用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜及其制备方法与流程

1.本发明涉及薄膜材料领域，特别涉及一种用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜及其制备方法。


背景技术：

2.由于消费者的要求和平板显示器(fpd)技术的快速发展，显示器件中，为了保护显示面板受外部冲击和划伤，需要开发透明和高硬度的薄膜，主要将其构建在柔性基材上。盖板窗膜上的透明高硬度薄膜需要满足某些关键的要求，如高的光学透射率、卓越的硬度。目前工艺都是通过紫外线或热固化湿法工艺制备氧化硅或氧化锆等无机粒子参杂聚丙烯酸酯类的hc薄膜，再进行磁控溅射增加减反层，赋予减反增透的性能。虽然湿法工艺得到的薄膜具有一定的硬度(3h左右)，但较难满足硬度≥5h要求，而且涂布方式上厚度偏差波动较大会对薄膜的光学一致性有影响。
3.所以，现在有必要对现有技术进行改进，以提供更可靠的方案。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜及其制备方法。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜，包括依次层叠设置的基材层、硬化层和减反层；
6.所述硬化层为通过卷对卷磁控溅射形成于所述基材层表面的非晶碳氧化硅膜层；
7.所述减反层包括交替层叠设置在硬化层上的n个高折射率层和n个低折射率层，其中n≥1。
8.优选的是，所述高折射率层的材料为氢化硅、氢化硅锗、氮化硅(si3n4)、nb2o5、ta2o5以及ti的氧化物中的一种或多种的组合。
9.优选的是，所述低折射率层的材料为二氧化硅(sio2)、氧化铝(al2o3)、一氧化硅(sio)、氟化镁(mgf2)、金属银(ag)或金属铝(al)中的一种或多种的组合。
10.优选的是，所述硬化层厚度为80～400nm，在550nm处的折射率n1满足1.4≤n1≤1.7。
11.优选的是，所述高折射率层在550nm处折射率n2满足：1.8≤n2≤4.0；所述低折射率层550nm的折射率n3满足：0＜n3≤1.7。
12.优选的是，所述基材层的材料为聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、三醋酸纤维素(tac)、环烯烃共聚物(cop)、环烯烃聚合物(coc)、聚碳酸酯(pc)、聚酰亚胺(pi)中的一种或多种的组合。
13.优选的是，其中，n＝2或3，且最靠近硬化层的为高折射率层。
14.本发明还提供一种如上所述的用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜的制备方法，包括以下步骤：
15.s1、使用碳化硅靶材，通过卷对卷磁控溅射工艺在所述基材层表面形成非晶碳氧化硅膜层，即所述硬化层；
16.s2、采用卷对卷磁控溅射工艺在所述硬化层上交替形成n个高折射率层和n个低折射率层，即得到减反层。
17.优选的是，所述的用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜的制备方法，包括以下步骤：
18.s1、采用透明聚酰亚胺薄膜作为基材层，使用碳化硅靶材，在恒定功率为5000w下，通过气体流量控制器注入250sccm的氧气与250sccm的氩气进入卷对卷溅射系统，在所述基材层表面形成非晶碳氧化硅膜层，即所述硬化层；
19.s2、采用卷对卷磁控溅射工艺在所述硬化层上交替形成第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层和第二低折射率层，即得到减反层；
20.其中，第一高折射率层和第二高折射率层的材料均为二氧化钛，第一低折射率层和第二低折射率层的材料均为二氧化硅；
21.其中，所述硬化层的厚度为90～110nm，第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层和第二低折射率层的厚度依次为10～25nm、20～45nm、110～130nm、80～110nm。
22.优选的是，所述的用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜的制备方法，包括以下步骤：
23.s1、采用透明聚酰亚胺薄膜作为基材层，使用碳化硅靶材，在恒定功率为10000w下，通过气体流量控制器注入50sccm的氧气与500sccm的氩气进入卷对卷溅射系统，在所述基材层表面形成非晶碳氧化硅膜层，即所述硬化层；
24.s2、采用卷对卷磁控溅射工艺在所述硬化层上交替形成第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层和第二低折射率层，即得到减反层；
25.其中，第一高折射率层和第二高折射率层的材料均为氮化硅，第一低折射率层和第二低折射率层的材料均为二氧化硅；
26.其中，所述硬化层的厚度为280～330nm，第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层和第二低折射率层的厚度依次为20～45nm、10～30nm、65～95nm、80～110nm。
