專利名稱：減反光學(xué)組件及制造方法
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(lái)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(lái)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(shuō)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)I 的表面具有凸起的結(jié)構(gòu)變化時(shí)(即蛾眼結(jié)構(gòu)I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)I折射率nl、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(lái)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nl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(wèn)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(guò)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(guò)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。
在一個(gè)例子中，所述減反光學(xué)組件還包括位于所述覆蓋層表面的低表面能涂層。 由于在所述覆蓋層上形成低表面能涂層，從而使得減反光學(xué)組件的表面由超親水變?yōu)槌?水，在保持自清潔功能不變的前提下，可以實(shí)現(xiàn)防凍功能。
在一個(gè)例子中，所述基底的材料為玻璃，所述減反射層為氧化鋅納米棒陣列，所述 覆蓋層的材料為氧化硅，此時(shí)可以大大降低減反光學(xué)組件的生產(chǎn)成本。
在一個(gè)例子中，所述覆蓋層覆蓋所述多個(gè)凸起的上部，從而所述覆蓋層和兩個(gè)相 鄰的凸起之間存在空隙。由于覆蓋層和兩個(gè)相鄰的凸起之間存在空隙，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)明的又一個(gè)方面，提供了一種減反光學(xué)組件的制造方法，包括
提供基底；
在所述基底表面形成具有蛾眼結(jié)構(gòu)的減反射層，所述減反射層包括由多個(gè)凸起組 成的凸起陣列；
在所述減反射層的表面形成覆蓋層，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(guò)在蛾眼結(jié)構(gòu)的減反射層表面形成材料為氧化硅、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，所述減反光學(xué)組件的制造方法還包括在所述覆蓋層表面形成低 表面能涂層。由于在所述覆蓋層上形成低表面能涂層，從而使得減反光學(xué)組件的表面由超 親水變?yōu)槌杷诒３肿郧鍧嵐δ懿蛔兊那疤嵯拢梢詫?shí)現(xiàn)防凍功能。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種蛾眼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖2是現(xiàn)有技術(shù)中另一種蛾眼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖3是現(xiàn)有技術(shù)中一種減反光學(xué)組件的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明一實(shí)施例中減反光學(xué)組件的制造方法的流程示意圖5是圖4中形成減反射層后的一個(gè)示例性的結(jié)構(gòu)示意圖6是圖4中形成減反射層的一個(gè)示例性的流程示意圖7是圖4中形成覆蓋層后的一個(gè)示例性的結(jié)構(gòu)示意圖8是圖4中形成覆蓋層后的另一個(gè)示例性的結(jié)構(gòu)示意圖9是本發(fā)明另一實(shí)施例中減反光學(xué)組件的制造方法的流程示意圖10是圖9中形成低表面能涂層的一個(gè)示例性的流程示意圖11是本發(fā)明實(shí)施例中不同結(jié)構(gòu)的光學(xué)組件在不同波長(zhǎng)下的透光率示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。
