JPH06100333A - 金属イオン注入表面改質ガラス - Google Patents
金属イオン注入表面改質ガラスInfo
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- JPH06100333A JPH06100333A JP24669292A JP24669292A JPH06100333A JP H06100333 A JPH06100333 A JP H06100333A JP 24669292 A JP24669292 A JP 24669292A JP 24669292 A JP24669292 A JP 24669292A JP H06100333 A JPH06100333 A JP H06100333A
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Landscapes
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 イオン注入法を適用して特定の金属イオンを
ガラス基板に注入することによって、これまでにない新
しい光学特性を付与した金属イオン注入表面改質ガラス
を提供する。 【構成】 ガラス基板表面に、Ｃｕおよび／またはＡｇ
の金属元素をイオン注入し、ガラス基板の表層部に、特
定波長の光を選択的に吸収・反射する改質層を形成した
ものである。
ガラス基板に注入することによって、これまでにない新
しい光学特性を付与した金属イオン注入表面改質ガラス
を提供する。 【構成】 ガラス基板表面に、Ｃｕおよび／またはＡｇ
の金属元素をイオン注入し、ガラス基板の表層部に、特
定波長の光を選択的に吸収・反射する改質層を形成した
ものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特定波長の光を選択的
に吸収および／または反射して透過させないマイナスフ
ィルターと呼ばれる光学素子の素材として、或は建築物
や自動車用の紫外線カットガラスとして有用な、金属イ
オン注入表面改質ガラスに関するものである。
に吸収および／または反射して透過させないマイナスフ
ィルターと呼ばれる光学素子の素材として、或は建築物
や自動車用の紫外線カットガラスとして有用な、金属イ
オン注入表面改質ガラスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガラス製品は、例えば画像や文字を表示
するディスプレイ、太陽光を利用するソーラーセルや太
陽電池、建築物や自動車の窓等、様々な分野で利用され
ている。そしてディスプレイにおける表示を正確で美し
いものとする為、またソーラーセルや太陽電池における
効率を良くする為、更には快適な居住空間を形成する為
には、これらに使用されるガラス製品の光吸収や光反射
を適切に調節して光を有効に利用することが重要であ
る。
するディスプレイ、太陽光を利用するソーラーセルや太
陽電池、建築物や自動車の窓等、様々な分野で利用され
ている。そしてディスプレイにおける表示を正確で美し
いものとする為、またソーラーセルや太陽電池における
効率を良くする為、更には快適な居住空間を形成する為
には、これらに使用されるガラス製品の光吸収や光反射
を適切に調節して光を有効に利用することが重要であ
る。
【０００３】近年、ガラス製品に上記の様な機能を付与
する為の方法が、様々な角度から検討されている。その
代表的な方法としては、ガラス基板表面にコーティング
膜を形成する方法が挙げられる。例えば太陽光の熱線を
遮蔽して、夏期における室内の冷房負荷が大きくなるの
を防止する目的で、ＴｉＯ2 ，ＣｏＯ等の金属酸化物膜
を熱分解法によってガラス基板表面にコーティングした
ガラスが開発されている。また真空蒸着法やスパッタ法
によって、ＴｉやＣｒの様な金属膜を、ガラス基板表面
にコーティングしたガラスも知られている。一方、特定
の波長の光を選択的に吸収または透過させる光学フィル
ターにおいても、ガラス基板に屈折率の異なる薄膜をコ
ーティングしたガラスが知られている。
する為の方法が、様々な角度から検討されている。その
代表的な方法としては、ガラス基板表面にコーティング
膜を形成する方法が挙げられる。例えば太陽光の熱線を
遮蔽して、夏期における室内の冷房負荷が大きくなるの
を防止する目的で、ＴｉＯ2 ，ＣｏＯ等の金属酸化物膜
を熱分解法によってガラス基板表面にコーティングした
ガラスが開発されている。また真空蒸着法やスパッタ法
によって、ＴｉやＣｒの様な金属膜を、ガラス基板表面
にコーティングしたガラスも知られている。一方、特定
の波長の光を選択的に吸収または透過させる光学フィル
ターにおいても、ガラス基板に屈折率の異なる薄膜をコ
ーティングしたガラスが知られている。
【０００４】しかしながらガラス基板にコーティング膜
を形成したものでは、ガラス基板とコーティング膜の密
着性が十分でなく、外部からの衝撃によって疵が付き易
いという欠点がある。また腐食性環境下では、コーティ
ング膜が変質してしまい、光学特性が変化してしまうと
いう欠点もある。こうした不都合を回避する技術とし
て、例えば特開平3-257042号公報の様な技術も提案され
ている。この技術は、Ｓｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｏ，
Ｎｉ等の元素を、イオン注入法によってガラス基板に打
ち込み、該ガラス基板の内部の表面近傍に光の選択的透
