CN111542642A - 用于使沉积在透明基底上的抗反射处理层硬化的方法及包括硬化的抗反射处理层的透明基底 - Google Patents

用于使沉积在透明基底上的抗反射处理层硬化的方法及包括硬化的抗反射处理层的透明基底 Download PDF

Info

Publication number
CN111542642A
CN111542642A CN201980006993.4A CN201980006993A CN111542642A CN 111542642 A CN111542642 A CN 111542642A CN 201980006993 A CN201980006993 A CN 201980006993A CN 111542642 A CN111542642 A CN 111542642A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transparent substrate
hardening method
antireflection
top surface
ions
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.)
Pending
Application number
CN201980006993.4A
Other languages
English (en)
Inventor
A·布尔梅
J·麦尔
P·维利
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.)
Comadur SA
Original Assignee
Comadur SA
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 Comadur SA filed Critical Comadur SA
Publication of CN111542642A publication Critical patent/CN111542642A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/0005—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
    • C03C23/0055—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by ion implantation
    • 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
    • C03C17/22—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
    • 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
    • C03C17/22—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
    • C03C17/23—Oxides
    • C03C17/245—Oxides by deposition from the vapour phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/10—Glass or silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/48—Ion implantation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5826—Treatment with charged particles
    • C23C14/5833—Ion beam bombardment
    • 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
    • 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
    • G02B1/12—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements by surface treatment, e.g. by irradiation
    • 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
    • G02B1/14—Protective coatings, e.g. hard coatings
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B39/00—Watch crystals; Fastening or sealing of crystals; Clock glasses
    • G04B39/004—Watch crystals; Fastening or sealing of crystals; Clock glasses from a material other than glass
    • G04B39/006—Watch crystals; Fastening or sealing of crystals; Clock glasses from a material other than glass out of wear resistant material, e.g. sapphire
    • 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
    • C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/21—Oxides
    • C03C2217/213—SiO2
    • 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
    • C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/28—Other inorganic materials
    • C03C2217/284—Halides
    • C03C2217/285—Fluorides
    • 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
    • C03C2217/73—Anti-reflective coatings with specific characteristics
    • C03C2217/732—Anti-reflective coatings with specific characteristics made of a single layer
    • 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
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/10—Deposition methods
    • C03C2218/15—Deposition methods from the vapour phase
    • C03C2218/151—Deposition methods from the vapour phase by vacuum evaporation
    • 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
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/32—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/021—Cleaning or etching treatments
    • C23C14/022—Cleaning or etching treatments by means of bombardment with energetic particles or radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/024—Deposition of sublayers, e.g. to promote adhesion of the coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C23C14/354—Introduction of auxiliary energy into the plasma
    • C23C14/357—Microwaves, e.g. electron cyclotron resonance enhanced sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于使沉积在透明基底上的抗反射处理层(20)硬化的方法，该透明基底包括顶面(22a)和远离该顶面(22a)延伸的底面(22b)，抗反射处理(20)包括将由至少一种材料构成的至少一个抗反射层沉积在该透明基底的该顶面(22a)和该底面(22b)中的至少一者上的步骤，该硬化方法包括利用由单电荷和/或多电荷电子回旋共振(ECR)离子源(1)产生的单电荷和/或多电荷离子束(14)轰击该至少一个抗反射层已沉积在其上的至少一个顶面(22a)或底面(22b)的步骤。本发明还涉及已经历抗反射处理的透明基底，透明基底的顶面(22a)和底面(22b)中的至少一者涂覆有由至少一种材料构成的至少一个抗反射层，离子被注入在该至少一个抗反射层中。

