用于纹理化玻璃表面的热电方法_3

文档序号:9221039阅读:来源:国知局
不含碱金属钡硼铝硅酸盐玻璃的差异化干涉对比光学照片分别见图3和4。图3的硅铝酸钠玻璃基片在纹理化之前和之后的光学轮廓仪高度图像分别见图5A和5B。
[0058]来自(A)照相平版印刷-纹理化的线条模板电极和(B)具有使用所述的热电处理从模板电极复制的特征的硅铝酸钠玻璃表面的形貌高度图像、高度横截面和尺寸统计见图6A和6B。即,图6A显示模板电极中的纹理,图6B显示相应的玻璃基片中的纹理。在图6的示例中,把玻璃加热到250°C的温度,最大施加的电压是400V。
[0059]图7所示是从照相平版印刷-纹理化的模板电极复制到硅铝酸钠玻璃表面上的形貌特征。图7A和7B显示来自玻璃表面上的多个1.5 μ m-30 μ m宽的线条特征的高度图像。图7C是示例特征,其具有亚微米的横向尺寸。图7D显示汇总的来自形貌图像的Z-高度分布柱状图,显示25-50nm特征深度变化。
[0060]纹理化的玻璃基片的横截面SEM显微图像见图8。图8A和8B所示的70°倾斜图像突出了纹理化的形貌,而图8C中的背散射图像显示了未受影响的玻璃区域804和邻近的高度降低的(离子贫化)区域802a和802b之间的对比的精细证据。图8D的显微图像获自把相同样品在1% HF中蚀刻I分钟之后,同时突出了组成改变区域的程度和特征,还表明网络改性剂贫化、高度降低区域的蚀刻速率基本上快于本实施方式的初始玻璃组成的蚀刻速率。
[0061]能量色散X射线图谱(EDS)图(A-E)见图9,一起的横截面SEM显微图像显示在纹理化的硅铝酸钠玻璃基片上的相应的取样区域A-E。SEM显微图像显示邻近未改性的玻璃区域的点E和邻近离子贫化区域的点A。点D处的本体玻璃组成见谱图D。本体组成D在区域E和在区域C是基本上未改变的,其在原始的玻璃表面以下约0.5微米。但是在点A和B,其落在改变的区域,观察到显而易见的钠、镁和钾贫化。
[0062]在一些实施方式中,所述方法涉及提供模板电极,使模板电极接触玻璃基片表面,加热基片到小于其玻璃化转变温度的温度,和施加电压到电极来在玻璃中诱导局部离子迀移和在玻璃表面中形成纹理。相对于玻璃,模板电极是正向偏压的。接触模板电极的玻璃表面可称为玻璃的“阳极侧”或“阳极的”表面。玻璃的相对侧可称为玻璃的“阴极侧”或“阴极的”表面。
[0063]为了在纹理化区域上提供场均匀性,加工温度下模板电极材料可比玻璃更加导电。例如,模板电极可由下述材料形成或用下述材料涂覆:贵金属或抗氧化金属Au,Pt,Pd,TiN,TiAlN等。可在玻璃基片的非纹理化侧即背面提供对电极,从而在纹理化区域上提供场均匀性。
[0064]电极可包括块体材料或薄膜。例如,电极可为分离的组件,使其接触玻璃基片以用于纹理化步骤,随后与玻璃分离。或者,电极特别是背面阴极可为直接在玻璃表面上形成的导电薄膜。模板电极可使用各种方法纹理化,包括光刻、机械加工等。
[0065]在加热和施加电压的操作中,模板电极和玻璃基片可保持物理接触。在示例实施方式中,平坦的玻璃基片可使用平坦的模板电极纹理化。另一方面,成形的或弯曲的玻璃基片可使用具有相应的形状或曲度的模板电极来纹理化。因此,模板电极和玻璃基片可为形状匹配的,在纹理化步骤中至少于所需的纹理化区域上提供电极-玻璃接触。即使模板电极和玻璃表面之间的初始接触不紧密,当施加电压时在界面处形成的静电压力可使两个界面形成紧密接触。
[0066]如本文所使用,通用术语“玻璃”指基片材料,但基片材料用于包括任意广义类别的离子导电无机材料,包括玻璃、玻璃陶瓷和可从粘性态形成的陶瓷。
[0067]根据一种实施方式,玻璃基片可使用下拉技术来形成。玻璃基片可包括玻璃带,例如,可在纹理化之前和之后卷绕并储存用于后续应用的玻璃带。典型玻璃带包括通常平行于它的拉制边缘的长的尺寸L(长度L)和横切于长度的宽度W。
