光感應(yīng)納米層的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種過(guò)渡層和相關(guān)的方法，其用于增強(qiáng)兩種具有不同折射率的介質(zhì)之間的光的透射和反射。所述過(guò)渡層鋪設(shè)于兩種介質(zhì)之間，并且通過(guò)光與過(guò)渡層的相互作用增強(qiáng)光的透射和反射。所述過(guò)渡層具有在其中分散的光散射顆粒、單層梯度折射率、多層梯度折射率、高和低折射率交替層或其組合，以增強(qiáng)兩種介質(zhì)之間的光的透射和反射。
【專利說(shuō)明】光感應(yīng)納米層
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2012年8月1日提交的序列號(hào)為61/678, 479的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的 權(quán)益，其以引文形式并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明涉及一種光感應(yīng)納米層，在下文中稱為"過(guò)渡層"，其位于兩種具有不同折 射率的介質(zhì)之間。所述過(guò)渡層用于增強(qiáng)兩種介質(zhì)之間光的透射，或者取決于所需要的作用， 用于增強(qiáng)兩種介質(zhì)之間光的折射。所述過(guò)渡層包括基材中的光散射顆粒、單層或多層梯度 折射率或其組合，從而更為有效地影響兩種介質(zhì)之間光的透射或反射。本發(fā)明還包括制備 過(guò)渡層的相關(guān)方法和使用所述過(guò)渡層增強(qiáng)光的透射或反射的方法。
[0004] 可以預(yù)期，只要不偏離本發(fā)明的主題，本發(fā)明能采用其他的并且不同的實(shí)施方式， 并且可以從各方面改變其很多詳細(xì)特征。相應(yīng)地，所附圖示和說(shuō)明書(shū)將對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行解釋 說(shuō)明而非限制。

【背景技術(shù)】
[0005] 隨著光通過(guò)具有第一折射率的第一透明材料傳播至與具有第二折射率的第二透 明材料的界面，光的一部分穿過(guò)界面透射入第二材料，同時(shí)，光的一部分從界面反射回第一 材料。入射光的傳播角度越接近于法角（即垂直于界面），穿過(guò)界面透射的光越多，通過(guò)界 面反射的光越少。隨著入射光的角度偏離法角，在某一時(shí)刻，其將落入稱為邊界角的角度， 在該角度下，所有的光都反射回第一材料，沒(méi)有光穿過(guò)界面透射入第二材料。上述現(xiàn)象稱為 全反射，其部分取決于兩種材料的折射率的差別。當(dāng)兩種材料的折射率的差別較大時(shí)，邊界 角將相對(duì)較小。當(dāng)折射率的差別較小時(shí)，邊界角將相對(duì)較大。
[0006] 已經(jīng)使用了各種方法來(lái)增強(qiáng)具有不同的折射率的兩種介質(zhì)之間光的透射或反射， 包括使用反射或抗反射涂層等類似方法。
[0007] 存在很多出于上述目的而在底物上鋪設(shè)薄膜的方法。其中一種方法涉及各類物 質(zhì)，如金屬和金屬氧化物的化學(xué)汽相沉積法。其他鋪設(shè)的方法包括等離子噴涂和燃燒化學(xué) 汽相沉積法。這些方法使用可以汽化的前體并之后通過(guò)如在熱底物上分解或在帶電的底物 上鋪設(shè)的方法將其鋪設(shè)在底物上。
[0008] 這些方法的缺陷在于其較為昂貴并且有時(shí)使用有毒的原材料。很多情況下，原材 料是對(duì)空氣敏感的并且必須在惰性氣體環(huán)境下處理。所述方法的另一缺陷在于用于鋪設(shè)涂 層的底物必須在真空下放置，增加了鋪設(shè)的成本并限制了可以處理的底物的尺寸。
[0009] 絲網(wǎng)印刷技術(shù)也用于將改性表層鋪設(shè)至不同的底物上?？梢允褂媒z網(wǎng)印刷技術(shù)將 不透明層鋪設(shè)至底物上的例子包括印刷黑釉至汽車擋風(fēng)玻璃上，印刷銀色除霜線至機(jī)動(dòng)車 后窗（后燈）上，印刷貴金屬制品至餐具上從而裝飾餐具。絲網(wǎng)印刷技術(shù)也可用于制備涂 覆于玻璃或陶瓷底物的貼花釉料，或用于建筑的大塊玻璃的印刷釉料。雖然絲網(wǎng)印刷技術(shù) 很適于在底物上鋪設(shè)涂層，其通常用于鋪設(shè)不透明的層并對(duì)其著色或起裝飾作用。
[0010] 其他用于在底物表面鋪設(shè)不透明層的涂布方法為輥涂、簾幕式淋涂、帶式涂布和 噴涂技術(shù)。可以使用這些技術(shù)將涂層涂覆至玻璃和陶瓷底物，特別是在建筑和玻璃容器領(lǐng) 域。
[0011] 另一種應(yīng)用金屬氧化物涂層的技術(shù)是溶膠凝膠方法。在所述方法中，金屬鹽，如硝 酸鹽，溶解在溶液中。水在所述溶液中作為常規(guī)溶劑使用。將復(fù)合物形成劑，如有機(jī)酸，加 入溶液中。將溶液中的水干燥從而制備凝膠，之后將凝膠燒制。在燒制過(guò)程中有機(jī)酸和硝 酸鹽氧化以形成氧化物。在溶膠凝膠反應(yīng)中，金屬原子在原子級(jí)別混合并且在硝酸陰離子 和檸檬酸之間發(fā)生氧化。因此，粉末合成所需的溫度明顯低于傳統(tǒng)固態(tài)反應(yīng)所需的溫度。
[0012] 溶膠凝膠方法的一個(gè)例子包括將藍(lán)色鋁酸鈷熔融至二氧化硅玻璃。凝膠由硝酸 鋁、硝酸鈷和檸檬酸形成。三種原材料都溶于水。干燥玻璃底物上的水溶液并將底物燒制 從而制備出藍(lán)色的涂層。為了識(shí)別粉末，可以將一部分凝膠干燥并將粉末在空氣下在差示 掃描量熱儀中加熱。在704°C的一個(gè)小的放熱峰表示鋁酸鈷的形成。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的過(guò)渡層及其相關(guān)的組合和方法克服了之前作為增強(qiáng)或減弱兩種介質(zhì)之 間光的透射的已知的抗反射和反射涂層及其涂布技術(shù)的困難和缺陷。
[0014] 本發(fā)明涉及鋪設(shè)于具有不同折射率的兩種介質(zhì)之間的過(guò)渡層。
[0015] 絕大多數(shù)透明介質(zhì)具有的可見(jiàn)光的折射率在1和2之間。大氣壓力下的氣體，由 于其低密度，具有的折射率接近1。絕大多數(shù)塑料具有的折射率在約1. 3至約1. 7。絕大多 數(shù)玻璃具有的折射率在約1. 5至約1. 9。透明陶瓷通常具有的可見(jiàn)光折射率在約1. 5至約 2. 1。因此，在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了具有第一介質(zhì)和第二介質(zhì)的折射率之間的可 調(diào)節(jié)折射率的過(guò)渡層。通常，第一介質(zhì)是玻璃，第二介質(zhì)是空氣，但是第二介質(zhì)也可以是例 如有機(jī)發(fā)光二極管裝置或光電管中不同的透明層。就本說(shuō)明書(shū)而言，玻璃和空氣是用于描 述其中設(shè)置過(guò)渡層的兩種介質(zhì)?？梢岳斫獗菊f(shuō)明書(shū)中所述的過(guò)渡層并不僅限于應(yīng)用在玻璃 和空氣之間，也可以應(yīng)用于其他介質(zhì)之間。在任意情況下，在一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)本發(fā)明 方法應(yīng)用的過(guò)渡層提供的折射率在兩種介質(zhì)的折射率之間，從而更有效地在兩種介質(zhì)之間 以較少的反射損失傳播光。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述過(guò)渡層增強(qiáng)了兩種介質(zhì)之間的反射。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，配置前體糊狀物，將其涂覆至透明的底物并且當(dāng)被處理時(shí)，提供了具 有可調(diào)節(jié)折射率的熱穩(wěn)定過(guò)渡層。熱穩(wěn)定表示涂層可以經(jīng)受隨后高至約500° F或約260°C 的加熱溫度。這與有機(jī)涂層相反，其在這些高溫下將被燒除。具有適宜折射率的涂層可用 于減弱或增強(qiáng)兩種不同介質(zhì)之間的透射。
[0017] 一方面，本發(fā)明提供了用于增強(qiáng)兩種具有不同折射率的介質(zhì)之間的光的透射的組 合物。所述組合物鋪設(shè)于兩種介質(zhì)之間，光穿過(guò)組合物透射。所述組合物包括具有第一折 射率的基材，和具有第二折射率的散射顆粒，所述第二折射率不同于第一折射率。所述散射 顆粒分散于基材中并且散射了穿過(guò)所述組合物透射的一部分光，從而增強(qiáng)了兩種介質(zhì)之間 的光的透射。
[0018] 另一方面，本發(fā)明提供了形成用于增強(qiáng)兩種具有不同折射率的介質(zhì)之間的光的透 射的過(guò)渡層的方法。所述過(guò)渡層鋪設(shè)于兩種介質(zhì)之間并且光穿過(guò)所述過(guò)渡層透射。所述方 法包括將組合物鋪設(shè)于兩種介質(zhì)之間；并且處理所述組合物以形成過(guò)渡層。所述過(guò)渡層包 括具有第一折射率的散射顆粒，其分散于具有不同于第一折射率的第二折射率的基材中。 一部分穿過(guò)過(guò)渡層透射的光穿過(guò)散射顆粒散射從而增強(qiáng)兩種介質(zhì)之間光的透射。
[0019] 再一方面，本發(fā)明提供了用于增強(qiáng)具有不同折射率的兩種介質(zhì)之間光的透射的方 法。所述方法包括提供過(guò)渡層，該過(guò)渡層包括具有第一折射率的散射顆粒，其分散于具有不 同于第一折射率的第二折射率的基材中。所述方法包括將過(guò)渡層鋪設(shè)于兩種介質(zhì)中并且穿 過(guò)過(guò)渡層透射光。所述散射顆粒散射了一部分穿過(guò)所述過(guò)渡層透射的光，從而增強(qiáng)在兩種 介質(zhì)之間光的透射。
[0020] 又一方面，本發(fā)明提供了組合物，其用于增強(qiáng)具有第一折射率的第一介質(zhì)和具有 不同于第一折射率的第二折射率的第二介質(zhì)之間光的透射。所述組合物鋪設(shè)于兩種介質(zhì)之 間，并且通過(guò)穿過(guò)組合物厚度的光的透射增強(qiáng)光的透射。所述組合物包括具有多種透明金 屬氧化物的單層，所述層沿層的厚度具有梯度折射率。所述梯度折射率從最接近第一介質(zhì) 的層的一部分延伸至最接近第二介質(zhì)的層的一部分。
[0021] 再一方面，本發(fā)明提供了一種形成過(guò)渡層的方法，所述過(guò)渡層用于增強(qiáng)具有第一 折射率的第一介質(zhì)與具有不同于第一折射率的第二折射率的第二介質(zhì)之間光的透射。所述 過(guò)渡層是鋪設(shè)于所述第一介質(zhì)和第二介質(zhì)之間的單層。通過(guò)穿過(guò)所述過(guò)渡層厚度的光的透 射來(lái)增強(qiáng)光的透射。所述方法包括在所述第一介質(zhì)和第二介質(zhì)之間鋪設(shè)組合物，并且處理 所述組合物以形成過(guò)渡層。所述過(guò)渡層包括多種透明的金屬氧化物，其沿所述過(guò)渡層的厚 度具有梯度折射率。所述梯度折射率從最接近第一介質(zhì)的層的一部分延伸至最接近第二介 質(zhì)的一部分。
[0022] 另一方面，本發(fā)明提供了一種形成過(guò)渡層的方法，所述過(guò)渡層用于增強(qiáng)具有第一 折射率的第一介質(zhì)與具有不同于第一折射率的第二折射率的第二介質(zhì)之間光的透射。所述 過(guò)渡層是鋪設(shè)于所述第一介質(zhì)和第二介質(zhì)之間的單層并且通過(guò)穿過(guò)所述過(guò)渡層厚度的光 的透射來(lái)增強(qiáng)光的透射。所述方法包括在所述第一介質(zhì)和第二介質(zhì)之間鋪設(shè)組合物；并且 處理所述組合物以形成過(guò)渡層，所述過(guò)渡層包括多種透明的金屬氧化物，其穿過(guò)所述過(guò)渡 層的厚度，從最接近第一介質(zhì)的層的一部分至最接近第二介質(zhì)的一部分，形成梯度折射率。
[0023] 另一方面，本發(fā)明提供了形成采集透明光的過(guò)渡層的方法，所述過(guò)渡層在底物上 具有可選的折射率。所述方法包括提供底物、可溶解的金屬?gòu)?fù)合物、復(fù)合物形成劑、樹(shù)脂和 能溶解所述可溶金屬?gòu)?fù)合物和樹(shù)脂的溶劑。所述方法還包括在溶劑中溶解可溶金屬?gòu)?fù)合 物，所述復(fù)合物形成劑和樹(shù)脂以形成金屬氧化物前體糊狀物。所述方法包括將金屬氧化物 前體糊狀物鋪設(shè)在底物上。所述方法包括加熱金屬氧化物前體糊狀物至某一溫度并持續(xù)加 熱至足以將溶劑和樹(shù)脂燒盡，并氧化可溶金屬?gòu)?fù)合物從而在底物上形成金屬氧化物的透明 過(guò)渡層。所述過(guò)渡層具有底物折射率和空氣折射率之間的折射率。
[0024] 另一方面，本發(fā)明提供了形成透明光吸收層的方法，其在底物上具有可選擇的折 射率。所述方法包括提供底物、多種可溶金屬?gòu)?fù)合物、樹(shù)脂、復(fù)合物形成劑和溶劑。所述方 法包括將多種可溶金屬?gòu)?fù)合物之一、復(fù)合物形成劑和溶劑中的樹(shù)脂溶解，以制備金屬氧化 物前體糊狀物。所述方法包括在底物上鋪設(shè)所述金屬氧化物前體糊狀物。所述方法還包括 加熱所述金屬氧化物前體糊狀物至某一溫度并持續(xù)加熱至足以將溶劑和樹(shù)脂燒盡并氧化 多種可溶金屬?gòu)?fù)合物之一，從而在底物上形成包括一種金屬氧化物的透明層的層，其具有 底物折射率和空氣折射率之間的折射率。所述方法包括對(duì)于多種可溶金屬?gòu)?fù)合物的殘留 物，重復(fù)溶解、鋪設(shè)和加熱的步驟，直到所述殘留物耗盡；其中所述層一層一層地疊放，并隨 著遠(yuǎn)離底物的方向，折射率值降低。
