DE202004020809U1

DE202004020809U1 - UV-Strahlung absorbierendes Glas mit geringer Absorption im sichtbaren Bereich

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Publication number: DE202004020809U1
Application number: DE202004020809U
Authority: DE
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2014-06-04

Abstract

UV-Strahlung absorbierendes Glas mit minimaler Absorption im sichtbaren Bereich enthaltend

dadurch gekennzeichnet, dass es 0,01 – 2 Gew.-% As₂O₃ sowie 0,1 – 10 Gew.-% TiO₂ enthält, wobei das Titan zu mindestens 95 % als Ti⁴⁺ vorliegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein UV-Strahlung absorbierendes Glas, welches im sichtbaren Bereich nur ein geringes Absorptionsverhalten zeigt.
Gläser mit starken UV-absorbierenden Eigenschaften sind an sich bekannt. Derartige Gläser werden zur Herstellung von Gasentladungsröhren sowie insbesonders von Fluoreszenzleuchten und zur Herstellung von Flüssigkristallanzeigen (LCD) verwendet. Insbesonders bei den rückseitig beleuchteten Anzeigen (sog. Backlight Displays) wird eine Fluoreszenzleuchte als Lichtquelle verwendet. Derartige Fluoreszenzleuchten weisen sehr geringe Dimensionen auf und das Lampenglas hat entsprechend nur eine äußerst geringe Dicke. Es hat sich nun gezeigt, dass trotz dieser geringen Dicke die Absorption im sichtbaren Bereich unterhalb 1000 nm deutlich merkbar ist und insbesonders bei qualitativ hochwertigen Anzeigen, wie elektronischen Anzeigevorrichtungen, nachteilig ist, wie z.B. Computerbildschirmen, insbesonders für Laptops, oder auch bei Mobiltelefonen.
Darüber hinaus wird angestrebt bei Gläsern für derartige Anwendungen die Durchlässigkeit bzw. die Transmission von insbesonders sichtbarem Licht bis zu Wellenlängenbereichen von unterhalb 400 nm, speziell unterhalb 380 nm, relativ konstant zu halten und dann rasch absinken zu lassen. Gasentladungsröhren, insbesondere Fluoreszenzlampen, emittieren nämlich einen starken Anteil im UV-Bereich, der für umgebende Bauteile, wie Polymere und andere Kunststoffe, einen schädlichen Einfluss aufweist, so dass diese mit der Zeit spröde werden, was zur Unbrauchbarkeit des gesamten Produktes führen kann. Eine besonders schädliche Emissionslinie ist diejenige von Quecksilber bei 318 nm. Es ist daher das Ziel derartige Gläser bereitzustellen, welche diese Emissionslinie möglichst vollständig absorbieren.
Aus der US-A 5,747,399 sind Fluoreszenzlampengläser für den zuvor genannten Einsatz bekannt, welche UV-Strahlung in dem gewünschten Bereich absorbieren. Es hat sich jedoch gezeigt, dass derartige Gläser im sichtbaren Wellenlängenbereich eine starke Verfärbung sowie ggf. eine starke Solarisation, zeigen. Häufig entsteht bereits beim Einschmelzen der Rohmaterialien eine gelblich braune Verfärbung.
Aus der DE-A-198 42 942 ist ein zirkoniumoxid- und lithiumoxidhaltiges Borsilikatglas von hoher Beständigkeit bekannt, welches besonders für die Verwendung als Verschmelzungsglas mit Fe-Co-Ni-Legierungen geeignet ist. Ein solches Glas kann auch farbgebende Komponenten, wie Fe₂O₃, Cr₂O₃, CoO, sowie TiO₂ enthalten.
In der US-A 4,565,791 wird ein Glas für ophtalmologische Anwendungen beschrieben, welches spezielle Brechungsindizes und Abbé-Zahlen, sowie hierfür geeignete Dichten aufweist. Ein derartiges Glas zeigt eine UV-Absorptionskante zwischen 310 und 335 nm und enthält als UV-Absorber TiO₂. Für die Herstellung dieses Glases wird ausdrücklich beschrieben, dass in vielen Fällen eine Läuterung mit Chlor notwendig ist, da eine As₂O₃ und Sb₂O₃-Läuterung nicht ausreichend ist. Schließlich wird hierin ebenfalls beschrieben, dass obwohl derartige Gläser äußerst dünn sind, eine Kombination von Fe₂O₃ und TiO₂ zu einer Verfärbung des Glases führt, weshalb ausschließlich Quarzrohmaterialien mit einem Eisengehalt von weniger als 100 ppm verwendet werden sollen.
Die Erfindung hat daher zum Ziel ein weiteres Glas bereitzustellen, welches die zuvor genannten Nachteile nicht aufweist und welches stark UV-blockierend wirkt, jedoch im sichtbaren Bereich eine hohe Transmission zeigt und sich außerdem mit üblichen Legierungen, wie einer Fe-Co-Ni-Legierung, z. B. einer Kovar-Legierung, mit Metallen wie Wolfram und/oder Molybdän, verschmelzen lässt. Darüber hinaus soll das Glas eine möglichst scharfe UV-Kante aufweisen, d. h. die Transmission soll bei einer gewünschten Wellenlänge innerhalb weniger Nanometer möglichst schnell gegen Null gehen. Je geringer der Abstand zwischen max. Transmission und max. Absorption ist, umso steiler bzw. schärfer ist die Absorptionskante.
Dieses Ziel wird durch das in den Ansprüchen definierte Glas erreicht.
Erfindungsgemäß wurde nämlich gefunden, dass sich die zuvor genannten Nachteile zumindest teilweise dadurch vermeiden lassen, dass die Glasschmelze im Wesentlichen frei von Chlorid ist und insbesonders kein Chlorid und/oder Sb₂O₃ zur Läuterung der Glasschmelze zugegeben wird. Es wurde nämlich erfindungsgemäß gefunden, dass sich eine Blaufärbung des Glases, wie sie insbesonders bei der Verwendung von TiO₂ auftritt, vermeiden lässt wenn auf Chlorid als Läutermittel verzichtet wird.
Es hat sich überraschenderweise auch gezeigt, dass auch Sulfate, wie sie z.B. als Läutermittel eingesetzt werden, ebenso wie die zuvor genannten Mittel zu einer Verfärbung des Glases führen. Erfindungsgemäß wird daher vorzugsweise auch auf Sulfate verzichtet.
Schließlich wurde erfindungsgemäß außerdem gefunden, dass sich diese zuvor geschilderten Nachteile noch weiter vermeiden lassen, wenn eine Läuterung mit As₂O₃, und zwar unter oxidierenden Bedingungen durchgeführt wird und wenn TiO₂ ggf. zusammen mit Fe₂O₃ zur Einstellung der UV-Kante zugesetzt wird. Es hat sich nämlich gezeigt, dass sich die zuvor geschilderten Nachteile vermeiden lassen wenn mindestens 80 %, üblicherweise mindestens 90 %, vorzugsweise mindestens 95 % und insbesonders 99 % des enthaltenen TiO₂ als Ti⁴⁺ vorliegen. In vielen Fällen liegen erfindungsgemäß sogar 99,9 und 99,99 % des Titans als Ti⁴⁺ vor. In einigen Fällen haben sich Ti⁴⁺-Gehalte von 99,999 % als sinnvoll erwiesen. Unter oxidativen Bedingungen sind erfindungsgemäß daher insbesonders solche zu verstehen, bei denen Ti⁴⁺ in der zuvor angegebenen Menge vorliegt oder auf diese Stufe oxidiert wird. Diese oxidativen Bedingungen lassen sich erfindungsgemäß in der Schmelze beispielsweise leicht durch Zugabe von Nitraten, insbesondere Alkalinitraten und/oder Erdalkalinitraten sowie ggfs. Zinknitrat, erreichen. Auch durch Einblasen von Sauerstoff und/oder trockener Luft kann eine oxidative Schmelze erreicht werden. Außerdem ist es möglich im erfindungsgemäßen Verfahren eine oxidative Schmelze mittels einer oxidierenden Brenner-Einstellung, z.B. beim Aufschmelzen der Rohware, zu erzeugen.
Es hat sich gezeigt, dass mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise farbbildende sowie durch Solarisation farbbildende Stör- und Fehlstellen in der Glasmatrix vermieden, zumindest jedoch stark verringert werden.
Das erfindungsgemäße Glas wird durch Herstellung einer Schmelze aus üblichen bekannten Ausgangsmaterialien hergestellt, wobei die Alkalioxide, wie Na, K, Li, als entsprechende Karbonate und vorzugsweise als Nitrate zugesetzt werden. Die Verwendung von Halogeniden und Sulfaten wird im erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise vermieden. Bei der oxidativen Läuterung mittels As₂O₃ können jedoch minimale Spuren von Sulfat in der Schmelze bzw. im Rohmaterial vorliegen solange deren Gehalt 0,2 Mol-% und insbesonders 0,1 Mol-% nicht übersteigt. Das Glas wird aus seinen Rohprodukten auf an sich bekannte Weise eingeschmolzen und vorzugsweise mittels As₂O₃ geläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise ohne Sb₂O₃ als Läutermittel durchgeführt und ist vorzugsweise frei davon. Der Gehalt an als Nitrat zugesetzten Alkali- bzw. Erdalkalioxiden beträgt maximal 8 Gew.-%, vorzugsweise maximal 6 Gew.-% und insbesonders maximal 2 Gew.-%. Die Mindestmenge beträgt üblicherweise jedoch mindestens 0,1 Gew.-%, wobei mindestens 0,5 Gew.-% bevorzugt sind. Das Nitrat selbst wird im erfindungsgemäßen Verfahren zweckmäßigerweise in einer Menge von mindestens 0,3 Mol-%, vorzugsweise 1 Mol-% eingesetzt, wobei die übliche maximale Menge 6 Mol-% und insbesonders maximal 5 Mol-% beträgt.
Das Läutermittel As₂O₃ wird im erfindungsgemäßen Verfahren in einer Menge von mindestens 0,01 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 0,05 Gew.-% und insbesondere mindestens 0,1 Gew.-% eingesetzt. Die übliche Höchstmenge beträgt dabei maximal 2 Gew.-%, insbesondere maximal 1,5 Gew.-%, wobei maximal 1 Gew.-% und insbesondere 0,8 Gew.-% besonders bevorzugt ist.
Der Gehalt an TiO₂, durch welches die Stärke bzw. Schärfe und Lage der UV-Absorptionskante einstellbar ist, beträgt vorzugsweise mindestens 0,05 Gew.-%, üblicherweise mindestens 0,1 Gew.-%, wobei mindestens 0,5 Gew.-% besonders bevorzugt ist. In den meisten Fällen haben sich Mindestmengen von 1 Gew.-%, bzw. 2 Gew.-% für UV-Blockungen bis mindestens 260 nm (Schichtdicke 0,2 mm) als geeignet erwiesen. Zum Erzielen einer Blockierung bis mindest. 310 nm (Schichtdicke 0,2mm) haben sich Mengen von mindestens 4 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 4,5 Gew.-% als ausreichend erwiesen. Die üblichen Höchstmengen für diesen Wellenlängenbereich betragen 6 Gew.-%, vorzugsweise 5,5 Gew.-% TiO₂. Die Höchstmenge an TiO₂ beträgt erfindungsgemäß maximal 12 %, üblicherweise maximal 10 %, wobei maximal 8 % besonders bevorzugt sind.
Erfindungsgemäß wurde auch gefunden, dass sich die UV-Kante mittels Fe₂O₃ in synergistischer Weise noch weiter einstellen lässt. Obwohl von Fe₂O₃ bekannt ist, dass es im sichtbaren Bereich zu einer Verfärbung des Grundglases und damit zu einer unerwünschten Absorption sichtbarer Wellenlängen führt, wurde nun gefunden, dass bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise sich das Glas im sichtbaren Bereich nicht oder höchstens in einer nicht störenden Weise verfärbt, wenn es, wie zuvor beschrieben, in der der Erfindung zugrunde liegenden Glaszusammensetzung oxidativ geläutert wird. Auf diese Weise ist es nun erfindungsgemäß auch möglich, den Gehalt an TiO₂ im Glas zu begrenzen. Es hat sich nämlich auch gezeigt, dass insbesonders bei höheren Titangehalten das in der Grundmatrix gelöste TiO₂ sich bei zu langsamem Abkühlen und/oder beim erneuten Erwärmen, z. B. bei der Weiterverarbeitung, in zwei Phasen entmischt, was zu einem Tyndall-Effekt führt, der durchtretendes Licht streut. Dies kann nun erfindungsgemäß durch Zugabe von Fe₂O₃ zum Grundglas bei oxidativen Bedingungen und der damit einhergehenden Verringerung von TiO₂ vermieden werden. Die Menge an Fe₂O₃ beträgt vorzugsweise mindestens 50 ppm, insbesonders mindestens 100 ppm bzw. darüber, wobei ein Mindestgehalt von 120 bzw. 140 ppm bevorzugt wird. Übliche Mindestmengen betragen jedoch 150 ppm und insbesonders 200 ppm. Die Obergrenze des Fe₂O₃-Gehaltes wird durch die jeweils gewünschte Einstellung der UV-Kante und damit des UV-Absorptionsverhaltens bestimmt. Es haben sich jedoch zweckmäßige Obergrenzen von höchstens 1500 ppm und insbesonders 1200 ppm als zweckmäßig erwiesen, wobei eine Obergrenze von 1000 ppm besonders zweckmäßig ist. Ganz besonders haben sich Obergrenzen von 800 ppm und speziell 500 ppm erwiesen, wobei in vielen Fällen ein maximaler Gehalt von 400 ppm ausreichend ist. Erfindungsgemäß hat es sich gezeigt, dass durch den Zusatz von ca. 100 ppm Fe₂O₃ die UV-Kante um jeweils ca. 2–8 bis 6 nm zu höheren Wellenlängen hin verschiebbar ist.
In den Fällen, in denen Fe₂O₃ vorliegt, hat es sich gezeigt, dass Mindestgehalte an TiO₂ von 0,5 Gew.-% und insbesonders von 0,7 Gew.-% bzw. 0,8 Gew.-% durchaus ausreichend sind. Die Obergrenze beim Vorliegen von Fe₂O₃ beträgt 4,5 Gew.-%, insbesonders 4 Gew.-%, wobei 3,5 Gew.-% bevorzugt ist. In vielen Fällen haben sich Obergrenzen von 3 Gew.-%, insbesonders von 2,8 Gew.-% und sogar von 2,5 Gew.-% als völlig ausreichend erwiesen.
Das erfindungsgemäße Grundglas enthält üblicherweise mindestens 55 Gew.-% SiO₂, wobei mindestens 58 Gew.-% und vorzugsweise mindestens 60 Gew.-% bevorzugt sind. Eine ganz besonders bevorzugte Mindestmenge an SiO₂ beträgt 62 Gew.-%. Die Höchstmenge an SiO₂ beträgt 79 Gew.-%, insbesondere 75 Gew.-%, wobei 73 Gew.-% und insbesondere maximal 69 Gew.-% SiO₂ ganz besonders bevorzugt sind. B₂O₃ ist erfindungsgemäß in einer Menge von mindestens 3 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 6 Gew.-% und insbesondere mindestens 10 Gew.-% enthalten, wobei mindestens 15 Gew.-% bzw. mindestens 18 Gew.-% besonders bevorzugt ist. Die Höchstmenge an B₂O₃ beträgt maximal 25 Gew.-%, vorzugsweise maximal 22 Gew.-%, wobei maximal 20 Gew.-% besonders bevorzugt ist.
