专利名称：具有曲率变化图案的玻璃面及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种具有曲率变化图案的玻璃面及其制造方法，尤指一种在玻璃表面形成隐性图形的曲率变化图案，可由光线反射以投射呈现对应的清晰光影图案，特别是，该曲率变化图案是利用设有预定图案屏蔽以化学离子强化手段形成在玻璃面上。
背景技术：
投射镜是指一种在镜面上设有隐性图案，特别是细微的曲率变化图案，当光线照射在镜面上，反射后的光线受到镜面上的曲率变化图案的作用，使光线产生微妙汇聚或分散现象，因而可将镜面上的隐性图案投射形成一相对应的清晰光影图案，令人备感新奇，因此该技术适合应用作为商标或装饰图案的设置，一可应用于艺术化图形工艺品的创作。根据史料记载，投射镜最早可见于中国西汉时代，其利用铜镜来进行光线反射，可在光线反射后显影呈现出对应于铜镜背面花纹的清晰光影图案，而该铜镜的投射镜效果是利用精细刮磨的手法以在镜面上形成一对应于该铜镜背面花纹的细微的曲率变化图案，由于前述铜镜的精细刮磨手段不仅十分耗时费工，而且须要具备精良操作技术方可顺利加工完成，导致投射镜无法被广为使用。美国专利US5，080, 940中揭露了具有上述相同效果的投射镜制造方法，其是在反射体成型后，在反射体镜面侧的另一面进行雷射切割出具花纹的图样，利用该图样使得反射体镜面侧形成对应的曲率变化，来达到如同上述在镜面侧进行刮磨所产生的效果，但是此方法同样需要进行二段加工，且使用雷射进行图样切割成本昂贵，不符合经济效益。另外，公告号M292695的台湾专利揭露一种利用射出成型所制成的投射镜，利用在一厚度小于3mm的塑化本体一侧形成有具花纹图样的凹凸结构，使另一侧对应于该凹凸结构形成有些微凹凸结构的曲率变化面，并在该曲率变化面的一侧则设置有反光层，因此不需要对塑化本体再进行任何的刮磨、切割加工，可直接在背面形成具有对应图样的投射镜面。该技术主要应用在薄板型的射出成型或铸造物上，对于较厚的板体或非平板型对象则不适用，另外该技术也无法应用在上下表面均被要求平坦的板体例如玻璃上。
发明内容
本发明主要提供一种具有曲率变化图案的玻璃面及其制造方法，其利用化学离子强化手段可在玻璃物体上的任意光滑面上形成一隐性的曲率变化图案，该图案可由光线反射以投射呈现对应的清晰光影图案。为了达成上述目的，本发明所提供的具有曲率变化图案玻璃面的制造方法，其步骤如下:(1)提供一玻璃，在该玻璃本体外表至少具一表面粗糙度(Ra)约0.12 μ m以下的光滑面，该光滑面可为一平坦面或非平坦面，例如是凹或凸的弧面或球面，该玻璃可为一厚度在0.5mm以上的平板玻璃，其上、下表面至少之一为平坦面，而该平坦面的另一对应表面可为平坦面或非平坦面；(2)在该光滑面上设置一屏蔽，该屏蔽紧密贴附于前述光滑面上，在屏蔽上由多个镂空排列组成一预定图案，而该镂空的截面形状可为圆形、矩形等几何面或各式不规则形状，并令其截面积至少在0.2mm2以上；(3)对该玻璃进行化学离子强化制程，将前述设有屏蔽的光滑面浸溃在充满熔态强化液的盐浴中来进行离子交换处理，使玻璃表面层的离子被具有同价或氧化状态的大型离子取代或交换，在该光滑面上会形成多个对应于前述屏蔽镂空的压应力区域；以及(4)去除该光滑面上的屏蔽，并清洁该光滑面，因此在该光滑面上形成对应于前述预定图案的曲率变化图案。特别是，前述屏蔽是使用具备耐酸蚀性以及可耐高温380°C以上的合成橡胶材料所制成的，所述的合成橡胶材料是选自于娃胶(Silicone)、多硫化物(polysulfide)、氟橡胶(fIuororubber)、丁基橡膠(Butyl rubber)、聚娃氧烧(Polysiloxane rubber)等，但实施的材料范围不以前述材料为限；该屏蔽的设置方式可使用熔融的合成橡胶材料以模板印刷法、狭缝式涂布法或是毛细管涂布法等技术手段布设到玻璃的光滑面，也可使用由合成橡胶材料制成的薄膜以覆贴等技术手段，在该玻璃的光滑面形成屏蔽图案，但屏蔽的设置方式并不以上述设置手段为限；设置在玻璃表面的屏蔽图案可经由加热烘烤的方式，促进屏蔽的定型及增进在表面的附着力。特别是，该玻璃材料可选用钠钙硅酸盐玻璃，但实施的材料范围并不以此为限，例如其他各种碱金属铝硅酸盐玻璃也可适用。而前述强化液是选自于硝酸盐、硫酸盐或大型碱金属离子的氯化物的溶液之一或其混合物，但实施的材料范围不以前述溶液为限；例如为对前述的钠钙硅酸盐玻璃进行化学离子强化制程，该强化液可采用硝酸钾(KNO3)溶液。在一可行实施例中，本发明还包含在前述具有曲率变化图案的玻璃面上在增加设置一光反射层，其可为一金属薄膜层，且表面粗糙度(Ra)约0.12 μ m以下，以及层厚度在100 μ m以下，因此在该光反射层表面上形成对应于前述预定图案的曲率变化图案。特别是，前述金属薄膜层的设置手段是选自于涂布、喷洒、电镀、溅镀、化学气相层积(CVD)、物理气相层积(PVD)、薄膜表面黏着技术(SMT)等，但实施的材料范围不以前述手段为限。根据本发明，依前述制造方法所获得的具备曲率变化图案的玻璃面，其于玻璃本体外表的光滑面上设有由多个压应力区域排列组成的预定图案，该压应力区域的压应力值至少50Mpa以上，在该压应力区域内因压应力作用产生的应变使表面产生微凸状，所以在该光滑面上形成对应于前述预定图案的曲率变化图案，该图案可由光线反射以投射呈现对应的清晰光影图案。
图1是本发明的玻璃与屏蔽分离状态的立体示意 图2是本发明的玻璃与屏蔽组合的立体示意 图3是本发明的玻璃成品的立体 图4为本发明的玻璃成品的侧视剖面示意 图5为本发明的玻璃成品使用状态示意 图6为本发明另一实施例的玻璃成品的侧视剖面示意 图7为本发明以光照投射成像的一种光影图案； 图8为本发明以光照投射成像的另一种光影图案；图9为本发明以光照投射成像的再一种光影图案。图中:
1，玻璃；
12，光滑面；
13，压应力区域；
2，屏蔽；
21，镂空； 3,光反射层；
P，预定图案；
P’，曲率变化图案；
F，光影图案。
具体实施例方式有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式和实施例的详细说明。如后附各图所示，本发明实施例提供的具有曲率变化图案玻璃面的制造方法的流程步骤如下:
首先，取一玻璃I，在本实施例中是选用钠钙硅酸盐玻璃板或铝硅酸盐玻璃板，在表面具有表面粗糙度(Ra)约0.0f0.12 μ m之间的光滑面12，该光滑面可为一平坦面或非平坦面，例如是凹或凸的弧面或球面，该玻璃板可为一厚度在0.5mm以上的平板玻璃,其上、下表面至少之一为平坦面，而该平坦面的另一对应表面可为平坦面或非平坦面。然后，在光滑面12上设置屏蔽2，该屏蔽2可紧密附着于该光滑面12上，如图1、2，在该屏蔽2设有多个镂空21以排列组成一预定图案P，而镂空21的截面形状为不规则的几何面，但其截面积至少在0.2mm2以上以供后述化学离子强化液可在其中顺利流通；该屏蔽2是采用具备耐酸蚀特性且可耐高温约380°C以上的娃胶(Silicone)、多硫化物(polysulfide)、氟橡胶(fIuororubber)、丁基橡膠(Butyl rubber)、聚娃氧烧(Polysiloxane rubber)等合成橡胶材料，在本实施例中，该屏蔽2是利用模板印刷的技术手段将熔融的硅胶印刷在光滑面12上以形成屏蔽图案；将硅胶材料设置到玻璃表面后，最好，再将玻璃I置入于热风烤箱中进行低温烘烤，然后徐徐降温至常温(约25°C左右)，以促进该屏蔽2的定型，并以增加该屏蔽2在该光滑面12的附着力。接续，对该玻璃光滑面12进行化学离子强化制程，将该覆设有屏蔽2的玻璃光滑面12浸溃到盐浴中(未显 示于图面)，该盐浴内盛装有温度范围约380°C到450°C的熔态强化液，前述强化液是选自于硝酸盐、硫酸盐或大型碱金属离子的氯化物的溶液之一或其混合物，在本实施例中，该强化液是采用硝酸钾(KNO3)溶液，以便可为对前述的钠钙硅酸盐玻璃进行化学离子强化；在强化制程中，该光滑面12位于屏蔽镂空21区域的外露表面区域将会与强化液之间进行离子交换处理，使玻璃表面层的钠离子(Na+)被强化液中同价的钾离子(K+)取代，由强化液中的大型离子(钾离子，K+)取代玻璃上小型离子钠离子(Na+)，因此在前述镂空21区域的玻璃表面形成压应力层，而该光滑面12被屏蔽2遮蔽的其他区域则因未进行离子交换处理，所以不会表面形成压应力层；因此经前述强化制程，可在该光滑面12上会形成多个对应于前述屏蔽镂空21的压应力区域13 (如图3、4所示)。