一种可减弱蓝光的透明硬质涂层及制备工艺

本发明涉及表面涂层，具体涉及一种可减弱蓝光的透明硬质涂层及制备工艺。

背景技术：

1、随着电子产品的普及，随之而来的问题和隐患也更加明显，眼睛的不适、视力的衰退等蓝光伤害逐渐引起广泛关注。可见光中的蓝光由于其波长短、能量高、具有较强的穿透力，容易对人眼造成伤害，而常用的手机、电脑、平板、电视等成为蓝光伤害的源头。因而，保护视力、捍卫眼部健康的防蓝光技术成为了电子行业关注的课题，各种治疗、预防蓝光对眼睛造成伤害的研究也成为了视觉健康领域的研发热点。一方面，通过各种防蓝光屏、防蓝光膜减少电子设备对外辐射的蓝光，另一方面，通过防蓝光眼镜对眼睛进行防护，减少透射至人眼的蓝光。

2、目前，防蓝光技术主要包括吸收型和反射型两种技术。其中，吸收型防蓝光技术通过在基材中添加蓝光吸收剂，或通过向基材上镀制的薄膜中添加蓝光吸收材料，来实现防蓝光，例如，公开号为cn104375285b的专利文献公开了一种防蓝光镜片，通过在镜片上设置钕镨混合物膜层，以及二氧化钛和三氧化二铟的混合物膜层吸收蓝光，最后在最外层蒸镀钯，得到反光膜，然而，最外层的钯的硬度不高，在长时间的使用过程中容易磨损，因此薄膜的耐磨性有待提升。反射型防蓝光技术主要通过在基材表面依次沉积多层膜，通过对各膜层的材料、折射率、厚度进行设置，使得多层膜之间可以实现对蓝光波段的相干相消，从而减小蓝光的透过率，达到防蓝光的效果，并通过在防蓝光层上设置加硬层以提高硬度及耐磨性，例如，公开号为cn110568529a的专利文献公开了一种加硬防蓝光镜片，通过在镜片上设置复合层、防蓝光层、氧化硅层以及氧化锆层，利用复合层内部的氧化锡、二氧化铈、二氧化钯以及二氧化铂等复合物，与防蓝光层内部的氧化钛、氧化铋、氟化钾等复合物相互配合工作，再通过防蓝光层一侧的氧化硅层与氧化硅层表面的氧化锆层相互配合工作，从而增加了镜片的防蓝光效果与硬度，然而该制备工艺复杂，需要复合层、防蓝光层、氧化硅层以及氧化锆层多层配合才能够实现加硬防蓝光的效果，增加了薄膜的制备难度。

3、由此可见，针对相关技术中可减弱蓝光薄膜制备难度大的缺陷，亟需提供一种新的可减弱蓝光薄膜的制备工艺，制备简单，制备得到的薄膜能够实现减弱蓝光的同时兼具高的硬度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种可减弱蓝光的透明硬质涂层及制备工艺，能够改善可减弱蓝光薄膜制备难度较大的缺陷，并且制备得到的薄膜能够实现减弱蓝光的同时兼具高的硬度。

2、第一方面，本发明提供了一种可减弱蓝光的透明硬质涂层的制备工艺，包括以下制备步骤：将基底置于磁控溅射系统的腔室中，抽真空后通入氩气和氮气，开启铝靶和硅靶的电源进行共沉积，制备得到透明硬质涂层，其中，所述铝靶的溅射功率为280-320w，所述硅靶的溅射功率为28-55w，所述氩气的流量为20-60sccm，所述氮气的流量为3-10sccm，溅射的时间为50～100min。

3、可选的，所述铝靶的溅射功率为290-310w，所述硅靶的溅射功率为28-52w，所述氩气的流量为35-45sccm，所述氮气的流量为3-10sccm，溅射的时间为55～90min。

4、第二方面，本发明提供一种可减弱蓝光的透明硬质涂层，由前述的可减弱蓝光的透明硬质涂层的制备工艺制备得到。

5、可选的，所述透明硬质涂层的元素组成包括al、si和n。

6、可选的，以n-al键和n-si键的原子比计，所述透明硬质涂层中sin和aln的物质的量之比为2.8～5。

7、可选的，所述透明硬质涂层的硬度为18～24gpa。

8、可选的，所述透明硬质涂层在415～455nm的蓝光透过率为72～80％，在455～500nm的蓝光透过率为74～90％。

9、可选的，所述透明硬质涂层在415～455nm的蓝光透过率为72～75％，在455～500nm的蓝光透过率为75～85％。

10、可选的，所述透明硬质涂层在500～540nm的其余可见光透过率为85～90％。

11、可选的，所述透明硬质涂层的厚度为200～240nm。

12、综上所述，本发明具有以下有益效果：

13、1、本发明提供一种可减弱蓝光的透明硬质涂层的制备工艺，操作简单，采用反应磁控溅射技术，在基底表面沉积单层结构的透明硬质涂层，利用元素掺杂与薄膜干涉原理，能够实现良好的减弱蓝光透过率的效果，在后续的实施例中，测得对415～455nm的有害蓝光减弱效果能够达到20％以上，较佳的，能够达到25％以上。