[0025] 另一方面，本發(fā)明提供了在底物上形成具有可選擇的折射率的光反射層的方法， 所述方法包括提供底物、多種可溶金屬?gòu)?fù)合物、樹(shù)脂、復(fù)合物形成劑和溶劑。所述方法包括 在溶劑中將多種可溶金屬?gòu)?fù)合物之一、復(fù)合物形成劑和樹(shù)脂溶解，以形成金屬氧化物前體 糊狀物。所述方法包括在底物上鋪設(shè)所述金屬氧化物前體糊狀物。所述方法包括加熱金屬 氧化物前體糊狀物至某一溫度并持續(xù)加熱至將溶劑和樹(shù)脂燒盡并氧化所述多種可溶金屬 復(fù)合物之一，從而在底物上形成層，其包括一種金屬氧化物的透明層，其具有所述底物和空 氣的折射率之間的折射率。所述方法還包括對(duì)于所述多種可溶金屬?gòu)?fù)合物的殘留物重復(fù)溶 解、鋪設(shè)和加熱的步驟，直到所述殘留物耗盡，其中所述層一層一層地疊放，并具有交替更 高或更低的折射率值。
[0026] 本發(fā)明，根據(jù)需要，增強(qiáng)了具有不同折射率的兩種材料之間光的透射或反射。本發(fā) 明的過(guò)渡層，由于填補(bǔ)了兩種介質(zhì)之間的折射率的差別，減少了兩種材料界面上的反射損 失。所述過(guò)渡層減弱了在所述界面上的反射損失。任選地，所述過(guò)渡層能增強(qiáng)兩種介質(zhì)之 間的反射。
[0027] 本文中，術(shù)語(yǔ)"透明"或"透明度"指非不透明的介質(zhì)、層、物質(zhì)、材料等。透明介質(zhì) 看上去清晰并且并不明顯將從中穿過(guò)的透射光束散射。根據(jù)本發(fā)明，"基本透明"的材料可 以包括部分半透明的材料。即，所述材料可以看上去略有模糊或清晰度低，表示其部分散射 從其中穿過(guò)的透射光束，但是其并非不透明。使用"透射％"、"霧度％ "和"清晰度％ "的值 來(lái)表征本發(fā)明的涂層。
[0028] 透射％通過(guò)穿過(guò)涂層傳播的光的百分比測(cè)量。材料的透射％通過(guò)積分球測(cè)量其所 有角度透射光的量確定，并且將透射量與參照光束對(duì)比。理想地，本發(fā)明涂層的透射％較 高。對(duì)于未涂布的顯微鏡載玻片，透射率約93%。
[0029] 霧度％是以與入射光成2. 5°以上角度散射的光的百分比。對(duì)于未涂布的顯微鏡 載玻片，霧度通常〈〇. 5%。理想地，本發(fā)明的散射涂層，當(dāng)保持較高的透射％時(shí)其霧度％也 應(yīng)較高。
[0030] 清晰度％是以與入射光成低于2. 5°的角度散射的光的百分比。對(duì)于未涂布的顯 微鏡載玻片，原玻璃的清晰度％通常為100%。理想地，本發(fā)明的散射涂層應(yīng)具備>50%的 清晰度％值。
[0031] 可以預(yù)期，只要不偏離所要求保護(hù)的主題，本文中描述的本發(fā)明能采用其他的并 且不同的實(shí)施方式，并且可以從各方面改變其很多詳細(xì)特征。相應(yīng)地，所附圖示和說(shuō)明書(shū)將 對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行解釋說(shuō)明而非限制。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032] 通過(guò)參照以下本發(fā)明中的實(shí)例性實(shí)施方式更為詳細(xì)的說(shuō)明，結(jié)合所附圖示，將更 全面地理解和領(lǐng)悟本發(fā)明保護(hù)主題的這些以及其他特征、方面和優(yōu)勢(shì)。
[0033] 圖1是具有分界面的兩種介質(zhì)的示意性橫截面圖，顯示光的全內(nèi)反射的例子。
[0034] 圖2是用單層涂布的底物的示意性橫截面圖。所述層由包含散射顆粒的玻璃基材 組成。
[0035]圖3是其中分散有散射顆粒的介質(zhì)的示意性橫截面圖。
[0036]圖4是其中分散有散射顆粒的另一介質(zhì)的示意性橫截面圖。
[0037]圖5是其中分散有散射顆粒的另一介質(zhì)的示意性橫截面圖。
[0038]圖6是其中分散有散射顆粒的另一介質(zhì)的示意性橫截面圖。
[0039]圖7是涂布具有梯度折射率的涂層的底物的示意性橫截面圖。
[0040]圖8是結(jié)合兩種不同折射率介質(zhì)的梯度折射率的涂層的示意性橫截面圖。
[0041]圖9是涂布包括單層的過(guò)渡層的底物的示意性橫截面圖。
[0042] 圖10是涂布包括多層的過(guò)渡層的底物的示意性橫截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0043]圖1從一方面解釋說(shuō)明了全內(nèi)反射。圖1顯示了全部在介質(zhì)中發(fā)生的全反射，其 穿過(guò)介質(zhì)的長(zhǎng)度而非介質(zhì)的厚度透射。圖1所示的是光束4在空氣3中以等于或大于邊界 角的角度透射。所述光穿過(guò)空氣/涂層界面6傳播并進(jìn)入透明底物1上的透明涂層2。當(dāng) 光束4接觸到涂層/底物界面5,其在涂層中沿著空氣/涂層界面完全反射或基本反射。這 種涂層/底物界面上的全反射是由于涂層2和底物1之間的折射率的巨大差別。當(dāng)光抵 達(dá)空氣/涂層界面6,其再次全部反射，并在涂層2內(nèi)部繼續(xù)如此。這種現(xiàn)象被稱為全內(nèi)反 射，結(jié)果是光穿過(guò)涂層的長(zhǎng)度呈"波導(dǎo)向的"，如果存在，只有小部分穿過(guò)涂層/底物界面或 空氣/涂層界面而逃離涂層。
[0044]如果能去除或減弱波導(dǎo)向作用和其他部分或全部反射，穿過(guò)具有不同折射率的兩 個(gè)相鄰接的透明材料的界面的光的透射將更加有效。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施方案，增強(qiáng)光透射的過(guò)渡層位于兩種透明材料或介質(zhì)之間。
[0045]一方面，所述過(guò)渡層與至少一種介質(zhì)接觸或鄰接。即，所述過(guò)渡層沒(méi)有與其鄰接的 介質(zhì)分離。另一方面，過(guò)渡層可以與一種或更多種其他層結(jié)合，并位于兩種介質(zhì)之間，其中 過(guò)渡層雖位于兩種介質(zhì)之間，其仍不與兩種介質(zhì)的任一種接觸或與兩種介質(zhì)都不接觸。
[0046] 此外，應(yīng)理解單獨(dú)的過(guò)渡層或與其他層結(jié)合的過(guò)渡層并不一定將兩種介質(zhì)完全分 離。換言之，所述過(guò)渡層位于兩種介質(zhì)中每種的至少一部分之間，兩種介質(zhì)的每種的全部之 間等。
[0047] 本發(fā)明的過(guò)渡層不限于圖1所繪制的底物1上的涂層2并將底物與空氣3分離的 結(jié)構(gòu)，但是能包括任意位于兩種具有不同折射率的透明介質(zhì)或材料之間的層或涂層。例如， 過(guò)渡層可以是分離兩種流體（即液體或氣體）的層，分離兩種固體的層或其組合。這些裝 置，例如發(fā)光二極管和有機(jī)發(fā)光二極管、望遠(yuǎn)鏡的冷光鏡、用于建筑玻璃的抗鳥(niǎo)類沖擊的涂 層、玻璃"低輻射（l〇w-e) "涂層、電視、太陽(yáng)能電池、燈具、移動(dòng)設(shè)備如手機(jī)的玻璃、結(jié)構(gòu)玻 璃、機(jī)動(dòng)車和其他交通工具的玻璃等，都能獲益于本發(fā)明的光感應(yīng)層。
[0048] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述過(guò)渡層包括散射顆粒以增強(qiáng)兩種介質(zhì)之間光的透射。在 另一個(gè)實(shí)施方案中，所述過(guò)渡層具有單層或多層梯度折射率涂層以增加兩種介質(zhì)之間的光 透射。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述過(guò)渡層是具有交替高和低折射率層的多層涂層，用于增強(qiáng) 表面的光反射。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述過(guò)渡層具有散射顆粒和梯度折射率的組合以增 強(qiáng)兩種介質(zhì)之間光的透射。根據(jù)本發(fā)明，如在本文中更加詳細(xì)討論地，過(guò)渡層可以增強(qiáng)兩種 介質(zhì)之間光的透射或反射。
[0049] 散射顆粒
[0050] 在一個(gè)實(shí)施方案中，將散射顆粒加入過(guò)渡層或放置在過(guò)渡層上以更有效地使光從 一種材料透射至另一種材料。
[0051] 此實(shí)施方案的非限制性實(shí)施例，參考圖2,繪制了過(guò)渡層12,該過(guò)渡層通過(guò)底物 11 (第一介質(zhì)）上的涂層包覆，將底物與空氣13 (第二介質(zhì)）分離。光束14僅代表一部分 穿過(guò)過(guò)渡層傳播的光，顯示其穿過(guò)空氣/涂層界面16并進(jìn)入涂層12。所述涂層包括基材 17,其包含分散在其中的散射顆粒18。所述光束穿過(guò)基材直至光接觸散射顆粒。應(yīng)理解僅 一部分穿過(guò)了過(guò)渡層傳播的光通過(guò)其中的顆粒散射。
[0052] 在此實(shí)施方案中，所述第一介質(zhì)（底物），具有不同的折射率，使得第二介質(zhì)（空 氣），會(huì)通常在第一介質(zhì)和第二介質(zhì)之間的界面產(chǎn)生一定數(shù)量的光的反射。通過(guò)所述過(guò)渡 層，該界面通過(guò)空氣/涂層界面和涂層/底物界面替換。所述額外的界面和涂層（具有中 等折射率）的作用在于，不使用過(guò)渡層時(shí)，減少了通常會(huì)發(fā)生的反射的數(shù)量。在過(guò)渡層中， 散射顆粒具有不同于基材的折射率。基材有可能具有較低的折射率而散射顆?？删哂休^高 的折射率或相反。這種在基材和散射顆粒之間的折射率的差別導(dǎo)致了通過(guò)過(guò)渡層傳播的部 分光通過(guò)顆粒沿各方向透射。
[0053] -方面，通過(guò)顆粒散射的光經(jīng)過(guò)米氏散射。光可以部分被米氏散射，基本被米式散 射，或全部被米氏散射。在此情況下，并且再次參照?qǐng)D2,其中基本/主要為米式散射，沿著 與入射光相關(guān)聯(lián)的向前的方向，光向底物11散射的強(qiáng)度更大。相應(yīng)地，沿著與入射光相關(guān) 聯(lián)的向后的方向，光向空氣13散射的強(qiáng)度更小。如果不存在光散射顆粒，光束以等于或大 于臨界角的角度穿過(guò)涂層，通常將在涂層中完全內(nèi)反射并在波的導(dǎo)向下穿過(guò)其中。相反，米 氏散射使得顯著一部分光在低于臨界角的入射角下散射。隨著此部分米氏散射光以低于臨 界角接近底物，其能通過(guò)涂層/底物界面15逃離并進(jìn)入底物而不由波導(dǎo)向穿過(guò)涂層的長(zhǎng) 度。
[0054] 其他入射光束（即以低于臨界角并高于法角穿過(guò)涂層透射的光束）通常將部分通 過(guò)涂層/底物界面透射并進(jìn)入底物，并且在涂層/底物界面部分反射并返回至涂層。通過(guò) 散射顆粒的米氏散射也將影響此入射光以產(chǎn)生較大向前強(qiáng)度的光線散射，和較少向后強(qiáng)度 的光線散射。在此情況下，本發(fā)明使用散射顆粒將產(chǎn)生穿過(guò)界面的光透射的凈增長(zhǎng)及其較 低程度的反射。
[0055] 在選擇過(guò)渡層的適宜顆粒時(shí)考慮的幾項(xiàng)因素包括顆粒尺寸、顆粒形狀、與基材的 折射率相比的顆粒折射率以及基材中顆粒的體積比。
[0056] 顆粒尺寸
[0057] 本文中散射顆粒"主要尺寸"指穿過(guò)顆粒的最長(zhǎng)長(zhǎng)度的線。當(dāng)涉及到散射顆粒的 尺寸或顆粒尺寸時(shí)，指基材中包括的或在基材上的所有顆粒的主尺寸的平均測(cè)量值。
[0058] 當(dāng)顆粒尺寸小于穿過(guò)所述過(guò)渡層傳播的光的波長(zhǎng)的0. 1倍時(shí)，主要發(fā)生光的是瑞 利散射。光的瑞利散射與波長(zhǎng)緊密相關(guān)，其中只散射短波長(zhǎng)光。此外，瑞利散射并沒(méi)有表現(xiàn) 出如米式散射的強(qiáng)烈的向前的強(qiáng)度。瑞利散射反而表現(xiàn)出基本相等的向前或向后的強(qiáng)度。
[0059] 如隨著顆粒尺寸從光的波長(zhǎng)的0. 1倍變化至1倍，散射從瑞利散射轉(zhuǎn)化為米氏散 射。尺寸大于光的波長(zhǎng)的1倍的顆?；局划a(chǎn)生米氏散射。一方面，過(guò)渡層和顆粒基本只 產(chǎn)生光的米氏散射。
[0060] 至于本發(fā)明所述的尺寸，在一個(gè)實(shí)施方案中，過(guò)渡層中使用的顆粒是將穿過(guò)所述 過(guò)渡層透射的光的波長(zhǎng)的約0. 1倍至約10倍。一方面，當(dāng)可見(jiàn)光（波長(zhǎng)約380nm至約740nm) 穿過(guò)所述過(guò)渡層透射時(shí)，其中散射顆粒的尺寸約38nm至約7400nm。
[0061] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，顆粒是將穿過(guò)所述過(guò)渡層透射的光的波長(zhǎng)的約0. 1倍至約 1倍。此實(shí)施方案中，一方面，當(dāng)可見(jiàn)光穿過(guò)所述過(guò)渡層透射時(shí)，顆粒的尺寸約38nm至約 74nm〇
[0062] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，顆粒是將穿過(guò)所述過(guò)渡層透射的光的波長(zhǎng)的約1倍至約10 倍。此實(shí)施方案中，一方面，當(dāng)可見(jiàn)光穿過(guò)所述過(guò)渡層透射時(shí)，顆粒的尺寸約380nm至約 7400nm〇
