基板表面结构的制造方法与流程

文档序号:25543865发布日期:2021-06-18 20:41
基板表面结构的制造方法与流程

本发明有关于光学组件,尤指一种在基板设置具有抗反射及抗污的微结构体。



背景技术:

玻璃具有优异的光学性质,且对于物理性与化学性的侵蚀有较佳的抵抗能力,能用于制作出高质量之光学组件。当玻璃应用于移动电话、笔记本电脑…等具有显示面板的装置时,从玻璃到面板之间会经过多种界面,将经过各个界面反射的光会因相干作用,而使光强度较只遇到单一界面时增强或减弱。而玻璃本身并不具有抗反射(增穿透)的能力,因此,为了让玻璃的外表面(此处及以下所称之外表面,系指玻璃背对显示面板的一面)具有抗反射的能力,许多厂商系于玻璃的外表面上制作微结构体,不仅能保有玻璃优异的特性,同时能让表面反射的效果。

上述的微结构体通常称为抗反射层(anti-reflectionlayer,或增透层),它的主要功能是减少玻璃表面的反射光,从而增加这些组件的透光量,以及减少或消除各种杂散光。换言之,在玻璃的外表面所设置的抗反射层提高玻璃透光率,降低玻璃反射率,达到可以清晰看到显示面板的目的。而抗反射层的设置方式,一般是利用真空镀膜制程或者磁控溅射镀制程,将高低折射率材料交叉堆栈在玻璃的外表面。

又,一般抗反射层有单层及多层两种,单层膜通常镀氟化镁(mgf2),可将单面反射率降低,并且提高穿透率提高至,多层膜可将单面反射率再降低,且可将穿透率提高至98%以上,如果在搭配上较高质量的玻璃,几乎可以达到近100%的穿透的效果。

但是,玻璃表面镀有单层或多层的抗反射层后,玻璃表面特别容易产生污渍,而污渍会破坏抗反射层的抗反射效果。其原因在于,反射膜层为复数个微结构体所组成,而在水、油污或其他污物特别容易进入到各微结构体之间的孔穴之中,进而导致抗反射层的效果降低。

这种问题的解决方案是在抗反射层上再镀一层具有疏油、疏水的抗污层(anti-smudgelayer),而且抗污层必须非常薄,以令抗污层不会改变抗反射层的光学特性。抗污层的材料以氟化物为主,有二种加工方法,一种是浸泡法,一种是真空镀膜,而最常用的方法是真空镀膜。当抗反射层完成后,可使用真空镀膜制程将氟化物镀于抗反射层上。抗污层可将多孔穴的抗反射层覆盖起来,并且能够将水和油与镜片的接触面积减少,使油和水滴不易粘附于抗污层表面。

进一步而言,抗污层也是属于复数个微结构体所组成,只是抗污层的微结构体的尺寸比抗反射层的尺寸小,甚至抗污层的微结构体尺寸达到如莲叶表面的超疏水(superhydrophobicity)性质,使得落于抗污层上之水珠与其之接触角(contactangle)大于110度以上,使得水不沾附于抗污层而形成小水珠。此外,细小之纤毛使灰尘等杂质与雨水不易沾附,称为自洁(self-cleaning)特性,前述的超疏水(superhydrophobicity)性质及自洁(self-cleaning)特性通常被称为莲花效应(lotuseffect)。

如上所述各家厂商大部分专注于真空镀膜制程,真空镀膜制程需要经过黄光、微影、蚀刻…等流程,才能达到在玻璃表面设置复数微结构体的目的,但因黄光、显影需使用大量化学药剂(光阻/显影剂),且每片玻璃都需重复使用黄光、显影制程,使得以前述方法所制作成具有抗反射层及抗污层的玻璃产品之价格不具竞争力及造成环境污染,因此需要针对此问题进行改善。



技术实现要素:

有鉴于先前技术的问题,本发明之目的系在基板上设置具有抗反射及抗污特性的微结构体,但是在基板设置微结构体的制造过程,不需要黄光/显影流程,不用使用大量化学药剂(光阻/显影剂),可以降低生产成本,减少环境污染,甚至可以缩短生产制造时间。

根据本发明之目的,系提供一种基板表面结构的制造方法,包括下列步骤,将基板的一面结合磁性板,基板的另一面设置金属屏蔽,且金属屏蔽上设有复数个开孔,并藉由磁性板的磁性吸住金属屏蔽,令基板被紧密地压合在磁性板与金属屏蔽之间形成一待制品,再将待制品浸泡在蚀刻溶液中,使得蚀刻侵蚀基板相对开孔的位置,从蚀刻溶液中取出待制品,移除磁性板与金属屏蔽,使得基板原本相对金属屏蔽的一面在相对各开孔的位置分别形成微结构体,基板的表面之复数个微结构体做为具有抗反射及抗污的复合功能层。