Al₂O₃ ist in einer Menge von 0–10 Gew.-% enthalten, wobei eine Mindestmenge von 0,5 Gew.-% bzw. 1 Gew.-% und insbesondere 2 Gew.-% bevorzugt ist. Die Maximalmenge daran beträgt üblicherweise 5 Gew.-%, vorzugsweise 3 Gew.-%. Die einzelnen Alkalioxide Li₂O₃, Na₂O₃ sowie K₂O₃ betragen jeweils unabhängig voneinander 0–10 Gew.-%, wobei eine Mindestmenge von 0,1 Gew.-%, insbesondere 0,2 Gew.-% bevorzugt ist. Die Höchstmenge an einzelnen Alkalioxiden beträgt vorzugsweise maximal 8 Gew.-%, wobei eine Menge an Li₂O₃ von 0,2 Gew.-% bis 1 Gew.-%, für Na₂O 0,2 Gew.-% bis 1,5 Gew.-% und für K₂O 6–8 Gew.-% bevorzugt ist. Die Summe der Alkalioxide beträgt im erfindungsgemäßen Grundglas 0,5-16 Gew.-% und insbesondere 1–16 Gew.-%. Erdalkalioxide, wie Mg, Ca, Sr, Ba sowie ggf. das Übergangselement ZnO, sind erfindungsgemäß jeweils in einer Menge von 0–3 Gew.-% und insbesondere in einer Menge von 0–2 Gew.-% enthalten. Die Summe der Erdalkalioxide und ZnO beträgt erfindungsgemäß 0-10 Gew.-%. Darüber hinaus enthält das erfindungsgemäße Grundglas vorzugsweise 0–3 Gew.-% ZrO₂, 0–1 Gew.-% CeO₂ sowie 0–1 Gew.-% Fe₂O₃. Darüber hinaus können noch Wo₃, Bi₂O₃, MoO₃ unabhängig voneinander jeweils in einer Menge von 0–3 Gew.-%, insbesonders von 0,1–3 Gew.-% enthalten sein.
Es hat sich gezeigt, dass, obwohl das erfindungsgemäße Glas sehr stabil gegen eine Solarisation bei UV-Bestrahlung ist, seine Solarisationsstabilität durch geringe Gehalte von PdO, PtO₃, PtO₂, PtO, RhO₂, Rh₂O₃, IrO₂ und/oder Ir₂O₃ weiter erhöht werden kann. Der übliche Maximalgehalt an solchen Substanzen beträgt maximal 0,1 Gew.-%, vorzugsweise maximal 0,01 Gew.-%, wobei maximal 0,001 Gew.-% besonders bevorzugt ist. Der Minimalgehalt beträgt für diese Zwecke üblicherweise 0,01 ppm, wobei mindestens 0,05 ppm und insbesonders mindestens 0,1 ppm bevorzugt ist.
Obwohl das erfindungsgemäße Glas zur Erhöhung der chemischen Beständigkeit und Verarbeitbarkeit geringe Mengen an CeO₂, PbO sowie Sb₂O₃ enthalten kann, so sind diese jedoch vorzugsweise frei davon. Sofern Eisen enthalten ist, wird dieses durch die oxidierenden Bedingungen während der Schmelze in seine Oxidationsstufe 3+ überführt und verursacht somit keine Verfärbungen im sichtbaren Wellenlängenbereich mehr.
Obwohl dem Glas bei dem Aufschmelzen Nitrat, vorzugsweise in Form von Alkali- und/oder Erdalkalinitraten sowie ggfs. Zinknitrat, zugesetzt wird, so beträgt die NO₃-Konzentration im fertigen Glas nach der Läuterung lediglich maximal 0,01 Gew.-% und in vielen Fällen höchsten 0,001 Gew.-%.
Erfindungsgemäße Gläser zeigen beispielsweise eine Zusammensetzung von
Eine weitere bevorzugte Zusammensetzung enthält
Bevorzugt ist jedoch eine Glaszusammensetzung aus den folgenden Substanzen:
Eine weitere bevorzugte Glaszusammensetzung ist aus den folgenden Substanzen zusammengesetzt:
Alle vorgenannten Glaszusammensetzungen enthalten vorzugsweise die zuvor angegebenen Mengen an Fe₂O₃ und sind ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen frei von FeO.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Glases wird aus Rohmaterialien und/oder Altgläsern eine Schmelze hergestellt, welche die in den Ansprüchen definierte Zusammensetzung aufweist. Dabei zeichnet sich die Vorgehensweise dadurch aus, dass hierzu keine hochreinen Rohmaterialien, insbesonders SiO₂-Rohmaterialien notwendig sind, sondern dass hier mit SiO₂-Materialien mit einem Gehalt an Fe₂O₃ von > 100 ppm bzw. > 500 ppm, insbesonders > 600 ppm eingesetzt werden können. Meist werden Rohmaterialien mit einem Eisenoxidgehalt an > 120 ppm bzw. > 130 ppm eingesetzt, wobei jedoch Gehalte von mindestens 150 ppm oder auch 200 ppm im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet. In vielen Fällen haben sich sogar SiO₂-Grundmaterialien mit einem Fe₂O₃-Gehalt von > 800 ppm, insbesonders von > 1.000 ppm bis hinauf zu > 12.000 ppm als geeignet erwiesen. Da eisenfreie Grundmaterialien zu erhöhten Kosten bei der Glasherstellung führen, weist somit die erfindungsgemäße Vorgehensweise nicht nur einen überraschenden technischen Effekt auf, sondern ermöglicht auch eine wesentlich kostengünstigere Herstellung.