通常玻璃浸溃在强化液中的时间从约0.5小时到约7小时。离子交换处理产生的强化玻璃，其压应力范围约从50到800MPa。本领域的技术人员知道，离子交换处理的参数包括但不限定如上述的盐浴池的成分和温度，浸溃时间，盐浴中浸溃玻璃的个数，多个盐浴的使用，譬如退火的额外步骤，冲洗等，这些通常可根据玻璃的成分和所需要压应力层的深度、表面的压应力数值等因素，作为强化作业参数的设定。最后，再进行剥膜加工制程以将玻璃光滑面12上的屏蔽2剥除，使玻璃表面上的压应力图案呈现出来；其实施方式略是对该玻璃表面上设置屏蔽2的部位进行喷洒剥膜剂或轻量抛磨，使屏蔽可顺利地由玻璃表面被剥离去除，再以洗涤液(例如:清水)对该玻璃施予清洗。完成前述各加工步骤，即可获得一具有曲率变化图案的玻璃面，在该玻璃光滑面上具有多个压应力区域13排列组成的图案，通常该压应力区域的压应力值至少50Mpa以上，而因压应力作用会使该区域内的表面产生微凸状的应变现象，所以可在玻璃光滑面12上形成一个对应于前述预定图案P的隐性图形的曲率变化图案P’，而当光线照射在该图案上，反射后的光线受到该光滑面12上的曲率变化图案P’的作用，使光线产生汇聚或分散现象，因而投射呈现出一对应于前述预定图案P的清晰光影图案F(如图5及图7-9所示)。本发明的另一可行实施例中，还可在前述具有曲率变化图案的玻璃光滑面12上在增加设置一光反射层3，最好，该光反射层3为一金属薄膜层，其表面粗糙度(Ra)约在
0.08Γ0.12 μ m之间，以及层厚度在2(Γ 00μπι之间；设置该薄膜后可在该光反射层3表面上形成对应的曲率变化图案P’(如图6所示)。通常前述金属薄膜的光反射层3可使用涂布、喷洒、电镀、溅镀、化学气相层积(CVD)、物理气相层积(PVD)、薄膜表面黏着技术(SMT)等手段设置。本发明并非局限于以上所述形式，很明显参考上述说明后，能有更多技术等同的改良与变化；所以，所有熟 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。
权利要求
1.一种具有曲率变化图案的玻璃面，其特征在于:在玻璃的本体外表的光滑面上设有由多个压应力区域排列组成的预定图案，该压应力区域的压应力值至少50Mpa以上，在该压应力区域内因压应力作用产生的应变使表面产生微凸状，所以在该光滑面上形成对应于前述预定图案的曲率变化图案。
2.根据权利要求1所述的具有曲率变化图案的玻璃面，其特征在于:该玻璃的材料是选自于钠钙硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃其中之一。
3.根据权利要求1所述的具有曲率变化图案的玻璃面，其特征在于:其中，该光滑面的表面粗糙度为0.12 μ m以下。
4.根据权利要求1所述的具有曲率变化图案的玻璃面，其特征在于:其中，该光滑面为平坦面、弧面或球面之一。
5.根据是权利要求1所述的具有曲率变化图案的玻璃面，其特征在于:该玻璃的本体为一平板玻璃，其上、下表面至少之一为平坦面。
6.根据是权利要求5所述的具有曲率变化图案的玻璃面，其特征在于:该平板玻璃厚度在0.5臟以上。
7.根据是权利要求1所述的具有曲率变化图案的玻璃面，其特征在于:该光滑面上设有光反射层。
8.根据是权利要求7所述的具有曲率变化图案的玻璃面，其特征在于:其中，该光反射层的表面粗糙度约0.12 μ m以下。
9.根据是权利要求7所述的具有曲率变化图案的玻璃面，其特征在于:其中，该光反射层是一厚度在100 μ m以下的金属薄膜层。
