用于光學(xué)基材涂層的組合物及其用途制造技術(shù)

光學(xué)基材上的黑色涂層、用于生產(chǎn)此類涂層的組合物以及所述組合物用于邊緣黑化和雜散光控制的用途。本涂層包括由固化聚合物與納米顆粒和黑色顏料混合形成的薄膜，其中，所述薄膜的折射率超過1.6。本組合物包括5至100重量份的可固化聚合物；5至100重量份的納米顆粒；和0.1至20重量份的黑色顏料，并且所述納米顆粒和黑色顏料與所述可固化聚合物混合。本組合物表現(xiàn)出與高RI玻璃基材相匹配的RI值，同時提供了高效的邊緣黑化特性。供了高效的邊緣黑化特性。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】用于光學(xué)基材涂層的組合物及其用途


[0001]本專利技術(shù)涉及使用含有可固化聚合物與填料混合的組合物的光學(xué)基材涂層。更具體地，本專利技術(shù)涉及光學(xué)基材上的黑色涂層、用于生產(chǎn)此類涂層的組合物以及所述組合物用于邊緣黑化和雜散光控制的用途。

技術(shù)介紹

[0002]邊緣黑化涂層應(yīng)用于光學(xué)基材的邊緣，或光學(xué)基材的特定限定位置，尤其是在光在基材內(nèi)部傳播的基材上。通常，涂層應(yīng)用于光學(xué)組件，如透鏡、棱鏡、分束器、波導(dǎo)或衍射光學(xué)元件，以使在光學(xué)基材內(nèi)部傳播的光從基材
?
空氣界面的不希望反射減少到最低程度。另外，邊緣黑化使通過涂層區(qū)域進入光學(xué)基材的光減少到最低程度。邊緣區(qū)域通常包括未拋光的粗糙表面。從邊緣反射的光通常會導(dǎo)致雜散光，這是光學(xué)系統(tǒng)性能的常見限制因素。
[0003]為了適當(dāng)減少反射，用于涂層的材料應(yīng)具有折射率，更具體地說是復(fù)折射率的實部，其與基材的折射率相匹配。然而，傳統(tǒng)的邊緣黑化涂層不具有高折射率，并且其在高折射率(RI)的基材上表現(xiàn)不佳。k值(即RI的復(fù)數(shù)部分)在黑色材料(即吸收材料)中始終不為零，并且它對反射率有部分貢獻。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0004]本專利技術(shù)基于提供一種黑色涂層的構(gòu)思，所述黑色涂層包括薄膜，所述薄膜由與納米顆粒和黑色顏料混合的固化聚合物形成。所述薄膜在589nm波長處的折射率超過1.55。
[0005]一種在光學(xué)基材上形成涂層的組合物通常包括：
[0006]?
可固化聚合物；
[0007]?
納米顆粒；以及
[0008]?
黑色顏料；
[0009]所述納米顆粒和所述黑色顏料與所述可固化聚合物混合。
[0010]生產(chǎn)用于光學(xué)基材涂層的組合物的方法包括以下步驟：
[0011]?
提供溶劑相的可固化聚合物；
[0012]?
將納米顆粒添加到所述溶劑相的可固化聚合物以提供混合物，以及
[0013]?
將黑色顏料添加到混合物中。
[0014]所述組合物可用于高折射率材料的高折射率邊緣黑化或雜散光控制。特別是，所述組合物用于包括光學(xué)基材的高折射率材料的邊緣黑化。
[0015]更具體地，本專利技術(shù)的特征在于獨立權(quán)利要求的特征部分中所述的內(nèi)容。
[0016]通過本專利技術(shù)實現(xiàn)了相當(dāng)多的優(yōu)點。
[0017]本組合物表現(xiàn)出與高RI玻璃基材相匹配的RI值，同時提供了高效的邊緣黑化特性。
[0018]通常，固化材料會具有高折射率，通常如在589nm處測量的在1.55至2.0范圍內(nèi)的RI。
[0019]通過將納米顆粒用作填料，RI可以修改以匹配各種基材的RI。光密度，即以10為底的透光率倒數(shù)的對數(shù)，可以通過黑色顏料改變。
[0020]所述組合物可以以無溶劑的形式提供，以允許實現(xiàn)無溶劑產(chǎn)品。
[0021]所述組合物也可與溶劑混合以調(diào)節(jié)粘度并允許通過各種接觸和非接觸方法應(yīng)用。這些材料是熱固化的。
附圖說明
[0022]圖1顯示了與厚度為26μm時的實施例1的配方相關(guān)的光密度光譜；
[0023]圖2顯示了根據(jù)實施方案的玻璃
?