Es hat sich gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Glas eine besonders scharfe UV-Kante eingestellt werden kann, wobei eine UV-Blockung bis 260 nm, insbesonders bis 270 nm und insbesonders bis 300 nm problemlos erreicht werden kann. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform zeigt das erfindungsgemäße Glas eine Blockung bis 320 nm und insbesonders bis 335 nm. Mittels dem erfindungsgemäßen Läutern mit As₂O₃ und TiO₂ ist es möglich durch den Zusatz von TiO₂ eine UV-Kante ohne bzw. mit minimaler Beeinträchtigung im sichtbaren Wellenlängenbereich zu erreichen.
Das erfindungsgemäße Glas eignet sich insbesonders zur Herstellung von Flachglas, speziell nach dem Float-Verfahren, wobei die Herstellung von Röhrenglas besonders bevorzugt ist. Ganz besonders eignet es sich zur Herstellung von Röhren mit einem Durchmesser von mindestens 0,5 mm, insbesonders mindestens 1 mm und eine Obergrenze von höchstens 2 cm, insbesonders höchstens 1 cm. Besonders bevorzugte Röhrendurchmesser betragen zwischen 2 mm und 5 mm. Es hat sich gezeigt, dass derartige Röhren eine Wandstärke von mindestens 0,05 mm, insbesonders mindestens 0,1 mm aufweisen, wobei mindestens 0,2 mm besonders bevorzugt sind. Maximale Wandstärken betragen höchstens 1 mm, wobei Wandstärken von höchstens < 0,8 mm bzw. < 0,7 mm bevorzugt sind.
Das erfindungsgemäße Glas eignet sich insbesondere für Gasentladungsröhren sowie Fluoreszenzlampen, insbesondere miniaturisierten Fluoreszenzlampen und ist ganz besonders zur Beleuchtung, insbesonders zur Hintergrundbeleuchtung von elektronischen Anzeigevorrichtungen, wie Displays und LCD-Bildschirmen, wie beispielsweise bei Mobiltelefonen und Computermonitoren, geeignet. Bevorzugte Displays sowie Bildschirme sind so genannte Flachdisplays, insbesonders flache Backlightanordnungen. Besonders bevorzugt sind halogenfreie Leuchtmittel, wie beispielsweise solche, die auf der Entladung von Edelgasen wie beispielsweise Argor, Neon, Xenonatomen oder Gemische davon basieren (Xenonlampen). Auch Hg-enthaltende Füllgase sind selbstverständlich geeignet. Diese Ausführung hat sich als besonders umweltfreundlich erwiesen.
Die erfindungsgemäßen Gläser sind besonders für Fluoreszenzlampen mit externen Elektroden als auch für Fluoreszenzlampen, bei denen die Elektroden mit dem Lampenglas verschmolzen sind und durch dieses hindurch treten, wie beispielsweise Kovar-Legierungen, Molybdän, Wolfram und Nickel etc. geeignet. Bei externen Elektroden können diese beispielsweise durch eine elektrisch leitende Paste gebildet werden.
Es zeigen
1 ein Vergleich des Transmissionsverhaltens von erfindungsgemäßen und Vergleichsgläsern.
2 den steilen Anstieg der UV-Kante.
3 ein Vergleich der UV-Kante von erfindungsgemäßen Gläsern und Gläsern des Standes der Technik.
4 ein Vergleich des Transmissionsverhaltens von erfindungsgemäßen Gläsern mit Gläsern des Standes der Technik im sichtbaren Bereich;
5 die Einstellung der UV-Kante durch unterschiedliche Titangehalte;
6a die Grundform einer reflektierenden Grund- bzw. Trägerplatte für eine miniaturisierte Backlightanordnung, von 6b;
7 eine Anzeigevorrichtung mit rückseitiger Beleuchtung durch deutlich angeordnete Fluoreszenzlampen;
8 eine miniaturisierte Anzeigevorrichtung bzw. Backlightdisplay mit integralen Fluoreszenskanälen.
In einer speziellen Ausführung, wie sie z. B. in 1 dargestellt ist, wird das Glas zur Herstellung von Niederdruckentladungslampen, insbesonders von Backlightanordnungen verwendet. Eine spezielle Verwendung ist für solche Anwendungen, bei denen einzelne miniaturisierte Leuchtstoffröhren 1 parallel zueinander verwendet werden und sich in einer Platte 2 mit Vertiefungen 3 befinden, die das ausgesendete Licht auf das Display reflektieren. Wobei oberhalb der reflektierenden Platte 2 eine Schicht 4 aufgebracht ist, die das Licht gleichmäßig streut und somit für eine homogene Ausleuchtung des Displays sorgt.
Diese Anordnung wird bevorzugt für größere Displays verwendet wie z.B. bei Fernsehgeräten.
Weiterhin kann die Leuchtstoffröhre 1 auch wie in 7 dargestellt außen am Display angebracht werden, wobei dann das Licht mittels einer als Lichtleiter dienenden Licht transportierenden Platte, wie einer sog. LGP (light guide plate) gleichmäßig über das Display gestreut wird. In beiden Fällen können die Leuchtstoffröhren externe oder interne Elektroden besitzen.
Wie in 8 dargestellt, ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Glas für solche Backlightanordnungen zu verwenden, bei denen sich die lichterzeugende Einheit 1 direkt in einer strukturierten Scheibe 2 befindet. Dabei ist die Strukturierung derart, dass mittels parallelen Erhöhungen, so genannten Barrieren 5 mit einer vorgegebenen Breite (W_rib) in der Scheibe Kanäle 3 mit vorgegebener Tiefe und vorgegebener Breite (d_channel bzw. W_channel) erzeugt werden, in denen sich der Entladungsleuchtstoff 6 befindet. Dabei bilden die Kanäle 3 zusammen mit einer Phosphorschicht 7 versehenen Scheibe 8 den Strahlungsraum. Die Scheiben selbst sind seitlich abgedichtet 9 und über Durchführungen mit Elektroden versehen. In einem solchen Fall spricht man von so genannten CCFL-Systemen (cold cathode fluorescent lamp). Prinzipiell ist jedoch auch eine außenliegende Kontaktierung, d. h. eine Zündung des Plasmas durch ein außen angelegtes elektrisches Feld möglich (EEFL-external electrode fluorescent lamp), was mittels äußeren Elekroden 10a, 10b erfolgt. Diese Anordnung bildet ein großes, flaches Backlight aus und wird daher auch als Flach backlight bezeichnet. Das erfindungsgemäße Glas bildet dabei die strukturierte Scheibe des Flachbacklightes und/oder die Deckplatte hierzu. Beide zusammen bilden den Strahlungsraum. Zur Herstellung derartiger strukturierter Scheiben wird ein Rohling, der beispielsweise durch Walzen erhältlich ist, mit einer üblichen Strukturierungseinheit, beispielsweise einer anderen entsprechend strukturierten Walze geprägt. Dazu wird das Glas auf eine Temperatur erwärmt, bei der es eine hierfür geeignete Viskosität zeigt, wobei die Temperatur zwischen dem Verarbeitungspunkt und dem Erweichungspunkt des Glases üblicherweise liegt. Die strukturierte Scheibe weist dann die Strukturen mit Tiefen und Breiten in der Dimension weniger Zehntelmillimeter (z. B. 0,1, üblicherweise 0,3 mm) bis einiger Millimeter (z. B. 1–8 mm) auf. Eine solche Strukturierung kann auch durch andere gängige Methoden zur Herstellung wie Prägen, Ritzen, Spannen, chemisches Ätzen oder auch Laserablation erfolgen. Durch bestimmte Heißformgebungsprozesse kann die gewünschte Struktur auch direkt aus der Schmelze erhalten werden.
Die Erfindung soll an den folgenden Beispielen näher erläutert werden.
