CN104487872A - 光感应纳米层 - Google Patents

光感应纳米层 Download PDF

Info

Publication number
CN104487872A
CN104487872A CN201380039561.6A CN201380039561A CN104487872A CN 104487872 A CN104487872 A CN 104487872A CN 201380039561 A CN201380039561 A CN 201380039561A CN 104487872 A CN104487872 A CN 104487872A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pastel
metal oxide
transition bed
methods according
composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380039561.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104487872B (zh
Inventor
乔治·E·萨科斯克
以挪士·A·阿克斯特尔三世
詹姆斯·D·沃克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vibrantz Corp
Original Assignee
Ferro Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ferro Corp filed Critical Ferro Corp
Publication of CN104487872A publication Critical patent/CN104487872A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104487872B publication Critical patent/CN104487872B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/006—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character
    • C03C17/007—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character containing a dispersed phase, e.g. particles, fibres or flakes, in a continuous phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/02—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with glass
    • C03C17/04—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with glass by fritting glass powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/3411—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/113—Anti-reflection coatings using inorganic layer materials only
    • G02B1/115—Multilayers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/0236—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element
    • G02B5/0242—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element by means of dispersed particles
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0268—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the fabrication or manufacturing method
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0273—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
    • G02B5/0278—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in transmission
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/40—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer
    • C03C2217/43—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase
    • C03C2217/44—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase characterized by the composition of the continuous phase
    • C03C2217/45—Inorganic continuous phases
    • C03C2217/452—Glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/70—Properties of coatings
    • C03C2217/77—Coatings having a rough surface

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本发明提供了一种过渡层和相关的方法，其用于增强两种具有不同折射率的介质之间的光的透射和反射。所述过渡层铺设于两种介质之间，并且通过光与过渡层的相互作用增强光的透射和反射。所述过渡层具有在其中分散的光散射颗粒、单层梯度折射率、多层梯度折射率、高和低折射率交替层或其组合，以增强两种介质之间的光的透射和反射。

