[發(fā)明專利]減反光學(xué)組件及制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210499770.6
• 申請(qǐng)日: 2012-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN102998723A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷鋆鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 法國(guó)圣戈班玻璃公司
• 主分類號(hào): G02B1/11
• 分類號(hào): G02B1/11
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 郎曉虹;李春暉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種減反光學(xué)組件及制造方法。

背景技術(shù)

光在傳播時(shí)，在不同介質(zhì)的分界面上通常會(huì)有一部分改變傳播方向而返回原來介質(zhì)中，這被稱為光的反射。通常，不同介質(zhì)之間折射率的差異越大，光在該分界面處的反射將越強(qiáng)。在光伏器件、顯示器等領(lǐng)域中，如何減小光的反射一直是研究的熱點(diǎn)。

飛蛾的復(fù)眼可以被看作是由六角形納米結(jié)構(gòu)凸起有序排列而成的陣列結(jié)構(gòu)。這個(gè)陣列被認(rèn)為是角膜表面的同質(zhì)透明層，每一個(gè)納米結(jié)構(gòu)凸起相當(dāng)于一個(gè)減反射單元。這樣的結(jié)構(gòu)使得飛蛾的復(fù)眼具有低反光性，使其看起來異常黑。因此，即使飛蛾在夜間飛行也不易被察覺。這樣的效應(yīng)被稱為蛾眼效應(yīng)。與傳統(tǒng)單層多孔膜結(jié)構(gòu)相比，基于蛾眼效應(yīng)的減反射層所適應(yīng)的光譜范圍更寬，入射角度更大，且具有超親水特性，可以實(shí)現(xiàn)自清潔。

下面結(jié)合蛾眼結(jié)構(gòu)的不同光學(xué)模型，對(duì)蛾眼結(jié)構(gòu)減反射作用的原理進(jìn)行說明。

參考圖1，示出了一種蛾眼結(jié)構(gòu)模型的等效示意圖。根據(jù)繞射理論，當(dāng)蛾眼結(jié)構(gòu)1的表面具有凸起的結(jié)構(gòu)變化時(shí)（即蛾眼結(jié)構(gòu)1中的小臺(tái)階高度差接近或小于光波長(zhǎng)時(shí)），這種凸起的結(jié)構(gòu)變化將引起材料折射率的微變化，會(huì)形成自空氣至蛾眼結(jié)構(gòu)1折射率n1、n2、n3、n4依次增大的趨勢(shì)，從而減少光的反射。

參考圖2，示出了另一種蛾眼結(jié)構(gòu)模型的等效示意圖。當(dāng)凸起尺寸進(jìn)一步減小，凸起的密度進(jìn)一步增多，其結(jié)構(gòu)從總體上看就越來越接近于蛾眼結(jié)構(gòu)2的連續(xù)變化斜面。這將引起于蛾眼結(jié)構(gòu)2的折射率沿深度方向從n1至n4呈連續(xù)變化，從而進(jìn)一步減小折射率急劇變化所造成的反射現(xiàn)象。

更多關(guān)于蛾眼結(jié)構(gòu)的技術(shù)可以參考申請(qǐng)公布號(hào)為CN102395905A的中國(guó)專利申請(qǐng)。

基于所述蛾眼效應(yīng)，發(fā)展了多種仿生光學(xué)材料，以起到減少光反射的作用。參考圖3所示，現(xiàn)有技術(shù)中一種減反光學(xué)組件可以包括：

玻璃基底3；

位于玻璃基底3表面的減反射層，所述減反射層包括由多個(gè)氧化鋅納米棒4組成的氧化鋅納米棒陣列，如圖所示，這些納米棒的高度不同，從而形成蛾眼結(jié)構(gòu)的減反射層。

但是由于氧化鋅的活性比較大，易與酸性物質(zhì)或堿性物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，且機(jī)械強(qiáng)度低，從而所述減反射層的穩(wěn)定性較差，最終導(dǎo)致減反射層的使用壽命比較短。

類似地，當(dāng)減反射層采用其它材料時(shí)，也可能存在上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

因此，需要一種光學(xué)組件及其制造方法，可以提高減反射層的穩(wěn)定性。此外，在提高減反射層的穩(wěn)定性的同時(shí)，不影響其減反射效果也將是有利的。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種減反光學(xué)組件，包括：

基底；

位于所述基底表面的減反射層，所述減反射層包括由多個(gè)氧化鋅納米棒組成的氧化鋅納米棒陣列；以及

位于所述減反射層表面的覆蓋層，所述覆蓋層的材料為氧化硅、氧化鈦、氧化鋁和氧化鋯中的一種或多種。

一個(gè)基本思想是通過在氧化鋅納米棒陣列的表面增加材料為氧化硅、氧化鈦、氧化鋁和氧化鋯中一種或多種的覆蓋層，可以起到保護(hù)減反射層的作用，避免酸性物質(zhì)或堿性物質(zhì)直接與減反射層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且可以提高減反射層的耐磨性能，最終提高減反射層的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)減反光學(xué)組件的使用壽命。此外，所述覆蓋層不影響減反光學(xué)組件表面的超親水特性，從而可以實(shí)現(xiàn)減反光學(xué)組件的自清潔功能，且使得減反光學(xué)組件表面的防霧效果顯著。

在一個(gè)例子中，所述覆蓋層覆蓋所述多個(gè)氧化鋅納米棒的上部，從而所述覆蓋層和兩個(gè)相鄰的氧化鋅納米棒之間存在空隙。由于覆蓋層和兩個(gè)相鄰的氧化鋅納米棒之間存在空隙，因此所述覆蓋層會(huì)使得減反光學(xué)組件表面的折射率變化更豐富，從而提高了減反射層的減反效果。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種減反光學(xué)組件，包括：

基底；

位于所述基底表面的減反射層，所述減反射層具有蛾眼結(jié)構(gòu)，所述減反射層包括由多個(gè)凸起組成的凸起陣列；

位于所述減反射層表面的覆蓋層，所述覆蓋層的材料為氧化硅、氧化鈦、氧化鋁和氧化鋯中的一種或多種。

一個(gè)基本思想是通過在蛾眼結(jié)構(gòu)的減反射層表面增加材料為氧化硅、氧化鈦、氧化鋁和氧化鋯中一種或多種的覆蓋層，可以起到保護(hù)減反射層的作用，避免酸性物質(zhì)或堿性物質(zhì)直接與減反射層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且可以提高減反射層的耐磨性能，最終提高減反射層的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)減反光學(xué)組件的使用壽命。此外，所述覆蓋層不影響減反光學(xué)組件表面的超親水特性，從而可以實(shí)現(xiàn)減反光學(xué)組件的自清潔功能，且使得減反光學(xué)組件表面的防霧效果顯著。