CN103019443A - 防污触摸屏及其制备方法和手持移动设备 - Google Patents

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张迅
张伯伦
孙一绮
易伟华
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Abstract

本发明涉及一种防污触摸屏，该防污触摸屏包括触摸屏基板、置于触摸屏基板上的SiO2层及置于SiO2层上的CaF2层。上述防污触摸屏自身具有优良的防污特性，同时还具有透光率高、表面能低、硬度高、耐磨、防水防油和耐高温等特性，以及在常温下具有稳定的物理化学和生物性能。本发明还提供了一种防污触摸屏的制备方法及含有该防污触摸屏的手持移动设备，该制备方法采用真空磁控溅射镀膜法进行镀膜，具有反应易于控制、适于工业化生产的优点。

Description

防污触摸屏及其制备方法和手持移动设备
技术领域
本发明涉及触摸屏技术领域，特别是涉及一种防污触摸屏及其制备方法和含有该防污触摸屏的手持移动设备。
背景技术
随着触摸屏技术的发展，各种使用触摸屏的便携式设备（手机、平板电脑等）逐渐成为人们生活中的必需品。人们在享受手指触摸这种方便快捷的操作方式时，不得不面对触摸屏容易被手指上的油渍、环境中灰尘等污染，从而引起触摸屏显示不清晰、触摸屏表面脏污难清洁等问题，而防触摸屏脏污的问题一直没有得到很好解决。
研究人员在这一问题上做了大量的工作，如，通过改变触摸屏的材质、在触摸屏表面贴附一层保护膜。在触摸屏表面贴附一层保护膜的方法相对比较有效，但是也存在很多问题，如，保护膜在使用一段时间后由于脏污仍会引起触摸屏显示不清晰的问题，因此，需要定期更换保护膜，而定期更换不仅麻烦，成本相对也较高；而且保护膜的厚度一般都在0.05mm以上，这样就造成整个触摸屏厚度增加比较大，从而导致触摸屏响应速度变慢。
发明内容
基于此，有必要提供一种具有防污特性的防污触摸屏及其制备方法。
一种防污触摸屏，包括触摸屏基板、设于所述触摸屏基板上的SiO2层及设于所述SiO2层上的CaF2层。
在其中一个实施例中，所述SiO2层的厚度为10~20nm。
在其中一个实施例中，所述CaF2层的厚度为15~25nm。
由于SiO2层具有良好的绝缘性能、稳定性好、硬度高、抗磨耐腐蚀、与触摸屏基板结合力强以及良好的透光性等优点，使得SiO2层能作为保护层对触摸屏基板起保护作用同时还不影响触摸屏基板的透光性。而CaF2层能较好的填充在SiO2层表面的毛细孔中，使得SiO2层表面的毛细孔填充得更加绵密平实，使得指纹、脏污不易附着于防污触摸屏的表面。而且CaF2层具有良好的透光、防水防油及与SiO2层具有强的结合力等特性。因此，上述防污触摸屏自身具有优良的防污特性，而且还不影响触摸屏的响应速度。此外，性能检测结果显示上述防污触摸屏具有透光率高、表面能低、硬度高、耐磨、防水防油和耐高温等特性，以及在常温下具有稳定的物理化学和生物性能。
一种防污触摸屏的制备方法，包括如下步骤：
使用Si靶材进行真空磁控溅射镀膜，在触摸屏基板上镀制SiO2层；
使用CaF2靶材进行真空磁控溅射镀膜，在所述SiO2层上镀制CaF2层。
在其中一个实施例中，所述使用Si靶材进行真空磁控溅射镀膜的过程中，真空镀膜室中气体氛围为氧气氛围，总气压为0.4Pa；Si靶材与触摸屏基板之间相距75mm，触摸屏基板的走速为37.5mm/s，镀膜时间为100s，镀制的SiO2层的厚度控制在10~20nm之间。
在其中一个实施例中，使用CaF2靶材进行真空磁控溅射镀膜的过程中，真空镀膜室中气体氛围为氩气氛围，总气压为0.4Pa；CaF2靶材与触摸屏基板之间相距75mm，触摸屏基板的走速为37.5mm/s，镀膜时间为100s，镀制的CaF2层的厚度控制在18~22nm之间。
在其中一个实施例中，所述制备方法还包括在镀制SiO2层前对所述触摸屏基板进行预热的步骤，预热的温度为70~90℃。
在其中一个实施例中，所述制备方法还包括在镀制SiO2层前对所述触摸屏基板进行清洗以除去所述触摸屏基板表面脏污的步骤。
