(57)【要約】  本発明は、１５ｋＶ〜６０ｋＶに含まれる加速電圧および１０１７イオン／ｃｍ２〜１０１８イオン／ｃｍ２に含まれるイオン線量で加速することによって、Ｎ、Ｏ、Ａｒ、および／またはＨｅの単一電荷イオンおよび多電荷イオンのビームを形成するＮ、Ｏ、Ａｒ、および／またはＨｅの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物を形成するためにＮ２、Ｏ２、Ａｒ、および／またはＨｅの原料ガスをイオン化することを含む、イオン注入による低下した内部反射率のガラス基材の製造方法に関する。本発明はさらに、本方法による単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物でのイオン注入によって処理されたエリアを含む、低下した内部反射率を有するガラス基材に関する。【選択図】図１
2019513674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の操作
ａ）Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ、および／またはＨｅから選択される原料ガスを提供する操作と、
ｂ）Ｎ、Ｏ、Ａｒ、および／またはＨｅの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物を形成するために前記原料ガスをイオン化する操作と、
ｃ）単一電荷イオンおよび多電荷イオンのビームを形成するためにＮの単一電荷イオンと多電荷イオンとの前記混合物を加速電圧で加速させる操作であって、前記加速電圧が１５ｋＶ〜６０ｋＶに含まれ、イオン線量が１０１７イオン／ｃｍ２〜１０１８イオン／ｃｍ２に含まれる操作と、
ｄ）ガラス基材を提供する操作と、
ｅ）単一電荷イオンおよび多電荷イオンの前記ビームの軌道に前記ガラス基材を置く操作と
を含む、低下した内部反射率のガラス基材の製造方法。
【請求項２】
前記加速電圧が２０ｋＶ〜４０ｋＶに含まれ、前記イオン線量が２．５×１０１７イオン／ｃｍ２〜７．５×１０１７イオン／ｃｍ２に含まれる請求項１に記載の低下した内部反射率のガラス基材の製造方法。
【請求項３】
前記加速電圧が３０ｋＶ〜４０ｋＶに含まれ、前記イオン線量が２．５×１０１７イオン／ｃｍ２〜５×１０１７イオン／ｃｍ２に含まれる請求項２に記載の低下した内部反射率のガラス基材の製造方法。
【請求項４】
提供される前記ガラス基材が、前記ガラスの総重量の重量百分率として表される以下の組成範囲：
ＳｉＯ２      ３５〜８５％、
Ａｌ２Ｏ３      ０〜３０％、
Ｐ２Ｏ５      ０〜２０％
Ｂ２Ｏ３      ０〜２０％、
Ｎａ２Ｏ      ０〜２５％、
ＣａＯ      ０〜２０％、
ＭｇＯ      ０〜２０％、
Ｋ２Ｏ      ０〜２０％、および
ＢａＯ      ０〜２０％
を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の低下した内部反射率のガラス基材の製造方法。
【請求項５】
前記ガラス基材が、ソーダ石灰ガラスシート、ホウケイ酸ガラスシートまたはアルミノシリケートガラスシートから選択される請求項４に記載の低下した内部反射率のガラス基材の製造方法。
【請求項６】
二重多孔質表面層をガラス基材に形成するためのＮ、Ｏ、Ａｒ、および／またはＨｅの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物の使用であって、単一電荷イオンと多電荷イオンとの前記混合物が、二重多孔質表面層を前記ガラス基材に形成するのに有効な線量および加速電圧で前記ガラス基材に注入される使用。
【請求項７】
請求項６に記載の二重多孔質表面層をガラス基材に形成するためのＮ、Ｏ、Ａｒ、および／またはＨｅの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物の使用であって、単一電荷イオンと多電荷イオンとの前記混合物が、第１多孔度の上方多孔質表面層と、隣接して、第２多孔度の下方多孔質表面層とを含む二重多孔質表面層を形成するのに有効な線量および加速電圧で前記ガラス基材に注入され、