在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以 采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限 制。
在下文中，為示范目的，產(chǎn)品實(shí)施例參照方法實(shí)施例描述。然而，應(yīng)該理解本發(fā)明 中產(chǎn)品和方法的實(shí)現(xiàn)互相獨(dú)立。也就是說(shuō)，所公開的產(chǎn)品實(shí)施例可以依照其他方法制備，所 公開的方法實(shí)施例不僅限于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品實(shí)施例。
本公開中所使用的蛾眼結(jié)構(gòu)是通過(guò)進(jìn)行防反射處理的物品的表面上無(wú)間隙地排 列小于或等于光的波長(zhǎng)(如小于或等于400nm)間隙的凹凸圖案，從而使外界(如空氣)和 膜表面的邊界上的折射率的變化作為模擬性地連續(xù)的結(jié)構(gòu)，能與折射率界面無(wú)關(guān)地使光的 大致全部透射，使該物品的表面上的光反射大致消除。
下面結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
參考圖4所示，本實(shí)施方式一實(shí)施例提供了一種減反光學(xué)組件的制造方法，包括
步驟S11，提供基底；
步驟S12，在所述基底表面形成具有蛾眼結(jié)構(gòu)的減反射層；
步驟S13，在所述減反射層的表面形成覆蓋層。
所述覆蓋層既可以保護(hù)減反射層不受外界酸堿等物質(zhì)的化學(xué)腐蝕，又可以保護(hù)減 反射層不受外界的物理?yè)p害，從而提高了減反射層的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了減反射層的使用時(shí)間。
首先執(zhí)行步驟S11，提供基底。
所述基底的材料可以是玻璃或塑料等透明材料，也可以是金屬或陶瓷等不透明材 料。
本實(shí)施例不限制基底的具體形狀、尺寸和厚度。
為了保證基底的清潔度，本實(shí)施例可以采用丙酮、異丙酮和去離子水的混合溶液 對(duì)所述基底進(jìn)行超聲波清洗，以去除基底表面的雜質(zhì)，確保得到干凈的基底，不使所述雜質(zhì) 影響后續(xù)步驟的進(jìn)行，其具體過(guò)程對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是熟知的，在此不再贅述。
接著，本實(shí)施例可以采用氫氟酸(HF)或硝酸(HNO3)溶液進(jìn)行粗糙化處理。所述氫 氟酸或硝酸溶液會(huì)與基底進(jìn)行反應(yīng)，從而使得基底表面比較粗糙。通過(guò)所述粗糙化處理，可 以增加基底的可潤(rùn)濕性，增加后續(xù)在基底表面形成的膜層的牢固性和均勻性。
具體地，本實(shí)例中可以將所述基底直接浸泡在氫氟酸或硝酸溶液中。其中，所述氫 氟酸或硝酸的重量百分比范圍可以為5Wt9T20wt% ;粗糙化處理的時(shí)間范圍可以為30分鐘 120分鐘；粗糙化處理的溫度范圍可以為20°C 80°C。
此外，在進(jìn)行粗糙化處理后，還可以采用去離子水清洗所述基底，以去除所述基底 表面殘留的酸液。
接著執(zhí)行步驟S12，在基底表面形成蛾眼結(jié)構(gòu)的減反射層。
所述減反射層的材料可以為氧化鋅、硅、氧化硅、氧化鈦、氮化硅、氧化鉭、氧化鋯、 氧化鋁、氧化銦、氧化錫、氧化鎵、摻錫氧化銦、氟化摻錫氧化銦、摻氟氧化銦、摻鋁氧化鋅、 摻鎵氧化鋅、硫化鋅、硒化鋅和氟化鎂中的一種或多種的任意組合。