過層を形成して、光透過率を調整するものであり、上記
の様な不都合を基本的に含まない新しい技術として注目
されている。
を形成したものでは、ガラス基板とコーティング膜の密
着性が十分でなく、外部からの衝撃によって疵が付き易
いという欠点がある。また腐食性環境下では、コーティ
ング膜が変質してしまい、光学特性が変化してしまうと
いう欠点もある。こうした不都合を回避する技術とし
て、例えば特開平3-257042号公報の様な技術も提案され
ている。この技術は、Ｓｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｏ，
Ｎｉ等の元素を、イオン注入法によってガラス基板に打
ち込み、該ガラス基板の内部の表面近傍に光の選択的透
過層を形成して、光透過率を調整するものであり、上記
の様な不都合を基本的に含まない新しい技術として注目
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした状況
の基になされたものであって、その目的は、イオン注入
法を適用して特定の金属イオンをガラス基板に注入する
ことによって、これまでにない新しい光学特性を付与し
た金属イオン注入表面改質ガラスを提供することにあ
る。
の基になされたものであって、その目的は、イオン注入
法を適用して特定の金属イオンをガラス基板に注入する
ことによって、これまでにない新しい光学特性を付与し
た金属イオン注入表面改質ガラスを提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明とは、ガラス基板表面に、Ｃｕおよび／またはＡｇ
の金属元素をイオン注入し、ガラス基板の表層部に、光
の選択的透過層を形成したものである点に要旨を有する
金属イオン注入表面改質ガラスである。
発明とは、ガラス基板表面に、Ｃｕおよび／またはＡｇ
の金属元素をイオン注入し、ガラス基板の表層部に、光
の選択的透過層を形成したものである点に要旨を有する
金属イオン注入表面改質ガラスである。
【０００７】
【作用】本発明で利用されるイオン注入の手法は、加速
された高エネルギーの金属イオンを目的深さまで打ち込
んでガラス基板の表層部を改質するものであり、半導体
分野における不純物ドーピング手段として利用されてい
る他、鋼を中心とする金属材料の表面改質にもその適用
が進められているが、半導体分野を除けばこれまでのと
ころ実用化はあまり進んでいなかった。
された高エネルギーの金属イオンを目的深さまで打ち込
んでガラス基板の表層部を改質するものであり、半導体
分野における不純物ドーピング手段として利用されてい
る他、鋼を中心とする金属材料の表面改質にもその適用
が進められているが、半導体分野を除けばこれまでのと
ころ実用化はあまり進んでいなかった。
【０００８】本発明者らは、かねてよりイオン注入法に
ついて研究を進めてきており、種々の材料に対するイオ
ン注入による表面改質について検討してきた。そして近
年の状況に鑑み、且つ研究の一環として、種々の金属イ
オンについてのイオン注入実験を重ね、ガラス基板の光
学特性に及ぼす金属イオンの影響について検討した。そ
の結果、ガラス基板にＣｕやＡｇ等の金属元素をイオン
注入すれば、ガラス基板の表層部に、特定波長の光を選
択的に吸収・反射する改質層が形成され、これによって
ガラス基板に特異な光学特性を付与できることを見出
し、本発明を完成した。即ち本発明者らが、ＣｕやＡｇ
をイオン注入した表面改質ガラスについて、その光透過
率を調査したところ、後記実施例に示す様に、Ｃｕをイ
オン注入した場合は波長580nm 近傍に、Ａｇをイオン注
入した場合は波長420nm 近傍に透過率減少ピークが夫々
形成されることがわかった。
ついて研究を進めてきており、種々の材料に対するイオ
ン注入による表面改質について検討してきた。そして近
年の状況に鑑み、且つ研究の一環として、種々の金属イ
オンについてのイオン注入実験を重ね、ガラス基板の光
学特性に及ぼす金属イオンの影響について検討した。そ
の結果、ガラス基板にＣｕやＡｇ等の金属元素をイオン
注入すれば、ガラス基板の表層部に、特定波長の光を選
択的に吸収・反射する改質層が形成され、これによって
ガラス基板に特異な光学特性を付与できることを見出
し、本発明を完成した。即ち本発明者らが、ＣｕやＡｇ
をイオン注入した表面改質ガラスについて、その光透過
率を調査したところ、後記実施例に示す様に、Ｃｕをイ
オン注入した場合は波長580nm 近傍に、Ａｇをイオン注
入した場合は波長420nm 近傍に透過率減少ピークが夫々
形成されることがわかった。
【０００９】この様に、特定波長の光を選択的に透過す
る表面改質ガラスは、その光学特性を利用してマイナス
フィルターの素材としての適用が期待できる。即ち、Ｃ
ｕをイオン注入した場合は、波長が５９０〜４３０nm程
度の範囲の光（黄，緑，青，紫色光）を吸収・反射し
て、これらの光を透過させないマイナスフィルターの素
材としての適用が期待できる。またＡｇをイオン注入し
た場合は、波長が４９０〜３８０nm程度の範囲の光
（青，紫色光）を吸収・反射して、これらの光を透過さ
せないマイナスフィルターの素材としての適用が期待で
きる。
る表面改質ガラスは、その光学特性を利用してマイナス
フィルターの素材としての適用が期待できる。即ち、Ｃ
ｕをイオン注入した場合は、波長が５９０〜４３０nm程
度の範囲の光（黄，緑，青，紫色光）を吸収・反射し
