JP6730264B2 - ガラスの透過性改良のためのｕｖ遮断 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１４年９月２５日出願の米国仮特許出願第６２／０５５，２７５号の米国法典第３５編特許法第１１９条に基づく優先権の利益を主張する。
本開示は、概略的にはガラス物品に関し、詳細には、紫外線（ＵＶ）フォトダークニングに対して耐性のある、カバー又はディスプレイガラスとして用いられるガラス物品に関する。
ガラス、例えば強化ガラスは、携帯電話、スマートフォン、タブレット、ビデオ再生装置、情報端末（ＩＴ）装置、ラップトップ型コンピュータ等の携帯用又は移動用電子通信及びエンタテイメント装置のためのカバープレート又はウィンドウとして使用されうる。本明細書において用いられる場合、用語「カバープレート」又は「カバーガラス」には、ディスプレイ及びタッチスクリーン用途、並びに、透明性、高強度及び耐摩耗性を必要とする他の用途におけるウィンドウ等が含まれる。加えて、カバーガラスは、電子機器の背面及び側面等の装飾片として使用されうる。加えて、化学的に強化されていない他のガラスは、ディスプレイガラスとして使用される。
紫外線光への曝露によってガラスに変色を生じ、ディスプレイガラスの鮮明性及び解像度にも影響が及ぶことが分かっている。ガラスは、これらの電子機器に利用されることが多くなっていることから、色の鮮明性及び明瞭なディスプレイ解像度を維持するガラス物品の開発がますます重要になってきている。
本開示の実施形態は、ガラス物品のＵＶフォトダークニングを最小限に低減又は排除するＵＶ吸収剤を有するガラス物品を対象とする。本明細書において用いられる場合、「ＵＶフォトダークニング」とは、ＵＶ光への曝露の際のガラス物品の変色のことを指す。
一実施形態によれば、ガラス物品が提供される。このガラス物品は、１．３ｍｍ以下の厚さを有し、かつ、５４〜７５モル％のＳｉＯ２；８〜１７モル％のＡｌ２Ｏ３；Ｂ２Ｏ３及びＰ２Ｏ５のうちの少なくとも１つ、ここで、０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５≦１９モル％である；１０〜２０モル％のＲ２Ｏ、ここで、該Ｒ２ＯはＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、及びＬｉ２Ｏのうちの１種類以上を含む；０超〜１モル％までのＳｎＯ２；及び、無機ＵＶ吸収剤を含む。無機ＵＶ吸収剤は、０．１〜１．０モル％の１種類以上の金属イオン又はそれらの酸化物であって、該金属イオンがＴｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｇｅ、及びそれらの組合せからなる群より選択されるもの；０超〜５００質量ｐｐｍまでの１種類以上の金属又はそれらの酸化物であって、該金属が、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｏ及びＮｉからなる群より選択されるもの；又はそれらの組合せを含みうる。
別の実施形態によれば、１．３ｍｍ以下の厚さを有するガラス物品は、０〜１２モル％のＢ２Ｏ３；０〜７モル％のＰ２Ｏ５；及び、無機ＵＶ吸収剤を含み、３モル％≦Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５≦１５モル％である。
さらに別の実施形態によれば、アルカリ金属及び酸化物を実質的に含まないガラス物品が提供される。無アルカリガラスは、６５〜７４モル％のＳｉＯ２；１１〜１３モル％のＡｌ２Ｏ３；１１〜１６モル％のＲＯ、ここで、該ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯのうちの１種類以上である；２〜１１モル％のＢ２Ｏ３；０超〜１モル％までのＳｎＯ２；及び、無機ＵＶ吸収剤を含み、該無機ＵＶ吸収剤は、０．１〜１．０モル％の１種類以上の金属イオン又はそれらの酸化物であって、該金属イオンがＴｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｇｅ、及びそれらの組合せからなる群より選択されるもの；０超〜５００質量ｐｐｍまでの１種類以上の金属又はそれらの酸化物であって、該金属がＭｏ、Ｃｒ、Ｃｏ及びＮｉからなる群より選択されるもの；又はそれらの組合せを含む。
さらなる実施形態は、ＺｎＯ ＵＶ吸収剤を対象とする。例えば、一実施形態において、ガラス物品は、５４〜７５モル％のＳｉＯ２；８〜１７モル％のＡｌ２Ｏ３；０．１〜９モル％のＢ２Ｏ３；場合によってはＰ２Ｏ５、ここで０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５≦１９モル％である；１０〜２０モル％のＲ２Ｏ、ここで、Ｒ２ＯはＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、及びＬｉ２Ｏのうちの１種類以上を含む；０超〜１モル％までのＳｎＯ２；及び、０．５〜１０モル％のＺｎＯを含む。
さらなる実施形態において、ガラス物品は、５４〜７５モル％のＳｉＯ２；８〜１４モル％のＡｌ２Ｏ３；０〜１２モル％のＢ２Ｏ３；０．１〜７モル％のＰ２Ｏ５；１０〜２０モル％のＲ２Ｏ、ここで、Ｒ２ＯはＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、又はＬｉ２Ｏのうちの１種類以上を含む；３モル％≦Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５≦１５モル％；及び、０．５〜１０モル％のＺｎＯを含む。
さらに別の実施形態によれば、ガラス物品は、アルカリ金属及び酸化物を実質的に含まず、かつ、６５〜７４モル％のＳｉＯ２；１１〜１３モル％のＡｌ２Ｏ３；１１〜１６モル％のＲＯ、ここで、該ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯのうちの１種類以上であり、かつ、該ガラス物品は０．５〜１０モル％のＺｎＯを含む；２〜１１モル％のＢ２Ｏ３；及び、０超〜１モル％までのＳｎＯ２を含む。
本開示の特定の実施形態の以下の詳細な説明は、添付の図面と併せて読まれた場合に最も良く理解されうる。
図面に記載される実施形態は、本質的に説明のためのものであって、特許請求の範囲に定義される本発明を限定することは意図されていない。さらには、図面の個々の特徴は、詳細な説明を勘案して、さらに十分に明らかになり、かつ理解されよう。
ＵＶへの曝露の前後の表１のガラスの吸光度／ｍｍにおけるＴｉＯ２の影響を示すグラフ 表１のガラスのＵＶで誘起された吸光度におけるＴｉＯ２の影響を示すグラフ 表１のガラスのＵＶで誘起された吸光度におけるＴｉＯ２の影響を示す別のグラフ 表３の無アルカリディスプレイガラスのＵＶで誘起された吸光度におけるＴｉＯ２の影響を示すグラフ 表２のアルカリアルミノリンケイ酸塩（alkali aluminophosphosilicate）ガラスのＵＶで誘起された吸光度におけるＺｎＯの影響を示すグラフ 表４のアルカリアルミノホウケイ酸塩ガラスのＵＶで誘起された吸光度におけるＺｎＯの影響を示すグラフ 表５の無アルカリガラスのＵＶで誘起された吸光度におけるＺｎＯの影響を示すグラフ 表６の無アルカリガラスのＵＶで誘起された吸光度におけるＳｎＯ２の影響を示すグラフ
ガラス物品の実施形態は、ＵＶフォトダークニングを低減するのに適したＵＶ吸収剤を含む。これらのＵＶ吸収剤がそれら自体にフォトダークニングする傾向がないことを前提条件として、多くのＵＶ吸収剤が、ガラス物品におけるＵＶフォトダークニングを低減するために予定されている。理論に束縛されるものではないが、ＵＶ吸収剤をより低レベルにすることにより、さまざまなガラスにおけるフォトダークニングは、ガラスが強化されているか否かにかかわらず、大幅に低減又は排除されうる。特定の実施形態では、ＵＶフォトダークニングの低減は、アルミノケイ酸塩ガラスに関して達成される。１つ以上の実施形態において、アルミノケイ酸塩ガラスは、アルカリアルミノケイ酸塩、無アルカリアルミノケイ酸塩、アルミノホウケイ酸塩、又はアルミノリンケイ酸塩ガラスでありうる。
一実施形態において、無機ＵＶ吸収剤は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｅ、Ｇｅの１種類以上の金属又は酸化物、又はそれらの組合せを含みうる。特定の実施形態において、無機ＵＶ吸収剤は、０．１〜１．０モル％の１種類以上の金属イオン又はそれらの酸化物を含んでよく、該金属イオンは、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｇｅ、及びそれらの組合せからなる群より選択される。これらのＵＶ吸収剤の代替物としては、ガラスの内部に、他の金属のＵＶ吸収剤を、より少ない量で含むことが望ましいであろう。例えば、無機ＵＶ吸収剤は、０超（すなわち、ゼロを超える）〜５００質量ｐｐｍ以下までの１種類以上の金属又はそれらの酸化物を含んでよく、該金属は、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｏ及びＮｉ、又はそれらの組合せからなる群より選択される。さらに別の実施形態では、無機ＵＶ吸収剤は、１５０質量ｐｐｍ以下の１種類以上の金属又はそれらの酸化物を含んでよく、該金属は、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｏ及びＮｉからなる群より選択される。
例となる実施形態では、無機ＵＶ吸収剤はＴｉＯ２である。さまざまな量のＵＶ吸収剤が本明細書において予定されている。例えば、ガラス物品は、０．１〜２モル％の無機ＵＶ吸収剤、又は０．１〜１モル％の無機ＵＶ吸収剤、又は０．２〜１モル％の無機ＵＶ吸収剤、又は約０．３〜０．９モル％の無機ＵＶ吸収剤を含みうる。特定の例となる実施形態では、ガラス物品は、０．２〜１モル％のＴｉＯ２、又は約０．３〜０．９モル％のＴｉＯ２を含みうる。下記の例のほとんどはＴｉＯ２の影響について示しているが、有益な影響は、Ｓｂ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｆｅ２Ｏ３等の他のＵＶ吸収剤によっても達成されうることが、添付の図面に示され、かつ、以下に説明されている。
代替的な取り組みは、紫外線（ＵＶ）光又はプラズマ洗浄プロセスに曝露されたときに誘起される着色に対して耐性である亜鉛を、ガラスにドープすることである。亜鉛の添加は、深ＵＶへの曝露の間又はプラズマ洗浄による色中心形成に起因した着色を防止するために、任意のガラス組成物に適用することができる。さらに多い量も予定されているが、ガラスは、１つ以上の実施形態において、０．５〜１０モル％のＺｎＯ、又は１〜１０モル％のＺｎＯ、又は２〜１０モル％のＺｎＯ、又は３〜１０モル％のＺｎＯ、又は５〜１０モル％のＺｎＯを含みうる。
理論に束縛されるものではないが、ＭｇＯに替えてＺｎＯを使用することは、軟化点近くでの加熱処理において相分離に対して追加の耐性をもたらすことから、有利である。