14、2、本发明提供一种可减弱蓝光的透明硬质涂层的制备工艺，采用铝靶和硅靶共沉积，并通入氮气和氩气，通过调控磁控溅射的工艺参数，能够精确调整sin和aln之比，从而调整薄膜对不同波长蓝光及其余可见光的透过率，可控性强，尤其降低了短波段(波长415～455nm)有害蓝光的透过率，保护视力，而长波段(波长455～500nm)的有益蓝光则能够更多的穿透涂层，并且对其余可见光(波长500～540nm)具有良好的透过率，有利于显色的清晰度和真实性，以及有利于褪黑素和昼夜节律的调节。

15、3、本发明提供的可减弱蓝光的透明硬质涂层，具备良好减弱有害蓝光透过率的同时，还具有表面硬度高的特点，并且纳米级别的涂层与基底具有较佳的结合强度，极大地改善了因薄膜硬度不高、膜基结合力弱，而导致的薄膜易磨损失效的缺陷，在后续的实施例中，测得基底的硬度为7.21gpa，而在基底表面形成透明硬质涂层后，硬度提高到了20gpa以上，较佳的，能够达到22.94gpa，材料的硬度显著提高，耐磨性能大幅提升。

技术特征：

1.一种可减弱蓝光的透明硬质涂层的制备工艺，其特征在于，包括以下制备步骤：将基底置于磁控溅射系统的腔室中，抽真空后通入氩气和氮气，开启铝靶和硅靶的电源进行共沉积，制备得到透明硬质涂层，其中，所述铝靶的射频溅射功率为280-320w，所述硅靶的直流溅射功率为28-55w，所述氩气的流量为20-60sccm，所述氮气的流量为3-10sccm，溅射的时间为50～100min。

2.根据权利要求1所述的可减弱蓝光的透明硬质涂层的制备工艺，其特征在于，所述铝靶的溅射功率为290-310w，所述硅靶的溅射功率为28-52w，所述氩气的流量为35-45sccm，所述氮气的流量为3-10sccm，溅射的时间为55～90min。

3.一种可减弱蓝光的透明硬质涂层，由权利要求1或2所述的可减弱蓝光的透明硬质涂层的制备工艺制备得到。

4.根据权利要求3所述的可减弱蓝光的透明硬质涂层，其特征在于，所述透明硬质涂层的元素组成包括al、si和n。

5.根据权利要求3所述的可减弱蓝光的透明硬质涂层，其特征在于，以n-al键和n-si键的原子比计，所述透明硬质涂层中sin和aln的物质的量之比为2.8～5。

6.根据权利要求3所述的可减弱蓝光的透明硬质涂层，其特征在于，所述透明硬质涂层的硬度为18～24gpa。

7.根据权利要求3所述的可减弱蓝光的透明硬质涂层，其特征在于，所述透明硬质涂层在415～455nm的蓝光透过率为72～80％，在455～500nm的蓝光透过率为74～90％。

8.根据权利要求7所述的可减弱蓝光的透明硬质涂层，其特征在于，所述透明硬质涂层在415～455nm的蓝光透过率为72～75％，在455～500nm的蓝光透过率为75～85％。

9.根据权利要求7所述的可减弱蓝光的透明硬质涂层，其特征在于，所述透明硬质涂层在500～540nm的其余可见光透过率为85～90％。

10.根据权利要求3所述的可减弱蓝光的透明硬质涂层，其特征在于，所述透明硬质涂层的厚度为200～240nm。

技术总结
本发明涉及表面涂层技术领域，具体公开了一种可减弱蓝光的透明硬质涂层及制备工艺，采用反应磁控溅射技术，在基底表面沉积单层结构的透明硬质涂层，利用元素掺杂与薄膜干涉原理，能够实现良好的减弱蓝光透过率的效果，操作简单，制备得到的涂层具有高的硬度，提高了涂层的耐磨性，同时，通过调控磁控溅射的工艺参数，能够精确调整SiN和AlN之比，进而调整涂层对不同波长蓝光及其余可见光的透过率，可控性强，尤其降低了短波段有害蓝光的透过率，保护视力，而长波段的有益蓝光则能够更多的穿透涂层，并且对其余可见光具有良好的透过率，有利于显色的清晰度和真实性。

技术研发人员：李凤吉,白瑞珊,哈斯巴根,陆科宇,张存修,赵明华,汪达文
受保护的技术使用者：西南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21