一种防蓝光盖板玻璃及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于玻璃生产技术领域，涉及一种平板玻璃材料，具体涉及一种防 蓝光的盖板玻璃及其制备方法和应用。


背景技术：

2.蓝光是可见光的重要组成部分，蓝光光波短、能量高，可以直接穿透眼睛 的晶状体，引起黄斑病变，蓝光是导致眼睛疲劳的因素之一。
3.随着生活水平提高，智能手机、平板电脑和led显示屏电视等逐渐普及， 这些显示器件会发出大量的蓝光。oled(organic light-emitting diode)，全称“有 机发光二极管”，是一种显示屏幕技术。oled有机电视的屏幕面板每一个像素 点都能独立自发光，不需要背光源。oled有机发光体有3317万个固体微粒， 能自动发光，只要向电极中输入电压，激发层就能产生所需要的彩色光，产生 的蓝色光波段主要集中在435-450nm附近，该波段对眼睛的伤害最大。
4.防蓝光玻璃有效阻隔了蓝光对人眼照射形成的伤害，因此防蓝光玻璃在电 子产品屏保玻璃中被广泛使用。
5.cn 208006397u公开了一种超薄抗蓝光钢化玻璃膜，包括钢化玻璃片，所 述钢化玻璃片下表面贴有一号保护膜，所述一号保护膜下表面贴有一号粘胶膜， 所述一号粘胶膜下表面贴有塑料膜，所述钢化玻璃片上表面设有一对一号矩形 垫片，每个所述一号矩形垫片上表面共同贴有绝缘片，所述绝缘片上表面贴有 二号保护膜，所述二号保护膜上表面设有一对二号矩形垫片，每个所述二号矩 形垫片上表面共同二号粘胶膜，所述二号粘胶膜上表面贴有防蓝光膜，所述防 蓝光膜上表面贴有三号保护膜。现有防蓝光玻璃大多数为粘合结构，即在盖板 玻璃表面贴一层保护膜，贴膜以后，透过率会下降，影响视觉效果，同时各层 之间通过粘黏固定，粘合层外围密封性差，长期使用后会出现各层之间剥离或 脱落现象，使其功能失效影响使用，除此之外防蓝光玻璃屏保玻璃边缘处，各 个层在受到外力冲击时，容易崩裂，严重时会使屏幕报废。
6.cn 107651863a公开了一种可截止蓝光的手机盖板镀膜玻璃的制备方法。 包括步骤：a)将玻璃基材进行清洗；b)对玻璃基材的边缘进行强化处理；c)切割 然后进行磨边处理；d)钢化处理；e)将采用电子枪将防蓝光膜材进行蒸发后，在 离子源的作用下沉积到盖板玻璃的表面，形成防蓝光膜层；f)采用电子枪将光增 透膜材进行蒸发后，在离子源的作用下沉积到所述防蓝光膜层上，得到光増透 膜层。为了提高透过率，采用在手机盖板上镀上一层蓝光截止膜，该方法可以 阻止蓝光透过。该方法需要将玻璃清洗、切割、强化，然后在2.0
×
10-3
pa真空 条件下，用电子枪将防蓝光膜材料蒸发后沉积在盖板玻璃表面，形成防蓝光层。 所用方法工艺复杂，成本高。
7.因此，在本领域中，期望开发一种不需二次贴合，可提高透过率、具有高 强度的防蓝光盖板玻璃。


技术实现要素：

8.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种防蓝光盖板玻璃及其制 备方法和应用。
9.为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
10.一方面，本发明提供一种防蓝光盖板玻璃，所述防蓝光盖板玻璃以氧化物 的摩尔百分数计含有50-75％sio2、2-15％al2o3、10-20％na2o、5-15％mgo、 0-5％k2o、0-6％cao；
11.所述防蓝光盖板玻璃还包含pr
3+
，以如上所述氧化物的总摩尔百分含量为100％计，所述pr
3+
的摩尔百分含量为0.01-1％。
12.在本发明中，通过选择防蓝光盖板玻璃的各组分，使得各组分相互配合， 一方面可以有效吸收对人眼有害的430-480nm波段蓝光，具有防蓝光效果，另 一方面能够保证玻璃具有较高的强度和硬度，进行化学强化后，具有较深的表 面应力层和表面压应力，从而提高强度，具有优异的力学性能。
13.在本发明中，所述防蓝光盖板玻璃以氧化物的摩尔百分数计，可以含有 50％、53％、55％、58％、60％、63％、65％、68％、70％、73％或75％的sio2， 可以含有2％、4％、4.5％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％ 或15％的al2o3；可以含有10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、 13.5％、14％、14.5％、15％、16％、17％、18％、19％或20％的na2o；可以含有 5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％、11％、12％、13％、 14％或15％的mgo；可以含有0.5％、0.8％、1％、1.3％、1.5％、1.8％、2％、2.3％、 2.5％、2.8％、3％、3.5％、3.8％、4％、4.5％、4.8％或5％的k2o；可以含有0.5％、 0.7％、0.9％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.5％、2.8％、3％、3.5％、4％、 4.5％、5％、5.5％或6％的cao；可以含有0.01％、0.03％、0.05％、0.08％、0.1％、 0.3％、0.5％、0.7％、0.9％或1％的pr