[0068]可改变玻璃带尺寸,从而可沿着带的长度和/或宽度形成纹理。在一些实施方式中,可按照类似于依次在光学照片胶片带上形成图像的方式在玻璃带上形成纹理,纹理化的带只需沿着一个维度分离来形成单个设备或组件,例如显示设备。
[0069]在玻璃带上形成纹理之前或之后,可把带切割成单个片段。因此,在一种方法中,所示纹理化过程适用于间歇加工,而第二种方法中纹理化适用于连续的或卷对卷加工,例如在柔性玻璃基片的情况下。
[0070]术语“柔性”通常用来描述玻璃基片,尽管在纹理化时基片无需挠曲。柔性基片足够薄,且具有足够高的强度来提供小于约30cm,小于约1cm,小于约5cm,小于约2cm,或小于约Icm的弯曲半径。可使用连续或半连续的制造过程来制备纹理化玻璃基片,潜在地涉及在过程中弯曲基片。换句话说,用于纹理化玻璃的最终应用可能无需挠曲基片,但成本有效地制造过程可能需要。另一示例涉及在使用时弯曲纹理化的玻璃基片。可制备包括纹理化的玻璃基片的组件的设备,用于连续的或平坦的间歇过程的柔性或柔顺性应用。
[0071]下面通过以下实施例进一步阐述本发明。
[0072]实施例1和2 -刷线条纹理与富含碱金属和标称的不含碱金属玻璃基片
[0073]使用具有刷线条纹理的高纯铂(Pt)箔(ESPI ;3N5纯度)形成模板电极。半随机的纹理见图2A,其是用于把箔拉制到其最终厚度的过程的固有结果。
[0074]在不同条件下使用不同的玻璃组合物实施了平行实验。
[0075]在一实施例中,平坦的硅铝酸钠玻璃基片与Pt箔阳极和使用石墨箔片制备的对电极联用。把玻璃置于电极之间之后,把组件放入?1χ10_4托(Torr)的真空室并加热到300°C。在300°C下平衡15分钟之后,把100V施加到阳极。观察到电流首先增加,然后随着形成贫化层缓慢下降。允许电流下降到其峰值的10% (限定为5mA最大),然后阶段地把电压增加到200V。在各步骤中,允许电流下降到其峰值的10%,然后把电压增加到300V和随后到400V。在电压升高之后,把样品冷却到室温,去除电压,排空腔室和手动分离模板电极-玻璃组件。
[0076]在另一实施例中,把本体钠含量为约500ppm的硼铝钡硅酸盐平坦玻璃样品与Pt箔阳极和溅射沉积的Pt薄膜背面阴极联用。和前面的实施例类似,把组件放入?1χ10_6托的真空室。将所述样品加热至600°C。在温度下平衡15分钟之后,把2,500V施加到阳极,保持30分钟。然后把样品冷却到室温,去除电压,排空腔室并手动分离组件。
[0077]所得纹理化的玻璃基片的光学照片见图3和4,其分别表明玻璃表面阳极侧上的刷线条纹理匹配模板电极箔的纹理。图5B显示来自硅铝酸钠玻璃表面的形貌数据,证实显微镜图像(图3)中的光学对比归因于诱导的纳米尺度形貌。
[0078]手工探测证实直接书写的纹理是玻璃表面的硬的集成部分,而XPS和SMS分析证实了两实施例中玻璃态局部改性剂贫化的组成。实施例1和2显示了在富含碱金属和标称不含碱金属玻璃组合物中半随意纹理的直接书写。
[0079]实施例3 -硅铝酸钠玻璃上的光刻纹理化的线条
[0080]使用平版印刷方法制备了良好限定的一系列具有各种几何形貌的特征的模板电极。为了形成模板电极,把300nm等离子体增强的化学气相沉积的氧化硅(PECVDS12)薄膜沉积在预清洁的硅基片上。使用传统的平版印刷把互相交错的线条纹理结合进入氧化硅层。然后,把氮化钛(TiN)或铂(Pt)接触层沉积在纹理化表面上来形成导电模板电极结构。
[0081]使用平版印刷制备的模板电极,对平坦的硅铝酸钠玻璃基片进行纹理化。把石墨箔用作阴极。
[0082]把玻璃排布在电极之间之后,把组件放入?1χ10_4托(Torr)的真空室并加热到300°C。在300°C下平衡15分钟之后,把100V施加到阳极。观察到电流首先增加,然后随着形成贫化层缓慢下降。允许电流下降到其峰值的10% (限
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