Description

用于使沉积在透明基底上的抗反射处理层硬化的方法及包括 硬化的抗反射处理层的透明基底
技术领域
本发明涉及一种用于使沉积在透明基底上的抗反射处理层硬化的方法。更特别地，本发明涉及一种用于使通过真空蒸镀而沉积在蓝宝石基底上的抗反射处理层硬化的方法。本发明还涉及一种涂覆有硬化的抗反射处理层的透明基底。
背景技术
施加在表镜上的抗反射处理要追溯到数十年以前。这种抗反射处理的目的是在佩戴该表的个体透过因此处理过的表镜而观看时改善表的表盘的易读性。更具体地，源自外部并穿过表镜的光线在空气与制成表镜的材料之间的界面处被第一次反射，并且在它从表镜出来并传向表盘时被第二次反射。在表盘上反射之后，光线再次穿过表镜并经历另一双反射。
应理解，这些多次反射的现象大大妨碍了由表的表盘显示的信息的易读性。这就是为什么很早便已努力地提供具有抗反射处理的表镜。当首次出现蓝宝石表镜时，人们对这种技术的兴趣进一步增加。更具体地，由于蓝宝石玻璃的相对高的光学折射率，与矿物玻璃相比，蓝宝石玻璃的再发射几乎使光加倍，因此导致光在蓝宝石玻璃与空气的界面处的显著反射。
表镜包括位于最靠近佩戴表的个体的一侧上的顶面和位于最靠近表的表盘的一侧上的底面。表镜的抗反射处理包括为表镜的顶面和底面中的至少一者涂覆由至少一种材料构成的至少一个层，其光学折射率在介于空气的光学折射率与制造表镜的材料的折射率之间的范围内。
本发明特别地涉及表镜，但并不限于此。更一般地，本发明涉及其入射光反射率特性正设法被降低的所有类型的透明基底。在本文中，透明基底被理解为是允许光通过并清楚地显示位于其后面的对象的基底。特别地，本发明还涉及由蓝宝石制成的表镜，但并不限于此。然而，本发明还涉及由任何透明材料制成的基底，如矿物玻璃、有机玻璃或塑料材料。
在本文中，抗反射处理被理解为这样一种方法，该方法旨在改变透明基底尤其是表镜的光学反射特性，其目的是，相对于未经处理的相同的透明基底，降低这样的透明基底的反射率。
本文中涉及的抗反射处理方法包括在真空下在透明基底的顶面和底面中的一者上沉积由至少一种材料构成的至少一个层。本文所涉及的在真空下进行的抗反射处理方法包括物理气相沉积或PVD、化学气相沉积或CVD、等离子体增强化学气相沉积或PECVD、或甚至原子层沉积技术或ALD。
如从上方理解的，本文涉及的抗反射处理技术包括在真空下在透明基底的顶面和底面中的至少一者上沉积由至少一种材料构成的一个或多个层以降低这样的透明基底对入射光线的反射率。在本文中，透明基底理解为特别是指代表镜、光学设备，尤其是如眼镜镜片的眼科设备，并且更一般地指代人们出于技术和/或美学原因而正设法降低其反射率的任何透明设备。
抗反射层具有降低其沉积在其上的透明基底的光发射率的优点。取决于厚度和制造其的材料，这些抗反射层还可改变透明基底的颜色。
然而，抗反射层的缺点是比其沉积在其上的基底的硬度低并且因此比该基底的耐刮花性差。在沉积于已知仅金刚石能刮花的蓝宝石基底上的这样的抗反射层的情况下尤为如此。
为了克服该问题，一些表制造商选择仅在他们的表镜的底面即面向表盘的表面上执行抗反射处理，这并不完全令人满意。
发明内容
因此，存在对这样的抗反射层的商业需求，即该抗反射层的光学特性被保留并且其硬度更大，并且因此更耐刮花并且更耐受可能在运输、搬运或佩戴期间发生的冲击。
为此目的，本发明涉及一种用于使沉积在透明基底上的抗反射处理层硬化的方法，该透明基底包括顶面和远离该顶面延伸的底面，抗反射处理包括将由至少一种材料构成的至少一个抗反射层沉积在透明基底的顶面和底面中的至少一者上的步骤，该硬化方法进一步包括利用由单电荷或多电荷离子源产生的单电荷或多电荷离子束轰击抗反射层已沉积在其上的至少一个顶面或底面的步骤。
