光學調控電磁屏蔽玻璃及其製備方法與流程
2023-05-10 00:22:01
本發明涉及一種電磁屏蔽玻璃，特別是涉及一種光學調控電磁屏蔽玻璃及其製備方法。
背景技術：
電磁屏蔽玻璃是一類具有衰減電磁輻射功率功能的透光觀察視窗器件，應用於特種顯示領域時，能夠起到防止電磁信息洩露、抵抗外來電磁幹擾的作用。傳統電磁屏蔽玻璃通常是在高溫高壓條件下利用有機膠片材料將「防眩/減反玻璃」、「電磁屏蔽材料」和「結構支撐玻璃」粘接在一起製成的，其工藝過程較為複雜，成品率相對較低。常用的電磁屏蔽材料主要包括ito導電膜、刻蝕絲網及金屬網柵。其中，ito導電膜具有較高的透光率，但其電導率相對較低，屏蔽效能差，僅能滿足屏效要求較低的應用要求；刻蝕絲網和金屬網柵具有相對較高的屏蔽效能，但其透光率會隨屏蔽效能的增強而迅速衰減，且存在由於光學幹涉而產生的莫爾條紋現象，極大的限制了其應用途徑。
技術實現要素：
本發明的主要目的在於，提供一種新型光學調控電磁屏蔽玻璃及其製備方法，所要解決的技術問題是使其同時具有高光學透過率和高屏蔽效能，從而更加適於實用。
本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種光學調控電磁屏蔽玻璃的製備方法，其包括以下步驟:
在結構支撐玻璃的表面塗覆光刻膠塗層；
根據泰森多邊形法計算無規則網格圖形，將所述無規則網格的圖形輸入雷射器中，在所述光刻膠塗層上進行雷射直寫刻蝕，除去結構支撐玻璃上無規則網格圖形外圍的光刻膠，得到具有無規則網格圖形的光刻膠掩膜；
在所述光刻膠掩膜上鍍制複合金屬膜層；所述的複合金屬膜層包括過渡膜層和屏蔽金屬膜層，過渡膜層附著在所述光刻膠掩膜上；所述的過渡膜層的材料為氧化鋁、鋁和鉻中的至少一種；所述的屏蔽金屬膜層的材料為金、銀、銅、鎳或鐵；
去除鍍制完複合金屬膜層的玻璃上的光刻膠，得到光學調控電磁屏蔽玻璃。
本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。
優選的，前述的光學調控電磁屏蔽玻璃的製備方法，其中所述的光刻膠的材料為正性光刻膠，所述光刻膠的厚度為12-20μm；
所述的複合金屬膜層為：
鉻膜層和銅膜層，鉻膜層的厚度為50-80nm，銅膜層的厚度為300-700nm；
氧化鋁膜層、鋁膜層、和銀膜層，氧化鋁膜層的厚度為10-20nm，鋁膜層的厚度為50-80nm，銀膜層的厚度為300-700nm；
或鉻膜層和金膜層，鉻膜層的厚度為50-80nm，金膜層的厚度為300-700nm。
優選的，前述的光學調控電磁屏蔽玻璃的製備方法，其中根據泰森多邊形法計算無規則網格圖形時，以單位面積上隨機點分布密度和無規則網格圖形的網格邊線線徑為變量；所述網格邊線的線徑為8-15μm。
優選的，前述的光學調控電磁屏蔽玻璃的製備方法，其中利用真空鍍膜法鍍制所述的複合金屬膜層，鍍膜時，本底真空度為3.0×10-4-5.0×10-4pa，烘烤溫度50-80℃，保溫時間為25-35min。
優選的，前述的光學調控電磁屏蔽玻璃的製備方法，其中對所述的結構支撐玻璃的另一表面進行防眩處理或鍍制複合減反射膜。
優選的，前述的光學調控電磁屏蔽玻璃的製備方法，其中採用噴砂法對結構支撐玻璃進行防眩處理，防眩處理包括：研磨砂為粒徑為250-400目的剛玉砂，噴砂機空氣壓力設定為4-12mpa，單點噴砂時間為5-12s；
其中，噴砂結束後得到霧都為2％-20％，光澤度為110-35的單面防眩玻璃。
優選的，前述的光學調控電磁屏蔽玻璃的製備方法，其中所述的複合減反射膜的單面反射率為0.5％-1.0％，其包括：
二氧化矽膜，附著在結構支撐玻璃的另一表面，厚度為60-100nm；
三氧化鋁膜，附著在所述二氧化矽膜上，厚度為50-200nm；
鈦酸鑭膜、鈦酸鍶膜、三氧化二鉭膜或二氧化鈦膜，附著在所述三氧化鋁膜上，厚度為80-260nm；
氟化鎂膜，附著在所述氟化鎂膜上，厚度為70-110nm。
本發明的目的及解決其技術問題還採用以下的技術方案來實現。依據本發明提出的一種光學調控電磁屏蔽玻璃，由本發明所述的方法製備而成；其包括：
結構支撐玻璃；
無規則網格圖形的複合金屬膜層，附著在所述的結構支撐玻璃表面，複合金屬膜層包括過渡膜層和屏蔽金屬膜層，過渡膜層附著在所述結構支撐玻璃表面；其中，
所述的過渡膜層的材料為氧化鋁、鋁和鉻中的至少一種；所述的屏蔽金屬膜層的材料為金、銀、銅、鎳或鐵。
發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。
優選的，前述的光學調控電磁屏蔽玻璃，其包括：
結構支撐玻璃；
複合減反射膜，附著在所述結構支撐玻璃表面；
無規則網格圖形的複合金屬膜層，附著在所述的結構支撐玻璃另一表面，複合金屬膜層包括過渡膜層和屏蔽金屬膜層，過渡膜層附著在所述結構支撐玻璃表面；其中，
所述的過渡膜層的材料為氧化鋁、鋁和鉻中的至少一種；所述的屏蔽金屬膜層的材料為金、銀、銅、鎳或鐵。
優選的，前述的光學調控電磁屏蔽玻璃，其包括：
結構支撐玻璃，一表面為經防眩處理的亞光面；
無規則網格圖形的複合金屬膜層，附著在所述的結構支撐玻璃另一表面，複合金屬膜層包括過渡膜層和屏蔽金屬膜層，過渡膜層附著在所述結構支撐玻璃表面；其中，
所述的過渡膜層的材料為氧化鋁、鋁和鉻中的至少一種；所述的屏蔽金屬膜層的材料為金、銀、銅、鎳或鐵。
藉由上述技術方案，本發明光學調控電磁屏蔽玻璃及其製備方法至少具有下列優點：
本發明中製備光學調控電磁屏蔽玻璃是將電磁屏蔽材料直接製作在結構支撐玻璃上實現的，使用的電磁屏蔽材料為一層具有無規則二維網格形態的高電導率複合金屬膜，該形態的電磁屏蔽材料通過隨機無序網格狀結構對光學幹涉效應的調控來消除莫爾條紋現象；本發明的光學調控電磁屏蔽玻璃無莫爾幹涉條紋現象，結構簡單，耐候性強，且同時具有高光學透過率和高屏蔽效能，其透光率大於80％，電磁屏蔽效能大於等於20db。本發明的製備方法包括過塗膠、雷射直寫刻蝕、真空鍍膜、去膠，製備方法簡單，成品率高。
上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，並可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例並配合附圖詳細說明如後。
附圖說明
圖1是光學調控電磁屏蔽玻璃的結構示意圖。
圖2是實施例1光學調控電磁屏蔽玻璃的結構示意圖。
圖3是實施例2光學調控電磁屏蔽玻璃的結構示意圖。
圖4是實施例3光學調控電磁屏蔽玻璃的結構示意圖。
具體實施方式
為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效,以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的光學調控電磁屏蔽玻璃及其製備方法其具體實施方式、結構、特徵及其功效，詳細說明如後。在下述說明中，不同的「一實施例」或「實施例」指的不一定是同一實施例。此外，一或多個實施例中的特定特徵、結構、或特點可由任何合適形式組合。
本發明的一個實施例提出的一種光學調控電磁屏蔽玻璃的製備方法，其包括以下步驟:
在結構支撐玻璃的表面塗覆光刻膠塗層；
根據泰森多邊形法計算無規則網格圖形，將所述無規則網格的圖形輸入雷射器中，由計算機控制振鏡在所述光刻膠塗層上進行雷射直寫刻蝕，除去結構支撐玻璃上無規則網格圖形外圍的光刻膠，得到具有無規則網格圖形的光刻膠掩膜；
在所述光刻膠掩膜上鍍制複合金屬膜層；所述的複合金屬膜層包括過渡膜層和屏蔽金屬膜層，過渡膜層附著在所述光刻膠掩膜上；所述的過渡膜層的材料為氧化鋁、鋁和鉻中的至少一種；所述的屏蔽金屬膜層的材料為金、銀、銅、鎳或鐵；
去除鍍制完複合金屬膜層的玻璃上的光刻膠，得到光學調控電磁屏蔽玻璃。
金、銀、銅、鎳和鐵作為屏蔽材料具有很好的電磁屏蔽效果，但其與玻璃的粘結性較差，因此在玻璃上鍍制這些屏蔽材料時需要先鍍制與玻璃粘結性良好的過渡膜，氧化鋁、鋁和鉻與玻璃具有良好的粘結性。
較佳的，本發明的實施例所述的光刻膠的材料為正性光刻膠，所述光刻膠的厚度為12-20μm。
較佳的，本發明的實施例所述的光刻膠的材料為pmma單組份正性光刻膠。
較佳的，本發明的實施例所述的過渡膜層的厚度為50-80nm；所述的屏蔽金屬膜層厚度為300-700nm。
較佳的，本發明的實施例所述的複合金屬膜層為：
鉻膜層和銅膜層，鉻膜層的厚度為50-80nm，銅膜層的厚度為300-700nm，鉻作為過渡層與玻璃和銅的粘結性均很強；
氧化鋁膜層、鋁膜層、和銀膜層，氧化鋁膜層的厚度為10-20nm，鋁膜層的厚度為50-80nm，銀膜層的厚度為300-700nm，氧化鋁膜層和鋁膜層作為過渡層與玻璃和銀的粘結性均很強；
或鉻膜層和金膜層，鉻膜層的厚度為50-80nm，金膜層的厚度為300-700nm，鉻作為過渡層與玻璃和金的粘結性均很強。
較佳的，本發明的實施例根據泰森多邊形法計算無規則網格圖形時，以單位面積上隨機點分布密度和無規則網格圖形的網格邊線線徑為變量；所述網格邊線的線徑為8-15μm。其中，單位面積上隨機點分布密度等效為100目
根據泰森多邊形法計算無規則網格圖形時，「單位面積上隨機點分布密度」和「網格邊線線徑」為變量，得出無規則網格圖形後，利用該圖形的單位面積佔空比和預備鍍制的複合金屬膜的電導率計算出預備鍍制無規則網格圖形複合金屬膜的玻璃的透光率和等效方塊電阻，若算出的預備鍍制複合金屬膜的玻璃的透光率和等效方塊電阻不符合實際應用，則新進行計算無規則網格圖形過程，直到得出的圖形的透光率及等效方塊電阻滿足設計要求。
較佳的，本發明的實施例利用真空鍍膜法鍍制所述的複合金屬膜層，鍍膜時，本底真空度為3.0×10-4-5.0×10-4pa，烘烤溫度50-80℃，保溫時間為25-35min。真空鍍膜法鍍制複合金屬膜對玻璃沒有汙染，製備的電磁屏蔽玻璃非常乾淨。
較佳的，本發明的實施例對所述的結構支撐玻璃的另一表面進行防眩處理或鍍制複合減反射膜。
較佳的，本發明的實施例採用噴砂法對結構支撐玻璃進行防眩處理，防眩處理包括：研磨砂為粒徑為250-400目的剛玉砂，噴砂機空氣壓力設定為4-12mpa，單點噴砂時間為5-12s；
其中，噴砂結束後得到霧都為2％-20％，光澤度為110-35的單面防眩玻璃。
較佳的，本發明的實施例所述的複合減反射膜的單面反射率為0.5％-1.0％，其包括：
二氧化矽膜，附著在結構支撐玻璃的另一表面，厚度為60-100nm；
三氧化鋁膜，附著在所述二氧化矽膜上，厚度為50-200nm；
鈦酸鑭膜、鈦酸鍶膜、三氧化二鉭膜或二氧化鈦膜，附著在所述三氧化鋁膜上，厚度為80-260nm；
氟化鎂膜，附著在所述氟化鎂膜上，厚度為70-110nm。