所述減反射層的厚度范圍可以為100nnT2000nm,如100nm、500nm、IOOOnm或 2000nm 等。
所述減反射層包括由多個(gè)凸起組成的凸起陣列，所述凸起的形狀可以包括錐形、 圓柱形、棱柱形、球形、半球形和曲面柱形中的一種或多種。
對(duì)于該凸起是等截面柱形的情形，為了使該多個(gè)凸起組成的凸起陣列具有蛾眼結(jié) 構(gòu)，該多個(gè)凸起的高度不同。
對(duì)于該凸起是不等截面柱形、錐形、球形、半球形的情形，每個(gè)所述凸起的高度可 以相同，也可以不同。對(duì)于高度相同的不等截面的凸起，由于該凸起的截面隨高度變化，由 凸起陣列組成的反射層的折射率在高度方向也是變化的，從而該反射層具有蛾眼結(jié)構(gòu)。
需要說(shuō)明的是，所述凸起的高度相同指的是凸起的高度大致相同，例如，凸起之間 的高度差在5%范圍內(nèi)。
所述減反射層具體可以采用化學(xué)氣相沉積、旋涂、噴灑、濕化學(xué)方法、化學(xué)溶膠凝 膠、化學(xué)液相沉積、光刻蝕、模板法、物理氣相沉積、蒸發(fā)或?yàn)R射方式中的至少一種方法形 成。
參考圖5所示，本實(shí)施例中所述基底11的材料為玻璃，所述減反射層的材料為氧化鋅，所述凸起12的形狀為圓柱形，即所述減反射層為氧化鋅納米棒陣列，且各凸起12的高度不同，從而可以進(jìn)一步提高減反射效果。具體地，參考圖6所示，本實(shí)施例中形成所述反射層的步驟可以包括
步驟S221，至少將有機(jī)酸鋅鹽溶解在乙醇溶液中，形成晶種溶液；
步驟S222，將所述晶種溶液形成在基底表面；
步驟S223，對(duì)所述基底進(jìn)行加熱處理，在所述基底表面形成氧化鋅晶種；
步驟S224，將無(wú)機(jī)鋅鹽和堿性溶液混合，形成生長(zhǎng)溶液；
步驟S225，將所述基底放置在所述生長(zhǎng)溶液中，在所述氧化鋅晶種表面形成氧化鋅的納米陣列棒。
首先，配置晶種溶液。
本實(shí)施例中可以將脫水醋酸鋅和丙酸鋅中的一種或兩種溶解在乙醇溶液中，以形成晶種溶液。
具體地，所述晶種溶液中有機(jī)酸鋅鹽的摩爾濃度范圍可以為2毫摩爾/升 10摩爾/升，如2毫摩爾/升、10毫摩爾/升、500毫摩爾/升、3摩爾/升、7摩爾/升或10摩爾/升。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，在將有機(jī)酸鋅鹽溶解在乙醇溶液中的同時(shí)，還可以將單乙醇胺也溶解在乙醇中，即晶種溶液中包括單乙醇胺，從而可以催化生成ZnO。
接著，通過(guò)旋涂、噴灑或浸潤(rùn)將所述晶種溶液形成在基底表面，其對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是熟知的，在此不再贅述。
接著，進(jìn)行加熱處理。
本實(shí)施例中所述加熱處理的溫度范圍可以為300°C 400°C，如300°C、350°C或 400°C ;時(shí)間范圍可以為30分鐘 60分鐘，如30分鐘、45分鐘或60分鐘。
通過(guò)所述加熱處理，有機(jī)酸鋅鹽就會(huì)熱分解形成ZnO，從而就可以在所述基底表面形成氧化鋅晶種。
本實(shí)施例中所述氧化鋅晶種可以包括I層 5層的氧化鋅納米粒子。
接著，配置生長(zhǎng)溶液。
所述無(wú)機(jī)鋅鹽可以為六水硝酸鋅、六水硫酸鋅和六水氯化鋅中的一種或多種的任意組合；所述堿性溶液可以為六亞甲基四胺、氫氧鉀和氫氧化鈉中的一種或多種的任意組合；所述無(wú)機(jī)鋅鹽和所述堿性溶液的體積摩爾比可以為O. 9^1.1。
本實(shí)施例可以將六水硝酸鋅和環(huán)六亞甲基四胺等體積摩爾量混合。
接著，將所述基底放置在所述生長(zhǎng)溶液中，在所述氧化鋅晶種表面形成氧化鋅的納米棒陣列。
需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，還可以通過(guò)化學(xué)沉積法、水熱法、溶劑熱法、電化學(xué)方法或模板法，以使所述生長(zhǎng)溶液在所述氧化鋅晶種表面形成氧化鋅的納米棒陣列。
本實(shí)施例中所述基底放置在所述生長(zhǎng)溶液中的時(shí)間范圍可以為120分鐘 300分鐘，如120分鐘、200分鐘或300分鐘;溫度范圍可以為80°C 95。。，如:80°C、90°C或95°C。