所述单电荷或多电荷离子源是电子回旋共振型或ECR。
在本文中，术语“单电荷离子”被理解为指代电离度等于1的离子。术语“多电荷离子”被理解为指代电离度大于1的离子。由离子源产生的离子束可由均具有相同的电离度的离子形成，或者由具有至少两个不同的电离度的离子的混合物形成。
根据本发明的优选实施例：
-透明基底由蓝宝石制成；
-由蓝宝石制成的透明基底是表镜；
-待被离子化的材料选自由碳(C)、氧(O)、氮(N)、氩(Ar)、氦(He)、氙(Xe)和氖(Ne)组成的组；
-单电荷或多电荷离子在于30kV至50kV的范围内的电压下被加速；
-被注入的离子的剂量在0.1·1016离子/平方厘米至2·1016离子/平方厘米的范围内；
-离子注入过程的持续时间不超过5秒；
-所述一个或多个抗反射层利用二氧化硅(SiO2)或氟化镁(MgF2)制成；
-所述抗反射层的厚度不超过150nm；
-由一个或多个抗反射层的沉积而形成的抗反射处理层具有不超过1.55的光学折射率；
-在沉积所述至少一个抗反射层之前，所述透明基底的所述顶面和/或底面经受离子轰击；
-在抗反射处理之后在已经历离子轰击的所述顶面和/或底面上沉积至少一个附加的抗反射层。
归功于这些特征，本发明提供一种方法，该方法允许沉积在如蓝宝石表镜的透明基底上的抗反射层被硬化并且因此被制造的更加耐刮花并更耐受可能在运输、搬运或佩戴期间经受的冲击。
更具体地，所有的为符合钟表标准NIHS 61-30而提供的机械特性测试(耐刮花性和抗冲击性)均显示，在这些抗反射处理层已根据本发明而经历离子轰击的情况下，这些抗反射处理层的机械特性具有明显改善。此外，已令人满意地注意到，抗反射层的光学特性没有因根据本发明的离子轰击方法而受到任何影响。
结果，那些因抗反射层的机械强度被认为不足以抵抗刮花和冲击而至今仅在他们的表镜的面向表盘的底面上为表镜提供抗反射处理的钟表制造商现在也可考虑在表镜的面向佩戴表的个体的顶面上执行抗反射处理，这在透过表镜观看时显著改善了由表盘显示的信息的易读性。
本发明的另一目的涉及一种经历抗反射处理的透明基底，该透明基底包括顶面和远离该顶面延伸的底面，所述透明基底的顶面和底面中的至少一者涂覆有由至少一种材料构成的至少一个抗反射层，其中，离子被注入在所述至少一个抗反射层中。
附图说明
在参考附图阅读了根据本发明的方法的一个实施例的下述详细说明之后，本发明的其它特征和优点将变得更加清楚，所述实施例的提供仅为了说明性的目的而不打算限制本发明的范围，其中：
-图1是ECR电子回旋共振类型的单电荷或多电荷离子源的简图；
-图2A是已经历抗反射处理并已经受抗刮花测试的平坦的蓝宝石表镜的俯视图；
-图2B是相同尺寸的、已经历与图2A中示出的相同的抗反射处理并且之后已经受根据本发明的离子轰击的、相同的平坦的蓝宝石表镜的俯视图，该表镜的抗刮花性已被测试；以及
-图3示出了未经历离子轰击的、沉积在蓝宝石表镜上的抗反射处理与相同蓝宝石表镜上的已经历通过轰击的离子注入的、相同的抗反射处理之间的硬度差。
具体实施方式