さらには、理論に束縛されるものではないが、ＵＶフォトダークニングの低減を実証するガラス物品は、ＵＶ照射への曝露の際に、約２７０ｎｍのスペクトル波長において２以上のＵＶ吸光度／ｍｍ、及び、可視スペクトルにおいて０．０２５未満の誘起された吸光度を有する。本明細書において用いられる場合、可視スペクトルは４００ナノメートル〜７００ナノメートルの波長を含み、紫外線（ＵＶ）スペクトルは、可視スペクトル未満（すなわち、４００ｎｍ以下）の波長を含み、特に１００〜４００ｎｍの波長を含む。さらなる実施形態では、ガラス物品は、約２７０ｎｍのスペクトル波長において２．２以上のＵＶ吸光度／ｍｍ、又は、約２７０ｎｍのスペクトル波長において２．５以上のＵＶ吸光度／ｍｍを有しうる。さらなる実施形態では、ガラスは、可視スペクトルにおいて０．０２以下、又は、可視スペクトルにおいて０．０１以下の誘起された吸光度を有しうる。
当業者にはよく知られているように、ＵＶ吸収剤を使用しない限り、さまざまなＵＶ照射波長が、ガラス物品にＵＶフォトダークニングを生じさせうる。例えば、ＵＶ吸収剤を使用しない場合、２８ｍＷ ｃｍ−１の放射照度で１６分間照射される、ある範囲の波長を有するＵＶオゾン照射への曝露の際に、ＵＶフォトダークニングが生じる可能性がありうる。
多くのガラス厚及び組成が予定されている。例えば、ガラス物品は、１．３ｍｍ以下の厚さ、又は０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ、又は０．２ｍｍ〜０．８ｍｍの厚さを有しうる。例となる実施形態では、ガラス板の厚さは０．７ミリメートル未満であり、主面の各々の面積は、６０平方センチメートルより大きい。
上述のように、本ガラス物品は、例えばアルカリアルミノケイ酸塩ガラス物品などのアルミノケイ酸塩ガラスである。一実施形態において、ガラス物品は、５４〜７５モル％のＳｉＯ２及び８〜１７モル％のＡｌ２Ｏ３を含む。加えて、ガラス物品は、Ｂ２Ｏ３及びＰ２Ｏ５のうちの少なくとも１つを含み、ここで、０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５≦１９モル％である。さらには、ガラス物品は、１２〜２０モル％のＲ２Ｏを含み、該Ｒ２Ｏは、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、及びＬｉ２Ｏのうちの１つ以上を含む。
代替的な成分量が、アルミノケイ酸塩ガラス物品について予定されている。例えば、ガラス物品は、約５４〜７２モル％のＳｉＯ２、又は約５４〜７０モル％のＳｉＯ２、又は約５４〜６５モル％のＳｉＯ２を含みうる。あるいは、ガラス物品は、約６３〜７５モル％のＳｉＯ２を含みうる。さらには、アルミノケイ酸塩ガラス物品は、８〜１４％のＡｌ２Ｏ３、又は、代替的に、１１〜１７モル％のＡｌ２Ｏ３、又は１１〜１３モル％のＡｌ２Ｏ３など、他の予定されている範囲を含みうる。さらには、アルミノケイ酸塩ガラス物品は、１３〜１９モル％のＲ２Ｏ、又は１４〜１８モル％のＲ２Ｏの範囲のアルカリ量を含みうる。
上記実施形態において、アルミノケイ酸塩ガラス物品は、０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５≦１９を含みうる；しかしながら、アルミノホウケイ酸塩又はアルミノリンケイ酸塩については、ガラス物品は、１モル％≦Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５≦１５、又は３モル％≦Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５≦１５モル％、又は２モル％≦Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５≦１０、又は３モル％≦Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５≦８を含みうる。特定の実施形態において、アルミノリンケイ酸塩が、最大で７モル％のＰ２Ｏ５、又は０．１〜７モル％のＰ２Ｏ５、又は２〜７モル％のＰ２Ｏ５を含みうるのに対し、アルミノホウケイ酸塩は、最大で８モル％のＢ２Ｏ３、又は２〜８モル％のＢ２Ｏ３を含みうる。さらには、ガラス物品は、Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５の合計＞１２モル％、又はＡｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５の合計＞１６モル％、又はＡｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５の合計＞１９モル％を定めうる。
別の実施形態では、ガラス物品はアルカリ土類成分を含みうる。これらのアルカリ土類成分は、最大で１７モル％のＲＯ量で含まれてよく、該ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯのうちの１種類以上である。さらなる実施形態では、ガラス物品は、０〜７モル％のＲＯ、又は０〜４モル％のＲＯを含みうる。
さらには、ガラス物品の組成は、式：−３．５＜Ｒ２Ｏ＋ＲＯ−Ａｌ２Ｏ３＜１０によって定められうる。さらなる実施形態では、ガラス物品は、式：−３．５＜Ｒ２Ｏ＋ＲＯ−Ａｌ２Ｏ３＜３．５によって定められうる。
加えて、ガラス物品は、０超〜１モル％までのＳｎ又はＳｎＯ２、若しくは０．０５〜１モル％のＳｎ又はＳｎＯ２、若しくは０．１〜１モル％のＳｎ又はＳｎＯ２、若しくは０．１〜０．５モル％のＳｎ又はＳｎＯ２を含みうる。Ｓｎをベースとする清澄剤に加えて、ＣｅＯ２などの他の清澄剤を使用することが予定されている。ガラス製造業者による、環境に配慮した清澄剤の使用が増大し、Ａｓ２Ｏ３及びＳｂ２Ｏ３などの環境に有害な清澄剤の使用が低減してきている。よって、１つ以上の実施形態において、ガラス物品は、Ａｓ２Ｏ３又はＳｂ２Ｏ３のうち少なくとも一方を実質的に含まない場合がある。追加の実施形態はまた、フッ素などの他の清澄剤を実質的に含まない場合がある。清澄剤としての有効性に加えて、ＳｎＯ２は、フォトダークニングの低減にも有効である。例えば、ＳｎＯ２の包含により、４００ｎｍにおいて約０．０２の誘起された吸光度を生じる。
ＵＶフォトダークニングに対する耐性の改善は、無アルカリのアルミノケイ酸塩ガラス物品についても達成されうる。これらの無アルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物は、６５〜７２モル％のＳｉＯ２、１１〜１３モル％のＡｌ２Ｏ３；１１〜１６モル％のＲＯ、ここで、該ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯのうちの１種類以上である；２〜１１モル％のＢ２Ｏ３；０超〜１モル％までのＳｎ又はＳｎＯ２；及び、０．１〜１モル％の先に挙げた無機ＵＶ吸収剤を含みうる。別の実施形態において、無アルカリのアルミノケイ酸塩ガラス物品は、０〜３モル％のＰ２Ｏ５又は０〜２モル％のＰ２Ｏ５を含みうる。
上述のように、本開示のガラス物品の幾つかは、強化されたガラス物品である。典型的には、ガラス物品、特にアルカリアルミノケイ酸塩ガラス物品は、イオン交換によって化学的に強化されうる。このプロセスにおいて、ガラスの表層内のイオンは、同じ価数又は酸化状態を有する、より大きいイオンで置換又は交換される。ガラス物品が、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含む、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスから本質的になる、又はアルカリアルミノケイ酸塩ガラスからなる実施形態において、ガラスの表層内のイオン及びより大きいイオンの両方は、例えばＬｉ＋（ガラス中に存在する場合）、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、及びＣｓ＋などの一価のアルカリ金属カチオンである。あるいは、表層内の一価のカチオンは、例えばＡｇ＋等のアルカリ金属カチオン以外の一価のカチオンに置き換えられうる。
イオン交換プロセスは、典型的には、ガラス内のより小さいイオンと交換されるより大きいイオンを含む溶融塩浴中にガラス物品を浸漬させることによって行われる。浴の組成及び温度、浸漬時間、塩浴（１つ又は複数）中へのガラスの浸漬回数、複数の塩浴の使用、例えばアニール、洗浄等の追加の工程などを含むがそれらに限られない、イオン交換プロセスのパラメータは、概して、ガラスの組成及び層の所望の深さ、並びに、強化作業の結果生じるガラスの圧縮応力によって決定されることが当業者に認識されよう。例として、アルカリ金属含有ガラスのイオン交換は、より大きいアルカリ金属イオンの硝酸塩、硫酸塩、及び塩化物などの塩を含むがこれらに限定されない、少なくとも１つの溶融浴に浸漬することによって達成されうる。浸漬時間は約１５分間から最大で約４０時間である一方、溶融塩浴の温度は、典型的には、約３８０℃から最高で約４５０℃の範囲内にある。しかしながら、上記のものと異なる温度及び浸漬時間も用いられうる。
加えて、ガラスが、浸漬と浸漬との間に洗浄及び／又はアニール工程を有する、複数のイオン交換浴に浸漬される、イオン交換プロセスの非限定的な例は、ガラスが異なる濃度の塩浴中での複数の連続したイオン交換処理において浸漬される、２００８年７月１１日出願の米国仮特許出願第６１／０７９，９９５号の優先権を主張する、「民生用途のための圧縮表面を有するガラス（Glass with Compressive Surface for Consumer Applications）」という発明の名称の下、Ｄｏｕｇｌａｓ Ｃ．Ａｌｌａｎらによる２００９年７月１０日出願の米国特許出願第１２／５００，６５０号明細書；及び、第１の浴でのイオン交換によるガラスが流出イオンで希釈され、その後、第１の浴よりも流出イオンの濃度が低い第２の浴に浸漬される、２００８年７月２９日出願の米国仮特許出願第６１／０８４，３９８号の優先権を主張する、「ガラスの科学的強化のための二段イオン交換（Dual Stage Ion Exchange for Chemical Strengthening of Glass）」という発明の名称の下、２０１２年１１月２０日に発行されたＣｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ Ｍ．Ｌｅｅらによる米国特許第８，３１２，７３９号明細書に記載されている。米国特許出願第１２／５００，６５０号明細書及び米国特許第８，３１２，７３９号明細書の内容は、その全体が、参照することによって本願に援用される。さらには、本開示のガラス組成物は、例えばスロットドロー、フュージョンドロー、再ドロー等の当技術分野で知られたプロセスによって下方に延伸可能であり、少なくとも１３０００Ｐａ・ｓ（１３０キロポアズ）の液相粘度を有する。
表１〜５に記載される組成物を含む実験の試料を、１ｍｍ厚の約２．５４ｃｍ（１インチ）直径のディスクにカットし、表面を研磨した。１６分間のＵＶへの曝露（米国カリフォルニア州アーバイン所在のＪｅｌｉｇｈｔ Ｃｏ．のＵＶＯ ｃｌｅａｎｅｒ ｍｏｄｅｌ ７５７６）の前後に、分光光度計によって試料のスペクトルを得た。図１〜７のグラフは、さまざまなガラスについてのＵＶへの曝露後の可視スペクトルを示している。
本図面及び開示に実証されるように、ガラス試料を、吸光度及び誘起された吸光度測定に基づいて比較した。吸光度は、ベールの法則を使用してスペクトルから計算し、ここで、吸光度＝−ｌｏｇ（透過度）である。試料における誘起された吸光度は、コンピュータによって次のように算出される：誘起された吸光度（Ａ）＝−ｌｏｇ（試験後の透過度／試験前の透過度）
Figure 0006730264
ＴｉＯ２含量に対する吸光度が、これらの試料について図１〜３にプロットされている。