10.一种在玻璃面上形成曲率变化图案的方法，其特征在于:包括以下步骤: a.提供一玻璃，在该玻璃本体外表至少具一光滑面； b.在该光滑面上设置一屏蔽，该屏蔽上由多个镂空排列组成一预定图案，并令该屏蔽紧密贴附于前述光滑面上； c.对该玻璃进行化学离子强化制程，将前述设有屏蔽的光滑面浸溃在充满熔态强化液的盐浴中来进行离子交换处理，因此在该光滑面上会形成多个对应于前述屏蔽镂空的压应力区域；以及 d.去除该光滑面上的屏蔽，并清洁该光滑面，因此在该光滑面上形成对应于前述预定图案的曲率变化图案。
11.根据权利要求10所述的在玻璃面上形成曲率变化图案的方法，其特征在于:该玻璃的材料是选自于钠韩娃酸盐玻璃、招娃酸盐玻璃之一。
12.根据权利要求10所述的在玻璃面上形成曲率变化图案的方法，其特征在于:该光滑面的表面粗糙度约0.12 μ m以下。
13.根据权利要求10所述的在玻璃面上形成曲率变化图案的方法，其特征在于:该玻璃为一厚度在0.5mm以上的平板玻璃。
14.根据权利要求10所述的在玻璃面上形成曲率变化图案的方法，其特征在于:该屏蔽是使用具备耐酸蚀性以及可耐高温380°C以上的合成橡胶材料。
15.根据权利要求14所述的在玻璃面上形成曲率变化图案的方法，其特征在于:该合成橡胶材料为硅胶。
16.根据权利要求10所述的在玻璃面上形成曲率变化图案的方法，其特征在于:该镂空的截面形状为圆形、矩形之一。
17.根据权利要求10所述的在玻璃面上形成曲率变化图案的方法，其特征在于:该镂空的截面积至少在0.2mm2以上。
18.根据权利要求10所述的在玻璃面上形成曲率变化图案的方法，其特征在于:其中，该强化液是选自于硝酸盐、硫酸盐或大型碱金属离子的氯化物的溶液之一或其混合物者。
19.根据权利要求18所述的在玻璃面上形成曲率变化图案的方法，其特征在于:该强化液为硝酸钾溶液。
20.一种在玻璃面上形成曲率变化图案的方法，其特征在于:包括以下步骤: a.提供一玻璃，在该玻 璃本体外表至少具一光滑面； b.在该光滑面上设置一屏蔽，该屏蔽上由多个镂空排列组成一预定图案，并令该屏蔽紧密贴附于前述光滑面上； c.对该玻璃进行化学离子强化制程，将前述设有屏蔽的光滑面浸溃在充满熔态强化液的盐浴中来进行离子交换处理，因此在该光滑面上会形成多个对应于前述屏蔽镂空的压应力区域； d.去除该光滑面上的屏蔽，并清洁该光滑面，因此在该光滑面上形成由多个压应力区域排列组成的预定图案。
21..去除光滑面上的屏蔽，并清洁该光滑面；以及 e.在光滑面设置一光反射层，因此在该光反射层表面上形成对应于前述预定图案的曲率变化图案。
22.根据权利要求20所述的在玻璃面上形成曲率变化图案的方法，其特征在于:该光反射层的表面粗糙度约0.12 μ m以下。
23.根据权利要求20所述的在玻璃面上形成曲率变化图案的方法，其特征在于:该光反射层是一厚度在100 μ m以下的金属薄膜层。
24.根据权利要求22所述的在玻璃面上形成曲率变化图案的方法，其特征在于:该金属薄膜层的设置手段是选自于涂布、喷洒、电镀、溅镀、化学气相层积、物理气相层积、薄膜表面黏着技术之一。
全文摘要
一种具有曲率变化图案的玻璃面及其制造方法，其于玻璃本体外表的光滑面上设有由多个压应力区域排列组成的预定图案，令该压应力区域的压应力值至少50Mpa以上，因此在该光滑面上形成对应于前述预定图案的曲率变化图案；而前述玻璃面的制造方法包括，在表面粗糙度(Ra)约0.12μm以下的玻璃光滑面上设置一屏蔽，该屏蔽上由多个镂空排列组成一预定图案，对该玻璃光滑面进行化学离子强化制程，在该光滑面上会形成多个对应于前述屏蔽镂空的压应力区域，去除屏蔽并清洁该光滑面，因此在该玻璃光滑面上可形成对应于前述屏蔽预定图案的曲率变化图案。本发明所获得的具备曲率变化图案的玻璃面，光滑面上形成曲率变化图案，其可由光线反射投射呈现清晰光影图案。
文档编号C03C21/00GK103086591SQ20111034996
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者梁乃悦 申请人:雅士晶业股份有限公司