本发明从总发明构思获得，该总发明构思包括通过轰击而将离子注入到沉积在透明基底如蓝宝石表镜的顶面和底面中的至少一者上的抗反射处理层中。更具体地，在轰击离子之后，由一个或多个抗反射层形成的抗反射处理层被看到具有抵抗刮花和抵抗在搬运、运输或佩戴期间可能发生的冲击的明显改善的机械强度。此外，抗反射层的光学特性不会受到根据本发明的离子轰击的任何影响，使得至今因抗反射处理的被认为是不足够的机械强度特性而对在他们的表镜的顶面上涂覆抗反射处理而产生犹豫的一些钟表制造商现在可使他们的表镜在顶面和底面两者上经历抗反射处理，以使得显著减少寄生反射现象并在透过表镜观看时极大地改善通过表的表盘显示的信息的易读性。这些结果在不超过150nm并且往往等于约几十纳米的低厚度的抗反射层的情况下是相当意想不到的。更具体地，害怕的是离子轰击不是会增强抗反射层的机械强度而是会削弱抗反射层的机械强度并且改变其光学特性。然而，并未发生这种情况。事实上，观察到了相反的结果。
现将结合蓝宝石表镜描述本发明。当然，该实施例仅是为了说明性目的而提供，而不打算限制本发明，并且本发明可以相同的方式而被应用至所有类型的接受抗反射处理的透明基底，例如由矿物玻璃、有机玻璃或甚至塑料材料制成的基底，如眼镜镜片、或光学设备如相机的透镜。
类似地，现将结合电子回旋共振(ECR)类型的单电荷或多电荷离子源描述本发明。
ECR离子源利用电子回旋共振来形成等离子体。低压气体的体积通过以与电子回旋共振相对应的频率注入的微波而被离子化，该电子回旋共振通过施加至位于待被离子化的气体的体积内的区域的磁场限定。微波加热待被离子化的气体的体积内存在的自由电子。在热骚动的作用下，这些自由电子与气体的原子或分子碰撞并导致该原子或分子离子化。所产生的离子对应于所用的气体类型。该气体可以是单一气体或化合物。它还可以是由固体或液体材料产生的蒸气。ECR离子源能产生单电荷离子即具有等于1的电离度的离子，或多电荷离子即具有大于1的电离度的离子。
在本专利申请随附的图1中示意性地示出了ECR电子回旋共振类型的离子源。总体以附图标记1标记的ECR离子源包括：注射级2，微波6和一定体积的待被离子化的气体4被注射到该注射级2中；磁约束级8，等离子体10在其中产生；和提取级12，该提取级允许等离子体10的离子被提取和利用高电压被施加在其间的阳极12a和阴极12b被加速。在ECR离子源1的输出端处产生的离子束14攻击透明基底在这种情况下为表镜18的待被处理的表面，并且或多或少地渗透到构造在待被处理的表镜18的顶面22a和底面22b中的至少一者上的抗反射处理层20内。
待被离子化的气体可从例如由二氧化碳(CO2)或由甲烷(CH4)获得的碳(C)、氧(O)、氩(Ar)、氮(N)、氦(He)、氙(Xe)或氖(Ne)中选择。离子可以是单电荷类型的即其电离度等于+1，或者可以是多电荷类型的，即其电离度大于+1。由ECR离子源1产生的离子束可由全部具有相同的电离度的离子形成，或者可由具有至少两个不同的电离度的离子的混合物形成。
单电荷或多电荷离子在于30kV至50kV的范围内的电压下被加速，待被注入的离子的剂量在0.1·1016个离子/平方厘米至2·1016个离子/平方厘米的范围内，并且离子注入的持续时间不超过5秒。
所述一个或多个抗反射层利用例如二氧化硅(SiO2)或氟化镁(MgF2)制成。二氧化硅层可与氟化镁层结合。这些层的厚度单独来考虑通常不超过150nm。其他材料如钛、钽、锆、硅和铝的氧化物，以及氮化硅也可被用于制造抗反射层。这些抗反射层通过真空蒸镀被沉积。可考虑的真空沉积技术包括物理气相沉积或PVD、化学气相沉积或CVD、等离子体增强化学气相沉积或PECVD、或甚至原子层沉积技术或ALD。
图2A是由蓝宝石制成的平坦的表镜24A的俯视图，该表镜已经经历抗反射处理26A并已经受抗刮花测试，该抗反射处理由90μm厚的氟化镁层形成。该测试包括用具有半径为5μm的球面-二次曲线几何构型的金刚石刻刀在0.5mm的距离上刮擦抗反射处理26A。该金刚石刻刀以1mm/min的速度移位。在原点O处施加基本上等于零的力，该力以401.88mN/min的速度以线性方式增大以在0.5mm距离的终点处达到200mN。应注意，金刚石刻刀在图2A中从左至右移位。
