CN106542725A - 一种抗蓝光3d玻璃的镀膜制备方法 - Google Patents

一种抗蓝光3d玻璃的镀膜制备方法 Download PDF

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Abstract

一种抗蓝光3D玻璃的镀膜制备方法，它涉及一种抗蓝光3D玻璃的镀膜制备方法，本发明要解决手机屏幕发出的蓝光对人体造成伤害的问题，本发明的方法为：制作3D玻璃，在其基础上沉积防蓝光膜层，通过有效的过滤有害蓝光和紫外线以及各种对人体有害的射线；针对波长为380‑500nm的蓝光吸收率达到达33%以上，本发明应用于3D玻璃制备领域。

Description

一种抗蓝光3D玻璃的镀膜制备方法
技术领域
本发明涉及玻璃镀膜领域，尤其涉及一种抗蓝光3D玻璃的镀膜制备方法。
背景技术
目前使用的电子产品玻璃盖板有2D、2.5D以及3D玻璃。其中，2D玻璃为平面玻璃，2.5D玻璃屏幕是在中心有一个平面的区域，在平面玻璃的基 础上对边缘进行了弧度处理。3D曲面玻璃，中间和边缘部分都可以设计成弯曲的弧形。2.5D玻璃主要技术由玻璃盖板雕刻而成，3D曲面玻璃主要使用热弯机 进行弯曲而成，可以达到更高的弯曲弧度。
目前3D玻璃生产的工艺主要有：开料、CNC、研磨抛光、烘烤、镀膜、热弯等，其中热弯工艺是最为关键，制约着良品率的高低。目前国内用于生产3D曲面玻璃的热弯机主要以进口韩国设备为主，价格在120-180万，月产能在1.5万片左右，远不能满足市场需求。
同时从价格的角度来看，未来市场空间较大。以3D手机玻璃盖板为例，目前价格每片在70多元,2.5D每片大约为20-30元，3D玻璃目前市场价 格大约是2.5D的3倍。2.5D玻璃生产的良品率较高，以凯盛科技为例，根据公告的内容，良品率能达到95%；而3D玻璃良品率较低，也是目前价格较高 的一个原因。根据中信建投中小市值团队的测算，假设2016、2017、2018、2019、2020年3D玻璃手机后盖渗透率分别为5%、15%、 30%、50%，单价分别为75、65、55、45元/片，估算出的2016-2019年的市场空间分别为58.60、161.51、286.99、 405亿元，未来增长空间可期，带动3D手机玻璃产业的发展。除了在智能手机上的应用外，未来在头戴式VR设备、车辆中控及便携式仪表盘及智能手环等可穿 戴设备还将有很大的市场空间。
表1 3D玻璃手机盖板市场空间测算
类别 2015 2016 2017 2018 2019
全球智能手机出货量(亿台） 14.47 15.63 16.57 17.39 18
智能手机出货量yoy 9.80% 8% 6% 5% 3%
3D玻璃渗透率 1% 5% 15% 30% 50%
3D玻璃单价（元/片） 80 75 65 55 45
3D玻璃市场空间（亿元） 11.58 58.6 161.51 286.99 405
随着3D玻璃的广泛应用，也暴露出一些问题，比如，，手机屏幕产生的“不舒服的光”持续照射我们的眼睛还会引起视觉系统失调，手机屏幕发出的光让我们眼睛不舒服是因为这些光线里面含有大量不规则频率的高能短波蓝光，这些短波蓝光具有能量能穿透我们的眼球晶体直达视网膜，短波蓝光持续照射视网膜会产生大量自由基离子，这些自由基离子会使得视网膜的色素上皮细胞衰亡，上皮细胞的衰会使感光细胞缺少养分而引起视力损伤；这些短波蓝光也是引起黄斑部病变的主要起因。而目前过滤手机屏幕蓝光的方法是在手机屏幕表面贴一层保护膜，手机屏幕贴膜以后，透光率往往会下降，所贴的膜容易产生划痕影响视觉效果，对防蓝光效果依然不够理想。手机屏幕盖板的材质大部分是有机玻璃（聚甲基丙烯酸酯），这种有机玻璃容易破碎，抗冲击性能不理想，而且，现有镀膜对于光增透效果降低。
发明内容
本发明目的是提供一种一种抗蓝光3D玻璃的镀膜制备方法，防止手机屏幕发出的蓝光对人体造成伤害，且又具有光增透的作用。
为了实现上述目的，本发明是通过以下方案实现的：
一、制作3D玻璃
步骤A、将整张二维平面玻璃进项剪裁、清洗和烘干处理；
步骤B、对上一步处理的玻璃进行加热至软化温度，将加热至软化温度的坯料放入3D精密模具中进行压制成型，使坯料上形成一个弯曲的表面，盖板坯料的四周形成圆形弯角的折边，形成3D玻璃；
二、抗蓝光镀膜
步骤C、在镀膜前对3D玻璃进行清洗并干燥；
步骤D、干燥后置于电子束蒸镀机的真空舱内，当真空舱内的真空值小于或等于2.0×10-3帕，启动离子源对基板再次进行清洗，并干燥；
步骤E、当真空舱内的真空值小于或等于2.0×10-3帕，采用电子枪，将抗冲击强化膜层的膜材进行蒸发后，在离子源的作用下所述膜材以纳米级分子形式沉积于上述干燥的3D玻璃外表面，形成抗冲击强化膜层，抗冲击强化膜层的厚度为0.1-600纳米；所述抗冲击强化膜层的膜材包括以下重量百分比的组分的混合物：氧化硅 20%~80%，氧化锆 20%~80%；
步骤F、采用电子枪将防蓝光膜层的膜材进行蒸发后，在离子源的作用下以纳米级分子形式沉积到上述抗冲击强化膜层上，形成防蓝光膜层，防蓝光膜层的厚度为0.5~400纳米；所述防蓝光膜层的膜材包括以下重量百分比的组分的混合物：氧化锡 30%~60%，铷 10%~40%，铂 10%~40%；
步骤G、采用电子枪将导电膜层的膜材进行蒸发后，在离子源的作用下以纳米级分子形式沉积到防蓝光膜层上，得到光増透膜层；所述的光増透膜层膜材由以下重量百分比的组分的混合物制成：丙烯酸酯预聚体1~ 5%，表面改性的纳米中空二氧化硅 1~10%，表面改性的纳米二氧化硅0~10%，稀释剂1~10%，光敏剂0.01~0.5%，附着力促进剂0.01~0.5%，余量为溶剂；即完成所述的抗蓝光3D玻璃的镀膜方法。
本发明包含以下有益效果：
本发明的防蓝光膜层是一种白色透明的膜层（白金膜层）能更独特有效的过滤有害蓝光和紫外线以及各种对人体有害的射线；针对波长为380-500nm的蓝光吸收率达到达33%以上，使得视觉轻松，进而缓解视觉疲劳从而能进入理想的视觉状态。
本发明采用电子束真空蒸镀的原理，利用带电荷的粒子在电场中加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被镀膜的基板制成的电极，并通过电子枪高温轰击将高纯度金属氧化物组分，蒸发出来的纳米分子使其沿着一定的方向运动到基板并最终在基板上沉积成膜的方法。本发明结合利用磁场的特殊分布控制电场中的电子运动轨迹，以此改进镀膜的工艺，使得镀膜厚度及均匀性可控，且制备的膜层致密性好、粘结力强及纯净度高。
本发明利用带电荷的粒子在电场中加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被镀膜的基板制成的电极（阴极），并通过电子枪高温轰击将高纯度金属氧化物组分（阳极），蒸发出来的纳米分子使其沿着一定的方向运动到基板表面并最终在基板表面上沉积成膜
的方法。本发明结合利用磁场的特殊分布控制电场中的电子运动轨迹，以此改进镀膜的工艺，使得镀膜厚度及均匀性可控，且制备的膜层致密性好、粘结力强及纯净度高。
本发明在手机屏幕盖板的基板上镀有多层膜层，由多种复合材料通过真空镀膜工艺构成的膜层，膜层与膜层之间的配合最终形成一种白色透明的膜层（白金膜），白色透明
的膜层（白金膜层）不仅能有效过滤33％以上有害蓝光，透光率保持79％以上对于视觉的清晰度和真实性有着很好的贡献，白色透明的膜层（白金膜层）效果对着发光屏幕视觉轻松，通过对有害蓝光的过滤能有效的缓解视觉疲劳。
本发明的光増透膜层的膜材属于无机/有机杂化材料，充分利用了两者的优势，有机高分子部分有利于成膜和提高韧性，而无机部分则有利于赋予膜层高的附着力、硬度、耐老化、防污性能等。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种抗蓝光3D玻璃的镀膜制备方法，它是按照以下步骤进行的：
