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Prinzip, Beschichtungsprozess und Leistungsbewertung der Anti-Fingerprint (AF)-Beschichtung auf Glasabdeckplatten
2026-06-03
1. Definition, Prinzip und Eigenschaften der AF-Beschichtung
① AF-Beschichtung, auch bekannt als Anti-Fingerprint-Beschichtung, ist die Abkürzung für Anti-Fingerprint-Film.
Die AF-Beschichtung ist eine Oberflächenbehandlung, die Fingerabdrücken widersteht. Der vollständige Name lautet Anti-Fingerprint-Film. Fingerabdrücke sind Rückstände, die auf der Oberfläche eines Gegenstands zurückbleiben, nachdem diese mit den Fingern berührt wurden. Diese Rückstände bestehen hauptsächlich aus Ölen, Schweiß, Staub und anderen Verunreinigungen. Wenn sich Finger von der Objektoberfläche lösen, bleiben diese Fingerabdruckrückstände oft zurück.
Das Prinzip der AF-Anti-Fingerprint-Beschichtung ähnelt dem „Lotusblatteffekt“, bei dem die Oberfläche des Objekts so behandelt wird, dass es seine Benetzbarkeit verändert und so das Anhaften von Verunreinigungen erschwert. Dadurch wird verhindert, dass Fingerabdrücke und andere Schadstoffe an der Oberfläche haften bleiben. Nach der AF-Behandlung weist das Deckglas hervorragende hydrophobe Eigenschaften auf. Der Wasserkontaktwinkel auf der Oberfläche des behandelten Glases muss typischerweise ≥110° betragen, um ein glattes Tastgefühl zu gewährleisten und die Ansammlung von Schmutz und Flecken deutlich zu reduzieren, wodurch das Benutzererlebnis verbessert wird.
② Prinzip der AF Anti-Fingerprint-Beschichtung:
Durch spezielle Herstellungsverfahren wird auf der Oberfläche der Glasabdeckung eine nanoskalige dünne Anti-Fingerprint-Schicht gebildet. Diese Schicht reduziert die Oberflächenspannung des Glases auf ein Minimum und verleiht ihm eine starke Hydrophobie, Oleophobie und Beständigkeit gegen organische Verunreinigungen. Dadurch bleibt die Glasoberfläche über einen längeren Zeitraum glatt und sauber.
Derzeit werden in AF-Anti-Fingerprint-Beschichtungen hauptsächlich fluorhaltige Verbindungen als Kernmaterial verwendet. Diese Moleküle enthalten zwei wichtige funktionelle Gruppen: reaktive Silangruppen und organische Fluorgruppen.
● Reaktive Silangruppen: Diese können mit dem auf der Glasoberfläche (SiO₂) vorhandenen Wasser (Hydroxylgruppen – OH) chemisch reagieren und starke kovalente Bindungen (Siloxanbindungen) bilden, die die Beschichtung fest auf dem Glassubstrat verankern.
● Organische Fluorgruppen: Diese sorgen für eine extrem niedrige Oberflächenspannung und sind der Schlüssel zum Erreichen von Hydrophobie, Ölabweisung und Anti-Fingerabdruck-Eigenschaften.
Der spezifische Reaktionsmechanismus der AF-Beschichtung ist wie folgt: Siloxan unterliegt einer Hydrolysereaktion mit Wasser in der Atmosphäre, um Silanolgruppen zu bilden; Die fluorierten Silanolgruppen reagieren dann chemisch mit den Silanolgruppen auf der Glasoberfläche, wodurch die AF-Beschichtung auf der Glasoberfläche haften kann.
③ AF-Beschichtungseigenschaften:
Es gibt verschiedene Methoden und Techniken für die Antikontaminationsbehandlung von Oberflächen, wie z. B. das Aufbringen von Antifouling-Beschichtungen, die Durchführung von Mikrogravurprozessen auf der Oberfläche oder die Verwendung von AG (Anti-Glare Glass). Allerdings neigen diese Prozesse dazu, die optische Durchlässigkeit, Oberflächenrauheit und Glätte der Glasabdeckung in gewissem Maße zu beeinflussen. Daher wird bei volllaminierten Anzeigemodulen die Anti-Fingerprint-Behandlung auf der Oberfläche der Glasabdeckung derzeit durch Aufbringen (durch Vakuumverdampfung) oder Aufsprühen einer transparenten Anti-Fingerprint-AF-Beschichtung auf die Oberfläche erreicht.
Einzigartige Merkmale des AF-Beschichtungsprozesses:
● Verändert nicht die ursprüngliche Textur der Glasabdeckungsoberfläche.
● Bietet eine hervorragende optische Leistung ohne negative Auswirkungen auf die Lichtdurchlässigkeit der Glasabdeckung.
● Extrem niedrige Oberflächenspannung, bietet wirksame wasserabweisende, ölbeständige und Anti-Fingerabdruck-Eigenschaften.
● Gute Witterungs- und Chemikalienbeständigkeit, hervorragende Abriebfestigkeit, niedriger dynamischer Reibungskoeffizient und angenehme Haptik.