Description

光感应纳米层
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年8月1日提交的序列号为61/678,479的美国临时专利申请的权益，其以引文形式并入本文。
技术领域
本发明涉及一种光感应纳米层，在下文中称为“过渡层”，其位于两种具有不同折射率的介质之间。所述过渡层用于增强两种介质之间光的透射，或者取决于所需要的作用，用于增强两种介质之间光的折射。所述过渡层包括基材中的光散射颗粒、单层或多层梯度折射率或其组合，从而更为有效地影响两种介质之间光的透射或反射。本发明还包括制备过渡层的相关方法和使用所述过渡层增强光的透射或反射的方法。
可以预期，只要不偏离本发明的主题，本发明能采用其他的并且不同的实施方式，并且可以从各方面改变其很多详细特征。相应地，所附图示和说明书将对本申请进行解释说明而非限制。
背景技术
随着光通过具有第一折射率的第一透明材料传播至与具有第二折射率的第二透明材料的界面，光的一部分穿过界面透射入第二材料，同时，光的一部分从界面反射回第一材料。入射光的传播角度越接近于法角(即垂直于界面)，穿过界面透射的光越多，通过界面反射的光越少。随着入射光的角度偏离法角，在某一时刻，其将落入称为边界角的角度，在该角度下，所有的光都反射回第一材料，没有光穿过界面透射入第二材料。上述现象称为全反射，其部分取决于两种材料的折射率的差别。当两种材料的折射率的差别较大时，边界角将相对较小。当折射率的差别较小时，边界角将相对较大。
已经使用了各种方法来增强具有不同的折射率的两种介质之间光的透射或反射，包括使用反射或抗反射涂层等类似方法。
存在很多出于上述目的而在底物上铺设薄膜的方法。其中一种方法涉及各类物质，如金属和金属氧化物的化学汽相沉积法。其他铺设的方法包括等离子喷涂和燃烧化学汽相沉积法。这些方法使用可以汽化的前体并之后通过如在热底物上分解或在带电的底物上铺设的方法将其铺设在底物上。
这些方法的缺陷在于其较为昂贵并且有时使用有毒的原材料。很多情况下，原材料是对空气敏感的并且必须在惰性气体环境下处理。所述方法的另一缺陷在于用于铺设涂层的底物必须在真空下放置，增加了铺设的成本并限制了可以处理的底物的尺寸。
丝网印刷技术也用于将改性表层铺设至不同的底物上。可以使用丝网印刷技术将不透明层铺设至底物上的例子包括印刷黑釉至汽车挡风玻璃上，印刷银色除霜线至机动车后窗(后灯)上，印刷贵金属制品至餐具上从而装饰餐具。丝网印刷技术也可用于制备涂覆于玻璃或陶瓷底物的贴花釉料，或用于建筑的大块玻璃的印刷釉料。虽然丝网印刷技术很适于在底物上铺设涂层，其通常用于铺设不透明的层并对其着色或起装饰作用。
其他用于在底物表面铺设不透明层的涂布方法为辊涂、帘幕式淋涂、带式涂布和喷涂技术。可以使用这些技术将涂层涂覆至玻璃和陶瓷底物，特别是在建筑和玻璃容器领域。
另一种应用金属氧化物涂层的技术是溶胶凝胶方法。在所述方法中，金属盐，如硝酸盐，溶解在溶液中。水在所述溶液中作为常规溶剂使用。将复合物形成剂，如有机酸，加入溶液中。将溶液中的水干燥从而制备凝胶，之后将凝胶烧制。在烧制过程中有机酸和硝酸盐氧化以形成氧化物。在溶胶凝胶反应中，金属原子在原子级别混合并且在硝酸阴离子和柠檬酸之间发生氧化。因此，粉末合成所需的温度明显低于传统固态反应所需的温度。
溶胶凝胶方法的一个例子包括将蓝色铝酸钴熔融至二氧化硅玻璃。凝胶由硝酸铝、硝酸钴和柠檬酸形成。三种原材料都溶于水。干燥玻璃底物上的水溶液并将底物烧制从而制备出蓝色的涂层。为了识别粉末，可以将一部分凝胶干燥并将粉末在空气下在差示扫描量热仪中加热。在704℃的一个小的放热峰表示铝酸钴的形成。
发明内容
本发明的过渡层及其相关的组合和方法克服了之前作为增强或减弱两种介质之间光的透射的已知的抗反射和反射涂层及其涂布技术的困难和缺陷。
本发明涉及铺设于具有不同折射率的两种介质之间的过渡层。
绝大多数透明介质具有的可见光的折射率在1和2之间。大气压力下的气体，由于其低密度，具有的折射率接近1。绝大多数塑料具有的折射率在约1.3至约1.7。绝大多数玻璃具有的折射率在约1.5至约1.9。透明陶瓷通常具有的可见光折射率在约1.5至约2.1。因此，在一个实施方案中，本发明提供了具有第一介质和第二介质的折射率之间的可调节折射率的过渡层。通常，第一介质是玻璃，第二介质是空气，但是第二介质也可以是例如有机发光二极管装置或光电管中不同的透明层。就本说明书而言，玻璃和空气是用于描述其中设置过渡层的两种介质。可以理解本说明书中所述的过渡层并不仅限于应用在玻璃和空气之间，也可以应用于其他介质之间。在任意情况下，在一个实施方案中，通过本发明方法应用的过渡层提供的折射率在两种介质的折射率之间，从而更有效地在两种介质之间以较少的反射损失传播光。在另一个实施方案中，所述过渡层增强了两种介质之间的反射。
根据本发明，配置前体糊状物，将其涂覆至透明的底物并且当被处理时，提供了具有可调节折射率的热稳定过渡层。热稳定表示涂层可以经受随后高至约500°F或约260℃的加热温度。这与有机涂层相反，其在这些高温下将被烧除。具有适宜折射率的涂层可用于减弱或增强两种不同介质之间的透射。
一方面，本发明提供了用于增强两种具有不同折射率的介质之间的光的透射的组合物。所述组合物铺设于两种介质之间，光穿过组合物透射。所述组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颗粒，所述第二折射率不同于第一折射率。所述散射颗粒分散于基材中并且散射了穿过所述组合物透射的一部分光，从而增强了两种介质之间的光的透射。
另一方面，本发明提供了形成用于增强两种具有不同折射率的介质之间的光的透射的过渡层的方法。所述过渡层铺设于两种介质之间并且光穿过所述过渡层透射。所述方法包括将组合物铺设于两种介质之间；并且处理所述组合物以形成过渡层。所述过渡层包括具有第一折射率的散射颗粒，其分散于具有不同于第一折射率的第二折射率的基材中。一部分穿过过渡层透射的光穿过散射颗粒散射从而增强两种介质之间光的透射。
再一方面，本发明提供了用于增强具有不同折射率的两种介质之间光的透射的方法。所述方法包括提供过渡层，该过渡层包括具有第一折射率的散射颗粒，其分散于具有不同于第一折射率的第二折射率的基材中。所述方法包括将过渡层铺设于两种介质中并且穿过过渡层透射光。所述散射颗粒散射了一部分穿过所述过渡层透射的光，从而增强在两种介质之间光的透射。
又一方面，本发明提供了组合物，其用于增强具有第一折射率的第一介质和具有不同于第一折射率的第二折射率的第二介质之间光的透射。所述组合物铺设于两种介质之间，并且通过穿过组合物厚度的光的透射增强光的透射。所述组合物包括具有多种透明金属氧化物的单层，所述层沿层的厚度具有梯度折射率。所述梯度折射率从最接近第一介质的层的一部分延伸至最接近第二介质的层的一部分。
再一方面，本发明提供了一种形成过渡层的方法，所述过渡层用于增强具有第一折射率的第一介质与具有不同于第一折射率的第二折射率的第二介质之间光的透射。所述过渡层是铺设于所述第一介质和第二介质之间的单层。通过穿过所述过渡层厚度的光的透射来增强光的透射。所述方法包括在所述第一介质和第二介质之间铺设组合物，并且处理所述组合物以形成过渡层。所述过渡层包括多种透明的金属氧化物，其沿所述过渡层的厚度具有梯度折射率。所述梯度折射率从最接近第一介质的层的一部分延伸至最接近第二介质的一部分。
另一方面，本发明提供了一种形成过渡层的方法，所述过渡层用于增强具有第一折射率的第一介质与具有不同于第一折射率的第二折射率的第二介质之间光的透射。所述过渡层是铺设于所述第一介质和第二介质之间的单层并且通过穿过所述过渡层厚度的光的透射来增强光的透射。所述方法包括在所述第一介质和第二介质之间铺设组合物；并且处理所述组合物以形成过渡层，所述过渡层包括多种透明的金属氧化物，其穿过所述过渡层的厚度，从最接近第一介质的层的一部分至最接近第二介质的一部分，形成梯度折射率。
另一方面，本发明提供了形成采集透明光的过渡层的方法，所述过渡层在底物上具有可选的折射率。所述方法包括提供底物、可溶解的金属复合物、复合物形成剂、树脂和能溶解所述可溶金属复合物和树脂的溶剂。所述方法还包括在溶剂中溶解可溶金属复合物，所述复合物形成剂和树脂以形成金属氧化物前体糊状物。所述方法包括将金属氧化物前体糊状物铺设在底物上。所述方法包括加热金属氧化物前体糊状物至某一温度并持续加热至足以将溶剂和树脂烧尽，并氧化可溶金属复合物从而在底物上形成金属氧化物的透明过渡层。所述过渡层具有底物折射率和空气折射率之间的折射率。
另一方面，本发明提供了形成透明光吸收层的方法，其在底物上具有可选择的折射率。所述方法包括提供底物、多种可溶金属复合物、树脂、复合物形成剂和溶剂。所述方法包括将多种可溶金属复合物之一、复合物形成剂和溶剂中的树脂溶解，以制备金属氧化物前体糊状物。所述方法包括在底物上铺设所述金属氧化物前体糊状物。所述方法还包括加热所述金属氧化物前体糊状物至某一温度并持续加热至足以将溶剂和树脂烧尽并氧化多种可溶金属复合物之一，从而在底物上形成包括一种金属氧化物的透明层的层，其具有底物折射率和空气折射率之间的折射率。所述方法包括对于多种可溶金属复合物的残留物，重复溶解、铺设和加热的步骤，直到所述残留物耗尽；其中所述层一层一层地叠放，并随着远离底物的方向，折射率值降低。
另一方面，本发明提供了在底物上形成具有可选择的折射率的光反射层的方法，所述方法包括提供底物、多种可溶金属复合物、树脂、复合物形成剂和溶剂。所述方法包括在溶剂中将多种可溶金属复合物之一、复合物形成剂和树脂溶解，以形成金属氧化物前体糊状物。所述方法包括在底物上铺设所述金属氧化物前体糊状物。所述方法包括加热金属氧化物前体糊状物至某一温度并持续加热至将溶剂和树脂烧尽并氧化所述多种可溶金属复合物之一，从而在底物上形成层，其包括一种金属氧化物的透明层，其具有所述底物和空气的折射率之间的折射率。所述方法还包括对于所述多种可溶金属复合物的残留物重复溶解、铺设和加热的步骤，直到所述残留物耗尽，其中所述层一层一层地叠放，并具有交替更高或更低的折射率值。
本发明，根据需要，增强了具有不同折射率的两种材料之间光的透射或反射。本发明的过渡层，由于填补了两种介质之间的折射率的差别，减少了两种材料界面上的反射损失。所述过渡层减弱了在所述界面上的反射损失。任选地，所述过渡层能增强两种介质之间的反射。
本文中，术语“透明”或“透明度”指非不透明的介质、层、物质、材料等。透明介质看上去清晰并且并不明显将从中穿过的透射光束散射。根据本发明，“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，表示其部分散射从其中穿过的透射光束，但是其并非不透明。使用“透射％”、“雾度％”和“清晰度％”的值来表征本发明的涂层。
透射％通过穿过涂层传播的光的百分比测量。材料的透射％通过积分球测量其所有角度透射光的量确定，并且将透射量与参照光束对比。理想地，本发明涂层的透射％较高。对于未涂布的显微镜载玻片，透射率约93％。
雾度％是以与入射光成2.5°以上角度散射的光的百分比。对于未涂布的显微镜载玻片，雾度通常<0.5％。理想地，本发明的散射涂层，当保持较高的透射％时其雾度％也应较高。
清晰度％是以与入射光成低于2.5°的角度散射的光的百分比。对于未涂布的显微镜载玻片，原玻璃的清晰度％通常为100％。理想地，本发明的散射涂层应具备>50％的清晰度％值。
可以预期，只要不偏离所要求保护的主题，本文中描述的本发明能采用其他的并且不同的实施方式，并且可以从各方面改变其很多详细特征。相应地，所附图示和说明书将对本申请进行解释说明而非限制。
附图说明
通过参照以下本发明中的实例性实施方式更为详细的说明，结合所附图示，将更全面地理解和领悟本发明保护主题的这些以及其他特征、方面和优势。
图1是具有分界面的两种介质的示意性横截面图，显示光的全内反射的例子。
图2是用单层涂布的底物的示意性横截面图。所述层由包含散射颗粒的玻璃基材组成。
图3是其中分散有散射颗粒的介质的示意性横截面图。
图4是其中分散有散射颗粒的另一介质的示意性横截面图。
图5是其中分散有散射颗粒的另一介质的示意性横截面图。
图6是其中分散有散射颗粒的另一介质的示意性横截面图。
图7是涂布具有梯度折射率的涂层的底物的示意性横截面图。
图8是结合两种不同折射率介质的梯度折射率的涂层的示意性横截面图。
图9是涂布包括单层的过渡层的底物的示意性横截面图。
图10是涂布包括多层的过渡层的底物的示意性横截面图。
具体实施方式
图1从一方面解释说明了全内反射。图1显示了全部在介质中发生的全反射，其穿过介质的长度而非介质的厚度透射。图1所示的是光束4在空气3中以等于或大于边界角的角度透射。所述光穿过空气/涂层界面6传播并进入透明底物1上的透明涂层2。当光束4接触到涂层/底物界面5，其在涂层中沿着空气/涂层界面完全反射或基本反射。这种涂层/底物界面上的全反射是由于涂层2和底物1之间的折射率的巨大差别。当光抵达空气/涂层界面6，其再次全部反射，并在涂层2内部继续如此。这种现象被称为全内反射，结果是光穿过涂层的长度呈“波导向的”，如果存在，只有小部分穿过涂层/底物界面或空气/涂层界面而逃离涂层。
如果能去除或减弱波导向作用和其他部分或全部反射，穿过具有不同折射率的两个相邻接的透明材料的界面的光的透射将更加有效。为了实现上述目的，根据本发明的一个实施方案，增强光透射的过渡层位于两种透明材料或介质之间。
一方面，所述过渡层与至少一种介质接触或邻接。即，所述过渡层没有与其邻接的介质分离。另一方面，过渡层可以与一种或更多种其他层结合，并位于两种介质之间，其中过渡层虽位于两种介质之间，其仍不与两种介质的任一种接触或与两种介质都不接触。
此外，应理解单独的过渡层或与其他层结合的过渡层并不一定将两种介质完全分离。换言之，所述过渡层位于两种介质中每种的至少一部分之间，两种介质的每种的全部之间等。