[0063] 在又一實(shí)施方案中，顆粒是將穿過(guò)所述過(guò)渡層透射的光的波長(zhǎng)的約1倍至約2倍。 此實(shí)施方案中，一方面，當(dāng)可見(jiàn)光穿過(guò)所述過(guò)渡層透射時(shí)，其中顆粒的尺寸約380nm至約 1480nm。
[0064] 在所有的實(shí)施方案中，應(yīng)理解穿過(guò)所述過(guò)渡層透射的電磁輻射的形式和波長(zhǎng)可以 變化并可以包括例如紫外線輻射和紅外線輻射。在上述情況下，顆粒的納米尺寸將不同于 本文所述的尺寸，但是，顆粒尺寸與波長(zhǎng)之比將不變。
[0065] 顆粒形狀
[0066] 顆粒的形狀將影響光散射的數(shù)量和強(qiáng)度。并沒(méi)有特別限制顆粒的形狀。可以理解 具有任意形狀的顆?？梢援a(chǎn)生光散射，尤其是米氏散射。雖然不受限于任何特定的理論，認(rèn) 為球形顆粒表現(xiàn)出更佳的效率，并沿著向前的方向，表現(xiàn)出更強(qiáng)的光的米氏散射。一方面， 散射顆粒是球形的或基本是球形的。另一方面，顆?；静皇乔蛐蔚模瘁槧罨虮馄綘睿?br> [0067] 顆粒析射率
[0068] 與其中包含顆粒的基材的折射率相比，散射顆粒的折射率將影響通過(guò)顆粒的光的 散射。顆粒的折射率可以大于基材或相反，只要折射率存在差別。顆粒和基材的折射率之 間的折射率的相對(duì)較大差別將導(dǎo)致相對(duì)較多的光散射。顆粒和基材的折射率之間的折射率 的相對(duì)較小差別將導(dǎo)致相對(duì)較少的光散射。在一個(gè)實(shí)施方案中，顆粒的折射率小于其中包 含顆粒的基材的折射率。在另一個(gè)實(shí)施方案中，顆粒的折射率大于其中包含顆粒的基材的 折射率。
[0069] 顆粒濃度
[0070] 與所述過(guò)渡層的總體積（即基材和結(jié)合顆粒）相比的散射顆粒的體積百分比將影 響光的散射和穿過(guò)過(guò)渡層的光的透射效率。
[0071] 當(dāng)基材中的散射顆粒的體積百分比（即濃度）過(guò)低時(shí)，極少有光能通過(guò)顆粒來(lái)散 射。當(dāng)顆粒的濃度不足以產(chǎn)生充分的散射時(shí)，在等于或大于臨界角的角度下傳播的光線將 不會(huì)散射，并將由波長(zhǎng)導(dǎo)向至穿過(guò)所述過(guò)渡層的長(zhǎng)度，而非穿過(guò)所述過(guò)渡層的厚度并在兩 種介質(zhì)之間。
[0072] 當(dāng)在基材中的散射顆粒的體積百分比過(guò)高時(shí)，相鄰顆粒之間的近場(chǎng)光學(xué)作用將變 得明顯并嚴(yán)重不利于穿過(guò)所述過(guò)渡層的厚度的宏觀光透射。光線將可能通過(guò)很多顆粒多次 散射并且最終通過(guò)所述過(guò)渡層傳播的光的強(qiáng)度將被削弱?？偼干湫?，通常由存在散射顆 粒改善，將通過(guò)過(guò)高的顆粒濃度水平削弱。
[0073] -方面，與包括基材和顆粒的過(guò)渡層的總體積相比，散射顆粒的體積百分比是約1 至約20%。在另一個(gè)實(shí)施方案中，體積百分比是約5至約15%。在又另一個(gè)實(shí)施方案中， 體積百分比是約10%。
[0074] 顆粒分散棑布
[0075] 也可以改變基材中散射顆粒的排布以產(chǎn)生對(duì)于過(guò)渡層的特定散射作用?？梢酝ㄟ^(guò) 改變過(guò)渡層的制備工藝來(lái)制備不同的排布。圖3-6表示了在基材中的顆粒分散排布的幾種 非限制性實(shí)施例。
[0076]在一個(gè)實(shí)施方案中，散射顆粒在基材中基本均勻分散。如圖3所示，其中展示了介 質(zhì)22包括其中基本均勻分散的散射顆粒28的基材27。
[0077]在另一個(gè)實(shí)施方案中，散射顆粒在基材中基本不均勻分散。如圖4-6所示，其中介 質(zhì)32、42、52，各自包括其中基本不均勻分散的散射顆粒38、48、58的基材37、47、57。
[0078]根據(jù)本發(fā)明，也可以使用和實(shí)行其他散射顆粒的分散排布，以更有效地在兩種具 有不同折射率的介質(zhì)之間透射光。
[0079] 制各具有散射顆粒的討渡層的方法
[0080]本發(fā)明涉及制備包括散射顆粒的過(guò)渡層的方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，如圖2的實(shí) 施例所示，過(guò)渡層12包括涂覆至底物11的常規(guī)玻璃釉料組合物。所述釉料組合物包括透 明的漿料和將粉末漿料涂覆至底物表面的有機(jī)載體。沒(méi)有特別限制玻璃漿料和有機(jī)載體， 并可以根據(jù)特殊需要和特殊底物制備。所述方法包括將散射顆粒18分散在釉料組合物中。 將包括散射顆粒的釉料組合物12涂覆至底物的表面。沒(méi)有特別限制底物，但作為非限制性 實(shí)施例，底物可以包括玻璃、陶瓷、聚合物或有機(jī)發(fā)光二極管裝置的部分。通過(guò)燒制底物上 具有散射顆粒的釉料組合物，燒除有機(jī)載體并熔融玻璃漿料。冷卻之后，熔融的玻璃漿料凝 固，形成玻璃基材17,支撐其中分散的散射顆粒18,從而在底物和空氣14之間形成本發(fā)明 的光透射過(guò)渡層。
[0081] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，用于形成玻璃釉料過(guò)渡層的玻璃釉料采用以下方式組合并 處理，使得晶體顆粒在燒制循環(huán)中在釉料中形成。在玻璃釉料中形成的晶體顆粒作為散射 顆粒作用以散射穿過(guò)其間透射的光。所述釉料體系包括玻璃漿料、有機(jī)載體和晶種材料。沒(méi) 有特別限制所述玻璃漿料、有機(jī)載體和晶種材料，其可根據(jù)特定的目的或底物來(lái)制備。所述 有機(jī)載體作為將玻璃漿料涂覆至底物的部件，并在燒制循環(huán)中被燒盡。調(diào)整釉料組合物的 燒制循環(huán)以促進(jìn)在所述釉料組合物中某些尺寸的晶體顆粒的成核和生長(zhǎng)。所述釉料包含低 百分比的晶種材料，從而在燒制中強(qiáng)化熔融漿料的結(jié)晶。晶體尺寸不僅通過(guò)玻璃漿料組合 物和晶種材料控制，還通過(guò)燒制參數(shù)如溫度、加熱持續(xù)時(shí)間、冷卻速率等控制。在上述過(guò)程 中形成的晶體具有不同于玻璃基材的折射率。即，所述晶體具有極為規(guī)整的分子排布。與 非晶玻璃基材的不規(guī)則分子排布相比，晶體具有更高的折射率并因此能夠散射進(jìn)入所述過(guò) 渡層的光。
[0082]在另一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)將具有相對(duì)低的折射率的散射顆粒分散入有機(jī)金屬基 糊狀物來(lái)提供所述過(guò)渡層。所述糊狀物包括一種或多種金屬氧化物前體和包括一種或多種 溶劑和一種或多種樹(shù)脂的載體。金屬-氧化物前體是在溶劑中溶解的材料以在溶液中形成 金屬離子。加入樹(shù)脂以調(diào)整溶液的粘度。當(dāng)燒制時(shí)，糊狀物形成具有相對(duì)高的折射率的金 屬氧化物的薄透明層。適宜的金屬氧化物前體包括金屬醇鹽，作為溶解的金屬離子源。金 屬甲醇鹽、金屬乙醇鹽、金屬異丙醇鹽、金屬丁醇鹽、金屬螯合物、金屬乙醇化物等為所述化 合物的非限制性例子。這些化合物可以在溶劑中溶解。根據(jù)本發(fā)明使用的形成包括散射顆 粒的氧化層的金屬的非限制性例子包括B、Al、Si、P、Sc、Ti、Zn、Ga、Ge、As、Y、Zr、Nb、Mo、 In、Sn、Sb、La、Hf、Ta和W。一方面，用于形成金屬氧化物層的金屬?gòu)?fù)合物是Si、Ti、Zn、Zr、 Nb、Hf 和 Ta。
[0083] 在此實(shí)施方案中，將其中分散有散射顆粒的糊狀物涂覆至底物并將其燒制。所述 方法產(chǎn)生了包含具有高折射率的金屬氧化物基材的過(guò)渡層，所述基材內(nèi)含有具有相對(duì)低折 射率且能散射光的散射顆粒。一方面，所述金屬氧化物基材具有高（?2)折射率而散射顆 粒具有較低的折射率?？梢灶A(yù)期，另一方面，所述有機(jī)金屬基糊狀物也接入晶種，以在燒制 的涂層中提供晶體散射顆粒。
[0084] 梯度析射率涂層
[0085] 當(dāng)光穿過(guò)一種透明介質(zhì)（如空氣）并接觸另一種透明介質(zhì)（如玻璃）的界面時(shí)， 在空氣-玻璃界面反射一定百分比的光。剩余百分比的光透射入玻璃。反射光的百分比和 透射光的百分比與空氣折射率和玻璃折射率的差別相關(guān)。增強(qiáng)兩種介質(zhì)之間的光的透射的 涂層具有介于空氣和玻璃之間的折射率，從而使通過(guò)空氣-涂層界面和結(jié)合的玻璃涂層界 面反射的光的少于單獨(dú)空氣-玻璃界面上反射的光。
[0086] 另外，表面光反射可以通過(guò)鋪設(shè)具有交替高折射率和低折射率的層強(qiáng)化。每層重 復(fù)的高折射率涂層鋪設(shè)的層厚度為待反射光的波長(zhǎng)約1/4。所述低折射率層鋪設(shè)成具有比 所述高折射率層更厚的深度。在不相像的涂層之間的每個(gè)界面間光發(fā)生偏離將建設(shè)性的干 擾從而導(dǎo)致涂布表面的反射。
[0087] 在過(guò)渡層包括單層涂層的情況下，通過(guò)兩個(gè)界面替換所述底物-空氣界面：空 氣-涂層界面和涂層-底物界面。如果涂層具有底物折射率和空氣折射率之間的折射率， 這些界面中的每一個(gè)都顯示低于空氣-底物界面的光的反射。此外，兩種界面的總反射低 于空氣-底物界面的反射。在另一個(gè)實(shí)施方案中，涂層的折射率大于底物的折射率，形成反 射性更強(qiáng)的表面。
[0088] 如圖9所示，其表示具有增強(qiáng)光透射的過(guò)渡層103的涂布的底物101，所述過(guò)渡層 涂層通過(guò)本發(fā)明的方法形成。繪制了可調(diào)整折射率的過(guò)渡層涂層103,已經(jīng)將其涂覆至底物 102并燒制。同樣如圖9所示的是底物-空氣界面104,底物-涂層界面105和涂層-空氣 界面106。
[0089] 隨著光從涂層側(cè)107穿過(guò)底物101，光穿過(guò)涂層-空氣界面106進(jìn)入過(guò)渡層103。 光穿過(guò)底物-涂層界面105并進(jìn)入底物102。光之后穿過(guò)底物-空氣界面104,將涂布的底 物101滯留在底物測(cè)108。當(dāng)過(guò)渡層103的折射率介于底物102的折射率和周圍空氣的折 射率之間時(shí)，光沿著此方向更為有效地穿過(guò)涂布的底物101透射。這是由于如果光進(jìn)入未 涂布的底物，與反射損失相比，在兩個(gè)界面105、106上更低的結(jié)合反射損失。
[0090] 再如圖9所示，其表示通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法制備的過(guò)渡層，繪制了具有反射光 的過(guò)渡層涂層103的涂布的底物101。當(dāng)過(guò)渡層103的折射率大于底物102的折射率，光 從涂層側(cè)107穿過(guò)涂布的底物101的透射效率更低。如果光進(jìn)入未涂布的底物，與反射損 失相比，更多的光在涂層-空氣界面106反射。具有高折射率的過(guò)渡層103向涂布的底物 101提供"部分鏡面"效應(yīng)。所述過(guò)渡層103具有反射性并可以根據(jù)本文所述制備。
[0091] 在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在兩種具有不同折射率的介質(zhì)之間使用具有梯 度折射率的過(guò)渡層。一方面，梯度過(guò)渡層增強(qiáng)了其中穿過(guò)的光的透射。梯度折射率穿過(guò)所 述過(guò)渡層的厚度從最接近第一介質(zhì)的過(guò)渡層的部分延伸至最接近第二介質(zhì)的過(guò)渡層部分。 使用所述過(guò)渡層在兩種介質(zhì)之間產(chǎn)生比不存在過(guò)渡層更有效的光的透射。
[0092] 通過(guò)在底物上形成梯度折射率涂層，所述梯度過(guò)渡層具有的折射率跨越第一介質(zhì) (例如，空氣）和第二介質(zhì)（例如，玻璃或其他底物）之間的差別。一方面，所述過(guò)渡層包 括"多層涂層"，其中具有不同折射率的多層仍然是明顯不同的層，即相鄰層的組合物基本 不互相混合。在另一實(shí)施方案中，所述過(guò)渡層包括"單層涂層"，其中具有不同折射率的多層 不是明顯不同的層，但是其中相鄰層的組合物互相混合。
[0093] 梯度過(guò)渡層通過(guò)將多個(gè)層涂覆至底物形成，其中每一層，根據(jù)涂覆的需要，具有升 高或降低的折射率。如圖10所示，其中多涂層121-125通過(guò)所示的根據(jù)本發(fā)明的方法形成 過(guò)渡層203。圖10繪制出明顯不同的層，應(yīng)理解層121-125可相互混合以形成如圖7或8 所示的單層過(guò)渡層，或可將層121-125保持基本明顯分開(kāi)并基本不相互混合以形成多層過(guò) 渡層。
[0094] 圖10中，表示具有過(guò)渡層203的涂布的底物119,所述過(guò)渡層由121、122、123、124 和125制備而成，其都具有可調(diào)節(jié)的折射率。已將層121-125按順序涂覆至底物120并燒 制。根據(jù)本申請(qǐng)的需要，每一連續(xù)層具有連續(xù)更高或更低的折射率。同樣如圖10所示的是 底物-空氣界面126、底物-涂層界面127、層層界面128、129、130和131和涂層-空氣界 面 132。