て、これらの光を透過させないマイナスフィルターの素
材としての適用が期待できる。またＡｇをイオン注入し
た場合は、波長が４９０〜３８０nm程度の範囲の光
（青，紫色光）を吸収・反射して、これらの光を透過さ
せないマイナスフィルターの素材としての適用が期待で
きる。
【００１０】またＣｕまたはＡｇのいずれをイオン注入
した場合であっても、未処理のガラス基板に比べ、紫外
線領域（波長３８０nm以下）における光透過率が低下す
るので、本発明のガラスは紫外線カットガラスとしての
適用も考えられる。更に、イオン注入することによっ
て、ガラス基板はピンク色（Cuをイオン注入した場合）
や黄色（Ａｇをイオン注入した場合）等に着色されるの
で本発明の表面改質ガラスは、装飾用ガラスとしての応
用も考えられる。尚これまでの説明では、ＣｕまたはＡ
ｇのいずれかを単独でイオン注入する場合について説明
したが、もとより両者を複合的にイオン注入することも
可能であり、この場合は複合的な透過率減少ピークが認
められる。
した場合であっても、未処理のガラス基板に比べ、紫外
線領域（波長３８０nm以下）における光透過率が低下す
るので、本発明のガラスは紫外線カットガラスとしての
適用も考えられる。更に、イオン注入することによっ
て、ガラス基板はピンク色（Cuをイオン注入した場合）
や黄色（Ａｇをイオン注入した場合）等に着色されるの
で本発明の表面改質ガラスは、装飾用ガラスとしての応
用も考えられる。尚これまでの説明では、ＣｕまたはＡ
ｇのいずれかを単独でイオン注入する場合について説明
したが、もとより両者を複合的にイオン注入することも
可能であり、この場合は複合的な透過率減少ピークが認
められる。
【００１１】本発明の表面改質ガラスは上記作用効果を
奏するものであるが、これらの作用効果を得るには、金
属イオンを夫々または合計で１×1015イオン／cm2 以上
注入するのが良い。またガラス表面の耐摩耗性や耐薬品
性を考慮すると、金属イオンの注入位置はできるだけ深
い方が好ましく、こうした観点からして、注入エネルギ
ーは30ＫｅＶ以上とするのが良い。一方、過剰にイオン
注入すると、注入エネルギーに応じてスパッタ現象によ
る表面切削現象が顕著になるので、注入エネルギーおよ
び注入量は慎重に決定する必要がある。こうした観点か
らすれば、注入エネルギーは250 ＫｅＶ以下とし、且つ
注入量は５×1018イオン／cm2 以下に抑えることが望ま
しい。
奏するものであるが、これらの作用効果を得るには、金
属イオンを夫々または合計で１×1015イオン／cm2 以上
注入するのが良い。またガラス表面の耐摩耗性や耐薬品
性を考慮すると、金属イオンの注入位置はできるだけ深
い方が好ましく、こうした観点からして、注入エネルギ
ーは30ＫｅＶ以上とするのが良い。一方、過剰にイオン
注入すると、注入エネルギーに応じてスパッタ現象によ
る表面切削現象が顕著になるので、注入エネルギーおよ
び注入量は慎重に決定する必要がある。こうした観点か
らすれば、注入エネルギーは250 ＫｅＶ以下とし、且つ
注入量は５×1018イオン／cm2 以下に抑えることが望ま
しい。
【００１２】本発明においては、ＣｕやＡｇの高エネル
ギーイオンをガラス基板の表層部に強制的に注入する
が、表面にコーティング膜を形成する場合と異なり、イ
オン注入表面層とガラス基板との一体性は極めて良好で
あり、剥離の問題は生じない。また表面はガラス基板本
来の耐食性を維持したままである。
ギーイオンをガラス基板の表層部に強制的に注入する
が、表面にコーティング膜を形成する場合と異なり、イ
オン注入表面層とガラス基板との一体性は極めて良好で
あり、剥離の問題は生じない。また表面はガラス基板本
来の耐食性を維持したままである。
【００１３】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００１４】
【実施例】表１に示す各種イオン注入ガラスについて、
光透過率の測定を、可視・紫外領域（波長300 〜900nm
）について行なった。
光透過率の測定を、可視・紫外領域（波長300 〜900nm
）について行なった。
【００１５】
【表１】
【００１６】その結果を図１〜４に示すが、いずれも特
定波長領域に特異的な透過率減少ピークが認められ、マ
イナスフィルターとして有用なガラスができていること
がわかる。また未注入のガラス基板の透過率と比較して
明らかな様に（図１および図３）、紫外線（波長380nm
以下）の透過率も低下していることから、本発明の表面
改質ガラスは紫外線カットガラスとしての適用も可能で
ある。
定波長領域に特異的な透過率減少ピークが認められ、マ
イナスフィルターとして有用なガラスができていること
がわかる。また未注入のガラス基板の透過率と比較して
明らかな様に（図１および図３）、紫外線（波長380nm
以下）の透過率も低下していることから、本発明の表面
改質ガラスは紫外線カットガラスとしての適用も可能で
ある。
【００１７】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、Ｃ
ｕやＡｇ等の金属元素をイオン注入することによって、
特定波長の光を選択的に吸収・反射して透過させないマ
イナスフィルターの素材として、或は紫外線カットガラ
スとして有用な表面改質ガラスが得られた。
ｕやＡｇ等の金属元素をイオン注入することによって、
特定波長の光を選択的に吸収・反射して透過させないマ