3+
。
14.在本发明中，sio2是构成玻璃骨架的必须成分，可以提高玻璃的耐化学性 能和机械强度，原料为工业生产用硅砂；在本发明中，如果sio2含量过多，则 所需熔化温度高，容易析晶，如果sio2含量过少，则玻璃的硬度、机械强度会 降低，优选地，所述sio2的摩尔百分含量为65-75％。
15.在本发明中，al2o3在玻璃中可以提高玻璃化学强化性能，原料为化工原料 al2o3；在本发明中，如果al2o3含量过多，则玻璃黏度提高，玻璃熔化温度增 加，如果al2o3含量过少，则玻璃对耐火材料侵蚀严重、玻璃的机械强度、硬度 降低，优选地，所述al2o3的摩尔百分含量为2-6％。
16.在本发明中，na2o为网络修饰体氧化物，可以起到助熔的作用，在盖板玻 璃领域，含na离子的玻璃可以在玻璃表层与熔盐中的k离子进行离子交换，达 到强化的目的，选用化工原料纯碱；在本发明中，如果na2o含量过多，玻璃的 膨胀系数增大、降低玻璃热稳定性和机械强度，如果na2o含量过少，则玻璃的 黏度增加，且na作为化学强化离子交换的主要离子，玻璃的强化性能会相应的 减弱；优选地，所述na2o的摩尔百分含量为12-15％。
17.在本发明中，k2o为网络外体氧化物，起助熔的作用，在一定浓度范围内， 适量的k离子可以提高玻璃的强化性能，选用化工原料碳酸钾；在本发明中， 如果k2o的摩尔百分含量过多，则会影响强化过程中na和k的离子交换过程， k2o的作用与na2o作用相似，但过多的k2o则会增加玻璃的黏度，优选地， 所述k2o的摩尔百分含量为0-3％。
18.在本发明中，碱土金属氧化物cao和mgo可以调节玻璃各个熔化温度区 间的粘度，以便有利于熔化和成型，同时，还可以提高玻璃的各种性能，如化 学稳定性和机械强度等，提供碱土金属氧化物的原料为白云石和氧化镁。在本 发明中如果mgo含量过多，则会增加玻璃的高温黏度，熔化困难，含量过少， 则玻璃结晶速度增加，机械强度降低，优选地，mgo的摩尔百分含量为5-10％； 在本发明中，如果cao含量过多，则玻璃发脆，在强化过程中，ca离子与na 离子有相似的离子半径，降低na和k离子交换速率。
19.在本发明中，pr离子为一种稀土离子，由于pr
3+
存在f-f和f-d跃迁，因而 具有丰富的能级，pr离子在红外发光领域得到较多的关注，在下转换领域很少 关注，pr离子可以吸收430-480nm蓝光，尤其对450nm附近蓝光吸收强烈。 本发明选用pr离子对450nm附近有害蓝光进行吸收，提供pr离子的氧化物为pr6o
11
。
20.优选地，所述防蓝光盖板玻璃以氧化物的摩尔百分数计含有65-75％sio2、 2-6％al2o3、12-15％na2o、5-10％mgo、0-3％k2o、0-6％cao和0.01-1％的pr
3+
。
21.优选地，所述防蓝光盖板玻璃的厚度为0.3-0.7mm，例如0.3mm、0.4mm、 0.5mm、0.6mm或0.7mm。
22.另一方面，本发明提供了如上所述的防蓝光盖板玻璃的制备方法，所述制 备方法为：按照如上所述防蓝光盖板玻璃中氧化物的摩尔百分数计，将玻璃原 料混合，熔化，将熔化后的玻璃液倒入冷水中，烘干后再次熔化，浇注成型(此 处方式为水淬法，目的是让玻璃液各个组分更均匀)，而后退火处理，经切割加 工后得到所述防蓝光盖板玻璃。
23.优选地，所述熔化为在1550-1600℃(例如1550℃、1560℃、1570℃、 1580℃、1590℃或1600℃)下保温6-10h(例如6h、7h、8h、9h或10h)。
24.优选地，所述冷水的温度为10-50℃，例如10℃、15℃、20℃、25℃、 30℃、35℃、40℃、45℃或50℃。
25.优选地，所述再次熔化为在1550-1600℃(例如1550℃、1560℃、1570℃、 1580℃、1590℃或1600℃)下保温6-10h(例如6h、7h、8h、9h或10h)。
26.优选地，所述退火的温度为550-660℃，例如550℃、560℃、570℃、580℃、 590℃、600℃、620℃、640℃或660℃。
27.另一方面，本发明提供一种防蓝光化学强化玻璃，所述防蓝光化学强化玻 璃由如上所述的防蓝光盖板玻璃进行化学强化而得到。
28.优选地，所述化学强化的温度为390-435℃，例如390℃、395℃、400℃、 410℃、420℃、435℃或435℃。
29.本发明所述的防蓝光盖板玻璃经390-435℃化学强化后，具有较高的强度和 硬度，在玻璃表面形成10-50μm(例如10μm、13μm、15μm、18μm、20μm、 25μm、30μm、35μm、40μm、45μm或50μm)的表面应力层，表面压应力能 达到400-900mpa(例如400mpa、430mpa、450mpa、480mpa、500mpa、 600mpa、700mpa、800mpa或900mpa)。