2. Mainstream-AF-Beschichtungsprozesse
Es gibt zwei gängige Techniken zur Dünnschichtabscheidung: PVD (Physical Vapour Deposition) und CVD (Chemical Vapour Deposition). PVD kann weiter in Vakuum-Aufdampfbeschichtung, Vakuum-Sputter-Beschichtung und Vakuum-Ionenplattierung unterteilt werden.
Derzeit werden bei der AF-Beschichtung vor allem die Vakuumbedampfungsbeschichtung (Aufdampfverfahren) und die Sprühbeschichtung (Nassverfahren) eingesetzt.
① AF-Vakuumverdampfungsprozess: Unter Vakuumbedingungen wird ein von einer Elektronenkanone erzeugter Hochgeschwindigkeitselektronenstrahl verwendet, um das AF-Beschichtungsmaterial zu bombardieren und zu erhitzen, wodurch es verdampft und sich auf der Oberfläche der Glasabdeckung ablagert und eine dichte AF-Beschichtungsschicht bildet.
Beim AF-Vakuumverdampfungsverfahren muss zunächst die Glasabdeckung gründlich gereinigt werden. Anschließend werden die Glasabdeckungen ordnungsgemäß angeordnet und in der Beschichtungskammer aufgehängt, wodurch die Vorbereitung der Vorbeschichtung abgeschlossen ist.
Während des AF-Verdampfungsprozesses wird zunächst eine Schicht SiO₂ auf der Oberfläche der Glasabdeckung abgeschieden (SiO₂ dient als Zwischenhaftschicht), gefolgt von der Abscheidung der AF-Beschichtung. Nach der Beschichtung werden die Glasabdeckungen vom Verdampfer entfernt und in einer Reinraumumgebung für mindestens 2 Stunden ungestört stehen gelassen. Abschließend erfolgen die Sichtprüfung, das Aufbringen der Schutzfolie, die Verpackung und der Versand.
Nachdem die AF-Beschichtung durch Verdampfung abgeschlossen ist, ist die AF-Filmschicht zwar gebildet, ihr Zustand ist jedoch noch nicht stabil. Wenn Sie die Glasabdeckungen vor dem Aufbringen des Schutzfilms eine gewisse Zeit lang ungestört stehen lassen, können alle verbleibenden aktiven funktionellen Gruppen weiterhin vollständig reagieren, sodass die AF-Beschichtungsschicht ihre beabsichtigten Leistungseigenschaften wie Haftfestigkeit und Abriebfestigkeit erreichen kann.
② AF-Sprühbeschichtungsverfahren:
Das AF-Sprühbeschichtungsverfahren ist ein kostengünstiges AF-Beschichtungsverfahren mit hoher Ausbeute, das auf Basis der Vakuumabscheidung entwickelt wurde und die Gerätekosten senken soll. Bei diesem Verfahren wird die AF-Lösung unter hohem Druck gleichmäßig auf die Oberfläche der Glasabdeckung gesprüht, um eine AF-Beschichtung zu bilden. Anschließend wird die Glasabdeckung unter kontrollierten Temperaturbedingungen (160–180 °C) für eine bestimmte Dauer (10–15 Minuten) eingebrannt, um die Haftung der AF-Beschichtungsschicht auf der Glasoberfläche zu verbessern.
Der Prozessablauf der AF-Sprühbeschichtungsmethode ist im Vergleich zum AF-Vakuumverdampfungsprozess einfacher und besteht hauptsächlich aus den folgenden Schritten: Plasmareinigung, AF-Sprühen, Backen, Sichtprüfung sowie Folienaufbringung und -verpackung.
Grundlegender Unterschied zwischen AF-Sprühbeschichtungs- und Vakuumverdampfungsverfahren:
Beim AF-Vakuumverdampfungsverfahren wird eine Übergangsschicht aus SiO₂ unter Vakuumbedingungen gleichzeitig mit der AF-Beschichtung in einem einzigen Abscheidungsschritt abgeschieden, während das Sprühbeschichtungsverfahren eine solche Übergangsschicht nicht umfasst. Beim Vakuumverdampfungsprozess bildet die SiO₂-Übergangsschicht eine starke Bindung sowohl mit dem Glassubstrat als auch mit der AF-Schicht. Infolgedessen übertrifft die durch Vakuumverdampfung hergestellte AF-Beschichtung die sprühbeschichtete AF-Schicht in verschiedenen Leistungsgrenztests. Zu den direktesten Vergleichstests gehören Abriebfestigkeits- und Chemikalienbeständigkeitstests.
Abschließende Zusammenfassung zur Produktauswahl:
Bei Produkten der mittleren bis unteren Preisklasse kann das Sprühbeschichtungsverfahren im Allgemeinen die Anforderungen in allen Aspekten erfüllen und bietet gleichzeitig geringere Kosten und eine höhere Produktionseffizienz – was es zur bevorzugten Wahl macht. Für High-End-Produkte – insbesondere solche, die eine hohe Zuverlässigkeit, Haltbarkeit, hervorragende Abriebfestigkeit oder zusätzliche AR-Beschichtungen (Antireflexbeschichtung) erfordern – ist das Vakuumverdampfungsverfahren die ideale Lösung.
3. Es gibt drei Methoden zum Testen der Leistung von AF-Beschichtungen: Abriebfestigkeitstest, Wasserkontaktwinkeltest und Test des dynamischen Reibungskoeffizienten.
① Wasserkontaktwinkeltest:
Der Wasserkontaktwinkel, auch einfach Kontaktwinkel genannt, bezieht sich auf den Winkel, der zwischen einem Flüssigkeitströpfchen und der Oberfläche eines Festkörpers entsteht, wenn das Tröpfchen darauf landet. Aufgrund der Oberflächenspannung der Flüssigkeit entsteht dieser Winkel an der Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit und der festen Ebene und wird als Wasserkontaktwinkel bezeichnet.
● Zweck des Wasserkontaktwinkeltests:
Um in erster Linie die Anti-Fingerabdruck-Leistung der AF-Beschichtung auf der Oberfläche der Glasabdeckung zu bewerten.
● Testbedingungen für den Wasserkontaktwinkel:
Legen Sie die Glasabdeckung mit der mit Tinte bedruckten Seite nach unten auf die Testplattform und messen Sie den Wasserkontaktwinkel auf der AF-beschichteten Oberfläche. Generell wird empfohlen, den Kontaktwinkel an fünf verschiedenen Stellen zu messen, um die Gleichmäßigkeit der AF-Beschichtung zu beurteilen.
● Akzeptanzkriterien für den Wasserkontaktwinkel:
Der Wasserkontaktwinkel auf der AF-beschichteten Oberfläche der Glasabdeckung sollte ≥110° betragen; Für strengere Anforderungen wird empfohlen, ≥115° zu erreichen.
② Abriebfestigkeitstest:
Typischerweise werden unterschiedliche Testmaterialien verwendet, hauptsächlich Stahlwolle und Radiergummi. Unabhängig davon, ob Stahlwolle oder ein Radiergummi verwendet wird, sind die Prüfverfahren und Bewertungskriterien im Allgemeinen ähnlich.
● Zweck des Abriebfestigkeitstests:
Zur primären Bewertung der Leistung und Abriebfestigkeit der AF-Beschichtung auf der Oberfläche der Glasabdeckung.
● Verfahren zur Prüfung der Abriebfestigkeit:
--- Messen Sie vor dem Test den Wasserkontaktwinkel auf der AF-beschichteten Oberfläche der Glasabdeckung an fünf gleichmäßig verteilten Stellen. Der anfängliche Wasserkontaktwinkel sollte im Allgemeinen ≥110° betragen; für strengere Anforderungen wird ≥115° empfohlen.
--- Verwenden Sie eine 20×20 mm große Schleifspitze (10×10 mm für strengere Anforderungen) mit Stahlwolle Nr. 0000 oder einem Radiergummi und üben Sie eine Last von 1000 g aus. Führen Sie 2000 Hin- und Herbewegungszyklen (2500 für strengere Anforderungen) über einen 40-mm-Hub mit einer Geschwindigkeit von 40 Zyklen/Minute (60 Zyklen/Minute für strengere Anforderungen) durch. Jede vollständige Hin- und Herbewegung zählt als ein Zyklus.
--- Wählen Sie nach Abschluss des Stahlwolle- oder Radiergummi-Abriebtests drei Punkte innerhalb des abgeriebenen Bereichs auf der AF-beschichteten Oberfläche der Glasabdeckung aus und messen Sie den Wasserkontaktwinkel, um seinen Wert nach dem Abrieb zu bestimmen.
● Akzeptanzkriterien für den Abriebfestigkeitstest:
Nach dem Test darf die AF-Beschichtung auf der Glasabdeckungsoberfläche nicht abblättern oder sich ablösen und der Wasserkontaktwinkel muss >100° bleiben.
③ Test des dynamischen Reibungskoeffizienten:
● Zweck des dynamischen Reibungskoeffiziententests:
Der dynamische Reibungskoeffizient beeinflusst direkt das Tastgefühl auf der Glasabdeckungsoberfläche. Wenn die Oberfläche der Glasabdeckung nicht mit einer AF-Beschichtung versehen ist, ist der dynamische Reibungskoeffizient typischerweise sehr hoch.
● Testbedingungen für den dynamischen Reibungskoeffizienten:
Legen Sie Asahiwell-Präzisionswägepapier unter einen Gewichtsblock mit einer Last von 200 ± 20 g. Legen Sie dann die Kombination aus Wägepapier und Gewichtsblock auf die AF-beschichtete Oberfläche der Glasabdeckung. Ziehen Sie den Block mit einer Geschwindigkeit von 100 mm/min über eine Prüfstrecke von 50 mm über die Oberfläche.
● Akzeptanzkriterien für den dynamischen Reibungskoeffizienten:
Die Standardanforderung an den dynamischen Reibungskoeffizienten beträgt ≤0,05; für strengere Anforderungen sollte er ≤0,03 sein.