本发明的过渡层不限于图1所绘制的底物1上的涂层2并将底物与空气3分离的结构，但是能包括任意位于两种具有不同折射率的透明介质或材料之间的层或涂层。例如，过渡层可以是分离两种流体(即液体或气体)的层，分离两种固体的层或其组合。这些装置，例如发光二极管和有机发光二极管、望远镜的冷光镜、用于建筑玻璃的抗鸟类冲击的涂层、玻璃“低辐射(low-e)”涂层、电视、太阳能电池、灯具、移动设备如手机的玻璃、结构玻璃、机动车和其他交通工具的玻璃等，都能获益于本发明的光感应层。
在一个实施方案中，所述过渡层包括散射颗粒以增强两种介质之间光的透射。在另一个实施方案中，所述过渡层具有单层或多层梯度折射率涂层以增加两种介质之间的光透射。在另一个实施方案中，所述过渡层是具有交替高和低折射率层的多层涂层，用于增强表面的光反射。在另一个实施方案中，所述过渡层具有散射颗粒和梯度折射率的组合以增强两种介质之间光的透射。根据本发明，如在本文中更加详细讨论地，过渡层可以增强两种介质之间光的透射或反射。
散射颗粒
在一个实施方案中，将散射颗粒加入过渡层或放置在过渡层上以更有效地使光从一种材料透射至另一种材料。
此实施方案的非限制性实施例，参考图2，绘制了过渡层12，该过渡层通过底物11(第一介质)上的涂层包覆，将底物与空气13(第二介质)分离。光束14仅代表一部分穿过过渡层传播的光，显示其穿过空气/涂层界面16并进入涂层12。所述涂层包括基材17，其包含分散在其中的散射颗粒18。所述光束穿过基材直至光接触散射颗粒。应理解仅一部分穿过了过渡层传播的光通过其中的颗粒散射。
在此实施方案中，所述第一介质(底物)，具有不同的折射率，使得第二介质(空气)，会通常在第一介质和第二介质之间的界面产生一定数量的光的反射。通过所述过渡层，该界面通过空气/涂层界面和涂层/底物界面替换。所述额外的界面和涂层(具有中等折射率)的作用在于，不使用过渡层时，减少了通常会发生的反射的数量。在过渡层中，散射颗粒具有不同于基材的折射率。基材有可能具有较低的折射率而散射颗粒可具有较高的折射率或相反。这种在基材和散射颗粒之间的折射率的差别导致了通过过渡层传播的部分光通过颗粒沿各方向透射。
一方面，通过颗粒散射的光经过米氏散射。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。在此情况下，并且再次参照图2，其中基本/主要为米式散射，沿着与入射光相关联的向前的方向，光向底物11散射的强度更大。相应地，沿着与入射光相关联的向后的方向，光向空气13散射的强度更小。如果不存在光散射颗粒，光束以等于或大于临界角的角度穿过涂层，通常将在涂层中完全内反射并在波的导向下穿过其中。相反，米氏散射使得显著一部分光在低于临界角的入射角下散射。随着此部分米氏散射光以低于临界角接近底物，其能通过涂层/底物界面15逃离并进入底物而不由波导向穿过涂层的长度。
其他入射光束(即以低于临界角并高于法角穿过涂层透射的光束)通常将部分通过涂层/底物界面透射并进入底物，并且在涂层/底物界面部分反射并返回至涂层。通过散射颗粒的米氏散射也将影响此入射光以产生较大向前强度的光线散射，和较少向后强度的光线散射。在此情况下，本发明使用散射颗粒将产生穿过界面的光透射的净增长及其较低程度的反射。
在选择过渡层的适宜颗粒时考虑的几项因素包括颗粒尺寸、颗粒形状、与基材的折射率相比的颗粒折射率以及基材中颗粒的体积比。
颗粒尺寸
本文中散射颗粒“主要尺寸”指穿过颗粒的最长长度的线。当涉及到散射颗粒的尺寸或颗粒尺寸时，指基材中包括的或在基材上的所有颗粒的主尺寸的平均测量值。
当颗粒尺寸小于穿过所述过渡层传播的光的波长的0.1倍时，主要发生光的是瑞利散射。光的瑞利散射与波长紧密相关，其中只散射短波长光。此外，瑞利散射并没有表现出如米式散射的强烈的向前的强度。瑞利散射反而表现出基本相等的向前或向后的强度。
如随着颗粒尺寸从光的波长的0.1倍变化至1倍，散射从瑞利散射转化为米氏散射。尺寸大于光的波长的1倍的颗粒基本只产生米氏散射。一方面，过渡层和颗粒基本只产生光的米氏散射。
至于本发明所述的尺寸，在一个实施方案中，过渡层中使用的颗粒是将穿过所述过渡层透射的光的波长的约0.1倍至约10倍。一方面，当可见光(波长约380nm至约740nm)穿过所述过渡层透射时，其中散射颗粒的尺寸约38nm至约7400nm。
在另一个实施方案中，颗粒是将穿过所述过渡层透射的光的波长的约0.1倍至约1倍。此实施方案中，一方面，当可见光穿过所述过渡层透射时，颗粒的尺寸约38nm至约74nm。
在另一个实施方案中，颗粒是将穿过所述过渡层透射的光的波长的约1倍至约10倍。此实施方案中，一方面，当可见光穿过所述过渡层透射时，颗粒的尺寸约380nm至约7400nm。
在又一实施方案中，颗粒是将穿过所述过渡层透射的光的波长的约1倍至约2倍。此实施方案中，一方面，当可见光穿过所述过渡层透射时，其中颗粒的尺寸约380nm至约1480nm。
在所有的实施方案中，应理解穿过所述过渡层透射的电磁辐射的形式和波长可以变化并可以包括例如紫外线辐射和红外线辐射。在上述情况下，颗粒的纳米尺寸将不同于本文所述的尺寸，但是，颗粒尺寸与波长之比将不变。
颗粒形状
颗粒的形状将影响光散射的数量和强度。并没有特别限制颗粒的形状。可以理解具有任意形状的颗粒可以产生光散射，尤其是米氏散射。虽然不受限于任何特定的理论，认为球形颗粒表现出更佳的效率，并沿着向前的方向，表现出更强的光的米氏散射。一方面，散射颗粒是球形的或基本是球形的。另一方面，颗粒基本不是球形的(即针状或扁平状)。
颗粒折射率
与其中包含颗粒的基材的折射率相比，散射颗粒的折射率将影响通过颗粒的光的散射。颗粒的折射率可以大于基材或相反，只要折射率存在差别。颗粒和基材的折射率之间的折射率的相对较大差别将导致相对较多的光散射。颗粒和基材的折射率之间的折射率的相对较小差别将导致相对较少的光散射。在一个实施方案中，颗粒的折射率小于其中包含颗粒的基材的折射率。在另一个实施方案中，颗粒的折射率大于其中包含颗粒的基材的折射率。
颗粒浓度
与所述过渡层的总体积(即基材和结合颗粒)相比的散射颗粒的体积百分比将影响光的散射和穿过过渡层的光的透射效率。
当基材中的散射颗粒的体积百分比(即浓度)过低时，极少有光能通过颗粒来散射。当颗粒的浓度不足以产生充分的散射时，在等于或大于临界角的角度下传播的光线将不会散射，并将由波长导向至穿过所述过渡层的长度，而非穿过所述过渡层的厚度并在两种介质之间。
当在基材中的散射颗粒的体积百分比过高时，相邻颗粒之间的近场光学作用将变得明显并严重不利于穿过所述过渡层的厚度的宏观光透射。光线将可能通过很多颗粒多次散射并且最终通过所述过渡层传播的光的强度将被削弱。总透射效率，通常由存在散射颗粒改善，将通过过高的颗粒浓度水平削弱。
一方面，与包括基材和颗粒的过渡层的总体积相比，散射颗粒的体积百分比是约1至约20％。在另一个实施方案中，体积百分比是约5至约15％。在又另一个实施方案中，体积百分比是约10％。
颗粒分散排布
也可以改变基材中散射颗粒的排布以产生对于过渡层的特定散射作用。可以通过改变过渡层的制备工艺来制备不同的排布。图3-6表示了在基材中的颗粒分散排布的几种非限制性实施例。
在一个实施方案中，散射颗粒在基材中基本均匀分散。如图3所示，其中展示了介质22包括其中基本均匀分散的散射颗粒28的基材27。
在另一个实施方案中，散射颗粒在基材中基本不均匀分散。如图4-6所示，其中介质32、42、52，各自包括其中基本不均匀分散的散射颗粒38、48、58的基材37、47、57。
根据本发明，也可以使用和实行其他散射颗粒的分散排布，以更有效地在两种具有不同折射率的介质之间透射光。
制备具有散射颗粒的过渡层的方法
本发明涉及制备包括散射颗粒的过渡层的方法。在一个实施方案中，如图2的实施例所示，过渡层12包括涂覆至底物11的常规玻璃釉料组合物。所述釉料组合物包括透明的浆料和将粉末浆料涂覆至底物表面的有机载体。没有特别限制玻璃浆料和有机载体，并可以根据特殊需要和特殊底物制备。所述方法包括将散射颗粒18分散在釉料组合物中。将包括散射颗粒的釉料组合物12涂覆至底物的表面。没有特别限制底物，但作为非限制性实施例，底物可以包括玻璃、陶瓷、聚合物或有机发光二极管装置的部分。通过烧制底物上具有散射颗粒的釉料组合物，烧除有机载体并熔融玻璃浆料。冷却之后，熔融的玻璃浆料凝固，形成玻璃基材17，支撑其中分散的散射颗粒18，从而在底物和空气14之间形成本发明的光透射过渡层。
在另一个实施方案中，用于形成玻璃釉料过渡层的玻璃釉料采用以下方式组合并处理，使得晶体颗粒在烧制循环中在釉料中形成。在玻璃釉料中形成的晶体颗粒作为散射颗粒作用以散射穿过其间透射的光。所述釉料体系包括玻璃浆料、有机载体和晶种材料。没有特别限制所述玻璃浆料、有机载体和晶种材料，其可根据特定的目的或底物来制备。所述有机载体作为将玻璃浆料涂覆至底物的部件，并在烧制循环中被烧尽。调整釉料组合物的烧制循环以促进在所述釉料组合物中某些尺寸的晶体颗粒的成核和生长。所述釉料包含低百分比的晶种材料，从而在烧制中强化熔融浆料的结晶。晶体尺寸不仅通过玻璃浆料组合物和晶种材料控制，还通过烧制参数如温度、加热持续时间、冷却速率等控制。在上述过程中形成的晶体具有不同于玻璃基材的折射率。即，所述晶体具有极为规整的分子排布。与非晶玻璃基材的不规则分子排布相比，晶体具有更高的折射率并因此能够散射进入所述过渡层的光。
在另一个实施方案中，通过将具有相对低的折射率的散射颗粒分散入有机金属基糊状物来提供所述过渡层。所述糊状物包括一种或多种金属氧化物前体和包括一种或多种溶剂和一种或多种树脂的载体。金属-氧化物前体是在溶剂中溶解的材料以在溶液中形成金属离子。加入树脂以调整溶液的粘度。当烧制时，糊状物形成具有相对高的折射率的金属氧化物的薄透明层。适宜的金属氧化物前体包括金属醇盐，作为溶解的金属离子源。金属甲醇盐、金属乙醇盐、金属异丙醇盐、金属丁醇盐、金属螯合物、金属乙醇化物等为所述化合物的非限制性例子。这些化合物可以在溶剂中溶解。根据本发明使用的形成包括散射颗粒的氧化层的金属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，用于形成金属氧化物层的金属复合物是Si、Ti、Zn、Zr、Nb、Hf和Ta。
在此实施方案中，将其中分散有散射颗粒的糊状物涂覆至底物并将其烧制。所述方法产生了包含具有高折射率的金属氧化物基材的过渡层，所述基材内含有具有相对低折射率且能散射光的散射颗粒。一方面，所述金属氧化物基材具有高(～2)折射率而散射颗粒具有较低的折射率。可以预期，另一方面，所述有机金属基糊状物也接入晶种，以在烧制的涂层中提供晶体散射颗粒。
梯度折射率涂层
当光穿过一种透明介质(如空气)并接触另一种透明介质(如玻璃)的界面时，在空气-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与空气折射率和玻璃折射率的差别相关。增强两种介质之间的光的透射的涂层具有介于空气和玻璃之间的折射率，从而使通过空气-涂层界面和结合的玻璃涂层界面反射的光的少于单独空气-玻璃界面上反射的光。
另外，表面光反射可以通过铺设具有交替高折射率和低折射率的层强化。每层重复的高折射率涂层铺设的层厚度为待反射光的波长约1/4。所述低折射率层铺设成具有比所述高折射率层更厚的深度。在不相像的涂层之间的每个界面间光发生偏离将建设性的干扰从而导致涂布表面的反射。
在过渡层包括单层涂层的情况下，通过两个界面替换所述底物-空气界面：空气-涂层界面和涂层-底物界面。如果涂层具有底物折射率和空气折射率之间的折射率，这些界面中的每一个都显示低于空气-底物界面的光的反射。此外，两种界面的总反射低于空气-底物界面的反射。在另一个实施方案中，涂层的折射率大于底物的折射率，形成反射性更强的表面。
如图9所示，其表示具有增强光透射的过渡层103的涂布的底物101，所述过渡层涂层通过本发明的方法形成。绘制了可调整折射率的过渡层涂层103，已经将其涂覆至底物102并烧制。同样如图9所示的是底物-空气界面104，底物-涂层界面105和涂层-空气界面106。
随着光从涂层侧107穿过底物101，光穿过涂层-空气界面106进入过渡层103。光穿过底物-涂层界面105并进入底物102。光之后穿过底物-空气界面104，将涂布的底物101滞留在底物测108。当过渡层103的折射率介于底物102的折射率和周围空气的折射率之间时，光沿着此方向更为有效地穿过涂布的底物101透射。这是由于如果光进入未涂布的底物，与反射损失相比，在两个界面105、106上更低的结合反射损失。
再如图9所示，其表示通过根据本发明的方法制备的过渡层，绘制了具有反射光的过渡层涂层103的涂布的底物101。当过渡层103的折射率大于底物102的折射率，光从涂层侧107穿过涂布的底物101的透射效率更低。如果光进入未涂布的底物，与反射损失相比，更多的光在涂层-空气界面106反射。具有高折射率的过渡层103向涂布的底物101提供“部分镜面”效应。所述过渡层103具有反射性并可以根据本文所述制备。
在根据本发明的一个实施方案中，在两种具有不同折射率的介质之间使用具有梯度折射率的过渡层。一方面，梯度过渡层增强了其中穿过的光的透射。梯度折射率穿过所述过渡层的厚度从最接近第一介质的过渡层的部分延伸至最接近第二介质的过渡层部分。使用所述过渡层在两种介质之间产生比不存在过渡层更有效的光的透射。
通过在底物上形成梯度折射率涂层，所述梯度过渡层具有的折射率跨越第一介质(例如，空气)和第二介质(例如，玻璃或其他底物)之间的差别。一方面，所述过渡层包括“多层涂层”，其中具有不同折射率的多层仍然是明显不同的层，即相邻层的组合物基本不互相混合。在另一实施方案中，所述过渡层包括“单层涂层”，其中具有不同折射率的多层不是明显不同的层，但是其中相邻层的组合物互相混合。
梯度过渡层通过将多个层涂覆至底物形成，其中每一层，根据涂覆的需要，具有升高或降低的折射率。如图10所示，其中多涂层121-125通过所示的根据本发明的方法形成过渡层203。图10绘制出明显不同的层，应理解层121-125可相互混合以形成如图7或8所示的单层过渡层，或可将层121-125保持基本明显分开并基本不相互混合以形成多层过渡层。
