【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
专利
本专利技术涉及一种多金属氧酸盐化合物、制剂以及制备光学金属氧化物层的方法。根据本专利技术的多金属氧酸盐化合物含有包含两种或三种第5族元素的多金属氧酸盐簇。根据本专利技术的制剂包含多金属氧酸盐化合物和一种或多种制剂介质。根据本专利技术的制备光学金属氧化物层的方法包括将所述制剂施加到基底的表面；并将其转化为光学金属氧化物层。所得到的光学金属氧化物层特别适用于光学应用，并且可用于光学器件，例如用于增强现实(ar)和/或虚拟现实(vr)器件的衍射光栅中。所述光学金属氧化物层显示了(a)有利的光学特性，如在≤520nm的波长下>1.7、优选>2.0的高折射率(ri)，低吸收率，低成雾度；(b)有利的机械特性，如低收缩率；(c)有利的涂层特性，如致密的层和平坦的表面结构；以及(d)有利的填充特性，如均匀填充图案化基底上的形貌特征。本专利技术的实施方式允许在图案化基底和非图案化基底两者的表面上制备光学金属氧化物层。所述金属氧化物层可以形成各种结构，例如覆盖非图案化基底的表面的层和/或覆盖图案化基底的表面上的间隙等形貌特征的填充物，从而提供高折射率光学结构。特别地，本专利技术的实施方式允许制备具有低覆盖层的先进光学间隙填充物，从而能够通过避免以物理气相沉积(pvd)或化学气相沉积(cvd)技术进行层沉积或间隙填充时出现的典型问题，例如由于不利的沉积和层生长特性，例如沉积或生长速率在拐角和边缘处降低或增加而导致的不完全或过度的间隙填充，实现了容易而且成本有效地批量生产复杂的光学器件。本专利技术的实施方式特别适用于制备用于光学器件，例如用于ar和/
技术介绍
0、专利技术背景
1、前沿光学器件通常包括由复合材料制成的光学光栅，所述光学光栅具有作为载体的基底和在所述基底上的复杂交错的图案，所述图案由不同的层或多个层的叠层组成。通常，产生这些复杂交错的图案需要结构化工艺，随着要制备的结构尺寸的大小减小，这变得越来越具有挑战性。
2、除了可能广泛用于各个应用领域，如用于光谱仪或光存储系统(cd、dvd等)之外，衍射光栅还是所谓的xr器件(主要是眼镜)的核心组件。在这种情况下，r表示术语“现实”，x表示不同的属性，例如虚拟、增强、混合等等。因此，衍射光栅形成了xr器件中，具体为增强现实眼镜和混合现实眼镜中所谓的光学引擎的核心的一部分。虚拟现实眼镜在构造为头戴式显示器时通常由嵌入器件中的常规液晶(lc)有机发光二极管(oled)显示器构成，因此未必需要衍射光栅。相比之下，增强现实眼镜和混合现实眼镜设计为使得消费者能够得到其环境的视觉印象，最好的情况是如他们完全不佩戴任何眼镜那样。然而，它们还可以提供和服务数字信息，并且还将其投射到个人的视野中。额外的数字信息是通过识别和分析个人检查或当前查看的环境来收集的。为了将支持数字信息传递和投影到个人的眼睛中，增强现实眼镜或混合现实眼镜配备有信息供应单元，所述信息供应单元与光波导系统耦合，所述光波导系统通过它将光学编码的支持信息直接传输到眼镜的镜片。在这里，信息通过衍射光栅，所述衍射光栅将入射光耦合到镜片中并根据其角度信息及其光谱带通过衍射将其拆分。在光耦合输入后，镜片充当波导，使光能够传输到并进入个人的瞳孔。光耦合输入的位置与任何优选位置无关，因此与技术需求的影响无关。光在镜片内穿越的方向由衍射或拆分光的衍射光栅来决定。在镜片的某些位置，第二衍射光栅和第三衍射光栅用于改变光穿越的方向，从而强制将光投射到使用者的瞳孔中。光在眼镜中穿越是通过光的全内反射(tir)来实现的，因此在眼镜界面之间反弹数次，直到到达另一个衍射光栅，由此改变光的内部tir方向(见图2)。第二光栅和第三光栅相对于第一光栅和耦合输入光栅在不同的方向上几何排列，例如通过纵向轴的一定角度畸变，从而允许改变全内反射光的传播方向。不用说，镜片本身或制造镜片的材料不应是吸光的。否则，支持信息永远不会到达使用者的瞳孔，或者只在强烈耗尽光强的情况下才会到达使用者的瞳孔。无论使用反射光栅还是透射光栅，这个过程都有效。通常，镜片配备有两种类型的光栅，以正确地引导光线。还应该提到在反射光栅和透射光栅的光学性能方面存在差异，然而，在本专利技术的背景下对它们不再感兴趣。光栅的基本结构非常相似，在这一点上更为重要。
3、然而，有不同的设计和结构，如表面浮雕(sr)或体相全息(vph)光栅来实现波导。两种类型在外观上非常相似。在最简单的情况下，光栅以某种方式固定在波导材料(在这里为镜片)的表面上。光栅本身由精细结构的阵列构成，所述精细结构主要是具有折射率ri01的第一材料类型材料01的沟槽，但不限于此。沟槽的几何形状可以多种多样，从矩形到v形沟槽、u形沟槽等等。宽度，包括不同宽度的结构、沟槽的几何形式、其间距及其深度，包括不同的深度，都经过专门设计以影响欲衍射的入射光的衍射图案。
4、在sr光栅(srg)的情况下，具有折射率(ri 01)的第一材料类型(材料01)的沟槽或结构由具有折射率(ri 02)的第二材料类型(材料02)填充，其中ri 02与ri 01的差异是递增的(见图1和图3)。为了完整起见，应当提到材料01或材料02可以由结构化层的叠层构成，每一层含有具有不同折射率的不同材料组合物，层叠在彼此顶部，从而形成分别具有有效折射率或渐变折射率ri 01或ri 02的材料01或材料02。顺便地，(有效或渐变)折射率ri 01和ri 02取决于组成眼镜的波导或镜片的折射率。如果使用具有高折射率的玻璃镜片(n03>1.46)，则认为材料01和材料02的(有效或渐变)折射率高于镜片本身，从而可以达到并超过2.0的ri值。高性能光栅，尤其是sr型光栅，可以使用微制造，例如集成电路制造中已知的标准光刻和沉积技术来制造。
5、这些标准技术通常包括物理气相沉积(pvd)或化学气相沉积(cvd)工艺，由于不利的沉积和/或层生长沉积特性，包括沉积和/或生长速率在拐角和边缘处增加，往往会导致不完全的间隙填充。这种不完全的间隙填充导致结构内形成空隙，所述空隙将被pvd材料和cvd材料填充。除了形成空隙之外，所述基底的表面还被pvd和/或cvd层覆盖，所述层的厚度几乎与将要被沉积的间隙填充材料填充的最深结构的最大深度相同(见图4和图5)。然而，在一些应用中，可能需要暴露所述基底的表面，使得它可用于进一步加工。因此，需要除去来自pvd或cvd的不需要的覆盖层，例如通过化学机械平坦化(cmp)，但不损害下面的原始基底表面。虽然cmp在制造集成电路的工艺中沿用已久，但cmp是一种耗时而又昂贵的工艺，并且可以视为批量生产前沿光学器件，特别是批量生产衍射光栅的潜在经济缺点。因此，需要一种先进而且成本有效地制造光学光栅的解决方案，其中间隙填充不需要cmp(见图6)。
6、本专利技术解决了如上所述的制备用于前沿光学器件的光学光栅的技术的各种缺点。这里的焦点是本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多金属氧酸盐化合物，所述多金属氧酸盐化合物含有多金属氧酸盐簇，其中所述多金属氧酸盐簇包含优选选自V、Nb和Ta的两种或三种第5族元素。
2.根据权利要求1所述的多金属氧酸盐化合物，其中所述多金属氧酸盐簇还包含优选选自Ti、Zr和Hf的一种或多种第4族元素。
3.根据权利要求1所述的多金属氧酸盐化合物，其中所述多金属氧酸盐簇由式(1)表示：
4.根据权利要求3所述的多金属氧酸盐化合物，其中所述多金属氧酸盐簇由式(1)表示：
5.根据权利要求1至4中的一项或多项所述的多金属氧酸盐化合物，所述多金属氧酸盐化合物还含有一种或多种彼此独立地选自H+、Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+、NH4-aRa+、Mg2+、Ca2+、Sr2+和Ba2+的阳离子，
6.一种用于制备光学金属氧化物层的制剂，其中所述制剂包含：
7.根据权利要求6所述的制剂，其中所述多金属氧酸盐簇还包含优选选自Ti、Zr和Hf的一种或多种第4族元素。
8.根据权利要求6所述的制剂，其中所述多金属氧酸盐簇由式(1)表示：
10.根据权利要求6至9中的一项或多项所述的制剂，其中所述多金属氧酸盐化合物还含有一种或多种彼此独立地选自H+、Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+、NH4-aRa+、Mg2+、Ca2+、Sr2+和Ba2+的阳离子，
11.根据权利要求6至10中的一项或多项所述的制剂，其中基于所述制剂的总质量，所述制剂中的所述多金属氧酸盐化合物的含量在0.1％至50％w/w的范围内。
12.根据权利要求6至11中的一项或多项所述的制剂，其中所述一种或多种制剂介质为溶液介质和/或分散液介质。
13.根据权利要求6至12中的一项或多项所述的制剂，其中所述制剂还包含(iii)选自表面活性剂、润湿和分散剂、粘附促进剂和聚合物基质的一种或多种添加剂。
14.一种制备光学金属氧化物层的方法，所述方法包括以下步骤(a)至(c)：
15.根据权利要求14所述的方法，其中在步骤(b)中，通过沉积方法将所述制剂施加到基底的表面。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中在步骤(c)中，通过经受热处理和/或辐照处理将所述制剂在所述基底的所述表面上转化为光学金属氧化物层。
17.根据权利要求14至16中的一项或多项所述的方法，其中在步骤(c)中，通过在40℃至150℃的温度下预烘烤，然后在150℃至600℃的温度下烘烤，将所述制剂在所述基底的所述表面上转化为光学金属氧化物层。
18.根据权利要求14至17中的一项或多项所述的方法，其中所述基底是在其表面上包含形貌特征的图案化基底。
19.一种光学器件，所述光学器件包含光学金属氧化物层，所述光学金属氧化物层可通过根据权利要求14至18中的一项或多项所述的方法得到或通过使用根据权利要求6至13中的一项或多项所述的制剂来制备。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种多金属氧酸盐化合物，所述多金属氧酸盐化合物含有多金属氧酸盐簇，其中所述多金属氧酸盐簇包含优选选自v、nb和ta的两种或三种第5族元素。
2.根据权利要求1所述的多金属氧酸盐化合物，其中所述多金属氧酸盐簇还包含优选选自ti、zr和hf的一种或多种第4族元素。
3.根据权利要求1所述的多金属氧酸盐化合物，其中所述多金属氧酸盐簇由式(1)表示：
4.根据权利要求3所述的多金属氧酸盐化合物，其中所述多金属氧酸盐簇由式(1)表示：
5.根据权利要求1至4中的一项或多项所述的多金属氧酸盐化合物，所述多金属氧酸盐化合物还含有一种或多种彼此独立地选自h+、li+、na+、k+、rb+、cs+、nh4-ara+、mg2+、ca2+、sr2+和ba2+的阳离子，
6.一种用于制备光学金属氧化物层的制剂，其中所述制剂包含：
7.根据权利要求6所述的制剂，其中所述多金属氧酸盐簇还包含优选选自ti、zr和hf的一种或多种第4族元素。
8.根据权利要求6所述的制剂，其中所述多金属氧酸盐簇由式(1)表示：
9.根据权利要求8所述的制剂，其中所述多金属氧酸盐簇由式(1)表示：
10.根据权利要求6至9中的一项或多项所述的制剂，其中所述多金属氧酸盐化合物还含有一种或多种彼此独立地选自h+、li+、na+、k+、rb+、cs+、nh4-ara+、mg2+、ca2+、sr2+和ba2+的阳离子，
11.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：奥利弗·多尔，哈加伊·阿韦利，亨宁·塞姆，
申请(专利权)人：默克专利有限公司，
类型：发明
国别省市：
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