所述基底放置在所述生長(zhǎng)溶液中的時(shí)間決定減反射層的厚度，且時(shí)間越長(zhǎng)，厚度越大。
本實(shí)施例中可溶性無(wú)機(jī)鋅鹽在堿性溶液環(huán)境下生成氧化鋅的納米棒陣列，在氧化鋅晶種的誘導(dǎo)下取向生長(zhǎng)，形成所述減反射層。
需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例可以根據(jù)具體需要，在基底的全部或部分表面上形成所述減反射層。
接著執(zhí)行步驟S13，在所述減反射層的表面形成覆蓋層。
所述覆蓋層的材料的活性應(yīng)該比較低，且機(jī)械強(qiáng)度比較高。具體地，所述覆蓋層的材料可以為氧化硅、氧化鈦、氧化鋁和氧化鋯中的一種或多種。
所述覆蓋層的厚度范圍不能太小，否則不能很好地保護(hù)減反射層；所述覆蓋層的厚度范圍也不用太大，否則會(huì)提高生產(chǎn)成本，且可能影響減反射層的減反效果。具體地，所述覆蓋層的厚度范圍可以為5nm 200nm,如5nm、50nm、IOOnm或200nm。
在一個(gè)具體例子中，參考圖7所示，所述覆蓋層13a覆蓋所述多個(gè)凸起12的上部， 從而所述覆蓋層13a和兩個(gè)相鄰的凸起12之間存在空隙14，此時(shí)所述覆蓋層13a雖未覆蓋凸起12的全部表面，但是所述凸起12的表面并沒有直接裸露在外面，因此所述覆蓋層13a 仍能起到保護(hù)反射層的作用。具體地，所述覆蓋層13a覆蓋的凸起12的上部可以是指整個(gè)凸起高度的10%、20%、40%或50%等，從而空隙14的大小可變。
在另一個(gè)具體例子中，參考圖8所示,所述覆蓋層13b覆蓋所述凸起12的全部表面，且覆蓋兩個(gè)相鄰的凸起12之間基底11的上表面，從而所述覆蓋層13b可以很好地保護(hù)反射層不受外界的損害。
所述覆蓋層可以采用提拉涂膜、旋涂或噴灑方式中的至少一種方法形成。
本實(shí)施例中所述覆蓋層的材料為氧化硅，采用提拉涂膜方式形成所述覆蓋層的步驟可以包括將包括所述減反射層的基底放置在氧化硅溶膠中，經(jīng)過(guò)5分鐘 50分鐘后，取出所述基底。
所述氧化硅溶膠由氧化硅粒子和水組成，其既是一種納米分散液，又具有一般溶膠的特性。
所述氧化硅溶膠中氧化硅粒子的粒徑不能太大，否則氧化硅粒子無(wú)法填充相鄰兩個(gè)凸起之間的空隙，因此氧化硅粒子的粒徑應(yīng)該小于所述覆蓋層的厚度；所述氧化硅溶膠中氧化硅粒子的粒徑也不能太小，否則會(huì)增加提拉涂膜工藝的次數(shù)，降低生產(chǎn)效率。本實(shí)施例中所述氧化娃溶膠中氧化娃粒子的粒徑范圍可以為5nnT50nm,如5nm、20nm、35nm或 50nmo
所述氧化硅溶膠中氧化硅粒子的質(zhì)量百分比不能太大，否則形成的減反射層的厚度會(huì)太大；所述氧化硅溶膠中氧化硅粒子的質(zhì)量百分比不能太小，否則會(huì)增加提拉涂膜工藝的次數(shù)，降低生 產(chǎn)效率。本實(shí)施例中所述氧化硅粒子的質(zhì)量百分比可以為O. 019Γ5%，如 O. 01%、O. 5%、2% 或 5%O
為了使所述氧化硅粒子能更好地粘附所述減反射層上，通過(guò)控制氧化硅溶膠的PH 值，可以使減反射層和氧化硅粒子在氧化硅溶膠中呈現(xiàn)不同的電性。此外，氧化鋅材料對(duì)PH 值很敏感，當(dāng)溶液的PH值不合適時(shí)，會(huì)使得減反射層被溶解掉。本實(shí)施例中所述氧化硅溶膠的PH值可以為5 9，如5、7或9，以使得氧化鋅材料的減反射層在該氧化硅溶膠中帶負(fù)電，而氧化硅粒子在氧化硅溶膠中帶正電，從而根據(jù)異性電荷相吸原理，可以保證氧化硅粒子穩(wěn)定地形成在所述減反射層上。
本實(shí)施例在形成所述覆蓋層之后，可以進(jìn)行退火處理，溫度范圍可以為 3000C 600。。，如:300。。、400。。、500。?；?00。。;時(shí)間范圍可以為120分鐘 720分鐘，如 120分鐘、400分鐘或720分鐘。通過(guò)此時(shí)的退火處理，可以促進(jìn)覆蓋層干燥，且可以增強(qiáng)減 反光學(xué)組件的強(qiáng)度。