涂層界面的校正的反射率。
具體實施方式
[0024]應(yīng)該注意，如本文所使用的，除非上下文另有明確規(guī)定，否則單數(shù)形式“一”和“所述”包括復(fù)數(shù)引用。將進一步理解的是，術(shù)語“包含”在該說明書中使用時，指定存在所述特征、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除添加一個或多個其他特征、步驟、操作、元件、組件和/或其群組。
[0025]除非另有定義，否則本文所使用的所有術(shù)語(技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)的含義都與本專利技術(shù)所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員普遍理解的含義相同。將進一步理解的是，術(shù)語，如在常用字典中定義的那些術(shù)語，應(yīng)解釋為具有與其在相關(guān)領(lǐng)域和本公開的上下文中的含義一致的含義，并且除非在本文中明確定義，否則將不會以理想化或過于正式的意義解釋。
[0026]本文指示的“粒徑”和“平均粒徑”是指Z平均粒徑，其是通過光散射，特別是通過動態(tài)光散射確定的水力學(xué)直徑的強度加權(quán)平均值。
[0027]如本文所使用的，除非另有指示，否則術(shù)語“平均分子量”是指重均分子量(也縮寫為“M
W”或“Mw”)。
[0028]分子量是使用聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)通過凝膠滲透色譜法測量的。
[0029]如本文所使用的的，除非另有說明，否則術(shù)語“粘度”代表在25℃下通過10s
?1剪切速率的流變儀測定的“動態(tài)粘度”。
[0030]在本上下文中，術(shù)語“黑色顏料”代表在可見光輻射范圍內(nèi)(即大約在380至665nm之間)具有吸收系數(shù)的顏料或粒子，從而導(dǎo)致視覺上黑色的外觀。例如，當(dāng)所述黑色顏料以7.5％的濃度存在于30μm厚的涂層中時，通過分光光度計測量的所述涂層的光密度會高于2，例如4或更多。
[0031]在本上下文中，術(shù)語“黑色涂層”代表含有黑色顏料的涂層，并且在可見光輻射范圍內(nèi)(即大約在380至665nm之間)，通過分光光度計測量的所述涂層的光密度高于2。
[0032]在本上下文中，“光學(xué)基材”代表材料或材料堆，所述材料堆具有較高的內(nèi)部透光率(高于90％)，并且由于在所使用的光波長(通常是可見光波長)處散射或發(fā)光通常具有低衰減水平(低于10％)。在本上下文中，在其上應(yīng)用所述圖層的光學(xué)基材具有較高的折射率，特別是在589nm的波長處，所述光學(xué)基材的折射率近似1.6或更多，特別是大約1.7至2.5，通常1.75至2.3。
[0033]所述光學(xué)基材可以包含無定形材料，如玻璃，晶體材料，如礦物晶體材料，聚合物材料，或光學(xué)涂層，所述光學(xué)涂層包含例如嵌入在聚合物基體中的無機填料。所述光學(xué)基材
可以例如呈晶圓材料形式，并且所述光學(xué)基材可以由單層組成或者其可以包含多層結(jié)構(gòu)。
[0034]在一個實施方案中，所述光學(xué)基材是光學(xué)玻璃，如鉛玻璃或冕玻璃。所述光學(xué)基材還可以含有添加劑，如氧化鋅、氧化硼、氧化鋇、螢石或鉛或其組合。
[0035]本技術(shù)的實施方案提供了高RI的邊緣黑化和/或雜散光控制材料。
[0036]實施方案還提供了可以應(yīng)用于所述光學(xué)基材(如玻璃晶圓)上的配方，用于實現(xiàn)黑色涂層。
[0037]在實施方案中，本配方包含
?