イナスフィルターの素材として、或は紫外線カットガラ
スとして有用な表面改質ガラスが得られた。
【図１】パイレックスガラス基板にＣｕをイオン注入し
たガラスの分光曲線である。
たガラスの分光曲線である。
【図２】スライドガラス基板にＣｕをイオン注入したガ
ラスの分光曲線である。
ラスの分光曲線である。
【図３】パイレックスガラス基板にＡｇをイオン注入し
たガラスの分光曲線である。
たガラスの分光曲線である。
【図４】スライドガラス基板にＡｇをイオン注入したガ
ラスの分光曲線である。
ラスの分光曲線である。
Claims (1)
- 【請求項１】 ガラス基板表面に、Ｃｕおよび／または
Ａｇの金属元素をイオン注入し、ガラス基板の表層部
に、光の選択的透過層を形成したものであることを特徴
とする金属イオン注入表面改質ガラス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24669292A JPH06100333A (ja) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | 金属イオン注入表面改質ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24669292A JPH06100333A (ja) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | 金属イオン注入表面改質ガラス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06100333A true JPH06100333A (ja) | 1994-04-12 |
Family
ID=17152211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24669292A Pending JPH06100333A (ja) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | 金属イオン注入表面改質ガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06100333A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7238628B2 (en) | 2003-05-23 | 2007-07-03 | Symmorphix, Inc. | Energy conversion and storage films and devices by physical vapor deposition of titanium and titanium oxides and sub-oxides |
| US7404877B2 (en) | 2001-11-09 | 2008-07-29 | Springworks, Llc | Low temperature zirconia based thermal barrier layer by PVD |
| US7413998B2 (en) | 2002-03-16 | 2008-08-19 | Springworks, Llc | Biased pulse DC reactive sputtering of oxide films |
| US7469558B2 (en) | 2001-07-10 | 2008-12-30 | Springworks, Llc | As-deposited planar optical waveguides with low scattering loss and methods for their manufacture |
| US9634296B2 (en) | 2002-08-09 | 2017-04-25 | Sapurast Research Llc | Thin film battery on an integrated circuit or circuit board and method thereof |
| US9786873B2 (en) | 2008-01-11 | 2017-10-10 | Sapurast Research Llc | Thin film encapsulation for thin film batteries and other devices |
| US9793523B2 (en) | 2002-08-09 | 2017-10-17 | Sapurast Research Llc | Electrochemical apparatus with barrier layer protected substrate |
| CN107531562A (zh) * | 2015-04-30 | 2018-01-02 | 康宁股份有限公司 | 具有离散的金属银层的导电制品及其制造方法 |
| US10680277B2 (en) | 2010-06-07 | 2020-06-09 | Sapurast Research Llc | Rechargeable, high-density electrochemical device |
-
1992
- 1992-09-16 JP JP24669292A patent/JPH06100333A/ja active Pending
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