其中,基板为玻璃或者塑料。

其中,各开孔系以固定孔距及孔径分布在金属屏蔽上,或者各开孔系在预定的孔距范围内以随机孔距及固定的孔径分布在金属屏蔽上,使得各开孔随机分布在金属屏蔽。

其中,任二微结构体的中心距离的最大宽度为200~900纳米之间,各微结构体的外径为任二微结构体的中心距离的最大宽度的0.2~0.6倍之间,且微结构体的深度微70~200纳米之间。

其中,蚀刻溶液系为酸类无机溶液,例如氢氟酸,或者蚀刻溶液系为有机溶剂,如:丙酮、异丙醇。

综上所述,本发明利用磁性板及金属屏蔽夹住基板,且仅以一道蚀刻程序,即可在基板上制作成具有抗反射及抗污的复合功能层,相较于传统的基板需要分别制作抗反射层及抗污层而言,减少了化学药剂的使用量,可以简化了制作步骤,达到降低生产成本,减少环境污染,缩短生产制造时间的目的。

附图说明

图1为本发明的制造流程示意图。

图2为本发明的金属屏蔽的示意图。

图3为本发明的磁性板、金属屏蔽及基板间的磁性吸附示意图。

图4为基板无微结构体的光路示意图。

图5为基板具有微结构体的光路示意图。

附图标记

1:基板

12:氮化硅层

14:氧化铟锡层

16:发光层

18:电极层

2:磁性板

3:金属屏蔽

30:开孔

4:待制品

5:蚀刻溶液

6:复合功能层

60:微结构体

w:孔距

ψ:孔径

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,但并不用于限定本发明。

请参阅图1所示,本发明系提供一种基板1表面结构之制造方法,包括下列步骤:

s101:将基板1夹在磁性板2与金属屏蔽3之间形成一待制品4。其中金属屏蔽3上设有复数个开孔30(如图2所示),藉由磁性板2的磁性吸住金属屏蔽3令基板1被紧密地压合在磁性板2与金属屏蔽3之间(如图3所示);

s102:再将待制品4浸泡在蚀刻溶液5中,使得蚀刻侵蚀基板1相对开孔30的位置;

s103:从蚀刻溶液5中取出待制品4,移除磁性板2与金属屏蔽3,使得基板1相对金属屏蔽3的一面在相对各开孔30的位置分别形成微结构体60微结构体60,基板1的表面之复数个微结构体60构成具有抗反射及抗污的复合功能层6,其中微结构体60系为金字塔型、圆锥型、梯形四面体或多阶梯状体,但本发明实际实施时,并不以此为限。

在本发明中,金属屏蔽3进一步系为精细金属掩模板(finemetalmask),金属屏蔽3系可为铁磁性或者亚铁磁性的金属板所制成,进一步金属屏蔽3系为镍铁合金板,例如:因瓦合金板(invar),其中金属板经过蚀刻制程针对要制作成开孔30的位置不断的侵蚀减薄金属板的厚度,而在金属板上形成各开孔30,或者是利用电铸制程成型金属屏蔽3,或者以树脂和金属材料混合以制作金属屏蔽3。

请参阅图3所示,由于金属屏蔽3系可为铁磁性或者亚铁磁性的金属板所制成,因此,当基板1的一面结合磁性板2,基板1的另一面设置金属屏蔽3时,假设磁性板2相对于基板1的一面为磁性板2的n极,金属屏蔽3面对基板1的一面将受到磁性板2的磁场感应吸引而磁化成s极,此时,金属屏蔽3被磁性板2,进一步使得基板1被夹在磁性板2与金属屏蔽3之间。

在本发明中,基板1为玻璃或者塑料,而蚀刻溶液5系为酸类无机溶液,例如氢氟酸,或者蚀刻溶液5系为有机溶剂,如:丙酮、异丙醇。其中酸类无机溶液系为玻璃的蚀刻溶液5,而有机溶剂系为塑料的蚀刻溶液5。

请参阅图4所示,系在无微结构体60的基板1的底面依序设置氮化硅层12、氧化铟锡层14、发光层16及电极层18,其中基板1的折射率n=1.4~n=1.6之间,例如:玻璃的折射率n=1.46,而塑料(例如:聚碳酸酯,polycarbonate,简称:pc)的折射率n=1.59、氧化铟锡层14的折射率约为n=1.8、发光层16的折射率约为n=1.75,基板1的厚度为2毫米(2mm)、氮化硅层12的厚度为600纳米(600nm)、氧化铟锡层14的厚度为200纳米(200nm)、发光层16的厚度为100纳米(100nm),空气折射率则是折射率是n=1。根据司乃耳定律(snell’slaw)n1sinθ1=n2sinθ2,其中θ系指光线在基板1中行进的角度,光线从高折射率材料进入低折射率介质时,若其入射角比临界角大,光线就不会穿透进入另一介质而产生全内反射现象。以玻璃的折射率n=1.46及空气的折射率n1为例,当光线从发光层16经过氮化硅层12、氧化铟锡层14,到达基板1(如玻璃)的内部,且光线入射角度大于的全反射临界角(43.2度),使得光将在玻璃内全反射无进入另一介质,造成光源的穿透率不佳。

