TW202332659A - 用於對大面積玻璃基材塗層之方法 - Google Patents
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Abstract
一種用於對大面積玻璃基材塗層之方法，該方法具有以下步驟：a)將水溶性層施加於玻璃基材之表面的至少一第一預定區域，其中該玻璃基材之該表面的至少一第二預定區域保持不含該水溶性層；b)以至少一非水溶性層對該玻璃基材之該表面塗層；c)移除該水溶性層，其中步驟a)至步驟c)連續進行多次。
Description
本揭露涉及一種用於對大面積玻璃基材塗層之迭代方法。
已知微電子學中有所謂使用光阻劑的剝離方法（微影蝕刻）。在此等方法中，將光阻劑施加於基材，並使用遮罩將光阻劑於遮罩所界定之位置曝光並顯影。接著，使用對應的溶劑在非曝光之位置移除光阻劑。在進一步的步驟中，使基材或光阻劑塗佈有材料（替代地，可以使用蝕刻方法移除材料）。在最後的步驟中，用對應的溶劑將光阻劑自基材移除，因此施加於光阻劑的材料層亦被移除。因此，在塗層期間，基材上不存在光阻劑之位置即保留有材料層。
由於該等已知方法（使用光阻劑進行塗層、曝光、顯影）中之工作步驟複雜，因此此等方法不適用於大面積塗層。
替代遮罩技術在工業上應用於汽車領域。此係藉助網版印刷來施加遮罩層。在進一步的步驟中，遮罩層在烘箱中乾燥之後進入濺鍍程序，且隨後即具有低輻射(low-e)層。在塗層之後，將遮罩層溶解一定時間，並且隨後與上覆層一併洗滌。
本揭露之目的係為提供一種方法，其相較於已知方法，尤其對於大面積玻璃基材能夠進行有效塗層。
此目標係由獨立請求項之特徵實現。附屬請求項係關於有利之實施例。
根據本揭露之一態樣，本文提供一種用於對大面積玻璃基材塗層之方法，該方法具有以下步驟：a)將水溶性層施加於玻璃基材之表面的至少一第一預定區域，其中該玻璃基材之該表面的至少一第二預定區域保持不含該水溶性層；b)以至少一非水溶性層對該玻璃基材之該表面塗層；c)移除該水溶性層，其中步驟a)至步驟c)連續進行多次。
上述方法在汽車領域中僅能實現結構化塗層。換言之，在步驟c)之後該基材之一部分區域具有濺鍍（或離子束）塗層，而受遮罩的部分區域則保持未經塗佈。若根據本揭露之一態樣重複該方法（迭代方法），則該基材上可配置多個不同濺鍍層（取決於迭代次數）（例如，在三次迭代之後，即有紅色、綠色、及藍色濾波器(RGB)）。
不同實施例可較佳地實施以下特徵。
較佳的是，該水溶性層不是光阻劑。
較佳的是，該水溶性層是水溶性。替代地，可使用另外的溶劑（例如醇類）來移除該水溶性層。換言之，該水溶性層不必僅是水溶性。
該玻璃基材較佳的是具有1 m
2至60 m
2，較佳的是19 m
2至60 m
2，尤其較佳的是19 m
2至39 m
2之面積。
就所謂捲尺（塗層工業中的標準尺寸）而言，該玻璃基材的尺寸較佳的是3.21 m × 6.00 m。替代地，該玻璃基材的尺寸亦可以是3.21 m × 12 m或甚至3.21 m × 18 m。向下尺寸可能會受到傳輸滾輪間距的限制。該玻璃基材之一般最小尺寸是1 m × 1 m。
較佳的是，在施加該水溶性層之步驟之後直接進行塗層之步驟。
換言之，較佳的是，在施加該水溶性層之後並在塗層之前，不進行進一步的方法步驟，例如曝光及顯影。如此便省去光阻劑及顯影劑之使用及處理。然而，在施加該水溶性層之後並在塗層之前，可以進行某些乾燥步驟以使該水溶性層乾燥。換言之，較佳的是，在施加該水溶性層之後並在塗層之前，至少不進行曝光及/或顯影步驟。