[0095] 隨著光從涂層側(cè)133穿過(guò)涂布的底物119,光穿過(guò)涂層-空氣界面132進(jìn)入層125。 光之后通過(guò)每一層層界面131、130、129、128穿過(guò)過(guò)渡層203并之后分別進(jìn)入每一層124、 123、122和121。光之后穿過(guò)底物-涂層界面127并進(jìn)入底物120。光之后穿過(guò)底物-空 氣界面126,將涂布的底物119留置在底物側(cè)134。在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)從121至125每 一連續(xù)層的折射率介于底物120和周圍空氣的折射率之間并且數(shù)值降低，光沿此方向更有 效地穿過(guò)涂布的底物119透射。這是由于與光進(jìn)入未涂布的底物的反射損失相比，在界面 127、128、129、130、131和132上更低的組合反射損失。
[0096] 在另一實(shí)施方案的方法中，如果需要增強(qiáng)所述過(guò)渡層的反射，之后連續(xù)交替涂覆 高折射率層和低折射率層并將其燒制。每個(gè)額外層之間增長(zhǎng)的界面數(shù)量導(dǎo)致了所需的折射 率增長(zhǎng)。又如圖10所示，反射過(guò)渡層203可以在底物120上形成，其具有應(yīng)用在121、123、 125上的高折射率層，和應(yīng)用在122、124的低折射率層或相反。在完成所有層的燒制之后， 涂布的底物119表現(xiàn)出比未涂布的或甚至單涂層底物更高的折射性。
[0097] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，多層涂層在其中各層的折射率順序增加、順序降低、順序交 替、任意或基本類似的底物上形成。
[0098] 如果不使用梯度過(guò)渡層，在第一和第二界面之間的界面存在較大的折射率差別。 通過(guò)使用梯度過(guò)渡層，此單獨(dú)界面通過(guò)兩個(gè)界面代替：第一介質(zhì)和過(guò)渡層之間的第一界面， 過(guò)渡層和第二介質(zhì)之間的第二界面。當(dāng)強(qiáng)化光透射時(shí)，兩種介質(zhì)之間的折射率的差別通過(guò) 所述過(guò)渡層的梯度折射率填充。第一和第二界面的折射率差別小于不使用過(guò)渡層時(shí)兩種介 質(zhì)之間單獨(dú)界面的折射率差別。因此，第一和第二界面上的反射集合將小于單獨(dú)界面，并將 在兩種介質(zhì)之間透射更多的光。
[0099] 圖7是所述用于增加透射％的在單層涂層62中延伸的折射率梯度的示意圖。所 述過(guò)渡層62將底物61與具有不同于底物的折射率的不同介質(zhì)63分離。如圖所示，所述涂 層的折射率從介質(zhì)/涂層界面66,穿過(guò)涂層的厚度，至涂層/底物界面65逐漸變化。
[0100] 一方面，涂層在介質(zhì)/涂層界面具有的折射率基本等于，或盡可能接近周圍介質(zhì) 的折射率。如附圖所示，涂層的折射率穿過(guò)涂層的厚度，從介質(zhì)/涂層界面至涂層/底物 界面逐漸升高或降低，直至在涂層/底物界面的折射率基本等于或盡可能接近底物的折射 率。
[0101] 另一方面，應(yīng)理解介質(zhì)64可以是空氣或其他介質(zhì)如其他流體甚至固體。在上述 情況下，在介質(zhì)/涂層界面的折射率等于或盡可能接近包括周圍介質(zhì)的物質(zhì)或材料的折射 率。
[0102] 其中，如圖8所示，所述過(guò)渡層將兩種固體、或兩種液體或一種固體和一種液體分 離并組合，所述梯度過(guò)渡層也將減少具有不同折射率的兩種介質(zhì)中的反射損失。在圖8中， 介質(zhì)71用梯度涂層72涂布，如圖所示，其中從界面75至界面76,涂層72的折射率從接近 介質(zhì)71的折射率值逐漸變化至接近介質(zhì)73的折射率值。此實(shí)施方案中，一方面，至少71 或73之一是固體底物，從而可以將涂層施涂并燒制在該底物上。本文中所述的"固體"包 括玻璃。此實(shí)施方案中，另一方面，所述過(guò)渡層72位于兩種流體介質(zhì)，即氣體和液體之間。
[0103] 形成具有梯度析射率的討渡層的方法
[0104] 在前體糊狀物中的金屬離子類型和濃度以及糊狀物涂覆的厚度都將在燒制之后 影響層的折射率。在一個(gè)實(shí)施方案的方法中，所述前體糊狀物涂覆的濕厚度為約3微米至 約100微米。濕厚度，表示就在涂覆了所述糊狀物之后并將所述糊狀物干燥并燒制之前的 厚度。濕的糊狀物/層，表示就在涂覆之后并將所述糊狀物干燥并燒制之前的金屬氧化物 前體糊狀物。
[0105] 干糊狀物，表示涂覆至底物之后并將糊狀物干燥之后但燒制之前的金屬氧化物前 體糊狀物。干燥使得至少部分溶劑從金屬氧化物前體糊狀物蒸發(fā)。上述操作使得處理、移 動(dòng)或其他制備步驟在燒制步驟之前開(kāi)始，即在金屬離子氧化之前，在有機(jī)組分被燒盡之前， 以及在底物上形成金屬氧化物層之前。所述干燥步驟使得糊狀物在燒制之前，底物移動(dòng)之 后，在底物上保持印制的形式或形狀。由于干燥的糊狀物不會(huì)從涂覆該糊狀物的底物部分 流動(dòng)，移動(dòng)之后，底物上的設(shè)計(jì)仍將保持。干燥還確保了當(dāng)突然加熱至其閃點(diǎn)以上時(shí)溶劑將 不燃燒并且溶劑將不會(huì)困在燒制膜中，從而導(dǎo)致過(guò)渡層中鼓泡或產(chǎn)生泡沫。
[0106] 所述干燥操作包括將糊狀物在約20°C至約300°C加熱約15秒至約60分鐘。用于 干燥的時(shí)間和溫度與很多因素有關(guān)，包括底物的物理性質(zhì)、濕底物的厚度和粘度、糊狀物中 溶劑的沸點(diǎn)等?？梢允褂脦礁稍餀C(jī)、干燥爐、熱板、空氣干燥等完成干燥操作。任選使用 上述操作，并且溶劑可以在燒制步驟中蒸發(fā)。干燥操作的去除可以有利于加速生產(chǎn)，其中過(guò) 度處理底物并不是主要考慮因素。
[0107] 燒制厚度，表示涂覆、干燥和燒制操作之后底物上形成的金屬氧化物層的厚度。燒 制涂層/層，表示涂覆、干燥和燒制之后的金屬氧化物層。
[0108] 根據(jù)本發(fā)明，燒制或加熱所述層基本燒盡金屬氧化物前體糊狀物中，干燥操作之 后殘留的任意溶劑、樹(shù)脂和任意其他添加劑。同樣，燒制糊狀物氧化了溶液中的至少一部 分金屬離子以在底物上形成薄金屬氧化物涂層。所述金屬氧化物將涂布底物的一部分， 涂布厚度提供了具有可調(diào)節(jié)折射率的透明層。由于燒制的涂層可以經(jīng)受在空氣中高至約 500° F或約260°C的溫度而未顯著影響涂層或涂層的折射率，燒制的涂層是熱穩(wěn)定的。根 據(jù)本發(fā)明的各燒制層的厚度是約〇. 01微米至約10微米。
[0109] 一方面，燒制操作包括在約300°C至約1000°C加熱糊狀物約1分鐘至約60分鐘。 上述操作可以在燒窯、烘箱或其他常規(guī)裝置中完成。
[0110] 糊狀物中金屬氧化物前體的載荷影響了層燒制的厚度。金屬氧化物前體的載荷越 高，燒制層越厚。金屬氧化物前體的載荷可以為糊狀物而增加而濕層的厚度可以降低以保 持在特定應(yīng)用中層所需的折射率。在一個(gè)實(shí)施方案中，金屬氧化物前體的濃度為糊狀物的 約 0. Olwt% 至約 20wt%。
[0111] 影響過(guò)渡層的折射率的另一因素將是燒制層的表面粗糙度。如果燒制的過(guò)渡層與 空氣的界面相對(duì)平滑，更多的光將穿過(guò)涂層-空氣界面透射。如果涂層-空氣界面相對(duì)粗 糙，更多的光將通過(guò)界面反射。根據(jù)本發(fā)明的方法，燒制層相對(duì)一致的厚度提供了基本均一 的過(guò)渡層。在一個(gè)實(shí)施方案中，表面的粗糙度、或過(guò)渡層最厚部分和過(guò)渡層最薄部分之間的 差別，為約〇? 1至約10nm〇
[0112] 本發(fā)明的過(guò)渡層通過(guò)形成一種或多種金屬氧化物前體糊狀物制備。所述糊狀物 可以包括至少一種可溶金屬?gòu)?fù)合物、樹(shù)脂和能溶解金屬?gòu)?fù)合物的溶劑以及樹(shù)脂。可以通過(guò) 任意常規(guī)方式，包括混合、攪拌、加熱、攪動(dòng)、晃動(dòng)等完成溶解。所述糊狀物可包含復(fù)合物形 成劑和一種或多種任選的添加劑。所述前體糊狀物包含能在燒制之后形成金屬氧化物的金 屬離子。之后將糊狀物放置在底物的至少一部分上，并干燥、預(yù)加熱并燒制或不預(yù)加熱而燒 制。預(yù)加熱糊狀物包括將糊狀物加熱至某一溫度并持續(xù)加熱至足以燒盡樹(shù)脂、任意殘留的 溶劑和任選的添加劑。燒制過(guò)程將干燥和預(yù)加熱層中金屬離子氧化從而形成最終的金屬氧 化物層。設(shè)計(jì)所述方法使其制備出包括金屬氧化物的連續(xù)、光學(xué)上透明的、燒制的膜/層， 附加有可調(diào)節(jié)折射率的性質(zhì)。如在本文中更詳細(xì)描述的，所述方法任選地包括重復(fù)幾個(gè)步 驟以在底物上形成多層。
[0113] 根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行的方法，具有簡(jiǎn)單并有效施行的優(yōu)勢(shì)，所述方法能用于很多不同 的應(yīng)用，并且可以調(diào)整為在較大底物面積上應(yīng)用。為了選擇適宜的可溶金屬?gòu)?fù)合物作為金 屬氧化物前體糊狀物的組分，可以為了適應(yīng)特殊需要調(diào)整涂層的折射率。所述方法還提供 了在大氣條件下完成糊狀物的施涂和燒制。從而避免了使用真空設(shè)備和其他昂貴程序。
[0114] 同樣，通過(guò)正確選擇溶劑、樹(shù)脂和任選添加組分的組合，可以根據(jù)不同鋪設(shè)技術(shù)制 備糊狀物。也可以將不同組合物的多個(gè)層涂覆至底物以實(shí)現(xiàn)具有不同折射率的層以獲得強(qiáng) 化的透射或反射性。
[0115] 根據(jù)本發(fā)明，將金屬氧化物前體糊狀物涂覆至透明底物，其包括玻璃、透明陶瓷、 透明聚合物、晶體等。除了底物在燒制過(guò)程要穩(wěn)定，不對(duì)適宜的底物限制?？梢灶A(yù)期不透明 的底物，尤其是需要部分反射的過(guò)渡層時(shí)，可以用本發(fā)明的糊狀物層化。
[0116] 根據(jù)本發(fā)明的可溶金屬?gòu)?fù)合物是能在溶劑中溶解并在燒制之后能在底物上形成 氧化物化合物層的金屬化合物，所述底物是透明的并具有各種折射率。
[0117] 已知金屬離子的標(biāo)準(zhǔn)溶液可用于各種化學(xué)分析技術(shù)如火焰原子吸收和電感耦合 等離子體實(shí)驗(yàn)的儀器校準(zhǔn)。其他已知的溶解的金屬離子的應(yīng)用為化學(xué)干燥劑和催化。金屬 溶液還可用于作為光澤涂層已知的陶瓷裝飾領(lǐng)域。各種顏色的涂層可以應(yīng)用至使用這些涂 層的陶瓷餐具。特別值得關(guān)注的是使用各種金屬溶液來(lái)改變通過(guò)印制包含貴金屬的溶液而 制備的燒制膜的顏色。通過(guò)用金改變涂層中的金屬離子，將含金涂層制成藍(lán)色、綠色、紫色 和紅色。遺憾的是，當(dāng)在較大面積上印制時(shí)，這些材料表現(xiàn)不佳。本發(fā)明致力于提供在較大 底物面積上印制基本無(wú)缺陷的金屬氧化物前體糊狀物。
[0118] 在一個(gè)實(shí)施方案中，金屬醇鹽作為溶解的金屬離子源使用。金屬甲醇鹽、金屬乙醇 鹽、金屬異丙醇鹽、金屬丁醇鹽、金屬螯合物、金屬醇化物等是所述化合物的非限制性例子。 這些化合物可易溶解于本文所述的溶劑。本發(fā)明中的金屬?gòu)?fù)合物是能在具有各種折射率的 底物上形成透明涂層的那些氧化物。形成本發(fā)明主題的氧化物層的金屬的非限制性例子包 括 B、Al、Si、P、Sc、Ti、Zn、Ga、Ge、As、Y、Zr、Nb、Mo、In、Sn、Sb、La、Hf、Ta 和 W。其他形成 金屬氧化物層的適宜的金屬?gòu)?fù)合物是Si、Ti、Zn、Zr、Nb、Hf和Ta。
[0119] 燒制層的厚度將影響涂層的透明程度和折射率。根據(jù)本發(fā)明，金屬氧化物單層的 燒制厚度從約〇. 01微米至約10微米。
[0120] 待制備的最簡(jiǎn)單的金屬氧化物前體糊狀物是包含僅一種金屬陽(yáng)離子的那些糊狀 物。僅具有單獨(dú)金屬?gòu)?fù)合物的簡(jiǎn)單糊狀物可以制備成已知的金屬陽(yáng)離子濃度以制備具有已 知折射率的多種備用糊狀物。這些單金屬氧化物前體備用糊狀物可在燒制之前按已知的濃 度結(jié)合至一起，以提供調(diào)整單層的折射率的途徑。調(diào)整每一備用糊狀物的比例使得可以調(diào) 整燒制之后單層最終的折射率。任選地，制備已知折射率的金屬?gòu)?fù)合物可以預(yù)先確定的濃 度在原位結(jié)合以形成單獨(dú)的糊狀物，其類似實(shí)現(xiàn)了單層折射率的調(diào)整。在任意情況下，可以 隨著時(shí)間檢查這些溶液的穩(wěn)定性以確定是否形成任意沉淀或模糊，可能影響形成的燒制金 屬氧化物層的透明度和均一性。如圖9和10所示，也可以預(yù)期備用糊狀物或組合糊狀物可 以組合以形成單層或多層底物。
[0121] 通過(guò)應(yīng)用液體金屬氧化物前體制備高質(zhì)量金屬氧化物膜取決于制備可溶金屬離 子穩(wěn)定溶液的能力。糊狀物在膜上燒制之前，復(fù)合物形成劑的加入可以通過(guò)過(guò)早氧化來(lái)穩(wěn) 定金屬氧化物前體。本文將詳細(xì)描述復(fù)合物形成劑的加入。
[0122] 加入金屬氧化物前體糊狀物的用于調(diào)整層的折射率的可溶金屬氧化物的量將取 決于其應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明，適量的可溶金屬氧化物是糊狀物的約0. Olwt%至約20wt%。
[0123] 在本發(fā)明材料的配方中，另一考慮因素在于所涉及的金屬是親氧（喜氧）的并且 其前體化合物，在曝露至水或氧氣之后，在涂覆至底物表面、干燥和燒制的過(guò)程之前，有時(shí) 需要保護(hù)其免受不愿發(fā)生的氧化。
