專利名稱：模造用光學玻璃材料的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種玻璃材料，特別是指一種模造用光學玻璃材料。
背景技術(shù)：
在光學玻璃鏡片相關領域中，一般制作光學玻璃鏡片的模造技術(shù)，主要是借由研磨一玻璃原物料致使該玻璃原物料具有近似模造成品的外觀以形成一玻璃材料預形體，并對該玻璃材料預形體予以清洗。隨后，將該玻璃材料預形體放置于一玻璃模造用的模具組內(nèi)，并對該模具組予以加熱達軟化點(soft point)或接近軟化點的溫度，致使設置于該模具組內(nèi)的玻璃材料預形體產(chǎn)生軟化并被塑型成一具有相反于該模具組的成形面的玻璃鏡片。
在一般的情況下，前述光學玻璃鏡片的模造成形方式，是將裸露的玻璃材料預形體直接地與模具組的成形面接觸，在模造過程中，容易導致在玻璃材料與模具組的成形面兩者之間產(chǎn)生融著(fusion)的現(xiàn)象，以使得模塑成形后的玻璃鏡片不易自模具中脫離，因此，此種玻璃材料預形體對于光學玻璃鏡片的模造技術(shù)而言，仍存在著模具使用壽命短等問題，此外，其模造成形率低亦導致玻璃鏡片表面精度無法符合光學應用的需求。
為改善前述缺點，熟知此技術(shù)領域者是在玻璃材料預形體的表面預先沉積一保護層。
如日本特開2003-313046號專利，于說明書中揭示出利用高溫熱裂解(thermaldecomposition)的方式在石英爐管(quartz tube)中通入乙炔(C2H2)作為一反應氣體源，借以在玻璃材料預形體表面沉積一介于0.1nm至2nm的碳薄膜(carbon film)作為離型用保護層(release Layer)，用以改善離型性(releasability)及表面面形轉(zhuǎn)寫(form transfer)精度。但此類以高溫熱裂解方式所沉積的碳膜附著性(adhesion)極差，無法承受于模造制程前的清洗與擦拭等前處理，因此，有其使用上的限制。
另外，如日本特開昭63-222023號專利，則是以濺鍍(sputter)、蒸鍍(evaporation)或溶膠凝膠(sol-gel)等方式在玻璃材料預形體表面沉積一碳薄膜作為離型用保護層。在玻璃模造過程中，雖然日本特開昭63-222023號專利所提及的碳膜具有優(yōu)異的熱傳率(thermal conductivity)可提高玻璃材料預形體的受熱均勻性，以及低摩擦系數(shù)(frictioncoefficient)可增加玻璃材料預形體在軟化時于模具組的成形面的移動性等特點，然而，由于模造成形后，形成于玻璃鏡片表面的碳膜將影響后續(xù)光學干涉鍍膜(opticalinterference coating)的光學性質(zhì)，因此于模造制程后需進一步地施予回火(tempering)處理借以去除殘留碳膜及熱應力(thermal stress)。此外，由于揭露于日本特開昭63-222023號專利中的方式所沉積的碳膜附著性過高且粗糙度較大，因而致使在完成模造后續(xù)的回火處理制程中，不易去除殘留于玻璃鏡片表面的碳膜并使得最終所制得的玻璃鏡片無法獲得優(yōu)異的表面品質(zhì)。
前面所提及的兩篇日本專利前案的整體揭示內(nèi)容，在此并入本案作為現(xiàn)有參考資料。
由上所述，如何減少玻璃材料于模造過程中所產(chǎn)生的融著現(xiàn)象，以使得所制得的玻璃鏡片可以符合光學使用上的要求并增加玻璃模造用的模具組的使用壽命，此外，于玻璃模造后，亦不影響后續(xù)由光學干涉鍍膜制程所制得的光學玻璃鏡片的光學性質(zhì)，是當前開發(fā)光學用玻璃鏡片相關業(yè)者所需解決的一大難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種于模造過程中不易產(chǎn)生融著現(xiàn)象并增加玻璃模造用模具組的使用壽命，且不影響后續(xù)光學干涉鍍膜制程的模造用光學玻璃材料。
于是，本發(fā)明模造用光學玻璃材料，包含一具有一連續(xù)的外表面的玻璃本體，及一形成在該玻璃本體的外表面的保護膜(protective film)。
該保護膜具有一基質(zhì)層(matrix layer)及一埋于該基質(zhì)層且由復數(shù)納米粒子(nanoparticles)所構(gòu)成的散布(dispersion)單元。該基質(zhì)層是一選自于下列所構(gòu)成的群組非晶碳(amorphous carbon)、類鉆碳(diamond like carbon；簡稱DLC)及此等的一組合。


下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明圖1是一剖面圖，說明本發(fā)明模造用光學玻璃材料的一較佳實施例。
圖2是一該圖1的局部放大示意圖。
圖3是一剖面圖，說明本發(fā)明模造用光學玻璃材料的一玻璃本體。
具體實施例方式
<發(fā)明概要>
為了減少玻璃材料于模造過程中所產(chǎn)生的融著現(xiàn)象以使得所制得的玻璃鏡片可以符合光學使用上的要求，亦需在玻璃模造后，不影響后續(xù)由光學干涉鍍膜制程所制得的光學玻璃鏡片的光學性質(zhì)，形成于玻璃材料預形體表面的保護膜的附著性恰當與否則成為控制前述需求的關鍵技術(shù)。
因此，本發(fā)明在一玻璃本體的外表面上形成一引入復數(shù)納米粒子且厚度介于0.2nm至20nm之間的保護膜，以使得該保護膜主要是由碳基質(zhì)層及含碳的化合物的納米粒子所構(gòu)成。
于形成該含有復數(shù)納米粒子的保護膜的制作過程中，控制鍍膜制程環(huán)境低于該玻璃本體的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(glass transition temperature；簡稱Tg點)，以使得該保護膜整體是呈非晶質(zhì)態(tài)且維持該保護膜原本的熱傳及摩擦特性，致使形成有該保護膜的玻璃本體于實施高溫模造制程中仍保有均勻地受熱以及輕易地于模具組的成形面移動等特點。此外，并借與該玻璃本體同質(zhì)性(coherence)相近的含碳的化合物的納米粒子對該保護膜整體提供恰當?shù)母街?，致使該形成有保護膜的玻璃本體于高溫模造后，仍可借由回火處理移除該碳基質(zhì)層并于該玻璃本體外表面上殘留微量的納米粒子，其中，殘留于該玻璃本體表面的微量納米粒子亦不影響后續(xù)的光學干涉鍍膜的光學特性。
<發(fā)明詳細說明>
參閱圖1及圖2，本發(fā)明的模造用光學玻璃材料的一較佳實施例包含一具有一連續(xù)的外表面21的玻璃本體2，及一形成在該玻璃本體2的外表面21的保護膜3。
該保護膜3具有一基質(zhì)層31及一埋于該基質(zhì)層31且由復數(shù)納米粒子321所構(gòu)成的散布單元32。該基質(zhì)層31是一選自于下列所構(gòu)成的群組非晶碳、類鉆碳及此等的一組合。
較佳地，該散布單元32是由一選自于下列所構(gòu)成的群組的材料所制成含M1及碳的組份(component containing M1and carbon)、A、B、及此等的一組合。該A是包含一含M1及碳的組份、一含M1及氧(oxygen)的組份及一含M1、碳及氧的組份。該B是包含一含M1及碳的組份、一含M1及氮的組份及一含M1、碳及氮(nitrogen)的組份。更佳地，該M1是一選自于下列所構(gòu)成的群組硅(Si)、鈦(Ti)、鋁(Al)、鎢(W)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鋯(Zr)、釩(V)、鈮(Nb)、鉿(Hf)、硼(B)及此等的一組合。在一具體實施例中，該基質(zhì)層31是非晶碳，該散布單元32是由A所制成，該M1是硅；亦即，該散布單元32是由含硅及碳的組份、含硅及氧的組份，及含硅、碳及氧的組份所制成。因此，該等納米粒子321是由三種納米粒子所構(gòu)成含硅及碳(Si-C)的納米粒子、含氧及硅(Si-O)納米粒子，及含硅、碳及氧(Si-C-O)的納米粒子。
較佳地，該保護膜3是一起始物(starting material)的一裂解反應產(chǎn)物。該起始物是含有M1源、碳源(carbon source)、氫源(hydrogen)及一選自于下列所構(gòu)成的群組氧源(oxygen source)、氮源(nitrogen)及此等的一組合。
適用于本發(fā)明的該M1源是一選自于下列所構(gòu)成的群組硅、鈦、鋁、鎢、鉭、鉻、鋯、釩、鈮、鉿、硼及此等的一組合。較佳地，該M1源是硅，且該起始物是含有硅源、碳源、氫源及氧源。更佳地，該起始物是一含有硅、碳、氫及氧的氣體分子。在一具體實施例中，該含有硅、碳、氫及氧的氣體分子是六甲基二硅氧烷(hexamethyldisiloxane；簡稱HMDSO；化學式為C6H18OSi2)。
較佳地，該保護膜3的厚度是至少大于0.2nm。更佳地，該保護膜3的厚度是介于0.2nm至20nm之間。
<具體實施例>
在本發(fā)明的模造用光學玻璃材料的一具體實施例中，該保護膜3的基質(zhì)層31是一非晶碳的基質(zhì)層，該散布單元32是由含硅及碳的組份、含硅及氧的組份，及含硅、碳及氧的組份所制成。因此，在該具體實施例中，該等納米粒子321是由三種納米粒子所構(gòu)成含硅及碳(Si-C)的納米粒子、含氧及硅(Si-O)納米粒子及含硅、碳及氧(Si-C-O)的納米粒子。
在該具體實施例中，是使用日商OHARA所產(chǎn)的型號為L-LBAL35且Tg點為527℃的玻璃原物料作為該玻璃本體2。本發(fā)明的該具體實施例模造用光學玻璃材料的制作方法，簡單地說明于下。
首先，如圖3所示，提供一玻璃本體2，利用異丙醇(isopropyl alcohol；化學式為(CH3)2CHOH；以下簡稱IPA)清洗該玻璃本體2，其中，該玻璃本體2的外表面21是由一上表面及一連結(jié)且相反于該上表面的下表面所構(gòu)成。進一步地，放置該玻璃本體2于一背景壓力值(base pressure)為4×10-3Pa且制程溫度為480℃的反應腔體中維持60分鐘，后續(xù)地，于該反應腔體中通入HMDSO氣體作為該具體實施例的起始物以維持工作壓力值為5×10-1Pa。此外，亦分別地控制陽極電流值為0.75A、基板偏壓(bias)值為120V以及鍍膜速率為1nm/min以作為該保護膜3的鍍膜制程參數(shù)，分別于該玻璃本體2的上下表面(亦即該外表面21)形成一厚度約為10nm的保護膜3并構(gòu)成本發(fā)明的模造用光學玻璃材料，如圖1所示。
本發(fā)明的該具體實施例的模造用光學玻璃材料后續(xù)是依序?qū)嵤┣逑?、高溫模造?30℃的回火處理及光學干涉鍍膜等光學玻璃鏡片相關制程。
經(jīng)由前述制程所得結(jié)果顯示，于完成保護膜3的鍍膜制程后，本發(fā)明的模造用光學玻璃材料可承受IPA有機溶劑的清洗。此外，于實施高溫模造制程中，具有高熱傳導性的該保護膜3亦使得該玻璃本體2可快速地達到熱均溫的目的并輕易地于模具組的成形面移動，因此，于高溫模造制程中亦提升玻璃鏡片的表面面形轉(zhuǎn)寫精度。再者，經(jīng)由回火處理移除該基質(zhì)層31后所殘留于該玻璃本體2外表面21上的微量納米粒子321(未顯示回火處理后的圖標)，亦不影響后續(xù)的光學干涉鍍膜的光學特性。
另外，直接地將表面未形成有該保護膜3的L-LBAL35型玻璃原物料放置于一玻璃模造用的模具組內(nèi)并施予高溫模造制程，所得結(jié)果顯示該模具組只具有500次至1000次的模仁使用壽命。然而，與本發(fā)明的模造用光學玻璃材料相比較，其結(jié)果顯示該模具組的使用壽命可增加到5000次至6000次。
歸納上述，本發(fā)明的模造用光學玻璃材料具有降低于高溫模造過程中所產(chǎn)生的融著現(xiàn)象、模造過程的轉(zhuǎn)寫精度高、增加玻璃模造用模具組的使用壽命、且不影響后續(xù)由光學干涉鍍膜制程所制得的光學玻璃鏡片的光學性質(zhì)等特點，所以確實能達到本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.一種模造用光學玻璃材料，其特征在于其包含一玻璃本體，具有一連續(xù)的外表面；及一形成在該玻璃本體的外表面的保護膜，該保護膜具有一基質(zhì)層及一埋于該基質(zhì)層且由復數(shù)納米粒子所構(gòu)成的散布單元，該基質(zhì)層是一選自于下列所構(gòu)成的群組非晶碳、類鉆碳及此等的一組合。
2.如權(quán)利要求1所述的模造用光學玻璃材料，其特征在于該散布單元是由一選自于下列所構(gòu)成的群組的材料所制成含M1及碳的組份、A、B、及此等的一組合；該A是包含一含M1及碳的組份、一含M1及氧的組份及一含M1、碳及氧的組份；該B是包含一含M1及碳的組份、一含M1及氮的組份及一含M1、碳及氮的組份；該M1是一選自于下列所構(gòu)成的群組硅、鈦、鋁、鎢、鉭、鉻、鋯、釩、鈮、鉿、硼及此等的一組合。
3.如權(quán)利要求2所述的模造用光學玻璃材料，其特征在于該散布單元是由A所制成，該M1是硅。
4.如權(quán)利要求1所述的模造用光學玻璃材料，其特征在于該保護膜是一起始物的一裂解反應產(chǎn)物，該起始物是含有M1源、碳源、氫源及一選自于下列所構(gòu)成的群組氧源、氮源及此等的一組合。
5.如權(quán)利要求4所述的模造用光學玻璃材料，其特征在于該M1源是一選自于下列所構(gòu)成的群組硅、鈦、鋁、鎢、鉭、鉻、鋯、釩、鈮、鉿、硼及此等的一組合。
6.如權(quán)利要求5所述的模造用光學玻璃材料，其特征在于該M1源是硅。
7.如權(quán)利要求6所述的模造用光學玻璃材料，其特征在于該起始物是含有硅源、碳源、氫源及氧源。
8.如權(quán)利要求6所述的模造用光學玻璃材料，其特征在于該起始物是一含有硅、碳、氫及氧的氣體分子。
9.如權(quán)利要求8所述的模造用光學玻璃材料，其特征在于該含有硅、碳、氫及氧的氣體分子是六甲基二硅氧烷。
10.如權(quán)利要求1所述的模造用光學玻璃材料，其特征在于該保護膜的厚度是至少大于0.2nm。
11.如權(quán)利要求1所述的模造用光學玻璃材料，其特征在于該保護膜的厚度是介于0.2nm至20nm之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種模造用光學玻璃材料，包含一具有一連續(xù)的外表面的玻璃本體，及一形成在該玻璃本體的外表面的保護膜；該保護膜具有一基質(zhì)層及一埋于該基質(zhì)層且由復數(shù)納米粒子所構(gòu)成的散布單元；該基質(zhì)層是一選自于下列所構(gòu)成的群組非晶碳、類鉆碳及此等的一組合。
文檔編號C03C17/22GK1814562SQ20051000730
公開日2006年8月9日 申請日期2005年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月4日
發(fā)明者王坤池, 王清華 申請人:亞洲光學股份有限公司