較佳的，本發明的實施例所述的結構支撐玻璃的厚度為0.7-4mm，光學透過率為89％-92％。
較佳的，本發明的實施例中所述的去除鍍制完複合金屬膜層的玻璃上的光刻膠包括以下步驟：將質量濃度為50％-70％的naoh溶液均勻噴塗於已鍍制金屬複合膜層的光刻膠面，浸潤0.5-5min，待光刻膠溶解後用去離子水進行衝洗，用丙酮浸泡去除殘留光刻膠，並將玻璃浸泡於95％-98％的無水乙醇中超聲清洗15-30min，得到的光學調控電磁屏蔽玻璃沒有光刻膠。
較佳的，本發明另一個實施例提出一種光學調控電磁屏蔽玻璃製品的製備方法，根據貼合屏幕的大小將本發明製備的光學調控電磁屏蔽玻璃切割至適宜尺寸，並進行磨邊處理，然後進行u形電極製備，u型電極製作完成後得到光學調控電磁屏蔽玻璃製品。
較佳的，本發明的實施例所述的u形電極制包括：在玻璃邊緣電極採用銅箔包邊方式製作，或通過160-260℃烘烤u形銀漿busbar方式製作。
如圖1所示，本發明的另一個實施例提出一種光學調控電磁屏蔽玻璃，由本發明的製備方法製備而成；其包括：
結構支撐玻璃1；
無規則網格圖形的複合金屬膜層，附著在所述的結構支撐玻璃表面，複合金屬膜層包括過渡膜層2和屏蔽金屬膜層3，過渡膜層附著在所述結構支撐玻璃表面；其中，
所述的過渡膜層的材料為氧化鋁、鋁和鉻中的至少一種；所述的屏蔽金屬膜層的材料為金、銀、銅、鎳或鐵。
較佳的本發明的另一個實施例提出的一種光學調控電磁屏蔽玻璃包括：
結構支撐玻璃；
複合減反射膜，附著在所述結構支撐玻璃表面；
無規則網格圖形的複合金屬膜層，附著在所述的結構支撐玻璃另一表面，複合金屬膜層包括過渡膜層和屏蔽金屬膜層，過渡膜層附著在所述結構支撐玻璃表面；其中，
所述的過渡膜層的材料為氧化鋁、鋁和鉻中的至少一種；所述的屏蔽金屬膜層的材料為金、銀、銅、鎳或鐵。
較佳的，本發明的另一個實施例提出的一種光學調控電磁屏蔽玻璃包括：
結構支撐玻璃，一表面為經防眩處理的亞表面；
無規則網格圖形的複合金屬膜層，附著在所述的結構支撐玻璃另一表面，複合金屬膜層包括過渡膜層和屏蔽金屬膜層，過渡膜層附著在所述結構支撐玻璃表面；其中，
所述的過渡膜層的材料為氧化鋁、鋁和鉻中的至少一種；所述的屏蔽金屬膜層的材料為金、銀、銅、鎳或鐵。
以下實施例中鍍制的膜層後括號中的數據為所鍍制膜層的厚度。
實施例1
本實施例的調控電磁屏蔽玻璃的結構圖如圖2所示。
取厚度為3mm，光學透過率為91％的浮法平板玻璃作為結構支撐玻璃4，在該結構支撐玻璃的表面塗覆厚度為15μm的pmma單組份正性光刻膠塗層；根據泰森多邊形法計算無規則網格圖形，以單位面積上隨機點分布密度和網格邊線線徑為變量，網格邊線線徑為10μm，單位面積上隨機點分布密度等效為100目，將得到的無規則網格的圖形輸入雷射器中，由計算機控制振鏡在所述光刻膠塗層上進行雷射直寫刻蝕，除去結構支撐玻璃上無規則網格圖形外圍的光刻膠，得到具有無規則網格圖形的光刻膠掩膜；利用真空鍍膜的方法在所述光刻膠掩膜上鍍制複合金屬膜層，鍍膜本底真空度為5.0×10-4pa，烘烤溫度80℃，保溫時間30min，其中鍍制的複合金屬膜層為鉻(80nm)/銅(700nm)複合金屬膜層，先鍍制鉻膜層5，後鍍制銅膜層6；將質量濃度為50％的naoh溶液均勻噴塗於已鍍制金屬複合膜層的光刻膠面，浸潤1min，待光刻膠溶解後快速用去離子水進行衝洗去除naoh溶液，利用丙酮浸泡去除殘留光刻膠，並將玻璃浸泡於95％的無水乙醇中超生清洗20min，得到光學調控電磁屏蔽玻璃。
本實施例的光學調控電磁屏蔽玻璃的透光率為82％，電磁屏蔽效能為23db。
