CN115505907A - 应用于柔性基材的复合膜及其制备方法和产品 - Google Patents
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Abstract
一种应用于柔性基材的复合膜及其制备方法和产品。该应用于柔性基材的复合膜用于在柔性基材的表面形成，其中该应用于柔性基材的复合膜包括：一纳米过渡层，其中该纳米过渡层是以硅氧烷单体为反应原料，通过等离子体增强化学气相沉积法在该柔性基材的表面形成的膜层；和一类金刚石膜层，其中该类金刚石膜层是以碳源气体为反应原料，通过该等离子体增强化学气相沉积法在该纳米过渡层的表面形成的膜层，其能够提高基材的表面硬度和耐磨擦性能，有助于满足柔性显示器件的需求。
Description
技术领域
本发明涉及纳米镀膜技术领域，尤其涉及到应用于柔性基材的复合膜及其制备方法和产品。
背景技术
近年来，由于透明塑料有着优异的光学性能，同时兼具密度低、易加工成型、抗冲击性好以及可折叠等优势品质，使其得到了广泛的开发和应用。例如，液晶显示(LCD)装置和有机发光二极管(OLED)装置等显示装置，被广泛应用于智能手机、平板电脑以及各种可穿戴设备等以超薄、轻质化、可折叠以及便捷性为需求的智能电子产品上，虽然其上大范围的柔性触摸屏能够给电子产品的外观和操作便捷性带来了质的飞跃，但为了保护这种柔性触摸屏式显示面板，免于受到外界的刮擦和冲击，就需要在其上附上一层保护盖板。
目前，一般的显示屏都是使用增硬玻璃作为盖板，但由于玻璃材质本身存在重量较重，受外部冲击易碎，以及无法实现弯曲到一定水平以上的问题，因此高透明的有机高分子材料成为了有较大前景的替代品，而这些透明塑料的耐溶剂性、耐候性较差，硬度低，特别容易因摩擦而产生划痕，极大地制约了其应用领域的进一步扩展。此外，作为玻璃材质的替代品，这些高分子塑料需要实现玻璃的相似性能，如高的透明、耐温、绝缘性以及低的热膨胀系数，目前可供选择的光学透明柔性盖板材料通常有聚酰亚胺(CPI)，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)，或聚苯乙烯(PS)等。
然而，高分子塑料作为保护盖板，因其自身的本征缺陷，如低的表面硬度和水氧阻隔性能，都会导致显示设备的失效，故其作为柔性盖板材料，在耐磨性和密封性等方面还有较大的提升空间。目前市面上通用的技术手段是在这些高分子盖板表面上涂布复合树脂组合物来弥补其物理性能的不足。但一方面单纯的有机硬化层无法实现媲美玻璃盖板的硬度，另一方面为了尽可能地增加盖板的耐刮擦性能，一般需要通过增加有机硬化层的厚度，而这样就会导致固化时间延长，造成在硬化胶水固化时因发生收缩而导致的材料卷曲现象更加明显。与此同时，较厚的有机硬化层又容易出现膜层剥离和开裂的现象，还会导致其耐弯折性能大幅降低。因此，随着透明塑料领域的快速发展，单纯地通过增加有机硬化层的厚度来实现柔性盖板耐刮擦的方式将很难满足越来越严苛的市场需求。
发明内容
本发明的一个优势在于提供应用于柔性基材的复合膜及其制备方法和产品，其能够提高柔性基材的表面硬度和耐磨擦性能，有助于满足柔性显示器件的需求。
本发明的另一个优势在于提供应用于柔性基材的复合膜及其制备方法和产品，其中，在本申请的一实施例中，所述应用于柔性基材的复合膜能够有效地避免了硬化胶水的固化过程，从而避免出现收缩卷曲问题。
本发明的另一个优势在于提供应用于柔性基材的复合膜及其制备方法和产品，其中，在本申请的一实施例中，所述应用于柔性基材的复合膜能够具有较高的致密性，从而保证在较低的厚度条件下实现耐刮擦效果，同时也避免了因厚度过大而导致弯曲开裂的问题。
本发明的另一个优势在于提供应用于柔性基材的复合膜及其制备方法和产品，其中，在本申请的一实施例中，所述应用于柔性基材的复合膜能够通过PECVD技术，在同一工艺条件下制备而成，极大地简化了工艺过程。
本发明的另一个优势在于提供应用于柔性基材的复合膜及其制备方法和产品，其中，在本申请的一实施例中，所述应用于柔性基材的复合膜能够兼具纳米过渡层的致密性能和类金刚石膜层的高硬顺滑性能，使得其厚度即便维持在2um以内也可以实现优异的耐刮擦性能，同时还具备优异的弯折性能。
本发明的另一个优势在于提供了应用于柔性基材的复合膜及其制备方法和产品，其中为了达到上述目的，在本发明中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本申请成功和有效地提供一解决方案，不只提供了简单的应用于柔性基材的复合膜及其制备方法和产品，同时还增加了所述应用于柔性基材的复合膜及其制备方法和产品的实用性和可靠性。
为了实现上述至少一优势或其他优点和目的，本发明提供了应用于柔性基材的复合膜，用于形成于柔性基材的表面，其特征在于，其中所述应用于柔性基材的复合膜包括：
一纳米过渡层，其中所述纳米过渡层是以硅氧烷单体为反应原料，通过等离子体增强化学气相沉积法在该柔性基材的表面形成的膜层；和
一类金刚石膜层，其中所述类金刚石膜层是以碳源气体为反应原料，通过该等离子体增强化学气相沉积法在所述纳米过渡层的表面形成的膜层。
根据本发明的一实施例，所述纳米过渡层由硅、氧、碳以及氢元素构成。
根据本发明的一实施例，所述纳米过渡层的厚度为500nm至2000nm。
根据本发明的一实施例，所述硅氧烷单体是链状硅氧烷化合物或环状硅氧烷化合物。
根据本发明的一实施例，所述硅氧烷单体具有如下的结构：
其中，R1到R6中的每个独立地表示C1-C6烷基、C2-C6烯基或者是氢，其中R1到R6中的至少一个不表示氢。
根据本发明的一实施例，所述硅氧烷单体具有如下的结构式：
其中，R7到R10中的每个独立地表示C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C2-C6烯基或者氢，条件是R7到R10中的至少一个不表示氢并且R7到R10中至少一个带有氧以形成硅氧键。
根据本发明的一实施例，所述硅氧烷单体具有如下的结构式：
其
且R11和R12中的每个独立地表示C1-C6烷基、C2-C6烯基或者氢，条件是R11和R12中的至少一个不表示氢。
根据本发明的一实施例，所述硅氧烷单体选自八甲基环四硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、三甲基环三硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、二甲基硅氧烷、四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、六甲基二硅氧烷、四甲基二硅氧烷、六乙基二硅氧烷中的一种或者几种。
根据本发明的一实施例，所述类金刚石膜层为含氢无定型碳层，且由碳的sp2和sp3杂合组成，该柔性基材的制备材料选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯以及聚苯乙烯中的一种或多种。
根据本发明的一实施例，所述碳源气体选自甲烷、丙烷、乙炔以及苯中的一种或多种。
根据本发明的一实施例，所述类金刚石膜层的厚度为3nm至30nm。
根据本发明的另一方面，本发明进一步提供了应用于柔性基材的复合膜的制备方法，包括步骤：
通过等离子体增强化学气相沉积法，以硅氧烷单体为反应原料在柔性基材的表面沉积形成一纳米过渡层；和
通过该等离子体增强化学气相沉积法，以碳源气体为反应原料在该纳米过渡层的表面沉积形成一类金刚石膜层。
根据本发明的一实施例，所述通过等离子体增强化学气相沉积法，以硅氧烷单体为反应原料在柔性基材的表面沉积形成一纳米过渡层的步骤，包括步骤：
在将该柔性基材放置于PECVD装置的反应腔室后，通入等离子源气体，以利用辉光放电产生的等离子体对该柔性基材的表面进行等离子体轰击清洗处理；和
在等离子体轰击清洗完毕后，依次通入惰性气体和所述硅氧烷单体，以通过该等离子体增强化学气相沉积法在该柔性基材的表面沉积形成该纳米过渡层。
根据本发明的一实施例，所述通过等离子体增强化学气相沉积法，以硅氧烷单体为反应原料在柔性基材的表面沉积形成一纳米过渡层的步骤，进一步包括步骤：
在将该柔性基材放入该反应腔室之前，先利用干燥气体将该柔性基材的表面吹扫干净。
根据本发明的一实施例，该等离子源气体为氧气。
根据本发明的一实施例，在等离子轰击活化的步骤中，该等离子源气体的通入流量为50sccm至300sccm；该反应腔室的压力为2Pa至8Pa；ICP源功率为500W至1000W；偏压电源设为500V至1000V；轰击清洗时间为5min至20min。
根据本发明的一实施例，在沉积形成该该纳米过渡层的步骤中，该惰性气体的通入流量为50sccm至300sccm；该硅氧烷单体的通入流量为500uL/min至1500uL/min；该反应腔室的压力为5Pa至15Pa；ICP源功率为500W至1000W；偏压电源设为300V至800V；镀膜时间为60min至240min。
根据本发明的一实施例，所述通过该等离子体增强化学气相沉积法，以碳源气体为反应原料在该纳米过渡层的表面沉积形成一类金刚石膜层的步骤，包括步骤：
抽出该PECVD装置的该反应腔室中的硅氧烷反应杂气，直至该反应腔室内的气压达到一预定气压阈值；和
通入惰性气体和该碳源气体，以通过该等离子体增强化学气相沉积法在该纳米过渡层的表面沉积形成该类金刚石膜层。
根据本发明的一实施例，在沉积形成该类金刚石膜层的步骤中，该惰性气体的通入流量为50sccm至200sccm；该碳源气体的通入流量为20sccm至100sccm；该反应腔室的压力为4Pa至8Pa；ICP源功率为300W至1000W；偏压电源设为200V至600V；镀膜时间为1min至30min。
根据本发明的一实施例，该预定气压阈值为1Pa。
根据本发明的另一方面，本发明进一步提供了产品，包括：
一柔性基材；和
一应用于柔性基材的复合膜，其中所述应用于柔性基材的复合膜被形成于所述柔性基材的表面，并且所述应用于柔性基材的复合膜包括：
一纳米过渡层，其中所述纳米过渡层是以硅氧烷单体为反应原料，通过等离子体增强化学气相沉积法在该柔性基材的表面形成的膜层；和
一类金刚石膜层，其中所述类金刚石膜层是以碳源气体为反应原料，通过该等离子体增强化学气相沉积法在所述纳米过渡层的表面形成的膜层。
根据本发明的一实施例，所述柔性基材为高分子透明塑料。
根据本发明的一实施例，所述柔性基材的制备材料选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、以及聚苯乙烯中的一种或多种。
根据本发明的一实施例，所述柔性基材为柔性显示器件。
通过对随后的描述的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。
本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明和权利要求得以充分体现。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例的应用于柔性基材的复合膜的结构示意图。
图2示出了根据本发明的一实施例的应用于柔性基材的复合膜的制备方法的流程示意图。
图3示出了根据本发明的上述实施例的所述应用于柔性基材的复合膜的制备方法中步骤之一的流程示意图。
图4示出了根据本发明的上述实施例的所述应用于柔性基材的复合膜的制备方法中步骤之二的流程示意图。
图5示出了对实施例1-4和对比例1-5所制备的应用于柔性基材的复合膜的性能测试结果示意图。
图6示出了根据本发明的一实施例的配置有应用于柔性基材的复合膜的产品的结构示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
本申请提供了一种应用于柔性基材的复合膜及其制备方法和产品，以创新地使用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)的真空镀膜技术在柔性基材(如高分子塑料盖板)上沉积一层纳米过渡层，再在最上层镀制一层透明顺滑的DLC(类金刚石)膜层，有效避免了硬化胶水的涂布固化过程，从而避免了收缩卷曲的现象。同时由于真空纳米膜层具有高的致密性，从而保证在较低的厚度条件了实现耐刮擦效果，避免了因厚度过高而导致弯曲开裂的现象，有助于满足诸如柔性显示器件等显示设备的需求。
具体地，参考本发明的说明书附图之图1，根据本发明的一实施例的应用于柔性基材的复合膜1被阐明，其中所述应用于柔性基材的复合膜1适于形成于一柔性基材2的表面，并且所述应用于柔性基材的复合膜1可以包括一纳米过渡层10和一类金刚石膜层20。所述纳米过渡层10是以硅氧烷单体为反应原料，通过等离子体增强化学气相沉积法在该柔性基材2的表面形成的膜层。所述类金刚石膜层20是以碳源气体为反应原料，通过该等离子体增强化学气相沉积法在所述纳米过渡层10的表面形成的膜层。
值得注意的是，本申请的所述应用于柔性基材的复合膜1中的所述纳米过渡层10和所述类金刚石膜层20均是通过PECVD技术，在同一工艺条件下制备而成，极大地简化了工艺过程。与此同时，所述纳米过渡层10优选地由Si(硅)、O(氧)、C(碳)以及H(氢)等元素构成，具有较好的致密性能；所述类金刚石膜层20优选地被实施为含氢无定型碳层，主要由碳的sp2和sp3杂合组成，具有高硬顺滑性能，这样所述应用于柔性基材的复合膜1能够大幅地提高所述柔性基材2的表面硬度和耐磨性能。
换言之，所述应用于柔性基材的复合膜1由所述纳米过渡层10和所述类金刚石膜层20组成，并且所述纳米过渡层10位于所述柔性基材2与所述类金刚石膜层20之间，使得所述应用于柔性基材的复合膜1只需要维持在2um以内就可以实现优异的耐刮擦性能，与此同时，所述应用于柔性基材的复合膜1具备优异的耐弯折性能，而且由于整个工艺过程中均不需要固化处理，因此所述应用于柔性基材的复合膜1能够有效地避免所述柔性基材2发生卷曲或翘曲。
根据本发明的一个实施例，所述硅氧烷单体可以是链状硅氧烷化合物，也可以是环状硅氧烷化合物。
示例性地，所述硅氧烷单体可以具有如下的结构：
其中，R1到R6中的每个独立地表示C1-C6烷基、C2-C6烯基或者是氢，其中R1到R6中的至少一个不表示氢。可选地，R1到R6中的每个独立地表示C1-C3烷基、C2-C4烯基或者氢，例如，甲基、乙基、乙烯基、烯丙基或氢，条件是R1到R6中的至少一个不表示氢。可选地，R1到R6中的至少两个或三个(例如，四个、五个或六个)不表示氢。可选示例包括六甲基二硅氧烷(HMDSO)、六乙基二硅氧烷、四甲基二硅氧烷(TMDSO)、1，3-二乙烯四甲基二硅氧烷(DVTMDSO)和六乙烯基二硅氧烷(HVDSO)。
当然，在本发明的另一示例中，所述硅氧烷单体也可以具有如下的结构式：
其中，R7到R10中的每个独立地表示C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C2-C6烯基或者氢，条件是R7到R10中的至少一个不表示氢并且R7到R10中至少一个带有氧以形成硅氧键。可选地，R7到R10中的每个独立地表示C1-C3烷基、C1-C3烷氧基、C2-C4烯基、氢，条件是R7到R10中的至少一个不表示氢。可选地，R7到R10中的至少两个不表示氢，例如，三个或四个。可选示例包括烯丙基三甲氧基硅烷(ATMOS)、原硅酸四乙酯(TEOS)、3-(二乙氨基)丙基-三甲氧基硅烷、三甲基硅氧烷和三异丙基硅氧烷、四甲氧基硅烷、二甲基硅氧烷。