需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，為了簡(jiǎn)化步驟，在保證在基底表面能形 成減反射層和覆蓋層的前提下，所述清洗處理、粗糙化處理或退火處理對(duì)應(yīng)的步驟均可以 省略。
本實(shí)施例中通過(guò)在蛾眼結(jié)構(gòu)的減反射層表面增加覆蓋層，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。
進(jìn)一步地，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)組件表面防霧效果顯著。
更進(jìn)一步地，本實(shí)施例中基底的材料為玻璃，減反射層為氧化鋅納米棒陣列，覆蓋 層的材料為氧化硅，由于上述材料都很廉價(jià)，且制造工藝簡(jiǎn)單，從而可以大大降低減反光學(xué) 組件的生產(chǎn)成本。
參考圖9所示，本實(shí)施方式另一實(shí)施例中提供了一種減反光學(xué)組件的制造方法， 包括
步驟S21,提供基底；
步驟S22，在所述基底表面形成具有蛾眼結(jié)構(gòu)的減反射層；
步驟S23，在所述減反射層的表面形成覆蓋層；
步驟S24,在所述覆蓋層表面形成低表面能涂層。
本實(shí)施例中步驟S21、步驟S22和步驟S23分別與上述步驟S11、步驟S12和步驟 S13相同，在此不再贅述。
在形成覆蓋層之后，接著執(zhí)行步驟S24，形成低表面能涂層。
所述低表面能涂層的材料可以為甲氧基硅烷、烷基硅烷、含氟硅烷或接枝硅氧烷 鏈化合物中的一種或多種的任意組合。
所述低表面能涂層也可以采用采用化學(xué)氣相沉積、旋涂、噴灑、濕化學(xué)方法、化學(xué) 溶膠凝膠、化學(xué)液相沉積、光刻蝕、模板法、物理氣相沉積、蒸發(fā)或?yàn)R射方式中的至少一種方 法形成。
當(dāng)?shù)捅砻婺懿牧现刑兼溸^(guò)短時(shí)將導(dǎo)致表面能過(guò)高，起不到疏水效果；碳鏈 過(guò)長(zhǎng)時(shí)則容易發(fā)生鏈路斷裂，穩(wěn)定性較差。本實(shí)施例中選用十六烷基三甲氧基硅烷 (Hexadecyltrimethoxysilane, HDTMS)作為低表面能材料，HDTMS的碳鏈長(zhǎng)度適中，從而既 可以起到疏水效果，且穩(wěn)定性也比較好。
參考圖10所示，在所述覆蓋層表面形成低表面能涂層的步驟可以包括
步驟S241,提供十TK燒基二甲氧基娃燒；
步驟S242，在十六烷基三甲氧基硅烷中添加乙醇形成溶液；
步驟S243，對(duì)所述溶液進(jìn)行酸化處理；
步驟S244，對(duì)酸化處理后的溶液進(jìn)行攪拌處理；
步驟S245，通過(guò)浸潤(rùn)、旋涂或噴灑的方式將所述溶液形成在所述覆蓋層表面。
首先，提供化學(xué)結(jié)構(gòu)式為CH3 (CH2) 15Si (OCH3) 3的HDTMS。
接著，發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)HDTMS易溶于乙醇，因此在HDTMS中添加乙醇，從而可以得到包含HDTMS的溶液。具體地，所述溶液中十六烷基三甲氧基硅烷的質(zhì)量百分比范圍可以為3% 5%。
接著，對(duì)所述溶液進(jìn)行酸化處理，以使HDTMS進(jìn)行水解，且生成活性基團(tuán)羥基。具體地，在所述溶液中添加乙酸、鹽酸或硝酸中的至少一種，直至使溶液的PH值位于4. 5^5. 5 之間，如PH值為4. 5,5. O或5. 5。
接著，對(duì)酸化處理后的溶液進(jìn)行攪拌處理，以使HDTMS水解充分且均勻。具體地， 將酸化處理后的溶液放入攪拌裝置中，對(duì)該溶液進(jìn)行60分鐘以上的攪拌。
接著，待上述溶液配制完成之后，就可以將其形成在所述覆蓋層表面，以作為低表面能涂層。具體地，可以通過(guò)浸潤(rùn)、旋涂或噴灑方式中的任一種，將所述溶液形成在所述覆蓋層表面。
當(dāng)采用浸潤(rùn)方式將所述溶液形成在所述覆蓋層表面時(shí)，將所述基底放置在所述溶液中，為了保證反應(yīng)比較充分， 放置時(shí)間可以為30分鐘飛O分鐘，如30分鐘、40分鐘、50分鐘或60分鐘。該操作可以直接在常溫下進(jìn)行，無(wú)需其他裝置，操作簡(jiǎn)單，且能保證低表面能涂層在覆蓋層表面的分布很均勻。
當(dāng)采用旋涂或噴灑方式將所述溶液形成在所述覆蓋層表面時(shí)，所需時(shí)間比較短， 效率比較高，同時(shí)也可以保證低表面能涂層在覆蓋層表面分布的均勻性。
至此，在覆蓋層表面形成了低表面能涂層。所述低表面能涂層的厚度是分子級(jí)別， 具體可以為 IOnm 500nm,如10nm、50nm、100nm、250nm 或 500nm。
進(jìn)一步地，在覆蓋層表面形成低表面能涂層之后，還可以在室溫下將所述低表面能涂層晾干，然后進(jìn)行固化處理。具體地，所述固化處理的時(shí)間范圍可以為30分鐘飛O 分鐘，如30分鐘、40分鐘、50分鐘或60分鐘；溫度范圍可以為IOO0C 150。。，如:100。。、 ll(rc、12(rc、13(rc、14(rc 或 150°C。
通過(guò)所述固化處理，可以增加低表面能涂層在覆蓋層表面的固著，防止低表面能涂層的脫落。
本實(shí)施例中通過(guò)在覆蓋層表面形成低表面能涂層，可以使減反光學(xué)組件的表面由超親水變?yōu)槌杷?，從而在保持自清潔功能不變的前提下，可以更好地?shí)現(xiàn)防凍效果。
雖然本實(shí)施例中低表面能涂層直接暴露在外界環(huán)境中，且低表面能涂層的抗腐蝕性和耐磨性都比較好，但是由于低表面能涂層的厚度較薄，如果沒有覆蓋層的保護(hù)，酸性物質(zhì)或堿性物質(zhì)等仍會(huì)通過(guò)低表面能涂層滲透進(jìn)入到減反射層中，從而影響減反射層的穩(wěn)定性，縮短其使用壽命，因此本實(shí)施例中所述覆蓋層仍能很好地保護(hù)減反射層不受外界損害， 且能進(jìn)一步提聞減反射層的減反效果。
相應(yīng)地，本實(shí)施方式一實(shí)施例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。
其中，所述覆蓋層的厚度范圍可以為 5nnT200nm。
其中，所述基底的材料可以為玻璃、金屬、陶瓷或塑料。當(dāng)基底的材料為玻璃或塑料等透明材質(zhì)時(shí)，所述減反射層還可以起到增透的作用。
其中，所述減反射層的材料可以為氧化鋅、硅、氧化硅、氧化鈦、氮化硅、氧化鉭、氧化鋯、氧化鋁、氧化銦、氧化錫、氧化鎵、摻錫氧化銦、氟化摻錫氧化銦、摻氟氧化銦、摻鋁氧化鋅、摻鎵氧化鋅、硫化鋅、硒化鋅和氟化鎂中的一種或多種的任意組合。
其中，所述減反射層的厚度范圍可以為100nnT2000nm。
其中，所述凸起的形狀包括錐形、圓柱形、棱柱形、球形、半球形和曲面柱形中的一種或多種。
所述覆蓋層可以完全覆蓋所述凸起的表面(包括上表面和側(cè)表面)，也可以僅覆蓋所述多個(gè)凸起的上部，從而所述覆蓋層和兩個(gè)相鄰的凸起之間存在空隙。
進(jìn)一步地，本實(shí)施例中減反光學(xué)組件還可以包括位于所述覆蓋層表面的低表面能涂層，以使減反光學(xué)組件的表面從親水性變?yōu)槭杷?，從而?shí)現(xiàn)防凍的效果。
其中，所述低表面能涂層的材料可以為甲氧基硅烷、烷基硅烷、含氟硅烷和接枝硅氧烷鏈化合物中的一種或多種的任意組合。
其中，所述低表面能涂層的厚度范圍可以為10ηπΓ500ηπι。
優(yōu)選地，所述基底的材料為玻璃，所述減反射層為氧化鋅納米棒陣列，所述覆蓋層的材料為氧化硅，從而可以降低生產(chǎn)成本。
本實(shí)施例中減反光學(xué)組件可以采用圖9所示的方法制造，在此不再贅述。
本實(shí)施例中由于在減反射層表面增加了覆蓋層，從而提高了減反射層的穩(wěn)定性， 且延長(zhǎng)了其使用壽命。
另一實(shí)施方式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。
在一個(gè)例子中，所述覆蓋層的材料為氧化硅。
在一個(gè)例子中，所述覆蓋層的厚度范圍為5nm-200nm。
其中，所述氧化鋅納米棒陣列的多個(gè)氧化鋅納米棒的高度可以相同，也可以不同。 優(yōu)選地，所述氧化鋅納米棒陣列的多個(gè)氧化鋅納米棒的高度不同，從而所述減反射層可以根據(jù)蛾眼結(jié)構(gòu)原理更好地發(fā)揮減反的效果。