图10中，表示具有过渡层203的涂布的底物119，所述过渡层由121、122、123、124和125制备而成，其都具有可调节的折射率。已将层121-125按顺序涂覆至底物120并烧制。根据本申请的需要，每一连续层具有连续更高或更低的折射率。同样如图10所示的是底物-空气界面126、底物-涂层界面127、层层界面128、129、130和131和涂层-空气界面132。
随着光从涂层侧133穿过涂布的底物119，光穿过涂层-空气界面132进入层125。光之后通过每一层层界面131、130、129、128穿过过渡层203并之后分别进入每一层124、123、122和121。光之后穿过底物-涂层界面127并进入底物120。光之后穿过底物-空气界面126，将涂布的底物119留置在底物侧134。在一个实施方案中，当从121至125每一连续层的折射率介于底物120和周围空气的折射率之间并且数值降低，光沿此方向更有效地穿过涂布的底物119透射。这是由于与光进入未涂布的底物的反射损失相比，在界面127、128、129、130、131和132上更低的组合反射损失。
在另一实施方案的方法中，如果需要增强所述过渡层的反射，之后连续交替涂覆高折射率层和低折射率层并将其烧制。每个额外层之间增长的界面数量导致了所需的折射率增长。又如图10所示，反射过渡层203可以在底物120上形成，其具有应用在121、123、125上的高折射率层，和应用在122、124的低折射率层或相反。在完成所有层的烧制之后，涂布的底物119表现出比未涂布的或甚至单涂层底物更高的折射性。
在另一个实施方案中，多层涂层在其中各层的折射率顺序增加、顺序降低、顺序交替、任意或基本类似的底物上形成。
如果不使用梯度过渡层，在第一和第二界面之间的界面存在较大的折射率差别。通过使用梯度过渡层，此单独界面通过两个界面代替：第一介质和过渡层之间的第一界面，过渡层和第二介质之间的第二界面。当强化光透射时，两种介质之间的折射率的差别通过所述过渡层的梯度折射率填充。第一和第二界面的折射率差别小于不使用过渡层时两种介质之间单独界面的折射率差别。因此，第一和第二界面上的反射集合将小于单独界面，并将在两种介质之间透射更多的光。
图7是所述用于增加透射％的在单层涂层62中延伸的折射率梯度的示意图。所述过渡层62将底物61与具有不同于底物的折射率的不同介质63分离。如图所示，所述涂层的折射率从介质/涂层界面66，穿过涂层的厚度，至涂层/底物界面65逐渐变化。
一方面，涂层在介质/涂层界面具有的折射率基本等于，或尽可能接近周围介质的折射率。如附图所示，涂层的折射率穿过涂层的厚度，从介质/涂层界面至涂层/底物界面逐渐升高或降低，直至在涂层/底物界面的折射率基本等于或尽可能接近底物的折射率。
另一方面，应理解介质64可以是空气或其他介质如其他流体甚至固体。在上述情况下，在介质/涂层界面的折射率等于或尽可能接近包括周围介质的物质或材料的折射率。
其中，如图8所示，所述过渡层将两种固体、或两种液体或一种固体和一种液体分离并组合，所述梯度过渡层也将减少具有不同折射率的两种介质中的反射损失。在图8中，介质71用梯度涂层72涂布，如图所示，其中从界面75至界面76，涂层72的折射率从接近介质71的折射率值逐渐变化至接近介质73的折射率值。此实施方案中，一方面，至少71或73之一是固体底物，从而可以将涂层施涂并烧制在该底物上。本文中所述的“固体”包括玻璃。此实施方案中，另一方面，所述过渡层72位于两种流体介质，即气体和液体之间。
形成具有梯度折射率的过渡层的方法
在前体糊状物中的金属离子类型和浓度以及糊状物涂覆的厚度都将在烧制之后影响层的折射率。在一个实施方案的方法中，所述前体糊状物涂覆的湿厚度为约3微米至约100微米。湿厚度，表示就在涂覆了所述糊状物之后并将所述糊状物干燥并烧制之前的厚度。湿的糊状物/层，表示就在涂覆之后并将所述糊状物干燥并烧制之前的金属氧化物前体糊状物。
干糊状物，表示涂覆至底物之后并将糊状物干燥之后但烧制之前的金属氧化物前体糊状物。干燥使得至少部分溶剂从金属氧化物前体糊状物蒸发。上述操作使得处理、移动或其他制备步骤在烧制步骤之前开始，即在金属离子氧化之前，在有机组分被烧尽之前，以及在底物上形成金属氧化物层之前。所述干燥步骤使得糊状物在烧制之前，底物移动之后，在底物上保持印制的形式或形状。由于干燥的糊状物不会从涂覆该糊状物的底物部分流动，移动之后，底物上的设计仍将保持。干燥还确保了当突然加热至其闪点以上时溶剂将不燃烧并且溶剂将不会困在烧制膜中，从而导致过渡层中鼓泡或产生泡沫。
所述干燥操作包括将糊状物在约20℃至约300℃加热约15秒至约60分钟。用于干燥的时间和温度与很多因素有关，包括底物的物理性质、湿底物的厚度和粘度、糊状物中溶剂的沸点等。可以使用带式干燥机、干燥炉、热板、空气干燥等完成干燥操作。任选使用上述操作，并且溶剂可以在烧制步骤中蒸发。干燥操作的去除可以有利于加速生产，其中过度处理底物并不是主要考虑因素。
烧制厚度，表示涂覆、干燥和烧制操作之后底物上形成的金属氧化物层的厚度。烧制涂层/层，表示涂覆、干燥和烧制之后的金属氧化物层。
根据本发明，烧制或加热所述层基本烧尽金属氧化物前体糊状物中，干燥操作之后残留的任意溶剂、树脂和任意其他添加剂。同样，烧制糊状物氧化了溶液中的至少一部分金属离子以在底物上形成薄金属氧化物涂层。所述金属氧化物将涂布底物的一部分，涂布厚度提供了具有可调节折射率的透明层。由于烧制的涂层可以经受在空气中高至约500°F或约260℃的温度而未显著影响涂层或涂层的折射率，烧制的涂层是热稳定的。根据本发明的各烧制层的厚度是约0.01微米至约10微米。
一方面，烧制操作包括在约300℃至约1000℃加热糊状物约1分钟至约60分钟。上述操作可以在烧窑、烘箱或其他常规装置中完成。
糊状物中金属氧化物前体的载荷影响了层烧制的厚度。金属氧化物前体的载荷越高，烧制层越厚。金属氧化物前体的载荷可以为糊状物而增加而湿层的厚度可以降低以保持在特定应用中层所需的折射率。在一个实施方案中，金属氧化物前体的浓度为糊状物的约0.01wt％至约20wt％。
影响过渡层的折射率的另一因素将是烧制层的表面粗糙度。如果烧制的过渡层与空气的界面相对平滑，更多的光将穿过涂层-空气界面透射。如果涂层-空气界面相对粗糙，更多的光将通过界面反射。根据本发明的方法，烧制层相对一致的厚度提供了基本均一的过渡层。在一个实施方案中，表面的粗糙度、或过渡层最厚部分和过渡层最薄部分之间的差别，为约0.1至约10nm。
本发明的过渡层通过形成一种或多种金属氧化物前体糊状物制备。所述糊状物可以包括至少一种可溶金属复合物、树脂和能溶解金属复合物的溶剂以及树脂。可以通过任意常规方式，包括混合、搅拌、加热、搅动、晃动等完成溶解。所述糊状物可包含复合物形成剂和一种或多种任选的添加剂。所述前体糊状物包含能在烧制之后形成金属氧化物的金属离子。之后将糊状物放置在底物的至少一部分上，并干燥、预加热并烧制或不预加热而烧制。预加热糊状物包括将糊状物加热至某一温度并持续加热至足以烧尽树脂、任意残留的溶剂和任选的添加剂。烧制过程将干燥和预加热层中金属离子氧化从而形成最终的金属氧化物层。设计所述方法使其制备出包括金属氧化物的连续、光学上透明的、烧制的膜/层，附加有可调节折射率的性质。如在本文中更详细描述的，所述方法任选地包括重复几个步骤以在底物上形成多层。
根据本发明进行的方法，具有简单并有效施行的优势，所述方法能用于很多不同的应用，并且可以调整为在较大底物面积上应用。为了选择适宜的可溶金属复合物作为金属氧化物前体糊状物的组分，可以为了适应特殊需要调整涂层的折射率。所述方法还提供了在大气条件下完成糊状物的施涂和烧制。从而避免了使用真空设备和其他昂贵程序。
同样，通过正确选择溶剂、树脂和任选添加组分的组合，可以根据不同铺设技术制备糊状物。也可以将不同组合物的多个层涂覆至底物以实现具有不同折射率的层以获得强化的透射或反射性。
根据本发明，将金属氧化物前体糊状物涂覆至透明底物，其包括玻璃、透明陶瓷、透明聚合物、晶体等。除了底物在烧制过程要稳定，不对适宜的底物限制。可以预期不透明的底物，尤其是需要部分反射的过渡层时，可以用本发明的糊状物层化。
根据本发明的可溶金属复合物是能在溶剂中溶解并在烧制之后能在底物上形成氧化物化合物层的金属化合物，所述底物是透明的并具有各种折射率。
已知金属离子的标准溶液可用于各种化学分析技术如火焰原子吸收和电感耦合等离子体实验的仪器校准。其他已知的溶解的金属离子的应用为化学干燥剂和催化。金属溶液还可用于作为光泽涂层已知的陶瓷装饰领域。各种颜色的涂层可以应用至使用这些涂层的陶瓷餐具。特别值得关注的是使用各种金属溶液来改变通过印制包含贵金属的溶液而制备的烧制膜的颜色。通过用金改变涂层中的金属离子，将含金涂层制成蓝色、绿色、紫色和红色。遗憾的是，当在较大面积上印制时，这些材料表现不佳。本发明致力于提供在较大底物面积上印制基本无缺陷的金属氧化物前体糊状物。
在一个实施方案中，金属醇盐作为溶解的金属离子源使用。金属甲醇盐、金属乙醇盐、金属异丙醇盐、金属丁醇盐、金属螯合物、金属醇化物等是所述化合物的非限制性例子。这些化合物可易溶解于本文所述的溶剂。本发明中的金属复合物是能在具有各种折射率的底物上形成透明涂层的那些氧化物。形成本发明主题的氧化物层的金属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。其他形成金属氧化物层的适宜的金属复合物是Si、Ti、Zn、Zr、Nb、Hf和Ta。
烧制层的厚度将影响涂层的透明程度和折射率。根据本发明，金属氧化物单层的烧制厚度从约0.01微米至约10微米。
待制备的最简单的金属氧化物前体糊状物是包含仅一种金属阳离子的那些糊状物。仅具有单独金属复合物的简单糊状物可以制备成已知的金属阳离子浓度以制备具有已知折射率的多种备用糊状物。这些单金属氧化物前体备用糊状物可在烧制之前按已知的浓度结合至一起，以提供调整单层的折射率的途径。调整每一备用糊状物的比例使得可以调整烧制之后单层最终的折射率。任选地，制备已知折射率的金属复合物可以预先确定的浓度在原位结合以形成单独的糊状物，其类似实现了单层折射率的调整。在任意情况下，可以随着时间检查这些溶液的稳定性以确定是否形成任意沉淀或模糊，可能影响形成的烧制金属氧化物层的透明度和均一性。如图9和10所示，也可以预期备用糊状物或组合糊状物可以组合以形成单层或多层底物。
通过应用液体金属氧化物前体制备高质量金属氧化物膜取决于制备可溶金属离子稳定溶液的能力。糊状物在膜上烧制之前，复合物形成剂的加入可以通过过早氧化来稳定金属氧化物前体。本文将详细描述复合物形成剂的加入。
加入金属氧化物前体糊状物的用于调整层的折射率的可溶金属氧化物的量将取决于其应用。根据本发明，适量的可溶金属氧化物是糊状物的约0.01wt％至约20wt％。
在本发明材料的配方中，另一考虑因素在于所涉及的金属是亲氧(喜氧)的并且其前体化合物，在曝露至水或氧气之后，在涂覆至底物表面、干燥和烧制的过程之前，有时需要保护其免受不愿发生的氧化。
通过使用复合物形成剂，有可能保护金属复合物不与水和氧气反应。复合物形成剂替代了金属复合物上存在的一些或全部配位体，以提供在水或氧气的存在下较不易于氧化的金属化合物。适宜的复合物形成剂的非限制性例子是聚丙烯酸、草酸、马来酸、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)、1,4丁二醇、1,3丁二醇、1,3丙二醇、松香、柠檬酸，其他天然和人造有机酸和醇等。
本发明也有可能购买金属复合物的稳定的市售溶液用于保护其不与水和氧气反应。通过Dorf Ketal Chemicals LLC，3727Greenbriar,Suite 114,Stafford,Texas,77477,USA提供的商标名为Tyzor的产品，是通过与水和氧气的反应稳定的钛和铬溶液的例子。将复合物形成剂加入根据本发明的金属氧化物前体糊状物，含量在糊状物的约1wt％至约15wt％。不加入复合物形成剂，金属氧化物前体复合物在烧制操作之前，可能沉淀或在糊状物中形成粉末。这将导致非均匀烧制的层。
本发明中，一方面，树脂包含在金属氧化物前体糊状物中。加入的树脂的量使得使用者调整糊状物用于特定的铺设技术。为了调整特定糊状物的粘度并实现特定的流变性，之后可以使用不同的应用技术以将糊状物涂覆至底物。此组分变量与本文进一步描述的应用技术相关联。在烧制中将烧尽树脂并不影响涂层的折射率。
在一个实施方案中，为此目的，使用水溶性的树脂。水溶性的树脂对于环境危害较低并且在烧制之后具有更低毒性。不同于溶于有机溶剂的树脂，水溶性的树脂在干燥或烧制之后并不向大气中释放挥发性物质。根据本发明，适宜的水溶性的树脂是纤维素基材料，如羟丙基纤维、木制品如木质素、室温下为固体的长链多元醇、葡萄糖、淀粉等。根据本发明，其他适宜的水溶性树脂是羟丙基纤维、如树脂的羟丙基纤维素系列(Klucel line)、长链多元醇、如聚乙二醇系列(Carbowax line)。也可以预期，可任选使用溶解于有机溶剂中的树脂。
其他添加剂还可包括环氧树脂、聚酯、丙烯酸树脂、纤维素制品、乙稀类、天然蛋白质、苯乙烯、聚链烷、碳酸盐、松香、松香酯、烷烃、干燥油和多聚糖如淀粉、瓜尔、糊精和海藻酸盐等。
加入金属氧化物前体糊状物的树脂量将取决于应用。根据本发明，适宜的树脂含量是糊状物的约1wt％至约15wt％，以获得糊状物的粘度范围约1000至约180,000厘泊。
根据本发明，一方面，金属氧化物前体通过丝网印刷方法涂覆，并且调整糊状物中树脂的量来实现所需的粘度，约1000至约180,000厘泊。
在另一个实施方案中，调整本发明的糊状物以用于数码印刷。在上述情况下，调整树脂的量以获得粘度的范围约1至约400厘泊。
在另一个实施方案中，调整糊状物中树脂的量以用于辊涂。通过树脂的量改进所述糊状物以获得粘度的范围约100至约25,000厘泊。
根据本发明的方法通常包括将金属氧化物前体糊状物放置在至少底物的一部分上。“放置”表示涂覆、铺设、层设、涂布等，是指将金属氧化物前体糊状物与底物的至少一部分接触的行为的常见术语，并不表示限制特定操作方式。本申请的金属氧化物前体糊状物能用很多技术涂覆至底物的至少一部分。本发明的糊状物的特定优势是能够根据每一特定涂覆方案调整糊状物的粘度和组分。