或由以下組成，或基本上由以下組成
?
粘合劑，如可固化聚合物，特別是具有交聯(lián)基團的預(yù)聚物，如硅氧烷聚合物，其與諸如二氧化鈦的納米顆粒混合，用于調(diào)節(jié)折射率(RI)以匹配光學(xué)基材的折射率(RI)，以及黑色顏料，如煙灰或炭黑，用于實現(xiàn)較高的光密度。
[0038]因此，在一個實施方案中，所述黑色涂層包含厚度為5至100μm，如10至50μm的薄膜。在一個實施方案中，所述黑色涂層包含薄膜，所述薄膜在薄膜厚度為30μm時，在400和665nm之間的波長處的光密度超過4。
[0039]在一個實施方案中，固化聚合物是聚硅氧烷。所述固化聚合物通常表現(xiàn)出3000至200000g/mol的分子量(M
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【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】1.一種黑色涂層，包括：
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薄膜，所述薄膜由與納米顆粒和黑色顏料混合的固化聚合物形成，所述薄膜的折射率超過1.6。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑色涂層，其中，所述薄膜的厚度是1至200μm。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的黑色涂層，其中，所述薄膜在薄膜厚度為30μm時，在400和665nm之間的波長處的光密度超過4。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的黑色涂層，其中，所述薄膜的折射率超過1.75。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的黑色涂層，其中，所述納米顆粒選自金屬氧化物顆粒，如二氧化鈦、二氧化鋯、二氧化鉿、氧化鋁、二氧化鍺及其組合，其Z平均粒徑是1至200nm，特別是20至200nm。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的黑色涂層，其中，所述納米顆粒和所述固化聚合物的重量比是99:1至1:99，特別是90:10至10:90，例如85:15至60:40。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的黑色涂層，其中，所述黑色顏料選自煙灰、炭黑、碳納米管、石墨、有機顏料、金屬絡(luò)合染料和金屬氧化物顆粒及其組合。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的黑色涂層，其中，所述薄膜在光學(xué)基材上，所述薄膜的折射率等于所述光學(xué)基材的折射率，特別是，所述薄膜的折射率與所述光學(xué)基材的折射率相差不超過
±
0.4個單位，特別是不超過
±
0.1個單位，特別是不超過
±
0.05個單位，所述折射率是在589nm處測量的。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的黑色涂層，其中，所述薄膜沉積在折射率超過1.6，特別是超過1.7，特別是1.75至2.3的光學(xué)基材或光學(xué)基材堆上。10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的黑色涂層，其中，在400～665nm處，在所述光學(xué)基材和所述涂層薄膜之間的界面處的反射小于所述光學(xué)基材和空氣之間的界面處的反射的10％。11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的黑色涂層，其中，所述固化聚合物是硅氧烷聚合物。12.一種用于光學(xué)基材涂層的組合物，包括：
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5至100重量份的可固化聚合物；
?
5至100重量份的納米顆粒；以及
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0.1至20重量份的黑色顏料；所述納米顆粒和所述黑色顏料與所述可固化聚合物混合。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的組合物，其中，所述可固化聚合物選自具有一個或數(shù)個活性基團，分子量(Mw)為500
?
100000g/mol的硅氧烷預(yù)聚物，所述活性基團選自環(huán)氧基、環(huán)氧丙基、乙烯基、烯丙基、丙烯酸酯、氫化物、硫醇和甲基丙烯酸酯及其組合。14.根據(jù)要求12或13所述的組合物，其中，所述納米顆粒選自金屬氧化物顆粒，如二氧化鈦、二氧化鋯、二氧化鉿、氧化鋁、二氧化鍺及其組合，其Z平均粒徑是1至200nm，特別是20至200nm。15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中的任一項所述的組合物，其中，所述納米顆粒和所述可固化聚合物的重量比是99:1至1:99，特別是90:10至10:90，例如85:15至60:40。16.根據(jù)權(quán)利...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：雅科，
申請(專利權(quán))人：英克倫股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：