0.02％至2％的掺杂剂，并且优选地包括重量百分比为约0.01％至0.1％的掺杂剂。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于机动车辆的光学元件，包括至少一个透明的第一层和至少一个第二层，所述透明的第一层含有聚合物材料，所述第二层至少包括硅、钛和氧，其特征在于，所述光学元件具有由大于或等于20nm的均方差(Rq)限定的表面粗糙度。

【技术特征摘要】
2018.02.26 FR 18516391.一种用于机动车辆的光学元件，包括至少一个透明的第一层和至少一个第二层，所述透明的第一层含有聚合物材料，所述第二层至少包括硅、钛和氧，其特征在于，所述光学元件具有由大于或等于20nm的均方差(Rq)限定的表面粗糙度。2.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述第二层还包括至少一种掺杂剂，所述至少一种掺杂剂选自元素周期表中具有范围从至的原子尺寸的化学元素。3.根据权利要求1或2所述的光学元件，其特征在于，所述光学元件具有由至少50nm的均方差限定的粗糙度。4.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其特征在于，所述光学元件的所述第二层包括：一个或更多个硅-氧(Si-O)基团，以及一个或更多个钛-氧(Ti-O)基团。5.根据权利要求4所述的光学元件，其特征在于，所述第二层还包含一个或更多个硅-氧-氢(Si-O-H)基团。6.根据权利要求2至5中任一项所述的光学元件，其特征在于，相对于所述第二层的总重量，所述第二层包括重量百分比为0.0001％至10％的掺杂剂。7.根据前述权利要求中任一项的光学元件，其特征在于，相对于所述第一层的总重量，所述透明的第一层包括重量百分比为至少50％的聚合物材料。8.根据前述权利要求中任一项所述的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：达米安·里沃，马克·布莱泽尔，
申请(专利权)人：法雷奥照明公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR