减反射、耐划伤玻璃基板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种用于通过离子注入制造耐划伤、减反射玻璃基板的方法，所述方法包括电离化N2的源气体以便形成N的单电荷和多电荷离子的混合物，通过用包括在20kV与30kV之间的加速电压加速和包括在5×10

Antireflection and scratch resistant glass substrates and their manufacturing methods

The present invention relates to a method for fabricating scratch-resistant and antireflective glass substrates by ion implantation. The method includes ionizing the source gas of N2 to form a mixture of single-charge and multi-charge ions of N, accelerating by accelerating voltage including between 20kV and 30kV, and including 5*10.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】减反射、耐划伤玻璃基板及其制造方法本专利技术涉及一种减反射、耐划伤玻璃基板及其制造方法。本专利技术还涉及减反射、耐划伤玻璃基板的用途，特别是作为嵌装玻璃。大部分减反射玻璃基板是通过在玻璃表面沉积涂层获得的。光反射率的减少是通过具有的折射率低于所述玻璃基板的折射率或具有折射率梯度的单层获得的。一些减反射涂层是多个层的堆叠体，所述多个层利用干扰效应以便在整个可见范围内获得光反射率的显著减少。其他涂层呈现了某一孔隙度以便获得低折射率。通常，此种涂层比玻璃本身对机械和/或化学侵蚀更加敏感，并且涂层的性能越高，其敏感性越高。FR1300336中披露了另一种减反射玻璃基板。在此，通过将10原子％的浓度的稀有气体离子注入玻璃基板的表面中直至100nm或200nm的深度来获得减反射效应。然而，稀有气体相对昂贵，并且在玻璃基板中达到如此高浓度的注入稀有气体离子的需要增加了对玻璃网络造成重大损害的风险。稀有气体离子的离子注入在玻璃基板中产生导致反射率降低的微气泡。然而，产生这样的空腔导致机械耐久性(特别是对于划伤)降低。因此，本领域对提供一种制造减反射玻璃基板的简单廉价的方法存在需求，所述玻璃基板具有至少与未经处理的玻璃相当的特别是对于划伤的机械耐久性。根据本专利技术的多个方面之一，本专利技术的主题是提供一种用于生产减反射、耐划伤玻璃基板的方法。根据本专利技术的多个方面中的另一方面，本专利技术的主题是提供一种减反射、耐划伤玻璃基板。本专利技术涉及一种用于生产减反射、耐划伤玻璃基板的方法，所述方法包括以下操作：·提供N2源气体，·电离化所述源气体以便形成N的单电荷离子与多电荷离子的混合物，·用加速电压加速所述N的单电荷离子与多电荷离子的混合物，以便形成单电荷离子和多电荷离子束，其中所述加速电压包括在15kV与30kV之间并且所述离子剂量包括在5×1016个离子/cm2与1017个离子/cm2之间，·提供玻璃基板，·在所述单电荷和多电荷离子束的轨迹中定位所述玻璃基板。诸位专利技术人已经出乎意料地发现，本专利技术的方法提供了包含N的单电荷和多电荷离子的混合物的离子束，所述混合物用相同的特定加速电压加速并且以此特定的剂量施用于玻璃基板，导致减少的反射率并且同时导致未改变的或甚至增加的耐划伤性。有利地，所得的玻璃基板的反射率是至多6.5％、优选至多6％、更优选至多5.5％。同时，耐划伤性是未改变的或甚至增加的，即就临界载荷而言的耐划伤性包括在未经处理的玻璃基板的耐划伤性的100％与135％之间、更优选105％与135％之间。最出乎意料地，达到了这种低水平的反射率，然而注入的N的浓度在整个注入深度内低于2原子％，而且最初预期氮的注入将产生硅-氮键，从而产生具有高于未经处理的玻璃基板的折射率的含氮氧化硅的材料层。在本专利技术中，将N2气体电离化，以便形成N的单电荷离子与多电荷离子的混合物。加速的单电荷离子和多电荷离子束可以包含各种量的不同N离子，优选N+、N2+和N3+。对应离子的示例电流示出在以下表1中(以毫安测量)。表1关键的离子注入参数是离子加速电压和离子剂量。选择玻璃基板在单电荷和多电荷离子束的轨迹中的定位，使得获得每表面积一定量的离子或离子剂量。离子剂量、或剂量以每平方厘米的离子数来表示。为了本专利技术的目的，离子剂量是单电荷离子和多电荷离子的总剂量。离子束优选地提供连续的单电荷和多电荷离子流。离子剂量是通过控制基板暴露于离子束的时间来控制的。根据本专利技术，多电荷离子是带有超过一个正电荷的离子。单电荷离子是带有单一正电荷的离子。在本专利技术的一个实施例中，定位包括将玻璃基板和离子注入束相对于彼此进行移动，以便渐进地处理玻璃基板的某一表面积。优选地，它们以包括在0.1mm/s与1000mm/s之间的速度相对于彼此移动。玻璃相对于离子注入束的移动速度是以适当的方式选择的，以控制样品在所述束中的停留时间，所述停留时间影响正被处理的区域的离子剂量。本专利技术的方法可易于按比例放大以便处理超过1m2的大基板，例如通过用本专利技术的离子束连续扫描基板表面，或例如通过形成多个离子源的阵列，这些离子源在单程或多程中在移动基板的整个宽度内处理所述移动基板。根据本专利技术，加速电压和离子剂量优选地包括在以下范围内。表2本专利技术人已经发现，提供包含用相同的加速电压加速的单电荷和多电荷离子的混合物的离子束的离子源由于它们可以提供比单电荷离子更低剂量的多电荷离子而特别有用。看起来具有低反射率和与未经处理的玻璃基板的耐划伤性相似的或更好的耐划伤性的玻璃基板可以用在此种束中提供的单电荷离子(具有较高的剂量和较低的注入能量)和多电荷离子(具有较低的剂量和较高的注入能量)的混合物来获得。注入能量(以电子伏(eV)表示)是通过将单电荷离子或多电荷离子的电荷乘以加速电压计算的。在本专利技术的优选实施例中，位于正被处理的区域下面的正被处理的玻璃基板的区域的温度小于或等于所述玻璃基板的玻璃化转变温度。此温度例如受所述束的离子电流、被处理的区域在所述束中的停留时间以及所述基板的任何冷却手段的影响。在本专利技术的一个实施例中，同时或连续地使用若干离子注入束来处理所述玻璃基板。在本专利技术的一个实施例中，通过经由离子注入束进行的单一处理获得了玻璃基板的每表面单位面积的离子总剂量。在本专利技术的另一个实施例中，通过经由一个或多个离子注入束进行的若干连续处理获得了玻璃基板的每表面单位面积的离子总剂量。本专利技术的方法优选地在真空室中在包括在10-2mbar与10-7mbar之间、更优选在10-5mbar与10-6mbar之间的压力下进行。用于进行本专利技术的方法的示例离子源是来自QuertechIngénierieS.A.的Hardion+RCE离子源。反射率是使用光源D65，2°在用本专利技术的方法处理的基板的一侧上在可见光范围内测量的。本专利技术还涉及N的单电荷和多电荷离子的混合物用于降低玻璃基板的反射率并且同时维持或增加玻璃基板的耐划伤性的用途，N的单电荷和多电荷离子的混合物以有效地降低玻璃基板的反射率并且同时获得包括在未经处理的玻璃基板的就临界载荷而言的耐划伤性的100％与135％之间的就临界载荷而言的耐划伤性的剂量和加速电压被注入玻璃基板中。优选地，以有效地将玻璃基板的反射率减少到至多6.5％、优选到至多6％、更优选到至多5.5％的加速电压和离子剂量使用N的单电荷和多电荷离子的混合物。