本发明，一方面，将金属氧化物前体糊状物通过丝网印刷涂覆至底物的至少一部分。丝网印刷是使用细筛网或丝网，涂布有不可渗透物质的空白区域。通常，通过填片和刮板将涂布材料压入筛网的开孔处并在刮板印刷中涂布在底物的表面，从而涂布底物的至少一部分。丝网印刷实现了底物较大表面区域的相对廉价的覆盖。丝网印刷还实现了在底物上涂覆形状、设计、字母、商标等。在丝网印刷的应用中，糊状物必须固定在丝网上并不通过丝网滴落，直至刮板将压力和剪切力涂覆至涂层材料。此类型的应用技术的糊状物的粘度范围从约1000至约180,000厘泊。根据本发明，一方面，金属氧化物前体糊状物通过丝网印刷方法涂覆，其中将金属氧化物前体糊状物压入筛网的开孔处以涂布底物的至少一部分。调整糊状物中树脂的量以实现所需的粘度，约1000至约180,000厘泊。根据本发明，用于丝网印刷的筛网尺寸是约230-筛孔/英寸(90股/厘米)至约600-筛孔/英寸(236股/厘米)。通过湿厚约3微米至约100微米的丝网印刷涂覆糊状物。
在另一个实施方案中，本发明的糊状物可因数码印刷调整并通过该技术涂覆至底物的至少一部分。在此情况下，能向糊状物施压使其穿过小喷嘴并置于底物的一部分上。调整树脂的量以获得粘度的范围约1至约400厘泊。
在另一个实施方案中，本发明的糊状物中树脂的量可因辊涂涂覆技术调整并通过该技术涂覆至底物的至少一部分。通过树脂的量改进糊状物以获得粘度的范围约100至约25,000厘泊。在上述粘度中，所述糊状物保持在滚筒上直至滚筒与底物的至少一部分接触，将糊状物传送至底物。
根据本发明，本发明的糊状物可因其他涂覆技术，如帘幕式淋涂、带式涂布、喷涂、喷墨印刷/涂布、刷涂、浸渍涂布、滴涂、旋转涂布、移印等技术改进并涂覆至底物的至少一部分。本发明还预期了将不同涂覆技术组合至单一底物上。根据本发明，可以根据这些特定的涂覆技术调整树脂的量。
根据本发明，所述糊状物能提供底物上完全或部分的覆盖。所述糊状物可涂覆至几乎任意不同的图案、设计或商标。还预期了具有相同或不同折射率的糊状物可以按照特定应用的需要部分或全部重叠的方式或设计应用。还预期了所述糊状物可以涂覆至底物的多个面的至少一部分。糊状物铺设在底物上的湿厚度将取决于所需的结果。当使用更高载荷的可溶性金属复合物时，可以涂覆更薄湿厚度的糊状物。放置的糊状物过厚会导致视觉上不透明的烧制涂层。过厚的湿涂层还可以导致鼓泡、卷曲、脱皮、或不平滑的烧制涂层。根据本发明，干燥和烧制之前的湿糊状物的厚度是约3微米至约100微米。
此外，本发明的糊状物可任选地包括本领域通常已知的添加剂以改善分散性、湿度、流动性和流变性并消除表面缺陷。根据本发明的糊状物可以根据意向应用结合这些额外的组分。典型添加剂的非限制性例子包括着色剂、分散剂、表面活性剂、粘度调节剂、流动性调节剂、稳定剂、共溶剂如醇和清晰度促进剂以促进印标组合物视觉特征的保持。如上所述，任选在所述印标组合物中使用一种或多种添加剂。加入金属氧化物前体糊状物中的添加剂的量取决于应用。
根据本发明的最简单的实施方案中，可溶性金属复合物溶解于一种或多种溶剂。根据本发明的另一实施方案中，溶剂具有溶解可溶性金属复合物和使用的任意树脂或添加剂的双重作用。溶解可溶金属复合物的溶剂的选择是根据所述复合物的化学组分、其中发现金属离子的盐和待采用的最终意向应用方法来变化的。溶剂可以是非极性或极性的，包括水。根据本发明，一方面，适宜的溶剂包括醇、多元醇、二醇和二醇醚家族的成员、羧酸如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和羟基乙酸等。其他适宜溶解金属醇盐如TEOS(四乙基正硅酸盐)、TIP【异丙氧化钛(IV)】和n-丙氧化锆(IV)的溶剂如醇、多元醇和多元醇醚。加入金属氧化物前体糊状物的溶剂量将取决于应用。溶剂量将影响干燥速率、糊状物中所有组分的溶解度、糊状物的粘度。根据本发明，适于金属氧化物前体糊状物的溶剂量是糊状物的约50wt％至约98wt％。
根据本发明，存在两种制备梯度折射率层的主要方法。在第一个实施方案中，本文中称为“涂布梯度”，所述方法包括将金属氧化物前体糊状物的连续涂层涂覆至底物上。所述连续涂层形成具有梯度折射率的单过渡层。每一连续的涂层包括金属氧化物前体以使每一烧制涂层的折射率随着所述过渡层的形成而连续增大或减小。
在本文中所述的一个方法中，所形成的过渡层在具有变化折射率的连续涂层之间不具备明确的内边界。即，所述连续涂层相互混合以形成一个统一层，该层在具有变化的折射率的层的部分之间不显示确实或明确的界限/边界。如果在连续涂层之间的边界保持不连续，所述体系易于经历反射损失。为了避免反射损失，根据本发明，所述涂层用相邻涂层模糊化从而限制折射损失。因此，基本减少了涂层之间的明确边界。
虽然不受限于任何特定的理论，认为通过“化学相互混合”和/或“物理相互混合”实现将金属氧化物前体糊状物连续涂层的边界模糊化，所述糊状物包括金属氧化物前体、有机载体和散射颗粒。
认为化学相互混合通常发生在室温或略高于室温，在有机烧尽的载体在金属氧化物前体糊状物中蒸发之前，并在金属氧化物前体氧化形成透明金属氧化物之前。在此类型相互混合中，在具有不同折射率的第一介质和第二介质之间，由多个涂层形成过渡层。首先，将“涂层1”糊状物涂覆至第一介质并干燥。所述涂层1糊状物具有的金属氧化物前体可产生的折射率基本等于或尽可能接近所述第一介质的折射率。之后，将“涂层2”糊状物涂覆至所述涂层1糊状物上。所述涂层2糊状物具有的前体必须产生在所述涂层1糊状物和所述第二介质(不管其高于或低于涂层1糊状物)之间的折射率。
在此实施方案中，所述糊状物通常能互相混溶。因此，涂层2糊状物中的溶剂将部分溶解下层干燥的涂层1，使得在两种糊状物中的金属氧化物前体在其共有边界处互相混合。之后干燥涂层2糊状物从而避免进一步的相互混合。溶剂从涂层2糊状物进入涂层1的穿透深度，相关的金属氧化物前体相互混合量将取决于在涂层2糊状物中存在的溶剂比例，涂层2糊状物干燥之前的时间和其他可以因特定所需结果而调整的因素。之后，可以将涂层3糊状物涂覆至干燥的涂层2等，直至涂覆最后的涂层糊状物，其具有的前体必须产生基本等于、或尽可能接近所述第二介质的折射率。
在烧制多涂层糊状物之后，当将涂层的模糊边界设置到位后，形成单独的均匀梯度过渡层。当然，同时涂覆和烧制的涂层的数量和厚度是有限制的。如果涂覆过多的涂层和/或过厚的涂层，所述涂层和/或形成的过渡层将可能从底物卷曲或在底物上形成松散的粉末。
虽然不受限于任何特定的理论，认为涂层之间的物理相互混合最有可能取决于涂层的孔隙度。认为物理相互混合在高温下发生，此时进行有机烧除并发生金属氧化物前体的氧化且金属层开始致密。研究表明，对于本实施方案，此温度范围约325℃至525℃。
在此情况下，将连续涂层涂覆至底物并且将每一涂层加热至所述温度范围。在每一涂层中的有机组分开始烧除并且所述金属氧化物前体在所述范围的低界点开始氧化，形成稍带孔隙的金属氧化物膜。如果在氧化物膜全面形成/致密化之前停止烧制，涂层将包含小孔而不是平滑涂层。在该过程中，冷却涂层并在其上印刷下一层。
之后印刷的涂层将能部分穿透入其下涂层的孔隙中，其中之后印刷的糊状物的氧化物前体将与部分氧化的下部涂层混合，从而将两涂层之间的折射率模糊化。然后再将后印刷的糊状物从约325℃至约525℃加热以形成另一稍带孔隙的涂层。对之后涂覆的任意糊状物重复这些操作。当涂覆所有涂层之后，并在最终烧制形成的过渡层中，将确定涂层之间模糊化的折射率。在最终烧制期间，将达到高于约325℃至约525℃的温度，所述稍带孔隙的涂层基本将致密化。其中，金属氧化物前体将基本氧化，形成基本均匀的平滑过渡层，其基本无孔并包括透明的金属氧化物。所述相互混合涂层将形成具有梯度折射率的单独的过渡层，其在涂层之间的边界基本模糊。
在这些制备梯度折射率过渡层的情况下，通过丝网印刷、数码喷墨印刷、喷涂、辊涂、棒涂、帘幕式涂布、滴涂、移印等涂覆涂层。
另一方面，所述过渡层的每层基本保持区别于另一层。就上述方面而言，所述方法包括在涂覆下一层之前，对每个将要形成的层铺设、干燥和烧制的操作。在涂覆下一层以前来烧制之前的层减少了可具有或不具有不同折射率或分离的层的移位、混合或互相掺混。
可以调整多层过渡层以制备光吸收性和光反射性。光吸收性，指过渡层增强穿过其间的光的透射性能。反射性可以调整为波长特异的。例如，涂层可以调整为反射UV-A、UV-B、可见光或其组合。
在另一个实施方案中，所述方法包括随着过渡层在第一和第二介质之间形成，通过连续变化折射率在第一介质上形成梯度折射率涂层。本文将此称为“组合物梯度”。一方面，所述方法包括在第一介质上数码喷墨印刷连续变化折射率的涂层以形成梯度过渡层。
在此方法中，以组合物梯度而非涂层梯度数码设置所述过渡层，从而在第一介质的折射率和第二介质的折射率之间过渡。在此实施方案中，随着糊状物穿过过渡层的厚度形成，通过改变在金属氧化物前体糊状物中的金属氧化物前体的浓度来调整梯度(即金属氧化物前体浓度的改变)。即，最接近于第一介质界面的过渡层的一部分具有不同于最远离与第一介质界面(即最接近于第二介质界面)的过渡层的一部分的金属氧化物前体的比例，该比例在所述的两部分之间连续升高或降低。
如果第一介质的折射率大于第二介质，则在过渡层中的高折射率金属氧化物前体的比例在接近于第一介质界面的过渡层的部分较高，而在接近于第二介质界面的过渡层的部分较低。如果所述第一介质的折射率低于第二介质，则在过渡层中的高折射率金属氧化物前体的比例在接近于第一介质界面的部分较低，而在接近于第二介质界面的部分较高。
在此方法中，在印刷过程中，连续变化糊状物中高折射率金属氧化物前体的浓度，以形成具有梯度折射率的过渡层，所述梯度折射率已经在印刷中在过渡层的不同部分之间连续调整。一旦经过印刷，烧制涂层以设定过渡层中的梯度折射率。
喷墨印刷技术需要比丝网印刷更低粘度的墨水。低粘度的墨水具有更低量的待烧除的树脂并因此，有可能制备更厚的成品氧化物涂层。
具有散射颗粒的组合梯度过渡层
本发明的梯度过渡层可将散射颗粒或结合入其中或作为分开的层结合，以进一步增强光从一种介质透射至另一种介质的效率。简单将散射颗粒加入梯度涂层的方法，或简单将另一包括散射颗粒的分开的层放置在接近梯度涂层的加入方法，可以制备所述组合。同样，形成晶体颗粒的方法，如本文所述，可以与梯度涂层结合以制备有效的光透射过渡层。
在一个实施方案中，在用于形成过渡层的梯度涂层中包含散射颗粒。在此实施方案中，一方面，在用于形成过渡层的每一梯度涂层中包含的散射颗粒，具有的折射率低于将其包含的每个相应的梯度层。另一方面，在用于形成过渡层的每一梯度涂层中包含的散射颗粒，具有的折射率高于将其包含的每个相应的梯度层。又一方面，在用于形成过渡层的每一梯度涂层中包含的散射颗粒，具有的折射率高于或低于将其包含的每个相应的梯度层。
在另一个实施方案中，散射颗粒包含于与梯度过渡层分离的层中。
实施例
以下实施例用以对本发明进行解释说明，不应作为对权利要求的限制。
散射层的实施例
实施例1.称量200g的S403浆料(SRRG)，费罗公司实验用无铅浆料，放入炒锅。称量2g的85％的磷酸，放入另一烧杯中，并加入约15g的去离子水。用玻璃棒搅拌所述酸性溶液之后将其倒在玻璃粉末上。通过加入更多的水并搅拌形成浓悬浮液。之后将炒锅放置在86℃的强干燥器中干燥。通过干燥过程中用刮刀部分的方法使粉末松散以保证完成干燥。干燥之后，使用之前，通过325目筛网筛选粉末。
实施例2.用15g从实施例1筛选的浆料和4g的C92介质，购自费罗公司，制备对比例，将其经过称量，放在玻璃板上并用刮刀研磨以形成糊状物。通过420目筛网将糊状物印刷在底物上，其由几层钠钙玻璃片组成。将玻璃置于电炉上以干燥。干燥之后，将玻璃置于铝板上并且将铝板置于金属丝网上。将此组合置于400℃加热炉中并加热10分钟。所述步骤作为“预加热”，
其中在玻璃颗粒开始软化之前，将糊状物中作为有机载体作用的C92介质烧除，仅留下玻璃颗粒。之后，将该组合在575℃烧制7.5分钟。此第二烧制步骤作为“烧制步骤”，其中玻璃颗粒熔融。烧制之后，冷却该套组合，其在玻璃板上形成透明并平滑的膜涂层。此涂层具有高折射率约2.1。见本文中表1，显示与此实施例2，以及实施例3-6的视觉特性相关的数据。
实施例3.除了将烧制温度提升至600℃，制备对比实施例3的方法与制备实施例2的方法相同。此烧制膜同样透明和平滑。见表1。
实施例4.除了将烧制温度提升至625℃，制备对比实施例4的方法与制备实施例2的方法相同。此烧制膜同样相对透明和平滑。见表1。
实施例5.除了将烧制温度提升至650℃，制备实施例5(根据本发明的光散射层)的方法，与制备实施例2的方法相同。此烧制膜与其他膜的不同在于其朦胧的外观。涂层的表面外观上显得比对比实施例2-4更粗糙。见表1。
实施例6.根据本发明的光散射层用9g的E-8047AM浆料、1g的EG-0225改性剂和5g的C92介质(购自费罗公司)制备，称量后放在玻璃板上并用刮刀一起研磨至形成平滑、均一的糊状物。E-8047浆料经烧制在玻璃上提供透明涂层。EG-0225添加剂，是加入后在膜上提供散射并也能用于降低釉料的膨胀。通过230目筛网将糊状物印刷在钠钙玻璃上，并将玻璃置于电炉上干燥。干燥之后，将印刷的玻璃在425℃预加热5分钟并之后在635℃烧制五分钟以在玻璃上形成粗糙的、光散射层。
之后将实施例1的糊状物印刷在此粗糙的光散射层顶部印刷并将印刷物干燥。将玻璃在400℃预加热10分钟并之后在600℃烧制10分钟。在此烧制操作之后，来自实施例1的透明涂层已经变软并流入粗糙的散射层。涂层的表面是光滑的，具有毫米级波痕。
再次参照表1，对比实施例2-4几乎不显示散射，表现低雾度％值。由于雾度％值过高而清晰度％值较低，光散射实施例6显示大量散射。实施例6保持相对高的透射，显示大部分光穿过了样品，但是在该过程中被散射。由于模糊度％是41.0％，同时保持84.2％的高散射，光散射实施例5显示了
