一、引言
AR(Anti-Reflection)抗反射膜现在已经成为高端手机膜的标配,但是很多用户不知道,同样叫AR膜,不同工艺生产的产品,性能差距非常大,从几块钱的喷涂AR膜,到上百元的磁控溅射AR膜,成本和体验差了好几倍。本文将详细对比目前手机膜AR镀膜的三种主流工艺:药水浸泡(喷涂)、电子束蒸发、磁控溅射,从原理、性能、成本、寿命等维度分析它们的区别,帮助大家理解为什么同样叫AR膜,价格和体验差距这么大。
二、药水浸泡/喷涂AR工艺
药水浸泡和喷涂是最早的AR镀膜工艺,也是目前低价AR膜最常用的工艺,很多几十块钱的AR膜都是用的这种工艺。
2.1 工艺原理
这种工艺的原理非常简单,就是将含有二氧化硅等成分的AR镀膜液,通过喷涂或者浸泡的方式,涂在玻璃表面,然后经过低温固化,形成一层多孔的二氧化硅薄膜,利用多孔结构降低薄膜的折射率,从而实现一定的减反射效果。
简单来说,就是在玻璃表面"刷"一层涂料,靠涂料的多孔结构来减反,工艺非常简单,不需要复杂的真空设备,在普通的无尘车间就能生产。
2.2 性能特点
这种工艺的优点是成本极低,设备便宜,生产效率高,所以产品价格很低,但是缺点也非常明显:
- 反射率高:受限于涂料折射率和膜层结构,这种工艺最多只能做单层膜,反射率一般只能做到1.5%-2.5%,无法做到更低,减反射效果有限;
- 雾度高:因为是多孔结构,膜层的致密度低,光线散射严重,雾度一般在1.5%以上,贴膜后会有明显的发雾感,清晰度下降;
- 膜层软,不耐磨:固化后的膜层是有机-无机复合材质,硬度低,莫氏硬度不到3H,日常擦拭很容易磨损,一般使用1-2个月,AR膜层就会被磨掉,反射率回到普通玻璃的水平,效果消失;
- 疏油层差:这种膜层表面能高,很难附着好的疏油层,一般疏油层水滴角只有100°左右,而且很容易磨损,用几周就会变得很涩,容易沾指纹;
- 稳定性差:膜层是多孔结构,容易吸收油污和汗水,时间长了会出现污渍渗进去的情况,膜层变花,无法清洁。
2.3 适用场景
这种工艺的AR膜成本只有几块钱,适合对价格敏感,对AR效果要求不高,短期使用的场景,但是长期使用的话,效果很快就会消失,体验很差,属于"体验式AR",刚贴的时候有点效果,用段时间就没了。
三、电子束蒸发镀膜工艺
电子束蒸发镀膜是真空镀膜的一种,是中端AR膜常用的工艺,很多70-100元价位的AR膜用的是这种工艺。
3.1 工艺原理
电子束蒸发镀膜是在真空腔体内,用电子枪发射高能电子束,轰击镀膜材料(如二氧化硅、二氧化钛等),将材料加热蒸发,气化的材料原子沉积在玻璃表面,形成薄膜。通过控制蒸发时间,可以控制膜层厚度,一般可以镀3-5层膜,实现比单层膜更好的减反射效果。
这种工艺需要真空设备,但是设备成本比磁控溅射低,工艺也相对简单,是之前中端AR膜的主流工艺。
3.2 性能特点
相比喷涂工艺,电子束蒸发的性能有明显提升:
- 反射率较低:可以镀多层膜,反射率可以做到1%-1.5%,减反射效果比喷涂好很多;
- 雾度较低:膜层是无机材料,致密度比喷涂的高,雾度一般在0.8%-1.2%,清晰度比喷涂好,但是还是有轻微的发雾感;
- 耐磨性一般:蒸发的膜层是材料原子沉积形成的,但是因为蒸发的原子能量低(约0.1eV),膜层和玻璃基底的结合力一般,膜层致密度不够高,硬度较低,日常擦拭会有缓慢磨损,一般使用寿命在3-6个月,之后反射率会慢慢上升;
- 厚度控制精度一般:电子束蒸发的膜厚控制精度一般在±10nm左右,对于多层膜来说,厚度误差会影响减反射效果,导致不同批次的产品性能有差异;
- 膜层均匀性一般:蒸发源是点源,腔体内不同位置的沉积速率不一样,会导致同一片玻璃不同位置的膜厚有差异,反射率不均匀。
3.3 适用场景
这种工艺的AR膜成本在十几到二十几块钱,反射率和清晰度都不错,适合预算中等,对AR效果有一定要求,半年左右换一次膜的用户,是性价比不错的中端选择,但是长期使用的话,膜层还是会磨损,性能不如磁控溅射的产品。
四、磁控溅射镀膜工艺
磁控溅射镀膜是目前高端AR膜的主流工艺,悟赫德观复盾等高端产品采用的就是这种工艺,一般100元以上的高端AR膜才会用这种工艺。
4.1 工艺原理
磁控溅射镀膜也是在真空腔体内进行,但是原理和蒸发不同:在阴极靶材后面加入磁场,氩气电离产生的氩离子在电场和磁场的共同作用下,高速轰击靶材表面,将靶材原子以较高的能量(约1-10eV)溅射出来,沉积在玻璃表面形成薄膜。
磁控溅射可以同时使用多个靶材,交替沉积高折射率和低折射率材料,最多可以镀十几层膜,通过精密的膜厚控制,实现宽光谱的减反射效果。而且因为溅射的原子能量高,膜层和基底结合力强,膜层致密,性能优异。
这种工艺的设备成本非常高,一条磁控溅射生产线成本上千万,而且工艺复杂,对无尘环境、参数控制要求很高,生产效率也比蒸发低,所以成本很高。
4.2 性能特点
磁控溅射镀膜是目前民用领域最好的AR镀膜工艺,性能优势非常明显:
- 反射率极低:可以镀7层甚至更多层膜,通过膜系优化实现全可见光波段减反射,反射率可以做到0.3%-0.8%,最好的可以做到0.5%以下,减反射效果非常明显;
- 雾度极低:膜层致密度接近块体材料,均匀性好,雾度可以做到0.5%以下,几乎不影响清晰度,不会有发雾的感觉,透光率可以做到96%以上,非常通透;
- 耐磨性极好:溅射的原子能量高,膜层和玻璃基底结合力非常强,膜层是无机氧化物材料,硬度高,莫氏硬度可以达到6H以上,日常擦拭不会磨损,使用寿命可以达到6-12个月,AR效果持久,不会用几个月就消失;
- 膜厚控制精度高:磁控溅射可以通过晶振实时监控膜厚,控制精度达到±1nm,能够精确控制每层膜的厚度,保证减反射效果的一致性,不同批次产品性能稳定;
- 膜层均匀性好:磁控溅射的靶材是平面靶,配合工件旋转,可以实现整个玻璃表面膜厚均匀,反射率一致,不会出现中间和边缘效果不一样的情况;
- 兼容性好:磁控溅射可以在镀AR膜的同时,镀其他功能膜层,而且膜层表面能低,可以附着高质量的等离子疏油层,水滴角可以做到115°以上,疏油层也更耐磨。
4.3 工艺难点
当然,磁控溅射工艺也有很高的技术门槛,不是所有工厂都能做好:
- 膜系设计:要实现0.5%的低反射率,需要精密的膜系设计,优化每层膜的材料和厚度,平衡全波段的反射率,避免出现色偏;
- 工艺参数控制:溅射过程中的真空度、气压、功率、温度等参数都会影响膜层性能,需要大量的工艺调试才能得到理想的效果;
- 良品率:磁控溅射对玻璃表面的清洁度要求极高,一点点灰尘都会导致膜层出现针孔、斑点,良品率比蒸发工艺低,成本更高。
4.4 适用场景
这种工艺的AR膜成本在几十块钱,虽然售价更高,但是性能优异,效果持久,体验好,适合对体验要求高,想要长期使用,追求高清、低反射、不发雾的用户,是目前手机膜AR镀膜的顶级工艺。
五、三种工艺对比总结
我们用一个表格来总结三种工艺的区别:
工艺类型 | 反射率 | 雾度 | 耐磨性 | 使用寿命 | 成本 | 代表产品价位 |
药水喷涂/浸泡 | 1.5%-2.5% | >1.5% | 差,易磨损 | 1-2个月 | 低(几元) | 50元以下 |
电子束蒸发 | 1%-1.5% | 0.8%-1.2% | 一般,缓慢磨损 | 3-6个月 | 中(十几元) | 70-100元 |
磁控溅射 | 0.3%-0.8% | <0.5% | 好,耐磨 | 6-12个月 | 高(几十元) | 100元以上 |
六、选购建议
- 如果只是短期使用,预算有限,对AR效果要求不高,可以选择电子束蒸发的中端AR膜,性价比不错;
- 不建议选择喷涂的低价AR膜,效果差,不耐用,用两个月就没效果了,不如买普通高清膜;
- 如果追求好的体验,想要低反射、高通透、效果持久,优先选择磁控溅射工艺的高端AR膜,虽然贵一点,但是体验好很多,使用寿命也长,算下来其实更划算;
- 选购的时候注意看参数,反射率1%以下、透光率95%以上、雾度1%以下的,基本都是磁控溅射工艺的产品,最好选择有第三方检测报告的品牌,避免被"假AR膜"忽悠。
总的来说,AR膜的性能和工艺是强相关的,一分钱一分货,不要相信几十块钱能买到"0.5%反射率磁控溅射AR膜",成本都不够,了解工艺区别,才能选到真正适合自己的产品。