CN107850695B - 透镜和包括该透镜的透镜组件 - Google Patents

透镜和包括该透镜的透镜组件 Download PDF

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Abstract

根据本发明的实施例的透镜包括：基底；以及形成在所述基底上并且包括具有亲水性官能团的聚合物的第一亲水涂层。因此，可以获得具有超亲水性和优异的耐磨性的透镜以及包括该透镜的透镜组件和相机模块。

Description

透镜和包括该透镜的透镜组件
技术领域
本发明涉及一种透镜，更具体地涉及一种在其表面上形成有涂层的透镜，以及包括该透镜的透镜组件。
背景技术
包括在相机模块中的透镜组件中的设置在最外面的透镜暴露于外部环境。特别地，当相机模块安装在车辆上时，相机模块的光学特性可能由于雨、雾、光反射、灰尘等而降低，或者其视野可能提供得不充分。
因此，已经尝试用亲水涂层涂覆相机模块的透镜。当相机模块的透镜的表面被亲水涂覆(hydrophilic-coated)时，可以解决光散射、结霜、冷凝形成、污染、图像失真等问题。
然而，当用亲水性溶液涂覆透镜的表面时，由于其阻力，不容易将亲水性溶液涂覆到透镜的表面。而且，即使在透镜被涂覆时，由于透镜的表面与亲水涂层之间的低的结合力，亲水涂层可能容易磨损和脱落，并且难以获得超亲水性。
发明内容
技术问题
本发明的一个方面是提供一种透镜以及包括该透镜的透镜组件，该透镜即使在下雨、起雾等的外部环境下也能够稳定地提供光学特性和视野。
技术方案
根据本发明的一个实施例的透镜，包括基底和第一亲水涂层，所述第一亲水涂层形成在所述基底上并且包括具有亲水性官能团的聚合物。
所述基底和所述第一亲水涂层可以彼此共价结合。
所述基底和所述第一亲水涂层可以通过所述基底的O和所述第一亲水涂层的Si或C共价结合。
所述亲水性官能团可以选自由羟基、氨基和环氧基组成的组。
具有所述亲水性官能团的所述聚合物的分子量可以为70000至120000。
所述透镜可以进一步包括第二亲水涂层，所述第二亲水涂层形成在所述第一亲水涂层上并且包括无机粒子。
所述第二亲水涂层的至少一些所述无机粒子可以存在于所述第一亲水涂层的聚合物之间。
所述无机粒子可以包含Si。
所述无机粒子可以进一步包含由Sn、Ti、W、K、P和Zn组成的组中的至少一种。
所述基底的表面可以被蚀刻。
所述第一亲水涂层可以结合到所述基底的表面上的活性氧。
所述基底的表面可以通过等离子体处理被蚀刻。
所述等离子体处理可以在氩气和氧气气氛、真空氧气气氛和压缩空气气氛中的至少一种下进行。
所述第一亲水涂层的厚度可以为1nm至100nm。
根据本发明的一个实施例的透镜组件包括：壳体；透镜，所述透镜容纳在所述壳体中；以及保持器，所述保持器耦接到所述壳体的一端并支撑所述透镜。这里，所述透镜包括基底和亲水涂层，所述亲水涂层形成在所述基底上并且包括具有亲水性官能团的聚合物。
有益效果
根据本发明的实施例，提供一种透镜、包括该透镜的透镜组件，以及相机模块，所述透镜即使在下雨、起雾等的外部环境下也能够稳定地提供光学特性和视野。特别地，根据本发明的实施例的透镜和透镜组件具有超亲水性和高耐磨性，并且即使在下雨、起雾等的外部环境下也可以稳定地提供光学特性和视野。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的透镜组件的分解图；
图2是根据本发明的一个实施例的透镜的剖视图；
图3是根据本发明的一个实施例的用刷型聚合物亲水涂覆的透镜的示意图；
图4示出了图3的亲水涂覆方法的一个示例；
图5是使用图4的方法涂覆的透镜的表面的扫描电子显微镜(SEM)照片；
图6示出了图3的亲水涂覆方法的另一个示例；
图7是使用图6的方法涂覆的透镜的表面的SEM照片；
图8是根据本发明的另一个实施例的用梯型聚合物亲水涂覆的透镜的示意图；
图9是示出图8的亲水涂覆方法的一个示例的图；
图10是使用图9的方法涂覆的透镜的表面的SEM照片；
图11是比较比较例II-1至II-3和实施例II的透镜的亲水性的图；
图12是比较比较例II-1至II-3和实施例II的透镜的耐磨性的图；
图13是比较例II-2至II-3和实施例II的透镜的SEM照片；
图14是根据本发明的另一个实施例的透镜的剖视图；
图15示出了图14所示的透镜的亲水涂覆方法；
图16示出了根据本发明的一个实施例的基底的表面；