中等高度含量的散射，其类似于对比实施例2-4，其显示几乎不散射。
表1.实施例2-6的光学数据
实施例 透射％ 雾度％ 清晰度％
底物玻璃 91.1％ 0.40％ 100％
实施例2 83.4％ 2.41％ 99.3％
实施例3 85.3％ 1.51％ 99.4％
实施例4 84.7％ 4.00％ 98.9％
实施例5 84.2％ 41.0％ 91.2％
实施例6 80.2％ 101％ 5.30％
梯度折射率层的实施例
实施例7.糊状物的制备
称量385g的Dowanol DB(购自陶氏化学)，放入600ml烧杯。用高速混合器搅拌烧杯中物质。剪切加入15g的Klucel L(购自Hercules,AqualonDivision)至溶剂混合物中。搅拌烧杯中的物质以溶解Klucel。在Klucel溶解之后，将溶液储备在棕色瓶中备用。这称为“较稀”的储备溶液。
称量92.04g的Dowanol DB(购自陶氏化学)，放入烧杯。用磁搅拌棒搅拌烧杯中物质。剪切加入3.74g的Klucel L(购自Hercules,Aqualon Division)至溶剂中。搅拌并加热烧杯中的物质以溶解Klucel。之后将烧杯移至自来水浴中并进一步搅拌以冷却溶液。在将溶液冷却至室温之后，加入1.56g的去离子水和0.112g的柠檬酸(65％，购自飞世尔科技)。进一步搅拌溶液以溶解所述新组分。之后，将2.633g的TEOS(正硅酸乙酯，购自奥德里奇)加入至搅拌溶液并溶解。将溶液搅拌过夜后储存在棕色广口瓶中备用。这作为“低折射率”储备溶液。
称量84.97g的Dowanol DB(购自陶氏化学)，放入烧杯。用磁搅拌棒搅拌烧杯中物质。剪切加入3.76g的Klucel L(购自Hercules,Aqualon Division)至溶剂中。搅拌并加热烧杯中的物质以溶解Klucel。在Klucel已经溶解之后，将11.45g的Tyzor TEAZ，购自Dorf-Ketal加入至溶液。将溶液搅拌过夜后倒入棕色广口瓶中储存。这是“低折射率”储备溶液。
称量32.89g的低折射率储备溶液和67.11g的稀溶液，放入烧瓶中并用磁搅拌器一同搅拌。这是糊状物A，工作的低折射率糊状物。预计每100g印刷的糊状物提供约0.25g的SiO2。
称量25.37g的高折射率储备溶液和74.62g的稀溶液，放入烧瓶中并用磁搅拌器一同搅拌。这是糊状物F，工作的高折射率糊状物。预计每100g印刷的糊状物提供约0.513g的ZrO2，之后烧制。在每个相应的糊状物A和F中，在上述SiO2和ZrO2的比例下，结合相等重量的两种糊状物将在烧制的膜中提供约1:1的Si:Zr摩尔比。
如表2所示，通过混合不同比例的糊状物A和糊状物F制备四种中度折射率的糊状物。
表2.实施例7的糊状物制品
糊状物 糊状物A，g 糊状物F，g
糊状物A(100％SiO2烧制的膜) 10.00g 0.00g
糊状物B(80％SiO2/20％ZrO2) 8.02g 2.01g
糊状物C(60％SiO2/40％ZrO2) 6.01g 4.07g
糊状物D(40％SiO2/60％ZrO2) 4.01g 6.01g
糊状物E(20％SiO2/80％ZrO2) 2.00g 8.14g
糊状物F(100％ZrO2烧制的膜) 0.00g 10.00g
实施例8.玻璃上的单独糊状物印刷
将糊状物A至F的每一个都印刷在3”×3”×3mm的钠钙玻璃板上。通过500-筛孔/英寸的尼龙丝网印刷糊状物。印刷之后，将玻璃板置于电炉上并加热至糊状物干燥。干燥之后，将玻璃板置于3”×3”×1mm的铝箔上。将铝箔置于金属丝网上并且将组合在400℃预加热五分钟。之后在575℃加热所述组合五分钟。将改组合移至实验台顶部。冷却90秒之后，在压缩空气的蒸汽下移动玻璃板并滞留在该处直至玻璃冷却到可以接触。对六个玻璃板逐个都进行光学测量。
实施例9.梯度涂层-高烧制温度。
将糊状物A通过500-筛孔/英寸的尼龙丝网印刷在3”×3”×3mm的钠钙玻璃板上。将玻璃板置于电炉上干燥。干燥之后，将玻璃板置于3”×3”×1mm的铝板上。将铝板置于金属丝网上并且在400℃预加热5分钟并之后在575℃烧制五分钟。烧制之后，如实施例8所述冷却玻璃板。冷却之后，将糊状物B涂覆在烧制的糊状物A上并以如糊状物A同样的方式烧制。之后在膜上，以如糊状物B相同的方法按照顺序涂覆糊状物C至F。
此涂层很可能是实施例9-11所述的涂层中最呈“层状”的。换言之，涂层具有的层，在层A-F之间具有明确边界，基本互相区分。虽然不受限于任何理论，认为此实施例的层状性质由高烧制温度造成，其中每个氧化物膜在涂覆下一个糊状物之前，达到其最高密度，从而抑制了层之间氧化物的相互混合。
实施例10.梯度涂层-低烧制温度。
将糊状物A通过500-筛孔/英寸的尼龙丝网印刷在3”×3”×3mm的钠钙玻璃板上。将玻璃板置于电炉上干燥。干燥之后，将玻璃板置于3”×3”×1mm的铝板上。将铝板置于金属丝网上并且在400℃预加热5分钟。烧制之后，如实施例8所述冷却板。冷却之后，以相同的方法，按照顺序涂覆并烧制糊状物B至F。使用相同的印刷/干燥/烧制/冷却循环以将糊状物A至E涂覆至玻璃。在涂覆糊状物F之后，如所述在电炉上干燥玻璃板。将玻璃板在400℃烧制5分钟并之后在575℃烧制五分钟，从而完全烧制涂层。在中间步骤中，烧制的涂层是棕色的，表示在575℃的加热步骤之前，某些碳残留在涂层中。
此涂层很可能比实施例9的涂层更是“物理混合”的。换言之，涂层具有的层，在层A-F之间具有模糊边界，基本较难以互相区分。虽然不受限于任何特定理论，认为此实施例的物理混合性质由低于实施例9中的每层涂覆的温度之间的烧制温度造成，其中每个氧化物膜具有更低密度并保留部分孔隙和碳，使得之后印刷的糊状物部分穿过下面的膜。
实施例11.梯度涂布-一个烧制步骤。
将糊状物A通过500-筛孔/英寸的尼龙丝网印刷在3”×3”×3mm的钠钙玻璃板上。将玻璃板置于电炉上干燥。干燥之后，将玻璃板在实验台上冷却。冷却之后，涂覆糊状物B-F并以同样的方式干燥。使用同样的印刷/干燥循环以将糊状物A至F涂覆至玻璃。在涂覆了糊状物F之后，如所述在电炉上干燥玻璃板。将玻璃板在400℃烧制5分钟并之后在575℃烧制五分钟，从而完全烧制涂层。
此涂层很可能是实施例9-11中是混合程度最高的涂层。印刷的糊状物仅在印刷物之间的电炉上干燥。虽然不受限于任何特定理论，认为此涂层的混合性质是由于涂覆在下部干燥膜顶部的湿法印刷的糊状物部分溶解了下部的印刷物，导致糊状物层的部分“化学混合”。
实施例12.对比高折射率涂层。
将糊状物F通过500-筛孔/英寸的尼龙丝网印刷在3”×3”×3mm的钠钙玻璃板上。将玻璃板置于电炉上干燥。干燥之后，将玻璃板在实验台上冷却。冷却之后，再次涂覆糊状物F并以同样的方式干燥。在涂覆了糊状物F的第三次印刷物之后，如所述在电炉上干燥玻璃板。这时，将玻璃板在400℃烧制5分钟并之后在575℃烧制五分钟，从而完全烧制涂层。如上所述地另在玻璃上涂覆三次糊状物F的印刷物并烧制。
此涂层很可能是实施例9-12中最具反射性的涂层。在此实施例中发生玻璃底物和涂层之间最高的折射率对比。含有适宜含量的金属氧化物前体的涂层的一个印刷物应形成同样厚度的烧制膜。在此情况下，使用六个印刷物，从而模拟制备实施例9-11使用的方法。
参照图A，可以看出实施例9-11的反射率％低于对比实施例12中所示的反射率％。由于在印刷和干燥的循环中，所述层具有最多的机会互相混合，实施例11是具有最低反射的样品。由于具有最高折射率的糊状物在每种情况下都是最后印刷的，所有实施例的表面化学应是相同的。
图A.对比实施例12和发明实施例9-11的反射率％数据。
参照图B，可以看出对比实施例12的透射％低于实施例9-11的透射％。由于反射损失，对比实施例12的透射％最易较低。
图B.对比实施例12和发明实施例9-11的透射％数据。
单层实施例
在一下实施例中，TLU-0050A是基本由醇醚、可混溶的增稠剂、钛金属醇盐组成的糊状物。此糊状物通过烧制在底物表面上提供高折射率、热稳定涂层，其由金属钛的氧化物组成。RD-3424是类似的醇醚糊状物，通过烧制在底物上提供相对低的折射率涂层。烧制之后，此涂层也是热稳定的并由硅金属氧化物组成。RD-3428是丝网可印糊状物，其主要由醇醚、纤维素基增稠剂和金属锆的螯合物组成。高温下烧制之后形成具有相对高的折射率的锆氧化物的膜。RD-3429是基本由醇醚、纤维素基增稠剂和硅金属醇盐组成的糊状物。此糊状物通过烧制提供具有相对低折射率(类似于上述的RD-3424)的硅金属氧化物层。
实施例13.TLU-0050A糊状物用305-筛孔/英寸尼龙丝网丝网印刷在1mm厚的玻璃底物上。已经将显微镜载玻片在Alkanox清洁剂中预先清洗。在金属筛网上在1100°F将玻璃烧制2.5分钟至平滑。烧制之后，冷却玻璃板。烧制的涂层是中性灰颜色的并且部分反射。
实施例14.称量16g的TLU-0050A和4g的RD-3424，放入烧杯中并用玻璃棒搅拌。搅拌之后，将样品倒入1oz.的广口瓶。将所述广口瓶置于FlackTek混合器中，以2500rpm混合50秒。用305-筛孔/英寸尼龙丝网将形成的糊状物丝网印刷在1mm厚的底物玻璃上。已经将显微镜载玻片在Alkanox清洁剂中预先清洗。在金属筛网上在1100°F将玻璃烧制2.5分钟至平整。烧制之后，冷却玻璃板。烧制的涂层是中性灰色并且部分反射。
实施例15.称量12g的TLU-0050A和8g的RD-3424，放入烧杯中并用玻璃棒搅拌。搅拌之后，将样品倒入1oz.的广口瓶。将所述广口瓶置于FlackTek混合器中，以2500rpm混合50秒。用305-筛孔/英寸尼龙丝网将形成的糊状物丝网印刷在1mm厚的底物玻璃上。已经将显微镜载玻片在Alkanox清洁剂中预先清洗。在金属筛网上在1100°F将玻璃烧制2.5分钟至平滑。烧制之后，冷却玻璃板。
实施例16.称量8g的TLU-0050A和12g的RD-3424，放入烧杯中并用玻璃棒搅拌。搅拌之后，将样品倒入1oz.的广口瓶。将所述广口瓶置于FlackTek混合器中，以2500rpm混合50秒。用305-筛孔/英寸尼龙丝网将形成的糊状物丝网印刷在1mm厚的底物玻璃上。已经将显微镜载玻片在Alkanox清洁剂中预先清洗。在金属筛网上在1100°F将玻璃烧制2.5分钟至平整。烧制之后，冷却玻璃板。
实施例17.称量4g的TLU-0050A和16g的RD-3424，放入烧杯中并用玻璃棒搅拌。搅拌之后，将样品倒入1oz.的广口瓶。将所述广口瓶置于FlackTek混合器中，以2500rpm混合50秒。用305-筛孔/英寸尼龙丝网将形成的糊状物丝网印刷在1mm厚的底物玻璃上。已经将显微镜载玻片在Alkanox清洁剂中预先清洗。在金属筛网上在1100°F将玻璃烧制2.5分钟至平整。烧制之后，冷却玻璃板。
实施例18.用305-筛孔/英寸尼龙丝网将所述RD-3424糊状物丝网印刷在1mm厚的底物玻璃上。在金属筛网上在1100°F将玻璃烧制2.5分钟至平滑。已经将显微镜载玻片在Alkanox清洁剂中预先清洗。烧制之后，冷却玻璃板。烧制的涂层清晰，没有模糊处，但包含在印刷和干燥过程中明显的鼓泡。
实施例19.检测实施例13-18的玻片。确定实施例13、14和17适合用于椭圆偏振光谱测量(SE)，其余的对于实际测量而言，具有过多鼓泡。将样品运送至托莱多大学(PVIC)进行SE测量，当返回数据时完成分析。
确定构建简单光学模型，其由半无限底物组成，具有单独薄膜层(见模型1)并在透明体系(k＝0)中具有有效的光学函数(n,k)。微结构在<400nm(散射和吸收区域，k>0)的膜的光学性质中具有主要作用并且在此光学区域的报告还需要进一步的研究。
金属氧化物前体的膜/金属氧化物(柯西模型)
显微镜载玻片(半无限、平板状)
模型1.用于这些分析的光学模型
图C显示了这三种膜的折射率的实数部分。注意到n取决于混合物的组成。还绘制出了氧化铟锡(ITO)系数的实施例。折射率(n)是波长的函数而非单独的数值。
图C.绘制混合物膜的折射率(n)的实数部分与光的波长(nm)的曲线，并绘制参照ITO膜的曲线。注意在此光谱区中k＝0的位置(膜是透明的)。
UV反射实施例。
实施例20.用肥皂和水清洗PGW的Solexia玻璃板，用自来水并随后用去离子水漂洗，最后用纸巾擦干。用420目筛网将RD-3428印刷在玻璃上。将玻璃板置于电炉上并加热至糊状物干燥。将玻璃板从电炉上移开并首先将其置于防热手套上冷却。在防热手套上冷却几分钟之后，将玻璃板移至实验台顶部并使其冷却至室温。之后，设置300目筛网从而使其印刷物能落在之前的印刷物顶部。替换在丝网印刷台上的玻璃板并如前所述印刷，此次使用RD-3429。如前所述干燥并冷却所述玻璃板。替换在丝网印刷台上的420目筛网并再次使用RD-3428糊状物来制备第三印刷物。在第三次干燥糊状物之后，在580℃下烧制玻璃5分钟。冷却之后，将玻璃板经过紫外-可见-近红外分光光度计。反射％谱图，如下图D所示，显示出涂层反射了电磁波谱紫外-A区域约20％的入射光。在约375-380nm处在虚线和实线轨迹之间存在约20％的差别。
图D.实施例20的烧制膜(虚线)和裸玻璃底物(实线)的反射％谱图。
实施例21.通过305目筛网将源自以上实施例7的“高折射率”储备糊状物印刷在3”×3”×3mm的玻璃板上并在电炉上干燥。干燥之后，将玻璃板在400℃下烧制五分钟之后在575℃下烧制五分钟。将玻璃板从电炉上移开并在空气中冷却。将源自以上实施例7的“低折射率”储备糊状物以同样的方式印刷、干燥、烧制并冷却。最终，再以同样的方式涂覆“高折射率”糊状物。这是“3-印刷、3-烧制”多层涂层。
实施例22.用“低折射率”糊状物处理之后再用“高折射率”糊状物处理一次源自实施例21的玻璃板，以制备“5-印刷、5-烧制”多层涂层。由于添加的两个界面，预计实施例22中的UV反射率高于实施例21。如图E所示，上述预期通过紫外-可见-近红外反射％图谱证实。
图E.空白玻璃板、用三层紫外反射涂层(实施例21)涂布的玻璃板和五层紫外反射涂层(实施例22)涂布的玻璃板的反射％谱图。