較佳的是，該水溶性層的施加係藉由印刷方法進行，尤其藉由網版印刷方法、平版印刷方法、旋轉印刷方法或數位印刷方法進行。
較佳的是，該水溶性層相較於該玻璃基材之表面能具有較高的表面張力，使得產生疏水性玻璃基材特性。例如，純化鈉玻璃之表面能在約47 mJ/m
2之範圍內。因此，該水溶性塗層之表面張力較佳的是在＞60 mJ/m
2之範圍內。本揭露不限於此較佳實例，並且亦可能具有其他比率之表面張力。
此外，可以使用對應的添加劑在廣泛範圍內將表面張力最佳化。
該水溶性層較佳的是含有水溶性油墨，較佳的是含有溶解著色劑之水溶性油墨，且尤其較佳的是分散於水中之顏料油墨。
較佳的是，該方法在步驟a)之前具有用於降低該玻璃基材之該表面之該表面能的步驟，其中用於降低該玻璃基材之該表面之該表面能的步驟較佳的是包含六甲基二矽氧烷之電漿聚合。
對該玻璃基材之該表面塗層較佳的是包含定向塗層方法，該定向塗層方法較佳的是濺鍍或離子束塗層。
該水溶性層的移除較佳的是包含該水溶性層及位於該水溶性層上之該非水溶性層的移除。
該水溶性層的移除較佳的是使用溶劑進行，該溶劑較佳的是含水液體。
該非水溶性層較佳的是在塗層之後亦位於該水溶性層的至少一部分上，並且在使用該溶劑移除該水溶性層時與該溶劑混合。
移除該水溶性層之步驟較佳的是包含在該溶劑中過濾該非水溶性層的步驟。
該水溶性層的移除較佳的是由機械方法提供，該機械方法較佳的是刷塗。
較佳的是，該方法具有在施加該水溶性層之前清潔該玻璃基材之該表面的步驟。
在隨後執行之步驟a)至步驟c)中的該第一預定區域及該第二預定區域較佳的是至少部分不同於先前執行之步驟a)至步驟c)，以便配置彼此相鄰的多個結構，該等結構較佳的是光學濾波器。
圖1a)至圖1d)顯示根據本揭露一實施例之方法的步驟。如圖1a)中所示，在第一步驟中，印刷油墨20在預定位置施加至玻璃基材10。根據圖1b)，施加材料30。因此，材料30即位於玻璃基材10（曝光之位置）上及印刷油墨20上。在根據圖1c)之進一步的步驟中，藉由水或另一溶劑將印刷油墨20自玻璃基材10脫離。在該程序中，位於印刷油墨20上之材料30亦脫離。位於玻璃基材10上之材料30保留在玻璃基材10上，並因此在玻璃基材10上形成所需結構，如圖1d)所示。
下文描述圖1a)至圖1d)之上述步驟的進一步細節及實例。
根據本揭露，例如，藉由在大型基材10（例如3.21 m × 6 m）上直接印刷水溶性油墨來取代微影蝕刻步驟而在大面積（玻璃基材10）上產生結構化光學層30。在洗滌玻璃基材10之後，在不需要光學層30的區域印刷（例如藉由網版印刷、數位印刷等）水溶性層20。在遮罩步驟之後，使印刷基材10具有光學層30（例如藉由濺鍍、氣相沉積等）。在塗層之後，再次洗滌基材10，其中位於光學塗層30下方之遮罩層20溶解於水中，且位於遮罩層20上之光學層30同樣移除。此時，光學層30即位於基材10上先前未印刷的區域上。基材10上先前遮罩的區域則不含任何光學塗層30。
相較於微電子學中之方法，本方法係在顯著更大的基材尺寸(sq m)上進行，並且要求不同的結構精確度(~100 µm)。此外，在本方法中，遮罩係直接印刷並且不必藉由使用光阻劑進行塗層、曝光及顯影之複雜方式來產生。
為了改善塗層之後油墨20之脫離，關於遮罩油墨、基材材料、及塗層方法，可以使用以下有利實施例。
為了儘可能實現陡峭之邊緣，印刷油墨20可以具有疏水性而不使玻璃基材10濕潤。實際上，此意指印刷油墨20具有高表面張力。由於此特性之結果，在印刷期間實現高接觸角，並因此實現在隨後塗層期間不會覆蓋有塗層材料30之陡峭的「遮罩邊緣」。此外，遮罩油墨20可以是水溶性，且在塗層程序期間必不會失去此特性，尤其不因真空塗層方法（壓力＜10^-3 mbar）、電漿之作用、UV輻射、及介於50℃與80℃之間之溫度而失去此特性。分散於水中之顏料油墨特別合適，其在水蒸發之後留下白堊狀層，該等白堊狀層可以在塗層之後使用水予以脫離。為了實現足夠的不透明度，有利的是增加印刷油墨20的顏料或增效劑(extender)含量，直到油墨20對基材10實現足夠程度的覆蓋。替代地，具有相同特性（不透明度、表面張力）之含有溶解著色劑的水溶性油墨亦可納入考量。
替代地或額外地，為了實現上述高接觸角，可以藉由合適的塗層（例如藉由六甲基二矽氧烷(HMDSO)的電漿聚合）來降低待塗佈表面的表面能。
為了避免所形成之遮罩的陡峭邊緣未受塗佈之情況，「強定向」塗層方法是合適的，較佳的是濺鍍或離子束塗層。等向性塗層方法諸如原子層沉積(ALD)或電漿增強化學氣相沉積(PECVD)較不合適。
較佳的是同樣對將印刷油墨20（圖1c)）與位於其上之塗層30脫離的程序步驟施行高度要求。另一方面，印刷油墨30應完全溶解，使得位於其上之塗層20與基材10完全分離。若移除係以機械提供而完成（例如刷塗），則應在下層基材10及基材10上所保留之塗層30無機械損壞（塗層結構之邊緣處的刮痕、破損）或甚至使其等脫離之情況下將油墨20移除。
脫離之程序步驟可例如包含：1.將溶劑（較佳的是水）噴灑或澆注於基材10上。為了使該方法加速，溶劑可以是溫的（例如30℃）；2.將溶劑保留在基材10上，直到塗層20下方的印刷油墨30已盡可能地溶解；3.使用另外的溶劑潤洗含有部分溶解之印刷油墨30及塗層20之溶劑，並使用軟滾輪刷（細長的刷毛）將殘留物完全移除。
在成功自基材10移除印刷油墨20之後，該印刷油墨即溶解於溶劑中。此外，在塗層30的溶劑部分中存在藉由印刷油墨20自基材10的溶解而分離的部分。此等非常小的部分（~10 µm至100 µm）應不再觸及基材10，使得該等部分不會在該基材上沉積或乾燥（黏著）。為了避免此等塗層粒子在溶劑中的濃度過高，較佳的是可以將該等塗層粒子自溶劑中連續過濾出。除水溶性物質外，替代溶劑（例如醇或類似物）亦可用於剝離步驟（圖1c)）。
如圖1之例示性實施例所示，在第一步驟（圖1a)）中，玻璃基材10部分印刷有水溶性基材20（遮罩）。在第二步驟（圖1b)）中，部分印刷的基材10塗佈有層30（例如，干涉層系統）。此干涉層系統30可實現各種功能（low-e、AR、二色性濾波器、或反射鏡等）。在塗層（圖1c)）之後，印刷物質30在洗滌程序中溶解並且將沉積於其上的干涉層系統一併移除（剝離）。保留部分塗佈有干涉層系統的基材（圖1d)）。
圖1e)至圖1h)顯示根據本揭露一實施例之方法之進一步的步驟。圖1e)至圖1h)之步驟實質上對應重複圖1a)至圖1d)之步驟，但較佳的是，根據圖1e)至圖1h)而施加有印刷油墨20及/或施加之材料31的區域至少部分不同於圖1a)至圖1d)之步驟的區域或材料30。
在圖1d)之步驟之後的步驟中，如在圖1e)中所示，印刷油墨20在預定位置（此處指第一干涉層系統30之位置）施加至玻璃基材10。根據圖1f)，施加材料31，較佳的是與圖1a)至圖1d)之步驟的材料30不同的材料31。因此，材料31即位於玻璃基材10（曝光之位置，例如，不存在材料30之位置）上及印刷油墨20上。在根據圖1g)之進一步的步驟中，印刷油墨20藉由水或另一溶劑自玻璃基材10脫離。在該程序中，位於印刷油墨20上之材料31亦脫離。位於玻璃基材10上之材料31保留在玻璃基材10上，並因此在玻璃基材10上形成所需結構，如圖1h)所示。較佳的是，含有材料31之區域相鄰於含有材料30之區域。然而，材料31亦可位於遠離材料30之區域中，亦即，材料31不能（或僅部分地）鄰近於材料30。
參照圖1a)至圖1d)所列之步驟及條件同樣適用於圖1e)至圖1h)之步驟，並且此階段不再重複。
圖2顯示根據本揭露一實施例之用於對大面積玻璃基材塗層之方法之步驟S101至步驟S103的流程圖。根據圖2之方法具有以下步驟。
S101：將水溶性層施加於玻璃基材之表面的至少一第一預定區域，其中該玻璃基材之該表面的至少一第二預定區域保持不含該水溶性層。
S102：以至少一非水溶性層對玻璃基材之表面塗層。
S103：移除該水溶性層。
步驟a)至步驟c)較佳的是連續進行多次。
在一實施例中，玻璃基材具有1 m
2至60 m
2之面積，較佳的是19 m
2至60 m
2，尤其較佳的是19 m
2至39 m2之面積。
在一實施例中，在施加水溶性層之步驟之後直接進行塗層之步驟。
在一實施例中，水溶性層係藉由印刷方法進行，尤其藉由網版印刷方法、平版印刷方法、旋轉印刷方法、或數位印刷方法進行。
在一實施例中，水溶性層相較於玻璃基材之表面能具有較高的表面張力，使得產生疏水性玻璃基材之特性。
在一實施例中，水溶性層含有水溶性油墨，較佳的是具有溶解著色劑之水溶性油墨，且尤其較佳的是分散於水中之顏料油墨。
在一實施例中，該方法在步驟a)之前具有用於降低玻璃基材之表面之表面能之步驟，其中用於降低玻璃基材之表面之表面能的步驟較佳的是包含六甲基二矽氧烷之電漿聚合。
在一實施例中，對玻璃基材之表面塗層較佳的是包含定向塗層方法，該定向塗層方法較佳的是濺鍍或離子束塗層。
在一實施例中，水溶性層的移除包含移除水溶性層及位於水溶性層上之非水溶性層。
在一實施例中，該水溶性層的移除使用溶劑進行，該溶劑較佳的是含水液體。
在一實施例中，非水溶性層在塗層之後位於水溶性層的至少一部分上，並且在使用溶劑移除水溶性層時與溶劑混合。
在一實施例中，移除水溶性層之步驟包含在該溶劑中過濾該非水溶性層的步驟。
在一實施例中，水溶性層的移除由機械方法提供，該機械方法較佳的是刷塗。
在一實施例中，該方法具有在施加該水溶性層之前清潔該玻璃基材之該表面的步驟。
在一實施例中，在隨後執行之步驟a)至c)中的第一預定區域及第二預定區域至少部分不同於先前執行之步驟a)至c)，以便配置彼此相鄰的多個結構，該等結構較佳的是光學濾波器。
儘管本揭露係藉由圖式及相關描述加以繪示及闡述，應理解，本繪示圖及本實施方式僅具說明性及例示性，並未針對本揭露予以限制。應理解，所屬技術領域中具有通常知識者得以在未脫離以下申請專利範圍之範疇的情況下加以變更及修改。具體言之，本揭露亦包含具有就各種態樣及/或實施例所提及或顯示之特徵之任意組合的實施例。
本揭露亦包括圖式中之個別特徵，即使該等個別特徵與其他特徵以連接方式顯示且/或未經上文提及亦同。
此外，用語「包含(comprise)」及其衍生詞不排除其他元件或步驟。同理，不定冠詞「一(a/an)」及其衍生詞不排除複數。申請專利範圍中所列之複數個特徵之功能可由一個單元實現。與特性或值結合之用語「實質上(substantially)」、「約(around)」、「大約(approximately)」及類似用語亦具體精確界定該特性或該值。申請專利範圍中之任何符號皆不應理解為針對申請專利範圍之範疇予以限制。
10:基材/玻璃基材
20:水溶性層/印刷油墨/塗層
30:非水溶性層/干涉層系統/印刷物質/光學層
31:材料
S101:步驟
S102:步驟
S103:步驟
下文參照例示性實施例及圖式詳細說明上文所提及之態樣。下文顯示：
［圖1a)］至［圖1d)］係根據本揭露一實施例之方法之方法步驟的示意圖，
［圖1e)］至［圖1h)］係根據本揭露一實施例之方法之進一步方法步驟的示意圖，及
［圖2］係根據本揭露一實施例的流程圖。
S101:步驟
S102:步驟
S103:步驟
Claims (14)
- 一種用於對大面積玻璃基材(10)塗層之方法，該方法具有以下步驟： a) 將水溶性層(20)施加於玻璃基材(10)之表面的至少一第一預定區域，其中該玻璃基材(10)之該表面的至少一第二預定區域保持不含該水溶性層(20)； b) 以至少一非水溶性層(30)對該玻璃基材(10)之該表面塗層； c) 移除該水溶性層(20)， 其中步驟a)至步驟c)連續進行多次。
- 如請求項1之方法，其中該玻璃基材(10)具有1 m 2至60 m 2，較佳的是19 m 2至60 m 2，尤其較佳的是19 m 2至39 m 2之面積。
- 如請求項1或2之方法，其中在施加該水溶性層(20)之步驟之後直接進行塗層之步驟。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中該水溶性層(20)之施加係藉由印刷方法之手段進行，尤其藉由網版印刷方法、平版印刷方法、旋轉印刷方法、或數位印刷方法之手段進行。
- 如請求項1至4中任一項之方法，其中該水溶性層(20)相較於該玻璃基材之表面能具有較高的表面張力，使得產生疏水性玻璃基材特性。
- 如請求項1至5中任一項之方法，其中該水溶性層(20)含有水溶性油墨，較佳的是含有溶解著色劑之水溶性油墨，且尤其較佳的是分散於水中之顏料油墨。
- 如請求項1至6中任一項之方法，其在步驟a)之前具有用於降低該玻璃基材(10)之該表面之該表面能的步驟，其中用於降低該玻璃基材(10)之該表面之該表面能的該步驟較佳的是包含六甲基二矽氧烷之電漿聚合。
- 如請求項1至7中任一項之方法，其中對該玻璃基材(10)之該表面塗層包含定向塗層方法，該定向塗層方法較佳的是濺鍍或離子束塗層。
- 如請求項1至8中任一項之方法，其中該水溶性層(20)的移除包含該水溶性層(20)及位於該水溶性層(20)上之該非水溶性層(30)的移除。
- 如請求項1至9中任一項之方法，其中該水溶性層(20)的移除係使用溶劑進行，該溶劑較佳的是含水液體。
- 如請求項10之方法，其中該非水溶性層(30)在該塗層之後亦位於該水溶性層(20)的至少一部分上，並且在使用該溶劑移除該水溶性層(20)時與該溶劑混合，其中移除該水溶性層(20)之步驟包含在該溶劑中過濾該非水溶性層(30)的步驟。
- 如請求項1至11中任一項之方法，其中該水溶性層(20)的移除係由機械方法提供，該機械方法較佳的是刷塗。
- 如請求項1至12中任一項之方法，其包含在施加該水溶性層(20)之前清潔該玻璃基材(10)之該表面的步驟。
- 如請求項1至13中任一項之方法，其中在隨後執行之步驟a)至步驟c)中的該第一預定區域及該第二預定區域至少部分不同於先前執行之步驟a)至步驟c)，以便配置彼此相鄰的多個結構，該等結構較佳的是光學濾波器。
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