上述防污触摸屏的制备方法，首先采用真空磁控溅射镀膜的方法在触摸屏基板镀制SiO2层，然后在SiO2层上镀制透明防污的CaF2层。真空磁控溅射镀膜具有易于控制膜的厚度、成膜速率快，便于大面积镀膜等优点，从而使得上述防污触摸屏的制备方法具有反应易于控制、适于工业化生产的优点。而且制备得到的防污触摸屏自身具有防污的特性，同时还具有透光率高、表面能低、硬度高、耐磨、防水防油和耐高温等特性，以及在常温下具有稳定的物理化学和生物性能。
此外，还有必要提供一种使用上述防污触摸屏的手持移动设备，该手持移动设备由于使用了防污触摸屏，从而具有优良的防污特性及响应速度快的优点。
附图说明
图1为一实施方式的防污触摸屏的结构示意图；
图2为一实施方式的防污触摸屏的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对防污触摸屏及其制备方法进行进一步的说明。
如图1所示，一实施方式的防污触摸屏100，包括触摸屏基板110、SiO2层120及CaF2层130。其中，SiO2层120位于触摸屏基板110上。CaF2层130位于SiO2层120上。
透明的SiO2层120在触摸屏基板110上作为功能层并形成保护，防止后续镀膜工序对触摸屏基板110的损伤，同时增强防污触摸屏100的防污、防划伤、防腐蚀能力。SiO2层120的厚度可以根据具体需求设定，如对于透光率（即镀膜后的光透过率与镀膜前的光透过率的比值）要求不小于95%的防污触摸屏，可以设定SiO2层的厚度在10~20nm之间，对于透光率要求不高但对防污要求较高的领域，还可以增加设定的SiO2层120的厚度。透光率的设计满足光的干涉和衍射原理。
透明的CaF2层130的设计同SiO2层120的设计类似，对于透光率要求不小于95%的防污触摸屏，设定的SiO2层的厚度在10~20nm之间时，可以设定CaF2层130的厚度在15~25nm之间。对于防污要求较高，且对透光率要求不高的领域，还可以增加设定的CaF2层130的厚度。
由于SiO2层120具有良好的绝缘性能、稳定性好、硬度高、抗磨耐腐蚀、与触摸屏基板110结合力强以及良好的透光性等优点，使得SiO2层120能作为保护层对触摸屏基板110起保护作用同时还不影响触摸屏基板110的透光性。而CaF2层130能较好的填充在SiO2层120表面的毛细孔中，使得SiO2层120表面的毛细孔填充得更加绵密平实，使得指纹、脏污不易附着于防污触摸屏100的表面。而且CaF2层130具有良好的透光、防水防油及与SiO2层120具有强的结合力等特性。因此，上述防污触摸屏100自身具有优良的防污特性，而且还不影响触摸屏的响应速度。此外，性能检测结果显示上述防污触摸屏100具有透光率高、表面能低、硬度高、耐磨、防水防油和耐高温等特性，以及在常温下具有稳定的物理化学和生物性能。
此外，本实施方式还提供一种防污触摸屏的制备方法，如图2所述，包括如下步骤：
步骤S210，对触摸屏基板进行清洗以除去触摸屏基板表面的脏污。
具体可以将触摸屏基板置于清洗机中，依次使用纯水、碱液清洗，最后喷淋清洗以出去触摸屏基板表面的灰尘等脏污。清洗后洁净的触摸屏基板依次经冷风、热风干燥并经离子风机除静电后进行后续的镀膜工艺。
可以理解，在其他实施方式中，对于洁净的触摸屏基板可以直接镀膜，不需要此步清洗步骤。
步骤S220，使用Si靶材进行真空磁控溅射镀膜，在触摸屏基板上镀制SiO2层。
具体是使用直流射频溅射技术，在镀膜之前，先将触摸屏基板加热在70-90℃预热一段时间，再进行真空镀膜。真空镀膜室内的真空度越低越好，一般控制在1.0×10-1Pa~2.5×10-3Pa。在镀制SiO2层过程中，真空镀膜室中气体氛围为氧气氛围，总气压为0.4Pa。各镀膜参数根据具体镀制的SiO2层的厚度需要设定，如需要镀置SiO2层的厚度在10~20nm之间时，Si靶材与触摸屏基板之间相距75mm，触摸屏基板的走速为37.5mm/s，采用2000-2400W的溅射功率镀膜时间为100s即可。
此外，还可以采用多个靶材同时进行溅射镀膜，如可以采用两个Si靶材同时进行镀制SiO2层等。
步骤S230，使用CaF2靶材进行真空磁控溅射镀膜，在SiO2层上镀制CaF2层。
CaF2层的镀制过程可以接着在前续的SiO2层镀制镀膜室内，也可以在独立的镀膜室内进行；真空镀膜室中气体氛围为氩气氛围，总气压为0.4Pa。镀膜条件类似步骤S220，使用的靶材为CaF2靶材等。
镀置CaF2层过程中可以使用多个CaF2靶材进行间隔式镀膜。
上述防污触摸屏的制备方法，首先采用真空磁控溅射镀膜的方法在触摸屏基板镀制SiO2层，然后在SiO2层上镀制透明防污的CaF2层。真空磁控溅射镀膜具有易于控制膜的厚度、成膜速率快，便于大面积镀膜等优点，从而使得上述防污触摸屏的制备方法具有反应易于控制、适于工业化生产的优点。而且制备得到的防污触摸屏自身具有防污的特性，同时还具有透光率高、表面能低、硬度高、耐磨、防水防油和耐高温等特性，以及在常温下具有稳定的物理化学和生物性能。
此外，本实施方式还提供了一种使用上述防污触摸屏的手持移动设备，该手持移动设备由于使用了防污触摸屏，从而具有优良的防污特性及响应速度快的优点。
以下为具体实施例部分：
材料：触摸屏基板，Si靶材，CaF2靶材,氧气，氩气(纯度为99.999%)。
要求：防污触摸屏透过率不小于95%，且防水防油效果好。
过程：
1.清洗：在进行镀膜之前，使用清洗机对已减薄的触摸屏基板进行纯水、碱液、喷淋、高压喷淋多道清洗，以将触摸屏基板表面的灰尘等脏污清洗干净，之后经冷风、热风干燥并经离子风机除静电后，检验表面质量，等待镀膜。
2.镀膜：
工艺条件：将触摸屏基板置于真空镀膜室内，镀膜室真空度控制在1.0*10-1Pa~2.50*10-3Pa之间，，触摸屏基板运行速度为37.5mm/s，功率2400W，靶材与基板相距75mm。
首先将触摸屏基板加热至90℃，而后使用两个硅靶材在触摸屏基板上镀置SiO2层，气体氛围为氧气，总气压0.4Pa，镀膜时间为100s。再对镀有SiO2层的触摸屏基板使用三个CaF2靶材进行连续镀膜，在SiO2层上镀制CaF2层，气体氛围为氩气，总气压0.4Pa，镀制时间为100s，得到包含有三层结构的防污触摸屏。
检测：对多个防污触摸屏进行检测发现，透光率为97.0%、功能层SiO2层厚度14nm、CaF2层厚21nm，防污触摸屏的表面能低至16mJ/m2，硬度为3H，通过钢丝绒摩擦测试3000次，水滴角依然保持在110°~120°之间，油滴角保持在65°~70°之间，防水防油效果好，耐温大于150°，大气常压状态下物理化学性能稳定。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种防污触摸屏，其特征在于，包括触摸屏基板、设于所述触摸屏基板上的SiO2层及设于所述SiO2层上的CaF2层。
2.如权利要求1所述的防污触摸屏，其特征在于，所述SiO2层的厚度为10~20nm。
3.如权利要求1所述的防污触摸屏，其特征在于，所述CaF2层的厚度为15~25nm。
4.一种防污触摸屏的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
使用Si靶材进行真空磁控溅射镀膜，在触摸屏基板上镀制SiO2层；
使用CaF2靶材进行真空磁控溅射镀膜，在所述SiO2层上镀制CaF2层。
5.如权利要求4所述的防污触摸屏的制备方法，其特征在于，所述使用Si靶材进行真空磁控溅射镀膜的过程中，真空镀膜室中气体氛围为氧气氛围，总气压为0.4Pa；Si靶材与触摸屏基板之间相距75mm，触摸屏基板的走速为37.5mm/s，镀膜时间为100s，镀制的SiO2层的厚度控制在10~20nm之间。
6.如权利要求4所述的防污触摸屏的制备方法，其特征在于，使用CaF2靶材进行真空磁控溅射镀膜的过程中，真空镀膜室中气体氛围为氩气氛围，总气压为0.4Pa；CaF2靶材与触摸屏基板之间相距75mm，触摸屏基板的走速为37.5mm/s，镀膜时间为100s，镀制的CaF2层的厚度控制在18~22nm之间。
7.如权利要求5或6所述的防污触摸屏的制备方法，其特征在于，还包括在镀制SiO2层前对所述触摸屏基板进行预热的步骤，预热的温度为70~90℃。
8.如权利要求4所述的防污触摸屏的制备方法，其特征在于，还包括在镀制SiO2层前对所述触摸屏基板进行清洗以除去所述触摸屏基板表面脏污的步骤。
9.一种手持移动设备，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的防污触摸屏。
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