在图2A中，平坦表镜24A的露出蓝宝石的位置用线A-A指出。在图2B中，示出了尺寸相同的、已经历与图2A中的平坦的蓝宝石表镜24A相同的抗反射处理26B的由蓝宝石制成的相同的平坦表镜24B。然而，图2B中的平坦的蓝宝石表镜24B在抗反射处理之后根据本发明而通过轰击经受离子注入。90μm厚的氟化镁MgF2层所经受的离子注入处理的特性如下所述：
-注入的离子的类型：氮；
-离子加速电压：40kV；
-离子注入剂量：在0.1·1016个离子/平方厘米至0.25·1016个离子/平方厘米的范围内；
-离子束的强度：6mA；
-真空条件：4·10-6mbar；
-离子在氟化镁MgF2层中的渗透深度：约50nm。
假定用于测量图2A和图2B的平坦的表镜24A和24B的抗刮花性的实验条件是相同的，观察到，与图2A中示出的情况相比，在图2B中用线B-B表示的、平坦的表镜24B的露出蓝宝石的位置出现在距离原点O更远的位置，这意味着归因于离子轰击而使抗反射处理26B的硬度增大。将图2A与图2B比较，还看到，与在图2A中的情况相比，图2B中的由金刚石刻刀造成的刮痕更窄，这意味着在图2B中所示的情况下抗反射处理26B的剥离现象明显更少，并且因此，与图2A中所示情形相比，该抗反射处理26B的硬度更大并且因此更耐刮花。
图3示出了未经历离子轰击的沉积在蓝宝石表镜上的抗反射处理(曲线A)和相同的蓝宝石表镜上的经历了通过轰击的离子注入的相同的抗反射处理(曲线B)之间的差别。通过测量弹性模量而获得的这些硬度值重点显示了抗反射层的机械特性根据深度的演变。通过利用DMA(动态力学分析)模式的所谓的仪器压痕技术(也称为连续刚度测量法)测得这些硬度值。
图3中的图表显示沿横坐标的是以纳米为单位的抗反射处理的厚度pd；纵坐标显示形成抗反射处理的层的硬度H，以MpA为单位。通过检查该图表，立即清楚的是，从抗反射处理的表面直至该表面以下的约20nm的深度，已经历离子轰击(曲线B)的抗反射处理的硬度比未经历离子轰击(曲线A)的抗反射处理的硬度大了大约20％。在从抗反射处理的表面起计算的20nm至40nm范围内的深度处，已经历离子轰击的抗反射处理和未经历这样的离子轰击的抗反射处理之间的硬度之差仍在10％左右，并且之后下降直至50nm的深度。从50nm的深度起，已经历离子轰击的抗反射处理的硬度曲线和未经历离子轰击的抗反射处理的硬度曲线对齐并且保持这样直至到达90nm深度，该90nm的深度是图3中的图表的硬度测量极限。
当然地，本发明并不限于上述方法的实施并且本领域技术人员能在不脱离本专利申请所附权利要求书限定的本发明的范围的情况下想到各种不同的简单替换和修改。特别地，本发明公开在沉积所述一个或多个抗反射层之前使透明基底的打算经历抗反射处理的表面经受离子轰击。类似地，本发明公开在所述一个或多个抗反射层经历离子轰击之后，可在通过离子轰击而被因此处理的抗反射层上沉积至少一个附加的抗反射层。
术语
1. ECR电子回旋共振离子源
2. 注射级
4. 一定体积的待被离子化的气体
6. 微波
8. 磁约束级
10. 等离子体
12. 提取级
12a. 阳极
12b. 阴极
14. 离子束
18. 表镜
20. 抗反射处理层
22a. 顶面
22b. 底面
24a,24b. 平坦的表镜
26a,26b. 抗反射处理
O. 原点
A-A. 表示平坦的表镜24A的露出蓝宝石的位置的线
B-B. 表示平坦的表镜24B的露出蓝宝石的位置的线