30.另一方面，本发明提供一种显示器装置，所述显示器装置包括如上所述的 防蓝光化学强化玻璃。
31.优选地，所述显示器装置为触控面板显示器。
32.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
33.本发明的防蓝光盖板玻璃可以有效吸收对人眼有害的430-480nm波段蓝 光，具有
防蓝光效果，能够保证玻璃具有较高的强度和硬度，进行化学强化后， 具有较深的表面应力层和表面压应力，从而提高强度，具有优异的力学性能。 其制备方法简单、不需经过贴合或镀膜，不需二次加工，成本低廉，适合用于 显示器领域，具有广阔的应用前景。
附图说明
34.图1为实施例1和实施例4的防蓝光盖板玻璃在激发波长450nm下的荧光 光谱图；
35.图2为实施例1和实施例4的防蓝光盖板玻璃在发射波长600nm下的荧光 激发光谱图；
36.图3为实施例2、实施例7和实施例8的防蓝光盖板玻璃在在发射波长600 nm下的荧光激发光谱图。
具体实施方式
37.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员 应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限 制。
38.实施例1
39.在本实施例中，所述防蓝光盖板玻璃以氧化物的摩尔百分数计含有 70％sio2、2.7％al2o3、14.8％na2o、5.5％mgo、1％k2o、6％cao；
40.所述防蓝光盖板玻璃还包含pr
3+
，以如上所述氧化物的总摩尔百分含量为 100％计，所述pr
3+
的摩尔百分含量为0.18％。
41.其制备方法为：按照以防蓝光盖板玻璃中氧化物的摩尔百分数计的玻璃组 分，称取各组分，将玻璃原料混合，在1560℃下保温8h熔化，将熔化后的玻 璃液倒入20℃冷水中，而后再次在1560℃下保温8h熔化，浇注在铜板上成型， 在580℃下退火处理，得到0.7mm厚的防蓝光盖板玻璃。
42.实施例2-8
43.实施例2-8与实施例1不同之处在于防蓝光盖板玻璃以氧化物的摩尔百分数 计，其组成配比如表1所示。除此之外，其防蓝光盖板玻璃的制备方法与实施 例1相同。
44.对实施例1-8的防蓝光盖板玻璃进行化学强化，化学强化温度为420℃，强 化时间为4h，得到的强化深度以及压缩应力值如表1所示。
45.表1
46.[0047][0048]
从表1可以看出，本发明所述防蓝光盖板玻璃经化学强化后，有足够的应 力层深度和较高的表面压缩应力。
[0049]
对实施例的防蓝光盖板玻璃进行荧光光谱测试(荧光分光光度计，型号 f-4600，日本日立)，图1提供了实施例1、实施例4的荧光光谱。通过文献阅 读，选用450nm激发波长，进行激发得到实施例1和4的荧光光谱，可以看到， 在484nm和600nm波段有两个主峰，利用荧光光谱的这两个波段进行监控， 即可确定样品的激发光谱。
[0050]
图2提供了实施例1和4的激发光谱。所得激发光谱在600nm波长监控下 得到，可以看到，在430-480nm，pr离子有强烈的吸收，即表明所述防蓝光玻 璃，可以吸收430-480nm的蓝光波段，实施例1(pr：0.18mol％)的激发峰值 高于实施例4(pr：0.1mol％)的激发峰值，这与pr离子的浓度有关，可以通过 调节pr离子的浓度，对玻璃吸收蓝光的能力进行调控。当pr离子浓度为0.18 mol％时，玻璃颜色有点加深，更高的摩尔百分含量如2％，稀土离子在一定浓 度时会发生浓度淬灭，同时稀土离子含量过高则会对玻璃基质的性能有影响； 含量太少则对蓝光的吸收能力减弱。
[0051]
图3为实施例2、实施例7和实施例8的激发光谱，其cao含量分别为6 mol％、4mol％、8mol％；na2o含量分别为14.8mol％、16.8mol％、12.8mol％。 可以看到随着na2o含量增多，激发光谱逐渐增强，但根据强化结果，较高含量 的na2o会提高强化深度，但相应的cs值却大大降低，从实施例3来看需提高 al2o3含量以满足较高的cs值，但无疑提高na2o和al2o3的摩尔百分含量会增 加玻璃的成本。
[0052]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的防蓝光盖板玻璃及其 制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依 赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何 改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等， 均落在本发明的保护范围和公开范围之内。