其中，所述覆蓋層可以完全覆蓋所述氧化鋅納米棒的表面(包括上表面和側(cè)表面); 也可以僅覆蓋所述多個(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，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。
上述減反光學(xué)組件中由于覆蓋層的存在，可以起到保護(hù)減反射層的作用。
此外，所述覆蓋層還可以提高減反射層的減反效果。參考圖11所示，橫坐標(biāo)表示 波長(zhǎng)，單位為rim ;縱坐標(biāo)表示光學(xué)組件的透光率，單位為％。其中的曲線5表示僅由基底構(gòu) 成的光學(xué)組件在不同波長(zhǎng)下的透光率，曲線6表示僅由基底和位于基底上的減反射層構(gòu)成 的光學(xué)組件在不同波長(zhǎng)下的透光率，曲線7表示依次由基底、減反射層和厚度為Hl的覆蓋 層構(gòu)成的光學(xué)組件在不同波長(zhǎng)下的透光率，曲線8表示依次由基底、減反射層和厚度為H2 的覆蓋層構(gòu)成的光學(xué)組件在不同波長(zhǎng)下的透光率，曲線9表示依次由基底、減反射層和厚 度為H3的覆蓋層構(gòu)成的光學(xué)組件在不同波長(zhǎng)下的透光率，其中，H1〈H2〈H3。
通過(guò)比較曲線曲線9可以充分證明當(dāng)在減反射層的表面形成覆蓋層之后，可 以提高所述光學(xué)組件的減反效果；在保證覆蓋層的厚度在5nm-200nm范圍內(nèi)的前提下，隨 著覆蓋層厚度的增加，所述光學(xué)組件的減反效果可以進(jìn)一步提高。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng) 域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi) 容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此， 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單 修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種減反光學(xué)組件，其特征在于，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。
2.如權(quán)利要求1所述的減反光學(xué)組件，其特征在于，所述覆蓋層的材料為氧化硅。
3.如權(quán)利要求1所述的減反光學(xué)組件，其特征在于，所述覆蓋層的厚度范圍為 5nm-200nmo
4.如權(quán)利要求1所述的減反光學(xué)組件，其特征在于，所述氧化鋅納米棒陣列的多個(gè)氧化鋅納米棒的高度不同，從而所述減反射層具有蛾眼結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的減反光學(xué)組件，其特征在于，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。
6.一種減反光學(xué)組件，其特征在于，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。
7.如權(quán)利要求6所述的減反光學(xué)組件，其特征在于，所述覆蓋層的厚度范圍為 5nm 200nmo
8.如權(quán)利要求6所述的減反光學(xué)組件，其特征在于，所述基底的材料為玻璃、金屬、陶瓷或塑料。
9.如權(quán)利要求6所述的減反光學(xué)組件，其特征在于，所述減反射層的材料為氧化鋅、 娃、氧化娃、氧化鈦、氮化娃、氧化鉭、氧化錯(cuò)、氧化招、氧化銦、氧化錫、氧化鎵、摻錫氧化銦、 氟化摻錫氧化銦、摻氟氧化銦、摻招氧化鋅、摻鎵氧化鋅、硫化鋅、硒化鋅和氟化鎂中的一種或多種的任意組合。
10.如權(quán)利要求6所述的減反光學(xué)組件，其特征在于，所述減反射層的厚度范圍為 100nnT2000nm。