[0124] 通過(guò)使用復(fù)合物形成劑，有可能保護(hù)金屬?gòu)?fù)合物不與水和氧氣反應(yīng)。復(fù)合物形 成劑替代了金屬?gòu)?fù)合物上存在的一些或全部配位體，以提供在水或氧氣的存在下較不易 于氧化的金屬化合物。適宜的復(fù)合物形成劑的非限制性例子是聚丙烯酸、草酸、馬來(lái)酸、 琥珀酸、二丙二醇醚、甘醇二甲醚（glyme)如二丙甘醇二甲醚（proglyme)、三甘醇二甲醚 (triglyme)和高甘醇二甲醚（high glyme)、l，4 丁二醇、1，3 丁二醇、1，3丙二醇、松香、檸檬 酸，其他天然和人造有機(jī)酸和醇等。
[0125] 本發(fā)明也有可能購(gòu)買(mǎi)金屬?gòu)?fù)合物的穩(wěn)定的市售溶液用于保護(hù)其不 與水和氧氣反應(yīng)。通過(guò) Dorf Ketal Chemicals LLC，3727Greenbriar,Suite 114, Stafford, Texas, 77477, USA提供的商標(biāo)名為T(mén)yzor的產(chǎn)品，是通過(guò)與水和氧氣的反應(yīng) 穩(wěn)定的鈦和鉻溶液的例子。將復(fù)合物形成劑加入根據(jù)本發(fā)明的金屬氧化物前體糊狀物，含 量在糊狀物的約lwt%至約15wt%。不加入復(fù)合物形成劑，金屬氧化物前體復(fù)合物在燒制 操作之前，可能沉淀或在糊狀物中形成粉末。這將導(dǎo)致非均勻燒制的層。
[0126] 本發(fā)明中，一方面，樹(shù)脂包含在金屬氧化物前體糊狀物中。加入的樹(shù)脂的量使得使 用者調(diào)整糊狀物用于特定的鋪設(shè)技術(shù)。為了調(diào)整特定糊狀物的粘度并實(shí)現(xiàn)特定的流變性， 之后可以使用不同的應(yīng)用技術(shù)以將糊狀物涂覆至底物。此組分變量與本文進(jìn)一步描述的應(yīng) 用技術(shù)相關(guān)聯(lián)。在燒制中將燒盡樹(shù)脂并不影響涂層的折射率。
[0127] 在一個(gè)實(shí)施方案中，為此目的，使用水溶性的樹(shù)脂。水溶性的樹(shù)脂對(duì)于環(huán)境危害較 低并且在燒制之后具有更低毒性。不同于溶于有機(jī)溶劑的樹(shù)脂，水溶性的樹(shù)脂在干燥或燒 制之后并不向大氣中釋放揮發(fā)性物質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明，適宜的水溶性的樹(shù)脂是纖維素基材料， 如羥丙基纖維、木制品如木質(zhì)素、室溫下為固體的長(zhǎng)鏈多元醇、葡萄糖、淀粉等。根據(jù)本發(fā) 明，其他適宜的水溶性樹(shù)脂是羥丙基纖維、如樹(shù)脂的羥丙基纖維素系列（Klucel line)、長(zhǎng) 鏈多元醇、如聚乙二醇系列（Carbowax line)。也可以預(yù)期，可任選使用溶解于有機(jī)溶劑中 的樹(shù)脂。
[0128] 其他添加劑還可包括環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯、丙烯酸樹(shù)脂、纖維素制品、乙稀類、天然蛋白 質(zhì)、苯乙烯、聚鏈烷、碳酸鹽、松香、松香酯、烷烴、干燥油和多聚糖如淀粉、瓜爾、糊精和海藻 酸鹽等。
[0129] 加入金屬氧化物前體糊狀物的樹(shù)脂量將取決于應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明，適宜的樹(shù)脂含 量是糊狀物的約lwt%至約15wt%，以獲得糊狀物的粘度范圍約1000至約180, 000厘泊。
[0130] 根據(jù)本發(fā)明，一方面，金屬氧化物前體通過(guò)絲網(wǎng)印刷方法涂覆，并且調(diào)整糊狀物中 樹(shù)脂的量來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的粘度，約1000至約180, 000厘泊。
[0131] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，調(diào)整本發(fā)明的糊狀物以用于數(shù)碼印刷。在上述情況下，調(diào)整 樹(shù)脂的量以獲得粘度的范圍約1至約400厘泊。
[0132] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，調(diào)整糊狀物中樹(shù)脂的量以用于輥涂。通過(guò)樹(shù)脂的量改進(jìn)所 述糊狀物以獲得粘度的范圍約100至約25, 000厘泊。
[0133] 根據(jù)本發(fā)明的方法通常包括將金屬氧化物前體糊狀物放置在至少底物的一部分 上。"放置"表示涂覆、鋪設(shè)、層設(shè)、涂布等，是指將金屬氧化物前體糊狀物與底物的至少一部 分接觸的行為的常見(jiàn)術(shù)語(yǔ)，并不表示限制特定操作方式。本申請(qǐng)的金屬氧化物前體糊狀物 能用很多技術(shù)涂覆至底物的至少一部分。本發(fā)明的糊狀物的特定優(yōu)勢(shì)是能夠根據(jù)每一特定 涂覆方案調(diào)整糊狀物的粘度和組分。
[0134] 本發(fā)明，一方面，將金屬氧化物前體糊狀物通過(guò)絲網(wǎng)印刷涂覆至底物的至少一部 分。絲網(wǎng)印刷是使用細(xì)篩網(wǎng)或絲網(wǎng)，涂布有不可滲透物質(zhì)的空白區(qū)域。通常，通過(guò)填片和刮 板將涂布材料壓入篩網(wǎng)的開(kāi)孔處并在刮板印刷中涂布在底物的表面，從而涂布底物的至少 一部分。絲網(wǎng)印刷實(shí)現(xiàn)了底物較大表面區(qū)域的相對(duì)廉價(jià)的覆蓋。絲網(wǎng)印刷還實(shí)現(xiàn)了在底物 上涂覆形狀、設(shè)計(jì)、字母、商標(biāo)等。在絲網(wǎng)印刷的應(yīng)用中，糊狀物必須固定在絲網(wǎng)上并不通 過(guò)絲網(wǎng)滴落，直至刮板將壓力和剪切力涂覆至涂層材料。此類型的應(yīng)用技術(shù)的糊狀物的粘 度范圍從約1000至約180, 000厘泊。根據(jù)本發(fā)明，一方面，金屬氧化物前體糊狀物通過(guò)絲 網(wǎng)印刷方法涂覆，其中將金屬氧化物前體糊狀物壓入篩網(wǎng)的開(kāi)孔處以涂布底物的至少一部 分。調(diào)整糊狀物中樹(shù)脂的量以實(shí)現(xiàn)所需的粘度，約1000至約180, 000厘泊。根據(jù)本發(fā)明， 用于絲網(wǎng)印刷的篩網(wǎng)尺寸是約230-篩孔/英寸（90股/厘米）至約600-篩孔/英寸（236 股/厘米）。通過(guò)濕厚約3微米至約100微米的絲網(wǎng)印刷涂覆糊狀物。
[0135] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的糊狀物可因數(shù)碼印刷調(diào)整并通過(guò)該技術(shù)涂覆至底 物的至少一部分。在此情況下，能向糊狀物施壓使其穿過(guò)小噴嘴并置于底物的一部分上。調(diào) 整樹(shù)脂的量以獲得粘度的范圍約1至約400厘泊。
[0136] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的糊狀物中樹(shù)脂的量可因輥涂涂覆技術(shù)調(diào)整并通過(guò) 該技術(shù)涂覆至底物的至少一部分。通過(guò)樹(shù)脂的量改進(jìn)糊狀物以獲得粘度的范圍約1〇〇至約 25, 000厘泊。在上述粘度中，所述糊狀物保持在滾筒上直至滾筒與底物的至少一部分接觸， 將糊狀物傳送至底物。
[0137] 根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的糊狀物可因其他涂覆技術(shù)，如簾幕式淋涂、帶式涂布、噴涂、 噴墨印刷/涂布、刷涂、浸漬涂布、滴涂、旋轉(zhuǎn)涂布、移印等技術(shù)改進(jìn)并涂覆至底物的至少一 部分。本發(fā)明還預(yù)期了將不同涂覆技術(shù)組合至單一底物上。根據(jù)本發(fā)明，可以根據(jù)這些特 定的涂覆技術(shù)調(diào)整樹(shù)脂的量。
[0138] 根據(jù)本發(fā)明，所述糊狀物能提供底物上完全或部分的覆蓋。所述糊狀物可涂覆至 幾乎任意不同的圖案、設(shè)計(jì)或商標(biāo)。還預(yù)期了具有相同或不同折射率的糊狀物可以按照特 定應(yīng)用的需要部分或全部重疊的方式或設(shè)計(jì)應(yīng)用。還預(yù)期了所述糊狀物可以涂覆至底物的 多個(gè)面的至少一部分。糊狀物鋪設(shè)在底物上的濕厚度將取決于所需的結(jié)果。當(dāng)使用更高載 荷的可溶性金屬?gòu)?fù)合物時(shí)，可以涂覆更薄濕厚度的糊狀物。放置的糊狀物過(guò)厚會(huì)導(dǎo)致視覺(jué) 上不透明的燒制涂層。過(guò)厚的濕涂層還可以導(dǎo)致鼓泡、卷曲、脫皮、或不平滑的燒制涂層。根 據(jù)本發(fā)明，干燥和燒制之前的濕糊狀物的厚度是約3微米至約100微米。
[0139] 此外，本發(fā)明的糊狀物可任選地包括本領(lǐng)域通常已知的添加劑以改善分散性、濕 度、流動(dòng)性和流變性并消除表面缺陷。根據(jù)本發(fā)明的糊狀物可以根據(jù)意向應(yīng)用結(jié)合這些額 外的組分。典型添加劑的非限制性例子包括著色劑、分散劑、表面活性劑、粘度調(diào)節(jié)劑、流動(dòng) 性調(diào)節(jié)劑、穩(wěn)定劑、共溶劑如醇和清晰度促進(jìn)劑以促進(jìn)印標(biāo)組合物視覺(jué)特征的保持。如上所 述，任選在所述印標(biāo)組合物中使用一種或多種添加劑。加入金屬氧化物前體糊狀物中的添 加劑的量取決于應(yīng)用。
[0140] 根據(jù)本發(fā)明的最簡(jiǎn)單的實(shí)施方案中，可溶性金屬?gòu)?fù)合物溶解于一種或多種溶劑。 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，溶劑具有溶解可溶性金屬?gòu)?fù)合物和使用的任意樹(shù)脂或添加 劑的雙重作用。溶解可溶金屬?gòu)?fù)合物的溶劑的選擇是根據(jù)所述復(fù)合物的化學(xué)組分、其中發(fā) 現(xiàn)金屬離子的鹽和待采用的最終意向應(yīng)用方法來(lái)變化的。溶劑可以是非極性或極性的，包 括水。根據(jù)本發(fā)明，一方面，適宜的溶劑包括醇、多元醇、二醇和二醇醚家族的成員、羧酸如 甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和羥基乙酸等。其他適宜溶解金屬醇鹽如TEOS (四乙基正硅酸鹽）、 TIP【異丙氧化鈦（IV)】和n-丙氧化鋯（IV)的溶劑如醇、多元醇和多元醇醚。加入金屬 氧化物前體糊狀物的溶劑量將取決于應(yīng)用。溶劑量將影響干燥速率、糊狀物中所有組分的 溶解度、糊狀物的粘度。根據(jù)本發(fā)明，適于金屬氧化物前體糊狀物的溶劑量是糊狀物的約 50wt % 至約 98wt %。
[0141] 根據(jù)本發(fā)明，存在兩種制備梯度折射率層的主要方法。在第一個(gè)實(shí)施方案中，本文 中稱為"涂布梯度"，所述方法包括將金屬氧化物前體糊狀物的連續(xù)涂層涂覆至底物上。所 述連續(xù)涂層形成具有梯度折射率的單過(guò)渡層。每一連續(xù)的涂層包括金屬氧化物前體以使每 一燒制涂層的折射率隨著所述過(guò)渡層的形成而連續(xù)增大或減小。
[0142] 在本文中所述的一個(gè)方法中，所形成的過(guò)渡層在具有變化折射率的連續(xù)涂層之間 不具備明確的內(nèi)邊界。即，所述連續(xù)涂層相互混合以形成一個(gè)統(tǒng)一層，該層在具有變化的折 射率的層的部分之間不顯示確實(shí)或明確的界限/邊界。如果在連續(xù)涂層之間的邊界保持不 連續(xù)，所述體系易于經(jīng)歷反射損失。為了避免反射損失，根據(jù)本發(fā)明，所述涂層用相鄰?fù)繉?模糊化從而限制折射損失。因此，基本減少了涂層之間的明確邊界。
[0143] 雖然不受限于任何特定的理論，認(rèn)為通過(guò)"化學(xué)相互混合"和/或"物理相互混合" 實(shí)現(xiàn)將金屬氧化物前體糊狀物連續(xù)涂層的邊界模糊化，所述糊狀物包括金屬氧化物前體、 有機(jī)載體和散射顆粒。
[0144] 認(rèn)為化學(xué)相互混合通常發(fā)生在室溫或略高于室溫，在有機(jī)燒盡的載體在金屬氧化 物前體糊狀物中蒸發(fā)之前，并在金屬氧化物前體氧化形成透明金屬氧化物之前。在此類型 相互混合中，在具有不同折射率的第一介質(zhì)和第二介質(zhì)之間，由多個(gè)涂層形成過(guò)渡層。首 先，將"涂層1"糊狀物涂覆至第一介質(zhì)并干燥。所述涂層1糊狀物具有的金屬氧化物前體 可產(chǎn)生的折射率基本等于或盡可能接近所述第一介質(zhì)的折射率。之后，將"涂層2"糊狀物 涂覆至所述涂層1糊狀物上。所述涂層2糊狀物具有的前體必須產(chǎn)生在所述涂層1糊狀物 和所述第二介質(zhì)（不管其高于或低于涂層1糊狀物）之間的折射率。
[0145] 在此實(shí)施方案中，所述糊狀物通常能互相混溶。因此，涂層2糊狀物中的溶劑將部 分溶解下層干燥的涂層1，使得在兩種糊狀物中的金屬氧化物前體在其共有邊界處互相混 合。之后干燥涂層2糊狀物從而避免進(jìn)一步的相互混合。溶劑從涂層2糊狀物進(jìn)入涂層1 的穿透深度，相關(guān)的金屬氧化物前體相互混合量將取決于在涂層2糊狀物中存在的溶劑比 例，涂層2糊狀物干燥之前的時(shí)間和其他可以因特定所需結(jié)果而調(diào)整的因素。之后，可以將 涂層3糊狀物涂覆至干燥的涂層2等，直至涂覆最后的涂層糊狀物，其具有的前體必須產(chǎn)生 基本等于、或盡可能接近所述第二介質(zhì)的折射率。
