JP2002543035A

Highly tetrahedral amorphous carbon coating on glass

Abstract

(57) [Summary] The soda-mediated glass substrate is coated with a layer intervening high tetrahedral amorphous carbon that forms carbon (DLC), which is characteristic of diamond. In some examples, the amorphous carbon layer has at least about 35% sp.3 It has a carbon-carbon bond. More preferred is at least about 70%, most preferred is at least about 80% sp3 It has a carbon-carbon bond. High density (eg about 2.4g / cm3 The amorphous carbon layer (above) prevents soda from attacking the glass and reacting with water on the surface of the glass, thereby minimizing visible stains (or corrosion) on the glass. To do. The high tetrahedral amorphous carbon layer can also repel water. In some examples, the high tetrahedral amorphous carbon is part of a large DLC coating, while the high amorphous layer in other examples forms the entire DLC coating on the substrate.

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    【特許請求の範囲】 【請求項1】 重量ベースで、約60~80%のSiO 2 と、約10~20%のNa 2 Oと、約0~16%のCaOと、約0~10%のK 2 Oと、約0~10%のMgOと、約0~5%のAl 2 O 3 と、非結晶ダイヤモンドの特徴を有する炭素(DLC)コーティングとを含むソーダ含有性のガラス基板を備え、 前記DLCコーティングは、前記ガラス基板に提供されるとともに、少なくとも約35%のsp 3 炭素-炭素結合であって、なおかつ少なくとも約2.4g/cm 3 の平均密度である、第1の高四面体非晶質炭素層を少なくとも備えていることを特徴とするコーティングされたガラス。 【請求項2】 前記DLCコーティングは、前記基板に直接接触している非晶質炭素の第2の層を更に備え、 該第2の層は、前記基板と前記第1の高四面体非晶質炭素層との間に蒸着された層であるとともに、 前記第1の高四面体非晶質炭素層は、前記非晶質炭素の第2の層よりも密度が高く、sp 3 炭素-炭素結合の割合が高いことを特徴とする請求項1記載のコーティングされたガラス。 【請求項3】 前記第1の高四面体非晶質炭素層は、少なくとも約70%のsp 3 炭素-炭素結合を有しているとともに、 前記ガラス基板は、約66~75%のSiO 2 と、約10~20%のNa 2 Oと、約5~15%のCaOと、約0~5%のMgOと、約0~5%のAl 2 O 3 と、約0~5%のK 2 Oとを備えているソーダ石灰石英ガラス基板であることを特徴とする請求項1記載のコーティングされたガラス。 【請求項4】 前記高四面体非晶質炭素層は、少なくとも約80%のsp 3 炭素-炭素結合を有していることを特徴とする請求項3記載のコーティングされたガラス。 【請求項5】 前記DLCコーティングは、少なくとも約40GPaの平均強度、及び、少なくとも約2.4g/cm 3 の平均密度を有していることを特徴とする請求項3記載のコーティングされたガラス。 【請求項6】 前記DLCコーティングは、約30~3,000Åの厚さを有していることを特徴とする請求項1記載のコーティングされたガラス。 【請求項7】 前記DLCコーティングは、約50~300Åの厚さを有していることを特徴とする請求項6記載のコーティングされたガラス。 【請求項8】 前記DLCコーティングは、約1.8~2.2eVのバンドギャップを有していることを特徴とする請求項1記載のコーティングされたガラス。 【請求項9】 可視光線の透過率(I11.A)が60%よりも大きく、 紫外線の透過率が38%未満である一方、 赤外線の透過率が35%未満であることを特徴とする請求項1記載のコーティングされたガラス。 【請求項10】 前記DLCコーティングは、少なくとも約70%のsp 3 炭素-炭素結合を含むことを特徴とする請求項1記載のコーティングされたガラス。 【請求項11】 前記DLCコーティングは、少なくとも約80%のsp 3 炭素-炭素結合を含むことを特徴とする請求項1記載のコーティングされたガラス。 【請求項12】 前記DLCコーティングは、約30~3,000Åの厚さを有している一方、 該DLCコーティングの第1の高四面体非晶質炭素層は、約30~2,900Åの厚さを有していることを特徴とする請求項1記載のコーティングされたガラス。 【請求項13】 前記DLCコーティングは、該DLCコーティングが前記ガラス基板に強く結合されるように、該ガラス基板の表面においてサブインプラントされたsp 3 炭素-炭素結合を含むことを特徴とする請求項1記載のコーティングされたガラス。 【請求項14】 前記ガラス基板と前記DLC層との間に備えられた、少なくとも一つの層を有している、ロウ-イーコーティングシステムを更に備えていることを特徴とする請求項1記載のコーティングガラス。 【請求項15】 重量%で約5%のNa 2 Oを含むガラス基板と、 基板の腐食を減少させるような、コーティングされたガラスの腐食や汚れを減少するために前記ガラス基板に提供され、少なくとも約2.4g/cm 3 の密度を有している高四面体非晶質炭素層とを備え、 前記高四面体非晶質炭素層は、sp 2 とsp 3 との炭素-炭素結合を含むとともに、sp 2 炭素-炭素結合よりも多くのsp 3 炭素-炭素結合を有していることを特徴とするコーティングされたガラス。 【請求項16】 前記基板と前記高四面体非晶質炭素層との間に位置する他の非晶質炭素層を更に備え、 前記他の非晶質炭素層は前記高四面体非晶質炭素層よりも密度が小さく、なおかつ前記高四面体非晶質炭素層よりもsp 3 炭素-炭素結合の割合が低いことを特徴とする請求項15記載のコーティングされたガラス。 【請求項17】 前記高四面体非晶質炭素層は、少なくとも約70%のsp 3 炭素-炭素結合を有しているとともに、約30~300Åの厚さを有していることを特徴とする請求項15記載のコーティングされたガラス。 【請求項18】 前記高四面体非晶質炭素層は、前記ガラス基板に直接的に接触することを特徴とする請求項17記載のコーティングされたガラス。 【請求項19】 重量ベースで、約60~80%のSiO 2 と、約10~20%のNa 2 Oと、約0~16%のCaOと、約0~10%のK 2 Oと、約0~10%のMgOと、約0~5%のAl 2 O 3 と、非結晶ダイヤモンドの特徴を有している炭素(DLC)コーティングとを含むソーダ含有性のガラス基板を備え、 前記DLCコーティングは、前記ガラス基板上に備えられることにより視認される腐食を減少させるとともに、少なくとも約2.4g/cm 3 の平均密度である一方、約50~300Åの厚さであるとともに、 可視光線の透過率が60%よりも大きく、紫外線の透過率が38%未満であって、赤外線の透過率が35%未満であることを特徴とするコーティングされたガラス。 【請求項20】 重量ベースで、60~80%のSiO 2 と、10~20%のNa 2 Oと、0~16%のCaOと、0~10%のK 2 Oと、0~10%のMgOと、0~5%のAl 2 O 3 とを含むガラス基板を提供するステップと、 腐食する可能性を低減するために、ガラス基板のsp 2 炭素-炭素結合よりも多くのsp 3 炭素-炭素結合を有している、少なくとも一つの高四面体非晶質炭素層を形成するステップとを備えていることを特徴とするコーティングされたガラスを製造する方法。 【請求項21】 前記の形成ステップは、プラズマイオンビームとアセチレンガスとを用いて、ガラス基板の上に少なくとも一つの炭素層を形成するステップを含むことを特徴とする請求項20記載の方法。 【請求項22】 前記の形成ステップは、高四面体非晶質炭素層を形成するためにプラズマイオンビームを使用するステップと、 前記基板に隣接して蒸着される非晶質炭素層の境界部分を蒸着する期間における約200~800eVから、境界部分を覆うように蒸着される炭素層の、高密度の部分を蒸着する期間における約100~150eVの低いレベルに、直ちに変化させるステップとを備えていることを特徴とする請求項20記載の方法。 【請求項23】 少なくとも可視光線の約70%の透過率である基板と、 前記基板に提供される高四面体非晶質炭素を含むコーティングとを備え、 前記コーティングは、約50~300Åの厚さを有するとともに、実質的な数のsp 3 炭素-炭素結合を備えており、 以下の光学的特徴、すなわち、可視光線の透過率が70%よりも大きく、紫外線の透過率が38%未満である一方、赤外線の透過率が35%未満であることを特徴とする自動車の窓。 【請求項24】 前記基板は、ソーダ石灰石英ガラスと、ホウケイ酸塩ガラスと、実質上光を透過するプラスチックとを備え、 上記コーティングは、少なくとも約2.4g/cm 3 の平均密度を有することを特徴とする請求項23記載の自動車の窓。 【請求項25】 自動車のフロントガラスであることを特徴とする請求項23記載の自動車の窓。 【請求項26】 先端を有しているように画定された、少なくとも1つの割れ目を有しているガラス基板を提供するステップと、 炭素原子が前記割れ目の先端の最も近い位置の割れ目に入っていく経路をつくるようなエネルギーレベルで、ダイヤモンドの特徴を有している炭素の層を直接ガラス基板に蒸着するステップとを備えている、長期間に渡るガラス基板の強度を改善するためのガラス基板へのコーティング方法であって、 前記割れ目における炭素原子は、幾つかの水分子が、割れ目の先端のケイ酸結合に到達することを防ぎ、それにより、長期間に渡るガラス基板の強度を改善するガラス基板へのコーティング方法。 【請求項27】 前記エネルギーレベルは、約200~1,000eVのイオンイネルギーレベルであることを特徴とする請求項26記載の方法。