白光LED显示屏用滤蓝光护眼镀膜玻璃的制备方法与流程

本发明属于玻璃镀膜技术领域，主要涉及一种白光LED显示屏用滤蓝光护眼镀膜玻璃的制备方法。

背景技术：

蓝光LED是人类光源技术一大革命，没有蓝光LED就无法合成高亮节能的白色光源，所以蓝光LED是人类的一项重大发明；目前白光LED最常用的手段即为使用蓝光LED激发黄色荧光粉来混合光线产生白光。

人类经过数千万年的演化，人眼对可见光谱已充分适应，而该波段内存在着蓝光和黄绿光强度均衡这一重要的平衡现象，如图1所示；然而比对典型显示屏的光谱（图2）可以看到，蓝光强度明显强于黄绿光（约高出20~50%），这与可见光谱中的平衡概念截然不同。

而短波蓝光携带的能量仅次于紫外线，资料显示，紫外线和可见光对眼睛长期照射时，将对神经视网膜和视网膜色素上皮细胞（RPE细胞）产生严重的光损，且视网膜色素上皮细胞对蓝光更为敏感，更容易受到蓝光辐射损伤，容易导致黄斑变性，引发失明；LED光源由于亮度高，光线中含有大量的蓝光辐射，这将给人眼带来不知不觉的伤害；对此，国家对LED灯的蓝光强度还出台了专门的限定。

因此，如何阻挡蓝光的辐射已成为重要的研究课题；目前关于防蓝光的研究主要集中在通过玻璃本体改性或玻璃贴膜等操作来完成，而玻璃本体改性工艺复杂，难以掌握；玻璃贴膜虽然工艺简单，但是耐久性较差。

技术实现要素：

为降低过量蓝光辐射对人体眼睛的伤害，本发明的目的是提出一种白光LED显示屏用滤蓝光护眼镀膜玻璃的制备方法。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种白光LED显示屏用滤蓝光护眼镀膜玻璃的制备方法，所述的制备方法采用在线常压化学气相沉积法在基板玻璃表面形成氮化钛薄膜；所述的氮化钛薄膜利用氨气、四氯化钛为原料，惰性气体作为载气与保护气；其中，氨气占混合气体总体积的0.5~1.6%，惰性气体占混合气体总体积的98.0~99.4%；所述的四氯化钛为液态；液态原料四氯化钛通过蒸发器内形成四氯化钛蒸气并在载气运载下进入镀膜反应器，与经由不同管路随载气进入镀膜反应器内的氨气混合，经过反应后扩散沉积在玻璃基板之上形成氮化钛薄膜；所述氮化钛薄膜呈现浅黄绿色光泽；四氯化钛蒸气占混合气体总体积的0.1~0.3%。

蒸发器的温度为150~180℃。

基板玻璃温度为500~600℃；基板玻璃前进速率2 ~3mm/s。

所述的氮化钛薄膜对白光LED光源中波长为400~500nm蓝紫光具有较好的过滤性，可使蓝紫光峰值与波长为500~650nm的黄绿光峰值接近等高，达到自然界黄绿/蓝紫光视觉平衡的效果。

本发明提出的一种白光LED显示屏用滤蓝光护眼镀膜玻璃的制备方法，以四氯化钛和氨气为反应原料，采用浮法在线常压CVD法，在线CVD镀膜工艺可使膜层材料与玻璃基体在高温下牢固结合在一起，耐候性及硬度远高于贴膜；所镀制的氮化钛薄膜呈现浅黄绿色光泽，具有较高的可见光平均透过率（可达82%以上）；氮化钛薄膜谐振子项的共振频率位于2.4 eV和5.5 eV处，而蓝光波段激发能量约在2.5eV，所以氮化钛薄膜具备滤蓝光性能，同时氮化钛薄膜的镀制仍可保持玻璃本体的可见光高透性，且薄膜具有较好的稳定性；镀膜玻璃用作白光LED光源的滤镜时，可使蓝紫光（400~500nm）波段和黄绿光（500~600nm）波段的峰值相近，表明其在阻挡过量蓝光的同时还能保持黄绿蓝光透过能量平衡性，过滤白光LED光源后的归一化平衡黄绿/蓝紫光光强可达0.48以上。

附图说明

图1：自然界太阳光能量分布曲线。

图2：典型白光LED显示屏光源能量分布曲线。其中蓝光的光强明显高于黄绿光约40%，主流的白光LED光源蓝光峰位在450nm处，黄绿光峰位在530nm处。但对应不同型号的光源，其蓝光峰位基本一致，而由荧光粉激发出的黄绿光峰位会偏移至540nm、550nm等处。

图3：1#滤蓝光玻璃样品镀膜前后的透过率曲线与滤蓝光效果对比图。

图4：2#滤蓝光玻璃样品镀膜前后的透过率曲线与滤蓝光效果对比图。

图5：3#滤蓝光玻璃样品镀膜前后的透过率曲线与滤蓝光效果对比图。

图6：4#滤蓝光玻璃样品镀膜前后的透过率曲线与滤蓝光效果对比图。

图7：5#滤蓝光玻璃样品镀膜前后的透过率曲线与滤蓝光效果对比图。

图中：1、普通玻璃透过率曲线，2、镀膜玻璃透过率曲线，3、归一化LED光谱曲线，4、普通玻璃滤蓝光效果曲线，5、镀膜玻璃滤蓝光效果曲线。

具体实施方式

结合下述实施例对本发明加以说明：

表1列出5个实施例的参数对比

实施例1（1#）：

控制玻璃基板温度580℃，蒸发温度150℃，NH₃流量300mL/min，载气N₂流量18.5L/min，气态TiCl₄流量51 mL/min，基板移动速度2mm/s，制备出具有平衡蓝光功能的护眼镀膜玻璃。

厚度为3mm的镀膜玻璃样品可见光透过率为64.36%，此样品用作蓝黄比为100：79的白光LED光源的滤镜时，蓝光峰值被明显削弱，以LED原光谱中蓝光峰值（波长为450nm）为100%计，则蓝光（波长为450nm）峰值46.68%，黄蓝光（波长为530nm）峰值46.74%，降低蓝光透过的同时还满足了蓝光和黄绿光的平衡性，使LED光源的蓝、黄绿光峰值差21%减小至0.06%。

此样品用作蓝黄比为100：77的白光LED光源的滤镜时，蓝光峰值被明显削弱，以LED原光谱中蓝光峰值（波长为450nm）为100%计，则蓝光（波长为450nm）峰值46.68%，黄蓝光（波长为540nm）峰值46.51%，降低蓝光透过的同时还满足了蓝光和黄绿光的平衡性，使LED光源的蓝、黄绿光峰值差23%减小至0.17%。

此样品用作蓝黄比为100：75的白光LED光源的滤镜时，蓝光峰值被明显削弱，以LED原光谱中蓝光峰值（波长为450nm）为100%计，则蓝光（波长为450nm）峰值46.68%，黄蓝光（波长为550nm）峰值46.91%，降低蓝光透过的同时还满足了蓝光和黄绿光的平衡性，使LED光源的蓝、黄绿光峰值差25%减小至0.23%。图3给出1#滤蓝光玻璃样品镀膜前后的透过率曲线与滤蓝光效果对比图。

实施例2（2#）：

控制玻璃基板温度580℃，蒸发温度150℃，NH₃流量300mL/min，载气N₂流量18.5L/min，气态TiCl₄流量25.5 mL/min，基板移动速度2mm/s，制备出具有平衡蓝光功能的护眼镀膜玻璃。

厚度为3mm的镀膜玻璃样品可见光透过率为68.55%，此样品用作蓝黄比为100：71的白光LED光源的滤镜时，蓝光峰值被明显削弱，以LED原光谱中蓝光峰值（波长为450nm）为100%计，则蓝光（波长为450nm）峰值46.22%，黄蓝光（波长为530nm）峰值46.0%，降低蓝光透过的同时还满足了蓝光和黄绿光的平衡性，使LED光源的蓝、黄绿光峰值差29%减小至0.22%。

此样品用作蓝黄比为100：70的白光LED光源的滤镜时，蓝光峰值被明显削弱，以LED原光谱中蓝光峰值（波长为450nm）为100%计，则蓝光（波长为450nm）峰值46.22%，黄蓝光（波长为540nm）峰值46.21%，降低蓝光透过的同时还满足了蓝光和黄绿光的平衡性，使LED光源的蓝、黄绿光峰值差30%减小至0.01%。

此样品用作蓝黄比为100：68的白光LED光源的滤镜时，蓝光峰值被明显削弱，以LED原光谱中蓝光峰值（波长为450nm）为100%计，则蓝光（波长为450nm）峰值46.22%，黄蓝光（波长为550nm）峰值46.07%，降低蓝光透过的同时还满足了蓝光和黄绿光的平衡性，使LED光源的蓝、黄绿光峰值差32%减小至0.15%。图4给出2#滤蓝光玻璃样品镀膜前后的透过率曲线与滤蓝光效果对比图。

实施例3（3#）：

控制玻璃基板温度580℃，蒸发温度150℃，NH₃流量200mL/min，载气N₂流量18.5L/min，气态TiCl₄流量42.5mL/min，基板移动速度2mm/s，制备出具有平衡蓝光功能的护眼镀膜玻璃。

厚度为3mm的镀膜玻璃样品可见光透过率为78.40%，此样品用作蓝黄比为100：60的白光LED光源的滤镜时，蓝光峰值被明显削弱，以LED原光谱中蓝光峰值（波长为450nm）为100%计，则蓝光（波长为450nm）峰值48.84%，黄蓝光（波长为530nm）峰值49.50%，降低蓝光透过的同时还满足了蓝光和黄绿光的平衡性，使LED光源的蓝、黄绿光峰值差40%减小至0.66%。

此样品用作蓝黄比为100：57的白光LED光源的滤镜时，蓝光峰值被明显削弱，以LED原光谱中蓝光峰值（波长为450nm）为100%计，则蓝光（波长为450nm）峰值48.84%，黄蓝光（波长为540nm）峰值48.66%，降低蓝光透过的同时还满足了蓝光和黄绿光的平衡性，使LED光源的蓝、黄绿光峰值差43%减小至0.18%。

此样品用作蓝黄比为100：57的白光LED光源的滤镜时，蓝光峰值被明显削弱，以LED原光谱中蓝光峰值（波长为450nm）为100%计，则蓝光（波长为450nm）峰值48.84%，黄蓝光（波长为550nm）峰值48.86%，降低蓝光透过的同时还满足了蓝光和黄绿光的平衡性，使LED光源的蓝、黄绿光峰值差43%减小至0.02%。图5给出3#滤蓝光玻璃样品镀膜前后的透过率曲线与滤蓝光效果对比图。

实施例4（4#）：

控制玻璃基板温度580℃，蒸发温度150℃，NH₃流量300mL/min，载气N₂流量18.5L/min，气态TiCl₄流量34 mL/min，基板移动速度2mm/s，制备出具有平衡蓝光功能的护眼镀膜玻璃。

厚度为3mm的镀膜玻璃样品可见光透过率为73.81%，此样品用作蓝黄比为100：52的白光LED光源的滤镜时，蓝光峰值被明显削弱，以LED原光谱中蓝光峰值（波长为450nm）为100%计，则蓝光（波长为450nm）峰值37.4%，黄蓝光（波长为530nm）峰值37.58%，降低蓝光透过的同时还满足了蓝光和黄绿光的平衡性，使LED光源的蓝、黄绿光峰值差48%减小至0.18%。

此样品用作蓝黄比为100：49的白光LED光源的滤镜时，蓝光峰值被明显削弱，以LED原光谱中蓝光峰值（波长为450nm）为100%计，则蓝光（波长为450nm）峰值37.4%，黄蓝光（波长为540nm）峰值37.63%，降低蓝光透过的同时还满足了蓝光和黄绿光的平衡性，使LED光源的蓝、黄绿光峰值差51%减小至0.23%。

此样品用作蓝黄比为100：46的白光LED光源的滤镜时，蓝光峰值被明显削弱，以LED原光谱中蓝光峰值（波长为450nm）为100%计，则蓝光（波长为450nm）峰值37.4%，黄蓝光（波长为550nm）峰值37.61%，降低蓝光透过的同时还满足了蓝光和黄绿光的平衡性，使LED光源的蓝、黄绿光峰值差54%减小至0.21%。图6给出4#滤蓝光玻璃样品镀膜前后的透过率曲线与滤蓝光效果对比图。

实施例5（5#）：

控制玻璃基板温度580℃，蒸发温度150℃，NH₃流量300mL/min，载气N₂流量18.5L/min，气态TiCl₄流量51 mL/min，基板移动速度3mm/s，制备出具有平衡蓝光功能的护眼镀膜玻璃。

厚度为3mm的镀膜玻璃样品可见光透过率为82.55%，此样品用作蓝黄比为100：51的白光LED光源的滤镜时，蓝光峰值被明显削弱，以LED原光谱中蓝光峰值（波长为450nm）为100%计，则蓝光（波长为450nm）峰值41.85%，黄蓝光（波长为530nm）峰值41.98%，降低蓝光透过的同时还满足了蓝光和黄绿光的平衡性，使LED光源的蓝、黄绿光峰值差49%减小至0.13%。

此样品用作蓝黄比为100：49的白光LED光源的滤镜时，蓝光峰值被明显削弱，以LED原光谱中蓝光峰值（波长为450nm）为100%计，则蓝光（波长为450nm）峰值41.85%，黄蓝光（波长为540nm）峰值41.80%，降低蓝光透过的同时还满足了蓝光和黄绿光的平衡性，使LED光源的蓝、黄绿光峰值差51%减小至0.05%。

此样品用作蓝黄比为100：47的白光LED光源的滤镜时，蓝光峰值被明显削弱，以LED原光谱中蓝光峰值（波长为450nm）为100%计，则蓝光（波长为450nm）峰值41.85%，黄蓝光（波长为550nm）峰值41.45%，降低蓝光透过的同时还满足了蓝光和黄绿光的平衡性，使LED光源的蓝、黄绿光峰值差53%减小至0.4%。图7给出5#滤蓝光玻璃样品镀膜前后的透过率曲线与滤蓝光效果对比图。