Claims (17)

1.用于使沉积在透明基底上的抗反射处理层(20)硬化的硬化方法，该透明基底包括顶面(22a)和远离该顶面(22a)延伸的底面(22b)，抗反射处理(20)包括将由至少一种材料构成的至少一个抗反射层沉积在该透明基底的该顶面(22a)和该底面(22b)中的至少一者上的步骤，该硬化方法进一步包括利用由单电荷和/或多电荷电子回旋共振(ECR)离子源(1)产生的单电荷和/或多电荷离子束(14)轰击该至少一个抗反射层已沉积在其上的至少一个顶面(22a)或底面(22b)的步骤。
2.根据权利要求1所述的硬化方法，其特征在于，该至少一个抗反射层通过材料的真空蒸镀沉积。
3.根据权利要求2所述的硬化方法，其特征在于，真空蒸镀沉积技术选自物理气相沉积、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积和原子层沉积。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的硬化方法，其特征在于，在沉积该至少一个抗反射层之前，使要经受抗反射处理的该顶面(22a)和/或底面(22b)经历离子轰击。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的硬化方法，其特征在于，在已经历离子轰击的抗反射处理层(20)上沉积至少一个附加的抗反射层。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的硬化方法，其特征在于，该ECR离子源(1)包括注射级(2)，微波(6)和一定体积的待被离子化的气体(4)被注射到该注射级中；磁约束级(8)，等离子体(10)在该磁约束级中产生；和提取级(12)，该提取级允许该等离子体(10)的离子被提取并利用高电压被施加在其间的阳极(12a)和阴极(12b)被加速，在该ECR离子源(1)的输出端处产生的离子束(14)撞击该透明基底的待被处理的表面，并且或多或少地渗透到构造在该透明基底的待被处理的顶面(22a)和底面(22b)中的至少一者上的该抗反射处理层(20)中。
7.根据权利要求6所述的硬化方法，其特征在于，待被离子化的材料选自由碳(C)、氧(O)、氮(N)、氩(Ar)、氦(He)、氙(Xe)和氖(Ne)组成的组。
8.根据权利要求7所述的硬化方法，其特征在于，所述离子能够是其电离度等于+1的单电荷类型，或者能够是其电离度大于+1的多电荷类型。
9.根据权利要求8所述的硬化方法，其特征在于，由ECR离子源(1)产生的离子束(14)能由全部具有相同的电离度的离子形成，或者能由具有至少两个不同的电离度的离子的混合物形成。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的硬化方法，其特征在于，所述离子在30kV至50kV的范围内的电压下被加速。
11.根据权利要求10所述的硬化方法，其特征在于，待被注入的离子的剂量在0.1·1016个离子/平方厘米至2·1016个离子/平方厘米的范围内。
12.根据权利要求11所述的硬化方法，其特征在于，离子注入过程的持续时间不超过5秒。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的硬化方法，其特征在于，所述透明基底由蓝宝石制成。
14.根据权利要求13所述的硬化方法，其特征在于，所述透明基底是表镜(18)。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的硬化方法，其特征在于，所述一个或多个抗反射层利用二氧化硅(SiO2)或氟化镁(MgF2)制成。
16.根据权利要求14所述的硬化方法，其特征在于，所述抗反射层的厚度不超过150nm。
17.已经历抗反射处理的透明基底，该透明基底包括顶面(22a)和远离该顶面(22a)延伸的底面(22b)，该透明基底的顶面(22a)和底面(22b)中的至少一者涂覆有由至少一种材料构成的至少一个抗反射层，其中，离子被注入在该至少一个抗反射层中。
CN201980006993.4A 2018-10-10 2019-09-19 用于使沉积在透明基底上的抗反射处理层硬化的方法及包括硬化的抗反射处理层的透明基底 Pending CN111542642A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18199708.1 2018-10-10
EP18199708.1A EP3636796A1 (fr) 2018-10-10 2018-10-10 Procede de durcissement d'un traitement antireflet depose sur un substrat transparent et substrat transparent comprenant un traitement antireflet durci
PCT/EP2019/075256 WO2020074235A1 (fr) 2018-10-10 2019-09-19 Procede de durcissement d'un traitement antireflet depose sur un substrat transparent et substrat transparent comprenant un traitement antireflet durci

