本實用新型涉及光學材料技術領域，特別涉及一種硬質復合膜及觸摸屏面板。

背景技術：

類金剛石(diamond-like carbon，簡稱DLC)薄膜是一種非晶碳膜，它同時含有類似于金剛石的sp³雜化鍵與類似于石墨的sp²雜化鍵，國際上定義類金剛石薄膜為硬度超過金剛石硬度20％的絕緣硬質無定形碳膜。它具有類似金剛石的性質，包括高硬度、高彈性模量、低摩擦系數(shù)、高耐磨性、高導熱率與電阻率、化學惰性與生物相容性，因此將其沉積在玻璃表面能夠有效增強玻璃的硬度、耐磨性、耐劃傷性與耐腐蝕性，并且具有低的表面能，從而在一定程度上提高玻璃表面的疏水性。

觸摸屏面板的玻璃一般采用化學鋼化工藝，即通過鈉鉀離子來提升自身強度，達到玻璃強化的目的，提升其耐沖擊性、表面硬度等指標。為了提高觸摸屏玻璃的輕便性，通常采用1mm以下的超薄鋼化玻璃，如常用的0.7mm的鈉鈣玻璃。但是化學鋼化的超薄玻璃由于表面壓應力層非常淺，只有幾十微米，其表面損傷對強度影響十分突出，當玻璃表面的輕微損傷超過幾十微米，則化學鋼化增強的效果將不復存在。因此化學增強的超薄觸摸屏玻璃有必要在表面沉積一層硬質的類金剛石薄膜。

硬度高質量好的類金剛石薄膜，所含有的氫含量較低(H<30at.％)，因為氫元素對薄膜的硬度、耐磨性與耐劃傷性有損害。但是氫元素有利于薄膜的可見光透過性能，因此含有較少氫元素的優(yōu)質類金剛石薄膜，在可見光波段存在吸收。通常含有較低氫元素的類金剛石薄膜在550nm的折射率約為1.9～2.3，消光系數(shù)約為0.1～0.2。將其鍍于觸摸屏玻璃表面將影響屏幕觀察效果。

在現(xiàn)有技術中，類金剛石薄膜大多用于Si基薄膜太陽能電池以及ZnS、Ge系等紅外窗口材料。Si、Ge、ZnS系玻璃的折射率分別為4.08、5.23、2.37，均大于類金剛石薄膜的折射率，而且類金剛石薄膜在近紅外以及遠紅外的消光系數(shù)均接近零，即在近紅外與遠紅外波段不存在吸收。根據(jù)菲涅耳公式，在高折射率的物質表面沉積低折射率低吸收的物質，能夠降低表面反射，因此以Si、Ge或ZnS作為基體，類金剛石薄膜能起到減反作用。

但是在觸摸屏玻璃的應用中，類金剛石薄膜的折射率大于玻璃基體，同時在可見光波段存在吸收，因此類金剛石薄膜用于觸摸屏玻璃等折射率相對小的基體表面時將會影響整體可見光透過率，降低屏幕觀察效果。

如果按照現(xiàn)有技術中菲涅耳公式進行增透，需要在類金剛石薄膜的表面沉積其他折射率較小的膜層，但這必然降低了產品表面的硬度，會降低產品的耐用性。因此，對于類金剛石薄膜用于觸摸屏玻璃等折射率相對小的基體表面時的透過率問題，本領域尚無較好的方法解決。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型實施例提供一種硬質復合膜及觸摸屏面板，主要目的是解決類金剛石薄膜的折射率大于觸摸屏玻璃等基體的折射率時的透過率問題。

為達到上述目的，本實用新型主要提供如下技術方案：

一方面，本實用新型提供了一種硬質復合膜，沉積于基體表面，其中硬質復合膜由類金剛石薄膜和減反膜組成，所述基體的折射率小于所述類金剛石薄膜的折射率，所述基體包括相對的內表面和外表面，所述類金剛石薄膜沉積于基體的外表面一側，所述減反膜沉積于所述基體的內表面和/或類金剛石薄膜與基體之間。

作為優(yōu)選，所述減反膜的材質選自下述SiO₂、MgF₂和SiN_x中的至少一種，

作為優(yōu)選，SiO₂減反膜的厚度為5-200nm，在550nm波長處的折射率為1.4-1.5，消光系數(shù)為0。SiO₂減反膜的折射率優(yōu)選為1.45。SiO₂薄膜可以采用物理氣相沉積與化學氣相沉積方法制備，包括但不限于磁控濺射、等離子體增強化學氣相沉積、離子束沉積、蒸發(fā)鍍膜法等。

作為優(yōu)選，MgF₂減反膜的厚度為5-200nm，在550nm波長處的折射率為1.3-1.4，消光系數(shù)為0。MgF₂減反膜的折射率優(yōu)選為1.38。MgF₂減反膜可以采用物理氣相沉積與化學氣相沉積方法制備，包括但不限于磁控濺射、等離子體增強化學氣相沉積、離子束沉積、蒸發(fā)鍍膜法等。

作為優(yōu)選，SiN_x減反膜的x為1-1.35，厚度為5-200nm，在550nm波長處的折射率為1.9-2.2，消光系數(shù)為0—1×10^-5。SiN_x減反膜的折射率為2.0，消光系數(shù)優(yōu)選為0。SiN_x減反膜可以采用物理氣相沉積與化學氣相沉積方法制備，包括但不限于磁控濺射、等離子體增強化學氣相沉積、離子束沉積、蒸發(fā)鍍膜法等。

作為優(yōu)選，所述基體為普通浮法玻璃、石英玻璃、超白玻璃或壓花玻璃。

作為優(yōu)選，所述類金剛石薄膜的厚度為5-50nm，在550nm波長處的折射率為1.9-2.3，消光系數(shù)為0.1-0.2。類金剛石硬質薄膜的折射率優(yōu)選為2.0，消光系數(shù)優(yōu)選為0.1。

作為優(yōu)選，所述類金剛石薄膜可以采用物理氣相沉積與化學氣相沉積方法制備，包括但不限于磁控濺射、等離子體增強化學氣相沉積、脈沖陰極弧技術、離子束沉積等。

另一方面，本實用新型實施例提供了一種觸摸屏面板，包括基體和沉積于基體表面的硬質復合膜，所述硬質復合膜為上述任一實施例所述的硬質復合膜。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有如下明顯的優(yōu)點和有益效果：

本實用新型在類金剛石硬質保護膜基礎上進一步設計了減反膜，在保證類金剛石薄膜處于最外層實現(xiàn)保護作用的同時，達到了良好的減反效果，顯著提高了可見光透過率。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例1的硬質復合膜的結構示意圖；

圖2為實施例1減反前后的透光率曲線對比，其中曲線1為玻璃基體+10nm類金剛石薄膜；曲線2為玻璃基體+56.3nmSiO₂減反膜+10nm類金剛石薄膜；

圖3為本實用新型實施例2的硬質復合膜的結構示意圖；

圖4為實施例2減反前后的透光率曲線對比，其中曲線1為玻璃基體+30nm類金剛石薄膜；曲線2為85.6nmMgF₂減反膜+玻璃基體+30nm類金剛石薄膜；

圖5為本實用新型實施例3的硬質復合膜的結構示意圖；

圖6為實施例3減反前后的透光率曲線對比，其中曲線1為玻璃基體+5nm類金剛石薄膜；曲線2為69.7nm MgF₂減反膜+玻璃基體+85.0nmMgF₂減反膜+5nm類金剛石薄膜。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本實用新型作進一步詳細描述，但不作為對本實用新型的限定。在下述說明中，不同的“一實施例”或“實施例”指的不一定是同一實施例。此外，一或多個實施例中的特定特征、結構、或特點可由任何合適形式組合。

實施例1

為10nm厚的類金剛石薄膜做減反膜系設計。

采用如圖1中所示的硬質復合膜結構，其中基體1為0.7mm的鈉鈣玻璃，經過化學鋼化處理。最外層硬質膜為10nm的類金剛石薄膜3，折射率為2.0，消光系數(shù)為0.1。設計的減反膜2采用SiO₂膜，減反膜2沉積在類金剛石膜3和基體1之間，減反膜的折射率為1.45，消光系數(shù)為0，減反膜的厚度為56.3nm。

本實施例的具體制備過程如下：將玻璃基片分別在IPA溶液與去離子水中進行超聲波清洗，各清洗10分鐘后放入化學鋼化溶液池中，溶液配方為工業(yè)純KNO₃+0.5wt.％分析純Al₂O₃，鋼化工藝為450℃保溫5小時。將鋼化后的玻璃片冷卻至室溫，浸入去離子水中浸泡12小時，浸泡后放入IPA溶液中超聲波清洗5分鐘，再放入去離子水中超聲波清洗5分鐘。將清洗后的玻璃片放入電子束蒸發(fā)鍍膜腔室沉積，背底真空度為2×10^-4Pa，鍍料為Si，電子槍電壓7.6kV，束流大小30mA，離子源輔助解離O₂流量30sccm，陽極偏壓120V，電流2A，沉積時間0.9分鐘。靜止冷卻5分鐘以后再傳輸至等離子體增強化學氣相沉積腔室中，射頻功率200W，甲烷流量15sccm，控壓10mtorr，沉積時間3.4分鐘。減反效果如圖2所示，曲線1代表僅沉積10nm類金剛石薄膜的鍍膜玻璃；曲線2代表沉積了上述56.3nmSiO₂減反膜+10nm類金剛石薄膜的鍍膜玻璃?？梢钥闯?，增加SiO₂減反膜后在整個可見光波段透射率均有所提高。在人眼最為敏感的550nm處，透過率由曲線1的86.96％提高至曲線2的88.05％，說明本實施例在保持類金剛石薄膜最外層保護作用的同時，提高了鍍膜玻璃的可見光透過性。

實施例2

為30nm厚的類金剛石薄膜做減反膜系設計。

本實施例采用如圖3中所示的硬質復合膜結構，其中基體1為0.7mm的鈉鈣玻璃，經過化學鋼化處理。最外層硬質膜為30nm的類金剛石薄膜3，折射率為2.0，消光系數(shù)為0.1。設計的減反膜2采用MgF₂膜，沉積位置為類金剛石膜3的對側，在基體1的內表面，減反膜2的折射率為1.38，消光系數(shù)為0，優(yōu)化膜厚為85.6nm。

本實施例具體制備過程如下：將玻璃基片分別在IPA溶液與去離子水中進行超聲波清洗，各清洗10分鐘后放入化學鋼化溶液池中，溶液配方為工業(yè)純KNO₃+0.5wt.％分析純Al₂O₃，鋼化工藝為450℃保溫5小時。將鋼化后的玻璃片冷卻至室溫，浸入去離子水中浸泡12小時，浸泡后放入IPA溶液中超聲波清洗5分鐘，再放入去離子水中超聲波清洗5分鐘。將清洗后的玻璃片放入電子束蒸發(fā)鍍膜腔室沉積，背底真空度為2×10^-4Pa，鍍料為MgF₂，電子槍電壓7.6kV，束流大小20mA，離子源輔助解離Ar流量20sccm，陽極偏壓120V，電流2A，沉積時間1.78分鐘。靜止冷卻5分鐘以后再翻轉至另一面，傳輸至等離子體增強化學氣相沉積腔室中，射頻功率200W，甲烷流量15sccm，控壓10mtorr，沉積時間10.2分鐘。

減反效果如圖4所示，曲線1代表僅沉積30nm類金剛石薄膜的鍍膜玻璃；曲線2代表本實施例的沉積了背面增鍍85.6nmMgF₂膜的鍍膜玻璃。可以看出，增加MgF₂減反膜后在整個可見光波段透射率均有所提高。在人眼最為敏感的550nm處，透過率由曲線1的76.18％提高至曲線2的78.27％，說明本實施例在保持類金剛石薄膜最外層保護作用的同時，提高了鍍膜玻璃的可見光透過性。

實施例3

為5nm厚的類金剛石薄膜做減反膜系設計。

本實施例采用如圖5中所示的硬質復合膜結構，其中基體1為0.7mm的鈉鈣玻璃，經過化學鋼化處理。最外層硬質膜為5nm的類金剛石薄膜3，折射率為2.0，消光系數(shù)為0.1。設計的減反膜2采用MgF₂膜，減反膜2分別沉積在基體1內表面和外表面，減反膜2的折射率為1.38，消光系數(shù)為0。同側MgF₂膜的優(yōu)化膜厚為69.7nm，對側MgF₂膜的優(yōu)化膜厚為85.0nm。

本實施例的具體制備過程如下：將玻璃基片分別在IPA溶液與去離子水中進行超聲波清洗，各清洗10分鐘后放入化學鋼化溶液池中，溶液配方為工業(yè)純KNO₃+0.5wt.％分析純Al₂O₃，鋼化工藝為450℃保溫5小時。將鋼化后的玻璃片冷卻至室溫，浸入去離子水中浸泡12小時，浸泡后放入IPA溶液中超聲波清洗5分鐘，再放入去離子水中超聲波清洗5分鐘。將清洗后的玻璃片放入電子束蒸發(fā)鍍膜腔室沉積，背底真空度為2×10^-4Pa，鍍料為MgF₂，電子槍電壓7.6kV，束流大小20mA，離子源輔助解離Ar流量20sccm，陽極偏壓120V，電流2A，沉積時間1.45分鐘。靜止冷卻5分鐘以后再翻轉至另一面，鍍料仍為MgF₂，電子槍電壓7.6kV，束流大小20mA，離子源輔助解離Ar流量20sccm，陽極偏壓120V，電流2A，沉積時間1.77分鐘，靜止冷卻5分鐘。再傳輸至等離子體增強化學氣相沉積腔室中，射頻功率200W，甲烷流量15sccm，控壓10mtorr，沉積時間1.7分鐘。

減反效果如圖6所示，曲線1代表僅沉積5nm類金剛石薄膜的鍍膜玻璃；曲線2代表本實施例的沉積了同側增鍍了69.7nmMgF₂膜，對側增鍍了85.0nmMgF₂膜的鍍膜玻璃?？梢钥闯?，兩側均增加MgF₂減反膜后在整個可見光波段透射率均有所提高。在人眼最為敏感的550nm處，透過率由曲線1的89.52％提高至曲線2的94.54％，說明本實施例在保持類金剛石薄膜最外層保護作用的同時，提高了鍍膜玻璃的可見光透過性。并且在兩側均增鍍減反膜的情況下，減反增透的效果最佳。

本實用新型實施例中基體1的鋼化處理、清洗等預處理以及具體的鍍膜工藝僅為示例性說明，供本領域技術人員選擇，并非對本實用新型的限制。如類金剛石薄膜可以采用物理氣相沉積與化學氣相沉積方法制備，包括但不限于磁控濺射、等離子體增強化學氣相沉積、脈沖陰極弧技術、離子束沉積等工藝。同樣，減反膜也可以采用物理氣相沉積與化學氣相沉積方法制備。如SiO₂薄膜可以采用磁控濺射、等離子體增強化學氣相沉積、離子束沉積、蒸發(fā)鍍膜法等。MgF₂減反膜可以采用磁控濺射、等離子體增強化學氣相沉積、離子束沉積、蒸發(fā)鍍膜法等。SiN_x減反膜可以采用磁控濺射、等離子體增強化學氣相沉積、離子束沉積、蒸發(fā)鍍膜法等。具體工藝在此不再一一贅述。

本實用新型實施例中的減反膜可以是單層膜，如實施例1和實施例2。也可如實施例3所示，減反膜為多層，當減反膜為多層時，每層的材質可以相同也可不同。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。