[发明专利]一种可吸收蓝光的蓝宝石晶体及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体材料，尤其是涉及一种可吸收蓝光的蓝宝石晶体及其应 用。

背景技术

自然界的光根据波长的不同可划分为：红色、橙色、黄色、绿色、青色、蓝 色和紫色七种颜色，人眼可以感受到的可见光的波长在380-740nm范围内，对应 于400-500nm的蓝光、500-600nm的黄光和600-700nm的红光。近年来，出现的 LED光源以及各类以LED为背光源的电脑、手机、电视屏幕等，其光源的光谱峰 值均为蓝光。由于蓝光波长短，能量高，穿透力强，能够直接穿透晶体直达眼底视 网膜；并且人们接触这些电子类产品的时间也越来越长，因此关于蓝光对人眼的危 害受到了越来越多的关注。研究表明，尽管蓝光不至于对视网膜造成伤害，但长期 接触蓝光的含量过高，会引起视疲劳上升，增大诱发干眼症、黄斑部病变和白内障 的几率、也会对眼部的生理发育造成影响。

蓝宝石晶体的硬度仅次于金刚石，具有优良的光学、力学和热学等综合物化 性能。目前蓝宝石晶体已应用在智能手机摄像头、指纹传感器、智能手表屏幕、部 分高端智能手机屏幕等。与传统玻璃屏幕相比，蓝宝石晶体屏幕具有耐磨损、抗划 伤、抗碎裂、不易沾染指纹、灵敏度高、耐酸碱等优点。蓝宝石晶体的化学组分为 Al₂O₃，在3-5μm波段的光透过率大于85％，因此采用普通的蓝宝石晶体作为屏幕， 对蓝光无吸收作用，无法消除LED光源的蓝光对人眼造成的危害。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可吸收蓝光 的蓝宝石晶体及其应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可吸收蓝光的蓝宝石晶体，其化学组分包括氧化铝，以及掺杂的过渡金属 离子，所述的过渡金属离子选自Cr³⁺、Ni²⁺或V³⁺中的一种或几种。

所述的过渡金属离子Cr³⁺由过渡金属氧化物Cr₂O₃提供，过渡金属氧化物Cr₂O₃在蓝宝石晶体中的掺入量为0.1-3wt％。

所述的过渡金属离子Ni²⁺由过渡金属氧化物NiO提供，过渡金属氧化物NiO 在蓝宝石晶体中的掺入量为0.5-3wt％。

所述的过渡金属离子V³⁺由过渡金属氧化物V₂O₅提供，过渡金属氧化物V₂O₅在蓝宝石晶体中的掺入量为0.01-1wt％。

可吸收蓝光的蓝宝石晶体用于制备屏幕，特别是智能手表或手机等的屏幕。

本发明通过在常规的制备蓝宝石晶体的氧化铝中掺入可提供Cr³⁺、Ni²⁺或V³⁺的过渡金属氧化物，再采用与常规蓝宝石晶体类似的制备方法，即可制备得到可吸收蓝光的蓝宝石晶体。其中，所掺杂的离子中，Cr³⁺、Ni²⁺、V³⁺的离子半径分别为与Al³⁺离子半径相近，Cr³⁺、Ni²⁺、V³⁺离子易于取代Al³⁺离子进入晶格。蓝宝石晶体在400-500nm蓝光波段无光吸收，掺入Cr³⁺、Ni²⁺、或V³⁺离子后，Cr³⁺离子的⁴A₂→⁴F₁能级跃迁产生300-470nm的吸收带，Ni²⁺离子的³A_2g→³T_1g能级跃迁产生360-600nm的吸收带，V³⁺离子的³T₁→³T₂能级跃迁产生360-500nm的吸收带。