CN106467364A - 一种新型防爆盖板及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型防爆盖板，包括玻璃基材以及设置在玻璃基材表面的至少一层无机材料薄膜，无机材料薄膜的厚度为800～2000nm，玻璃基材的表面压应力为100～2000MPa。本发明还公开了一种制作新型防爆盖板的方法，包括以下步骤：a、将玻璃基材使用清洗液清洗，然后再放入真空镀膜设备内准备镀膜；b、当真空镀膜设备内的真空度大于3.0E‑3Pa、温度为50～100℃时，使用离子源对玻璃基材的表面清洁；c、离子源清洁完毕后，使用真空镀膜设备进行镀膜。本发明的防爆盖板结构简单、硬度高、耐刮性强，无需采用PET或PMMA膜进行贴合防爆，避免了PET或PMMA膜的厚度问题所带来的透过率光学损失，并且能够适应不同造型的玻璃面板，避免出现贴合不精准、易产生气泡或褶皱、良率低的问题。

Description

一种新型防爆盖板及其制作方法
技术领域
本发明涉及防爆膜技术领域，特别涉及一种新型防爆盖板及其制作方法。
背景技术
随着科技的发展，相关智能设备采用触控屏的操作方式也越来越广泛，如手机、平板电脑、车载多媒体屏幕等等。由于触控屏需保证屏幕的透过率、清晰度及耐刮性，因此，目前触控屏设备大部分采用强化玻璃作为玻璃盖板(Cover Glass)进行保护。众所周知，玻璃虽然具备较好的透过率、清晰度、硬度以及耐刮性，但也存在容易破碎的缺陷，而且越薄越易碎，玻璃炸裂时碎片易飞溅，从而造成人员伤害。
为改善玻璃盖板存在的易爆裂、破碎等缺陷，目前普遍采取的措施是在玻璃盖板背部加贴一层防爆膜或者采用全贴合设计进行改善，以防止玻璃爆裂、破碎而造成的人员伤害，具体措施主要有以下两种：
一、在玻璃盖板的上/下表面加贴PET或PMMA树脂类胶膜作为防爆膜
虽然这种防爆膜可以有效缓冲撞击，防止屏幕爆裂，减少玻璃面板的隐性伤害，以保障用户安全，同时还可维持玻璃盖板特有的光泽和质感，并提高其表面硬度。但由于PET或PMMA材质本身并不耐刮，且硬度低(5～6B)，因此实际应用时会在防爆膜上制作一层HardCoat硬化层，以提高防爆膜的耐刮性和硬度(4～5H)，但增加Hard Coat硬化层带来的问题是成本高、工艺复杂、耐刮性能仍然不足。
即使是将防爆膜设置在玻璃盖板下方，让玻璃盖板直接裸露(玻璃盖板硬度＞7H，无需增加Hard Coat硬化层)，但PET或PMMA材质还存在厚度大(超过75μm)、拉伸性能差的缺点，当应用在多边曲面造型(例如2.5D、3D)的玻璃盖板上时，就会存在边角处褶皱、气泡、无法贴合平整等问题，并且会对玻璃盖板的透过性造成一定影响。
二、采用无色透明硅胶涂覆玻璃盖板的单面或双面
中国专利CN1861538A(一种防爆玻璃及其制造方法)提出了采用无色透明硅胶喷涂或涂刷工艺，在80～150℃的温度下进行10～15分钟烘焙，使材料在玻璃盖板的单面或双面硫化定型并连为一体，从而形成一层透明、防爆的保护层。虽然这种方法工艺简单、防爆膜永久，但防爆膜的厚度还是较大(0.5～2mm)，且无色透明硅胶作为有机胶材料本身硬度相当低，因此还是存在防爆膜硬度不高的问题，使用中还是存在因防爆膜刮花而影响视窗清晰度的问题。
综上所述，目前防爆膜存在的问题可总结为以下几点：
1、硬度差，导致其耐刮性能不足；
2、厚度大，导致其透过性差；
3、针对多边曲面造型玻璃盖板的适应性差，导致其应用范围较窄。
发明内容
为解决现有防爆膜存在的技术问题，本发明公开了一种新型防爆盖板，包括玻璃基材以及设置在所述玻璃基材表面的至少一层无机材料薄膜，所述无机材料薄膜的厚度为800～2000nm，所述玻璃基材的表面压应力为100～2000MPa。
作为本发明的进一步改进，所述玻璃基材表面至少设有一层高折射率的无机材料薄膜和一层低折射率的无机材料薄膜，所述高折射率的无机材料薄膜和低折射率的无机材料薄膜交替设置。
作为本发明的进一步改进，所述玻璃基材为普通玻璃、强化玻璃或多边型曲面3D玻璃。
作为本发明的进一步改进，所述无机材料薄膜的材质为MgF2、SiO2、AlF3、MgO、Na3AlF6或Al2O3。
本发明还公开了一种制作上述新型防爆盖板的方法，该方法包括以下步骤：
a、将玻璃基材使用清洗液清洗，确保玻璃基材的表面洁净，然后将清洗后的玻璃基材放入真空镀膜设备内准备镀膜；
b、当真空镀膜设备内的真空度大于3.0E-3Pa、温度为50～100℃时，使用离子源对玻璃基材的表面清洁5～10min，以提高玻璃基材的表面附着力；
c、离子源清洁完毕后，使用真空镀膜设备进行镀膜，镀膜速率为1～10A/s，离子源辅镀功率为800～1600ev，镀膜厚度800～2000nm。
作为本发明的进一步改进，所述清洗液为超声波碱性清洗液。
作为本发明的进一步改进，所述真空镀膜设备为蒸镀真空炉或溅镀真空炉。
作为本发明的进一步改进，所述玻璃基材表面的水接触角为10～40°。
本发明的有益效果是：
通过本发明的方法制作的防爆盖板结构简单、硬度高、耐刮性强，无需采用PET或PMMA膜进行贴合防爆，避免了PET或PMMA膜的厚度问题所带来的透过率光学损失，并且能够适应不同造型的玻璃面板，避免出现贴合不精准、易产生气泡或褶皱、良率低的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为针对本发明的新型防爆盖板进行落球冲击试验所得到的数据表格；
图2为本发明的新型防爆盖板的光学数据表格。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一：
本实施例中的新型防爆盖板包括：玻璃基材以及设置在玻璃基材表面的一层厚度为800nm的无机材料薄膜，无机材料薄膜的材质为MgF2、SiO2、AlF3、MgO、Na3AlF6或Al2O3。当然，并不局限于上述材料，其他适合作为光学镀膜的材料均可，例如：SiO、Ti2O3、CeF3、BaF2、ZnSe等等。
为了提高防爆盖板的光线透过率，优先选用折射率较低的材料作为光学镀膜材料，例如MgF2。
本实施例的新型防爆盖板的制作方法包括以下步骤：
a、将玻璃基材使用超声波碱性清洗液清洗，确保玻璃基材的表面洁净，使玻璃基材表面的水接触角为10～40°，然后将清洗后的玻璃基材放入真空镀膜设备内准备镀膜；
b、当真空镀膜设备内的真空度大于3.0E-3Pa、温度为50～100℃时，使用离子源对玻璃基材的表面清洁5～10min，以提高玻璃基材的表面附着力；
c、离子源清洁完毕后，使用真空镀膜设备镀覆MgF2薄膜，镀膜速率为1～10A/s，离子源辅镀功率为800～1600ev，镀膜厚度800nm。
镀膜完成后，破除真空镀膜设备的真空状态并降低温度，取出产品即得到本实施例的新型防爆盖板。
通过落球冲击试验检测，本发明的新型防爆盖板，根据不同材质的玻璃基材，其表面铅笔硬度皆可达到7H以上，透过率为92～93％，应用在普通玻璃上的表面压应力可达100～200MPa，应用在强化玻璃和多边型曲面3D玻璃上的表面压应力可达800～850MPa，整体性能较现有产品提升80～120％，具体试验数据参见图1中的表格。
实施例二：
本实施例中的新型防爆盖板包括：玻璃基材以及设置在玻璃基材表面的两层厚度各为500nm的无机材料薄膜，两层无机材料薄膜分别为低折射率的MgF2薄膜以及高折射率的SiO2薄膜，通过不同折射率薄膜的搭配，能够提高防爆盖板的光线透过率。
本实施例的新型防爆盖板的制作方法包括以下步骤：
a、将玻璃基材使用超声波碱性清洗液清洗，确保玻璃基材的表面洁净，使玻璃基材表面的水接触角为10～40°，然后将清洗后的玻璃基材放入真空镀膜设备内准备镀膜；
b、当真空镀膜设备内的真空度大于3.0E-3Pa、温度为50～100℃时，使用离子源对玻璃基材的表面清洁5～10min，以提高玻璃基材的表面附着力；
