具有防指纹功能的抗菌玻璃的制作方法

本实用新型涉及一种具有防指纹功能的抗菌玻璃。

背景技术：
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随着触控显示产品日近普及，人们开始关注此类产品在使用上的卫生安全问题，相关应用终端商开始在产品最外层的玻璃盖板导入抗菌防霉功能(Anti-Microbial, AM Glass)，或者使用具有抗菌功能的玻璃保护贴。而制作具有抗菌功能的玻璃有两种方法，如图1所示。第一种是在玻璃上镀制具有抗菌功能的薄膜(AM Coating)101；第二种是使用离子交换法(Ion-Exchange)，将具有抗菌功能的金属离子(AM Ions)植入玻璃的两侧表面102。目前以抗菌镀膜的专利及产品最为大宗，例如：(中国)秦皇岛邦信新材科技有限公司，主要是因为镀膜制程方法简单及玻璃呈透明色，但抗菌薄膜有被刮擦与磨损的风险，使玻璃表面裸露出无抗菌效果的部份，降低抗菌效用的能力；而采用离子交换方法，抗菌离子为被植入玻璃表面，可长久性的有效抗菌，但容易造成玻璃偏淡黄色，需要工艺参数上的精准控制，目前的大厂有(美国)康宁公司、(德国)肖特集团及(中国)科立视材料科技有限公司。

在3C产品使用上，为了减少指纹油污沾附在玻璃上，故会在此抗菌玻璃的表面镀制低表面能的薄膜，达到疏水疏油效果。目前防指纹(Anti-Fingerprinting, AF)薄膜的镀制方式有七种。第一种是真空蒸镀(Vacuum Evaporation)；第二种是真空/非真空喷涂(Vacuum/Atmospheric Spray)，前驱物材料可采加热汽化或雾化方式，其中前驱物材料以加热汽化形式，并在常压下喷涂于基板形成薄膜，又称为常压蒸镀(Atmospheric Evaporation)；第三种是常压电浆喷涂(Atmospheric Plasma Spray)；第四种是浸润涂布(Dipping Coating)；第五种是刷涂(Brush Coating)；第六种是旋转涂布(Spin Coating)；第七种是旋转涂布(Spin Coating)。其中以非真空喷涂及真空蒸镀方法，广为知名大厂所使用。

抗指纹镀膜为公知技术，其基本原理为抗指纹材料中含有低表面能的氟(F)聚合物或氟化硅烷，其可与基板表面的硅(Si)悬浮键，形成硅-氟键结(Si-F binding)，可使基板表面达到疏水疏油效果。抗指纹镀膜于抗菌玻璃基板的业界一般操作流程如图2所示，首先使用清洁溶剂将抗菌玻璃基板洗净，然后以强力气体吹干抗菌玻璃基板表面的水渍201；再来使用等离子(Plasma Clean)去除抗菌玻璃基板表面的微附着物，使玻璃表面能裸露出Si悬浮键202；最后镀上抗指纹薄膜，并在玻璃与抗指纹薄膜界面形成稳定的Si-F键结203。此外，一般玻璃的二氧化硅(SiO2)含量约60 wt%，为了增加抗指纹层的附着力及耐刮性，会先在玻璃表面采用物理气相沉积(Physical Vapor Deposition, PVD)的蒸镀(Evaporation)或溅镀(Sputtering)高致密性的SiO2薄膜204，然后再镀制抗指纹层205。

在离子交换法的抗菌玻璃使用上，如图3所示，采用非真空的喷涂AF镀膜302，因AF薄膜非常薄且致密性低，细菌可通过AF膜层与玻璃接触301，玻璃产品仍具有抗菌效果，且喷涂AF的制作方法省去了昂贵的真空设备及制程时间，其价格较便宜，但AF磨耗耐用性较差；而采用真空蒸镀AF膜层305，会先在玻璃表面采用PVD镀制高致密性的SiO2薄膜304，使其AF膜层的磨耗耐用性较佳，但此SiO2薄膜会阻碍抗菌离子与表层的细菌反应，导致抗菌效能下降。

目前尚未有专利或技术文献针对此部份进行改进，因此，为了提供一种AF膜层耐用性佳且具有长久性抗菌的玻璃产品，有必要发展具有创新且进步性的防指纹抗菌玻璃及其制造方法。

技术实现要素：
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本实用新型的目的在于提供一种具有防指纹功能的抗菌玻璃，该具有防指纹功能的抗菌玻璃结构简单、设计合理，有利于提高其耐用性和长久性抗菌。

本实用新型具有防指纹功能的抗菌玻璃，其特征在于：包括抗菌玻璃基板和覆设在抗菌玻璃基板上具有空隙的SiO2膜层，所述SiO2膜层上覆设有AF膜层。

进一步的，上述SiO2膜层上表面呈非连续岛状，岛状体之间的非连续即形成空隙。

进一步的，上述SiO2膜层上的岛状体厚度为30nm~1000nm，非连续岛状间距为30nm~200nm，即所述空隙为30nm~200nm。

进一步的，上述SiO2膜层内掺杂微量的高表面张力的金属元素，微量的金属掺杂剂量比例0.1wt%~5.0wt%。

进一步的，上述SiO2膜层上具有连续柱状体，此柱状长度为30nm~500nm，柱宽为1nm~20nm，柱状间具有所述间隙。

进一步的，上述SiO2膜层上具有连续柱状体，所述空隙由化学溶液蚀刻形成，此柱状长度为30nm~500nm，柱宽约1nm~20nm，空隙为1nm~200nm。

进一步的，上述SiO2膜层采用非导电金属真空镀膜等方式镀覆在抗菌玻璃基板上。

进一步的，上述AF膜层通过蒸镀等方式镀覆在SiO2膜层上。

本实用新型具防指纹功能的抗菌玻璃，通过表面镀制具有空隙的SiO2薄膜和镀上防指纹层，使细菌可通过SiO2膜层的微间距空隙，与抗菌玻璃基板表面接触，实现了灭菌作用，同时又达到防指纹层的高附着及耐刮性的目的。