请参阅图5所示,本发明的制造方法所制成的基板1,其一面具有复数个微结构体60所构成的复合功能层6,基板1的底面同样依序设置氮化硅层12、氧化铟锡层14、发光层16及电极层18,而且基板1氮化硅层12、氧化铟锡层14、发光层16的厚度及折射率如上述相同,当光源从发光层16经过氮化硅层12、氧化铟锡层14,到达基板1(如玻璃)的内部,由于复合功能层6的作用,使得光线不会在基板1内部全反射,使得光源可以穿过基板1进入到外部,换言之,基板1的穿透率有所提升。另外,由于复合功能层6与水滴之间的表面接触角大于110度以上,因此,基板1具有疏水抗污的特性。表面接触角(contactangle)指当液体滴在固体表面上达热力学平衡时,固体表面和液滴切线的夹角。意即,基板1与水滴的切线夹角大于110度以上。在此氮化硅层12、氧化铟锡层14、发光层16及电极层18等组成触控模块的相关组件进行说明光源的穿透性,但是本发明在实际实施时,并不以触控模块为限,举凡需要基板的光学组件,都属于本发明所欲主张的范围。

为了让复合功能层6具有抗反射、增加穿透率,且具有疏水性,在本发明中,任二微结构体60的中心距离的最大宽度为200~900纳米之间,各微结构体60的外径为任二微结构体60的中心距离的最大宽度的0.2~0.6倍之间,且微结构体60的深度微70~200纳米之间。此外,若所有的微结构体60在基板1的表面是以规则排列,例如:矩阵排列,将会造成从复合功能层6穿出的光线(影像)模糊,因此,微结构体60的排列方式为随机排列。

进一步而言,金属屏蔽3的各开孔30系以固定孔距w及孔径ψ分布在金属屏蔽3上,但是基板1经过蚀刻溶液5侵蚀后,任二微结构体60的最大宽度、外径及深度固定,会有影像模糊的问题。因此,在本发明中,金属屏蔽3的各开孔30系在预定的孔距范围内以随机孔距w及固定的孔径ψ分布在金属屏蔽3上,使得各开孔30随机分布在金属屏蔽3,或者以影像仿真软件(如:lighttools)将微结构体60在前述的条件下,以不规则方式的排列出达到影像优化效果的光学仿真结果,再依照此光学仿真结果制作相应的开孔30排列的金属屏蔽3,再进一步利用金属屏蔽3与磁性板2夹住基板1,用以在基板1上制作出符合光学仿真结果的复合功能层6,而且任二微结构体60的最大宽度、外径及深度在前述的尺寸范围之内。

或者,以电子表格软件(如:excel),将微结构体60在前述的条件下以随机试算条件以不规格排列金属屏蔽3的各开孔30分布位置,再依照前述不规格排列分布位置在金属屏蔽3上设置开孔30。使得金属屏蔽3与磁性板2夹住基板1,基板1经过蚀刻溶液5侵蚀后,在基板1上制作的复合功能层6的任二微结构体60的最大宽度、外径及深度在前述的尺寸范围之内。

据上所述,本发明利用磁性板2及金属屏蔽3夹住基板1,且仅以一道蚀刻程序,即可在基板1上制作成具有抗反射及抗污的复合功能层6,相较于传统的基板1需要分别制作抗反射层及抗污层而言,减少了化学药剂的使用量,可以简化了制作步骤,达到降低生产成本,减少环境污染,缩短生产制造时间的目的。此外,为了解决微结构体60规则排列会造成影像模糊的问题,再以各种不同的方式设计金属屏蔽3上的各开孔30的分布位置,以令各开孔30以随机不规则的方式分布在金属屏蔽3上,进而使得金属屏蔽3与磁性板2夹住基板1,基板1经过蚀刻溶液5侵蚀后,在基板1上制作的复合功能层6的任二微结构体60的最大宽度、外径及深度在前述的尺寸范围之内。

上列详细说明系针对本发明的可行实施例之具体说明,惟前述的实施例并非用以限制本发明之专利范围,凡未脱离本发明技艺精神所为之等效实施或变更,均应包含于本案之专利范围中。

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