用于獲得基材的方法
【專利說明】用于獲得基材的方法
[0001] 本發明涉及用于獲得具有調制的光學性質的透明基材的方法。本發明還涉及用于 處理透明基材以為該透明基材提供調制的光學性質的裝置和涉及具有調制的光學性質的 透明基材。
[0002] 通過在基材的表面上產生紋理或者圖案來調制基材的光學和/或美學性質是已 知的。為了產生表面紋理，傳統技術尤其是雕刻、噴砂或者酸蝕。為了產生圖案，傳統技術 尤其是絲網印刷或者平版印刷。然而，這些技術是局部化技術，其難以用于大尺寸基材并且 引起相對小的生產速率，或者是整體技術，其沒有最佳的分辨率。這些技術中某些，特別地 酸蝕和平版印刷，由于使用的化學產品還具有風險，這使它們在工業規模上的使用復雜化。
[0003] 為了為基材提供特定的光學和/或美學性質，還已知在空間上調制該基材的折光 指數。通過這種折光指數的調制，特別地可以調節該基材的光散射性質，尤其用于光提取目 的，例如用于0LED(有機發光二極管），或者用于光集中目的，例如用于太陽能電池組件。通 過調制該基材的折光指數，還可以調節它的光衍射性質，尤其出于重定向光的目的。光的重 定向在使用自然光的照明應用中是特別所希望的，在該應用中希望獲得自然光的更好分布 以改善視覺舒適性。在表面上或者在基材體積中產生折光指數的調制圖案還可以允許改變 該基材的外觀（出于美學的目的）。
[0004] 一種允許在無機玻璃基材中產生折光指數的調制圖案的傳統技術是離子交換。使 用這種技術，通過在玻璃中包含的至少一種元素和由與玻璃接觸的介質提供的至少一種元 素之間的離子交換局部地改變該基材的玻璃基質的組成。尤其可以使用由與玻璃接觸的銀 鹽提供的銀原子來交換在玻璃中包含的鈉原子。這種離子交換，其通過在電場下的迀移進 行實施，允許在該玻璃的厚度中產生具有受控形狀的區域的交替，其中折光指數從一個區 域至另一個區域發生變化，而不改變該玻璃的表面的初始外貌。然而，離子交換具有是緩慢 的并且昂貴的方法的缺點，它涉及多個步驟。而且，離子在該基材內部能夠達到的深度是受 限制的。
[0005] 本發明更特別地通過提供用于獲得具有調制的光學性質的透明基材的方法用于 克服的正是這些缺點，該方法是經濟的、簡單的和快速的，允許獲得高生產率，這種方法保 證用于調制該基材的光學性質的高分辨率水平，這種方法甚至適用于大尺寸基材并且此外 是特別靈活的以便在生產線上允許（對于同一基材或者從一個基材至另一個基材）的光學 性質在空間結構中的快速轉變。
[0006] 為此目的，本發明一個主題是用于獲得具有調制的光學性質，包含折光指數的調 制圖案的透明基材的方法，特征在于借助于以至少一根激光線的形式聚焦在基材上的激光 輻射來照射透明基材，在那里該基材至少部分地吸收激光輻射，并且特征在于在基材與聚 焦在該基材上的激光線之間沿著與激光線的縱向方向橫交的方向產生相對移動，并且特征 在于在這種相對移動期間，作為相對移動速度和圖案沿著相對移動方向的尺寸的函數來時 間（tempore11ement)調制激光線的功率。
[0007] 在本發明的范圍中，〃激光線〃是以具有比它的橫向尺寸更大的縱向尺寸的線的 形式聚焦的激光束，其通過一個或者數個激光源產生和其沿著該線的縱向方向的所有點同 時地由一個或多個激光源進行照射。因此，激光線通過同時由一個或多個激光源照射該線 的整個表面而獲得。
[0008] 在本發明的范圍中，方向（當它與另一個方向形成非零角度時）是相對于該另一 個方向是橫向的。而且，在本發明的范圍中，基材，當它讓光至少部分地穿過它時，是透明 的。
[0009] 對其施用根據本發明的方法的基材在激光輻射的波長必須是至少部分吸收性的， 特別地在這種波長具有至少1%/_，優選地至少10%/mrn的吸收。
[0010] 在本發明的范圍中，對其施用該方法的基材可以是裸露的基材，以及經涂覆的基 材，即在它的至少一個面上包含涂層。當然，甚至在經涂覆的基材的情況下，使用本發明方 法產生的折光指數的調制圖案是基材本身的折光指數的調制圖案。然而，不排除的是，所述 或者每個涂層也可以受激光處理的影響，但是在這種情況下，它將必然是（除該基材之外） 也受到這種影響。其中僅僅該基材的涂層，而不是基材本身通過激光輻射進行處理的情況 不包括在本發明的范圍內。當基材被涂覆時，所述或者每個涂層必須使激光輻射通過至基 材，并因此在激光輻射的波長處必須不是過于反射性的或者吸收性的。
