CN116161872A - 一种多功能镀膜盖板玻璃及其制备方法和应用 - Google Patents

一种多功能镀膜盖板玻璃及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及玻璃制造领域，公开了一种多功能镀膜盖板玻璃及其制备方法和应用。沿该镀膜盖板玻璃的厚度方向，所述镀膜盖板玻璃依次包括盖板玻璃基体、SnO2功能层、TiOX功能层以及Si1‑A‑BOANB功能层；其中，所述盖板玻璃基体的折射率为1.54‑1.67；所述SnO2功能层与所述TiOX功能层的晶相均为金红石相；在所述TiOX功能层中，1.85≤x≤1.90；在所述Si1‑A‑BOANB功能层中，0.50≤A≤0.57，0.08≤B≤0.16。本发明提供的镀膜盖板玻璃在保证显示器的画面质量的同时，具有生产工艺简单，阻隔紫外光、过滤蓝光以及减弱反射效应等功能。

Description

一种多功能镀膜盖板玻璃及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及玻璃制造领域，具体涉及一种多功能镀膜盖板玻璃及其制备方法和应用。
背景技术
随着5G通讯技术的飞速发展，包括手机、平板以及电脑等在内的电子产品基本已实现大规模的普及。因此，电子产品不断升级，消费者的需求也不断升高，使得对于和电子产品相关的配件的性能要求也越来越高。
然而，目前手机及平板类电子产品的显示器都会发出蓝光，而处于400nm～450nm波段范围的短波蓝光具有较高能量，若眼睛长期接触该波段的蓝光，其会导致视网膜产生大量自由基，从而会使得视网膜的色素上皮细胞衰亡，进而导致感光细胞缺少养分而引起视力损伤；另外，显示器本身也会发出一定量的紫外光，人眼若长时间接触紫外光的辐射，同样也会带来不利影响。
手机或平板类等电子产品大部分都采用盖板玻璃作为屏幕外部的保护层，而普通的盖板玻璃表面通常都会对可见光表现出一定的反射效应(一般单面反射高达到4％左右)，这样会造成画面显示清晰度、饱和度以及颜色艳丽程度等性能的损失。
因此，需要提供一种在保证显示器的画面质量的同时，生产工艺简单，还能具有阻隔紫外光、过滤蓝光以及减弱反射效应等功能的镀膜盖板玻璃，这将为电子产品的综合性能的提升带来更多的可能性。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的电子产品的显示器的紫外光和蓝光对人眼会造成损伤，以及普通的盖板玻璃的反射效应导致的显示器画面质量不高，而镀膜盖板玻璃生产工艺复杂的问题。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种多功能镀膜盖板玻璃，沿该镀膜盖板玻璃的厚度方向，所述镀膜盖板玻璃依次包括盖板玻璃基体、SnO2功能层、TiOX功能层以及Si1-A-BOANB功能层；
其中，所述盖板玻璃基体的折射率为1.54-1.67；
所述SnO2功能层与所述TiOX功能层的晶相均为金红石相；
在所述TiOX功能层中，1.85≤x≤1.90；
在所述Si1-A-BOANB功能层中，0.50≤A≤0.57，0.08≤B≤0.16。
优选地，所述TiOX功能层的折射率为2.4-2.6，能带间隙宽度为2.7-2.8eV，厚度为100-130nm。
优选情况下，所述Si1-A-BOANB功能层的折射率为1.55-1.61，厚度为80-100nm。
优选地，所述SnO2功能层的折射率为1.9-2.1，厚度为68-75nm。
本发明的第二方面提供一种制备第一方面所述的镀膜盖板玻璃的方法，该方法包括以下步骤：
(1)在O2和载气存在下，将盖板玻璃基体和单丁基三氯化锡进行接触反应I以沉积SnO2功能层，得到盖板玻璃I；所述盖板玻璃基体的折射率为1.54-1.67；
(2)在O2和载气存在下，将所述盖板玻璃I和钛酸异丙酯进行接触反应II以沉积TiOX功能层，得到盖板玻璃II；
(3)在O2、NH3、载气存在下，将所述盖板玻璃II和三氯硅烷进行接触反应III以沉积Si1-A-BOANB功能层，得到盖板玻璃III；
(4)在780-850℃下，将所述盖板玻璃III进行保温处理20-50min，得到镀膜盖板玻璃；
所述SnO2功能层与所述TiOX功能层的晶相均为金红石相；
其中，x、A、B分别与第一方面所述镀膜盖板玻璃中所述x、所述A、所述B具有相同的定义。
优选地，所述载气为N2。
优选情况下，在步骤(1)中，所述单丁基三氯化锡与所述O2的摩尔流量比为1：2.2-2.5。
优选地，在步骤(2)中，所述钛酸异丙酯与所述O2的摩尔流量比为1：1.95-2.0。
优选情况下，在步骤(3)中，所述三氯硅烷、所述O2、所述NH3的摩尔流量比为1：1.50-1.75：0.32-0.55。
优选地，在步骤(1)中，所述接触反应I的条件至少满足：温度为450-500℃，沉积的SnO2功能层的厚度为68-75nm。
优选地，在步骤(2)中，所述接触反应II的条件至少满足：温度为450-500℃，沉积的TiOX功能层的厚度为100-130nm。
优选情况下，在步骤(3)中，所述接触反应III的条件至少满足：温度为780-820℃，沉积的Si1-A-BOANB功能层的厚度为80-100nm。
本发明的第三方面提供第一方面所述的镀膜盖板玻璃在电子产品中的应用。
本发明所提供的方法制备的多功能镀膜盖板玻璃具有阻隔紫外光、过滤蓝光以及减弱反射效应等功能。
此外，本发明提供的方法将TiOX功能层的热处理与Si1-A-BOANB功能层的镀膜工艺处理有效地结合在一起，简化了产品的制备工艺，缩短制备周期，从而达到提高生产效率的目的，对于该产品后续实现大批量生产具有重要意义。
附图说明
图1是本发明提供的一种优选的多功能镀膜盖板玻璃的结构示意图。
附图标记说明
I：Si1-A-BOANB功能层 II：TiOX功能层
III：SnO2功能层 IV：盖板玻璃基体
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
如前所述，本发明的第一方面提供了一种多功能镀膜盖板玻璃，沿该镀膜盖板玻璃的厚度方向，所述镀膜盖板玻璃依次包括盖板玻璃基体、SnO2功能层、TiOX功能层以及Si1-A-BOANB功能层；
其中，所述盖板玻璃基体的折射率为1.54-1.67；
所述SnO2功能层与所述TiOX功能层的晶相均为金红石相；
在所述TiOX功能层中，1.85≤x≤1.90；
在所述Si1-A-BOANB功能层中，0.50≤A≤0.57，0.08≤B≤0.16。
本发明是基于以下构思获得：
本发明提供的所述多功能的镀膜盖板玻璃，是通过在盖板玻璃基体表面依次镀制SnO2功能层、TiOX功能层以及Si1-A-BOANB功能层，通过控制盖板玻璃基体和各功能层的折射率，使得空气的折射率n0、Si1-A-BOANB功能层的折射率n1、TiOX功能层的折射率n2、SnO2功能层的折射率n3以及盖板玻璃基体的折射率n4能满足：
Figure BDA0004047924410000051
以及/>
Figure BDA0004047924410000052
同时，以上各功能层的光学厚度n·d还满足λ/4-λ/2-λ/4的结构设计，最终共同实现镀膜盖板玻璃优异的减反效果和增透效果。
此外，本发明通过合理控制TiOX功能层中X的值，将镀制Si1-A-BOANB功能层与TiOX功能层的膜热处理有效地结合起来，在镀制Si1-A-BOANB功能层的同时将TiOX功能层中非晶态的TiOX转变为金红石相的TiOX，使得金红石相的TiOX的能带间隙宽度能实现对紫外光及短波蓝光的吸收，从而达到阻隔紫外光及过滤蓝光的作用，最终获得一种具有阻隔紫外光、过滤蓝光以及减弱反射等功能的多功能微晶镀膜玻璃。
优选地，所述TiOX功能层的折射率为2.4-2.6，能带间隙宽度为2.7-2.8eV，厚度为100-130nm。
优选情况下，所述Si1-A-BOANB功能层的折射率为1.55-1.61，厚度为80-100nm。
优选地，所述SnO2功能层的折射率为1.9-2.1，厚度为68-75nm。
如前所述，本发明的第二方面提供了一种制备第一方面所述的镀膜盖板玻璃的方法，该方法包括以下步骤：
(1)在O2和载气存在下，将盖板玻璃基体和单丁基三氯化锡进行接触反应I以沉积SnO2功能层，得到盖板玻璃I；所述盖板玻璃基体的折射率为1.54-1.67；
(2)在O2和载气存在下，将所述盖板玻璃I和钛酸异丙酯进行接触反应II以沉积TiOX功能层，得到盖板玻璃II；