實施例2
本實施例的調控電磁屏蔽玻璃的結構圖如圖3所示。
取厚度為1.5mm，光學透過率為89％的浮法平板玻璃作為結構支撐玻璃，利用真空鍍膜方式在該結構支撐玻璃一側鍍制複合減反射膜，鍍制完複合減反射膜後的玻璃膜繫結構為：結構支撐玻璃7/二氧化矽層8(95nm)/三氧化二鋁層9(75nm)/鈦酸鍶層10(105nm)/氟化鎂層11(95nm)；利用塗膠機在該結構支撐玻璃的另一表面塗覆厚度為12μm的pmma單組份正性光刻膠塗層；根據泰森多邊形法計算無規則網格圖形，以單位面積上隨機點分布密度和網格邊線線徑為變量，網格邊線線徑為12μm，單位面積上隨機點分布密度等效為100目，將得到的無規則網格的圖形輸入雷射器中，由計算機控制振鏡在所述光刻膠塗層上進行雷射直寫刻蝕，除去結構支撐玻璃上無規則網格圖形外圍的光刻膠，得到具有無規則網格圖形的光刻膠掩膜；利用真空鍍膜的方法在所述光刻膠掩膜上鍍制複合金屬膜層，鍍膜本底真空度為4.2×10-4pa，烘烤溫度50℃，保溫時間28min，其中鍍制的複合金屬膜層為三氧化二鋁12(10nm)/鋁13(80nm)/銀14(700nm)複合金屬膜層，先鍍制三氧化二鋁膜層；將質量濃度為70％的naoh溶液均勻噴塗於已鍍制金屬複合膜層的光刻膠面，浸潤5min，待光刻膠溶解後快速用去離子水進行衝洗去除naoh溶液，利用丙酮浸泡去除殘留光刻膠，並將玻璃浸泡於95％的無水乙醇中超生清洗15min，得到光學調控電磁屏蔽玻璃。
本實施例的光學調控電磁屏蔽玻璃的透光率為87％，電磁屏蔽效能為25db。
實施例3
本實施例的調控電磁屏蔽玻璃的結構圖如圖4所示。
取厚度為0.7mm，光學透過率為92％的浮法平板玻璃作為結構支撐玻璃15，採用噴砂法對結構支撐玻璃的一側16進行防眩處理，防眩處理的過程中，研磨砂選取粒徑為250目的剛玉砂，噴砂機空氣壓力設定為6mpa,單點噴砂時間5s，噴砂工藝完成後得到霧都2％，光澤度110的單面防眩玻璃；利用塗膠機在該結構支撐玻璃的另一表面塗覆厚度為20μm的pmma單組份正性光刻膠塗層；根據泰森多邊形法計算無規則網格圖形，以單位面積上隨機點分布密度和網格邊線線徑為變量，網格邊線線徑為20μm，單位面積上隨機點分布密度等效為100目，將得到的無規則網格的圖形輸入雷射器中，由計算機控制振鏡在所述光刻膠塗層上進行雷射直寫刻蝕，除去結構支撐玻璃上無規則網格圖形外圍的光刻膠，得到具有無規則網格圖形的光刻膠掩膜；利用真空鍍膜的方法在所述光刻膠掩膜上鍍制複合金屬膜層，鍍膜本底真空度為4.5×10-4pa，烘烤溫度70℃，保溫時間35min，其中鍍制的複合金屬膜層為鉻(70nm)/金(600nm)複合金屬膜層，先鍍制鉻膜層17，後鍍制金膜層18；將質量濃度為60％的naoh溶液均勻噴塗於已鍍制金屬複合膜層的光刻膠面，浸潤5min，待光刻膠溶解後快速用去離子水進行衝洗去除naoh溶液，利用丙酮浸泡去除殘留光刻膠，並將玻璃浸泡於95％的無水乙醇中超生清洗20min，得到光學調控電磁屏蔽玻璃；根據需貼合屏幕的大小將製備的光學調控電磁屏蔽玻璃切割至331.5mm×432mm，並進行磨邊處理，將磨邊處理後的該玻璃通過在240℃烘烤u型銀漿busbar方式製作u型電極，銀漿busbar寬度為3mm，u型電極製作完成後得到光學調控電磁屏蔽玻璃製品。
本實施例的光學調控電磁屏蔽玻璃的透光率為81％，電磁屏蔽效能為29db。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。