11.如權(quán)利要求6所述的減反光學(xué)組件，其特征在于，還包括位于所述覆蓋層表面的低表面能涂層。
12.如權(quán)利要求11所述的減反光學(xué)組件，其特征在于，所述低表面能涂層的材料為甲氧基硅烷、烷基硅烷、含氟硅烷和接枝硅氧烷鏈化合物中的一種或多種的任意組合。
13.如權(quán)利要求11或12所述的減反光學(xué)組件，其特征在于，所述低表面能涂層的厚度范圍為10nm 500nm。
14.如權(quán)利要求6所述的減反光學(xué)組件，其特征在于，所述凸起的形狀包括錐形、圓柱形、棱柱形、球形、半球形和曲面柱形中的一種或多種。
15.如權(quán)利要求14所述的減反光學(xué)組件，其特征在于，所述覆蓋層覆蓋所述多個(gè)凸起的上部，從而所述覆蓋層和兩個(gè)相鄰的凸起之間存在空隙。
16.如權(quán)利要求6所述的減反光學(xué)組件，其特征在于，所述基底的材料為玻璃，所述減反射層為氧化鋅納米棒陣列，所述覆蓋層的材料為氧化硅。
17.一種減反光學(xué)組件的制造方法，其特征在于，包括提供基底；在所述基底表面形成具有蛾眼結(jié)構(gòu)的減反射層，所述減反射層包括由多個(gè)凸起組成的凸起陣列；在所述減反射層的表面形成覆蓋層，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。
18.如權(quán)利要求17所述的減反光學(xué)組件的制造方法，其特征在于，所述減反射層為氧化鋅納米棒陣列；形成所述減反射層的步驟包括將有機(jī)酸鋅鹽溶解在乙醇溶液中，形成晶種溶液；將所述晶種溶液形成在基底表面；對(duì)所述基底進(jìn)行加熱處理，在所述基底表面形成氧化鋅晶種；將無(wú)機(jī)鋅鹽和堿性溶液混合，形成生長(zhǎng)溶液；將所述基底放置在所述生長(zhǎng)溶液中，在所述氧化鋅晶種表面形成氧化鋅納米棒陣列。
19.如權(quán)利要求17所述的減反光學(xué)組件的制造方法，其特征在于，所述覆蓋層采用提拉涂膜、旋涂或噴灑方式中的至少一種方法形成。
20.如權(quán)利要求17所述的減反光學(xué)組件的制造方法，其特征在于，所述覆蓋層的材料為氧化硅；形成所述覆蓋層的步驟包括將包括所述減反射層的基底放置在氧化硅溶膠中，經(jīng)過(guò)5分鐘 50分鐘后，取出所述基底。
21.如權(quán)利要求20所述的減反光學(xué)組件的制造方法，其特征在于，所述氧化硅溶膠中氧化硅粒子的粒徑范圍為5nnT50nm，氧化硅粒子的質(zhì)量百分比為O. 0Ρ/Γ5%，氧化硅溶膠的PH值為5 9。
22.如權(quán)利要求17所述的減反光學(xué)組件的制造方法，其特征在于，在形成所述覆蓋層之后，還包括進(jìn)行退火處理，溫度范圍為300°C飛00°C，時(shí)間范圍為120分鐘 720分鐘。
23.如權(quán)利要求17所述的減反光學(xué)組件的制造方法，其特征在于，還包括在所述覆蓋層表面形成低表面能涂層。
24.如權(quán)利要求23所述的減反光學(xué)組件的制造方法，其特征在于，所述低表面能涂層的材料為十六烷基三甲氧基硅烷；形成所述低表面能涂層的步驟包括提供十六烷基三甲氧基硅烷；在十六烷基三甲氧基硅烷中添加乙醇形成溶液；對(duì)所述溶液進(jìn)行酸化處理；對(duì)酸化處理后的溶液進(jìn)行攪拌處理；通過(guò)浸潤(rùn)、旋涂或噴灑的方式將所述溶液形成在所述覆蓋層表面。
全文摘要
一種減反光學(xué)組件及制造方法。所述減反光學(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。所述制造方法包括提供基底；在所述基底表面形成具有蛾眼結(jié)構(gòu)的減反射層，所述減反射層包括由多個(gè)凸起組成的凸起陣列；在所述減反射層的表面形成覆蓋層，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。
文檔編號(hào)G02B1/11GK102998723SQ201210499770
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者谷鋆鑫 申請(qǐng)人:法國(guó)圣戈班玻璃公司