TWI755111B

TWI755111B - 具有奈米柱狀微結構的玻璃及其製造方法

Info

Publication number: TWI755111B
Application number: TW109136868A
Authority: TW
Inventors: 王慶芳; 劉育維; 曾偉倫; 廖冠華
Original assignee: 晨豐光電股份有限公司
Priority date: 2020-10-23
Filing date: 2020-10-23
Publication date: 2022-02-11
Also published as: TW202216580A

Abstract

本發明提供一種具有奈米柱狀微結構的玻璃之製造方法，其包括浸泡步驟及晃動步驟。浸泡步驟係提供一玻璃基板，其具有一第一表面及一相反設置的第二表面，將玻璃基板浸泡於一蝕刻液中，並施以一晃動手段，以便於第一表面蝕刻出一奈米柱狀微結構，藉以製作出具有奈米柱狀微結構的玻璃，奈米柱狀微結構使玻璃具有抗反射之效果。

Description

具有奈米柱狀微結構的玻璃及其製造方法

本發明係有關於一種玻璃，特別是指一種具有奈米柱狀微結構的玻璃及其製造方法。

按，玻璃基板的運用範圍相當的廣泛，例如用於可攜式電子裝置或是車載電子顯示裝置上，也可被用於作為顯示屏的玻璃保護貼。

然而為了使玻璃基板具有較佳的透光度，避免在某些視角下，產生反射效應，於玻璃基板的表面上利用表面處理(如蒸鍍、濺鍍、塗佈)，達到抗反射的效果，已為業界常見的技術手法。

惟，利用所述的蒸鍍、濺鍍、塗佈等方法，將反射層膜形成於玻璃基板的表面，仍存在著反射層膜與玻璃基板接合性較差，而容易產生剝離，導致耐久性不佳的情形。此外，依所述的蒸鍍、濺鍍、塗佈等方法所形成之抗反射塗層，在不同角度下會產生不同顏色變化，主因為不同波長的反射率有落差。

為解決上述課題，本發明揭露一種具有奈米柱狀微結構的玻璃及其製造方法，其於蝕刻液中對玻璃基板施以晃動手段，而在玻璃基板的表面形成奈米柱狀微結構，以使玻璃具有抗反射的效果。

為達上述目的，本發明一項實施例中提供一種具有奈米柱狀微結構的玻璃之製造方法，其包括浸泡步驟及晃動步驟。浸泡步驟係提供一玻璃基板，其具有一第一表面及一相反設置的第二表面，將玻璃基板浸泡於一蝕刻液中；以及於玻璃基板浸泡於蝕刻液中時，施以一晃動手段，以便於第一表面蝕刻出一奈米柱狀微結構。

於本發明另一項實施例中，更包括一防汙膜成形步驟，係於奈米柱狀微結構的表面形成一防汙膜，防汙膜含有氟碳聚合物，其碳鏈長度為C4至C16之間。

於本發明另一項實施例中，防汙膜的厚度介於1nm至10nm之間。

於本發明另一項實施例中，防汙膜的極性表面能介於50至90mN/m之間，非極性表面能介於50至90mN/m之間。

於本發明另一項實施例中，玻璃的水接觸角大於120度。

於本發明另一項實施例中，蝕刻液選自於氫氟酸、硝酸、硫酸所組成之群組中的至少一種。

於本發明另一項實施例中，晃動手段係為超音波震動。

於本發明另一項實施例中，奈米柱狀微結構的深度介於50nm至300nm之間。

於本發明另一項實施例中，奈米柱狀微結構包括複數個奈米柱，兩個相鄰的奈米柱之間的距離介於10nm至150nm之間。

於本發明另一項實施例中，所述奈米柱各具一第一端及一第二端，第一端朝向第二表面，第二端遠離第一端而呈漸縮狀。

為達上述目的，本發明一項實施例中提供一種利用前述之製造方法所製作的玻璃。

藉此，本發明係直接於玻璃基板上直接形成奈米柱狀微結構，使玻璃具有抗反射的功能，其具有較佳的耐久性。

另外，本發明之奈米柱狀微結構上具有防汙膜，而具有高表面能的特性，同時提升水接觸角，並具有較佳的機械效能。

10:玻璃基板

11:第一表面

12:第二表面

20:奈米柱狀微結構

21:微柱體

211:第一端

212:第二端

30:防汙膜

1:蝕刻液

2:蝕刻槽

3:超音波振盪器

100:玻璃

D:距離

H:深度

S1:浸泡步驟

S2:晃動步驟

S3:防汙膜成形步驟

[圖1]係為本發明具有奈米柱狀微結構的玻璃之製造方法流程示意圖。

[圖2]係為本發明玻璃基板的結構示意圖。

[圖3]係為本發明實施浸泡步驟與晃動步驟的示意圖。

[圖4]係為本發明具有奈米柱狀微結構的玻璃結構示意圖。

[圖5]係為本發明圖4的局部放大示意圖，顯示奈米柱狀微結構。

[圖6]係為本發明具有奈米柱狀微結構的玻璃結構示意圖，顯示奈米柱狀微結構表面具有防汙膜。

[圖7]係為本發明結構與傳統鍍膜玻璃的光譜圖。

以下參照各附圖詳細描述本發明的示例性實施例，且不意圖將本發明的技術原理限制於特定公開的實施例，而本發明的範圍僅由申請專利範圍限制，涵蓋了替代、修改和等同物。

請參閱圖1至圖6所示，為本發明具有奈米柱狀微結構的玻璃之製造方法，其包括下列步驟：

浸泡步驟S1，係提供一玻璃基板10，其具有一第一表面11及一相反設置的第二表面12(如圖2所示)，將玻璃基板10浸泡於一蝕刻液1中(如圖3所示)。於本發明實施例中，蝕刻液1選自於氫氟酸、硝酸、硫酸所組成之群組中的至少一種。其中，玻璃基板10浸泡於蝕刻液1中的深度至少超過第一表面11與第二表面12。

晃動步驟S2，於玻璃基板10浸泡於蝕刻液1中時，施以一晃動手段，以便於第一表面11蝕刻出一奈米柱狀微結構20(如圖4所示)，奈米柱狀微結構20類似於蛾眼結構，利用此結構而達到抗反射的效果。於本發明實施例中，晃動手段係為超音波震動，透過超音波震動的方式，而能在玻璃基板10的第一表面11均勻地蝕刻出奈米柱狀微結構20。舉例來說，蝕刻液1容置於一蝕刻槽2中，蝕刻槽2的下方或是外部連接一個超音波振盪器3，用以使蝕刻槽2內的蝕刻液1起晃動的效果，以便對玻璃基板10進行晃動蝕刻，而於第一表面11蝕刻出奈米柱狀微結構20。

請參閱圖4及圖5所示，奈米柱狀微結構20的深度H介於50nm至300nm之間，所述深度H係指玻璃基板10自第一表面11朝第二表面12向下蝕刻的深度。進一步地，奈米柱狀微結構20包括複數個微柱體21，兩個相鄰的微柱體21之間的距離D介於10nm至150nm之間，且各微柱體21各具一第一端211及一第二端212，第一端211朝向第二表面12，第二端212遠離第一端211而呈漸縮狀，換言之，兩個相鄰微柱體21的第一端211之間的距離也會小於所述兩個相鄰微柱體21的第二端212距離。能理解的是，玻璃基板10於蝕刻液1內的時間、溫度，以及蝕刻液1的濃度，能夠依據成品需求進行最佳性選擇。另外說明的是，於奈米柱狀微結構20成形之後，能夠利用混合酸(例如是前述蝕刻液1)對奈米柱狀微結構20的表面進行細緻化處理，並配合溫度、時間、混合酸的濃度與晃動的程度來達到所需表面結構的要求。

另外，本發明更包括有防汙膜成形步驟S3，係於奈米柱狀微結構20表面形成一防汙膜30(如圖6所示)，藉以構成一具有奈米柱狀微結構20及防汙膜30的玻璃100。其中，防汙膜30採用噴塗方式形成於奈米柱狀微結構20表面，防汙膜30的厚度介於1nm至10nm之間，即防汙膜30厚度相較於微柱體21的高度來得小。防汙膜30的極性表面能介於50至90mN/m之間，非極性表面能介於50至90mN/m之間。

值得一提的是，本發明利用前述方法所製作出來的玻璃100，由於防汙膜30具有高表面能的特性，可提高奈米柱狀微結構20的耐久性，同時防汙膜30的水接觸角大於120度，特別是本發明相較於只有防汙膜30的玻璃，其水接觸角只能達110度，故本發明以奈米柱狀微結構20加上防汙膜30的結構明顯地提升了水接觸角，使液體不容易停留於玻璃100的表面。

再者，本發明玻璃100經由鋼絲絨1萬次來回循環摩擦後，仍舊可維持原本的反射率，相較於一般的抗反射玻璃而言，因無防汙膜30而機械效能不佳，若經鋼絲絨來回循環摩擦約6千次後，其抗反射效果即會下降。

接著請參閱圖7所示，係本發明結構與與傳統鍍膜玻璃的光譜圖。由圖7所示，傳統玻璃在未鍍膜前的反射率介於4.5%與5%之間(紅色線)；而於鍍膜後，其反射率可下降介於1%與2%之間(綠色線)，雖然反射率已有下降，但是波長400um至450um間及波長650至700間的曲線有明顯的起伏落差，而易產生色差之情形。反觀本發明結構的反射率介於1%至1.5%之間(藍色線)，不但反射率低，且曲線較為平緩，沒有明顯起伏落差，因此本發明較傳統鍍膜玻璃在不同波長下不易有顏色不均之情形，即無色差之情形。

藉此，本發明具有以下優點：

1.本發明係直接於玻璃基板10上直接形成奈米柱狀微結構20，其使玻璃100具有抗反射的功能，其相較於傳統以蒸鍍、濺鍍、塗佈等方法所形成的反射層膜，具有較佳的耐久性。

2.本發明之具有奈米柱狀微結構的玻璃相較於傳統以蒸鍍、濺鍍、塗佈等方法所形成的反射層膜，即便不同波長的反射率也不會有落差，故在不同角度下不會產生不同顏色變化，可得到一較平緩曲線的反射率圖譜。

3.本發明於奈米柱狀微結構20上形成防汙膜30，藉以達到高表面能的特性，同時提升水接觸角，並具有較佳的機械效能，經由鋼絲絨1萬次來回循環摩擦後，還能維持原來的反射率。

雖然本發明是以一個最佳實施例作說明，精於此技藝者能在不脫離本發明精神與範疇下作各種不同形式的改變。以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或改變，俱屬本發明申請專利範圍。

S1:浸泡步驟

S2:晃動步驟

S3:防汙膜成形步驟

Claims

一種具有奈米柱狀微結構的玻璃之製造方法，其包括下列步驟：浸泡步驟，係提供一玻璃基板，其具有一第一表面及一相反設置的第二表面，將該玻璃基板浸泡於一蝕刻液中；晃動步驟，於該玻璃基板浸泡於該蝕刻液中時，施以一晃動手段，以便於該第一表面蝕刻出一奈米柱狀微結構；以及一防汙膜成形步驟，係於該奈米柱狀微結構的表面形成一防汙膜，該防汙膜含有氟碳聚合物，其碳鏈長度為C4至C16之間。
如請求項1所述之具有奈米柱狀微結構的玻璃之製造方法，其中，該防汙膜的厚度介於1nm至10nm之間。
如請求項1所述之具有奈米柱狀微結構的玻璃之製造方法，其中，該防汙膜的極性表面能介於50至90mN/m之間，非極性表面能介於50至90mN/m之間。
如請求項1所述之具有奈米柱狀微結構的玻璃之製造方法，其中，該玻璃的水接觸角大於120度。
如請求項1所述之具有奈米柱狀微結構的玻璃之製造方法，其中，該蝕刻液選自於氫氟酸、硝酸、硫酸所組成之群組中的至少一種。
如請求項1所述之具有奈米柱狀微結構的玻璃之製造方法，其中，該晃動手段係為超音波震動。
如請求項1所述之具有奈米柱狀微結構的玻璃之製造方法，其中，該奈米柱狀微結構的深度介於50nm至300nm之間。
如請求項1所述之具有奈米柱狀微結構的玻璃之製造方法，其中，該奈米柱狀微結構包括複數個微柱體，兩個相鄰的奈米柱之間的距離介於10nm至150nm之間。
如請求項1所述之具有奈米柱狀微結構的玻璃基板之製造方法，其中，該些微柱體各具一第一端及一第二端，該第一端朝向該第二表面，該第二端遠離該第一端而呈漸縮狀。
一種利用請求項1至9中任一項所述之製造方法所製作的玻璃。