27.本发明的有益效果是：
28.本发明通过一步卷对卷磁控溅射工艺在柔性基材上沉积碳氧硅(sioc)即可得到透明的硬化层薄膜，避免了传统先涂布再干法镀增透膜两步法过程繁琐的弊端，并且能解决了湿法涂布存在的硬度不足和厚度偏差大的缺陷；本发明制备的透明高硬度盖窗薄膜550g铅笔硬度≥5h，420-680nm平均透过率≥94％，兼具高透明和高硬度特性，能够适用作为显示器件的盖板窗膜，具有很好的应用前景。
附图说明
29.图1为本发明的实施例1和实施例2制备的用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜的结构示意图。
30.附图标记说明：
31.1—基材层；2—硬化层；3—减反层；31—第一高折射率层；32—第一低折射率层；33—第一高折射率层；34—第一低折射率层。
具体实施方式
32.下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
33.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
34.下列实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法。下列实施例中所用的材料试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。下列实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
35.本发明提供一种用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜，包括依次层叠设置的基材层、硬化层和减反层；硬化层设置在内层，达到高硬度性能的作用；减反层镀在外侧，起到增加柔性薄膜的可见光透过率的作用。
36.所述硬化层为通过卷对卷磁控溅射形成于所述基材层表面的非晶碳氧化硅膜层；
37.所述减反层包括交替层叠设置在硬化层上的n个高折射率层(h)和n个低折射率层(l)，其中n≥1，且最靠近硬化层的为高折射率层。例如在以下优选的实施例中，n＝2，减反层为hlhl；在另外一些实施例中，n＝3，减反层为hlhlhl。
38.在优选的实施例中，所述高折射率层的材料为氢化硅、氢化硅锗、氮化硅(si3n4)、nb2o5、ta2o5以及ti的氧化物中的一种或多种的组合。所述低折射率层的材料为二氧化硅(sio2)、氧化铝(al2o3)、一氧化硅(sio)、氟化镁(mgf2)、金属银(ag)或金属铝(al)中的一种或多种的组合。
39.在优选的实施例中，所述硬化层厚度为80～400nm，在550nm处的折射率n1满足1.4≤n1≤1.7。
40.在优选的实施例中，所述高折射率层在550nm处折射率n2满足：1.8≤n2≤4.0；所述低折射率层550nm的折射率n3满足：0＜n3≤1.7。
41.在优选的实施例中，所述基材层的材料为聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、三醋酸纤维素(tac)、环烯烃共聚物(cop)、环烯烃聚合物(coc)、聚碳酸酯(pc)、聚酰亚胺(pi)中的一种或多种的组合。
42.本发明还提供一种如上所述的用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜的制备方法，包括以下步骤：
43.s1、使用碳化硅靶材，通过卷对卷磁控溅射工艺在所述基材层表面形成非晶碳氧化硅膜层，即所述硬化层；
44.s2、采用卷对卷磁控溅射工艺在所述硬化层上交替形成n个高折射率层和n个低折射率层，即得到减反层。
45.以上为本发明的总体构思，以下在其基础上提供详细的实施例和对比例，以对本发明作进一步说明。
46.以下实施例中，550g铅笔硬度测试检测方法为用不同硬度的铅笔锋利的边缘在涂层表面上进行划痕试验，从而测试涂层的硬度，具体参照astm d3363。透光率的测试原理为透射法，测试仪器为紫外可见光分光光度计，具体测试标准参照gb/t 7962.12-2010。
47.实施例1
48.一种用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜的制备方法，包括以下步骤：
49.s1、采用厚度为50um的透明聚酰亚胺薄膜作为基材层，使用纯度为99.9％的碳化硅(sic)中频孪生靶材，在恒定功率为5000w下，通过气体流量控制器注入250sccm的氧气与250sccm的氩气进入卷对卷溅射系统，在所述基材层表面形成非晶碳氧化硅膜层，即所述硬化层；
50.s2、采用卷对卷磁控溅射工艺在所述硬化层上交替形成第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层和第二低折射率层，即得到减反层；
51.其中，第一高折射率层和第二高折射率层的材料均为二氧化钛，第一低折射率层和第二低折射率层的材料均为二氧化硅；