c、离子源清洁完毕后，使用真空镀膜设备镀覆第一层MgF2薄膜，镀膜速率为1～10A/s，离子源辅镀功率为800～1600ev，镀膜厚度500nm；
d、如步骤c中的镀膜条件，在第一层MgF2薄膜之上镀覆第二层SiO2薄膜，镀膜厚度500nm。
镀膜完成后，破除真空镀膜设备的真空状态并降低温度，取出产品即得到本实施例的新型防爆盖板。
通过落球冲击试验检测，本发明的新型防爆盖板，根据不同材质的玻璃基材，其表面铅笔硬度皆可达到7H以上，透过率为93～94％，应用在普通玻璃上的表面压应力可达200～300MPa，应用在强化玻璃和多边型曲面3D玻璃上的表面压应力可达850～1000MPa，整体性能较现有产品提升80～120％，具体试验数据参见图1中的表格。
实施例三：
本实施例中的新型防爆盖板包括：玻璃基材以及设置在玻璃基材表面的三层厚度各为300nm的无机材料薄膜，三层无机材料薄膜依次为低折射率的MgF2薄膜、高折射率的SiO2薄膜以及低折射率的MgF2薄膜，通过不同折射率薄膜的搭配，能够提高防爆盖板的光线透过率。
本实施例的新型防爆盖板的制作方法包括以下步骤：
a、将玻璃基材使用超声波碱性清洗液清洗，确保玻璃基材的表面洁净，使玻璃基材表面的水接触角为10～40°，然后将清洗后的玻璃基材放入真空镀膜设备内准备镀膜；
b、当真空镀膜设备内的真空度大于3.0E-3Pa、温度为50～100℃时，使用离子源对玻璃基材的表面清洁5～10min，以提高玻璃基材的表面附着力；
c、离子源清洁完毕后，使用真空镀膜设备镀覆第一层MgF2薄膜，镀膜速率为1～10A/s，离子源辅镀功率为800～1600ev，镀膜厚度300nm；
d、如步骤c中的镀膜条件，在第一层MgF2薄膜之上镀覆第二层SiO2薄膜，镀膜厚度300nm；
e、如步骤c中的镀膜条件，在第二层SiO2薄膜之上镀覆第三层MgF2薄膜，镀膜厚度300nm。
镀膜完成后，破除真空镀膜设备的真空状态并降低温度，取出产品即得到本实施例的新型防爆盖板。
通过落球冲击试验检测，本发明的新型防爆盖板，根据不同材质的玻璃基材，其表面铅笔硬度皆可达到7H以上，透过率为94～95％，应用在普通玻璃上的表面压应力可达300～400MPa，应用在强化玻璃和多边型曲面3D玻璃上的表面压应力可达1000～1100MPa，整体性能较现有产品提升80～120％，具体试验数据参见图1中的表格。
实施例四：
本实施例中的新型防爆盖板包括：玻璃基材以及设置在玻璃基材表面的六层厚度各为200nm的无机材料薄膜，六层无机材料薄膜依次为低折射率的MgF2薄膜、高折射率的SiO2薄膜、低折射率的MgF2薄膜、高折射率的SiO2薄膜、低折射率的MgF2薄膜以及高折射率的SiO2薄膜，通过不同折射率薄膜的搭配，能够提高防爆盖板的光线透过率。
本实施例的新型防爆盖板的制作方法包括以下步骤：
a、将玻璃基材使用超声波碱性清洗液清洗，确保玻璃基材的表面洁净，使玻璃基材表面的水接触角为10～40°，然后将清洗后的玻璃基材放入真空镀膜设备内准备镀膜；
b、当真空镀膜设备内的真空度大于3.0E-3Pa、温度为50～100℃时，使用离子源对玻璃基材的表面清洁5～10min，以提高玻璃基材的表面附着力；
c、离子源清洁完毕后，使用真空镀膜设备镀覆第一层MgF2薄膜，镀膜速率为1～10A/s，离子源辅镀功率为800～1600ev，镀膜厚度200nm；
d、如步骤c中的镀膜条件，在第一层MgF2薄膜之上镀覆第二层SiO2薄膜，镀膜厚度200nm；
e、如步骤c中的镀膜条件，在第二层SiO2薄膜之上镀覆第三层MgF2薄膜，镀膜厚度200nm；
f、如步骤c中的镀膜条件，在第三层MgF2薄膜之上镀覆第四层SiO2薄膜，镀膜厚度200nm；
g、如步骤c中的镀膜条件，在第四层SiO2薄膜之上镀覆第五层MgF2薄膜，镀膜厚度200nm；
h、如步骤c中的镀膜条件，在第五层MgF2薄膜之上镀覆第六层SiO2薄膜，镀膜厚度200nm。
镀膜完成后，破除真空镀膜设备的真空状态并降低温度，取出产品即得到本实施例的新型防爆盖板。
通过落球冲击试验检测，本发明的新型防爆盖板，根据不同材质的玻璃基材，其表面铅笔硬度皆可达到7H以上，透过率为95～96％，应用在普通玻璃上的表面压应力可达600～700MPa，应用在强化玻璃和多边型曲面3D玻璃上的表面压应力可达1350～1600MPa，整体性能较现有产品提升80～120％，具体试验数据参见图1中的表格。
上述四个实施例所制得的新型防爆盖板的光学数据如图2中的表格所示。
上述四个实施例仅列举了部分光学镀膜材料的具体应用，由于此类材料种类繁多，因此无法针对每种材料进行举例说明。经试验测试，将上述低折射率的MgF2和高折射率的SiO2替换为相应折射率的其他材料，也能实现本发明的技术效果，并且当镀膜的层数达到12层时，镀膜整体厚度相应达到2000nm，玻璃基材的表面压应力相应提高到2000Mpa，整体性能较现有产品最高可提升200％。此外，这种材料替换所带来的技术效果是本领域技术人员可预期的，因此，简单的材料替换、镀膜层数以及厚度的合理选择，都应纳入本发明的保护范围之内。
通过本发明的方法，在玻璃基材上镀覆至少一层纳米级的薄膜层，该薄膜层既可修复玻璃基材表面的微裂纹，又在其表面形成压应力层，从而提高了防爆盖板的表面压应力以及强度。玻璃承受外力时首先抵消表层压应力，因此提高了其承载能力，增强了玻璃自身的抗风压性、耐候性、抗冲击性等，从而达到防爆效果。同时，纳米级的薄膜层大大减小了防爆盖板的整体厚度，提高了光线透过率。
本发明的新型防爆盖板结构简单、硬度高、耐刮性强，无需采用PET或PMMA膜进行贴合防爆，避免了PET或PMMA膜的厚度问题所带来的透过率光学损失，并且能够适应不同造型的玻璃面板，避免出现贴合不精准、易产生气泡或褶皱、良率低的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，本发明的镀膜材料、层数及厚度可根据实际情况合理选择，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型防爆盖板，其特征在于，包括玻璃基材以及设置在所述玻璃基材表面的至少一层无机材料薄膜，所述无机材料薄膜的厚度为800～2000nm，所述玻璃基材的表面压应力为100～2000MPa。
2.根据权利要求1所述的新型防爆盖板，其特征在于，所述玻璃基材表面至少设有一层高折射率的无机材料薄膜和一层低折射率的无机材料薄膜，所述高折射率的无机材料薄膜和低折射率的无机材料薄膜交替设置。
3.根据权利要求1所述的新型防爆盖板，其特征在于，所述玻璃基材为普通玻璃、强化玻璃或多边型曲面3D玻璃。
4.根据权利要求1所述的新型防爆盖板，其特征在于，所述无机材料薄膜的材质为MgF2、SiO2、AlF3、MgO、Na3AlF6或Al2O3。
5.一种制作权利要求1～4任一项所述的新型防爆盖板的方法，包括以下步骤：
a、将玻璃基材使用清洗液清洗，确保玻璃基材的表面洁净，然后将清洗后的玻璃基材放入真空镀膜设备内准备镀膜；
b、当真空镀膜设备内的真空度大于3.0E-3Pa、温度为50～100℃时，使用离子源对玻璃基材的表面清洁5～10min，以提高玻璃基材的表面附着力；
c、离子源清洁完毕后，使用真空镀膜设备进行镀膜，镀膜速率为1～10A/s，离子源辅镀功率为800～1600ev，镀膜厚度800～2000nm。
6.根据权利要求5所述的新型防爆盖板，其特征在于，所述清洗液为超声波碱性清洗液。
7.根据权利要求5所述的新型防爆盖板，其特征在于，所述真空镀膜设备为蒸镀真空炉或溅镀真空炉。
8.根据权利要求5所述的新型防爆盖板，其特征在于，所述玻璃基材表面的水接触角为10～40°。
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