优选地，以有效地增加就临界载荷而言的耐划伤性(处于包括在未经处理的玻璃基板的就临界载荷而言的耐划伤性的105％与135％之间的值)的加速电压和离子剂量使用N的单电荷和多电荷离子的混合物。未经处理的玻璃基板的反射率是约8％，未经处理的玻璃基板的耐划伤性取决于玻璃组成以及生产条件。根据本专利技术，N的单电荷和多电荷离子的混合物优选包含N+、N2+、以及N3+。根据本专利技术的优选的实施例，N的单电荷和多电荷离子的混合物包含比N+和N2+各自更少量的N3+。在本专利技术的更优选的实施例中，N的单电荷和多电荷离子的混合物包含40％-70％的N+、20％-40％的N2+、和2％-20％的N3+。根据本专利技术，有效地减少玻璃基板的反射率并且同时增加其耐划伤性的加速电压和离子剂量优选包括在以下范围内。表3本专利技术还涉及具有减少的反射率以及未改变的或甚至增加的耐划伤性的经离子注入的玻璃基板，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生产减反射、耐划伤玻璃基板的方法，所述方法包括以下操作：a)提供N2源气体，b)电离化所述源气体以便形成N的单电荷离子与多电荷离子的混合物，c)用加速电压加速所述N的单电荷离子与多电荷离子的混合物，以便形成单电荷离子和多电荷离子束，其中所述加速电压包括在20kV与30kV之间并且所述离子剂量包括在5×10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.12 EP 16164909.01.一种用于生产减反射、耐划伤玻璃基板的方法，所述方法包括以下操作：a)提供N2源气体，b)电离化所述源气体以便形成N的单电荷离子与多电荷离子的混合物，c)用加速电压加速所述N的单电荷离子与多电荷离子的混合物，以便形成单电荷离子和多电荷离子束，其中所述加速电压包括在20kV与30kV之间并且所述离子剂量包括在5×1016个离子/cm2与1017个离子/cm2之间，d)提供玻璃基板，e)在所述单电荷和多电荷离子束的轨迹中定位所述玻璃基板。2.根据权利要求1所述的用于生产减反射、耐划伤玻璃基板的方法，其中，所述加速电压包括在22kV与28kV之间，并且所述离子剂量包括在6×1016个离子/cm2与9×1016个离子/cm2之间。3.根据权利要求2所述的用于生产减反射、耐划伤玻璃基板的方法，其中，所述加速电压包括在22kV与26kV之间，并且所述离子剂量包括在8×1016个离子/cm2与9×1016个离子/cm2之间。4.根据任一项前述权利要求所述的用于生产减反射、耐划伤玻璃基板的方法，其中，所提供的玻璃基板具有以下以所述玻璃的总重量的重量百分比表示的组成范围：5.根据权利要求4所述的用于生产减反射、耐划伤玻璃基板的方法，其中，所述玻璃基板是选自钠钙玻璃片、硼硅酸盐玻璃片或铝硅酸盐玻璃片。6.N的单电荷和多电荷离子的混合物用于降低玻璃基板的反射率并且同时维持或增加所述玻璃基板的耐划伤性的用途，N的单电荷和多电荷离子的混合物以有效地降低玻璃基板的反射率并且同时获得包括在未经处理的玻璃基板的就临界载荷而言的耐划伤性的100％与135％之间的就临界载荷而言的耐划伤性的剂量和加速电压被注入玻璃基板中。7.根据权利要求6所述的N的单电荷和多电荷离子的混合物用于降低玻璃基板的反射率并且同时维持或增加所述玻璃基板的耐划伤性的用途，其中，所述单电荷和多电荷离子的混合物以有效地将所述玻璃基板的反射率减少到至多6.5％的剂量和加速电压被注入所述玻璃基板中。8.根据权利要求7所述的N的单电荷和多电荷离子的混合物用于降低玻璃基板的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·纳维特，P·鲍兰格，D·巴萨多，
申请(专利权)人：旭硝子欧洲玻璃公司，旭硝子玻璃北美公司，AGC株式会社，奎尔技术工程公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE