[发明专利]一种离子束双过滤沉积技术制备手机屏幕抗划伤氧化铝涂层的方法

说明书

本发明公开了一种在玻璃上沉积Al₂O₃膜的方法及适用于手机屏幕表面镀膜。其中，具体涉及一种磁过滤等离子体沉积法制备Al₂O₃薄膜技术，该Al₂O₃膜结构包括离子注入钉扎层以及Al₂O₃膜层。本发明的目的是结合离子注入技术、磁过滤技术和阴极弧沉积技术制备的Al₂O₃膜具有高结合力，并通过控制沉积过程中的弧流强度、弯管磁场强度以及氧气的进气量，优化Al₂O₃的厚度、硬度、耐磨性、抗腐蚀性和透光性，制备优质的Al₂O₃膜来代替蓝宝石手机屏幕。本发明所使用的是双磁过滤等离子体沉积设备，设备操作简单，工艺成熟，可实现批量生产，适合电子产品屏幕保护上的应用。

技术领域

本发明涉及真空镀膜的技术领域，特别涉及在玻璃上沉积氧化铝膜的方法及手机屏幕表面镀膜。

背景技术

手机屏幕材质经历了很长一段发展过程，到目前为止，绝大多数主流智能触摸屏手机所选用的大猩猩玻璃(Gorilla Glass)即将发展到第四代。

手机屏幕材质的选择主要是从材料的硬度、透光度、韧性以及盐腐蚀性方面考虑。近两年内，蓝宝石材料的某些特性引起了业内人士的广泛关注。众所周知，钻石是自然界当中最坚硬的物质，莫氏硬度表给它的评级是10，通过测量不同矿物易受划伤的程度，莫氏硬度表会给出1-10的评级，10为最坚硬，蓝宝石在模式硬度表当中的评级是9，比普通玻璃高两级(Gorilla Glass三代的评级是7)。苹果也已经使用过这种材料，例如保护着iPhone 5和5s的镜头正是蓝宝石。蓝宝石在硬度、强度和韧性上都要比化学强化玻璃高出许多。

蓝宝石的优秀特性使它足以胜任手机屏幕保护层，但现如今没有大量投入市场而还停留在研发阶段，主要原因在于成本问题。蓝宝石主要成分是Al₂O₃，晶体结构复杂，在制作时工艺非常繁琐，重压时质感脆，切割难度较大，导致成品率极低，虽然蓝宝石工艺在不断提升，其成本也几乎是普通手机玻璃屏幕的7-8倍。即使成本如此之高，还是有部分手机厂商研发出蓝宝石版本手机投入市场，如vivo X5L蓝宝石版、华为Ascend P7蓝宝石版等，并且市场回馈评价较高。

经大量调查研究后，本申请的发明人发现：随着供应的增长、生产效率的提升和工艺水平的提高，蓝宝石可能会在未来成为主流手机屏幕材料。但是蓝宝石存在的诸多缺点使它短时间内无法投入市场使用。可以寻求一种成分相同的替代品来达到与蓝宝石材料相当的效果。蓝宝石的成分为Al₂O₃。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种在玻璃上沉积Al₂O₃膜的方法及手机屏幕表面镀膜，可以达到蓝宝石屏幕的效果，抗划伤抗磨损强度高。

与传统等离子体制备Al₂O₃膜技术不同，本发明中Al₂O₃膜形成过程包括等离子体形成过程和Al₂O₃膜形成过程，其中等离子体形成过程又包含金属等离子体形成过程及O等离子体形成过程。所述金属等离子体形成是利用金属离子弧源(Al)做阴极靶材，在真空环境下，通过触发器在阴极靶材表面产生自持弧光放电，做阴极靶材料蒸发；所述氧气等离子体形成是利用铜绕线金属弯管提供弯曲磁场，将所述金属等离子体引出，氧气在金属等离子体束流的激发下被离化，形成O等离子体。所述Al₂O₃膜形成过程是在基材设定一定的负偏压，在负偏压的作用下，金属等离子体和O等离子体在基材表面发生复合反应形成刚玉型结构的Al₂O₃膜。