(3)在O2、NH3、载气存在下，将所述盖板玻璃II和三氯硅烷进行接触反应III以沉积Si1-A-BOANB功能层，得到盖板玻璃III；
(4)在780-850℃下，将所述盖板玻璃III进行保温处理20-50min，得到镀膜盖板玻璃；
所述SnO2功能层与所述TiOX功能层的晶相均为金红石相；
其中，x、A、B分别与第一方面所述镀膜盖板玻璃中所述x、所述A、所述B具有相同的定义。
优选地，所述载气为N2。
优选情况下，在步骤(1)中，所述单丁基三氯化锡与所述O2的摩尔流量比为1：2.2-2.5。
优选地，在步骤(2)中，所述钛酸异丙酯与所述O2的摩尔流量比为1：1.95-2.0。
优选情况下，在步骤(3)中，所述三氯硅烷、所述O2、所述NH3的摩尔流量比为1：1.50-1.75：0.32-0.55。
根据一种优选的实施方式，在步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中，所述载气与所述O2的摩尔流量比各自独立地为1：1-1.2。
优选地，在步骤(1)中，所述接触反应I的条件至少满足：温度为450-500℃，沉积的SnO2功能层的厚度为68-75nm。
优选地，在步骤(2)中，所述接触反应II的条件至少满足：温度为450-500℃，沉积的TiOX功能层的厚度为100-130nm。
优选情况下，在步骤(3)中，所述接触反应III的条件至少满足：温度为780-820℃，沉积的Si1-A-BOANB功能层的厚度为80-100nm。
优选地，在本发明的方法中，所述SnO2功能层、所述TiOX功能层、所述Si1-A-BOANB功能层的沉积采用CVD镀膜工艺进行。
本发明对所述CVD镀膜工艺的压力没有特别的要求，本领域技术人员可以采用本领域内已知的操作进行。
根据一种优选的实施方式，所述接触反应I、所述接触反应II、所述接触反应III和所述保温处理在化学气相沉积炉中进行；且所述单丁基三氯化锡与载气一同引入化学气相沉积炉，所述钛酸异丙酯与载气一同引入化学气相沉积炉，所述三氯硅烷与载气一同引入化学气相沉积炉。
需要说明的是，在本发明的方法中，所述盖板玻璃基体可以通过市售购买获得，也可以通过自制得到，下文中示例性地提供一种优选的制备盖板玻璃基体的方法，包括：
在1600-1700℃下，以所述盖板玻璃基体的总质量为基准，将70-80wt％的SiO2、5-10wt％的Al2O3、4-8wt％的B2O3、2-6wt％的Na2O、0-4wt％的Li2O、2-5wt％的CaO、1.5-3.5wt％的Y2O3、0-0.5wt％的SnO2进行熔融处理4-8h，再在600-700℃的温度下退火3-6h，最后进行切割、研磨和抛光后得到尺寸为(100mm-300mm)*(50mm-150mm)*(0.2mm-1.1mm)的所述盖板玻璃基体。
如前所述，本发明的第三方面提供了第一方面所述的镀膜盖板玻璃在电子产品中的应用。
以下通过实例对本发明进行详细说明，在没有特别说明的情况下，使用的原料均为普通市售商品。
以下实例中，在没有特别说明的情况下，每“份”或每“重量份”表示10g。
使用阿贝折射仪(型号：WYA-ZT)检测功能层中的折射率；
使用台阶仪(型号：DektakXT)检测功能层中的膜层厚度；
使用紫外-可见分光光度计(型号：Lamda950)可间接获得TiOX功能层的能带间隙宽度，其具体测试原理为：首先通过紫外-可见分光光度计测试TiOX功能层在可见光区的截止波长为λ，然后通过公式(1)计算获得TiOX功能层的能带间隙宽度Eg：
Figure BDA0004047924410000071
其中，Eg为TiOX功能层的能带间隙宽度，单位为eV；
h为普朗克常量，为4.1356676969×10-15eV·s；
c为光在真空中的传播速率，为3×108m/s；
λ为截止波长，单位为nm。
制备盖板玻璃基体I：
在1650℃下，将70重量份的SiO2、10重量份的Al2O3、7重量份的B2O3、4重量份的Na2O、2重量份的Li2O、3重量份的CaO、3.5重量份的Y2O3、0.5重量份的SnO2进行熔融处理6h，再在650℃的温度下退火5h，最后进行切割、研磨和抛光后得到尺寸为150mm*100mm*0.6mm的盖板玻璃基体I，其折射率为1.67。
制备盖板玻璃基体II：
在1650℃下，将80重量份的SiO2、3重量份的Al2O3、2重量份的B2O3、8重量份的Na2O、2重量份的Li2O、3重量份的CaO、0.5重量份的Y2O3、0.5重量份的SnO2进行熔融处理6h，再在650℃的温度下退火5h，最后进行切割、研磨和抛光后得到尺寸为150mm*100mm*0.6mm的盖板玻璃基体II，其折射率为1.52。
制备例1
本制备例用于说明本发明提供的镀膜盖板玻璃是按如下所述的方法所制备。
具体操作步骤包括：
(1)在480℃下，采用CVD镀膜工艺，将盖板玻璃基体I置于密闭的化学气相沉积炉中，通入O2、N2和摩尔流量为0.75mol/min的单丁基三氯化锡进行接触反应I以沉积SnO2功能层，得到盖板玻璃I；
其中，单丁基三氯化锡、O2与N2的摩尔流量比为1：2.2：2.2；
(2)在480℃下，采用CVD镀膜工艺，在化学气相沉积炉中通入O2、N2和摩尔流量为1mol/min的钛酸异丙酯与所述盖板玻璃I进行接触反应II以沉积TiOX功能层，得到盖板玻璃II；
其中，钛酸异丙酯、O2、N2的摩尔流量比为1：1.95：1.95；
(3)在800℃下，采用CVD镀膜工艺，在化学气相沉积炉中通入N2、O2、NH3和摩尔流量为0.9mol/min的三氯硅烷与所述盖板玻璃II进行接触反应III以沉积Si1-A-BOANB功能层，得到盖板玻璃III；
其中，三氯硅烷、O2、NH3、N2的摩尔流量比为1：1.75：0.32：1.75；
(4)在800℃下，将所述盖板玻璃III进行保温处理45min，得到镀膜盖板玻璃，命名为P1；
图1示出了P1的结构示意图，其中，沿P1的厚度方向，依次为盖板玻璃基体IV、SnO2功能层III、TiOX功能层II以及Si1-A-BOANB功能层I；
检测P1中SnO2功能层的折射率为2，厚度为73nm；
TiOX功能层的折射率为2.4，能带间隙宽度为2.75eV，厚度为121nm，x为1.85；
Si1-A-BOANB功能层的折射率为1.55，厚度为94nm，A为0.57，B为0.08；
且SnO2功能层与TiOX功能层的晶相均为金红石相。
制备例2
本制备例用于说明本发明提供的镀膜盖板玻璃是按如下所述的方法所制备。
本制备例采用与制备例1相似的方法进行，不同的是，制备条件不同，具体地如下：
在步骤(1)中，接触反应I的温度为500℃；
在步骤(2)中，接触反应II的温度为460℃；
在步骤(3)中，接触反应III的温度为780℃；
在步骤(4)中，保温处理的温度为780℃，时间为30min；
其余条件均与制备例1相同，得到镀膜盖板玻璃，命名为P2；
检测P2中SnO2功能层的折射率为2，厚度为73nm；
TiOX功能层的折射率为2.4，能带间隙宽度为2.73eV，厚度为121nm，x为1.85；
Si1-A-BOANB功能层的折射率为1.55，厚度为94nm，A为0.57，B为0.08；
且SnO2功能层与TiOX功能层的晶相均为金红石相。
制备例3
本制备例用于说明本发明提供的镀膜盖板玻璃是按如下所述的方法所制备。
本制备例与制备例1的方法相似，不同的是：物质的摩尔流量比不同，具体为：
在步骤(1)中，单丁基三氯化锡、O2、N2的摩尔流量比为1：2.5：2.5；
在步骤(2)中，钛酸异丙酯、O2、N2的摩尔流量比为1：2.0：2.0；
在步骤(3)中，三氯硅烷、O2、NH3、N2的摩尔流量比为1：1.50：0.55：1.5；
其余条件均与制备例1相同，得到镀膜盖板玻璃，命名为P3；
检测P3中SnO2功能层的折射率为2，厚度为73nm；
TiOX功能层的折射率为2.6，能带间隙宽度为2.8eV，厚度为112nm，x为1.90；
Si1-A-BOANB功能层的折射率为1.61，厚度为90nm，A为0.50，B为0.16；
且SnO2功能层与TiOX功能层的晶相均为金红石相。
对比例1
本对比例采用与实施例1相似的方法进行，所不同的是：在步骤(1)中，使用盖板玻璃基体II代替盖板玻璃基体I进行接触反应I。
得到镀膜盖板玻璃，命名为DP1。
对比例2
本对比例采用与实施例1相似的方法进行，所不同的是：在步骤(2)中，钛酸异丙酯、O2、N2的摩尔流量比为1：2.1：2.1。