[0011] 本發明人已經觀察到，當透明基材使用激光束進行照射時，基材的結構局部地產 生由熱引起的永久改變，其在無機玻璃基材的情況下與熱淬火效應相似，由此局部地產生 基材的折光指數的改變。本發明人已經使用這種效應以在在基材的表面上或者內部中形成 折光指數的調制圖案。在實踐中，這種圖案通過使至少一根在焦平面上具有適當強度的激 光線聚焦在基材上并通過隨著時間調制這種激光線的功率而獲得，同時該基材和激光線進 行相對移動。由于激光線的功率隨著時間改變，基材的折光指數在相對移動期間在空間上 進tx調制。
[0012] 根據本發明的方法允許在透明基材中產生任何類型的折光指數的調制圖案，其通 過調節激光線的功率作為在基材和激光線之間的相對移動速度的函數和作為期望圖案的 空間結構的函數的時間調制（modulationtemporelle)來進行。有利地，這種方法可適用 于任何尺寸的基材，包括大尺寸的基材，因為激光線的長度可以簡單地進行調節以對應于 期望圖案的尺寸。激光線的功率的時間調制可以是特別響應性是，由此允許獲得高分辨率 水平和高生產率。憑借本發明，可以快速地獲得折光指數的調制圖案，甚至對于大尺寸基材 也如此，這不是通過使用點激光束進行掃描的情況。此外，憑借響應性調制該激光線的功率 的可行性，根據本發明的方法允許在生產線上對折光指數調制的空間結構進行快速改變， 無論對于同一個基材或者在該生產線上從一個基材至另一個基材。
[0013] 該基材可以是由無機玻璃，尤其選自氧化物玻璃、鹵化物玻璃、硫化物玻璃、硫屬 元素玻璃（verredechalcog6nure)的無機玻璃制成的基材。該氧化物玻璃可以是娃酸 鹽、硼酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氟磷酸鹽或者鉍酸鹽。該鹵化物玻璃可以是BeF2、ZrF4、InF3S Cd-Zn-Cl類型。硫化物玻璃可以是Ga-La-S。硫屬元素玻璃可以是Se-As。作為變型，基材可 以是由有機聚合物制成的基材，有機聚合物尤其選自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯 二酸亞乙酯（PET)、聚萘二甲酸亞乙酯（PEN)或者含氟聚合物，如乙烯-四氟乙烯（ETFE)。 該基材可以是平面的或彎曲的，甚至是撓性的。它還可以是著色的或者無色的。
[0014] 該基材有利地具有至少一個大于或等于0. 5m，尤其lm，甚至2m甚至3m的維度。優 選地，該基材的主面的表面積大于或等于lm2,更優選地大于或等于1. 4m2。在一種有利的實 施方案中，經處理的基材是具有1. 3m長度和1.lm寬度的平行六面體。在由玻璃制成的基 材的情況下，該基材的厚度通常在〇. 5毫米和19毫米之間，優選地在0. 7毫米和9毫米之 間，尤其在2毫米和8毫米之間，甚至在4毫米和6毫米之間。由有機聚合物制成的基材可 以具有顯著更小的厚度，例如在25微米和100微米之間的厚度。
[0015]優選地，激光線通過包括一個或多個激光源和用于成形和重定向的光學器件的組 件產生。
[0016] 該激光源通常是激光二極管或者纖維或者盤狀激光器。激光二極管允許以經濟方 式獲得相對于供應的電功率而言高的功率密度并且在體積上是小的。纖維激光器的體積進 一步被減小，并且獲得的線性功率密度（puissancelin6ique)可以是甚至更高的，然而需 要更高的成本。
[0017] 術語"纖維化激光器"表示其中產生激光的位置相對于釋放該激光的位置在空間 上是偏移的激光器，激光借助于至少一種光學纖維進行釋放。
[0018]在盤狀激光器的情況下，激光在諧振腔中產生，呈盤狀（例如薄的Yb:YAG薄盤 (約0. 1毫米厚度））形式的發射介質位于該諧振腔中。由此產生的光被偶合至一個或多個 被引導向處理地點的光學纖維中。
[0019]所述或者每根激光線的輻射的波長有利地在100nm至2000nm，特別地100至 350nm或者800至lOOOnm的范圍內。根據被處理的基材的吸收譜，它可以適合于使用在選 自808nm、880nm、915nm、940nm或者980nm的波長發射功率的二極管激光器，或在紫外線區 域（在100nm和350nm之間，尤其在240nm和300nm之間）中發射福射的受激準分子激光 器。作為變型，所述或者每根激光線的輻射的波長可以在5微米至15微米的范圍中，對于 吸收這種輻射的涂層，這可以使用C02激光器得到。在盤狀激光器的情況下，波長是例如 1030nm(