CN103626400A - 无眩光低反射玻璃面的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无眩光低反射玻璃面的制造方法：提供至少包含一欲加工表面的玻璃基板；第一蚀刻液，其由10%至35%的水溶性无机盐类、5%至60%的酸液、0.5%至5%的分散剂、1%至10%的稳定剂以及去离子水等混合而成；将第一蚀刻液作用于玻璃基板的欲加工表面，以在表面形成多数细小凹坑，使表面粗糙化达降低反射光的效果；第二蚀刻液，其由氢氟酸、无机酸、改质剂以及去离子水等混合而成；将第二蚀刻液作用于经过第一蚀刻制程的欲加工表面，以将欲加工表面上的细小凹坑的形状钝化、降低凹坑的深浅差异度，使欲加工表面的粗糙度均一化并提升表面的光泽度，因此可大幅度提升玻璃面的光透射性，形成具有高透光率的无眩光低反射玻璃面。
Description
技术领域
本发明涉及一种优化玻璃面的方法，尤指一种可应用在各式显示器、触空面板使用的玻璃基板以及各式玻璃材质制品上，利用湿式蚀刻手段在玻璃基板上形成无眩光低反射表面的方法。
背景技术
随着时代与科技的进步，现今影像显示器已被广泛应用于各种电子产品上，且目前业界均努力于提升显示器所能呈现的品质，以便让使用者能有更佳的视觉效果与享受；如所知的，采用无眩光和低反射的玻璃基板能使显示器具备较佳的视觉品质、降低外界环境的光干扰，同时提高显示画面的可视角度和减少屏幕反光，让屏幕显示图像更清晰、颜色更饱和。
目前无眩光和低反射的玻璃基板的产制方式，大多是使用不同折射率的树脂堆叠膜的方式或是利用物理碰撞方式进行加工处理，以便在玻璃基板表面形成无眩光和低反射等特性；其中，使用树脂堆叠膜形成防眩光、抗反射玻璃面的手段，是通过在玻璃基板表面叠设树脂薄膜，并于树脂中添加入粒子，利用粒子对光线的散射现象来产生防眩光的效果，另，再通过在玻璃基板表面堆叠设置多层具有不同折射率的树脂薄膜，使通过各层树脂薄膜的光波波长产生完全破坏性干涉，把反射的光抵销掉，以达到抗反射的目的；前述在玻璃基板表面堆叠树脂薄膜的方式大多是利用涂布技术手段来达成，但涂布的制程一直以来都有涂布不均的困扰，而涂布不均的树脂薄膜不仅会无法发挥抗反射效果，导致成品良率降低，而且不均匀的树脂薄膜层须再进行第二次或更多次的涂布重工制程，不但增加生产成本，也会使涂布的树脂薄膜的厚度增加，无法满足玻璃基板薄型化的需求。
另外，前述物理碰撞方式是通过风压将微细的钢砂以高速的喷撞方式撞击玻璃基板的表面，使表面粗糙化以达降低反射光的效果，并在喷砂后进行抛光工艺处理，以形成兼具防眩光、抗反射效能的玻璃面；利用物理碰撞方式进行玻璃基板表面处理，虽可具备高效率、低成本以及可重工性等优点，但该技术手段也存在很多不可控制的因素，例如耗材的寿命短、撞击深度不一、工作环境差以及会有静电的产生；前述喷砂后所进行的抛光制程大多是采用机械研磨方式，抛光制程中去除玻璃面材料时所产生的应力常会造成玻璃基板的破片，又由于喷砂加工后会使玻璃面形成许多深浅、孔径大小不一的凹坑，使用机械研磨方式虽能去除玻璃面的部分材料，虽可提升表面光泽及平坦度，但所能达成的防眩光、抗反射的效能有限，很难有效改善显示器的防眩光效果及视觉成像品质；已知除了前述机械研磨方式之外，也可利用湿式蚀刻手段进行抛光制程，所述湿式蚀刻是通过蚀刻液进行加工，而蚀刻液是由多种化合物混合而成的强酸溶液，通常以氟氢化钾、氟化钙等氟化物为主要成分，湿式蚀刻制程中是将玻璃基板浸渍该强酸溶液中，由反应生成的氢氟酸对玻璃面进行侵蚀，以达到防眩光效果；目前湿式蚀刻手段进行抛光制程常见的问题，包括：1、成品良率低，后续的表面抛光处理时间长；2、生产方式的局限性大，且加工成果难掌控，3、蚀刻液的酸味过大，严重影响人员的生产操作；4、蚀刻液的毒性高且挥发性强，对皮肤及呼吸道都具有强烈的侵蚀性，严重危害工人的健康；5、蚀刻加工所需时间过长；6、无法大批量、高效率地生产；7、蚀刻液的稳定性差、有效性寿命短；以及8、人事成本高等；由于常见湿式蚀刻的技术手段不够成熟，尚有诸多缺点，导致目前仍无法应用于量产制程。
诚如上述，各种先前技术都有其优点，但缺点却也不容忽视，所以开发一种可兼具上述优点而无上述缺点的方法，是业界共同努力的目标。
发明内容
有鉴于此，本发明主要目的是提供一具备低成本、高量产效能的无眩光低反射玻璃面的制造方法，其通过湿式蚀刻手段在玻璃面设置多数均匀分布的细小凹坑，以形成可抗反射玻璃面，然后钝化该等细小凹坑的深浅差异度，以提升玻璃面的光泽度，据此可获得具高透光率的无眩光低反射的玻璃面，本发明方法可克服先前技术的缺点，简化生产流程以降低生产本，同时提升生产效率及成品良率。
为了达成上述发明目的，本发明所提供的无眩光低反射玻璃面的制造方法，其主要包括下列步骤：
a、提供一玻璃基板：该玻璃基板的材料是选自于钠钙硅酸盐玻璃、钠硼硅酸盐玻璃、铅晶质玻璃、铝硅酸盐玻璃、低铁玻璃等，但实施的材料范围不以前述材料为限；特别是，该玻璃基板至少包含一欲加工表面，而该欲加工表面可为平坦面、弧形面、球面或其他各种规则或不规则形状的玻璃表面均可适用；在本发明的制程中，该玻璃基板上除了该欲加工表面保持敞露状态之外，其余的表面均可由耐蚀性的遮罩加以遮蔽，而熟悉此项技术人士知道，该遮罩可选用聚甲基丙烯酸甲酯胶、硅胶等塑料，以模板印刷法、旋转涂布法(spin coating)及狭缝式涂布法(slot coating)或是毛细管涂布法、薄膜覆贴方式等技术手段布设到玻璃基板表面；
b、提供第一蚀刻液：其是由水溶性无机盐类、酸液、分散剂、稳定剂以及去离子水等材料均匀混合而成溶液；特别是，该水溶性无机盐类占总重量比10%至35%、该酸液占总重量比5%至60%、该分散剂占总重量比0.5%至5%、该稳定剂占总重量比1%至10%以及其余量为去离子水；该水溶性无机盐类是选自于氟化钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氟酸、过氯酸铵之一或其混合物，该酸液是选自于磷酸、柠檬酸、醋酸、乳酸、硼酸、酒石酸之一或其混合物，该分散剂是选自于硝酸、硫酸、氢氟酸、盐酸之一或其混合物该稳定剂是选自于乙基硫醇锡、氯化镁、硅酸化钠、有机镍化合物类之一或其混合物；
c、进行第一蚀刻制程：将第一蚀刻液作用于该玻璃基板的欲加工表面，使该蚀刻液温度维持在40℃至50℃之间，作用时间约10至30分钟，然后对该欲加工表面施予清洗以去除残留的蚀刻液，因此可在该欲加工表面形成多数细小凹坑，使表面粗糙化以达降低反射光的效果；特别是，前述蚀刻液与该欲加工表面的作用方式可经由多种手段实践，例如，可将该蚀刻液盛装于一工作槽中，并将该玻璃基板投入该工作槽内，使该欲加工表面完全浸渍于该蚀刻液中以进行蚀刻，而熟悉此项技术人士知道，除前述作用方式之外，也可使用连续性喷洒方式，例如是，该蚀刻液以持续地喷洒于该欲加工表面上以进行蚀刻；因此该蚀刻液与该欲加工表面的作用方式并不以前述的技术手段为限；以及
d、提供第二蚀刻液：其是由氢氟酸(HF)、无机酸、改质剂以及去离子水等材料均匀混合而成溶液；特别是，该氢氟酸占总重量比15%至45%、该无机酸占总重量比15%至45%、该改质剂占总重量比0.1%至5%以及其余量为去离子水；该无机酸是选自于磷酸、盐酸、碳酸、氯酸之一或其混合物；该改质剂是选自于苹果酸、葡萄糖酸、山梨酸、柠檬酸之一或其混合物；
e、进行第二蚀刻制程：将第二蚀刻液作用于经过前述第一蚀刻制程的欲加工表面，使该蚀刻液温度维持在40℃至50℃之间，作用时间约20至40分钟，然后对该欲加工表面施予清洗并进行干燥，利用第二蚀刻液去除玻璃面的材料以进行薄化制程，且同时地将玻璃面的该等细小凹坑的形状钝化、降低凹坑的深浅差异度，从而提升玻璃面的光泽度(gloss)及平坦度，据此获得一无眩光低反射表面的玻璃基板；其中，前述第二蚀刻液与该欲加工表面的作用方式的实践手段，系与前述第一蚀刻制程相同，故在此不予赘述。
在本发明的前述制造方法中，通过第一蚀刻制程可在该欲加工表面形成多数细小凹坑，使表面粗糙化以达降低反射光的效果；再经第二蚀刻制程可钝化该等细小凹坑的深浅差异度，使该欲加工表面的粗糙度均一化并提升表面的光泽度，因此可大幅度提升玻璃面的光透射性，形成具有高透光率的无眩光低反射玻璃面。
本发明的无眩光低反射表面是由形成在透光性基材表面上的多数细小凹坑所构成，且可通过控制这些细小凹坑的分布密度及凹坑的深浅差异度，进而调整该透光性基材表面的反射率及光穿透率；因此，根据本发明，还可于前述第二蚀刻制程后再增加进行一次或多次的第二蚀刻制程，用以操控在该欲加工表面的粗糙度，据此调整玻璃面之光泽度及无眩光、低反射之效果。
依本发明所形成之无眩光低反射表面透过显微镜放大数倍后可清楚的显示，在玻璃面上均匀地分布有多数六边形凹坑，且该等六边形凹坑共同构成龟壳状的网纹图案。
本发明进一步提供一种可优化玻璃面的蚀刻液，它能在玻璃基板上形成低反射效能的表面；所述蚀刻液之组成物至少包含：
a、水溶性无机盐类：所述水溶性无机盐类系选自于氟化钾(KF)、碳酸氢钠(NaHCO3)、碳酸氢钾(KHCO3)、氢氟酸(HF) 、过氯酸铵(ClH4NO4)之一或彼等混合物，但实施的材料范围不以前述材料为限；该水溶性无机盐类为表面蚀刻的主要材料成分，最好，其占总重量比10%至35%；当水溶性无机盐类在总重量比10%以下时，形成低反射表面速率较慢，无法快速大量生产，又当水溶性无机盐类在总重量比35%以上时，形成低反射表面速率较快，但均匀混合该蚀刻液之组成物需较长的时间；另外，单独使用水溶性无机盐类对玻璃面进行蚀刻，只能得到较高的表面粗糙度(Ra)，而无法得到较光滑细腻且均匀之表面，因为水溶性无机盐类无法完全紧附着在玻璃表面上，而造成无机盐类缓慢滑落，导致表面侵蚀的时间长短不一，而产生深浅不同的凹穴，而为避免前述状况，因此选择加入其它的酸液作为辅助材料，以增强水溶性无机盐类的附着能力，使无机盐能够长时间的停留在玻璃表面进行侵蚀，造就较为均匀侵蚀深浅的凹穴。
b、酸液：所述酸液可为各种有机酸或无机酸，其材料系选自于磷酸、柠檬酸、醋酸、乳酸、硼酸、酒石酸之一或彼等混合物，但实施的材料范围不以前述材料为限；使用前述酸液作为辅助材料，可以增强水溶性无机盐类紧附着于玻璃面上的能力，最好，该酸液的使用量约为占总重量比5%至60%；当酸液低于总重量比5%时，水溶性无机盐类不易附着于玻璃面上，又当酸液使用量高于总重量比60%时，则无法使水溶性无机盐类均匀的附着于玻璃表面上，因此会造成侵蚀不均匀、真平度不良的低反射玻璃面。
c、分散剂，其占总重量比0.5%至5%，所述分散剂系选自于硝酸、硫酸、氢氟酸、盐酸之一或彼等混合物；所述分散剂系选自于硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、氢氟酸(HF)、盐酸(HCl)之一或彼等混合物，但实施的材料范围不以前述材料为限；使用前述分散剂可促进水溶性无机盐类均匀附着于玻璃表面上的效果，最好，该分散剂的使用量约为占总重量比0.5%至5%，当分散剂低于总重量比0.5%时，水溶性无机盐类不具有均匀附着于玻璃表面上的效果，又当分散剂的使用量在总重量比5%以上时，则水溶性无机盐类附着于玻璃表面上的能力下降。
d、稳定剂：所述稳定剂系选自于乙基硫醇锡、氯化镁（MgCl2）、硅酸化钠（Na2SiO3）、有机镍化合物类之一或彼等混合物，但实施的材料范围不以前述材料为限；使用稳定剂可使前述蚀刻液中的各组成物易于充分混合并保持稳定，且可增进蚀刻液的长效作用性能；最好，该稳定剂的使用量为占总重量比1%至10%，当稳定剂低于总重量比1.0%时，则无法使蚀刻液中的组成物保持稳定混合以及增加长效作用性能，但当稳定剂使用量在总重量比10%以上时，则会使水溶性无机盐类无法与玻璃材料产生化学反应以形成低反射之表面；以及
e、去离子水(Deionized Water)，其占总重量比为扣除前述各材料重量比之余量。
