CN110937822A - 耐磨的ag+ar+af玻璃及其制备方法 - Google Patents

耐磨的ag+ar+af玻璃及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨的AG+AR+AF玻璃及其制备方法,包括玻璃基材,其上依次设有防眩光膜、增透膜和防指纹膜,增透膜层包括SiO2和Si3N4层,Si3N4层位于SiO2与防指纹膜之间。所述Si3N4层的厚度为5nm以上。本发明将增透膜AR的表面设置Si3N4层,使其与防指纹膜AF接触,AF与Si3N4是化学键结合,Si3N4兼具硬度高和与AF易结合的优点,大幅提升AG+AR+AF玻璃的耐磨性能。

Description

耐磨的AG+AR+AF玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐磨的AG+AR+AF玻璃及其制备方法。
背景技术
随着户外和车载显示的发展,同时具备抗眩光、高透光及防指纹的AG+AR+AF盖板备受人们青睐。但不耐磨的特点制约着AG+AR+AF的应用范围。
目前AG+AR+AF膜系结构中,采用新科隆RAS溅射镀膜机在AG玻璃上叠加多层Si3N4和SiO2的AR膜系结构,表层SiO2,如图1所示,再真空蒸发镀AF。但是SiO2膜层硬度不如玻璃,导致AG+AR+AF耐磨性能不如AG+AF。RAS镀膜技术的核心是,镀膜过程的氧化还原反应被控制在玻璃基板表面,能大幅提升膜层与基板的附着力、膜层与膜层的附着力,并能使膜层处于微结晶状态,膜层拥有蒸发镀膜和普通磁控溅射镀膜无法比拟的硬度。将氧化还原反应控制基板上发生,当前只有Batch式单腔体非连续镀膜设备上能够实现。单腔镀膜机如图2所示,玻璃基板随着转筒高速旋转,每转一圈镀在基板上的Si材料不超过一个分子层,N+或O+离子可以将其完全氮/氧化。而连续镀膜机,玻璃在多腔室里面传送,每经过一个阴极镀制的材料有数个分子层(如果控制一个分子层以内,生产效率极低),无法再被完全N+或O+离子氮/氧化。故采用RAS技术产能很低,无法应用到高效率的连续式镀膜线。
另外,还有一种方案是通过在AR的表层SiO2表面增镀金刚石膜DLC或石墨,膜系结构如图3所示,实现AR表层超硬目的。但类金刚石膜DLC和石墨成分为碳,碳与AF无法用化学键结合,两者只能物理吸附,摩擦测试时AF极易脱落。AF与AR中间附着力很差,耐磨测试出现AF脱落和AR层无损伤的现象。故虽然AR耐磨,但AF脱落后造成玻璃表面抗污能力下降和颜色变化,至今无法得到广泛应用。
发明内容
本发明提供一种耐磨的AG+AR+AF玻璃及其制备方法,在AR表面增加Si3N4膜层,利用Si3N4兼具硬度高和与AF易结合的优点,大幅提升AG+AR+AF玻璃的耐磨性能。
本发明的技术方案是,一种耐磨的AG+AR+AF玻璃,包括玻璃基材,其上依次设有防眩光膜、增透膜和防指纹膜,增透膜层包括SiO2和Si3N4层,Si3N4层位于SiO2与防指纹膜之间。
进一步地,所述Si3N4层的厚度为5nm以上。
进一步地,增透膜层靠防眩光膜侧为SiO2层,靠防指纹膜侧为Si3N4,中间依次叠加Si3N4层和SiO2层。
进一步地,所述的除与防指纹膜接触的Si3N4层外,其余的Si3N4层替换为Nb2O5、TiO2、Al2O3或ZrO2
另外,所述的Si3N4层可以替换为SiC层。进一步提供硬度。但由于SiC吸光率大不透明,半透明的产品无法应用于显示屏的显示区。而且SiC不导电,镀膜很困难,需要射频溅射得到。
所述的除与防指纹膜接触的Si3N4层外,其余的Si3N4层替换为Nb2O5、TiO2、Al2O3或ZrO2
进一步地,其中SiO2层替换为MgF2、CaF2或折射率低于玻璃基材的材料。
本发明还涉及所述玻璃的制备方法,包括以下步骤:
1)在玻璃基材上设置防眩光膜;
2)在防眩光膜上设置增透膜,其中增透膜中的Si3N4层采用反应磁控溅射的方式进行沉积;
3)在增透膜的上方设置防指纹膜,得到耐磨的AG+AR+AF玻璃。
本发明具有以下有益效果:
1、本发明将增透膜AR的表面设置Si3N4层,使其与防指纹膜AF接触,AF与Si3N4是化学键结合,Si3N4兼具硬度高和与AF易结合的优点,大幅提升AG+AR+AF玻璃的耐磨性能。
2、采用现有的RAS镀膜技术生产AR表层为SiO2层的AG+AR+AF玻璃时,由于单腔体非连续镀膜设备产能低,无法实现连续式镀膜。本发明中采用反应磁控溅射镀膜技术,可以在高产能的连续式镀膜设备上使用。具体镀膜时,磁控溅射辉光的作用下,Ar气电离为Ar+离子,加速撞击负电位的靶材,如Si靶;Si靶表面在辉光的作用下,与所通入的反应气体(如N2气)发生氧化还原反应生成Si3N4;Ar+离子撞击Si靶表面的Si3N4,使Si3N4逃逸出靶表面,沉积到玻璃上。
3、同等镀膜条件下,Si3N4硬度优于SiO2,Si3N4与AF在化学键结合下附着力优异;而且本发明提供的技术可以用于高产能的连续镀膜线,优势明显。
附图说明
图1是AR表层为SiO2层的AG+AR+AF玻璃膜系结构图
图2是背景技术中提到的RAS镀膜技术涉及的单腔镀膜机工作示意图。
图3是AR表面增加超硬层的AG+AR+AF玻璃膜系结构图。
图4是本发明实施例1中AG+AR+AF玻璃膜系结构图。
图5是本发明AF与Si3N4层结合的原理图。
图6是连续镀膜线示意图。
具体实施方式
下面结合实施例,进一步阐明本发明。
对比例1:
常见的AG+AR+AF玻璃膜系结构中AR的表层为SiO2层。
以5层AR为例,具体结构依次为玻璃基板、AG膜(光泽度为110)、SiO2层(56.07nm)、Nb2O5(13.31nm)、SiO2层(32.8nm)、Nb2O5(110.97nm)SiO2层(75.21nm)、AF膜10nm。
得到玻璃的反射颜色Y值为0.23,L*为2.12,a*为-0.10,b*为-0.38。
实施例1:
AG+AR+AF玻璃膜系中,AR表层设置SiO2层和Si3N4层,Si3N4层外设置AF层,结构如图4所示。
如果直接在对比文件1的基础上增加Si3N4层,势必造成AG+AR+AF成品颜色的变化,因此膜系内每层厚度需要重新计算,AG+AR+AF成品反射颜色以无色为目标。
其具体的结构及膜层设置为:玻璃基板、AG膜(光泽度为110)、SiO2层(23.72nm)、Nb2O5(14.22nm)、SiO2层(31.57nm)、Nb2O5(111.18nm)SiO2层(58.34nm)、Si3N4(7nm)、AF膜10nm。
具体制备时:
1)在玻璃基材上设置防眩光膜;
2)在防眩光膜上设置增透膜,其中增透膜中的Si3N4层采用反应磁控溅射的方式进行沉积;
3)在增透膜的上方设置防指纹膜,得到耐磨的AG+AR+AF玻璃。
制备时采用反应磁控溅射镀膜技术,采用连续磁控溅射镀膜线(如图6所示)提高生产效率。也可以采用设备简单廉价的真空蒸发镀膜设备与相应工艺,Si3N4颗粒在高热的电子作用下气化,自由扩散沉积到玻璃上。
得到玻璃的反射颜色Y值为0.38,L*为3.42,a*为-0.23,b*为-0.63。
本发明AF与Si3N4层结合的原理图如图5所示,其中硅基材料Si3N4提供Si+键,AF分子提供O-键,两者形成稳定的化学键。
对比文件1和实施例1中的玻璃进行水滴角测试。
对比文件1初始角度为114.7°,摩擦200次即出现AF层脱落;实施例1中的玻璃初始角度为113.3°,摩擦700次后水滴角为100.7°,摩擦800次后水滴角为96.3°,摩擦900次后水滴角为89.8°。耐磨性能大幅提高。
实施例2:
AG+AR+AF玻璃膜系中,AR层结构依次设置为:Nb2O5/SiO2/Nb2O5/SiO2/Si3N4;所得玻璃进行水滴角测试,初始角度为115°,摩擦800次后水滴角为93°。
实施例3:
AG+AR+AF玻璃膜系中,AR层结构依次设置为:Nb2O5/SiO2/ Si3N4/SiO2/Si3N4;所得玻璃进行水滴角测试。初始角度为116°,摩擦800次后水滴角为99°。
实施例4:
AG+AR+AF玻璃膜系中,AR层结构依次设置为:Si3N4/SiO2/ Si3N4/SiO2/Si3N4;所得玻璃进行水滴角测试。
上述水滴角测试时,磨头为2*2cm,砝码为1000g,速度为60cycle/min。初始角度为115°,摩擦800次后水滴角为96°。

Claims (7)

1.一种耐磨的AG+AR+AF玻璃,其特征在于,包括玻璃基材,其上依次设有防眩光膜、增透膜和防指纹膜,增透膜层包括SiO2和Si3N4层,Si3N4层位于SiO2与防指纹膜之间。
2.根据权利要求1所述的玻璃,其特征在于:所述Si3N4层的厚度为5nm以上。
3.根据权利要求1所述的玻璃,其特征在于:增透膜层靠防眩光膜侧为SiO2层,靠防指纹膜侧为Si3N4,中间依次叠加Si3N4层和SiO2层。
4.根据权利要求3所述的玻璃,其特征在于:所述的除与防指纹膜接触的Si3N4层外,其余的Si3N4层替换为Nb2O5、TiO2、Al2O3或ZrO2
5.根据权利要求1-4任意一项所述的玻璃,其特征在于:其中SiO2层替换为MgF2、CaF2或折射率低于玻璃基材的材料。
6.根据权利要求1所述的玻璃,其特征在于:所述的Si3N4层替换为SiC层。
7.权利要求1-6任意一项所述玻璃的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)在玻璃基材上设置防眩光膜;
2)在防眩光膜上设置增透膜,其中增透膜中的Si3N4层采用反应磁控溅射的方式进行沉积;
3)在增透膜的上方设置防指纹膜,得到耐磨的AG+AR+AF玻璃。
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