実施例１〜９を参照すると、実施例１から実施例９までＴｉＯ２の組成が増大している。図１を参照すると、実施例１における０．１のＴｉＯ２の添加により、ＴｉＯ２を含まない比較例１と比較して、２７０ｎｍのＵＶ波長において、吸光度／ｍｍがおよそ１．０から１．５まで増加している。さらには、実施例１から実施例２〜９へのＴｉＯ２の増加により、２７０ｎｍのＵＶ波長において、吸光度／ｍｍがおよそ１．０から少なくとも２．０まで増加している。図２及び３に示されるものと同様に、ＴｉＯ２の添加は、誘起された吸光度におけるかなりの改善を示している。図３に示されるように、ＴｉＯ２の添加は、誘起された吸光度を大いにかつ望ましく低下させる。特に、実施例２〜９では、４００ｎｍにおける誘起された吸光度は、比較例１と比較して、０．０に近い。
Figure 0006730264
図４は、これらの試料についてのＴｉＯ２含量の影響のプロットを示している。
上記表２における実施例１０〜１６を参照すると、ＴｉＯ２の増加により、強化されていない無アルカリのディスプレイガラスにおけるＵＶフォトダークニングも低下する。示されるように、実施例１０から実施例１６までＴｉＯ２の組成が増加している。図４を参照すると、ＴｉＯ２を含まない比較例２では、４００ｎｍにおいて０．０１より大きく、より長い可視波長において０．０１未満に低下するにすぎないのに対し、実施例１０〜１６におけるＴｉＯ２の添加にでは、ＵＶで誘起された吸光度は４００〜４５０ｎｍの可視範囲において０．０１（１％）未満に低下する。
Figure 0006730264
図５は、表３の試料についてのＵＶフォトダークニングにおけるＺｎＯ含量の影響を示している。
上記表３における実施例１７〜１９を参照すると、ＺｎＯの増加により、ＵＶフォトダークニングが低下している。図５に示されるように、ＺｎＯを含まない比較例３では、４００ｎｍにおいて０．０１より大きく、より長い可視波長、すなわち、約６００ｎｍ以上において０．０１未満に低下するにすぎないのに対し、実施例１７〜１９におけるＺｎＯの添加では、ＵＶで誘起された吸光度は、４００〜７００ｎｍの可視範囲において０．０１（１％）未満に低下する。
Figure 0006730264
図６は、表４の試料についてのＵＶフォトダークニングにおけるＺｎＯ含量の影響を示している。
上記表４における実施例２０〜２６を参照すると、ＺｎＯの増加により、また、強化されていない無アルカリのディスプレイガラスにおけるＵＶフォトダークニングも低減される。図６に示されるように、ＺｎＯを含まない比較例４の誘起された吸光度が４００ｎｍにおいて０．０１より大きく、より長い可視波長において０．０１未満に低下するにすぎないのに対し、実施例２０〜２６におけるＺｎＯの添加では、ＵＶで誘起された吸光度は、４００〜７００ｎｍの可視範囲において０．０１（１％）未満に低下する。
Figure 0006730264
図７は、表５のアルカリアルミノリンケイ酸塩ガラスにおけるＺｎＯ及びＴｉＯ２の影響を示している。
上記表５における実施例２７〜３５を参照すると、ＺｎＯ及びＴｉＯ２の増加によって、ＵＶフォトダークニングは、比較例５の４００ｎｍにおける約０．０６（６％）から、２．４４モル％のＺｎＯ及び０．２９モル％のＴｉＯ２を有する実施例３５ではほぼ０まで相乗的に低下する。
理論に束縛されるものではないが、Ｚｎ含有リン酸ガラスは、ＵＶ光、並びにＸ−線照射に曝露される場合に、非常に安定でありうる。比較例５は、主にＺｎＯと交換されるＭｇＯを含む。ＵＶへの曝露は、電子を受け取ることによってＦｅ３＋をＦｅ２＋へと光還元する。ＭｇＯは、次に、生じたＦｅ２＋を安定化することができ、リン−酸素正孔中心（ＰＯＨＣ）の生成を有害な方法で促進する。ＵＶ曝露下において、これらの電子は励起され、電子の色中心及び／又は正孔中心を形成しうる。これらの色中心は、特定の波長の光、特に可視範囲の光を吸収し、それによって変色を生じる。ＰＯＨＣ集団もまた、酸素プラズマ処理で処理した後に大幅に増加しうる。ここでは、ＭｇＯをＺｎＯで置換することによって、このＦｅ２＋のＭｇＯ安定化を最小限にし、それによって、可視範囲の変色につながる電子の色中心の数を実質的に最小限に抑える。
Figure 0006730264
図８は、表６のアルカリアルミノリンケイ酸塩ガラスにおけるＳｎＯ２の影響を示している。
上記表６における実施例３６〜４４を参照すると、ＳｎＯ２の増加により、例えば、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス（実施例３６及び３７）、アルカリアルミノホウケイ酸塩ガラス（実施例３８及び３９）、及びアルカリアルミノリンケイ酸塩ガラス（実施例４０〜４２）、無アルカリのディスプレイガラス（実施例４３及び４４）などのすべての種類のガラスについてＵＶフォトダークニングが相乗的に低下する。アルカリアルミノケイ酸塩ガラスの例と比較して、０．２モル％のＳｎＯ２を含む試料３７が４００ｎｍにおいて約０．０２の誘起された吸光度を有するのに対し、０モル％のＳｎＯ２を含む試料３６は、４００ｎｍにおいて、約０．０６の誘起された吸光度を有する。同様に、０．２モル％のＳｎＯ２を含むアルカリアルミノホウケイ酸塩ガラスの試料３９が４００ｎｍにおいて約０．０２の誘起された吸光度を有するのに対し、０モル％のＳｎＯ２を含むアルカリアルミノホウケイ酸塩ガラスの試料３８は、４００ｎｍにおいて約０．１２の誘起された吸光度を有する。
最も際立った改善は、アルカリアルミノリンケイ酸塩ガラス試料について実証されている。特に、０．１モル％のＳｎＯ２を含むアルカリアルミノリンケイ酸塩ガラス試料４１が４００ｎｍにおいて約０．０４の誘起された吸光度を有するのに対し、０モル％のＳｎＯ２を含む試料４０は、４００ｎｍにおいて約０．１６の誘起された吸光度を有する。さらには、より多くのＳｎＯ２、すなわち０．２モル％のＳｎＯ２を含むアルカリアルミノリンケイ酸塩ガラス試料４２は、４００ｎｍにおいて約０．０２の誘起された吸光度を有する。イオン交換されたアルカリ含有ガラス（実施例３６〜４２）と同様に、ＳｎＯ２はまた、無アルカリの強化されていないディスプレイガラス（実施例４３及び４４）におけるフォトダークニングも低減させる。特に、０．２モル％のＳｎＯ２を含むディスプレイガラス試料４４は、４００ｎｍにおいて約０．０１の誘起された吸光度を有するのに対し、０モル％のＳｎＯ２を含む試料４３は、４００ｎｍにおいて約０．０４の誘起された吸光度を有する。
さらには、「好ましくは」、「概して」、「一般に」、及び「典型的には」等の用語は、本明細書では、特許請求される本発明の範囲を限定する目的、又は、ある特定の特徴が、特許請求される本発明の構造又は機能にとって重大、本質的、又は重要であるという意味を含める目的では用いられないことに留意されたい。むしろ、これらの用語は、単に、本開示の特定の実施形態に用いられても用いられなくてもよい、代替的又は追加的な特徴を強調することが意図されている。
添付の特許請求の範囲に定められる本開示の範囲から逸脱することなく、修正及び変形が可能であることは明白であろう。より詳細には、本開示の一部の態様は、ここでは、好ましい又は特に有利であるとして認定されているが、本開示は、これらの態様に必ずしも限定する必要がないことが予定されている。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
１．３ｍｍ以下の厚さを有するガラス物品において、
５４〜７５モル％のＳｉＯ２；
８〜１７モル％のＡｌ２Ｏ３；
Ｂ２Ｏ３及びＰ２Ｏ５のうちの少なくとも１つ、ここで、０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５≦１９モル％である；
１０〜２０モル％のＲ２Ｏ、ここで、該Ｒ２ＯはＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、及びＬｉ２Ｏのうちの１つ以上を含む；
０超〜１モル％までのＳｎＯ２；及び
無機ＵＶ吸収剤であって、
０．１〜１．０モル％の１種類以上の金属イオン又はその酸化物であって、該金属イオンが、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｇｅ、及びそれらの組合せからなる群より選択される、金属イオン又はそれらの酸化物；
０超〜５００質量ｐｐｍまでの１種類以上の金属又はその酸化物であって、該金属が、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｏ及びＮｉからなる群より選択される、金属又はそれらの酸化物；又は
それらの組合せ
を含む、無機ＵＶ吸収剤
を含む、ガラス物品。
実施形態２
前記ガラス物品が、式：−３．５＜Ｒ２Ｏ＋ＲＯ−Ａｌ２Ｏ３＜１０
によって定められることを特徴とする、実施形態１に記載のガラス物品。
実施形態３
前記ガラス物品が強化されたガラス物品であることを特徴とする、実施形態１に記載のガラス物品。
実施形態４
前記ガラス物品が、約２７０ｎｍのスペクトル波長において２以上のＵＶ吸光度／ｍｍ、及び４００〜７００ｎｍの少なくとも１つの波長について０．０２５未満の誘起された吸光度を有することを特徴とする、実施形態１に記載のガラス物品。
実施形態５
前記無機ＵＶ吸収剤が、０．２〜１．０モル％の１種類以上の金属イオン又はそれらの酸化物を含み、前記金属イオンが、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｇｅ、及びそれらの組合せからなる群より選択されることを特徴とする、実施形態１に記載のガラス物品。
実施形態６
前記ガラス物品が、０．０５〜１モル％のＳｎＯ２を含むことを特徴とする、実施形態１に記載のガラス物品。
実施形態７
０．１〜１７モル％のＲＯをさらに含み、該ＲＯが、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯのうちの１つ以上であることを特徴とする、実施形態１に記載のガラス物品。
実施形態８
前記ガラス物品の前記厚さが０．１〜１．０ｍｍであることを特徴とする、実施形態１に記載のガラス物品。
実施形態９
前記ガラス物品が、５４〜６５モル％のＳｉＯ２、１１〜１７モル％のＡｌ２Ｏ３、０〜８モル％のＢ２Ｏ３、０〜４モル％のＲＯ、０〜７モル％のＰ２Ｏ５、１３〜１９モル％のＲ２Ｏを含み、かつ、Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５の合計＞１９モル％であることを特徴とする、実施形態１に記載のガラス物品。
実施形態１０
前記無機ＵＶ吸収剤が、１５０質量ｐｐｍ以下の１種類以上の金属又はそれらの酸化物を含み、該金属がＭｏ、Ｃｒ、Ｃｏ及びＮｉからなる群より選択されることを特徴とする、実施形態１に記載のガラス物品。
実施形態１１
前記ガラス物品が、０〜１２モル％のＢ２Ｏ３、０〜７モル％のＰ２Ｏ５、及び、３モル％≦Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５≦１５モル％を含むことを特徴とする、実施形態１に記載のガラス物品。
実施形態１２
１．３ｍｍ以下の厚さを有するガラス物品であって、該ガラス物品がアルカリ金属及び酸化物を実質的に含まず、かつ、
６５〜７４モル％のＳｉＯ２；
１１〜１３モル％のＡｌ２Ｏ３；
１１〜１６モル％のＲＯ、ここで、該ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯのうちの１種類以上である；
２〜１１モル％のＢ２Ｏ３；
０超〜１モル％までのＳｎＯ２；及び
無機ＵＶ吸収剤において、
０．１〜１．０モル％の１種類以上の金属イオン又はそれらの酸化物であって、該金属イオンが、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｇｅ、及びそれらの組合せからなる群より選択される、金属イオン又はそれらの酸化物；
０超〜５００質量ｐｐｍまでの１種類以上の金属又はそれらの酸化物であって、該金属が、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｏ及びＮｉからなる群より選択される、金属イオン又はそれらの酸化物；又は
それらの組合せ
を含む無機ＵＶ吸収剤
を含む、ガラス物品。
実施形態１３
前記無機ＵＶ吸収剤が、１５０質量ｐｐｍ以下の１種類以上の金属又はそれらの酸化物を含み、該金属が、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｏ及びＮｉからなる群より選択されることを特徴とする、実施形態１２に記載のガラス物品。
実施形態１４
前記無機ＵＶ吸収剤が、０．２〜１．０モル％の１種類以上の金属イオン又はそれらの酸化物を含み、該金属イオンが、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｇｅ、及びそれらの組合せからなる群より選択されることを特徴とする、実施形態１２に記載のガラス物品。
実施形態１５
前記ガラス物品が、０．１〜１モル％のＳｎＯ２を含むことを特徴とする、実施形態１２に記載のガラス物品。
実施形態１６
前記ガラス物品が、約２７０ｎｍのスペクトル波長において２以上のＵＶ吸光度／ｍｍ、及び４００〜７００ｎｍの少なくとも１つの波長について０．０２５未満の誘起された吸光度を有することを特徴とする、実施形態１２に記載のガラス物品。
実施形態１７
前記ガラス物品の前記厚さが０．１〜１．０ｍｍであることを特徴とする、実施形態１２に記載のガラス物品。
実施形態１８
前記ガラス物品が０〜３モル％のＰ２Ｏ５を含むことを特徴とする、実施形態１２に記載のガラス物品。
実施形態１９
１．３ｍｍ以下の厚さを有するガラス物品において、
５４〜７５モル％のＳｉＯ２；
８〜１７モル％のＡｌ２Ｏ３；
０．１〜９モル％のＢ２Ｏ３；
場合によっては、Ｐ２Ｏ５、ここで、０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５≦１９モル％である；
１０〜２０モル％のＲ２Ｏ、ここで、該Ｒ２ＯはＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、及びＬｉ２Ｏのうちの１つ以上を含む；
０超〜１モル％までのＳｎＯ２；及び
０．５〜１０モル％のＺｎＯ
を含む、ガラス物品。
実施形態２０
前記ガラス物品が、６３〜７５モル％のＳｉＯ２及び８〜１４モル％のＡｌ２Ｏ３を含むことを特徴とする、実施形態１９に記載のガラス物品。
実施形態２１
前記ガラス物品が、式：−３．５＜Ｒ２Ｏ＋ＲＯ−Ａｌ２Ｏ３＜１０によって定められることを特徴とする、実施形態１９に記載のガラス物品。
実施形態２２
前記ガラス物品が１〜１０モル％のＺｎＯを含むことを特徴とする、実施形態１９に記載のガラス物品。
実施形態２３
前記ガラス物品が強化されたガラス物品であることを特徴とする、実施形態１９に記載のガラス物品。
実施形態２４
前記ガラス物品が、４００〜７００ｎｍの少なくとも１つの波長について０．０１未満の誘起された吸光度を有することを特徴とする、実施形態１９に記載のガラス物品。
実施形態２５
前記ガラス物品が０．０５〜１モル％のＳｎＯ２を含むことを特徴とする、実施形態１９に記載のガラス物品。
実施形態２６
前記ガラス物品が０．５〜１７モル％のＲＯを含み、該ＲＯが、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯ、及びＢａＯのうちの１つ以上であることを特徴とする、実施形態１９に記載のガラス物品。
実施形態２７
前記ガラス物品の前記厚さが０．１〜１．０であることを特徴とする、実施形態１９に記載のガラス物品。
実施形態２８
前記ガラス物品が、５４〜６５モル％のＳｉＯ２、１１〜１７モル％のＡｌ２Ｏ３、０．１〜８モル％のＢ２Ｏ３、０〜４モル％のＲＯ、０〜７モル％のＰ２Ｏ５、１３〜１９モル％のＲ２Ｏ、及び、Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５の合計＞１９モル％を含むことを特徴とする、実施形態１９に記載のガラス物品。
実施形態２９
１．３ｍｍ以下の厚さを有するガラス物品において、
５４〜７５モル％のＳｉＯ２；
８〜１４モル％のＡｌ２Ｏ３；
０〜１２モル％のＢ２Ｏ３；
０．１〜７モル％のＰ２Ｏ５；
１０〜２０モル％のＲ２Ｏ、ここで、該Ｒ２ＯはＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、又はＬｉ２Ｏのうち１つ以上を含む；
３モル％≦Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５≦１５モル％；及び
０．５〜１０モル％のＺｎＯ
を含む、ガラス物品。
実施形態３０
前記ガラス物品が６３〜７５モル％のＳｉＯ２を含むことを特徴とする、実施形態２９に記載のガラス物品。
実施形態３１
前記ガラス物品が１〜１０モル％のＺｎＯを含むことを特徴とする、実施形態２９に記載のガラス物品。
実施形態３２
前記ガラス物品が式：−３．５＜Ｒ２Ｏ＋ＲＯ−Ａｌ２Ｏ３＜１０によって定められることを特徴とする、実施形態２９に記載のガラス物品。
実施形態３３
前記ガラス物品が強化されたガラス物品であることを特徴とする、実施形態２９に記載のガラス物品。
実施形態３４
