CN112987140A

CN112987140A - 一种用于护目镜片的防护膜及制备方法

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Publication number: CN112987140A
Application number: CN201911285506.0A
Authority: CN
Inventors: 石澎; 王丽荣; 张宁; 吴姚莎; 李海运; 随裕川; 汤凤群
Original assignee: Zhongshan Guangda Optical Co ltd; Zhongshan Torch Polytechnic
Current assignee: Zhongshan Guangda Optical Co ltd; Zhongshan Torch Polytechnic
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2021-06-18

Abstract

本发明公开了一种用于护目镜片的防护膜及制备方法，属于护目镜片领域，在所述护目镜片的表面交替镀有若干层不同厚度的单一膜料二氧化钛和二氧化硅构成的防护膜系。本发明具有良好的抗蓝光、近红外性能，在可见光范围内保存良好的透过率，增加了对人眼的防护能力又保证了良好的视物和成像质量。

Description

一种用于护目镜片的防护膜及制备方法

技术领域

本发明涉及护目镜技术领域，特别是指一种用于护目镜片的防护膜及制备方法。

背景技术

人类处于各种各样的光照环境中，无论是自然光还是人造光源，一方面它们为人们带来了光明，帮助人们形成视觉，观察认知世界；但是另一方面它们产生的紫外线、可见光、红外光都对人眼有不同程度地伤害。近年来随着科技及多媒体平台的发展，电视、电脑、手机等电子屏幕都不断充斥着人们生活，网络技术的发达及现代家庭、办公的需求，促使更多年轻人成了电脑族、手机控，眼睛健康问题日趋严重。这些屏幕中均含有对人眼有很大危害的蓝光，蓝光会使眼睛内的黄斑区毒素量增高，损害眼球，影响视力，严重威胁人们的眼睛健康。而很多用于医疗的近红外光学设备在操作人员使用的过程中也不可避免地通过各种途径反射甚至因为误操作直射入人眼，这些眼损伤的高危人群非常有必要佩戴防护镜片以有效防止各种波段的光对眼睛造成的伤害。

其中紫外线对人眼的主要损伤部位为角膜及晶状体，还可损伤视网膜、玻璃体黄斑部等。反复的紫外线照射，可引起慢性睑缘炎和急性角膜结膜炎。

蓝光是最靠近紫外线光波及能量最高的光，波长在400-500nm之间。长久接触蓝光同样会对视网膜造成损害，严重者会导致视力受损，引发黄斑病变，可能会出现红眼，眼干，眼涩，视力模糊，视力疲劳，头、肩膀及颈椎疼痛等症状。研究显示，蓝光不仅存在于太阳光中，还大量存在于电脑显示器、荧光灯、手机、数码产品、投影仪等。短波蓝光具有极高能量，能够穿透晶状体直达视网膜，对视网膜造成光损伤，直接或间接导致黄斑区细胞的损害，蓝光会使眼睛内的黄斑区毒素量增高严重威胁人们的眼底健康。

红外线(主要是780-1400nm的近红外波长)对眼睛的伤害主要是高温导致角膜基质蛋白损伤、角膜混浊，晶状体局部混浊引起白内障。也可导致慢性睑缘炎、结膜炎。在红外线下长期工作的工人，也可因为泪膜的不断蒸发，副泪腺分泌不畅而出现干眼的症状，有些还可以出现眼调节衰退的早老现象。

研究表明，当光线照射到眼睛上时，约有4％从角膜反射掉，大部分将通过角膜、房水、晶状体和玻璃体逐个被吸收，最后达到视网膜。而大功率人造光源所发出的光多为非全色光谱，光谱成分中含有红外和紫外光，晶体和角膜对紫外线吸收量最大。因此长期受到含紫外线丰富的灯照射会诱发电光性眼炎，引起晶体混浊，发生白内障和角膜和结膜炎症。光滑洁白的纸张的光反射系数高达90％，比草地、森林或毛面装饰物高10倍左右。现在的许多刊物用的纸张非常的光滑鲜艳，反射率很高，很短时间内就会感觉到眼睛累。另据研究表明，长时间的阅读特别光滑纸张的书可对人眼的角膜和虹膜造成伤害，抑制视网膜感光细胞功能的发挥，引起视疲劳和视力下降。我国高中生近视率高达60％，有关专家认为视觉环境是形成近视的主要原因，而不是用眼习惯。

因此，迫切需要一种具有良好的抗蓝光、近红外性能，在可见光范围内保存良好的透过率的护目装置。

发明内容

本发明提出一种用于护目镜片的防护膜及制备方法，具有良好的抗蓝光、近红外性能，在可见光范围内保存良好的透过率，增加了对人眼的防护能力又保证了良好的视物和成像质量。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于护目镜片的防护膜，包括护目镜片，在所述护目镜片的表面交替镀有若干层不同厚度的单一膜料二氧化钛和二氧化硅构成的防护膜系。

作为本发明的一个优选实施例，所述二氧化硅镀在二氧化钛外表面。

作为本发明的一个优选实施例，在所述护目镜片的表面交替镀有14层不同厚度的二氧化钛和二氧化硅构成的防护膜系，其中二氧化钛和二氧化硅的层数分别为7层。

作为本发明的一个优选实施例，所述防护膜系的初始模系G|HL0.6(0.5HL0.5H)^31.85(0.5LH0.5L)^3|Air，其中H为TiO₂，L为SiO₂。

作为本发明的一个优选实施例，每层单一膜料的厚度为200nm以下。

作为本发明的一个优选实施例，二氧化硅的厚度在20nm以上。

作为本发明的一个优选实施例，每层单一膜料的厚度范围为TiO₂10～12nm，SiO₂68～74nm，TiO₂10～14nm，SiO₂175～185nm，TiO₂14～18nm，SiO₂48～54nm，TiO₂48～54nm，SiO₂25～30nm，TiO₂152～162nm，SiO₂181～171nm，TiO₂100～110nm，SiO₂172～182nm，TiO₂100～108nm，SiO₂80～90nm。

一种护目镜片的防护膜制备方法，具体包括以下步骤：

在护目镜片的表面镀制一层设定厚度的二氧化钛膜料；

在二氧化钛膜料上镀制一层设定厚度的二氧化硅膜料；

交替镀制二氧化钛膜料和二氧化硅膜料直至达到设定层数。

作为本发明的一个优选实施例，所述二氧化钛经预熔后通过电子束蒸发镀制，所述二氧化硅通过电子束蒸发镀制。

作为本发明的一个优选实施例，交替镀制二氧化钛膜料和二氧化硅膜料直至达到设定的14层，其中二氧化钛和二氧化硅的层数分别为7层，每层单一膜料的厚度为200nm以下。

本发明的有益效果在于：具有良好的抗蓝光、近红外性能，在可见光范围内保存良好的透过率，增加了对人眼的防护能力又保证了良好的视物和成像质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种用于护目镜片的防护膜一个实施例的结构示意图；

图2为本发明一种用于护目镜片的防护膜的实测光谱透过率曲线；

图3为本发明一种护目镜片的防护膜制备方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提出了一种用于护目镜片的防护膜，包括护目镜片，在护目镜片的表面交替镀有若干层不同厚度的单一膜料二氧化钛和二氧化硅构成的防护膜系。防护膜系的初始模系G|HL0.6(0.5HL0.5H)^3 1.85(0.5LH0.5L)^3|Air，其中H为TiO₂，L为SiO₂。

二氧化硅镀在二氧化钛外表面。具体的，二氧化硅(SiO₂)：透光波段0.2um-2um，0.2um-4um无吸收、折射率1.46、化学性能稳定、机械性能极为牢固、无吸湿性、抗耐磨腐蚀、对光的散射吸收小、二氧化硅不溶于水，不与水和一般的酸起反应，蒸发比较稳定，一般不需要预熔。二氧化钛(TiO₂)：透光波段0.35-12um，折射率2.3、薄膜性能稳定、机械性能牢固。因此，二氧化硅还可兼具防水层的作用。在护目镜片的表面交替镀有14层不同厚度的二氧化钛和二氧化硅构成的防护膜系，其中二氧化钛和二氧化硅的层数分别为7层。二氧化硅分隔开二氧化硅，在最外侧为二氧化硅，用于防水和防磨损。

二氧化钛经预熔后通过电子束蒸发镀制，二氧化硅通过电子束蒸发镀制。

每层单一膜料的厚度为200nm以下。二氧化硅的厚度在50nm以上。每层单一膜料的厚度范围为TiO₂10～12nm，SiO₂68～74nm，TiO₂10～14nm，SiO₂175～185nm，TiO₂14～18nm，SiO₂48～54nm，TiO₂48～54nm，SiO₂25～30nm，TiO₂ 152～162nm，SiO₂ 181～171nm，TiO₂ 100～110nm，SiO₂ 172～182nm，TiO₂ 100～108nm，SiO₂ 80～90nm。

具体的，本发明一个实施例的膜系参数如下表所示。

层数	膜料	厚度(nm)
			1	TIO<sub>2</sub>	11.82
2	SIO<sub>2</sub>	71.94
			3	TIO<sub>2</sub>	12.90
4	SIO<sub>2</sub>	180.18
			5	TIO2	16.61
6	SIO<sub>2</sub>	51.63
			7	TIO<sub>2</sub>	51.30
8	SIO<sub>2</sub>	27.73
			9	TIO<sub>2</sub>	157.95
10	SIO<sub>2</sub>	186.90
			11	TIO<sub>2</sub>	106.23
12	SIO<sub>2</sub>	177.78
			13	TIO<sub>2</sub>	103.19
14	SIO<sub>2</sub>	85.27

表1防护膜的膜系参数

如图2所示，本发明的蓝光波段400-450nm透过率35％＜T1＜40％；即蓝光的拦截率在60％左右，可以很好地防止蓝光损害，还能保证留有部分的蓝光减少图像的偏色现象。

紫外区域与蓝光区域同幅度抑制，在膜系设计过程中，紫外区域的透过率比蓝光区域更低。

近红外波段中800-1100nm的平均通过率T4＜50％，其中900-1100nm的平均通过率T5＜40％。对近红外波段进行了有效拦截，降低了热量射入量，减少对人眼的损害，提高成像和视物质量。

在其他实施例中，还可加镀了AF/AS镀膜，即防污膜(AS)，又称憎水膜或防指纹膜(AF膜)，具有防水、防油、防刮、防指纹、防污染以及易清洁等功能。有利于提高镜片在雨天、水淋、雾天、寒冷、手指印等情况下的使用性能。防水膜的水滴角测试结果为113度左右，防水性能优越，达到行业标准水平。

具体的，本发明公开了一种用于护目镜片的防护膜设计方法，用于前期对防护膜进行设计，具体包括以下步骤：

S1，获取单一膜料的透光波段、折射率、性能参数、镀制方式并存储；

S2，判断护目镜片的形状、大小及每一区域的弧度值，建立与护目镜片相对应的3D仿真护目镜片；

S3，在3D仿真护目镜片中仿真镀制一层膜料，推导得出膜料的各项参数以及厚度针对各个波段光的防护效果因数；

S4，在3D仿真护目镜片中仿真镀制多层膜料，推导得出各膜料对相邻膜料的透光率因数和折射率因数；

S5，建立防护膜智能模型，向防护膜智能模型输入膜料种类和层数，推导得出仿真结果；在该步骤中，可通过调整每层膜料的厚度，输出对应的仿真结果。

S6，选取某一仿真结果对应的参数进行实际镀膜，获取带有误差的实测光谱透过率曲线，多次重复该步骤，获取实际镀膜对应的误差模型，根据该误差模型矫正防护膜智能模型。

如图3所示，本发明还公开了一种护目镜片的防护膜制备方法，具体包括以下步骤：

在护目镜片的表面镀制一层设定厚度的二氧化钛膜料；

在二氧化钛膜料上镀制一层设定厚度的二氧化硅膜料；

交替镀制二氧化钛膜料和二氧化硅膜料直至达到设定层数。

所述二氧化钛经预熔后通过电子束蒸发镀制，所述二氧化硅通过电子束蒸发镀制。交替镀制二氧化钛膜料和二氧化硅膜料直至达到设定的14层，其中二氧化钛和二氧化硅的层数分别为7层，每层单一膜料的厚度为200nm以下。二氧化硅的厚度均在50nm以上。具体的，本发明一个实施例的膜系参数如表1所示。

本发明的各层膜料的镀制温度可选择为340℃，具体的工艺参数如下表所示：

材料	充气	充气量(SCCM)	真空度(Pa)	蒸发速度(nm/S)
					二氧化硅	O<sub>2</sub>	14	1×10<sup>-2</sup>	0.6
二氧化钛	O<sub>2</sub>	54	2×10<sup>-2</sup>	0.2

表2镀膜的工艺参数

在镀制过程中，二氧化硅的蒸发稳定性比较好，不需要预熔，二氧化钛需要进行预熔，主要是为了排除膜料放气量和一些杂质的影响，若镀防水膜，则采用电阻蒸发的方式镀制。

本发明具有良好的抗蓝光、近红外性能，在可见光范围内保存良好的透过率，增加了对人眼的防护能力又保证了良好的视物和成像质量。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于护目镜片的防护膜，包括护目镜片，其特征在于：在所述护目镜片的表面交替镀有若干层不同厚度的单一膜料二氧化钛和二氧化硅构成的防护膜系。

2.根据权利要求1所述的一种用于护目镜片的防护膜，其特征在于：所述二氧化硅镀在二氧化钛外表面。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于护目镜片的防护膜，其特征在于：在所述护目镜片的表面交替镀有14层不同厚度的二氧化钛和二氧化硅构成的防护膜系，其中二氧化钛和二氧化硅的层数分别为7层。

4.根据权利要求1所述的一种用于护目镜片的防护膜，其特征在于：所述防护膜系的初始模系G|HL0.6(0.5HL0.5H)^3 1.85(0.5LH0.5L)^3|Air，其中H为TiO₂，L为SiO₂。

5.根据权利要求1所述的一种用于护目镜片的防护膜，其特征在于：每层单一膜料的厚度为200nm以下。

6.根据权利要求1或2所述的一种用于护目镜片的防护膜，其特征在于：二氧化硅的厚度在20nm以上。

7.根据权利要求1所述的一种用于护目镜片的防护膜，其特征在于：每层单一膜料的厚度范围为TiO₂10～12nm，SiO₂68～74nm，TiO₂10～14nm，SiO₂175～185nm，TiO₂14～18nm，SiO₂48～54nm，TiO₂48～54nm，SiO₂25～30nm，TiO₂152～162nm，SiO₂181～171nm，TiO₂100～110nm，SiO₂172～182nm，TiO₂100～108nm，SiO₂80～90nm。

8.一种护目镜片的防护膜制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

在护目镜片的表面镀制一层设定厚度的二氧化钛膜料；

在二氧化钛膜料上镀制一层设定厚度的二氧化硅膜料；

交替镀制二氧化钛膜料和二氧化硅膜料直至达到设定层数。

9.根据权利要求8所述的一种护目镜片的防护膜制备方法，其特征在于，所述二氧化钛经预熔后通过电子束蒸发镀制，所述二氧化硅通过电子束蒸发镀制。

10.根据权利要求8所述的一种护目镜片的防护膜制备方法，其特征在于，交替镀制二氧化钛膜料和二氧化硅膜料直至达到设定的14层，其中二氧化钛和二氧化硅的层数分别为7层，每层单一膜料的厚度为200nm以下。