DE102013102848B3 - Hochbrechende Dünngläser, Verfahren zu deren Herstellung, Schichtverbund und Verwendung - Google Patents

Hochbrechende Dünngläser, Verfahren zu deren Herstellung, Schichtverbund und Verwendung Download PDF

Info

Publication number
DE102013102848B3
DE102013102848B3 DE201310102848 DE102013102848A DE102013102848B3 DE 102013102848 B3 DE102013102848 B3 DE 102013102848B3 DE 201310102848 DE201310102848 DE 201310102848 DE 102013102848 A DE102013102848 A DE 102013102848A DE 102013102848 B3 DE102013102848 B3 DE 102013102848B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mol
glass
glasses
thin
thin glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE201310102848
Other languages
English (en)
Inventor
Karl Mennemann
Uwe Kolberg
Holger Wegener
Monika Gierke
Ute Wölfel
Jörg Fechner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schott AG
Original Assignee
Schott AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schott AG filed Critical Schott AG
Priority to DE201310102848 priority Critical patent/DE102013102848B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102013102848B3 publication Critical patent/DE102013102848B3/de
Priority to TW103107368A priority patent/TW201500317A/zh
Priority to US14/217,787 priority patent/US9701568B2/en
Priority to JP2014055045A priority patent/JP6689562B2/ja
Priority to KR1020140032118A priority patent/KR20140115270A/ko
Priority to FR1452335A priority patent/FR3003559A1/fr
Priority to CN201410104393.0A priority patent/CN104058589B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • C03C3/093Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium containing zinc or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B29/00Reheating glass products for softening or fusing their surfaces; Fire-polishing; Fusing of margins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/062Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/062Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • C03C3/066Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron containing zinc
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/062Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/064Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
    • C03C3/068Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron containing rare earths
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/078Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing an oxide of a divalent metal, e.g. an oxide of zinc
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/097Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing phosphorus, niobium or tantalum
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/80Constructional details
    • H10K50/85Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/858Arrangements for extracting light from the devices comprising refractive means, e.g. lenses
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K77/00Constructional details of devices covered by this subclass and not covered by groups H10K10/80, H10K30/80, H10K50/80 or H10K59/80
    • H10K77/10Substrates, e.g. flexible substrates
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Dünngläser mit hohem Brechwert (nd), einen Schichtverbund, der diese Dünngläser umfasst, ein Verfahren zur Herstellung der Dünngläser und deren Verwendungen. Die erfindungsgemäßen Dünngläser können in einem in line-Fertigungsprozess verarbeitet werden und weisen dennoch die optischen Eigenschaften eines klassischen optischen Glases auf. Die erfindungsgemäßen Dünngläser sind hochtransparent, kristallisationsresistent, chemisch beständig und hochbrechend. Ihr Viskositäts-Temperatur-Verhalten ist auf den Herstellungsprozess mit in line-Flachglasverfahren abgestimmt.

Description

  • Diese Erfindung betrifft Dünngläser mit hohem Brechwert (nd), einen Schichtverbund, der diese Dünngläser umfasst, ein Verfahren zur Herstellung der Dünngläser und deren Verwendungen.
  • Gläser mit Brechungsindizes im Bereich oberhalb nd = 1,5 bis hin zu nd = 1,7 sind durchaus bekannt. Im Bereich der technischen Gläser werden diese jedoch durch hohe Zusätze des ökologisch bedenklichen und auch für wirtschaftliche Großprozesse schädlichen Bleioxids erreicht. Bekannte klassischoptische Gläser mit optischen Lagen im erhöhten Brechwertbereich, die für Licht- und Bildleitung eingesetzt werden und damit die klassischen Applikationsfelder bedienen (u.a. Abbildung, Mikroskopie, Medizintechnik, digitale Projektion, