CN116497332A - 一种硬质膜及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硬质膜及其制作方法，属于镀膜领域，制作方法包括以下步骤：将基材进行等离子清洗；通过磁控溅射在基材表面依次沉积第一层SiO2/Si、碳基硬质层，所述碳基硬质层包括CSiN层和C/C3N4层，其中，所述C/C3N4层叠设在CSiN层上方或下方，方法还包括通过磁控溅射在碳基硬质层表面沉积第二层SiO2/Si，方法还包括在第二层SiO2/Si表面蒸发AF药丸，形成AF层。硬质膜包括：基材，以及叠设在所述基材表面的第一层SiO2/Si；其中，所述第一层SiO2/Si表面叠设碳基硬质层，所述第一层SiO2/Si、碳基硬质层、第二层SiO2/Si、AF层的总厚度为10‑230nm。本发明，通过使用超硬材料堆叠，更好的与防水AF药丸结合，抗划伤、耐碱汗、耐摩擦，且膜层结合牢固，AF膜层不易脱落。
Description
技术领域
本发明涉及一种硬质膜，具体是一种硬质膜及其制作方法。
背景技术
显示屏在使用过程中容易产生划痕，例如手机盖板，车载盖板、电视盖板，与尖锐物品摩擦，导致CG盖板产生划痕,影响外观。为此，人们在显示屏表面镀膜形成AF膜层，但随着显示屏(手机盖板，车载盖板、电视盖板等)与物品(口袋、手指)的频繁摩擦，最后容易导致CG盖板上的AF膜层脱落。
为避免AF膜层脱落，人们使用SiO2打底，或SiO2+Al2O3打底，与AF防水药丸结合，产生较好的防水、防划伤效果。但是，这种镀膜方式没有硬质材料，显示屏易产生划痕，且膜层结合不牢固，AF膜层易脱落。
因此，本领域技术人员提供了一种硬质膜及其制作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硬质膜及其制作方法，通过使用超硬材料堆叠，更好的与防水AF药丸结合，抗划伤、耐碱汗、耐摩擦，且膜层结合牢固，AF膜层不易脱落，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种硬质膜的制作方法，包括以下步骤：
将基材进行等离子清洗；
通过磁控溅射在基材表面依次沉积第一层SiO2/Si、碳基硬质层。
作为本发明进一步的方案：所述碳基硬质层包括CSiN层和C/C3N4层，其中，所述C/C3N4层叠设在CSiN层上方或下方。
作为本发明再进一步的方案：所述碳基硬质层的具体磁控溅射过程为：磁控溅射碳硅靶并充氮气，碳硅靶混合沉积形成CSiN层；磁控溅射碳靶，充氮气则形成C3N4层，不充氮气则形成C层。
作为本发明再进一步的方案：所述CSiN层的厚度为2-50nm。
作为本发明再进一步的方案：所述C/C3N4层的厚度为2-50nm。
作为本发明再进一步的方案：还包括通过磁控溅射在碳基硬质层表面沉积第二层SiO2/Si。
作为本发明再进一步的方案：所述第一层SiO2/Si与第二层SiO2/Si的具体磁控溅射过程为：磁控溅射硅靶，充氧气则形成SiO2层，不充氧气则形成Si层。
作为本发明再进一步的方案：所述第二层SiO2/Si的厚度为2-50nm。
作为本发明再进一步的方案：还包括在第二层SiO2/Si表面蒸发AF药丸，形成AF层。
作为本发明再进一步的方案：所述AF层的厚度为2-50nm。
作为本发明再进一步的方案：所述第一层SiO2/Si、碳基硬质层、第二层SiO2/Si、AF层的总厚度为10-230nm。
作为本发明再进一步的方案：所述磁控溅射在抽真空至高真空≤5.0E-3Pa条件下进行。
作为本发明再进一步的方案：所述第一层SiO2/Si的厚度为2-30nm。
本申请还公开了一种硬质膜，包括：基材，以及叠设在所述基材表面的第一层SiO2/Si；其中，所述第一层SiO2/Si表面叠设碳基硬质层。
作为本发明再进一步的方案：所述碳基硬质层包括CSiN层和C/C3N4层，其中，所述C/C3N4层叠设在CSiN层上方或下方。
作为本发明再进一步的方案：还包括第二层SiO2/Si，所述第二层SiO2/Si叠设在碳基硬质层表面。
作为本发明再进一步的方案：还包括AF层，所述AF层叠设在第二层SiO2/Si表面。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过磁控溅射工艺，生成具有高硬度的碳硅氮、碳化氮、碳，从而使膜体具有较高的硬度特点。
2、本发明的膜层硬度较高，使用莫氏硬度仪测量，镀完该硬质AF膜层后，莫氏硬度≥6。
3、本发明能够保持原有光学基准，雾度≤0.18％、B值≤1(CM3600)、透过率550nm≥90.5％。
4、本发明具有较好的橡皮摩擦效果，镀完该硬质AF膜后测试，橡皮摩擦≥5000次(荷重1kg，)水滴角≥110°，耐碱汗24H≥110°。
5、该发明适用手机盖板，车载盖板、电视盖板等CG面板，适用性较广。
附图说明
图1为一种硬质膜的制作方法的流程图；
图2为一种硬质膜的结构示意图；
图3为本申请现有技术中AF膜镀膜结构。
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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
正如本申请的背景技术中提及的，发明人经研究发现，如图3所示，现有AF膜层的镀膜方式为使用SiO2打底，或SiO2+Al2O3打底，与AF防水药丸结合，这种镀膜方式虽然产生较好的防水、防划伤效果，但没有硬质材料，显示屏易产生划痕，且膜层结合不牢固，AF膜层易脱落。
为了解决上述缺陷，本申请公开了一种硬质膜及其制作方法，通过磁控溅射依次溅射中频硅靶、碳硅靶、碳靶、硅靶，或硅靶、碳靶、碳硅靶、硅靶，最后在基材表面沉积包括第一层SiO2/Si、CSiN层、C/C3N4层、第二层SiO2/Si的四层膜系，其中，混合碳硅氮、碳化氮、碳均属于超硬材料，莫氏硬度≥7，具有较高的硬度特点，能够有效抗划伤，而这种四层膜系与AF层的膜层结合牢固，AF层不易脱落，此外，镀完AF层后，莫氏硬度≥6，仍旧具有较高的硬度特点，从而有效解决上述缺陷。
以下将结合附图对本申请的方案如何解决上述技术问题详细介绍。
请参阅图1，本发明实施例中，一种硬质膜的制作方法，包括以下步骤：
将基材进行等离子清洗；其中，等离子清洗是一种干式清洗,主要是依靠等离子中活性离子的“活化作用”达到去除物体表面污渍的目的，这种方式可以有效地去除基材表面的污物、粉尘等,为磁控溅射镀膜提前做准备,以减少镀膜的不良品；基材选用CG(玻璃盖板)。
通过磁控溅射在基材表面依次沉积第一层SiO2/Si(二氧化硅/硅)、碳基硬质层。其中，SiO2(二氧化硅)的化学性质比较稳定，不跟水反应，具有较高的耐火、耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应以及其独特的光学特性。Si(硅)的熔点高(1410℃)、硬度大，物理性质较为稳定。
在本实施例中：碳基硬质层包括CSiN层和C/C3N4层，其中，C/C3N4层叠设在CSiN层上方或下方。CSiN(碳硅氮)是一种由硅、碳、氮三元化合物构成的半导体材料，具有碳化硅和氮化硅两种材料的优良光学、电学、磁学、热力学和机械特性，此外，CSiN的抗折强度较强，是用来作为显示屏镀膜的优良材料。C(碳)的硬度较高，能够有效抵抗划伤。C3N4(氮化碳)是近年来新兴的一种碳材料,其由碳和氮的单原子进行sp2杂化形成，除了硬度大以及具有良好的可见光响应之外,还具有独特的平面结构、良好的电学、光学和物理化学性质,且制备工艺简单、成本较低。
在本实施例中：碳基硬质层的具体磁控溅射过程为：磁控溅射碳硅靶并充氮气，碳硅靶混合沉积形成CSiN层；磁控溅射碳靶，充氮气则形成C3N4层，不充氮气则形成C层。磁控溅射法是在高真空充入适量的氩气，在阴极(柱状靶或平面靶)和阳极(镀膜室壁)之间施加几百K直流电压，在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电，使氩气发生电离，氩离子被阴极加速并轰击阴极靶表面，将靶材表面原子溅射出来沉积在基底表面上形成薄膜，通过更换不同材质的靶和控制不同的溅射时间，便可以获得不同材质和不同厚度的薄膜，磁控溅射法具有镀膜层与基材的结合力强、镀膜层致密、均匀等优点。
在本实施例中：CSiN层的厚度为2-50nm。CSiN层的厚度太大，则不利于膜体减薄，CSiN层厚度太小，则抗划伤能力太弱，故可以选取CSiN层的厚度为2-50nm，以兼顾抗划伤性能和减薄性能。
在本实施例中：C/C3N4层的厚度为2-50nm。C/C3N4层的厚度太大，则不利于膜体减薄，C/C3N4层厚度太小，则抗划伤能力太弱，故可以选取C/C3N4层的厚度为2-50nm，以兼顾抗划伤性能和减薄性能。
在本实施例中：制作方法还包括通过磁控溅射在碳基硬质层表面沉积第二层SiO2/Si。通过设置的两层SiO2/Si能够进一步加强整个膜体的抗划伤能力。
在本实施例中：第一层SiO2/Si与第二层SiO2/Si的具体磁控溅射过程为：磁控溅射硅靶，充氧气则形成SiO2层，不充氧气则形成Si层。
在本实施例中：第二层SiO2/Si的厚度为2-50nm。第二层SiO2/Si的厚度太大，则不利于膜体减薄，第二层SiO2/Si厚度太小，则抗划伤能力太弱，故可以选取第二层SiO2/Si的厚度为2-50nm，以兼顾抗划伤性能和减薄性能。
在本实施例中：制作方法还包括在第二层SiO2/Si表面蒸发AF药丸，形成AF层。
在本实施例中：AF层的厚度为2-50nm。AF层的厚度太大，则不利于膜体减薄与透光性，AF层厚度太小，则抗划伤能力太弱，故可以选取AF层的厚度为2-50nm，以兼顾抗划伤性能、透光性和减薄性能。
在本实施例中：第一层SiO2/Si、碳基硬质层、第二层SiO2/Si、AF层的总厚度为10-230nm。膜体的整体厚度不宜过大或过小，过大容易导致透光性较差，过小又会使得抗划伤能力下降，因此需要将整个膜体的厚度控制在一个合理区间，即10-230nm。现有技术中，40-50nm的膜体厚度是最佳选择。
在本实施例中：磁控溅射在抽真空至高真空≤5.0E-3Pa条件下进行。
在本实施例中：第一层SiO2/Si的厚度为2-30nm。第一层SiO2/Si的厚度太大，则不利于膜体减薄，第一层SiO2/Si厚度太小，则抗划伤能力太弱，故可以选取第一层SiO2/Si的厚度为2-30nm，以兼顾抗划伤性能和减薄性能。
请参阅图2，本申请还公开了一种硬质膜，包括：基材，以及叠设在基材表面的第一层SiO2/Si；其中，第一层SiO2/Si表面叠设碳基硬质层。
在本实施例中：碳基硬质层包括CSiN层和C/C3N4层，其中，C/C3N4层叠设在CSiN层上方或下方。
在本实施例中：硬质膜还包括第二层SiO2/Si，第二层SiO2/Si叠设在碳基硬质层表面。
在本实施例中：硬质膜还包括AF层，AF层叠设在第二层SiO2/Si表面。
本发明通过磁控溅射工艺，生成具有高硬度的碳硅氮、碳化氮、碳，从而使膜体具有较高的硬度特点。其次，本发明的膜层硬度较高，使用莫氏硬度仪测量，镀完该硬质AF膜层后，莫氏硬度≥6。同时，本发明能够保持原有光学基准，雾度≤0.18％、B值≤1(CM3600)、透过率550nm≥90.5％。此外，本发明具有较好的橡皮摩擦效果，镀完该硬质AF膜后测试，橡皮摩擦≥5000次(荷重1kg，)水滴角≥110°，耐碱汗24H≥110°。该发明适用手机盖板，车载盖板、电视盖板等CG面板，适用性较广。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种硬质膜的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
将基材进行等离子清洗；
通过磁控溅射在基材表面依次沉积第一层SiO2/Si、碳基硬质层。
2.根据权利要求1所述的一种硬质膜的制作方法，其特征在于，所述碳基硬质层包括CSiN层和C/C3N4层，其中，所述C/C3N4层叠设在CSiN层上方或下方。
3.根据权利要求2所述的一种硬质膜的制作方法，其特征在于，所述碳基硬质层的具体磁控溅射过程为：
磁控溅射碳硅靶并充氮气，碳硅靶混合沉积形成CSiN层；
磁控溅射碳靶，充氮气则形成C3N4层，不充氮气则形成C层。
4.根据权利要求2或3所述的一种硬质膜的制作方法，其特征在于，所述CSiN层的厚度为2-50nm。
5.根据权利要求2或3所述的一种硬质膜的制作方法，其特征在于，所述C/C3N4层的厚度为2-50nm。
6.根据权利要求1所述的一种硬质膜的制作方法，其特征在于，还包括通过磁控溅射在碳基硬质层表面沉积第二层SiO2/Si。
7.根据权利要求6所述的一种硬质膜的制作方法，其特征在于，所述第一层SiO2/Si与第二层SiO2/Si的具体磁控溅射过程为：磁控溅射硅靶，充氧气则形成SiO2层，不充氧气则形成Si层。
8.根据权利要求6或7所述的一种硬质膜的制作方法，其特征在于，所述第二层SiO2/Si的厚度为2-50nm。
9.根据权利要求6或7所述的一种硬质膜的制作方法，其特征在于，还包括在第二层SiO2/Si表面蒸发AF药丸，形成AF层。
10.根据权利要求9所述的一种硬质膜的制作方法，其特征在于，所述AF层的厚度为2-50nm。
11.根据权利要求10所述的一种硬质膜的制作方法，其特征在于，所述第一层SiO2/Si、碳基硬质层、第二层SiO2/Si、AF层的总厚度为10-230nm。
12.根据权利要求1所述的一种硬质膜的制作方法，其特征在于，所述磁控溅射在抽真空至高真空≤5.0E-3Pa条件下进行。
13.根据权利要求1所述的一种硬质膜的制作方法，其特征在于，所述第一层SiO2/Si的厚度为2-30nm。
14.一种硬质膜，其特征在于，包括：
基材，以及叠设在所述基材表面的第一层SiO2/Si；
其中，所述第一层SiO2/Si表面叠设碳基硬质层。
15.根据权利要求14所述的一种硬质膜，其特征在于，所述碳基硬质层包括CSiN层和C/C3N4层，其中，所述C/C3N4层叠设在CSiN层上方或下方。
16.根据权利要求14所述的一种硬质膜，其特征在于，还包括第二层SiO2/Si，所述第二层SiO2/Si叠设在碳基硬质层表面。
17.根据权利要求16所述的一种硬质膜，其特征在于，还包括AF层，所述AF层叠设在第二层SiO2/Si表面。
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