[0146] 在燒制多涂層糊狀物之后，當(dāng)將涂層的模糊邊界設(shè)置到位后，形成單獨(dú)的均勻梯 度過(guò)渡層。當(dāng)然，同時(shí)涂覆和燒制的涂層的數(shù)量和厚度是有限制的。如果涂覆過(guò)多的涂層 和/或過(guò)厚的涂層，所述涂層和/或形成的過(guò)渡層將可能從底物卷曲或在底物上形成松散 的粉末。
[0147] 雖然不受限于任何特定的理論，認(rèn)為涂層之間的物理相互混合最有可能取決于涂 層的孔隙度。認(rèn)為物理相互混合在高溫下發(fā)生，此時(shí)進(jìn)行有機(jī)燒除并發(fā)生金屬氧化物前體 的氧化且金屬層開(kāi)始致密。研宄表明，對(duì)于本實(shí)施方案，此溫度范圍約325°C至525°C。
[0148] 在此情況下，將連續(xù)涂層涂覆至底物并且將每一涂層加熱至所述溫度范圍。在每 一涂層中的有機(jī)組分開(kāi)始燒除并且所述金屬氧化物前體在所述范圍的低界點(diǎn)開(kāi)始氧化，形 成稍帶孔隙的金屬氧化物膜。如果在氧化物膜全面形成/致密化之前停止燒制，涂層將包 含小孔而不是平滑涂層。在該過(guò)程中，冷卻涂層并在其上印刷下一層。
[0149] 之后印刷的涂層將能部分穿透入其下涂層的孔隙中，其中之后印刷的糊狀物的氧 化物前體將與部分氧化的下部涂層混合，從而將兩涂層之間的折射率模糊化。然后再將后 印刷的糊狀物從約325°C至約525°C加熱以形成另一稍帶孔隙的涂層。對(duì)之后涂覆的任意 糊狀物重復(fù)這些操作。當(dāng)涂覆所有涂層之后，并在最終燒制形成的過(guò)渡層中，將確定涂層之 間模糊化的折射率。在最終燒制期間，將達(dá)到高于約325°C至約525°C的溫度，所述稍帶孔 隙的涂層基本將致密化。其中，金屬氧化物前體將基本氧化，形成基本均勻的平滑過(guò)渡層， 其基本無(wú)孔并包括透明的金屬氧化物。所述相互混合涂層將形成具有梯度折射率的單獨(dú)的 過(guò)渡層，其在涂層之間的邊界基本模糊。
[0150] 在這些制備梯度折射率過(guò)渡層的情況下，通過(guò)絲網(wǎng)印刷、數(shù)碼噴墨印刷、噴涂、輥 涂、棒涂、簾幕式涂布、滴涂、移印等涂覆涂層。
[0151] 另一方面，所述過(guò)渡層的每層基本保持區(qū)別于另一層。就上述方面而言，所述方法 包括在涂覆下一層之前，對(duì)每個(gè)將要形成的層鋪設(shè)、干燥和燒制的操作。在涂覆下一層以前 來(lái)燒制之前的層減少了可具有或不具有不同折射率或分離的層的移位、混合或互相摻混。
[0152] 可以調(diào)整多層過(guò)渡層以制備光吸收性和光反射性。光吸收性，指過(guò)渡層增強(qiáng)穿過(guò) 其間的光的透射性能。反射性可以調(diào)整為波長(zhǎng)特異的。例如，涂層可以調(diào)整為反射UV-A、 UV-B、可見(jiàn)光或其組合。
[0153] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法包括隨著過(guò)渡層在第一和第二介質(zhì)之間形成，通 過(guò)連續(xù)變化折射率在第一介質(zhì)上形成梯度折射率涂層。本文將此稱為"組合物梯度"。一方 面，所述方法包括在第一介質(zhì)上數(shù)碼噴墨印刷連續(xù)變化折射率的涂層以形成梯度過(guò)渡層。
[0154] 在此方法中，以組合物梯度而非涂層梯度數(shù)碼設(shè)置所述過(guò)渡層，從而在第一介質(zhì) 的折射率和第二介質(zhì)的折射率之間過(guò)渡。在此實(shí)施方案中，隨著糊狀物穿過(guò)過(guò)渡層的厚度 形成，通過(guò)改變?cè)诮饘傺趸锴绑w糊狀物中的金屬氧化物前體的濃度來(lái)調(diào)整梯度（即金屬 氧化物前體濃度的改變）。即，最接近于第一介質(zhì)界面的過(guò)渡層的一部分具有不同于最遠(yuǎn) 離與第一介質(zhì)界面（即最接近于第二介質(zhì)界面）的過(guò)渡層的一部分的金屬氧化物前體的比 例，該比例在所述的兩部分之間連續(xù)升高或降低。
[0155] 如果第一介質(zhì)的折射率大于第二介質(zhì)，則在過(guò)渡層中的高折射率金屬氧化物前體 的比例在接近于第一介質(zhì)界面的過(guò)渡層的部分較高，而在接近于第二介質(zhì)界面的過(guò)渡層的 部分較低。如果所述第一介質(zhì)的折射率低于第二介質(zhì)，則在過(guò)渡層中的高折射率金屬氧化 物前體的比例在接近于第一介質(zhì)界面的部分較低，而在接近于第二介質(zhì)界面的部分較高。
[0156] 在此方法中，在印刷過(guò)程中，連續(xù)變化糊狀物中高折射率金屬氧化物前體的濃度， 以形成具有梯度折射率的過(guò)渡層，所述梯度折射率已經(jīng)在印刷中在過(guò)渡層的不同部分之間 連續(xù)調(diào)整。一旦經(jīng)過(guò)印刷，燒制涂層以設(shè)定過(guò)渡層中的梯度折射率。
[0157] 噴墨印刷技術(shù)需要比絲網(wǎng)印刷更低粘度的墨水。低粘度的墨水具有更低量的待燒 除的樹(shù)脂并因此，有可能制備更厚的成品氧化物涂層。
[0158] 具有散射顆粒的組合梯度討渡層
[0159] 本發(fā)明的梯度過(guò)渡層可將散射顆?；蚪Y(jié)合入其中或作為分開(kāi)的層結(jié)合，以進(jìn)一步 增強(qiáng)光從一種介質(zhì)透射至另一種介質(zhì)的效率。簡(jiǎn)單將散射顆粒加入梯度涂層的方法，或簡(jiǎn) 單將另一包括散射顆粒的分開(kāi)的層放置在接近梯度涂層的加入方法，可以制備所述組合。 同樣，形成晶體顆粒的方法，如本文所述，可以與梯度涂層結(jié)合以制備有效的光透射過(guò)渡 層。
[0160] 在一個(gè)實(shí)施方案中，在用于形成過(guò)渡層的梯度涂層中包含散射顆粒。在此實(shí)施方 案中，一方面，在用于形成過(guò)渡層的每一梯度涂層中包含的散射顆粒，具有的折射率低于將 其包含的每個(gè)相應(yīng)的梯度層。另一方面，在用于形成過(guò)渡層的每一梯度涂層中包含的散射 顆粒，具有的折射率高于將其包含的每個(gè)相應(yīng)的梯度層。又一方面，在用于形成過(guò)渡層的每 一梯度涂層中包含的散射顆粒，具有的折射率高于或低于將其包含的每個(gè)相應(yīng)的梯度層。
[0161] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，散射顆粒包含于與梯度過(guò)渡層分離的層中。
[0162] 實(shí)施例
[0163] 以下實(shí)施例用以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋說(shuō)明，不應(yīng)作為對(duì)權(quán)利要求的限制。
[0164] 散射層的實(shí)施例
[0165]實(shí)施例1.稱量200g的S403漿料（SRRG)，費(fèi)羅公司實(shí)驗(yàn)用無(wú)鉛漿料，放入炒鍋。 稱量2g的85%的磷酸，放入另一燒杯中，并加入約15g的去離子水。用玻璃棒攪拌所述酸 性溶液之后將其倒在玻璃粉末上。通過(guò)加入更多的水并攪拌形成濃懸浮液。之后將炒鍋放 置在86°C的強(qiáng)干燥器中干燥。通過(guò)干燥過(guò)程中用刮刀部分的方法使粉末松散以保證完成干 燥。干燥之后，使用之前，通過(guò)325目篩網(wǎng)篩選粉末。
[0166] 實(shí)施例2.用15g從實(shí)施例1篩選的漿料和4g的C92介質(zhì)，購(gòu)自費(fèi)羅公司，制備對(duì) 比例，將其經(jīng)過(guò)稱量，放在玻璃板上并用刮刀研磨以形成糊狀物。通過(guò)420目篩網(wǎng)將糊狀物 印刷在底物上，其由幾層鈉鈣玻璃片組成。將玻璃置于電爐上以干燥。干燥之后，將玻璃置 于鋁板上并且將鋁板置于金屬絲網(wǎng)上。將此組合置于400°C加熱爐中并加熱10分鐘。所述 步驟作為"預(yù)加熱"，
[0167] 其中在玻璃顆粒開(kāi)始軟化之前，將糊狀物中作為有機(jī)載體作用的C92介質(zhì)燒除， 僅留下玻璃顆粒。之后，將該組合在575°C燒制7. 5分鐘。此第二燒制步驟作為"燒制步驟"， 其中玻璃顆粒熔融。燒制之后，冷卻該套組合，其在玻璃板上形成透明并平滑的膜涂層。此 涂層具有高折射率約2. 1。見(jiàn)本文中表1，顯示與此實(shí)施例2,以及實(shí)施例3-6的視覺(jué)特性相 關(guān)的數(shù)據(jù)。
[0168]實(shí)施例3.除了將燒制溫度提升至600 °C，制備對(duì)比實(shí)施例3的方法與制備實(shí)施例 2的方法相同。此燒制膜同樣透明和平滑。見(jiàn)表1。
[0169]實(shí)施例4.除了將燒制溫度提升至625 °C，制備對(duì)比實(shí)施例4的方法與制備實(shí)施例 2的方法相同。此燒制膜同樣相對(duì)透明和平滑。見(jiàn)表1。
[0170] 實(shí)施例5.除了將燒制溫度提升至650°C，制備實(shí)施例5(根據(jù)本發(fā)明的光散射層） 的方法，與制備實(shí)施例2的方法相同。此燒制膜與其他膜的不同在于其朦朧的外觀。涂層 的表面外觀上顯得比對(duì)比實(shí)施例2-4更粗糙。見(jiàn)表1。
[0171] 實(shí)施例6.根據(jù)本發(fā)明的光散射層用9g的E-8047AM漿料、lg的EG-0225改性劑和 5g的C92介質(zhì)（購(gòu)自費(fèi)羅公司）制備，稱量后放在玻璃板上并用刮刀一起研磨至形成平滑、 均一的糊狀物。E-8047漿料經(jīng)燒制在玻璃上提供透明涂層。EG-0225添加劑，是加入后在 膜上提供散射并也能用于降低釉料的膨脹。通過(guò)230目篩網(wǎng)將糊狀物印刷在鈉鈣玻璃上， 并將玻璃置于電爐上干燥。干燥之后，將印刷的玻璃在425°C預(yù)加熱5分鐘并之后在635°C 燒制五分鐘以在玻璃上形成粗糙的、光散射層。
[0172] 之后將實(shí)施例1的糊狀物印刷在此粗糙的光散射層頂部印刷并將印刷物干燥。將 玻璃在400°C預(yù)加熱10分鐘并之后在600°C燒制10分鐘。在此燒制操作之后，來(lái)自實(shí)施例 1的透明涂層已經(jīng)變軟并流入粗糙的散射層。涂層的表面是光滑的，具有毫米級(jí)波痕。
[0173] 再次參照表1，對(duì)比實(shí)施例2-4幾乎不顯示散射，表現(xiàn)低霧度％值。由于霧度％值 過(guò)高而清晰度％值較低，光散射實(shí)施例6顯示大量散射。實(shí)施例6保持相對(duì)高的透射，顯示 大部分光穿過(guò)了樣品，但是在該過(guò)程中被散射。由于模糊度％是41. 0%，同時(shí)保持84. 2% 的高散射，光散射實(shí)施例5顯示了
[0174]中等高度含量的散射，其類似于對(duì)比實(shí)施例2-4,其顯示幾乎不散射。
[0175] 表1.實(shí)施例2-6的光學(xué)數(shù)據(jù)
[0176]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于增強(qiáng)兩種具有不同折射率的介質(zhì)之間的光的透射的組合物，其中所述組合 物鋪設(shè)在兩種介質(zhì)之間，并且光穿過(guò)所述組合物透射，所述組合物包括： 具有第一折射率的基材，和 具有第二折射率的散射顆粒，所述第二折射率不同于第一折射率，其中所述散射顆粒 分散于所述基材中并且散射了穿過(guò)所述組合物透射的一部分光，從而增強(qiáng)了兩種介質(zhì)之間 的光的透射。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述顆粒的主尺寸的平均測(cè)量值為光波長(zhǎng)的約 0. 1倍至約10倍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合物，其中可見(jiàn)光穿過(guò)所述組合物透射并且所述顆粒是約 38nm 至約 7400nm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合物，其中所述顆粒的主尺寸的平均測(cè)量值為光波長(zhǎng)的約 0. 1倍至約1倍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合物，其中可見(jiàn)光穿過(guò)所述組合物透射并且所述顆粒是約 38nm 至約 740nm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合物，其中所述顆粒的主尺寸的平均測(cè)量值為光波長(zhǎng)的約 1倍至約10倍。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合物，其中可見(jiàn)光穿過(guò)所述組合物透射并且所述顆粒是約 380nm 至約 7400nm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合物，其中所述顆粒的主尺寸的平均測(cè)量值為光波長(zhǎng)的約 1倍至約2倍。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的組合物，其中可見(jiàn)光穿過(guò)所述組合物透射并且所述顆粒是約 380nm 至約 1480nm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的組合物，其中光的散射包括米式散射。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的組合物，其中光的散射基本由米式散射組成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述顆粒基本為球形。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述顆粒基本不為球形。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述第一折射率高于所述第二折射 率。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述第一折射率低于所述第二折射 率。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1-15任一項(xiàng)所述的組合物，其中散射顆粒的體積是所述組合物體積 的約1至約20%。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的組合物，其中所述基材中散射顆粒的體積是所述組合物體 積的約5至約15%。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的組合物，其中所述基材中散射顆粒的體積是所述組合物體 積的約10%。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1-18任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述散射顆?；揪鶆虻胤稚⒃谒?述基材中。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1-18任一項(xiàng)所述的組合物，其中所述散射顆粒基本不均勻地分散在 所述基材中。