ａ）前記上方多孔質表面層が前記基材表面から始まり、深さＤ２まで下り、
ｂ）前記下方多孔質表面層が深さＤ２から始まり、深さＤ１まで下りる
使用。
【請求項８】
請求項６または７のいずれか一項に記載の二重多孔質表面層をガラス基材に形成するためのＮ、Ｏ、Ａｒ、および／またはＨｅの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物の使用であって、単一電荷イオンと多電荷イオンとの前記混合物が、二重多孔質表面層を形成するのに有効な線量および加速電圧で前記ガラス基材に注入され、
ａ）前記上方多孔質表面層が、２１ｎｍ〜２００ｎｍに含まれる横断面円相当径を有する細孔を含み、
ｂ）前記下方多孔質表面層が、３ｎｍ〜１０ｎｍ以下に含まれる横断面円相当径を有する細孔のみを含む
使用。
【請求項９】
請求項８に記載の二重多孔質表面層をガラス基材に形成するためのＮ、Ｏ、Ａｒ、および／またはＨｅの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物の使用であって、単一電荷イオンと多電荷イオンとの前記混合物が、二重多孔質表面層を形成するのに有効な線量および加速電圧で前記ガラス基材に注入され、前記上方多孔質層の断面積の１０〜４０％が、２１〜２００ｎｍに含まれる横断面円相当径を有する細孔で占められている使用。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法によって製造された低下した内部反射率のガラス基材。
【請求項１１】
請求項１０に記載のガラス基材を含む電気光学デバイス。
【請求項１２】
前記電気光学デバイスがＯＬＥＤデバイスまたは光起電力デバイスである請求項１１に記載の電気光学デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グレイジング用の、特に電気光学デバイス用の低下した内部反射率を有するガラス基材、ならびにその製造方法に関する。より具体的には、本発明は、カバーガラスでの多重内部反射が性能の低下をもたらす電気光学デバイスにおいてガラスカバーとして特に使用されるべき二重多孔質表面層を有するガラス基材に関する。そのような電気光学デバイスは、ライトまたはディスプレイなどの発光デバイスならびに光起電力デバイスなどの集光デバイスを含む。
【背景技術】
【０００２】
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、ガラスでの多重内部反射に悩まされる典型的な電気光学デバイスである拡散発光の平らな大面積光源である。典型的なＯＬＥＤ構造は、２つの電極間に挟まれたいくつかの有機層からなる。ＯＬＥＤが生み出す大量の光は、低レベルの光抽出または取出し効率のために使用できないことが分かっている。実際に、空気（ｎ＝１．０）、ガラス（ｎ＝１．５）、および有機層（ｎ＝１．７〜２．０）間の屈折率に関する大きい差のために、ほんのわずかの光がデバイスから出ることができるにすぎない。典型的なＯＬＥＤでは、光のたったの約２０％が空気中へ直接放出され、ほぼ同じ量が、ガラスと空気との界面での全内部反射のためにガラス基材内部に捕捉される。残りは、他のＯＬＥＤ層内部での、多重内部反射、導波路効果としても知られる効果によって捕捉される。
【０００３】
反射防止コーティングが、ガラス／空気界面での反射率を低下させるために使用されてきた。しかしながら、そのようなコーティングは一般に、強く波長依存性であり、角度依存性であり、それ故必ずしも適切であるとは限らない。
【０００４】
取出し効率を向上させる１つの方法は、発光層にごく接近して、ＯＬＥＤ層とガラスとの間にエアロゲル層を使用することである。エアロゲルは、約１．０１〜１．２の非常に低い屈折率を有する。しかしながら、シリカエアロゲルは多くの欠点を有する。それは脆く、その製造方法は、複雑であり、多くのプロセス工程を必要とし、ＯＬＥＤ製造プロセスに統合することが困難であり、それを費用のかかる解決策にする。さらに、大きい基材、すなわち、１ｍ２超の表面を有する基材上にそのようなエアロゲル層を製造することは非常に困難である。