得到镀膜盖板玻璃，命名为DP2，检测DP2中TiOX功能层的折射率为2.9，能带间隙宽度为3eV，厚度为121nm，x为2.0。
测试例1
使用紫外-可见分光光度计(型号为Lamda950)测试上述实例部分得到的镀膜盖板玻璃的可见光透过率(0.7mm厚)，蓝光透过率(400-450nm)和紫外光波段(250-380nm)透过率，结果见表1。
表1
Figure BDA0004047924410000111
由上述结果可知，本发明所提供的方法制备的多功能镀膜盖板玻璃具有阻隔紫外光、过滤蓝光以及减弱反射效应等功能，还能简化产品的制备工艺，从而缩短制备周期。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能镀膜盖板玻璃，其特征在于，沿该镀膜盖板玻璃的厚度方向，所述镀膜盖板玻璃依次包括盖板玻璃基体、SnO2功能层、TiOX功能层以及Si1-A-BOANB功能层；
其中，所述盖板玻璃基体的折射率为1.54-1.67；
所述SnO2功能层与所述TiOX功能层的晶相均为金红石相；
在所述TiOX功能层中，1.85≤x≤1.90；
在所述Si1-A-BOANB功能层中，0.50≤A≤0.57，0.08≤B≤0.16。
2.根据权利要求1所述的镀膜盖板玻璃，其特征在于，所述TiOX功能层的折射率为2.4-2.6，能带间隙宽度为2.7-2.8eV，厚度为100-130nm。
3.根据权利要求1或2所述的镀膜盖板玻璃，其特征在于，所述Si1-A-BOANB功能层的折射率为1.55-1.61，厚度为80-100nm。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的镀膜盖板玻璃，其特征在于，所述SnO2功能层的折射率为1.9-2.1，厚度为68-75nm。
5.一种制备权利要求1-4中任意一项所述的镀膜盖板玻璃的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)在O2和载气存在下，将盖板玻璃基体和单丁基三氯化锡进行接触反应I以沉积SnO2功能层，得到盖板玻璃I；所述盖板玻璃基体的折射率为1.54-1.67；
(2)在O2和载气存在下，将所述盖板玻璃I和钛酸异丙酯进行接触反应II以沉积TiOX功能层，得到盖板玻璃II；
(3)在O2、NH3、载气存在下，将所述盖板玻璃II和三氯硅烷进行接触反应III以沉积Si1-A-BOANB功能层，得到盖板玻璃III；
(4)在780-850℃下，将所述盖板玻璃III进行保温处理20-50min，得到镀膜盖板玻璃；
所述SnO2功能层与所述TiOX功能层的晶相均为金红石相；
其中，x、A、B分别与权利要求1-4中任意一项所述镀膜盖板玻璃中所述x、所述A、所述B具有相同的定义。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述载气为N2；以及
在步骤(1)中，所述单丁基三氯化锡与所述O2的摩尔流量比为1：2.2-2.5；
在步骤(2)中，所述钛酸异丙酯与所述O2的摩尔流量比为1：1.95-2.0；
在步骤(3)中，所述三氯硅烷、所述O2、所述NH3的摩尔流量比为1：1.50-1.75：0.32-0.55。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述接触反应I的条件至少满足：温度为450-500℃，沉积的SnO2功能层厚度为68-75nm。
8.根据权利要求5-7中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述接触反应II的条件至少满足：温度为450-500℃，沉积的TiOX功能层的厚度为100-130nm。
9.根据权利要求5-8中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述接触反应III的条件至少满足：温度为780-820℃，沉积的Si1-A-BOANB功能层的厚度为80-100nm。
10.权利要求1-4中任意一项所述的镀膜盖板玻璃在电子产品中的应用。
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