一、制作3D玻璃
步骤A、将整张二维平面玻璃进项剪裁、清洗和烘干处理；
步骤B、对上一步处理的玻璃进行加热至软化温度，将加热至软化温度的坯料放入3D精密模具中进行压制成型，使坯料上形成一个弯曲的表面，盖板坯料的四周形成圆形弯角的折边，形成3D玻璃；
二、抗蓝光镀膜
步骤C、在镀膜前对3D玻璃进行清洗并干燥；
步骤D、干燥后置于电子束蒸镀机的真空舱内，当真空舱内的真空值小于或等于2.0×10-3帕，启动离子源对基板再次进行清洗，并干燥；
步骤E、当真空舱内的真空值小于或等于2.0×10-3帕，采用电子枪，将抗冲击强化膜层的膜材进行蒸发后，在离子源的作用下所述膜材以纳米级分子形式沉积于上述干燥的3D玻璃外表面，形成抗冲击强化膜层，抗冲击强化膜层的厚度为0.1-600纳米；所述抗冲击强化膜层的膜材包括以下重量百分比的组分的混合物：氧化硅 20%~80%，氧化锆 20%~80%；
步骤F、采用电子枪将防蓝光膜层的膜材进行蒸发后，在离子源的作用下以纳米级分子形式沉积到上述抗冲击强化膜层上，形成防蓝光膜层，防蓝光膜层的厚度为0.5~400纳米；所述防蓝光膜层的膜材包括以下重量百分比的组分的混合物：氧化锡 30%~60%，铷 10%~40%，铂 10%~40%；
步骤G、采用电子枪将导电膜层的膜材进行蒸发后，在离子源的作用下以纳米级分子形式沉积到防蓝光膜层上，得到光増透膜层；所述的光増透膜层膜材由以下重量百分比的组分的混合物制成：丙烯酸酯预聚体1~ 5%，表面改性的纳米中空二氧化硅 1~10%，表面改性的纳米二氧化硅0~10%，稀释剂1~10%，光敏剂0.01~0.5%，附着力促进剂0.01~0.5%，余量为溶剂；即完成所述的抗蓝光3D玻璃的镀膜方法。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的二维平面玻璃采用铝硅酸盐玻璃或者锂铝硅玻璃。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的加热至软化温度为加热至540~650℃。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：3D精密模具的温度为50~150℃。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中所述的清洗是
采用有机溶剂清洗剂对基板进行清洗，并以超声波辅助清洗。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：表面改性的纳米中空二氧化硅的外径为 20 ~150nm，内径为 10~150nm。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的光敏剂为 α-羟
烷基苯酮类。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇和正戊醇中的一种或几种按任意比的混合物。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的稀释剂为甲基丙烯
酸-β-羟乙酯、1,6-己二醇双丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或几种按任意比的混合物。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的丙烯酸酯预聚体为聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯树脂、聚醚丙烯酸酯树脂和丙烯酸酯官能化的聚丙烯酸酯树脂中的一种或几种按任意比的混合物。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一不同的是：表面改性的纳米中空二氧化硅是在73质量份的乙醇中，加入1质量份的数均分子量约为1万聚氨酯丙烯酸酯，20质量份中空二氧化硅溶胶（固含量为5wt%，3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷改性，改性后的中空二氧化硅溶胶外径为 20 ~150nm，内径为 10~150nm。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的表面改性的纳米氧化硅颗粒的粒径为 20~150nm。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的附着力促进剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种按任意比的混合物。其它与具体实施方式一相同。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1
本实施例的一种抗蓝光3D玻璃的镀膜制备方法，它是按照以下步骤进行的：
一、制作3D玻璃
步骤A、将整张二维平面玻璃进项剪裁、清洗和烘干处理；
步骤B、对上一步处理的玻璃进行加热至软化温度，将加热至软化温度的坯料放入3D精密模具中进行压制成型，使盖板坯料上形成一个弯曲的表面，盖板坯料的四周形成圆形弯角的折边，形成3D玻璃；
二、抗蓝光镀膜
步骤C、在镀膜前对3D玻璃进行清洗并干燥；
步骤D、干燥后置于电子束蒸镀机的真空舱内，当真空舱内的真空值小于或等于2.0×10-3帕，启动离子源对基板再次进行清洗，并干燥；
步骤E、当真空舱内的真空值小于或等于2.0×10-3帕，采用电子枪，将抗冲击强化膜层的膜材进行蒸发后，在离子源的作用下所述膜材以纳米级分子形式沉积于上述干燥的3D玻璃外表面，形成抗冲击强化膜层，抗冲击强化膜层的厚度为0.1-600纳米；所述抗冲击强化膜层的膜材包括以下重量百分比的组分的混合物：氧化硅 40%，氧化锆 60%；
步骤F、采用电子枪将防蓝光膜层的膜材进行蒸发后，在离子源的作用下以纳米级分子形式沉积到上述抗冲击强化膜层上，形成防蓝光膜层，防蓝光膜层的厚度为0.5~400纳米；所述防蓝光膜层的膜材包括以下重量百分比的组分的混合物：氧化锡45%，铷 35%，铂 20%；
步骤G、采用电子枪将导电膜层的膜材进行蒸发后，在离子源的作用下以纳米级分子形式沉积到防蓝光膜层上，得到光増透膜层；所述的光増透膜层膜材由以下重量百分比的组分的混合物制成：聚氨酯丙烯酸酯3%，表面改性的纳米中空二氧化硅 5%，表面改性的纳米二氧化硅0~10%，甲基丙烯酸-β-羟乙酯1~10%，α- 羟烷基苯酮类0.01~0.5%，3-氨丙基三乙氧基硅烷 0.01~0.5%，余量为甲醇；即完成所述的抗蓝光3D玻璃的镀膜方法。
本实施例中的表面改性的纳米中空二氧化硅是在73质量份的乙醇中，加入1质量份的数均分子量约为1万聚氨酯丙烯酸酯，20质量份中空二氧化硅溶胶（固含量为5wt%，3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷改性，改性后的中空二氧化硅溶胶外径为70 nm，内径50nm。
本实施例的表面改性的纳米氧化硅颗粒的粒径为100nm。
本实施例镀膜过程中，采用多波长的全光谱终点分析技术监控280纳米至760纳米间的光波变化和透视率，采用石英晶体监控系统，利用石英晶体振荡频率的变化测量、监控镀膜材料蒸发速度频率，蒸发速度频率分辨率为每秒0.01纳米，石英晶体监控系统的6片旋转式水晶膜厚传感器，可以提高镀膜厚度的精度，使膜厚的精度误差在 0.1 纳米之间。

Claims (10)

1.一种抗蓝光3D玻璃的镀膜制备方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：
一、制作3D玻璃
步骤A、将整张二维平面玻璃进行剪裁、清洗和烘干处理；
步骤B、对上一步处理的玻璃进行加热至软化温度，将加热至软化温度的坯料放入3D精密模具中进行压制成型，使坯料上形成一个弯曲的表面，盖板坯料的四周形成圆形弯角的折边，形成3D玻璃；
二、抗蓝光镀膜
步骤C、在镀膜前对3D玻璃进行清洗并干燥；
步骤D、干燥后置于电子束蒸镀机的真空舱内，当真空舱内的真空值小于或等于2.0×10-3帕，启动离子源对基板再次进行清洗，并干燥；
步骤E、当真空舱内的真空值小于或等于2.0×10-3帕，采用电子枪，将抗冲击强化膜层的膜材进行蒸发后，在离子源的作用下所述膜材以纳米级分子形式沉积于上述干燥的3D玻璃外表面，形成抗冲击强化膜层，抗冲击强化膜层的厚度为0.1-600纳米；所述抗冲击强
化膜层的膜材包括以下重量百分比的组分的混合物：氧化硅 20%~80%，氧化锆 20%~80%；
步骤F、采用电子枪将防蓝光膜层的膜材进行蒸发后，在离子源的作用下以纳米级分子形式沉积到上述抗冲击强化膜层上，形成防蓝光膜层，防蓝光膜层的厚度为0.5~400纳米；所述防蓝光膜层的膜材包括以下重量百分比的组分的混合物：氧化锡 30%~60%，铷 10%~40%，铂 10%~40%；
步骤G、采用电子枪将导电膜层的膜材进行蒸发后，在离子源的作用下以纳米级分子形式沉积到防蓝光膜层上，得到光増透膜层；所述的光増透膜层膜材由以下重量百分比的组分的混合物制成：丙烯酸酯预聚体1~ 5%，表面改性的纳米中空二氧化硅 1~10%，表面改性的纳米二氧化硅0~10%，稀释剂1~10%，光敏剂0.01~0.5%，附着力促进剂0.01~0.5%，余量为溶剂；即完成所述的抗蓝光3D玻璃的镀膜方法。
2.根据权利要求1所述的一种抗蓝光3D玻璃的镀膜制备方法，其特征在于所述的二
维平面玻璃采用铝硅酸盐玻璃或者锂铝硅玻璃。
3.根据权利要求1所述的一种抗蓝光3D玻璃的镀膜制备方法，其特征在于所述的加
热至软化温度为加热至540~650℃。
4.根据权利要求1所述的一种抗蓝光3D玻璃的镀膜制备方法，其特征在于3D精密模
具的温度为50~150℃。
5.根据权利要求1所述的一种抗蓝光3D玻璃的镀膜制备方法，其特征在于步骤二中
所述的清洗是采用有机溶剂清洗剂对基板进行清洗，并以超声波辅助清洗。
6.根据权利要求1所述的一种抗蓝光3D玻璃的镀膜制备方法，其特征在于表面改性
的纳米中空二氧化硅的外径为 20 ~150nm，内径为 10~150nm。
7.根据权利要求1所述的一种抗蓝光3D玻璃的镀膜制备方法，其特征在于所述的光
敏剂为 α- 羟烷基苯酮类。
8.根据权利要求1所述的一种抗蓝光3D玻璃的镀膜制备方法，其特征在于所述的溶
剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇和正戊醇中的一种或几种按任意比的混合物。
9.根据权利要求1所述的一种抗蓝光3D玻璃的镀膜制备方法，其特征在于所述的稀
释剂为甲基丙烯酸-β-羟乙酯、1,6-己二醇双丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或几种按任意比的混合物。
10.根据权利要求1所述的一种抗蓝光3D玻璃的镀膜制备方法，其特征在于所述的丙烯酸酯预聚体为聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯树脂、聚醚丙烯酸酯树脂和丙烯酸酯官能化的聚丙烯酸酯树脂中的一种或几种按任意比的混合物。
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