52.其中，所述硬化层的厚度为100nm，第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层和第二低折射率层的厚度依次为15nm、35nm、120nm、90nm。
53.即本例中的高硬度盖窗薄膜包括基材层和5层膜结构，其结构如图1所示。
54.经检测，本例制备的高硬度盖窗薄膜，其表面550g铅笔硬度达到了5h，在420～680nm波段内平均透过率达到94.5％。
55.实施例2
56.一种用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜的制备方法，包括以下步骤：
57.s1、采用透明聚酰亚胺薄膜作为基材层，使用纯度为99.9％的碳化硅(sic)中频孪生靶材，在恒定功率为10000w下，通过气体流量控制器注入50sccm的氧气与500sccm的氩气进入卷对卷溅射系统，在所述基材层表面形成非晶碳氧化硅膜层，即所述硬化层；
58.s2、采用卷对卷磁控溅射工艺在所述硬化层上交替形成第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层和第二低折射率层，即得到减反层；
59.其中，第一高折射率层和第二高折射率层的材料均为氮化硅，第一低折射率层和第二低折射率层的材料均为二氧化硅；
60.其中，所述硬化层的厚度为300nm，第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层和第二低折射率层的厚度依次为30nm、20nm、80nm、90nm。
61.即本例中的高硬度盖窗薄膜包括基材层和5层膜结构，与实施例1的主体结构相同，其结构如图1所示。
62.经检测，本例制备的盖窗薄膜，其表面550g铅笔硬度为4h，，在420～680nm波段内平均透过率达到94.2％，相较于实施例1，铅笔硬度得到了增加，而透过率损仅轻微失约0.3％。
63.对比例1
64.一种用作显示器件的盖窗薄膜的常规制备方法，包括以下步骤：
65.s1、采用透明聚酰亚胺薄膜作为基材层，利用湿法涂布工艺：将聚氨酯丙烯酸树脂聚物35份；多官能度丙烯酸酯单体12份；粒径为50～200nm的二氧化硅粒子30份；引发剂2份；有机溶剂35份；以上混合溶液经过微凹涂布、干燥、紫外固化后形成硬化层。
66.s2、采用湿法涂布工艺在所述硬化层上先后进行高折射涂布液和低折射涂布液的涂布，涂布总层数为两层，即得到减反层；
67.其中，高折射率涂布液成分为氧化锆掺杂苯氧基乙基甲基丙烯酸酯，而低折射率涂布液成分为氧化硅粒子掺杂丙烯酸酯，高折射率涂层在550nm处的折射率为1.8，而低折
射率涂层在550nm处的折射率为1.35；
68.其中，所述硬化层的厚度为～5um，高折射率涂层和低折射率涂层的厚度依次为120nm、90nm。
69.经检测，该湿法工艺制备的盖窗薄膜，其表面550g铅笔硬度为3h，在420～680nm波段内平均透过率约为93.8％。虽然对比例1全程采用湿法涂布方式，可以在同一个设备上进行连续生产，可以达到与实施例1、实施例2一样的一体化生产的效果，但实施例1和实施例2在硬度和光学透过率上均较优。
70.对比例2
71.一种用作显示器件的盖窗薄膜的传统制备方法，包括以下步骤：
72.s1、采用透明聚酰亚胺薄膜作为基材层，利用湿法涂布工艺：将聚氨酯丙烯酸树脂聚物35份；多官能度丙烯酸酯单体12份；粒径为50～200nm的二氧化硅粒子30份；引发剂2份；有机溶剂35份；以上混合溶液经过微凹涂布、干燥、紫外固化后形成硬化层。
73.s2、采用卷对卷磁控溅射工艺在所述硬化层上交替形成第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层和第二低折射率层，即得到减反层；
74.其中，第一高折射率层和第二高折射率层的材料均为氧化铌，第一低折射率层和第二低折射率层的材料均为二氧化硅；
75.其中，所述硬化层的厚度为～5um，第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层和第二低折射率层的厚度依次为15nm、35nm、120nm、90nm。
76.经检测，本例制备的盖窗薄膜，其表面550g铅笔硬度为3h，与对比例1基本一致，在420～680nm波段内平均光学透过率达到94.4％。相较于本对比例2，实施例1和实施例2在硬度上较优，而光学透过率上基本一致。但对比例2是湿法涂布结合干法溅射的方式，而干法和湿法工艺目前并不能在同一个设备同时实现，不能达到实施例1和实施例2的一体化生产的效果。
77.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

技术特征：