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111542642A true CN111542642A (zh) 2020-08-14

Family

ID=63833837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980006993.4A Pending CN111542642A (zh) 2018-10-10 2019-09-19 用于使沉积在透明基底上的抗反射处理层硬化的方法及包括硬化的抗反射处理层的透明基底

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20200331801A1 (zh)
EP (2) EP3636796A1 (zh)
JP (1) JP7112496B2 (zh)
KR (1) KR102473257B1 (zh)
CN (1) CN111542642A (zh)
WO (1) WO2020074235A1 (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150030859A1 (en) * 2013-07-25 2015-01-29 Apple Inc. Chemical strengthening of anti-reflective coatings (arc)
US20170088940A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Apple Inc. Ion-implanted, anti-reflective layer formed within sapphire material
US20170107641A1 (en) * 2014-05-23 2017-04-20 Quertech Single- and/or multi-charged gas ion beam treatment method for producing an anti-glare sapphire material

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06138304A (ja) * 1992-10-28 1994-05-20 Olympus Optical Co Ltd ガラス製光学部品の撥水性反射防止膜
JP3127892B2 (ja) 1998-06-30 2001-01-29 日新電機株式会社 水素負イオンビーム注入方法及び注入装置
JP2004170757A (ja) 2002-11-21 2004-06-17 Victor Co Of Japan Ltd 液晶プロジェクタ装置用偏光板及びその製造方法
JP5135753B2 (ja) 2006-02-01 2013-02-06 セイコーエプソン株式会社 光学物品
FR2917510B1 (fr) * 2007-06-13 2012-01-27 Essilor Int Article d'optique revetu d'un revetement antireflet comprenant une sous-couche partiellement formee sous assistance ionique et procede de fabrication
JP2009204404A (ja) 2008-02-27 2009-09-10 Seiko Epson Corp 透光性部材、時計、および透光性部材の製造方法
JP5153410B2 (ja) 2008-03-31 2013-02-27 Ｈｏｙａ株式会社 レンズ成膜方法、蒸着装置及びレンズの製造方法
JP5362256B2 (ja) 2008-05-09 2013-12-11 三菱電線工業株式会社 反射防止膜を備えた光学部品及びレーザー光伝送方法
WO2013183457A1 (ja) * 2012-06-08 2013-12-12 旭硝子株式会社 光学素子
CH713040B1 (fr) * 2017-04-13 2018-04-13 Swatch Group Res & Dev Ltd Procédé d'implantation d'ions multichargés sur une surface d'un objet à traiter et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
EP3389078A1 (fr) * 2017-04-13 2018-10-17 The Swatch Group Research and Development Ltd Procédé d'implantation d'ions multichargés sur une surface d'un objet à traiter et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150030859A1 (en) * 2013-07-25 2015-01-29 Apple Inc. Chemical strengthening of anti-reflective coatings (arc)
US20170107641A1 (en) * 2014-05-23 2017-04-20 Quertech Single- and/or multi-charged gas ion beam treatment method for producing an anti-glare sapphire material
US20170088940A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Apple Inc. Ion-implanted, anti-reflective layer formed within sapphire material

Also Published As

Publication number Publication date
EP3714079A1 (fr) 2020-09-30
WO2020074235A1 (fr) 2020-04-16
KR102473257B1 (ko) 2022-12-01
US20200331801A1 (en) 2020-10-22
EP3714079B1 (fr) 2021-12-15
JP7112496B2 (ja) 2022-08-03
EP3636796A1 (fr) 2020-04-15
JP2021508091A (ja) 2021-02-25
KR20200097324A (ko) 2020-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11078113B2 (en) Process for treatment by a beam of mono- or multicharged ions of a gas to produce antireflective glass materials
CN109417004B (zh) 将单电荷或多电荷离子注入待处理对象表面的方法及实现该方法的装置
CN101588912B (zh) 在塑料表面上产生纳米结构的方法
JP4462273B2 (ja) 光学物品およびその製造方法
Karahashi et al. Ion beam experiments for the study of plasma–surface interactions
KR20170088349A (ko) 이온 주입 프로세스 및 이온 주입된 유리 기판들
JP2009204506A (ja) 透光性部材、時計、および透光性部材の製造方法
JP2009204404A (ja) 透光性部材、時計、および透光性部材の製造方法
CN111542642A (zh) 用于使沉积在透明基底上的抗反射处理层硬化的方法及包括硬化的抗反射处理层的透明基底
Vainer et al. Evolution of the roughness of amorphous quartz surfaces and Cr/Sc multilayer structures upon exposure to ion-beam etching
CH715225B1 (fr) Procédé de durcissement d'un traitement antireflet déposé sur un substrat transparent et substrat transparent comprenant un traitement antireflet durci.
TWI764987B (zh) 用離子束進行以製造抗刮高透光率抗反射藍寶石的處理方法
Xie et al. Bilayer amorphous carbon films synthesized by filtered cathodic vacuum arc deposition
Wu et al. Using an external electric field to reduce laser damage of DLC films
US20160332908A1 (en) Textured ar with protective thin film
Liao et al. Optical properties of transparent diamond-like carbon thin films
Ozeki et al. Effect of incorporation of deuterium on vacancy-type defects of aC: H films prepared by plasma CVD
Günster et al. Sputter material distribution in IBS deposition systems
CH713040B1 (fr) Procédé d'implantation d'ions multichargés sur une surface d'un objet à traiter et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
JP2009180720A (ja) 透光性部材、時計、および透光性部材の製造方法
Amassian et al. Influence of Low Ion Bombardment Energy on Interface Formation and Thin Film Growth in a Plasma-CVD Environment
JP2009198449A (ja) 透光性部材、時計、および透光性部材の製造方法
Pan et al. Influence of ion beam bombardment on surface roughness of K9 glass substrate
Kennemore III The effects of ion-assisted deposition on the mechanical, physical, chemical and optical properties of magnesium fluoride thin films
Qi The application of pulse modulated plasma to the plasma enhanced chemical vapor deposition of dielectric materials

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 40033826

Country of ref document: HK