本发明的 蚀刻液可对玻璃表面进行侵蚀，能使玻璃表面形貌改变以形成具备无眩光低反射效果的表面；且，本发明通过在蚀刻液加入分散剂及稳定剂，可增强无机盐类附着的能力和分布的均匀性，达大幅提升产品良率及成品品质的目的。
本发明并非局限于以上所述形式，很明显参考上述说明后，能有更多技术均等性的改良与变化；是以，举凡熟悉本案技艺的人士，有在相同的创作精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。
附图说明
具体实施方式：
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下实施例的详细说明中，将可清楚的呈现；而该等实施例是用于例示本发明，不能被解释为限定本发明的专利权利范围。
将不同材质及厚度的光学玻璃裁切成10cm * 5cm规格的玻璃基板，并将其中一表面上设置硅胶材质的耐蚀性遮罩，以方便进行玻璃单一面的浸泡蚀刻测试。
在浸泡蚀刻前预先作玻璃表面清洗的动作，然后将玻璃基板投入盛装有本发明配方的蚀刻液的工作槽内，使该玻璃基板的表面完全浸渍于该蚀刻液中以进行蚀刻(chemical milling)；在本实施例中，该工作槽是由耐酸性材质制成的容器，其容积大小约为1,000 ml。
于所述的测试实验中，至少包含二次浸泡蚀刻过程。
在第一次浸泡蚀刻过程，该耐酸容器中盛装有第一蚀刻液，其成分为占总重量比10%至35%的水溶性无机盐类(例如氟化钾)、占总重量比5%至60%的酸液(例如磷酸)、占总重量比0.5%至5%的分散剂(例如硝酸)、占总重量比1%至10%的稳定剂(例如乙基硫醇锡)以及其余量为去离子水；实施方式为：将该第一蚀刻液的工作温度维持在45℃左右，并将受测试的玻璃基板投入盛装有前述第一蚀刻液的工作槽内，使该玻璃基板的表面完全浸渍于第一蚀刻液中，并进行约20分钟左右的浸泡蚀刻，于完成后再进行清洗步骤，使用纯水清洗玻璃基板表面。
第二次浸泡蚀刻过程，使用的耐酸容器中盛装有第二蚀刻液，其成分为占总重量比15%至45%的氢氟酸、占总重量比15%至45%的无机酸(例如磷酸)、占总重量比0.1%至5%的改质剂(例如苹果酸)以及其余量为去离子水；实施方式为：将该第二蚀刻液的工作温度维持在45℃左右，并将经过前述第一次浸泡蚀刻过程的受测试玻璃基板投入盛装有前述第二蚀刻液的工作槽内，使该玻璃基板的表面完全浸渍于第二蚀刻液中，并进行约30分钟左右的浸泡蚀刻，于完成后再进行清洗步骤，使用纯水清洗玻璃基板表面；再当完成前述第二次浸泡蚀刻过程后，取出该玻璃基板并执行清洗、干燥程序，接续对该玻璃基板进行表面粗糙度及光泽度的测试。
实施例
1
以旭硝子(AGC)的青板玻璃(soda-Lime)、厚度约为1.10 mm的玻璃基板为实验样本，经前述浸泡蚀刻步骤后，对该玻璃基板进行表面粗糙度及光泽度的测试结果列于下表。
实施例
2
以康宁Gorilla玻璃（Corning® Gorilla® Glass）的光学无硷玻璃、厚度约为0.72 mm的玻璃基板为实验样本，经前述浸泡蚀刻步骤后，对该玻璃基板进行表面粗糙度及光泽度的测试结果列于下表。
从前述实验结果数据可知，在蚀刻过程中，该玻璃基板表面的光泽度(gloss)上升速度，将会因其光泽度(gloss)越高而呈现越来越缓慢的上升速度，因此也会增加对该玻璃基板表面的蚀刻量；另外，实验结果显示，该玻璃基板表面的60°光泽度是可以被精准的控制，因此本发明可以通过第二次浸泡蚀刻过程来调控60°光泽度的高低，以达客户的需求。
应理解，这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (13)
1.一种无眩光低反射玻璃面的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、提供一玻璃基板，其至少包含一欲加工表面；
b、提供第一蚀刻液，其材料成分至少包含水溶性无机盐类、酸液、分散剂、稳定剂以及去离子水；