1.一种用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜，其特征在于，包括依次层叠设置的基材层、硬化层和减反层；所述硬化层为通过卷对卷磁控溅射形成于所述基材层表面的非晶碳氧化硅膜层；所述减反层包括交替层叠设置在硬化层上的n个高折射率层和n个低折射率层，其中n≥1。2.根据权利要求1所述的用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜，其特征在于，所述高折射率层的材料为氢化硅、氢化硅锗、氮化硅、nb2o5、ta2o5以及ti的氧化物中的一种或多种的组合。3.根据权利要求2所述的用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜，其特征在于，所述低折射率层的材料为二氧化硅、氧化铝、一氧化硅、氟化镁、金属银或金属铝中的一种或多种的组合。4.根据权利要求1所述的用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜，其特征在于，所述硬化层厚度为80～400nm，在550nm处的折射率n1满足1.4≤n1≤1.7。5.根据权利要求3所述的用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜，其特征在于，所述高折射率层在550nm处折射率n2满足：1.8≤n2≤4.0；所述低折射率层550nm的折射率n3满足：0＜n3≤1.7。6.根据权利要求1所述的用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜，其特征在于，所述基材层的材料为聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、三醋酸纤维素、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物、聚碳酸酯、聚酰亚胺中的一种或多种的组合。7.根据权利要求1所述的用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜，其特征在于，其中，n＝2或3，且最靠近硬化层的为高折射率层。8.一种如权利要求1-7中任意一项所述的用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、使用碳化硅靶材，通过卷对卷磁控溅射工艺在所述基材层表面形成非晶碳氧化硅膜层，即所述硬化层；s2、采用卷对卷磁控溅射工艺在所述硬化层上交替形成n个高折射率层和n个低折射率层，即得到减反层。9.根据权利要求8所述的用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、采用透明聚酰亚胺薄膜作为基材层，使用碳化硅靶材，在恒定功率为5000w下，通过气体流量控制器注入250sccm的氧气与250sccm的氩气进入卷对卷溅射系统，在所述基材层表面形成非晶碳氧化硅膜层，即所述硬化层；s2、采用卷对卷磁控溅射工艺在所述硬化层上交替形成第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层和第二低折射率层，即得到减反层；其中，第一高折射率层和第二高折射率层的材料均为二氧化钛，第一低折射率层和第二低折射率层的材料均为二氧化硅；其中，所述硬化层的厚度为90～110nm，第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层和第二低折射率层的厚度依次为10～25nm、20～45nm、110～130nm、80～110nm。10.根据权利要求9所述的用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜的制备方法，其特征在
于，包括以下步骤：s1、采用透明聚酰亚胺薄膜作为基材层，使用碳化硅靶材，在恒定功率为10000w下，通过气体流量控制器注入50sccm的氧气与500sccm的氩气进入卷对卷溅射系统，在所述基材层表面形成非晶碳氧化硅膜层，即所述硬化层；s2、采用卷对卷磁控溅射工艺在所述硬化层上交替形成第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层和第二低折射率层，即得到减反层；其中，第一高折射率层和第二高折射率层的材料均为氮化硅，第一低折射率层和第二低折射率层的材料均为二氧化硅；其中，所述硬化层的厚度为280～330nm，第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层和第二低折射率层的厚度依次为20～45nm、10～30nm、65～95nm、80～110nm。

技术总结
本发明公开了一种用作显示器件的透明高硬度盖窗薄膜及其制备方法，包括依次层叠设置的基材层、硬化层和减反层；所述硬化层为通过卷对卷磁控溅射形成于所述基材层表面的非晶碳氧化硅膜层；所述减反层包括交替层叠设置在硬化层上的N个高折射率层和N个低折射率层，其中N≥1。本发明通过一步卷对卷磁控溅射工艺在柔性基材上沉积碳氧硅(SiOC)即可得到透明的硬化层薄膜，避免了传统先涂布再干法镀增透膜两步法过程繁琐的弊端，并且能解决了湿法涂布存在的硬度不足和厚度偏差大的缺陷；本发明制备的透明高硬度盖窗薄膜550g铅笔硬度≥5H，420-680nm平均透过率≥94％，兼具高透明和高硬度特性。硬度特性。硬度特性。


技术研发人员：金闯 张礼勋 蒋晓明 孙交锴
受保护的技术使用者：江苏斯迪克新材料科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/5