在本发明的另一示例中，所述硅氧烷单体具有如下的结构式：
其中，n表示3、4、5或者6，且R11和R12中的每个独立地表示C1-C6烷基、C2-C6烯基或者氢，条件是R11和R12中的至少一个不表示氢。可选地，R11和R12中的每个独立地表示C1-C3烷基、C2-C4烯基或者氢，例如，甲基、乙基、乙烯基、烯丙基或氢，条件是R11和R12中的至少一个不表示氢。可选示例包括三乙烯基三甲基环三硅氧烷(V3D3)、四乙烯基四甲基环四硅氧烷(V4D4)、四甲基环四硅氧烷(TMCS)和八甲基环四硅氧烷(OMCTS)、六甲基环三硅氧烷、三甲基环三硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、十甲基环五硅氧烷。
优选地，所述硅氧烷单体选自八甲基环四硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、三甲基环三硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、二甲基硅氧烷、四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、六甲基二硅氧烷、四甲基二硅氧烷、六乙基二硅氧烷中的一种或者几种。
此外，如图1所示，所述柔性基材2可以但不限于被实施为高分子透明塑料201，以便供诸如柔性显示器件使用。优选地，所述柔性基材2的制备材料可以但不限于被实施为选自聚酰亚胺(CPI)，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)以及聚苯乙烯(PS)中的一种或多种。
更具体地，根据本申请的上述实施例，所述应用于柔性基材的复合膜1的所述纳米过渡层10作为中间层，其厚度可以被实施为100nm至5000nm。优选地，所述纳米过渡层10的厚度为500nm至2000nm。
相应地，所述应用于柔性基材的复合膜1的所述类金刚石膜层20最为最外层，其厚度可以被实施为1nm至50nm。优选地，所述类金刚石膜层20的厚度为3mm-30nm。
更优选地，所述类金刚石膜层20被实施为DLC(类金刚石碳)纳米膜。可以理解的是，DLC材料属于碳材料的一种，具备无毒环保的特性；与此同时，该DLC材料还具备类金刚石的特性，其材料的表面硬度和耐磨性极佳。由于所述DLC纳米膜覆盖在所述纳米过渡层10之上，因此整个所述柔性基材2的表面硬度和耐磨性能均得到大幅地提高。
值得一提的是，附图2至图4示出了根据本申请的一实施例的应用于柔性基材的复合膜的制备方法。具体地，如图2所示，所述应用于柔性基材的复合膜的制备方法可以包括步骤：
S100：通过等离子体增强化学气相沉积法，以硅氧烷单体为反应原料在柔性基材2的表面沉积形成一纳米过渡层10；和
S200：通过该等离子体增强化学气相沉积法，以碳源气体为反应原料在所述纳米过渡层10的表面沉积形成一类金刚石膜层20。
值得注意的是，在所述步骤S100中，在镀膜以形成所述纳米过渡层10之前，先对所述柔性基材2的表面进行充分的等离子体轰击活化净化处理，有助于提高膜基结合力。而由于所述纳米过渡层10和所述类金刚石膜层20的沉积方式主要采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的镀膜技术。也就是说，在分别制备所述纳米过渡层10和所述类金刚石膜层20的过程中，所述柔性基材2的表面和所述纳米过渡层10的表面分别被暴露于等离子体增强化学气相沉积反应装置的腔室中，在该腔室中形成等离子体，并且通过反应原料沉积反应依次形成所述纳米过渡层10和所述类金刚石膜层20，使得所述应用于柔性基材的复合膜1具有优异的膜基结合力、硬度以及耐刮擦性能，并且所述柔性基材2的卷曲得到有效的抑制。
可以理解的是，等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺相较于现有的其它沉积工艺具有很多优点：(1)干式成膜不需要使用有机溶剂；(2)等离子体对所述柔性基材2的表面和所述纳米过渡层10的表面的刻蚀作用，使所沉积上的薄膜粘结性好；(3)可以对不规则所述柔性基材2的表面均匀沉积镀膜，气相渗透性极强；(4)膜层可设计性好，相比于液相法微米级控制精度，化学气相法可在纳米级尺度进行膜层厚度的控制；(5)膜层结构设计容易，化学气相法使用等离子体激活，对不同材料的复合涂层不需要设计特定的引发剂进行引发，通过输入能量的调控即可将多种原材料复合在一起；(6)致密性好，化学气相沉积法在等离子体引发过程中往往会对多个活性位点进行激活，类似于溶液反应中一个分子上有多个官能团，分子链之间通过多个官能团形成交联结构；(7)作为一种镀膜处理技术手段，其普适性极好，镀膜的对象、镀膜使用的原材料选择的范围都很广。
此外，所述等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺可以通过辉光放电产生等离子体，放电的方法包括射频放电、微波放电、中频放电、高频放电、电火花放电，所述高频放电和中频放电的波形为正弦或双极脉冲。当然，所述等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺中的放电类型可以是连续放电或脉冲放电。
示例性地，如图3所示，根据本申请的上述实施例的所述应用于柔性基材的复合膜的制备方法的所述步骤S100，可以包括步骤：
S110：在将该柔性基材2放置于PECVD装置的反应腔室后，通入等离子源气体，以利用辉光放电产生的等离子体对该柔性基材2的表面进行等离子体轰击清洗处理；和
S120：在等离子体轰击清洗完毕后，通入惰性气体和所述硅氧烷单体，以通过所述等离子体增强化学气相沉积法在该柔性基材2的表面沉积形成所述纳米过渡层10。
值得注意的是，在所述步骤S110之前，还可以进一步包括步骤：在将该柔性基材2放入该反应腔室之前，先利用干燥气体将所述柔性基材2的表面吹扫干净。可以理解的是，所述干燥气体可以但不限于被实施为空气或氮气。
优选地，在所述步骤S110中，所述等离子源气体被实施为氧气。
更优选地，在所述步骤S110中，所述等离子源气体的通入流量为50sccm至300sccm；所述反应腔室的压力为2Pa至8Pa；ICP源功率为500W至1000W；偏压电源设为500V至1000V；轰击清洗时间为5min至20min。
相应地，在所述步骤S120中，所述惰性气体优选地被实施为氩气。
更优选地，在所述步骤S120中，所述惰性气体的通入流量为50sccm至300sccm；所述硅氧烷单体的通入流量为500uL/min至1500uL/min；所述反应腔室的压力为5Pa至15Pa；ICP源功率为500W至1000W；偏压电源设为300V至800V；镀膜时间为60min至240min。
值得注意的是，在所述步骤S200中，所述碳源气体可以但不限于被实施为诸如甲烷、丙烷、乙炔或苯等碳氢气源。
示例性地，如图4所示，根据本申请的上述实施例的所述应用于柔性基材的复合膜的制备方法的所述步骤S200，可以包括步骤：
S210：抽出该PECVD装置的该反应腔室中的硅氧烷反应杂气，直至该反应腔室内的气压达到一预定气压阈值；和
S220：通入所述惰性气体和所述碳源气体，以通过所述等离子体增强化学气相沉积法在所述纳米过渡层10的表面沉积形成所述类金刚石膜层20。
值得注意的是，在所述步骤S210中，所述硅氧烷反应杂气可以包括在所述步骤S100中镀膜过程中产生的等离子体和剩余的硅氧烷单体。
优选地，在所述步骤S210中，所述预定气压阈值被实施为1Pa。
相应地，在所述步骤S220中，所述碳源气体可以但不限于被实施为选自甲烷、丙烷、乙炔以及苯中的一种或多种。所述惰性气体可以但不限于被实施为氦气、氩气以及氙气等等。可以理解的是，所述惰性气体可以是上述单一气体或者是上述单一气体的混合气体，比如说惰性气体是氦气和氩气的混合气体。
优选地，在所述步骤S220中，所述惰性气体的通入流量为50sccm至200sccm；所述碳源气体的通入流量为20sccm至100sccm；所述反应腔室的压力为4Pa至8Pa；ICP源功率为300W至1000W；偏压电源设为200V至600V；镀膜时间为1min至30min。
值得一提的是，在本申请的一示例中，所述应用于柔性基材的复合膜的制备方法的具体实施方式如下：
1)将诸如柔性高分子膜材料等柔性基材2的表面用干燥气体(如空气或氮气)吹扫干净；
2)将该基片2放入PECVD装置的反应腔室内，利用真空泵组将反应腔室内杂气排出；
3)当气压达到1Pa以下时，通入50-300sccm氧气，将反应腔室内压力控制在2-8Pa，打开ICP源，馈入500-1000w功率，基片转架偏压电源设置为500-1000v，轰击清洗5-20min，将该柔性基材2的表面杂质清洗干净，从而获得一个高活性表面，为后续成膜提供优异的基底；
4)随后关闭电源，再通入50-300sccm氩气，将硅氧烷单体通过蒸发器通入腔体内，流量控制在500-1500μL/min，将腔内压力控制在5-15Pa，ICP源功率设置为500-1000W，偏压电源设置为300-800v，镀膜60-240min，然后依次关闭电源，气源和单体隔膜阀；
5)抽完硅氧烷反应杂气，当反应腔室内气压达到1Pa以下时通入20-100sccm碳源气体(如甲烷、丙烷、乙炔、苯等碳氢气源)和50-200sccm惰性气体(如氩气、氦气等)，使气压维持在4-8Pa，ICP功率设置为300-1000w，偏压设置为200-600v，镀膜1-10min，然后依次关闭电源、气源和泵组，打开腔门取出样品。
值得注意的是，尽管根据本申请的实施例以所述柔性基材2被实施为高分子透明塑料201为例来阐述所述应用于柔性基材的复合膜1的优势和特征，但在本申请的其他示例中，所述柔性基材2也可以被实施为诸如柔性显示屏或手机等需要镀膜的产品。以下通过具体实施例对本发明作进一步详细说明，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1
本实施例的所述应用于柔性基材的复合膜1中的所述纳米过渡层10的厚度为500nm，且所述类金刚石膜层20的厚度为15nm。
所述应用于柔性基材的复合膜1可以按照以下步骤进行制备：
1)将50μm的PET基材用干燥氮气吹扫干净，将基片放入反应腔室内，利用真空泵组将真空室内杂气排出，当气压达到1Pa以下时，通入100sccm氧气，将真空室内压力控制在6Pa，打开ICP源，馈入800w功率，基片转架偏压设置为800v，轰击清洗15min。
2)随后关闭电源，再通入100sccm氩气，将硅氧烷单体通过蒸发器通入腔室内，流量控制在500-1500μL/min，将腔内压力控制在10Pa，ICP源功率设置为700W，偏压电源设置为500v，镀制500nm过渡层，然后依次关闭电源，气源和单体隔膜阀。
3)抽完硅氧烷反应杂气，当腔室内气压达到1Pa以下时，通入50sccm甲烷和50sccm氩气，气压维持在5Pa，ICP功率设置为600w，偏压设置为500v，镀制15nm DLC，然后依次关闭电源、气源和泵组，打开腔门取出样品。
实施例2
本实施例的所述应用于柔性基材的复合膜1中的所述纳米过渡层10的厚度为1000nm，且所述类金刚石膜层20的厚度为15nm。
所述应用于柔性基材的复合膜1可以按照以下步骤进行制备：在上述实施例1的所述纳米过渡层10制备过程中，将镀膜时间延长，使得所述纳米过渡层10的厚度达到1000nm，其他工艺不变。所述类金刚石膜层20的厚度仍为15nm，其制备工艺也保持不变，如实施例1中所述类金刚石膜层20的制备工艺。
实施例3
本实施例的所述应用于柔性基材的复合膜1中的所述纳米过渡层10的厚度为1500nm，且所述类金刚石膜层20的厚度为15nm。
所述应用于柔性基材的复合膜1可以按照以下步骤进行制备：在上述实施例1的所述纳米过渡层10制备过程中，将镀膜时间延长，使得所述纳米过渡层10的厚度达到1500nm，其他工艺不变。所述类金刚石膜层20的厚度仍为15nm，其制备工艺也保持不变，如实施例1中所述类金刚石膜层20的制备工艺。
实施例4
本实施例的所述应用于柔性基材的复合膜1中的所述纳米过渡层10的厚度为1500nm，且所述类金刚石膜层20的厚度为15nm。
相比于实施例3，实施例4仅将50μm的PET基材替换成50μm的CPI基材，所述纳米过渡层10和所述类金刚石膜层20的制备工艺均保持不变，如实施例3中的制备工艺。
对比例1
本对比例的所述应用于柔性基材的复合膜1中的所述纳米过渡层10的厚度为1500nm，且所述类金刚石膜层20的厚度为15nm。
相比于实施例1，对比例1仅在基材的表面进行轰击清洗时，将氧气换成100sccm的氩气，其他镀膜的制备工艺均保持不变，如实施例1中的制备工艺。
对比例2
本对比例的所述应用于柔性基材的复合膜1中的所述纳米过渡层10的厚度为5000nm，且所述类金刚石膜层20的厚度为15nm。
所述应用于柔性基材的复合膜1可以按照以下步骤进行制备：在上述实施例1的所述纳米过渡层10制备过程中，将镀膜时间进一步延长，使得所述纳米过渡层10的厚度达到5000nm，其他工艺不变。所述类金刚石膜层20的厚度仍为15nm，其制备工艺也保持不变，如实施例1中所述类金刚石膜层20的制备工艺。
对比例3
本对比例的所述应用于柔性基材的复合膜1中的所述纳米过渡层10的厚度为100nm，且所述类金刚石膜层20的厚度为15nm。
所述应用于柔性基材的复合膜1可以按照以下步骤进行制备：在上述实施例1的所述纳米过渡层10制备过程中，将镀膜时间缩短，使得所述纳米过渡层10的厚度达到100nm，其他工艺不变。所述类金刚石膜层20的厚度仍为15nm，其制备工艺也保持不变，如实施例1中所述类金刚石膜层20的制备工艺。
对比例4
本实施例的所述应用于柔性基材的复合膜1中的所述纳米过渡层10的厚度为1500nm，且所述类金刚石膜层20的厚度为0nm。
相比于实施例4，对比例4仅取消所述类金刚石膜层20的制备工艺，而所述纳米过渡层10的制备工艺保持不变，如实施例4中的制备工艺。
对比例5
本实施例的所述应用于柔性基材的复合膜1中的所述纳米过渡层10的厚度为0nm，且所述类金刚石膜层20的厚度为0nm。
相比于实施例1，对比例5取消了所述纳米过渡层10和所述类金刚石膜层20的制备工艺，仅对50μm的PET基材用干燥氮气吹扫干净。
值得注意的是，对上述实施例1-4和对比例1-5中制备得到的柔性基材进行表面铅笔硬度、耐刮擦性能及动态弯折性能的测试，其中耐刮擦性能和动态弯折性能的测试条件如下：
1)耐刮擦性能的测试条件为：采用Bonstar#0000钢丝绒，用500g的载荷，速度为40cycle/min，测试方向和所述钢丝绒的纤维方向相同，测试行程40mm，每循环测试500次就进行观察表面是否有划痕并进行记录。
2)动态弯折性能的测试条件为：在弯折半径为R＝1.5mm、频率为30次/分钟的条件下，每向内弯折5万次就观察薄膜弯折处折痕情况并进行记录。
最终，通过测试得到如图5所示的性能参数列表，由测试性能结果可知本申请所提供的所述应用于柔性基材的复合膜1在耐刮擦和抗弯折上的综合性能有着显著的优势。
具体地，比较实施例1-3和对比例2、3、5可知：随着所述纳米过渡层10的厚度增加，铅笔硬度增加；而厚度过低则铅笔硬度不够，耐刮擦表现不好，并且厚度过高则膜层太脆，抗弯折性能表现较差。
此外，比较实施例4和对比例4可知：所述类金刚石膜层20的加入会增加表面硬度，同时也显著增加了耐刮擦性能。
最后，比较实施例1和对比例1可知：合理的等离子体清洗工艺对性能表现影响明显，即通入氧气的等离子体工艺处理明显增加了膜基结合力，从而确保了较优的耐刮擦和抗弯折性能。
值得一提的是，根据本申请的一实施例进一步提供了配置有上述应用于柔性基材的复合膜的产品，其中所述产品包括上述应用于柔性基材的复合膜1和一柔性基材2，其中所述应用于柔性基材的复合膜1被形成于所述柔性基材2的表面，使得所述产品具有优异的表面硬度、高耐磨性能以及高耐弯性能。
值得注意的是，根据本申请的上述实施例，如图6所示，所述柔性基材2可以被实施为柔性显示器件202，以大幅地提高所述柔性显示器件的表面硬度、高耐磨性能以及高耐弯性能。可以理解的是，所述柔性基材2也可以被实施为透明柔性盖板，其中所述透明柔性盖板适于覆盖于所述柔性显示屏的表面，以保护所述柔性显示屏。
当然，在本申请的其他示例中，如图1所示，所述柔性基材2可以被实施为高分子透明塑料201。优选地，所述柔性基材2的制备材料选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯以及聚苯乙烯中的一种或多种。
本领域的技术人员应理解，上述描述中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (28)
1.应用于柔性基材的复合膜，用于形成于柔性基材的表面，其特征在于，其中所述应用于柔性基材的复合膜包括：
一纳米过渡层，其中所述纳米过渡层是以硅氧烷单体为反应原料，通过等离子体增强化学气相沉积法在该柔性基材的表面形成的膜层；和
一类金刚石膜层，其中所述类金刚石膜层是以碳源气体为反应原料，通过该等离子体增强化学气相沉积法在所述纳米过渡层的表面形成的膜层。
2.如权利要求1所述的应用于柔性基材的复合膜，其中，所述纳米过渡层由硅、氧、碳以及氢元素构成。
3.如权利要求1所述的应用于柔性基材的复合膜，其中，所述纳米过渡层的厚度为500nm至2000nm。
4.如权利要求1所述的应用于柔性基材的复合膜，其中，所述硅氧烷单体为链状硅氧烷化合物或环状硅氧烷化合物。
5.如权利要求4所述的应用于柔性基材的复合膜，其中，所述硅氧烷单体具有如下结构：
其中，R1到R6中的每个独立地表示C1-C6烷基、C2-C6烯基或者是氢，其中R1到R6中的至少一个不表示氢。
6.如权利要求4所述的应用于柔性基材的复合膜，其中，所述硅氧烷单体具有如下结构：
其中，R7到R10中的每个独立地表示C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C2-C6烯基或者氢，条件是R7到R10中的至少一个不表示氢并且R7到R10中至少一个带有氧以形成硅氧键。
7.如权利要求4所述的应用于柔性基材的复合膜，其中，所述硅氧烷单体具有如下结构：
其中，n表示3、4、5或者6，且R11和R12中的每个独立地表示C1-C6烷基、C2-C6烯基或者氢，条件是R11和R12中的至少一个不表示氢。
8.如权利要求4所述的应用于柔性基材的复合膜，其中，所述硅氧烷单体选自八甲基环四硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、三甲基环三硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、二甲基硅氧烷、四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、六甲基二硅氧烷、四甲基二硅氧烷以及六乙基二硅氧烷中的一种或者几种。
9.如权利要求1至8中任一所述的应用于柔性基材的复合膜，其中，所述类金刚石膜层为含氢无定型碳层，且由碳的sp2和sp3杂合组成，该柔性基材的制备材料选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯以及聚苯乙烯中的一种或多种。
10.如权利要求9所述的应用于柔性基材的复合膜，其中，所述碳源气体选自甲烷、丙烷、乙炔以及苯中的一种或多种。
11.如权利要求9所述的应用于柔性基材的复合膜，其中，所述类金刚石膜层的厚度为3nm至30nm。
12.应用于柔性基材的复合膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：
通过等离子体增强化学气相沉积法，以硅氧烷单体为反应原料在柔性基材的表面沉积形成一纳米过渡层；和
通过该等离子体增强化学气相沉积法，以碳源气体为反应原料在该纳米过渡层的表面沉积形成一类金刚石膜层。
13.如权利要求12所述的应用于柔性基材的复合膜的制备方法，其中，所述通过等离子体增强化学气相沉积法，以硅氧烷单体为反应原料在柔性基材的表面沉积形成一纳米过渡层的步骤，包括步骤：
在将该柔性基材放置于PECVD装置的反应腔室后，通入等离子源气体，以利用辉光放电产生的等离子体对该柔性基材的表面进行等离子体轰击清洗处理；和
在等离子体轰击清洗完毕后，通入惰性气体和所述硅氧烷单体，以通过该等离子体增强化学气相沉积法在该柔性基材的表面沉积形成该纳米过渡层。
14.如权利要求13所述的应用于柔性基材的复合膜的制备方法，其中，所述通过等离子体增强化学气相沉积法，以硅氧烷单体为反应原料在柔性基材的表面沉积形成一纳米过渡层的步骤，进一步包括步骤：
在将该柔性基材放入该反应腔室之前，先利用干燥气体将该柔性基材的表面吹扫干净。
15.如权利要求13所述的应用于柔性基材的复合膜的制备方法，其中，该等离子源气体为氧气。
16.如权利要求15所述的应用于柔性基材的复合膜的制备方法，其中，在等离子体轰击清洗的步骤中，该等离子源气体的通入流量为50sccm至300sccm；该反应腔室的压力为2Pa至8Pa；ICP源功率为500W至1000W；偏压电源设为500V至1000V；轰击清洗时间为5min至20min。
17.如权利要求13所述的应用于柔性基材的复合膜的制备方法，其中，在沉积形成该该纳米过渡层的步骤中，该惰性气体的通入流量为50sccm至300sccm；该硅氧烷单体的通入流量为500uL/min至1500uL/min；该反应腔室的压力为5Pa至15Pa；ICP源功率为500W至1000W；偏压电源设为300V至800V；镀膜时间为60min至240min。
18.如权利要求12至17中任一所述的应用于柔性基材的复合膜的制备方法，其中，所述通过该等离子体增强化学气相沉积法，以碳源气体为反应原料在该纳米过渡层的表面沉积形成一类金刚石膜层的步骤，包括步骤：
抽出该PECVD装置的该反应腔室中的硅氧烷反应杂气，直至该反应腔室内的气压达到一预定气压阈值；和
通入惰性气体和该碳源气体，以通过该等离子体增强化学气相沉积法在该纳米过渡层的表面沉积形成该类金刚石膜层。
19.如权利要求18所述的应用于柔性基材的复合膜的制备方法，其中，在沉积形成该类金刚石膜层的步骤中，该惰性气体的通入流量为50sccm至200sccm；该碳源气体的通入流量为20sccm至100sccm；该反应腔室的压力为4Pa至8Pa；ICP源功率为300W至1000W；偏压电源设为200V至600V；镀膜时间为1min至30min。
20.如权利要求18所述的应用于柔性基材的复合膜的制备方法，其中，该预定气压阈值为1Pa。
21.产品，其特征在于，包括：
一柔性基材；和
一应用于柔性基材的复合膜，其中所述应用于柔性基材的复合膜被形成于所述柔性基材的表面，并且所述应用于柔性基材的复合膜包括：
一纳米过渡层，其中所述纳米过渡层是以硅氧烷单体为反应原料，通过等离子体增强化学气相沉积法在该柔性基材的表面形成的膜层；和
一类金刚石膜层，其中所述类金刚石膜层是以碳源气体为反应原料，通过该等离子体增强化学气相沉积法在所述纳米过渡层的表面形成的膜层。
22.如权利要求21所述的产品，其中，所述柔性基材为高分子透明塑料。
23.如权利要求22所述的产品，其中，所述柔性基材的制备材料选自聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯以及聚苯乙烯中的一种或多种。
24.如权利要求21所述的产品，其中，所述柔性基材为柔性显示器件或透明柔性盖板。
25.如权利要求21至24中任一所述的产品，其中，所述碳源气体选自甲烷、丙烷、乙炔以及苯中的一种或多种。
26.如权利要求21至24中任一所述的产品，其中，所述类金刚石膜层的厚度为3nm至30nm。
27.如权利要求21至24中任一所述的产品，其中，所述纳米过渡层的厚度为500nm至2000nm。
28.如权利要求21至24中任一所述的产品，其中，所述硅氧烷单体选自八甲基环四硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、三甲基环三硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、十二甲基环六硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、二甲基硅氧烷、四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、六甲基二硅氧烷、四甲基二硅氧烷、以及六乙基二硅氧烷中的一种或者几种。
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