图17是示出根据本发明的一个实施例的制造其上形成有亲水涂层的透镜的方法的流程图；
图18和图19示出了由根据比较例IV-1和IV-2制造的透镜捕获的屏幕，图20至图23示出了由根据实施例IV-1至IV-4制造的透镜捕获的屏幕。
具体实施方式
由于本发明可以进行各种修改并且具有多个实施例，因此将在附图中示出并在本文中描述具体实施例。然而，应当理解的是，本发明不限于所述具体实施例并且包括包含在本发明的概念和技术范围中所有修改、等同和替代。
包括诸如第二、第一等的序数的术语可以用于描述各种组件。但是，组件不受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第二组件可以被称为第一组件，并且类似地，第一组件可以被称为第二组件。术语“和/或”包括多个相关列出项中的一个或任何以及所有组合。
本文中使用的术语仅用于描述具体实施例，并不意图限制本发明。除非在上下文中另外定义，否则单数形式包括复数形式。在整个申请中，应当理解，术语“包括”、“具有”等在本文中用于指定所述特征、数字、步骤、操作、元件、组件或它们的组合的存在，但不排除一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、元件、组件或它们的组合的存在或添加。
除非另外定义，否则本文使用的包括技术或科学术语的所有术语具有与本领域普通技术人员普遍理解的相同的含义。诸如在通用字典中定义的术语应被理解为具有与本领域中上下文定义的含义相同的含义，并且不应以夸大或过度正式的含义理解，除非在本文中明确地定义。
当层、膜、区域、板等的一部分被陈述为在另一部分“上”时，该陈述除了包括该部分“直接在另一部分上”的含义之外还包括另一部分插入该部分和另一部分之间的含义。另一方面，当陈述为一部分“直接在另一部分上”时，该部分和另一部分之间没有其它部分。
图1是根据本发明的一个实施例的透镜组件的分解图。
参考图1，透镜组件100包括：壳体110；容纳在壳体110中的透镜120；以及耦接到壳体110的一端以支撑透镜120的保持器130。
这里，透镜120可以包括从物体侧到图像侧依次布置的多个透镜。每个透镜可以具有正折射率或负折射率，并且可以具有凸面、凹面、弯月面形状等。多个透镜的折射率和表面形状可以根据必要的焦距等进行各种组合。
根据本发明的一个实施例的透镜组件可以被包括在相机模块中，例如用于车辆的相机模块中。相机模块可以包括根据一个实施例的透镜组件、滤光器、图像传感器和印刷电路板。为此，虽然附图中未示出，但是滤光器、图像传感器和印刷电路板可以顺序地布置在透镜组件的后面。也就是说，图像传感器被安装在印刷电路板上，并且滤光器可以形成在图像传感器上。这里，图像传感器可以通过导线连接到印刷电路板。图像传感器可以是，例如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(COMS)传感器。而且，滤光器可以是红外(IR)滤光器。滤光器可以从入射在相机模块上的光过滤掉近红外(NIR)光线(例如700nm至1100nm波长的光线)。
同时，多个透镜中被设置为最靠近物体侧的透镜(在下文中，被称为最外侧透镜)的一个表面暴露于外部。当透镜的一个表面暴露于正在下雨、起雾等的外部环境时，相机模块的光学特性可能劣化或者可能提供不充分的视野。
因此，已经尝试用亲水涂层涂覆相机模块的透镜。当进行亲水涂覆时，透镜上的水滴会扩展。因此，可以防止透镜的表面上的冷凝或水形成。
图2是根据本发明的一个实施例的透镜的剖视图。
参考图2，透镜120包括基底122和亲水涂层124，亲水涂层124包括形成在基底122上并且包含亲水性官能团的聚合物。这里，基底122可以是玻璃或塑料，并且聚合物中包含的亲水性官能团可以选自由羟基(-OH)、氨基(-NH3)和环氧基组成的组。如上所述，当亲水涂层124包括包含亲水性官能团的聚合物时，透镜120的表面可具有润湿性或亲水性。特别地，当亲水性官能团与形成聚合物的各单体偶联时，可以增加亲水涂层124中的亲水性官能团的浓度，使得亲水涂层124可以具有超亲水性。因此，当水滴落在透镜120的表面上(即在亲水涂层124上)时，接触角可以保持在15°或更小，优选地，10°或更小，更优选地，5°或更小。这里，接触角是指当水滴落到基底上时形成在基底、水滴之间的界面与基底的水平面之间的角度。如上所述，当透镜120的表面具有超亲水性时，即使在下雨、起雾等的环境下也能够提供清晰的视野。这里，亲水涂层由包括包含亲水性官能团的聚合物的亲水涂布液形成，并且亲水涂布液还可以包括非离子型表面活性剂和溶剂中的至少一种。
这里，基底122和亲水涂层124可以彼此共价结合。基底122和亲水涂层124可以通过例如基底122的O和亲水涂层124的Si或C彼此共价结合。为此，当基底122是玻璃基底时，可以通过对基底122的表面进行等离子体处理、烷基卤化物处理或酸碱处理来活化羟基(-OH)。因此，由于基底122和亲水涂层124之间的结合力增强，耐久性和耐磨性会增加。
这里，亲水涂层124的厚度可以是1nm至100nm，并且优选地，可以是2nm至10nm。当亲水涂层124的厚度小于1nm时，亲水涂层124容易磨损并且其亲水性可能会降低。因此，相机模块的可靠性可能降低。另一方面，当亲水涂层124的厚度超过100nm时，基底122的表面与亲水涂层124之间的结合力降低，并且亲水涂层124可能从基底122上脱离，使得其亲水性可能降低。
图3是根据本发明的一个实施例的用刷型聚合物亲水涂覆的透镜的示意图，图4示出了图3的亲水涂覆方法的一个示例，图5是使用图4的方法涂覆的透镜的表面的扫描电子显微镜(SEM)照片，图6示出了图,3的亲水涂覆方法的另一个示例，图7是使用图6的方法涂覆的透镜的表面的SEM照片。
参考图3，包含亲水性官能团124-1的刷型聚合物结合到基底122。
为此，参考图4，基底122的表面被清洗并被活化。为了活化基底122的表面，可以在其上进行等离子体处理、烷基卤化物处理或酸碱处理。当在基底122上进行等离子体处理、烷基卤化物处理或酸碱处理时，羟基(-OH)在基底122的表面上被活化。之后，当将具有羟基(-OH)的聚合物涂覆到基底122的表面时，在基底122的表面上活化的羟基和聚合物中包含的羟基彼此反应，使得基底122和聚合物可以共价结合。这里，聚合物具有亲水性官能团(-R)。这里，亲水性官能团可以是，例如选自由羟基、氨基和环氧基组成的组。
作为在基底122上形成刷型聚合物的另一种方法，参见图6，基底122被清洗并被活化。为了活化基底122，可以在其上进行等离子体处理、烷基卤化物处理或酸碱处理。
之后，当具有亲水性官能团(-R)的单体被涂覆到基底122的表面时，所述单体结合到基底122的活化的表面。例如，如图6所示，当基底122的表面经过烷基卤化物处理时，氯化物(-Cl)在基底122的表面上被活化。当具有双键的单体被涂覆到基底122的活化的表面时，单体的双键被活化并且-Cl从其脱离，使得单体和基体122的表面彼此结合。而且，当与单体结合的基底122的表面再次被活化，并且将具有亲水性官能团的单体涂覆到基底122的表面时，单体结合到基底122的活化的表面。当重复进行该过程时，具有亲水性官能团的单体被聚合，从而可以形成刷型聚合物。这里，亲水性官能团可以是，例如选自由羟基、氨基和环氧基组成的组。如图6和图7所示，当将单体重复添加到基底122的表面以聚合成聚合物时，亲水涂层124中的亲水性官能团的浓度高于聚合物直接结合到基底122的表面的情况，使得亲水性更好。
图8是根据本发明的另一个实施例的用梯型聚合物亲水涂覆的透镜的示意图，图9是示出图8的亲水涂覆方法的一个示例的图，并且图10是使用图9的方法涂覆的透镜的表面的SEM照片。
参考图8，包含亲水性官能团124-1的梯型聚合物结合到基底122。
为此，参考图9，基底122被清洗并被活化。为了活化基底122，可以在其上进行等离子体处理、烷基卤化物处理或酸碱处理。当在基底122上进行等离子体处理、烷基卤化物处理或酸碱处理时，羟基(-OH)在基底122的表面上被活化。
之后，当具有亲水性官能团(-R)的自由基(radical)被涂覆到基底122的表面时，在基底122的表面上活化的羟基与具有亲水性官能团的自由基反应。由于其高反应性，自由基在基底122的表面上连续生长，使得可以形成梯型聚合物。这里，亲水性官能团可以是，例如选自由羟基、氨基和环氧基组成的组。
如图6至图10所示，当通过单体聚合形成亲水涂层或通过自由基聚合形成亲水涂层时，基底与亲水涂层之间的结合力以及亲水涂层中的亲水性官能团的浓度较高，从而可以提供高耐磨性和亲水性。
在下文中，根据比较例和实施例，测量在其表面上形成有亲水涂层的透镜的接触角、其透射比和耐磨性试验后的接触角、其耐热性试验后的接触角以及其热冲击试验后的接触角。
比较例I是根据TiO2类无机纳米涂覆方法在基底上形成亲水涂层的示例，实施例I-1是通过如图4的方法所示的将玻璃基底活化并且然后将包含作为亲水性官能团的羟基的聚合物结合到其上来形成亲水涂层的示例，并且实施例I-2是通过如图6的方法所示的将玻璃基底活化并且然后将包含作为亲水性官能团的羟基的单体聚合来形成亲水涂层的示例，并且实施例I-3是通过如图9的方法所示的将玻璃基底活化并且然后将包含作为亲水性官能团的羟基的自由基聚合来形成亲水涂层的示例。
为了比较比较例I和实施例I-1至I-3，将水喷淋到根据比较例I和实施例I-1至I-3制造的透镜的表面上，然后测量喷淋水的接触角。另外，为了比较耐磨性试验后的接触角，在利用长度为100±5mm的帆布于4.9N的力下将根据比较例I和实施例I-1至I-3制造的透镜的表面磨损1500次并且然后将水喷淋到其上后，测量接触角。另外，为了比较耐热性试验后的接触角，在将根据比较例I和实施例I-1至I-3制造的透镜在-40℃和80℃下处理循环1000次并且然后将水喷淋到其上后，测量接触角。另外，为了比较热冲击试验后的接触角，在将根据比较例I和实施例I-1至I-3制造的透镜在80℃、-40℃和50℃的温度和95％湿度下处理循环5次并且然后将水喷淋到其上后，测量接触角。这里，接触角是指当水滴落到基底上时形成在基底、水滴之间的界面与基底的水平面之间的角度。
表1示出了上述测量的结果。
[表1]
试验项目 比较例I 实施例I-1 实施例I-2 实施例I-3
接触角 30°或更大 7°至13° 5°至9° 5°至10°
透射比 91％或更大 91％或更大 91％或更大 91％或更大
耐磨性试验后的接触角 30°至50° 15°至22° 5°至10° 8°至12°
耐热性试验后的接触角 30°或更大 8°至18° 7°至12° 7°至10°
热冲击试验的后接触角 30°或更大 15°至25° 7°至11° 8°至15°
参照表1，可以看出，在利用聚合物对透镜的表面进行亲水涂覆的实施例I-1至I-3中的接触角小于根据TiO2类无机纳米涂覆方法对透镜的表面进行亲水涂覆的比较例I中的接触角。由于接触角是滴落到透镜的表面上的水的扩展的角度，所以角度越小，亲水性越高。因此，与比较例I相比，实施例I-1至I-3的亲水性较高。另外，根据实施例I-1至I-3，耐磨性试验后的接触角为30°以下，所以可以看出，亲水涂层的结合力高于比较例。
根据本发明的一个实施例，包含亲水性官能团的聚合物可以是烃的聚合物衍生物或者硅的衍生物，并且可以包括分子量为70000至120000的聚合物。随着形成亲水涂层124的聚合物的分子量降低，耐磨性提高但亲水性降低。随着分子量增加，亲水性提高但耐磨性降低。因此，在本发明的一个实施例中，由于形成亲水涂层124的聚合物的分子量为70000至120000，所以在相对于亲水涂层124的接触角减小时，可以保持优异的耐磨性。
在表2中，根据比较例和实施例，根据是否存在亲水涂层以及形成亲水涂层的聚合物的分子量测试了接触角、透射比和耐磨性。
[表2]
Figure BDA0001555124910000091
比较例II-1是在玻璃的表面上未形成亲水涂层的示例，比较例II-2是通过使玻璃基底活化并且使包含作为亲水性官能团的羟基的单体聚合而形成的分子量超过40000且小于70000的亲水涂层的结果，比较例II-3是通过使玻璃基底活化并且使包含作为亲水性官能团的羟基的单体聚合而形成的分子量超过120000且小170000的亲水涂层的结果，并且实施例II是通过使玻璃基底活化并且使包含作为亲水性官能团的羟基的单体聚合而形成的分子量为70000至120000的亲水涂层的结果。
图11是比较根据比较例II-1至II-3和实施例II的透镜的亲水性的图，图12是比较根据比较例II-1至II-3和实施例II的透镜的耐磨性的图，图13是根据比较例II-2至II-3和实施例II的透镜的SEM照片。
为了比较比较例II-1至II-3和实施例II，将水喷淋到根据比较例II-1至II-3和实施例II制造的透镜的表面上，然后通过使用接触角分析仪测量接触角。另外，为了比较耐磨性试验后的接触角，在利用长度为100±5mm的帆布于4.9N的力下将根据比较例II-1至II-3和实施例II制造的透镜的表面磨损500、1000和1500次并且然后将水喷淋到其上后，通过使用接触角分析仪测量接触角。
当将比较例II-1与实施例II进行比较时，当未形成亲水涂层时，水接触角测定为50°至60°，但当形成分子量为70000至120000的亲水涂层时，水接触角测定为4°至12°。由于接触角是水滴落到透镜的表面上的扩展的角度，所以角度越小，亲水性越高。
另外，当将比较例II-2与实施例II进行比较时，当分子量超过40000且低于70000时，水接触角测定为7°至15°，但当形成分子量为70000至120000的亲水涂层时，水接触角测定为4°至12°。
在比较例II-3的情况下，当分子量超过120000且小于170000时，测量的水接触角与实施例II的相似。然而，在比较例II-3的情况下，作为耐磨性试验的结果，透镜被磨损500次后的接触角测定为12°至19°，透镜被磨损1000次后的接触角测定为13°至25°，并且透镜被磨损1500次后的接触角测定为19°至28°。也就是说，在比较例II-3的情况下，可以看出，水接触角随磨损的程度显著增加。这意味着透镜的亲水性随着磨损显著劣化。
另一方面，在实施例II的情况下，作为耐磨性试验的结果，透镜被磨损500次后的接触角测定为5°至12°，透镜被磨损1000次后的接触角测定为7°至14°，并且透镜被磨损1500次后的接触角测定为8°至16°。也就是说，在实施例II中，可以看出，在透镜被磨损500次的试验后水接触角几乎没有改变，并且即使在透镜被磨损1500次之后，水接触角的变化被测定为5°。结果表明，通过使用分子量为70000至120000的聚合物形成亲水涂层，可以提供优异的亲水性和耐磨性。
参考图11，当与根据比较例II-1的未形成亲水涂层的情况相比，在形成亲水涂层的比较例II-2和II-3以及实施例II的情况下，由于优异的亲水性，可以捕获清晰的图像。
然而，参考图12，在比较例II-2和II-3的情况下，透镜被磨损1500次后的水接触角特性显著劣化，并且拍摄到模糊的图像，但在实施例II的情况下，即使透镜被磨损，水接触角特性也是优异的，并且捕获到清晰的图像。
参考图13，可以看出，根据比较例II-2和II-3以及实施例II的透镜的表面的形状没有显著差异，并且表面形状甚至被显示出。
根据本发明的一个实施例，可以在包括包含亲水性官能团的聚合物的第一亲水涂层上进一步形成包括无机粒子的第二亲水涂层。
图14是根据本发明的另一格实施例的透镜的剖视图。
参考图14，透镜120包括：基底122；形成在基底122上并且包括具有亲水性官能团的聚合物的第一亲水涂层124；以及形成在第一亲水涂层124上并且包括无机粒子的第二亲水涂层126。
这里，基底122可以是玻璃或塑料。
另外，形成第一亲水涂层的第一亲水涂布液中包括的聚合物的亲水性官能团可以选自由羟基(-OH)、氨基(-NH3)和环氧基组成的组。如上所述，当第一亲水涂层124包括包含亲水性官能团的聚合物时，透镜120的表面可具有润湿性或亲水性。
这里，基底122和第一亲水涂层124可以彼此共价结合。基底122和第一亲水涂层124可以通过例如基底122的氧(-O-)和第一亲水涂层124的硅(Si)或碳(C)彼此共价结合。为此，当基底122是玻璃基底时，羟基(-OH)可以通过对基底122的表面进行等离子体处理、烷基卤化物处理或酸碱处理而被活化。因此，由于基底122和第一亲水涂层124之间的结合力增强，耐久性和耐磨性可能会增加。
这里，第一亲水涂层124的厚度可以是1nm至100nm，并且优选地，可以是2nm至10nm。当第一亲水涂层124的厚度小于1nm时，第一亲水涂层124可能容易磨损并且其亲水性可能会劣化。因此，相机模块的可靠性可能降低。另一方面，当第一亲水涂层124的厚度大于100nm时，第一亲水涂层124可能容易地从基底122上脱离，使得其亲水性可能会劣化。
同时，包括在第二亲水涂层126中的无机粒子包含Si，并且可以进一步包含选自由Sn、Ti、W、K、P和Zn组成的组中的至少一种。这里，Si可增加亲水性，Sn可具有抗污染性，并且Ti可具有自清洁功能。而且，W可使强度高，K和P可使防潮性高，并且Zn可具有抗静电功能。无机粒子的至少一部分可被插入在第一亲水涂层124的聚合物之间。
如上所述，当在基底122上形成包括具有亲水性官能团的聚合物的第一亲水涂层124时，第一亲水涂层124与基底122之间的结合力高，使得耐磨性优异。而且，当在第一亲水涂层124上形成包括诸如Si的无机粒子的第二亲水涂层126时，在高温高湿环境下可以保持亲水性。当第二亲水涂层126进一步包括选自由Sn、Ti、W、K、P和Zn组成的组中的至少一种时，可能进一步包括抗污染性、自清洁性、防潮性、抗静电性等。
图15示出了图14所示的透镜的亲水涂覆方法。
参考图15，第一亲水涂层124形成在基底122的表面上。形成第一亲水涂层124的方法可参照图4等。
接下来，将包括无机粒子、非离子型表面活性剂和溶剂的第二亲水涂布液涂布到第一亲水涂层124。这里，无机粒子可以是二氧化硅纳米颗粒。无机粒子可以进一步包含由Sn、Ti、W、K、P和Zn组成的组中的至少一种。
因此，第二亲水涂层126形成在第一亲水涂层124上，并且第二亲水涂层126的无机粒子可被插入第一亲水涂层124的聚合物之间。在这种情况下，由于第二亲水涂层126的亲水性与第一亲水涂层124的亲水性相加，可以提供超亲水性，还可以包括诸如抗污染性、自清洁性、强度、防潮性、抗静电性等的功能。
在下文中，根据比较例和示例，测量在其表面上形成有亲水涂层的透镜的接触角、其透射比和耐磨性试验后的接触角、在高温高湿试验后的接触角、其耐热性试验后的接触角、热冲击试验后的接触角以及其抗紫外线试验后的接触角。
比较例III-1是通过将玻璃基底活化并且将包括5wt％的包含作为亲水性官能团的羟基的聚合物、15wt％的非离子型表面活性剂和80wt％的水的第一亲水涂布液涂覆到其上而形成亲水涂层的示例。比较例III-2是通过根据无机纳米涂覆方法将包括5wt％的硅油、15wt％的非离子型表面活性剂和80wt％的水的第二亲水涂布液涂覆到其上形成亲水涂层的示例。实施例III是下述示例：通过将玻璃基底活化并且将包括2wt％的硅氧烷聚合物、15wt％的非离子型表面活性剂和83wt％的水的第一亲水涂布液涂覆到其上形成第一亲水涂层，并且通过根据无机纳米涂覆方法将包括2wt％的二氧化硅纳米颗粒、15wt％的非离子型表面活性剂和83wt％的水的第二亲水涂布液涂覆到其上形成第二亲水涂层。
为了比较比较例III-1和III-2以及实施例III，在将水喷淋到根据比较例III-1和III-2以及实施例III制造的透镜的表面上之后测量接触角。另外，为了比较测试耐磨性后的接触角，在利用长度为100±5mm的帆布于4.9N的力下将根据比较例III-1和III-2和实施例III制造的透镜的表面磨损1500次并且然后将水喷淋到其上后。测量接触角。另外，为了比较耐热性试验后的接触角，在将根据比较例III-1和III-2和实施例III制造的透镜在-40℃和80℃下处理循环1000次并且然后将水喷淋到其上后，测量接触角。另外，为了比较测试热冲击后的接触角，在将根据比较例III-1和III-2和实施例III制造的透镜在80℃、-40℃和50℃的温度和95％湿度下处理循环5次并且然后将水喷淋到其上后，测量接触角。另外，为了比较高温高湿试验后的接触角，将透镜在温度80℃、湿度85％的条件下放置7天并且将水喷淋到其上后，测量接触角。另外，为了比较测试抗紫外线后的接触角，将透镜在ISO 105条件下处理后，测量接触角。
表3示出了上述测量的结果。
[表3]
试验项目 比较例III-1 比较例III-2 实施例III
接触角 7°至13° 5°至10° 3°至7°
透射比 91％或更大 91％或更大 91％或更大
耐磨性试验后的接触角 8°至15° 15°至20° 4°至8°
高温高湿试验后的接触角 9°至22° 7°至12° 5°至8°
耐热性试验后的接触角 10°至20° 7°至15° 5°至9°
热冲击试验后的接触角 8°至18° 5°至13° 4°至10°
抗紫外线试验后的接触角 11°至18° 7°至12° 5°至9°
参照表3，可以看出，在对透镜的表面用包括具有亲水性官能团的聚合物的亲水性涂布液进行首次亲水涂覆并且用包括无机粒子的亲水涂布液进行二次亲水涂覆的实施例III中的接触角显示为小于在对透镜的表面仅用包括具有亲水性官能团的聚合物的亲水性涂布液进行涂覆的比较例III-1中的接触角和在对透镜的表面仅用包括无机粒子的亲水涂布液进行涂覆的比较例III-2中的接触角。由于接触角是滴落到透镜的表面上的水的扩展的角度，所以角度越小，亲水性越高。因此，可以看出，实施例III中的亲水性高于比较例III-1和III-2中的亲水性。
另外，根据实施例III，由于测试耐磨性后的接触角、高温高湿试验后的接触角、耐热性试验后的接触角、测试热冲击后的接触角以及测试抗紫外线后的接触角显示为小于比较例III-1和III-2的这些接触角，所以可以看出，与比较例III-1和III-2相比，亲水涂层具有较高的结合力并且更抗高温、高湿度、紫外线等。
同时，根据本发明的一个实施例，其上形成有亲水涂层的基底可以具有蚀刻的表面。
图16示出了根据本发明的一个实施例的基底的表面。与图1至图15中相同的内容的重复描述将被省略。
参考图16，基底122可以具有蚀刻的表面。基底122的蚀刻的表面可以通过对基底122进行等离子体处理来获得。当对基底122等离子体处理时，基底122的表面可以被不均匀地蚀刻，并且基底122的表面的羟基(-OH)可以被活化。
当基底122的表面被蚀刻并且羟基被活化时，与亲水涂布液的结合力增加，从而透镜的亲水性增加并且其耐磨性增加。
因此，当水滴落在透镜120的表面上，即在亲水涂层124上时，接触角可以保持在10°或更小，优选地，5°或更小。当在透镜120的表面上扩展的水的角度为10°或更小时，提供了超亲水性，从而即使在下雨、起雾等的环境下也可以获得清晰的视野。
图17是示出根据本发明的一个实施例的制造其上形成有亲水涂层的透镜的方法的流程图。
参考图17，基底122的表面被清洗(S100)并被等离子体处理(S110)。这里，基底122可以是，例如玻璃或塑料。等离子体处理可以在大气压力或真空条件下进行。例如，可以使用氩气和氧气气氛、真空氧气气氛和压缩空气气氛中的至少一种进行等离子体处理。
因此，基底122的表面被蚀刻，并且基底122的表面上的羟基(-OH)被活化。
而且，用亲水涂布液涂覆基底122的表面(S120)。这里，涂覆可以采用浸涂法、喷涂法、手涂法等。
这里，亲水涂布液可以包括具有亲水性官能团的聚合物。这里，亲水性官能团可以是，例如选自由羟基、氨基和环氧基组成的组。这里，亲水涂布液可以进一步包括非离子型表面活性剂和溶剂中的至少一种。如上所述，当亲水涂层124包括包含亲水性官能团的聚合物时，透镜120的表面可具有润湿性或亲水性。根据本发明的另一个实施例，亲水涂布液可以包括有机和无机氧化物。这里，有机和无机氧化物可以是包括选自由Si、K、P、Na、Al、Li、Sn和Pt组成的组中的元素的氧化物。例如，有机和无机氧化物可以是硅油。这里，亲水涂布液可以进一步包括非离子型表面活性剂和溶剂中的至少一种。而且，溶剂可以是水或醇溶剂。如上所述，当亲水涂层124包括无机氧化物时，透镜的表面的亲水性可能增加。
如上所述，当对基底的表面进行等离子体处理并用亲水涂布液涂覆时，亲水涂布液与基底的表面之间的结合力高，使得透镜的表面不会聚集水滴或灰尘、不会起雾并且可以提供清晰的视野。特别地，即使当亲水涂布液包括无机氧化物时，基底的表面与亲水涂布液之间的结合力也可能增加。
在下文中，根据对玻璃的表面进行或不进行等离子体处理的比较例和实施例，测量在其上形成有亲水涂层的透镜的接触角以及透射比和耐磨性试验后的接触角。
比较例IV-1是在玻璃的表面未形成亲水涂层的示例，比较例IV-2是在未对玻璃的表面进行预处理的情况下在基底上形成亲水涂层的示例。另外，实施例IV-1是将玻璃的表面清洗，并且然后通过使用600W至900W等离子体装置在5mm的高度处用15l/min至20l/min的N2气体以100mm/sec至200mm/sec的速度对玻璃的表面进行一次等离子体处理，并且通过喷涂工艺在其上形成亲水涂层的示例。实施例IV-2是将玻璃的表面清洗，并且然后通过使用900W等离子体装置在5mm至15mm的高度处用压缩空气以100mm/sec至200mm/sec的速度对玻璃的表面进行一次或两次等离子体处理，并且通过喷涂工艺在其上形成亲水涂层的示例。实施例IV-3是将玻璃的表面清洗并且然后通过使用300V至400V的等离子体装置在真空室内对玻璃的表面进行等离子体处理，并且通过喷涂工艺在其上形成亲水涂层的示例。实施例IV-4是将玻璃的表面清洗，并且然后通过使用400W至500W等离子体装置在4mm至5mm的高度处用15l/min至20l/min的氩气(Ar)和20l/min至100l/min的氧气(O2)以10mm/sec至20mm/sec的速度对玻璃的表面进行一次等离子体处理，并且通过喷涂工艺在其上形成亲水涂层的示例。这里，用于形成亲水涂层的亲水涂布液包括5wt％的硅油、15wt％的非离子型表面活性剂和80wt％的水，并且亲水涂层具有3nm的厚度。
为了比较比较例IV-1和IV-2以及实施例IV-1至IV-4，将水喷淋到根据比较例IV-1和IV-2以及实施例IV-1至IV-4制造的透镜的表面上，并且通过接触角分析仪测量其接触角。另外，为了比较测试耐磨性后的接触角，在利用长度为100±5mm的帆布于4.9N的力下将根据比较例IV-1和IV-2以及实施例IV-1至IV-4制造的透镜的表面磨损1500次并且然后将水喷淋到其上后，通过使用接触角分析仪测量接触角。另外，为了测试透镜的视野，将根据比较例IV-1和IV-2以及实施例IV-1至IV-4制造的透镜的表面暴露于温度为70°的蒸馏水中五秒钟后拍摄图像。
表4示出了根据比较例IV-1和IV-2以及实施例IV-1至IV-4制造的透镜的接触角以及其在测试透射比和耐磨性之后的接触角。图18至图19示出了由根据比较例IV-1和IV-2制造的透镜捕获的屏幕，图20至图23示出了由根据实施例IV-1至IV-4制造的透镜捕获的屏幕。
[表4]
Figure BDA0001555124910000161
参照表4，可以看出，透镜的表面被等离子体处理和亲水涂覆的实施例IV-1至IV-4的接触角以及其耐磨性试验后的接触角低于透镜的表面未经亲水涂覆或经亲水涂覆而未经等离子体处理的比较例IV-1和IV-2的接触角。由于接触角是滴落到透镜表面上的水的扩展的角度，所以角度越小，亲水性越高。因此，可以看出，实施例IV-1至IV-4中的亲水性高于比较例IV-1和IV-2中的亲水性。此外，可以看出，在利用压缩空气进行等离子体处理的实施例IV-2中、在利用真空氧进行等离子体处理的实施例IV-3中和在利用氩气和氧气进行等离子体处理的实施例IV-4中的水的接触角为10°或更小，并且测试耐磨性后的其水的接触角显示为15°或更小。特别地，可以看出，在利用氩气和氧气进行等离子体处理的实施例IV-4中的水的接触角显示为5°或更小，并且测试耐磨性后的水接触角显示为10°或更小。
尽管以上已经描述了本公开的示例性实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离所附权利要求中限定的本发明的概念和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种改变和修改。

Claims (10)

1.一种透镜，包括：
基底；以及
第一亲水涂层，所述第一亲水涂层形成在所述基底上并且包括具有亲水性官能团的聚合物，
其中，所述基底和所述第一亲水涂层通过所述基底的O和所述第一亲水涂层的Si或C而共价结合，
其中，所述亲水性官能团与形成所述聚合物的各单体偶联，
其中，具有所述亲水性官能团的所述聚合物是烃衍生物或硅衍生物，并且
其中，所述亲水性官能团选自由羟基、氨基和环氧基组成的组，
其中，具有所述亲水性官能团的所述聚合物的分子量为70000至120000。
2.根据权利要求1所述的透镜，还包括第二亲水涂层，所述第二亲水涂层形成在所述第一亲水涂层上并且包括无机粒子，
其中，所述无机粒子包含Si。
3.根据权利要求2所述的透镜，其中，所述第二亲水涂层的至少一些所述无机粒子存在于所述第一亲水涂层的所述聚合物之间。
4.根据权利要求2所述的透镜，其中，所述无机粒子还包含选自由Sn、Ti、W、K、P和Zn组成的组中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的透镜，其中，所述基底的表面被蚀刻。
6.根据权利要求5所述的透镜，其中，所述第一亲水涂层与所述基底的所述表面上的活性氧结合。
7.根据权利要求1所述的透镜，其中，所述第一亲水涂层的厚度为1nm至100nm。
8.一种透镜组件，包括：
壳体；
透镜，所述透镜容纳在所述壳体中；以及
保持器，所述保持器耦接到所述壳体的一端并支撑所述透镜，
其中，所述透镜包括：
基底；以及
第一亲水涂层，所述第一亲水涂层形成在所述基底上并且包括具有亲水性官能团的聚合物，
其中，所述基底和所述第一亲水涂层通过所述基底的O和所述第一亲水涂层的Si或C而共价结合，
其中，所述亲水性官能团与形成所述聚合物的各单体偶联，并且
其中，所述亲水性官能团选自由羟基、氨基和环氧基组成的组，
其中，具有所述亲水性官能团的所述聚合物的分子量为70000至120000。
9.根据权利要求8所述的透镜组件，其中，所述透镜还包括第二亲水涂层，所述第二亲水涂层形成在所述第一亲水涂层上并且包括Si粒子。
10.根据权利要求8所述的透镜组件，其中，所述基底的表面被蚀刻。
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