21. -種形成用于增強(qiáng)兩種具有不同折射率的介質(zhì)之間的光的透射的過(guò)渡層的方法， 其中所述過(guò)渡層鋪設(shè)于兩種介質(zhì)之間并且光穿過(guò)所述過(guò)渡層透射，所述方法包括： 在兩種介質(zhì)之間鋪設(shè)組合物；和 處理所述組合物以形成過(guò)渡層，所述過(guò)渡層包括具有第一折射率的散射顆粒，其分散 于具有第二折射率的基材中，所述第二折射率不同于第一折射率； 其中一部分穿過(guò)過(guò)渡層透射的光通過(guò)散射顆粒散射從而增強(qiáng)兩種介質(zhì)之間光的透射。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法， 其中所述組合物包括分散在糊狀物中的散射顆粒，所述糊狀物包括玻璃漿料和有機(jī)載 體； 其中兩種介質(zhì)中的至少一種包括固體，并且所述鋪設(shè)的操作包括將所述組合物涂覆至 所述固體；并且 其中所述處理的操作包括： 燒制所述組合物以燒盡所述有機(jī)載體并熔融所述玻璃漿料，和 冷卻熔融的玻璃漿料從而形成其中分散有散射顆粒的基材。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法， 其中所述散射顆粒包括晶體顆粒； 其中所述組合物包括玻璃漿料、有機(jī)載體和晶種材料； 其中兩種介質(zhì)中的至少一種包括固體并且所述鋪設(shè)的操作包括將所述組合物涂覆至 所述固體； 其中所述處理的操作包括： 燒制所述組合物以燒盡所述有機(jī)載體，熔融所述玻璃漿料，和從所述組合物中生長(zhǎng)晶 體顆粒，以及 冷卻熔融的玻璃漿料從而形成其中分散有散射顆粒的基材。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法， 其中所述基材包括透明的金屬氧化物層； 其中所述組合物包括的所述散射顆粒分散在包括金屬氧化物前體和有機(jī)載體的糊狀 物中； 其中兩種介質(zhì)中的至少一種包括固體并且所述鋪設(shè)的操作包括將所述組合物涂覆至 所述固體； 其中所述處理的操作包括燒制所述組合物以燒盡所述有機(jī)載體和氧化金屬氧化物前 體從而形成其中分散有散射顆粒的透明金屬氧化物層。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21-24所述的方法，其中所述顆粒的主尺寸的平均測(cè)量值為光波長(zhǎng) 的約0. 1倍至約10倍。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中可見(jiàn)光穿過(guò)所述過(guò)渡層透射并且所述顆粒是約 38nm 至約 7400nm。
27. 根據(jù)權(quán)利要求21-25所述的方法，其中所述顆粒的主尺寸的平均測(cè)量值為光波長(zhǎng) 的約0. 1倍至約1倍。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中可見(jiàn)光穿過(guò)所述過(guò)渡層透射并且所述顆粒是約 38nm 至約 740nm。
29. 根據(jù)權(quán)利要求21-25所述的方法，其中所述顆粒的主尺寸的平均測(cè)量值為光波長(zhǎng) 的約1倍至約10倍。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中可見(jiàn)光穿過(guò)所述過(guò)渡層透射并且所述顆粒是約 380nm 至約 7400nm。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述顆粒的主尺寸的平均測(cè)量值為光波長(zhǎng)的約 1倍至約2倍。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中可見(jiàn)光穿過(guò)所述過(guò)渡層透射并且所述顆粒是約 380nm 至約 1480nm。
33. 根據(jù)權(quán)利要求21-32任一項(xiàng)所述的方法，其中光的散射包括米式散射。
34. 根據(jù)權(quán)利要求21-33任一項(xiàng)所述的方法，其中光的散射基本由米式散射組成。
35. 根據(jù)權(quán)利要求21-22和24-34任一項(xiàng)所述的方法，其中所述顆?；緸榍蛐?。
36. 根據(jù)權(quán)利要求21-34任一項(xiàng)所述的方法，其中所述顆?；静粸榍蛐巍?br> 37. 根據(jù)權(quán)利要求21-36任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一折射率高于所述第二折射 率。
38. 根據(jù)權(quán)利要求21-36任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一折射率低于所述第二折射 率。
39. 根據(jù)權(quán)利要求21-38任一項(xiàng)所述的方法，其中散射顆粒的體積是所述過(guò)渡層體積 的約1至約20%。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述散射顆粒的體積是所述過(guò)渡層體積的約5 至約15%。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中所述散射顆粒的體積是所述過(guò)渡層體積的約 10%〇
42. 根據(jù)權(quán)利要求21-41任一項(xiàng)所述的方法，其中所述散射顆粒基本均勻地分散在所 述基材中。
43. 根據(jù)權(quán)利要求21-41任一項(xiàng)所述的方法，其中所述散射顆?；痉蔷鶆虻胤稚⒃?所述基材中。
44. 一種用于增強(qiáng)具有不同折射率的兩種介質(zhì)之間光的透射的方法： 提供過(guò)渡層，該過(guò)渡層包括具有第一折射率的散射顆粒，其分散于具有第二折射率的 基材中，所述第二折射率不同于第一折射率； 將所述過(guò)渡層置于兩種介質(zhì)中，并且 穿過(guò)所述過(guò)渡層透射光，其中所述散射顆粒散射了一部分穿過(guò)所述過(guò)渡層透射的光， 從而增強(qiáng)在所述兩種介質(zhì)之間光的透射。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述提供包括了： 在所述兩種介質(zhì)之間鋪設(shè)組合物，和 處理所述組合物以形成所述過(guò)渡層。
46. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法， 其中所述組合物包括的散射顆粒分散在包括玻璃漿料和有機(jī)載體的糊狀物中； 其中兩種介質(zhì)中的一種包括固體并且所述鋪設(shè)的操作包括將所述組合物涂覆至所述 固體；并且 其中所述處理的操作包括： 燒制所述組合物以燒盡所述有機(jī)載體和熔融所述玻璃漿料，和 冷卻熔融的玻璃漿料從而形成其中分散有散射顆粒的基材。
47. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法， 其中所述散射顆粒包括晶體顆粒； 其中所述組合物包括玻璃漿料、有機(jī)載體和晶種材料； 其中兩種介質(zhì)中的至少一種包括固體并且所述鋪設(shè)的操作包括將所述組合物涂覆至 所述固體； 其中所述處理的操作包括： 燒制所述組合物以燒盡所述有機(jī)載體，熔融所述玻璃漿料，和從所述組合物中生長(zhǎng)晶 體顆粒，以及 冷卻熔融的玻璃漿料從而形成其中分散有散射顆粒的基材。
48. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法， 其中所述基材包括透明的金屬氧化物層； 其中所述組合物包括的所述散射顆粒分散在包括金屬氧化物前體和有機(jī)載體的糊狀 物中； 其中兩種介質(zhì)中的至少一種包括固體并且所述鋪設(shè)的操作包括將所述組合物涂覆至 所述固體； 其中所述處理的操作包括燒制所述組合物以燒盡所述有機(jī)載體和氧化金屬氧化物前 體從而形成其中分散有散射顆粒的透明金屬氧化物層。
49. 根據(jù)權(quán)利要求44-48所述的方法，其中所述顆粒具有其中所述顆粒的主尺寸的平 均測(cè)量值為光波長(zhǎng)的約〇. 1倍至約10倍。
50. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中可見(jiàn)光穿過(guò)所述過(guò)渡層透射并且所述顆粒是約 38nm 至約 7400nm。
51. 根據(jù)權(quán)利要求44-49所述的方法，其中所述顆粒的主尺寸的平均測(cè)量值為光波長(zhǎng) 的約0. 1倍至約1倍。
52. 根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中可見(jiàn)光穿過(guò)所述組合物透射并且所述顆粒是約 38nm 至約 740nm。
53. 根據(jù)權(quán)利要求44-49所述的方法，其中所述顆粒的主尺寸的平均測(cè)量值為光波長(zhǎng) 的約1倍至約10倍。
54. 根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中可見(jiàn)光穿過(guò)所述過(guò)渡層透射并且所述顆粒是約 380nm 至約 7400nm。
55. 根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中所述顆粒的主尺寸的平均測(cè)量值為光波長(zhǎng)的約 1倍至約2倍。
56. 根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中可見(jiàn)光穿過(guò)所述過(guò)渡層透射并且所述顆粒是約 380nm 至約 1480nm。
57. 根據(jù)權(quán)利要求44-56任一項(xiàng)所述的方法，其中光的散射包括米式散射。
58. 根據(jù)權(quán)利要求44-56任一項(xiàng)所述的方法，其中光的散射基本由米式散射組成。
59. 根據(jù)權(quán)利要求44-46和48-58任一項(xiàng)所述的方法，其中所述顆?；緸榍蛐?。
60. 根據(jù)權(quán)利要求44-58任一項(xiàng)所述的方法，其中所述顆?；静粸榍蛐巍?br> 61. 根據(jù)權(quán)利要求44-60任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一折射率高于所述第二折射 率。
62. 根據(jù)權(quán)利要求44-60任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一折射率低于所述第二折射 率。
63. 根據(jù)權(quán)利要求44-62任一項(xiàng)所述的方法，其中散射顆粒的體積是所述過(guò)渡層體積 的約1至約20%。
64. 根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述散射顆粒的體積是所述過(guò)渡層體積的約5 至約15%。
65. 根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，其中所述散射顆粒的體積是所述過(guò)渡層體積的約 10%〇
66. 根據(jù)權(quán)利要求44-65任一項(xiàng)所述的方法，其中所述散射顆?；揪鶆虻胤稚⒃谒?述基材中。
67. 根據(jù)權(quán)利要求44-65任一項(xiàng)所述的方法，其中所述散射顆?；痉蔷鶆虻胤稚⒃?所述基材中。
68. -種用于增強(qiáng)具有第一折射率的第一介質(zhì)和具有不同于第一折射率的第二折射率 的第二介質(zhì)之間光的透射的組合物，其中所述組合物鋪設(shè)在所述第一介質(zhì)和所述第二介質(zhì) 之間，并且通過(guò)穿過(guò)組合物厚度的光的透射增強(qiáng)光的透射，所述組合物包括： 包括多種透明金屬氧化物的單層，所述層從最接近第一介質(zhì)的層的一部分至最接近第 二介質(zhì)的層的一部分，具有沿層的厚度的梯度折射率。
69. 根據(jù)權(quán)利要求68所述的組合物，其中第一折射率低于第二折射率并且所述層的梯 度折射率從最接近第一介質(zhì)的層的一部分至最接近第二介質(zhì)的層的一部分，沿層的厚度而 增加。