c、进行第一蚀刻制程：将所述第一蚀刻液作用于所述玻璃基板的欲加工表面，使该第一蚀刻液温度维持在40℃至50℃之间，作用时间约10至30分钟，然后对所述欲加工表面施予清洗以去除残留的所述第一蚀刻液后，可制成具低反射表面的玻璃基板；
d、提供第二蚀刻液，其材料成分至少包含氢氟酸、无机酸、改质剂以及去离子水；以及
e、进行第二蚀刻制程，将所述第二蚀刻液作用于经所述第一蚀刻制程所得的玻璃基板欲加工表面，使所述第二蚀刻液温度维持在40℃至50℃之间，作用时间约20至40分钟，然后对所述欲加工表面施予清洗以去除残留的所述第二蚀刻液并进行干燥后，获得一无眩光低反射表面的玻璃基板。
2.根据权利要求1所述的无眩光低反射玻璃面的制造方法，其特征在于：其中所述玻璃基板的材料是选自于钠钙硅酸盐玻璃、钠硼硅酸盐玻璃、铅晶质玻璃、铝硅酸盐玻璃、低铁玻璃之一。
3.根据权利要求1所述的无眩光低反射玻璃面的制造方法，其特征在于：其中所述第一蚀刻液的水溶性无机盐类是选自于氟化钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氟酸、过氯酸铵之一或其混合物。
4.根据权利要求1所述的无眩光低反射玻璃面的制造方法，其特征在于：其中所述第一蚀刻液的酸液是选自于磷酸、柠檬酸、醋酸、乳酸、硼酸、酒石酸之一或其混合物。
5.根据权利要求1所述的无眩光低反射玻璃面的制造方法，其特征在于：其中所述第一蚀刻液的分散剂是选自于硝酸、硫酸、氢氟酸、盐酸之一或其混合物。
6.根据权利要求1所述的无眩光低反射玻璃面的制造方法，其特征在于：其中所述第一蚀刻液的稳定剂是选自于乙基硫醇锡、氯化镁、硅酸化钠、有机镍化合物类之一或其混合物。
7.根据权利要求1所述的无眩光低反射玻璃面的制造方法，其特征在于：其中所述第一蚀刻液包含：占总重量比10%至35%的水溶性无机盐类、占总重量比5%至60%的酸液、占总重量比0.5%至5%的分散剂、占总重量比1%至10%的稳定剂以及其余量为去离子水。
8.根据权利要求1所述的无眩光低反射玻璃面的制造方法，其特征在于：其中所述第二蚀刻液的无机酸是选自于磷酸、盐酸、碳酸、氯酸之一或其混合物。
9.根据权利要求1所述的无眩光低反射玻璃面的制造方法，其特征在于：其中所述第二蚀刻液的改质剂是选自于苹果酸、葡萄糖酸、山梨酸、柠檬酸之一或其混合物。
10.根据权利要求1所述的无眩光低反射玻璃面的制造方法，其特征在于：其中所述第二蚀刻液包含：占总重量比15%至45%的氢氟酸、占总重量比15%至45%的无机酸、占总重量比0.1%至5%的改质剂以及其余量为去离子水。
11.根据权利要求1所述的无眩光低反射玻璃面的制造方法，其特征在于：其中还包含在所述第一蚀刻制程前，在所述玻璃基板上设置具耐蚀性的遮罩，将该玻璃基板的表面遮蔽，仅敞露所述欲加工表面。
12.根据权利要求1所述的无眩光低反射玻璃面的制造方法，其特征在于：其中更包含在所述第二蚀刻制程后再增加进行一次或多次的所述第二蚀刻制程。
13.一种可优化玻璃表面的蚀刻液，其特征在于，其组成物至少包含：
a、水溶性无机盐类，其占总重量比10%至35%，所述水溶性无机盐类是选自于氟化钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氟酸、过氯酸铵之一或其混合物；
b、酸液，其占总重量比5%至60%，所述酸液是选自于磷酸、柠檬酸、醋酸、乳酸、硼酸、酒石酸之一或其混合物；
c、分散剂，其占总重量比0.5%至5%，所述分散剂是选自于硝酸、硫酸、氢氟酸、盐酸之一或其混合物；
d、稳定剂，其占总重量比1%至10%，所述稳定剂是选自于乙基硫醇锡、氯化镁、硅酸化钠、有机镍化合物类之一或其混合物；以及
e、去离子水，其占总重量比为扣除前述各材料重量比的余量。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140312 |