Claims (109)

1.一种用于增强两种具有不同折射率的介质之间的光的透射的组合物，其中所述组合物铺设在两种介质之间，并且光穿过所述组合物透射，所述组合物包括：
具有第一折射率的基材，和
具有第二折射率的散射颗粒，所述第二折射率不同于第一折射率，其中所述散射颗粒分散于所述基材中并且散射了穿过所述组合物透射的一部分光，从而增强了两种介质之间的光的透射。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述颗粒的主尺寸的平均测量值为光波长的约0.1倍至约10倍。
3.根据权利要求2所述的组合物，其中可见光穿过所述组合物透射并且所述颗粒是约38nm至约7400nm。
4.根据权利要求2所述的组合物，其中所述颗粒的主尺寸的平均测量值为光波长的约0.1倍至约1倍。
5.根据权利要求4所述的组合物，其中可见光穿过所述组合物透射并且所述颗粒是约38nm至约740nm。
6.根据权利要求2所述的组合物，其中所述颗粒的主尺寸的平均测量值为光波长的约1倍至约10倍。
7.根据权利要求6所述的组合物，其中可见光穿过所述组合物透射并且所述颗粒是约380nm至约7400nm。
8.根据权利要求6所述的组合物，其中所述颗粒的主尺寸的平均测量值为光波长的约1倍至约2倍。
9.根据权利要求8所述的组合物，其中可见光穿过所述组合物透射并且所述颗粒是约380nm至约1480nm。
10.根据权利要求1-9任一项所述的组合物，其中光的散射包括米式散射。
11.根据权利要求1-10任一项所述的组合物，其中光的散射基本由米式散射组成。
12.根据权利要求1-11任一项所述的组合物，其中所述颗粒基本为球形。
13.根据权利要求1-11任一项所述的组合物，其中所述颗粒基本不为球形。
14.根据权利要求1-13任一项所述的组合物，其中所述第一折射率高于所述第二折射率。
15.根据权利要求1-13任一项所述的组合物，其中所述第一折射率低于所述第二折射率。
16.根据权利要求1-15任一项所述的组合物，其中散射颗粒的体积是所述组合物体积的约1至约20％。
17.根据权利要求16所述的组合物，其中所述基材中散射颗粒的体积是所述组合物体积的约5至约15％。
18.根据权利要求17所述的组合物，其中所述基材中散射颗粒的体积是所述组合物体积的约10％。
19.根据权利要求1-18任一项所述的组合物，其中所述散射颗粒基本均匀地分散在所述基材中。
20.根据权利要求1-18任一项所述的组合物，其中所述散射颗粒基本不均匀地分散在所述基材中。
21.一种形成用于增强两种具有不同折射率的介质之间的光的透射的过渡层的方法，其中所述过渡层铺设于两种介质之间并且光穿过所述过渡层透射，所述方法包括：
在两种介质之间铺设组合物；和
处理所述组合物以形成过渡层，所述过渡层包括具有第一折射率的散射颗粒，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；
其中一部分穿过过渡层透射的光通过散射颗粒散射从而增强两种介质之间光的透射。
22.根据权利要求21所述的方法，
其中所述组合物包括分散在糊状物中的散射颗粒，所述糊状物包括玻璃浆料和有机载体；
其中两种介质中的至少一种包括固体，并且所述铺设的操作包括将所述组合物涂覆至所述固体；并且
其中所述处理的操作包括：
烧制所述组合物以烧尽所述有机载体并熔融所述玻璃浆料，和
冷却熔融的玻璃浆料从而形成其中分散有散射颗粒的基材。
23.根据权利要求21所述的方法，
其中所述散射颗粒包括晶体颗粒；
其中所述组合物包括玻璃浆料、有机载体和晶种材料；
其中两种介质中的至少一种包括固体并且所述铺设的操作包括将所述组合物涂覆至所述固体；
其中所述处理的操作包括：
烧制所述组合物以烧尽所述有机载体，熔融所述玻璃浆料，和从所述组合物中生长晶体颗粒，以及
冷却熔融的玻璃浆料从而形成其中分散有散射颗粒的基材。
24.根据权利要求21所述的方法，
其中所述基材包括透明的金属氧化物层；
其中所述组合物包括的所述散射颗粒分散在包括金属氧化物前体和有机载体的糊状物中；
其中两种介质中的至少一种包括固体并且所述铺设的操作包括将所述组合物涂覆至所述固体；
其中所述处理的操作包括烧制所述组合物以烧尽所述有机载体和氧化金属氧化物前体从而形成其中分散有散射颗粒的透明金属氧化物层。
25.根据权利要求21-24所述的方法，其中所述颗粒的主尺寸的平均测量值为光波长的约0.1倍至约10倍。
26.根据权利要求25所述的方法，其中可见光穿过所述过渡层透射并且所述颗粒是约38nm至约7400nm。
27.根据权利要求21-25所述的方法，其中所述颗粒的主尺寸的平均测量值为光波长的约0.1倍至约1倍。
28.根据权利要求27所述的方法，其中可见光穿过所述过渡层透射并且所述颗粒是约38nm至约740nm。
29.根据权利要求21-25所述的方法，其中所述颗粒的主尺寸的平均测量值为光波长的约1倍至约10倍。
30.根据权利要求29所述的方法，其中可见光穿过所述过渡层透射并且所述颗粒是约380nm至约7400nm。
31.根据权利要求29所述的方法，其中所述颗粒的主尺寸的平均测量值为光波长的约1倍至约2倍。
32.根据权利要求31所述的方法，其中可见光穿过所述过渡层透射并且所述颗粒是约380nm至约1480nm。
33.根据权利要求21-32任一项所述的方法，其中光的散射包括米式散射。
34.根据权利要求21-33任一项所述的方法，其中光的散射基本由米式散射组成。
35.根据权利要求21-22和24-34任一项所述的方法，其中所述颗粒基本为球形。
36.根据权利要求21-34任一项所述的方法，其中所述颗粒基本不为球形。
37.根据权利要求21-36任一项所述的方法，其中所述第一折射率高于所述第二折射率。
38.根据权利要求21-36任一项所述的方法，其中所述第一折射率低于所述第二折射率。
39.根据权利要求21-38任一项所述的方法，其中散射颗粒的体积是所述过渡层体积的约1至约20％。
40.根据权利要求39所述的方法，其中所述散射颗粒的体积是所述过渡层体积的约5至约15％。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述散射颗粒的体积是所述过渡层体积的约10％。
42.根据权利要求21-41任一项所述的方法，其中所述散射颗粒基本均匀地分散在所述基材中。
43.根据权利要求21-41任一项所述的方法，其中所述散射颗粒基本非均匀地分散在所述基材中。
44.一种用于增强具有不同折射率的两种介质之间光的透射的方法：
提供过渡层，该过渡层包括具有第一折射率的散射颗粒，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；
将所述过渡层置于两种介质中，并且
穿过所述过渡层透射光，其中所述散射颗粒散射了一部分穿过所述过渡层透射的光，从而增强在所述两种介质之间光的透射。
45.根据权利要求44所述的方法，其中所述提供包括了：
在所述两种介质之间铺设组合物，和
处理所述组合物以形成所述过渡层。
46.根据权利要求45所述的方法，
其中所述组合物包括的散射颗粒分散在包括玻璃浆料和有机载体的糊状物中；
其中两种介质中的一种包括固体并且所述铺设的操作包括将所述组合物涂覆至所述固体；并且
其中所述处理的操作包括：
烧制所述组合物以烧尽所述有机载体和熔融所述玻璃浆料，和
冷却熔融的玻璃浆料从而形成其中分散有散射颗粒的基材。
47.根据权利要求45所述的方法，
其中所述散射颗粒包括晶体颗粒；
其中所述组合物包括玻璃浆料、有机载体和晶种材料；
其中两种介质中的至少一种包括固体并且所述铺设的操作包括将所述组合物涂覆至所述固体；
其中所述处理的操作包括：
烧制所述组合物以烧尽所述有机载体，熔融所述玻璃浆料，和从所述组合物中生长晶体颗粒，以及
冷却熔融的玻璃浆料从而形成其中分散有散射颗粒的基材。
48.根据权利要求45所述的方法，
其中所述基材包括透明的金属氧化物层；
其中所述组合物包括的所述散射颗粒分散在包括金属氧化物前体和有机载体的糊状物中；
其中两种介质中的至少一种包括固体并且所述铺设的操作包括将所述组合物涂覆至所述固体；
其中所述处理的操作包括烧制所述组合物以烧尽所述有机载体和氧化金属氧化物前体从而形成其中分散有散射颗粒的透明金属氧化物层。
49.根据权利要求44-48所述的方法，其中所述颗粒具有其中所述颗粒的主尺寸的平均测量值为光波长的约0.1倍至约10倍。
50.根据权利要求49所述的方法，其中可见光穿过所述过渡层透射并且所述颗粒是约38nm至约7400nm。
51.根据权利要求44-49所述的方法，其中所述颗粒的主尺寸的平均测量值为光波长的约0.1倍至约1倍。
52.根据权利要求51所述的方法，其中可见光穿过所述组合物透射并且所述颗粒是约38nm至约740nm。
53.根据权利要求44-49所述的方法，其中所述颗粒的主尺寸的平均测量值为光波长的约1倍至约10倍。
54.根据权利要求53所述的方法，其中可见光穿过所述过渡层透射并且所述颗粒是约380nm至约7400nm。
55.根据权利要求53所述的方法，其中所述颗粒的主尺寸的平均测量值为光波长的约1倍至约2倍。
56.根据权利要求55所述的方法，其中可见光穿过所述过渡层透射并且所述颗粒是约380nm至约1480nm。
57.根据权利要求44-56任一项所述的方法，其中光的散射包括米式散射。
58.根据权利要求44-56任一项所述的方法，其中光的散射基本由米式散射组成。
59.根据权利要求44-46和48-58任一项所述的方法，其中所述颗粒基本为球形。
60.根据权利要求44-58任一项所述的方法，其中所述颗粒基本不为球形。
61.根据权利要求44-60任一项所述的方法，其中所述第一折射率高于所述第二折射率。
62.根据权利要求44-60任一项所述的方法，其中所述第一折射率低于所述第二折射率。
63.根据权利要求44-62任一项所述的方法，其中散射颗粒的体积是所述过渡层体积的约1至约20％。
64.根据权利要求63所述的方法，其中所述散射颗粒的体积是所述过渡层体积的约5至约15％。
65.根据权利要求64所述的方法，其中所述散射颗粒的体积是所述过渡层体积的约10％。
66.根据权利要求44-65任一项所述的方法，其中所述散射颗粒基本均匀地分散在所述基材中。
67.根据权利要求44-65任一项所述的方法，其中所述散射颗粒基本非均匀地分散在所述基材中。
68.一种用于增强具有第一折射率的第一介质和具有不同于第一折射率的第二折射率的第二介质之间光的透射的组合物，其中所述组合物铺设在所述第一介质和所述第二介质之间，并且通过穿过组合物厚度的光的透射增强光的透射，所述组合物包括：
包括多种透明金属氧化物的单层，所述层从最接近第一介质的层的一部分至最接近第二介质的层的一部分，具有沿层的厚度的梯度折射率。
69.根据权利要求68所述的组合物，其中第一折射率低于第二折射率并且所述层的梯度折射率从最接近第一介质的层的一部分至最接近第二介质的层的一部分，沿层的厚度而增加。
70.根据权利要求68所述的组合物，其中第一折射率高于第二折射率并且所述层的梯度折射率从最接近第一介质的层的一部分至最接近第二介质的层的一部分，沿层的厚度而降低。
71.一种形成过渡层的方法，所述过渡层用于增强具有第一折射率的第一介质与具有不同于第一折射率的第二折射率的第二介质之间光的透射，其中所述过渡层是置于所述第一介质和第二介质之间的单层，并且通过光穿过所述过渡层厚度的透射来增强光的透射，所述方法包括：
在所述第一介质和第二介质之间铺设组合物；并且
处理所述组合物以形成过渡层，所述过渡层包括多种透明的金属氧化物，从最接近第一介质的层的一部分至最接近第二介质的一部分，穿过所述过渡层的厚度产生梯度折射率。
72.根据权利要求71所述的方法，其中：
第一和第二介质中的至少一种是固体；
所述组合物包括多种金属氧化物前体糊状物，所述多种金属氧化物前体糊状物中每一种包括金属氧化物前体和载体；
所述铺设的操作包括在所述固体上和在之前涂覆的糊状物上涂覆每一种糊状物，在涂覆下一糊状物之前干燥每种糊状物；
所述处理的操作包括完成了所有的涂覆和干燥操作之后烧制组合物；并且
在每种糊状物中的金属氧化物与之前涂覆的糊状物中的金属氧化物前体相互混合，从而形成具有梯度折射率的过渡层。
73.根据权利要求71所述的方法，其中：
第一和第二介质中的至少一种是固体；
所述组合物包括多种金属氧化物前体糊状物，所述多种金属氧化物前体糊状物中每一种包括金属氧化物前体和载体；
所述铺设的操作包括在所述固体上和在之前涂覆的糊状物上涂覆每一种糊状物，并将每一种糊状物在约325℃至约525℃加热，从而在涂覆下一糊状物之前形成金属氧化物；
所述处理的操作包括完成了所有的涂覆和干燥操作之后在将所述组合物烧制至高于约325℃至约525℃；并且
所述多种金属氧化物前体糊状物中每一种内的金属氧化物前体与之前涂覆的糊状物中的金属氧化物相互混合，并在烧制之后形成具有梯度折射率的过渡层。
74.根据权利要求71所述的方法，其中：
第一和第二介质中的至少一种是固体；
所述组合物包括金属氧化物前体糊状物，所述金属氧化物前体糊状物在载体中包括一定浓度的金属氧化物前体；
所述铺设的操作包括在所述固体上通过数码喷墨印刷涂覆糊状物，而金属氧化物前体的浓度在铺设操作中连续变化从而从最接近第一介质的组合物的一部分至最接近第二介质的组合物的一部分，在组合物中的金属氧化物前体的浓度中产生梯度；
所述处理的操作包括将所述组合物烧制从而形成过渡层，该过渡层从最接近第一介质的过渡层的一部分至最接近第二介质的过渡层的一部分，具有梯度折射率。
75.根据权利要求74所述的方法，其中从最接近第一介质的过渡层的一部分至最接近第二介质的过渡层的一部分，所述梯度折射率增加。
76.根据权利要求74所述的方法，其中从最接近第一介质的过渡层的一部分至最接近第二介质的过渡层的一部分，所述梯度折射率降低。
77.根据权利要求71所述的方法，其中：
第一和第二介质中的至少一种是固体；
所述组合物包括多种金属氧化物前体糊状物，所述多种金属氧化物前体糊状物中每一种包括金属氧化物前体和载体；
所述铺设的操作包括在所述固体上和在之前涂覆的糊状物上涂覆每一种糊状物，在涂覆下一糊状物之前干燥并烧制每种糊状物，从而使在每种糊状物中的金属氧化物前体不与之前涂覆的糊状物中的金属氧化物前体互相混合，形成包括不同梯度折射率层的过渡层。
78.根据权利要求77所述的方法，其中从最接近第一介质的过渡层的一部分至最接近第二介质的过渡层的一部分，所述梯度折射率增加。
79.根据权利要求77所述的方法，其中从最接近第一介质的过渡层的一部分至最接近第二介质的过渡层的一部分，所述梯度折射率降低。
80.一种形成采集透明光的过渡层的方法，所述过渡层在底物上具有可选的折射率，所述方法包括：
提供底物、可溶解的金属复合物、复合物形成剂、树脂和能溶解所述可溶金属复合物和树脂的溶剂；
在溶剂中溶解所述可溶金属复合物，所述复合物形成剂和树脂以形成金属氧化物前体糊状物；
将金属氧化物前体糊状物铺设在底物上；和
加热金属氧化物前体糊状物至某一温度并持续加热至足以将溶剂和树脂烧尽，并氧化可溶金属复合物从而在底物上形成金属氧化物的透明过渡层，其中所述过渡层具有底物折射率和空气折射率之间的折射率。
81.根据权利要求80所述的方法，其中：
所述金属氧化物前体糊状物的粘度为约1000-180,000厘泊；并且所述铺设包括丝网印刷。
82.根据权利要求81所述的方法，其中所述过渡层的折射率低于1.5。
83.根据权利要求81所述的方法，其中所述过渡层的折射率低于2.0。
84.根据权利要求81所述的方法，其中所述可溶金属复合物包括金属醇盐。
85.根据权利要求83所述的方法，其中所述金属醇盐选自由金属甲醇盐、金属乙醇盐、金属异丙醇盐、金属丁醇盐及其组合组成的群组。
86.根据权利要求84所述的方法，其中所述金属醇盐选自由硼(B)、铝(Al)、硅(Si)、磷(P)、钪(Sc)、钛(Ti)、锌(Zn)、镓(Ga)、锗(Ge)、砷(As)、钇(Y)、锆(Zr)、铌(Nb)、钼(Mo)、铟(In)、锡(Sn)、锑(Sb)、镧(La)、铪(Hf)、钽(Ta)、钨(W)及其组合组成的群组。
87.根据权利要求84所述的方法，其中所述金属醇盐选自由四乙基正硅酸盐(TEOS)、异丙氧化钛(IV)(TIP)、n-丙氧化锆(IV)及其组合组成的群组。
88.根据权利要求81所述的方法，其中所述树脂包括水溶性树脂。
89.根据权利要求88所述的方法，其中所述水溶性树脂选自由羟丙基纤维、木质素、23℃下为固体的长链多元醇、葡萄糖、淀粉及其组合组成的群组。
90.根据权利要求281所述的方法，其中所述溶剂包含有机溶剂。
91.根据权利要求90所述的方法，其中所述有机溶剂选自由醇、多元醇、二醇、二醇醚、羧酸及其组合组成的群组。
92.根据权利要求91所述的方法，其中所述羧酸选自由甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和羟基乙酸及其组合组成的群组。
93.根据权利要求81所述的方法，其中所述金属氧化物前体糊状物还包括至少一种添加剂，其选自由着色剂、分散剂、表面活性剂、粘度调节剂、流动性调节剂、稳定剂、共溶剂和清晰度促进剂组成的群组。
94.根据权利要求81所述的方法，其中所述复合物形成剂包括有机酸、醇或其组合物。
95.根据权利要求94所述的方法，其中所述复合物形成剂选自由聚丙烯酸、草酸、马来酸、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、柠檬酸及其组合组成的群组。
96.根据权利要求81所述的方法，其还包括在铺设之后加热之前将金属氧化物前体糊状物干燥，以从金属氧化物前体糊状物中去除至少部分溶剂。
97.根据权利要求81所述的方法，其中所述可溶金属复合物是多种可溶金属复合物，所述方法还包括：
在溶剂中分别溶解所述多种可溶金属复合物、复合物形成剂和树脂以形成多种单独备用糊状物，其中多种单独备用糊状物中的每一种仅包括一种可溶金属复合物；和
将所述多种单独备用糊状物结合以制备金属氧化物前体糊状物。
98.根据权利要求80所述的方法，其中所述底物包括玻璃或透明陶瓷。
99.根据权利要求80所述的方法，其中：
所述金属氧化物前体糊状物具有的粘度是约1-400厘泊；并且所述铺设包括数码印刷。
100.根据权利要求80所述的方法，其中
所述金属氧化物前体糊状物具有的粘度是约100-25,000厘泊；并且所述铺设包括辊涂。
101.一种形成采集透明光的层的方法，所述层在底物上具有可选的折射率，所述方法包括：
提供底物、多种可溶解的金属复合物、树脂、复合物形成剂和溶剂；
在溶剂中将所述多种可溶金属复合物中的一种、复合物形成剂和树脂溶解以形成金属氧化物前体糊状物；
将金属氧化物前体糊状物铺设在底物上；
加热所述金属氧化物前体糊状物至某一温度并持续加热至足以将溶剂和树脂烧尽，并氧化多种可溶金属复合物之一，从而在底物上形成层，其包括一种金属氧化物的透明层，具有底物和空气的折射率之间的折射率；并且
对于多种可溶金属复合物的残留物，重复溶解、铺设和加热的步骤，直到所述残留物耗尽，其中所述层一层一层地叠放，并随着远离底物的方向，折射率值降低。
102.根据权利要求101所述的方法，其中：
所述金属氧化物前体糊状物具有的粘度是约1000-180,000厘泊；并且
所述铺设包括丝网印刷。
103.根据权利要求101所述的方法，其中：
所述金属氧化物前体糊状物具有的粘度是约1-400厘泊；并且
所述铺设包括数码印刷。
104.根据权利要求101所述的方法，其中：
所述金属氧化物前体糊状物具有的粘度是约100-25,000厘泊；并且
所述铺设包括辊涂。
105.一种形成光反射层的方法，所述层在底物上具有可选的折射率，所述方法包括：
提供底物、多种可溶解的金属复合物、树脂、复合物形成剂和溶剂；
在溶剂中将所述多种可溶金属复合物中的一种、复合物形成剂和树脂溶解以形成金属氧化物前体糊状物；
将金属氧化物前体糊状物铺设在底物上；
加热金属氧化物前体糊状物至某一温度并持续加热至足以将溶剂和树脂烧尽，并氧化多种可溶金属复合物之一，从而在底物上形成层，其包括一种金属氧化物的透明层，具有底物和空气的折射率之间的折射率；并且
对于多种可溶金属复合物的残留物，重复溶解、铺设和加热的步骤，直到所述残留物耗尽，其中所述层一层一层地叠放，并具有交替更高或更低的折射率值。
106.根据权利要求105所述的方法，其中：
所述金属氧化物前体糊状物具有的粘度约1000-180,000厘泊；并且
所述铺设包括丝网印刷。
107.根据权利要求105所述的方法，其中：
所述金属氧化物前体糊状物具有的粘度约1-400厘泊；并且
所述铺设包括数码印刷。
108.根据权利要求105所述的方法，其中：
所述金属氧化物前体糊状物具有的粘度约100-25,000厘泊；并且
所述铺设包括辊涂。
109.根据权利要求105所述的方法，其中所述光反射层包括至少三层并反射约20％或以上的入射光，所述入射光具有的波长为315纳米至约400纳米。
CN201380039561.6A 2012-08-01 2013-08-01 光感应纳米层 Active CN104487872B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261678479P 2012-08-01 2012-08-01
US61/678,479 2012-08-01
PCT/US2013/053117 WO2014022609A1 (en) 2012-08-01 2013-08-01 Light influencing nano layer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104487872A true CN104487872A (zh) 2015-04-01
CN104487872B CN104487872B (zh) 2016-11-30