附图说明：

图1A、1B是现有具有抗菌功能玻璃的构造示意图；

图2是现有抗指纹镀膜在抗菌玻璃基板上的工艺流程示意图；

图3A、3B是现有离子交换法在抗菌玻璃上使用的构造示意图；

图4是本实用新型实施例1、2的构造示意图；

图5是本实用新型实施例3的构造示意图；

图6是本实用新型实施例4的构造示意图；

图7是本实用新型的构造示意图。

具体实施方式：

下面结合实施例对本实用新型方法作进一步的详细说明。需要特别说明的是，本实用新型的保护范围应当包括但不限于本实施例所公开的技术内容。

本实用新型具有防指纹功能的抗菌玻璃包括抗菌玻璃基板1和覆设在抗菌玻璃基板上具有空隙K的SiO2膜层2，所述SiO2膜层2上覆设有AF膜层3。AF膜层3即防指纹(Anti-Fingerprinting, AF)薄膜。

上述空隙K是在SiO2膜层2上、下表面之间形成的，以使细菌可通过SiO2膜层的该微间距空隙K(空隙约1nm-200nm宽，高度与膜层厚相当)，能与抗菌玻璃基板1表面接触（或者说抗菌玻璃基板1上抗菌离子容易穿过SiO2膜层与细菌接触，实现灭菌）。实现SiO2膜层2具有空隙K的结构及生产工艺诸多，本申请列举几个实施例及其制作工艺：

实施例1

如图4所示，将一清洁后的抗菌玻璃基板401放置于PVD镀膜设备中，镀膜材料的主成分为二氧化硅(SiO2)，采用非导电金属真空镀膜 (Non-Conductive Vacuum Metallization, NCVM) 技术方法，藉由镀膜参数：镀膜功率、制程压力、基板温度、膜厚等控制，将SiO2连续膜(continuous film)调整为非连续岛状(non-continuous islands)结构402，此岛状厚度约30nm~1000nm，非连续岛状间距约30nm~200m，再采用蒸镀法将AF膜层403镀制于此具有SiO2结构的抗菌玻璃基板上。上述SiO2膜层上表面呈非连续岛状，岛状体之间的非连续即形成空隙。

实施例2

将一清洁后的抗菌玻璃基板放置于PVD镀膜设备中，采用NCVM 技术方法，镀膜材料的主成分为SiO2，并掺杂(doping)微量的高表面张力的金属元素(铟(In)、镓(Ga)等)，藉由控制微量的金属掺杂剂量比例(doping: 0.1wt%~5.0wt%)，将SiO2连续膜调整为非连续岛状(non-continuous islands)结构，此岛状厚度约30nm~1000nm，非连续岛状间距约30nm~200nm，再采用蒸镀法将AF膜层镀制于此具有SiO2结构的抗菌玻璃基板上。

此NCVM镀膜技术通常用于塑料基板上的金属色装饰镀膜，因其金属呈非连续岛状结构，故可有效避免电磁屏蔽效应影响3C产品的无线讯号传递。然而根据材料物理特性可知，金属材料的表面张力较大，在此膜厚范围容易形成岛状结构，但氧化物材料的表面张力小于金属材料，故在镀制SiO2时掺杂微量的高表面张力金属元素(In、Ga等)，可助于SiO2更容易形成非连续岛状结构。

实施例3

如图5所示，将一清洁后的抗菌玻璃基板501放置于PVD镀膜设备中，镀膜材料的主成分为SiO2，根据PVD成长氧化物的Thornton微结构模型(Micro-Structure Zone Model, SZM)，藉由镀膜参数：镀膜功率、制程压力、基板温度、膜厚等控制在Zone II区域范围，可将SiO2连续膜调整为连续柱状结构(columnar)502，此柱状长度约30nm~500nm，柱宽约1nm~20nm，再采用蒸镀法将AF膜层503镀制于此具有SiO2结构的抗菌玻璃基板上。此氧化物柱状为连续式并排，AF膜层上的细菌会以毛细现象(capillary action)，透过柱状间隙（即空隙K）到达抗菌玻璃表面，达到灭菌效果。此外，如采用SZM的其他微结构参数区域(Zone I、Zone III、Znoe T)，SiO2会形成结构连续性薄膜或大/小尺寸的结晶颗粒，会影醒细菌到达到抗菌玻璃表面的路径，甚至是阻碍细菌扩散，导致其残留于AF表面，无法达到抗菌玻璃的功效。

实施例4

如图6所示，将一清洁后的抗菌玻璃基板601放置于PVD镀膜设备中，镀膜材料的主成分为SiO2，根据PVD成长氧化物的微结构模型，藉由镀膜参数控制在Zone II区域范围，可将SiO2连续膜调整为连续柱状结构602，再使用化学蚀刻溶液(etching solution: 氢氟酸(HF)或硫酸( HCl)等)，将连续柱状结构蚀刻呈较大间隙603的不连续柱状结构(non-continuous columnar)，此柱状长度约30nm~500nm，柱宽约1nm~20nm，间隙约1nm~200nm，最后使用蒸镀法将AF膜层604镀制于此具有SiO2结构的抗菌玻璃基板上。

本实用新型具防指纹功能的抗菌玻璃，通过表面镀制具有空隙的SiO2薄膜和镀上防指纹层，使细菌可通过SiO2膜层的微间距空隙，与抗菌玻璃基板表面接触，实现了灭菌作用，同时又达到防指纹层的高附着及耐刮性的目的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。