Es wurden die in den Tabellen 1–5 angegebenen erfindungsgemäßen Gläser A1-A14 sowie Vergleichsgläser V1-V6 eingeschmolzen. Dabei wurde das Rohmaterial in einem Kieselglas-Tiegel bei einer Temperatur von 1620°C aufgeschmolzen und geläutert. An den so erhaltenen Gläsern wurde deren Absorption bzw. Transmission bestimmt. Die Ergebnisse sind in den 1–5 dargestellt. Darin zeigt 1 die gleichmäßige Transmission der erfindungsgemäßen Gläser A1 und A2 im Vergleich zum Glas des Standes der Technik V1. Wie daraus ersichtlich ist, verbleibt bei den erfindungsgemäßen Glä sern die Transmission im sichtbaren Bereich bis ca. 400 nm weitgehend konstant und fällt dann anschließend bei ca. 315 nm scharf ab. Die erfindungsgemäßen Gläser zeigen somit eine scharfe UV-Kante, wohingegen das Vergleichsglas V1 bereits im sichtbaren Bereich bei 1300–1400 nm in seiner Transmissionsleistung stark abfällt. 2 zeigt die scharfe Zunahme der UV-Kante durch eine Erhöhung des TiO₂-Gehaltes. Auch 3 zeigt den steilen Verlauf der UV-Absorptionskante beim erfindungsgemäßen Glas A4 im Vergleich zu den Gläsern des Standes der Technik V5 und V6. 4 belegt die gute Transmission des erfindungsgemäßen Glases im Bereich von 400–800 nm.
Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3
Analog der zuvor beschriebenen Vorgehensweise wurden Gläser mit den in Tabelle 4 angegebenen Zusammensetzungen eingeschmolzen. Von diesen Gläsern wurde eine 0,2 mm dicke Scheibe geschliffen und deren spektrale Transmission bestimmt. Hierbei zeigte sich, dass sich durch Änderung des Gehaltes an TiO₂ von 4,5 auf 5,5 Gew.-% die Absorptionskante deutlich um ca. 20 nm in den Bereich höherer Wellenlänge verschieben lässt. Diese Ergebnisse sind in 5 dargestellt.
Tabelle 4
Tabelle 5a
Tabelle 5b
Ein Vergleich der Tabellen 5a und 5b zeigt, wie sich mittels dem Eisen-Gehalt (insbesondere durch Verwendung unterschiedlicher SiO₂-Rohstoffe mit unterschiedlichen Eisen-Gehalten) die UV-Kante einstellen lässt. Dabei ist es erfindungsgemäß unerheblich, ob das Eisen als größere Menge Verunreinigung in Ausgangsrohstoffen enthalten ist oder als eine extra Zugabe erfolgt. Ein Eisen-Gehalt von >100ppm ist für die Produktion besonders bevorzugt, da dadurch die Gemengekosten reduziert werden können, da die bislang verwendeten eisenarmen SiO₂ Rohstoffe sehr teuer sind.

Claims

UV-Strahlung absorbierendes Glas mit minimaler Absorption im sichtbaren Bereich enthaltend
dadurch gekennzeichnet, dass es 0,01 – 2 Gew.-% As₂O₃ sowie 0,1 – 10 Gew.-% TiO₂ enthält, wobei das Titan zu mindestens 95 % als Ti⁴⁺ vorliegt.
Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es durch Erzeugen einer Schmelze unter oxidativen Bedin gungen erhältlich ist.
Glas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es durch Herstellung der Schmelze erhältlich ist, die bis zu maximal 6 Gew.-% Alkalinitrate und/oder Erdalkalinitrate enthält.
Glas nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens 50 ppm Fe₂O₃ enthält.
Glas nach einem der vorhergehenden Ansprüche enthaltend
Glas nach einem der vorhergehenden Ansprüche enthaltend
Glas nach einem der vorhergehenden Ansprüche enthaltend
Glas nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es PdO, PtO₃, PtO₂, PtO, RhO₂, RhO₂, Rh₂O₃, IrO₂ und/oder Ir₂O₃ in einer Menge von maximal 0,01 Gew.-% enthält.
Glas nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Bestandteil von Gasentladungslampen, Fluoreszenzlampen, Xenon-Lampen, LCD-Anzeigen, Computermonitoren, Telefondisplays und/oder im verschmolzenen Zustand zusammen mit Molybdän, Wolfram und/oder Kovar-Legierungen.