【０００５】
取出しを向上させる別の方法は、米国特許出願公開第２０１３／０２９９７９２  Ａ１号明細書に記載されている。ここでは、ＯＬＥＤ用のガラス基材は、ＳｉＯ２の添加によって飽和している、そしてそれにホウ酸溶液が添加されてもよいヘキサフルオロケイ酸（Ｈ２ＳｉＦ６）で処理される。この湿式化学エッチング法では、ガラス基材の少なくとも１つの構成要素が溶出され、多孔質シリカ構造を有する多孔質層が、それがガラス基材の表面から内側に向けて伸びるようにガラス基材中に形成される。しかしながら、そのような湿式化学プロセスは、エッチャントの酸性度のためのみならず、蒸発するときに放出され得るフッ化水素の毒性のために、危険である。さらに、必要とされる多くのプロセス工程に加えて、反対側基材表面とのエッチャントの接触を避けるために追加の手段を講じなければならない。
【０００６】
それ故当技術分野においては、大規模基材で、そして有毒化学品を使用せずに、少ないプロセス工程で製造できる低下した内部反射率を有するガラス基材を提供することが必要とされている。
【発明の概要】
【０００７】
その態様の１つによれば、本発明の主題は、二重多孔質表面層を有するガラス基材の製造方法である。
【０００８】
別の態様によれば、本発明の主題は、二重多孔質表面層を有するガラス基材である。
【０００９】
別の態様によれば、本発明の主題は、グレイジング、ディスプレイまたは点灯デバイスの透過率を上げるための二重多孔質表面層を有するガラス基材の使用である。
【００１０】
別の態様によれば、本発明の主題は、本発明の低下した内部反射率を有するガラス基材を含む電気光学デバイスである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による二重多孔質表面層を有するガラス基材の横断面を示す。（正確な縮尺ではない）
【図２】関連技術のＯＬＥＤの光抽出効率を描く断面図および概念図である。（正確な縮尺ではない）
【図３】本発明のガラス基材を含むＯＬＥＤの光抽出効率を描く断面図および概念図である。（正確な縮尺ではない）
【図４】内部反射の低下への本発明の二重多孔質表面層の影響を評価するために用いられる装置を概略的に示す。（正確な縮尺ではない）
【図５】普通のガラス基材について入射光角度αに対する全透過光Ｉを示すグラフを示す。
【図６−７】本発明による３つの異なる基材について入射光角度αに対する全透過光Ｉを示すグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、以下の操作
・  Ｏ２、Ａｒ、Ｎ２および／またはＨｅの中から選択される原料ガスを提供する操作と、
・  Ｏ、Ａｒ、Ｎ、および／またはＨｅの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物を形成するために原料ガスをイオン化する操作と、
・  単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物を含むビームを形成するために単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物を加速電圧で加速させる操作であって、加速電圧が１５ｋＶ〜６０ｋＶに含まれ、イオン線量（ｉｏｎ  ｄｏｓａｇｅ）が１０１７イオン／ｃｍ２〜１０１８イオン／ｃｍ２に含まれる操作と、
・  ガラス基材を提供する操作と、
・  単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物を含むビームの軌道にガラス基材を置く操作と
を含む二重多孔質表面層を有するガラス基材の製造方法に関する。
【００１３】
本発明者らは、ガラス基材に適用される、同じ特有の加速電圧でおよびそのような特有の線量で加速される、Ｎ、Ｏ、Ａｒ、および／またはＨｅの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物を含むイオンビームを提供する本発明の方法が、二重多孔質表面層を有するガラス基材をもたらすことを意外にも見いだした。図１に図示されるように、結果として生じたガラス基材（１）は、第１多孔度の上方多孔質表面層（６）と、隣接して、第１多孔度とは異なる、第２多孔度の下方多孔質表面層（７）とを含む二重多孔質表面層（５）を有する。上方多孔質表面層は、基材表面から始まり、深さＤ２まで下り、下方多孔質表面層は、深さＤ２から始まり、深さＤ１まで下りる。上方多孔質表面層と、隣接する下方多孔質表面層とが二重多孔質表面層を形成する。
【００１４】
二重多孔質表面層を有する、そのようなガラス基材は、上方多孔質層と下方多孔質層との少なくともこの特有の組み合わせにより、特に高い入射光角度で、低下した内部反射率を提供するという利点を有し、そして簡単であり、環境にやさしく、かつ、少なくとも１ｍ２の大きい基材サイズまでスケールアップ可能である方法によって得られる。
【００１５】
図２の典型的なＯＬＥＤデバイスの断面概念図から理解できるように、発光層（２３）で生成した拡散光は、層界面での、また金属アノード（２４）との界面での多重反射によって発光層（２３）それ自体、透明カソード層（２２）およびガラス基材（２１）内に大部分捕捉される。
【００１６】
図３での本発明のガラス基材を含むＯＬＥＤデバイスの断面概念図から理解できるように、発光層（２３）で生成した拡散光は、発光層（２３）それ自体および透明カソード層（２２）内に多重反射によって捕捉される。しかしながら、本発明の二重多孔質表面層により、光捕捉の量は、ガラス空気界面で減らされる。
【００１７】
有利には、第１多孔度は、そのサイズが第２多孔度の細孔の平均サイズの少なくとも２倍である細孔の存在で特徴づけられる。多孔度、特に細孔の数およびサイズの測定方法は、下で記載される。
【００１８】
Ｏ２、Ａｒ、Ｎ２および／またはＨｅの中から選ばれるイオン源ガスは、それぞれＯ、Ａｒ、Ｎ、および／またはＨｅの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物を形成するためにイオン化される。単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物は、単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物を含むビームを形成するために加速電圧で加速される。このビームは、様々な量の異なるＯ、Ａｒ、Ｎ、および／またはＨｅイオンを含み得る。それぞれのイオンの実例電流は、下表１に示される（ミリアンペア単位で測定される）。
【００１９】
2019513674.tif 000003
【００２０】
ガラス基材の二重多孔質表面層の多孔度は、適切なイオン注入処理パラメータを選ぶことによって、所与のガラスタイプについて、制御される。所与のイオン源ガスについて、重要なイオン注入パラメータは、イオン加速電圧およびイオン線量である。
【００２１】
いかなる理論にも制約されないが、本発明の方法によって、ガラス基材での細孔の形成にとって十分なイオンの濃度が得られると思われる。第１多孔質層において、イオンの濃度は、第２多孔質層におけるよりも大きい細孔が形成されるようなものである。一見したところ、これは、それらの電荷依存性注入エネルギーにより異なる深さまで注入される単一電荷イオンおよび多電荷イオンの異なる量に起因する。
【００２２】
単一電荷イオンおよび多電荷イオンのビームの軌道でのガラス基材の位置調整は、表面積当たり一定量のイオンまたはイオン線量が得られるように選ばれる。イオン線量、または線量は、１平方センチメートル当たりのイオンの数として表される。本発明の目的のためには、イオン線量は、単一電荷イオンおよび多電荷イオンの全線量である。イオンビームは好ましくは、単一電荷イオンおよび多電荷イオンの連続流れを提供する。イオン線量は、イオンビームへの基材の暴露時間を制御することによって制御される。本発明によれば、多電荷イオンは、２つ以上の正電荷を有するイオンである。単一電荷イオンは、単一の正電荷を有するイオンである。
【００２３】
本発明の一実施形態において、位置調整は、ガラス基材の一定表面積を次第に処理するためにガラス基材およびイオン注入ビームを互いに対して移動させることを含む。好ましくは、それらは、０．１ｍｍ／秒〜１０００ｍｍ／秒に含まれるスピードで互いに対して移動させられる。イオン注入ビームに対してガラスの移動のスピードは、処理中のエリアのイオン線量に影響を及ぼすビーム中の試料の滞留時間を制御するために適切なやり方で選ばれる。
【００２４】
本発明の方法は、例えば本発明のイオンビームで基材表面を連続的に走査することによって、または例えばシングルパスでもしくはマルチプルパスでその全体幅にわたって移動する基材を処理する多重イオン源の配列を形成することによって、１ｍ２超の大きい基材を処理するために容易にスケールアップすることができる。
【００２５】
本発明によれば、加速電圧およびイオン線量は好ましくは、次の範囲に含まれる：
【００２６】
2019513674.tif 000004
【００２７】
本発明者らは、同じ加速電圧で加速された、単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物を含むイオンビームを提供するイオン源が、単一電荷イオンの線量よりも低い多電荷イオンの線量をそれらが提供し得るので特に有用であることを見いだした。二重多孔質表面層を有するガラス基材は、そのようなビームで提供される、より高い線量およびより低い注入エネルギーを有する、単一電荷イオンと、より低い線量およびより高い注入エネルギーを有する、多電荷イオンとの混合物で得られ得ると思われる。エレクトロン・ボルト（ｅＶ）単位で表される、注入エネルギーは、単一電荷イオンまたは多電荷イオンの電荷に加速電圧を乗じることによって計算される。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態において、処理中のエリアの下に位置した、処理中のガラス基材のエリアの温度は、ガラス基材のガラス転移温度以下である。この温度は、例えば、ビームのイオン電流によって、ビーム中の処理エリアの滞留時間によって、および基材の任意の冷却手段によって影響を受ける。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態において、たった１つのタイプの注入イオンが使用され、このタイプのイオンは、Ｎ、Ｏ、またはＡｒのイオンの中から選択される。本発明の別の実施形態において、２つ以上のタイプの注入イオンが組み合わせられ、このタイプのイオンは、Ｎ、Ｏ、またはＡｒのイオンの中から選択される。これらの別の可能性は、語法「および／または」によって本明細書ではカバーされる。
【００３０】
本発明の一実施形態において、いくつかのイオン注入ビームが、ガラス基材を処理するために同時にまたは引き続いて使用される。
【００３１】
本発明の一実施形態において、ガラス基材の面積の表面単位当たりのイオンの全線量は、イオン注入ビームによる単一処理によって得られる。
【００３２】
本発明の別の実施形態において、ガラス基材の面積の表面単位当たりのイオンの全線量は、１つ以上のイオン注入ビームによるいくつかの引き続く処理によって得られる。
【００３３】
本発明の方法は好ましくは、１０−２ミリバール〜１０−７ミリバール、より好ましくは１０−５ミリバール〜１０−６ミリバールに含まれる圧力での真空チャンバー中で行われる。
【００３４】
本発明の方法を実施するための実例イオン源は、Ｑｕｅｒｔｅｃｈ  Ｉｎｇｅｎｉｅｒｉｅ  Ｓ．Ａ．製のＨａｒｄｉｏｎ＋ＲＣＥイオン源である。
【００３５】
本発明によるガラス基材は、ガラスの総重量の重量百分率として表される以下の組成範囲：
ＳｉＯ２      ３５〜８５％、
Ａｌ２Ｏ３      ０〜３０％、
Ｐ２Ｏ５      ０〜２０％
Ｂ２Ｏ３      ０〜２０％、
Ｎａ２Ｏ      ０〜２５％、
ＣａＯ      ０〜２０％、
ＭｇＯ      ０〜２０％、
Ｋ２Ｏ      ０〜２０％、および
ＢａＯ      ０〜２０％
を有する任意の厚さのガラスシートであってもよい。
【００３６】
本発明によるガラス基材は好ましくは、ソーダ石灰ガラスシート、ホウケイ酸ガラスシート、またはアルミノシリケートガラスシートの中から選ばれるガラスシートである。
【００３７】
本発明のガラス基材は、発光デバイスおよび光起電力デバイスなどの電気光学デバイスと組み合わせて特に有用である。特に、それらは、ＯＬＥＤデバイス用の基材としてまたはカバーガラスもしくは光起電力デバイス用の基材として使用され得る。それらは例えば、電気光学デバイスが２つの積層ガラス基材間に統合される状態で、電気光学デバイスに直接積層されてまたは別のガラス基材に積層されて使用され得る。本発明のガラス基材はまた、焼き戻されてもよい。二重多孔質表面層は好ましくは、ガラス−空気界面においてである。電気光学デバイス用の基材として使用される場合、多孔質二重表面層はまた、電気光学デバイスと接触していてもよい。
【００３８】
本発明はまた、二重多孔質表面層をガラス基材に形成するための単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物の使用であって、単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物が二重多孔質表面層をガラス基材に形成するのに有効な線量および加速電圧でガラス基材に注入される使用に関する。
【００３９】
本発明者らは、適切な加速電圧およびイオン線量でのガラス基材への注入のための単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物の使用がガラス基材での二重多孔質表面層の形成をもたらすことを見いだした。
【００４０】
究極的に、この二重多孔質表面層は、ガラス基材の低下した内部反射率をもたらす。
【００４１】
好ましい実施形態によれば、結果として生じたガラス基材は、第１多孔度の上方多孔質表面層と、隣接して、第１多孔度とは異なる、第２多孔度の下方多孔質表面層とを含む二重多孔質表面層を有する。上方多孔質表面層は、基材表面から始まり、深さＤ２まで下り、下方多孔質表面層は、深さＤ２から始まり、深さＤ１まで下りる。上方多孔質表面層と、隣接する下方多孔質表面層とが二重多孔質表面層を形成する。深さＤ１は、二重多孔質表面層の厚さに等しい。好ましくは、深さＤ２は、１００〜３００ｎｍに含まれ、深さＤ１は、１５０〜４５０ｎｍに含まれる。
【００４２】
本発明の実施形態によれば、上方多孔質層は、２１〜２００ｎｍに含まれる横断面円相当径を有する細孔を含み、下方多孔質層は、３〜１０ｎｍ以下に含まれる横断面円相当径を有する細孔のみを含む。横断面円相当径は、下に説明されるように二重多孔質表面層の横断面のＴＥＭ画像で測定される。横断面円相当径の下限は、３ｎｍが本方法によって確実に測定できる最低直径であるので、下方多孔質層の細孔について３ｎｍに設定される。
【００４３】
本発明の実施形態によれば、上方多孔質層の断面積の１０〜４０％は、２１〜２００ｎｍに含まれる横断面円相当径を有する細孔で占められている。
【００４４】
さらに、上方多孔質亜層の細孔は、好ましくは１０％未満の開気泡を含む、主に独立気泡であることが分かった。独立気泡は例えば、開気泡よりも汚染に対して感受性が少ない。
【００４５】
二重多孔質表面層を有する、そのようなガラス基材は、上方多孔質層と下方多孔質層との少なくともこの特有の組み合わせにより、特に高い入射光角度で、低下した内部反射率を有する基材を提供するという利点を有し、そして簡単であり、環境にやさしく、かつ、少なくとも１ｍ２の大きい基材サイズまでスケールアップ可能である方法によって得られる。好ましくは、反射率は、５０°〜７０°に含まれる、より好ましくは５０°〜６０°に含まれる、基材表面の垂線に対する、入射光角度について低下する。
【００４６】
これらの基材へ注入され得るイオン型は、それぞれ、Ｏ、Ａｒ、Ｎ、および／またはＨｅのイオンである。イオンは、単一電荷イオン、多電荷イオンまたは単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物であってもよい。多電荷イオンは、２つ以上の正電荷を有するイオンである。単一電荷イオンは、単一の正電荷を有するイオンである。ガラス基材に注入される単一電荷イオンは、単一電荷イオンＯ＋、Ａｒ＋、Ｎ＋および／またはＨｅ＋であってもよい。ガラス基材に注入される多電荷イオンは例えば、Ｏ２＋またはＡｒ２＋、Ａｒ３＋、Ａｒ４＋およびＡｒ５＋  またはＮ２＋およびＮ３＋またはＨｅ２＋である。
【００４７】
好ましくは、Ｏ、Ａｒ、Ｎおよび／またはＨｅの多電荷イオンと単一電荷イオンとの混合物は、それぞれ、Ｏ＋よりも少ない量のほとんどのＯ２＋、Ａｒ＋よりも低い量のＡｒ２＋、Ａｒ３＋、Ａｒ４＋およびＡｒ５＋、Ｎ＋よりも低い量のＮ２＋およびＮ３＋、Ｈｅ＋よりも低い量のＨｅ２＋を含む。
【００４８】
これらの多孔質ガラス基材で、イオンの注入深さは、０．１μｍ〜１μｍ、好ましくは０．１μｍ〜０．５μｍに含まれてもよい。
【００４９】
そのようなイオン源は、例えば、Ｑｕｅｒｔｅｃｈ  Ｉｎｇｅｎｉｅｒｉｅ  Ｓ．Ａ．製のＨａｒｄｉｏｎ＋ＲＣＥイオン源である。
【００５０】
多孔質ガラス基材の多孔度は、処理されたガラス基材の横断面にわたって透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像の画像処理によって、気泡の数を画像処理することによって測定される。
【００５１】
処理ガラス基材の微細構造、特に細孔サイズおよび分布は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって研究された。横断面検体が集束イオンビーム（ＦＩＢ）によって調製された。調製中に、プロセスカーボンおよびＰｔ保護層が、ガラスのトップ上に堆積させられた。明視野透過電子顕微鏡法（ＢＦ  ＴＥＭ）、高角環状暗視野走査透過電子顕微鏡法（ＨＡＡＤＦ−ＴＥＭ）が、ＦＥＩ  Ｔｅｃｎａｉ  Ｏｓｉｒｉｓでおよび２００ｋＶで操作されるＦＥＩ  Ｔｅｃｎａｉ  Ｇ２電子顕微鏡で行われた。本発明の目的のためには、本方法によって測定されるような細孔２次元細孔サイズは、細孔の３次元サイズを代表するものであると考えられる。
【００５２】
多孔度は、図１に概略的に示されるようなＴＥＭ顕微鏡写真から評価された。画像は、はっきりした明るいエリアとして細孔を特定するために画像解析ソフトウェアＩｍａｇｅＪ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ，ＵＳＡによって開発された）で処理された。例えば４２５０ｎｍ幅の、横断面の解析に基づき、多孔質エリアの深さＤ１、すなわち、細孔がそこまで観察される深さが測定された。本発明による試料において、２つの非常に違ったエリア、上方エリアおよび下方エリアが観察された。基材表面から始まり、そして下へ深さＤ２に達する、上方エリアは、２１〜２００ｎｍの円相当径を有する細孔を含む。上方エリアは、上方多孔質表面層の横断面に相当する。深さＤ２から始まり、そして下へ深さＤ１に達する、下方エリアは、約３〜１０ｎｍの円相当径を有する細孔のみを含む。下方エリアは、下方多孔質表面層の横断面に相当する。上方多孔質表面層と、隣接する下方多孔質層とが二重多孔質表面層を形成する。通常不規則形状を有する、細孔の横断面円相当径は、この画像解析法によって測定されるような細孔の横断面と同等面積を有する２次元ディスクの直径である。２０ｎｍ以下の円相当径を有する細孔がまた、上方エリアに存在してもよい。
【００５３】
図４は、内部反射の低下への本発明の二重多孔質層の影響を評価するために用いられるデバイスの略図を示す。ガラス基材（１０）と同じ屈折率を有する半球（８）が、屈折率整合液体層（９）を介してガラス基材と接触している。ガラス基材（１０）および屈折率整合液体層（９）は、インプットカップリングのための半球（８）と比較して薄く、したがって半球上への光ビームの入射は常に垂直である。５５０ｎｍ波長のレーザー（１１）のビームは、半球の丸い表面を通って、半球の平面の中心の下、基材の中間に位置するポイントＣに狙いを定められる。レーザーは、異なる入射角α（１２）をカバーするように２次元平面で回転させられる。入射角αは、０°、基材表面に垂直から７０°まで変えられる。各入射角について、レーザーの反対側の基材側に配置された検出器（１３）は、異なる出射角（１４）をカバーするように同じ２次元平面で回転させられる。各入射角設定について、検出器は、＋８５°から始まって−８５°になる（ここで、０°角は基材表面に垂直である）出射角範囲にわたって透過光の出力を測定する。各入射角設定について、全透過光強度Ｉが計算される。角度αでの内部反射の量が低ければ低いほど、この角度αでの全透過光強度Ｉは高くなる。結果は、入射光角度α（度単位の）に対して全透過光Ｉ（任意の単位）を示すグラフにプロットされる。
【実施例】
【００５４】
特定の実施形態の詳細な説明
イオン注入実施例は、単一電荷イオンおよび多電荷イオンのビームを発生させるためのＲＣＥイオン源を用いて下表に詳述される様々なパラメータに従って調製された。用いられたイオン源は、Ｑｕｅｒｔｅｃｈ  Ｉｎｇｅｎｉｅｒｉｅ  Ｓ．Ａ．製のＨａｒｄｉｏｎ＋ＲＣＥイオン源であった。
【００５５】
すべての試料が、１０×１０ｃｍ２のサイズを有し、２０〜３０ｍｍ／秒のスピードでガラス基材を、イオンビームを通して動かすことによって全体表面上を処理された。
【００５６】
処理中のガラス基材のエリアの温度は、ガラス基材のガラス転移温度以下の温度に保たれた。
【００５７】
すべての実施例について、注入は、１０−６ミリバールの圧力での真空チャンバー中で行われた。
【００５８】
ＲＣＥイオン源を用いて、Ｎのイオンが、４ｍｍ厚さの普通の透明ソーダ石灰ガラス基材に注入された。本発明のイオン注入法で注入される前に、ガラス基材の反射率は約８％であった。重要な注入パラメータは、下表に見いだすことができる。
【００５９】
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【００６０】
重要な細孔測定結果は、下表に見いだすことができる。反例Ｃ１、イオン注入処理にかけられなかったソーダ石灰ガラス基材は、いかなる細孔をも示さない。
【００６１】
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【００６２】
上の表４から理解できるように、本発明の実施例Ｅ１およびＥ２、ガラス基材に適用された、同じ特有の加速電圧で、そしてそのような特有の線量で加速された、Ｎの単一電荷イオンと多電荷イオンとの混合物を含むイオンビームでのソーダ石灰ガラス試料の処理は、ガラス基材での二重多孔質表面層の形成をもたらす。
【００６３】
図５は、比較例Ｃ１の普通のガラス基材について入射光角度αに対する全透過光Ｉを示すグラフを示す。
【００６４】
図６は、本発明による実施例Ｅ２について入射光角度αに対する全透過光Ｉを示すグラフを示す。
【００６５】
図７は、本発明による実施例Ｅ１について入射光角度αに対する全透過光Ｉを示すグラフを示す。
【００６６】
図５で理解できるように、普通のガラス基材Ｃ１は、透過光の強度が０（任意の単位）に落ちるような約４２°の入射光角度から始まる全内部反射を示す。図６および７で、実施例Ｅ１およびＥ２は、Ｃ１のように約４２°の入射光角度に向けて透過光の同様な落下を示す。しかしながら、Ｅ１およびＥ２は、少なくとも７０°まで入射光角度について小さいが有意なレベルの光強度を示す。したがって、点灯デバイスと組み合わせて、本発明のガラス基材は、取出し効率を増加させる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６−７】
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【国際調査報告】
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