前記ガラス物品が４００〜７００ｎｍの少なくとも１つの波長について０．０１未満の誘起された吸光度を有することを特徴とする、実施形態２９に記載のガラス物品。
実施形態３５
前記ガラス物品が０．０５〜１モル％のＳｎＯ２を含むことを特徴とする、実施形態２９に記載のガラス物品。
実施形態３６
前記ガラス物品が０．５〜１７モル％のＲＯを含み、該ＲＯが、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯ、及びＢａＯのうちの１種類以上であることを特徴とする、実施形態２９に記載のガラス物品。
実施形態３７
前記ガラス物品の前記厚さが０．１〜１．０ｍｍであることを特徴とする、実施形態２９に記載のガラス物品。
実施形態３８
前記ガラス物品が、５４〜６５モル％のＳｉＯ２、１１〜１７モル％のＡｌ２Ｏ３、０〜８モル％のＢ２Ｏ３、０〜４モル％のＲＯ、０．１〜７モル％のＰ２Ｏ５、１３〜１９モル％のＲ２Ｏ、及びＡｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５の合計＞１９モル％を含むことを特徴とする、実施形態２９に記載のガラス物品。
実施形態３９
１．３ｍｍ以下の厚さを有するガラス物品であって、該ガラス物品がアルカリ金属及び酸化物を実質的に含まず、かつ、
６５〜７４モル％のＳｉＯ２；
１１〜１３モル％のＡｌ２Ｏ３；
１１〜１６モル％のＲＯ、ここで、該ＲＯはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯのうちの１つ以上であり、かつ、前記ガラス物品は０．５〜１０モル％のＺｎＯを含む；
２〜１１モル％のＢ２Ｏ３；及び
０超〜１モル％までのＳｎＯ２
を含む、ガラス物品。
実施形態４０
前記ガラス物品が１〜１０モル％のＺｎＯを含むことを特徴とする、実施形態３９に記載のガラス物品。
実施形態４１
前記ガラス物品が４００〜７００ｎｍの少なくとも１つの波長について０．０１未満の誘起された吸光度を有することを特徴とする、実施形態３９に記載のガラス物品。
実施形態４２
前記ガラス物品が０．１〜１モル％のＳｎ又はＳｎＯ２を含むことを特徴とする、実施形態３９に記載のガラス物品。
実施形態４３
前記ガラス物品の前記厚さが０．１〜１．０ｍｍであることを特徴とする、実施形態３９に記載のガラス物品。
実施形態４４
前記ガラス物品が０〜３モル％のＰ２Ｏ５を含むことを特徴とする、実施形態３９に記載のガラス物品。

Claims (8)

  1. １．３ｍｍ以下の厚さを有するガラス物品において、
    ５４〜７５モル％のＳｉＯ２；
    ８〜１７モル％のＡｌ２Ｏ３；
    Ｂ２Ｏ３及びＰ２Ｏ５のうちの少なくとも１つ、ここで、０．１モル％≦Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５≦１９モル％である；
    １０〜２０モル％のＲ２Ｏ、ここで、該Ｒ２ＯはＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、及びＬｉ２Ｏのうちの１つ以上を含む；
    ０超〜１モル％までのＳｎＯ２；
    ０．５〜１０モル％のＺｎＯ；及び
    ０．１〜１．０モル％の１種類以上の金属イオン又はその酸化物であって、該金属イオンが、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｇｅ、及びそれらの組合せからなる群より選択される、金属イオン又はそれらの酸化物を含む無機ＵＶ吸収剤；
    を含む、ガラス物品。
  2. 前記ガラス物品が、式：−３．５＜Ｒ２Ｏ＋ＲＯ−Ａｌ２Ｏ３＜１０によって定められることを特徴とする、請求項１に記載のガラス物品。
  3. 前記ガラス物品が、５４〜６５モル％のＳｉＯ２、１１〜１７モル％のＡｌ２Ｏ３、０〜８モル％のＢ２Ｏ３、０〜４モル％のＲＯ、０〜７モル％のＰ２Ｏ５、１３〜１９モル％のＲ２Ｏ、及び、Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５の合計＞１９モル％を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のガラス物品。
  4. 前記ガラス物品が、０〜１２モル％のＢ２Ｏ３、０〜７モル％のＰ２Ｏ５、及び、３モル％≦Ｂ２Ｏ３＋Ｐ２Ｏ５≦１５モル％を含むことを特徴とする、請求項１から３いずれか１項記載のガラス物品。
  5. 前記無機ＵＶ吸収剤が、０．２〜１．０モル％の１種類以上の金属イオン又はそれらの酸化物を含み、該金属イオンが、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｇｅ、及びそれらの組合せからなる群より選択されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガラス物品。
  6. 前記ガラス物品が、０．１〜１モル％のＳｎ又はＳｎＯ２を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のガラス物品。
  7. 前記ガラス物品が、２７０ｎｍのスペクトル波長において２以上のＵＶ吸光度／ｍｍ、及び４００〜７００ｎｍの少なくとも１つの波長について０．０２５未満の誘起された吸光度を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラス物品。
  8. 前記ガラス物品の前記厚さが０．１〜１．０ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のガラス物品。
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