70. 根據(jù)權(quán)利要求68所述的組合物，其中第一折射率高于第二折射率并且所述層的梯 度折射率從最接近第一介質(zhì)的層的一部分至最接近第二介質(zhì)的層的一部分，沿層的厚度而 降低。
71. -種形成過(guò)渡層的方法，所述過(guò)渡層用于增強(qiáng)具有第一折射率的第一介質(zhì)與具有 不同于第一折射率的第二折射率的第二介質(zhì)之間光的透射，其中所述過(guò)渡層是置于所述第 一介質(zhì)和第二介質(zhì)之間的單層，并且通過(guò)光穿過(guò)所述過(guò)渡層厚度的透射來(lái)增強(qiáng)光的透射， 所述方法包括： 在所述第一介質(zhì)和第二介質(zhì)之間鋪設(shè)組合物；并且 處理所述組合物以形成過(guò)渡層，所述過(guò)渡層包括多種透明的金屬氧化物，從最接近第 一介質(zhì)的層的一部分至最接近第二介質(zhì)的一部分，穿過(guò)所述過(guò)渡層的厚度產(chǎn)生梯度折射 率。
72. 根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其中： 第一和第二介質(zhì)中的至少一種是固體； 所述組合物包括多種金屬氧化物前體糊狀物，所述多種金屬氧化物前體糊狀物中每一 種包括金屬氧化物前體和載體； 所述鋪設(shè)的操作包括在所述固體上和在之前涂覆的糊狀物上涂覆每一種糊狀物，在涂 覆下一糊狀物之前干燥每種糊狀物； 所述處理的操作包括完成了所有的涂覆和干燥操作之后燒制組合物；并且 在每種糊狀物中的金屬氧化物與之前涂覆的糊狀物中的金屬氧化物前體相互混合，從 而形成具有梯度折射率的過(guò)渡層。
73. 根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其中： 第一和第二介質(zhì)中的至少一種是固體； 所述組合物包括多種金屬氧化物前體糊狀物，所述多種金屬氧化物前體糊狀物中每一 種包括金屬氧化物前體和載體； 所述鋪設(shè)的操作包括在所述固體上和在之前涂覆的糊狀物上涂覆每一種糊狀物，并將 每一種糊狀物在約325°C至約525°C加熱，從而在涂覆下一糊狀物之前形成金屬氧化物； 所述處理的操作包括完成了所有的涂覆和干燥操作之后在將所述組合物燒制至高于 約325°C至約525°C ;并且 所述多種金屬氧化物前體糊狀物中每一種內(nèi)的金屬氧化物前體與之前涂覆的糊狀物 中的金屬氧化物相互混合，并在燒制之后形成具有梯度折射率的過(guò)渡層。
74. 根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其中： 第一和第二介質(zhì)中的至少一種是固體； 所述組合物包括金屬氧化物前體糊狀物，所述金屬氧化物前體糊狀物在載體中包括一 定濃度的金屬氧化物前體； 所述鋪設(shè)的操作包括在所述固體上通過(guò)數(shù)碼噴墨印刷涂覆糊狀物，而金屬氧化物前體 的濃度在鋪設(shè)操作中連續(xù)變化從而從最接近第一介質(zhì)的組合物的一部分至最接近第二介 質(zhì)的組合物的一部分，在組合物中的金屬氧化物前體的濃度中產(chǎn)生梯度； 所述處理的操作包括將所述組合物燒制從而形成過(guò)渡層，該過(guò)渡層從最接近第一介質(zhì) 的過(guò)渡層的一部分至最接近第二介質(zhì)的過(guò)渡層的一部分，具有梯度折射率。
75. 根據(jù)權(quán)利要求74所述的方法，其中從最接近第一介質(zhì)的過(guò)渡層的一部分至最接近 第二介質(zhì)的過(guò)渡層的一部分，所述梯度折射率增加。
76. 根據(jù)權(quán)利要求74所述的方法，其中從最接近第一介質(zhì)的過(guò)渡層的一部分至最接近 第二介質(zhì)的過(guò)渡層的一部分，所述梯度折射率降低。
77. 根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其中： 第一和第二介質(zhì)中的至少一種是固體； 所述組合物包括多種金屬氧化物前體糊狀物，所述多種金屬氧化物前體糊狀物中每一 種包括金屬氧化物前體和載體； 所述鋪設(shè)的操作包括在所述固體上和在之前涂覆的糊狀物上涂覆每一種糊狀物，在涂 覆下一糊狀物之前干燥并燒制每種糊狀物，從而使在每種糊狀物中的金屬氧化物前體不與 之前涂覆的糊狀物中的金屬氧化物前體互相混合，形成包括不同梯度折射率層的過(guò)渡層。
78. 根據(jù)權(quán)利要求77所述的方法，其中從最接近第一介質(zhì)的過(guò)渡層的一部分至最接近 第二介質(zhì)的過(guò)渡層的一部分，所述梯度折射率增加。
79. 根據(jù)權(quán)利要求77所述的方法，其中從最接近第一介質(zhì)的過(guò)渡層的一部分至最接近 第二介質(zhì)的過(guò)渡層的一部分，所述梯度折射率降低。
80. -種形成采集透明光的過(guò)渡層的方法，所述過(guò)渡層在底物上具有可選的折射率，所 述方法包括： 提供底物、可溶解的金屬?gòu)?fù)合物、復(fù)合物形成劑、樹(shù)脂和能溶解所述可溶金屬?gòu)?fù)合物和 樹(shù)脂的溶劑； 在溶劑中溶解所述可溶金屬?gòu)?fù)合物，所述復(fù)合物形成劑和樹(shù)脂以形成金屬氧化物前體 糊狀物； 將金屬氧化物前體糊狀物鋪設(shè)在底物上；和 加熱金屬氧化物前體糊狀物至某一溫度并持續(xù)加熱至足以將溶劑和樹(shù)脂燒盡，并氧化 可溶金屬?gòu)?fù)合物從而在底物上形成金屬氧化物的透明過(guò)渡層，其中所述過(guò)渡層具有底物折 射率和空氣折射率之間的折射率。
81. 根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，其中： 所述金屬氧化物前體糊狀物的粘度為約1000-180, 000厘泊；并且所述鋪設(shè)包括絲網(wǎng) 印刷。
82. 根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法，其中所述過(guò)渡層的折射率低于1. 5。
83. 根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法，其中所述過(guò)渡層的折射率低于2. 0。
84. 根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法，其中所述可溶金屬?gòu)?fù)合物包括金屬醇鹽。
85. 根據(jù)權(quán)利要求83所述的方法，其中所述金屬醇鹽選自由金屬甲醇鹽、金屬乙醇鹽、 金屬異丙醇鹽、金屬丁醇鹽及其組合組成的群組。
86. 根據(jù)權(quán)利要求84所述的方法，其中所述金屬醇鹽選自由硼（B)、鋁（A1)、硅（Si)、 磷（P)、鈧（Sc)、鈦（Ti)、鋅（Zn)、鎵（Ga)、鍺（Ge)、砷（As)、釔（Y)、鋯（Zr)、鈮（Nb)、鉬 (Mo)、銦（In)、錫（Sn)、銻（Sb)、鑭（La)、鉿（Hf)、鉭（Ta)、鎢（W)及其組合組成的群組。
87. 根據(jù)權(quán)利要求84所述的方法，其中所述金屬醇鹽選自由四乙基正硅酸鹽（TE0S)、 異丙氧化鈦（IV) (TIP)、n-丙氧化鋯（IV)及其組合組成的群組。
88. 根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法，其中所述樹(shù)脂包括水溶性樹(shù)脂。
89. 根據(jù)權(quán)利要求88所述的方法，其中所述水溶性樹(shù)脂選自由羥丙基纖維、木質(zhì)素、 23°C下為固體的長(zhǎng)鏈多元醇、葡萄糖、淀粉及其組合組成的群組。
90. 根據(jù)權(quán)利要求281所述的方法，其中所述溶劑包含有機(jī)溶劑。
91. 根據(jù)權(quán)利要求90所述的方法，其中所述有機(jī)溶劑選自由醇、多元醇、二醇、二醇醚、 羧酸及其組合組成的群組。
92. 根據(jù)權(quán)利要求91所述的方法，其中所述羧酸選自由甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和羥基 乙酸及其組合組成的群組。
93. 根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法，其中所述金屬氧化物前體糊狀物還包括至少一種添 加劑，其選自由著色劑、分散劑、表面活性劑、粘度調(diào)節(jié)劑、流動(dòng)性調(diào)節(jié)劑、穩(wěn)定劑、共溶劑和 清晰度促進(jìn)劑組成的群組。
94. 根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法，其中所述復(fù)合物形成劑包括有機(jī)酸、醇或其組合物。
95. 根據(jù)權(quán)利要求94所述的方法，其中所述復(fù)合物形成劑選自由聚丙烯酸、草酸、馬來(lái) 酸、琥珀酸、二丙二醇醚、甘醇二甲醚、1，4 丁二醇、1，3 丁二醇、1，3丙二醇、松香、檸檬酸及 其組合組成的群組。
96. 根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法，其還包括在鋪設(shè)之后加熱之前將金屬氧化物前體糊 狀物干燥，以從金屬氧化物前體糊狀物中去除至少部分溶劑。
97. 根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法，其中所述可溶金屬?gòu)?fù)合物是多種可溶金屬?gòu)?fù)合物， 所述方法還包括： 在溶劑中分別溶解所述多種可溶金屬?gòu)?fù)合物、復(fù)合物形成劑和樹(shù)脂以形成多種單獨(dú)備 用糊狀物，其中多種單獨(dú)備用糊狀物中的每一種僅包括一種可溶金屬?gòu)?fù)合物；和 將所述多種單獨(dú)備用糊狀物結(jié)合以制備金屬氧化物前體糊狀物。
98. 根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，其中所述底物包括玻璃或透明陶瓷。
99. 根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，其中： 所述金屬氧化物前體糊狀物具有的粘度是約1-400厘泊；并且所述鋪設(shè)包括數(shù)碼印 刷。
100. 根據(jù)權(quán)利要求80所述的方法，其中 所述金屬氧化物前體糊狀物具有的粘度是約100-25, 000厘泊；并且所述鋪設(shè)包括輥 涂。
101. -種形成采集透明光的層的方法，所述層在底物上具有可選的折射率，所述方法 包括： 提供底物、多種可溶解的金屬?gòu)?fù)合物、樹(shù)脂、復(fù)合物形成劑和溶劑； 在溶劑中將所述多種可溶金屬?gòu)?fù)合物中的一種、復(fù)合物形成劑和樹(shù)脂溶解以形成金屬 氧化物前體糊狀物； 將金屬氧化物前體糊狀物鋪設(shè)在底物上； 加熱所述金屬氧化物前體糊狀物至某一溫度并持續(xù)加熱至足以將溶劑和樹(shù)脂燒盡，并 氧化多種可溶金屬?gòu)?fù)合物之一，從而在底物上形成層，其包括一種金屬氧化物的透明層，具 有底物和空氣的折射率之間的折射率；并且 對(duì)于多種可溶金屬?gòu)?fù)合物的殘留物，重復(fù)溶解、鋪設(shè)和加熱的步驟，直到所述殘留物耗 盡，其中所述層一層一層地疊放，并隨著遠(yuǎn)離底物的方向，折射率值降低。
102. 根據(jù)權(quán)利要求101所述的方法，其中： 所述金屬氧化物前體糊狀物具有的粘度是約1000-180, 000厘泊；并且 所述鋪設(shè)包括絲網(wǎng)印刷。
103. 根據(jù)權(quán)利要求101所述的方法，其中： 所述金屬氧化物前體糊狀物具有的粘度是約1-400厘泊；并且 所述鋪設(shè)包括數(shù)碼印刷。
104. 根據(jù)權(quán)利要求101所述的方法，其中： 所述金屬氧化物前體糊狀物具有的粘度是約100-25, 000厘泊；并且 所述鋪設(shè)包括輥涂。
105. -種形成光反射層的方法，所述層在底物上具有可選的折射率，所述方法包括： 提供底物、多種可溶解的金屬?gòu)?fù)合物、樹(shù)脂、復(fù)合物形成劑和溶劑； 在溶劑中將所述多種可溶金屬?gòu)?fù)合物中的一種、復(fù)合物形成劑和樹(shù)脂溶解以形成金屬 氧化物前體糊狀物； 將金屬氧化物前體糊狀物鋪設(shè)在底物上； 加熱金屬氧化物前體糊狀物至某一溫度并持續(xù)加熱至足以將溶劑和樹(shù)脂燒盡，并氧化 多種可溶金屬?gòu)?fù)合物之一，從而在底物上形成層，其包括一種金屬氧化物的透明層，具有底 物和空氣的折射率之間的折射率；并且 對(duì)于多種可溶金屬?gòu)?fù)合物的殘留物，重復(fù)溶解、鋪設(shè)和加熱的步驟，直到所述殘留物耗 盡，其中所述層一層一層地疊放，并具有交替更高或更低的折射率值。
106. 根據(jù)權(quán)利要求105所述的方法，其中： 所述金屬氧化物前體糊狀物具有的粘度約1000-180, 000厘泊；并且 所述鋪設(shè)包括絲網(wǎng)印刷。
107. 根據(jù)權(quán)利要求105所述的方法，其中： 所述金屬氧化物前體糊狀物具有的粘度約1-400厘泊；并且 所述鋪設(shè)包括數(shù)碼印刷。
108. 根據(jù)權(quán)利要求105所述的方法，其中： 所述金屬氧化物前體糊狀物具有的粘度約100-25, 000厘泊；并且 所述鋪設(shè)包括輥涂。
109. 根據(jù)權(quán)利要求105所述的方法，其中所述光反射層包括至少三層并反射約20%或 以上的入射光，所述入射光具有的波長(zhǎng)為315納米至約400納米。
【文檔編號(hào)】G02B5/02GK104487872SQ201380039561
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2013年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月1日
【發(fā)明者】喬治·E·薩科斯克, 以挪士·A·阿克斯特爾三世, 詹姆斯·D·沃克 申請(qǐng)人:費(fèi)羅公司