Family

ID=

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109143764A (zh) * 2018-11-05 2019-01-04 成都菲斯特科技有限公司 成像结构、投影屏幕及投影系统
CN114895383A (zh) * 2021-01-26 2022-08-12 Viavi科技有限公司 具有有序空间分布的纳米颗粒的涂层

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0008215A2 (en) * 1978-08-08 1980-02-20 Westinghouse Electric Corporation Polymerized solutions of an oxide; method of preparation thereof; method of preparing alkoxyde coatings on substrates, such as solar cells, and product so obtained
WO2001087788A1 (en) * 2000-05-18 2001-11-22 Terahertz Photonics Limited Improved binders for coatings
WO2004029326A2 (en) * 2002-09-26 2004-04-08 Printable Field Emitters Limited Creating layers in thin-film structures
US20040258929A1 (en) * 2001-09-21 2004-12-23 Walther Glaubitt Glass comprising a porous anti-reflection surface coating and method for producing one such glass
US20050106333A1 (en) * 2003-11-18 2005-05-19 Lehmann Maria J. Anti-reflective optical film for display devices
CN1639589A (zh) * 2002-03-15 2005-07-13 日东电工株式会社 防反射膜、其制造方法、光学元件以及图像显示装置
JP2007065232A (ja) * 2005-08-31 2007-03-15 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 紫外線熱線反射多層膜
CN101291876A (zh) * 2005-10-19 2008-10-22 松下电器产业株式会社 金属氧化膜的形成方法、金属氧化膜及光学电子设备

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0008215A2 (en) * 1978-08-08 1980-02-20 Westinghouse Electric Corporation Polymerized solutions of an oxide; method of preparation thereof; method of preparing alkoxyde coatings on substrates, such as solar cells, and product so obtained
WO2001087788A1 (en) * 2000-05-18 2001-11-22 Terahertz Photonics Limited Improved binders for coatings
US20040258929A1 (en) * 2001-09-21 2004-12-23 Walther Glaubitt Glass comprising a porous anti-reflection surface coating and method for producing one such glass
CN1639589A (zh) * 2002-03-15 2005-07-13 日东电工株式会社 防反射膜、其制造方法、光学元件以及图像显示装置
WO2004029326A2 (en) * 2002-09-26 2004-04-08 Printable Field Emitters Limited Creating layers in thin-film structures
US20050106333A1 (en) * 2003-11-18 2005-05-19 Lehmann Maria J. Anti-reflective optical film for display devices
JP2007065232A (ja) * 2005-08-31 2007-03-15 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 紫外線熱線反射多層膜
CN101291876A (zh) * 2005-10-19 2008-10-22 松下电器产业株式会社 金属氧化膜的形成方法、金属氧化膜及光学电子设备

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109143764A (zh) * 2018-11-05 2019-01-04 成都菲斯特科技有限公司 成像结构、投影屏幕及投影系统
CN114895383A (zh) * 2021-01-26 2022-08-12 Viavi科技有限公司 具有有序空间分布的纳米颗粒的涂层

Also Published As

Publication number Publication date
JP6322191B2 (ja) 2018-05-09
US20150177426A1 (en) 2015-06-25
EP2880474A1 (en) 2015-06-10
US9671529B2 (en) 2017-06-06
EP2880474A4 (en) 2016-03-23
WO2014022609A1 (en) 2014-02-06
JP2015533753A (ja) 2015-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6322191B2 (ja) 光作用移行層
Blumenthal et al. Patterned direct-write and screen-printing of NIR-to-visible upconverting inks for security applications
US20180162091A1 (en) Translucent structure
DE102017009250B4 (de) Blendschutzfilm-beschichtetes Substrat, Blendschutzfilm-bildende Flüssigkeitszusammensetzung und Verfahren zur Herstellung eines Blendschutzfilm-beschichteten Substrats
CN107075304A (zh) 高增益耐久性抗反射涂层
CN108841213B (zh) 用于在基材上喷涂溶胶-凝胶薄膜的方法和配方
CN107924002A (zh) 透光性结构体、其制造方法及物品
WO2013051620A1 (ja) 低反射膜付き物品の製造方法
CN109312207A (zh) 近红外线屏蔽材料微粒及其制造方法、与近红外线屏蔽材料微粒分散液
CN108250928A (zh) 一种含复合金属纳米核颗粒的水性玻璃纳米涂料及制备
CN102559025A (zh) 高性能透明玻璃隔热涂料的制备方法
CN102838889A (zh) 一种可见光全波段多层减反射涂层的制备方法
US6379803B1 (en) Low-reflectance glass article and process for preparing the same
JP6244600B1 (ja) 遮熱ガラス及びそれを用いた合わせガラス
KR20080042498A (ko) 표면 개질된 금속산화물 졸, 그 제조방법 및 그금속산화물 졸을 포함하는 피복 조성물
JP2010075775A (ja) 波長選択型遮蔽膜および波長選択型遮蔽体
JP2002194291A (ja) 日射遮蔽膜形成用塗布液の製造方法
CN104487872B (zh) 光感应纳米层
JPH1154053A (ja) 低反射ガラス物品およびその製造方法
CN100334178C (zh) 日照屏蔽体及日照屏蔽体形成用分散液
RU2485063C2 (ru) Способ получения многофункционального покрытия на органическом стекле
JP3910393B2 (ja) 透明導電膜
JP2002138271A (ja) 熱線遮蔽用微粒子の製造方法およびこの方法により製造された微粒子を用いた熱線遮蔽膜形成用塗布液の製造方法
JP2002367428A (ja) 着色透明導電膜形成用塗布液、着色透明導電膜付き基体およびその製造方法、ならびに表示装置
De et al. Refractive index controlled plasmon tuning of Au nanoparticles in SiO2-ZrO2 film matrices

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant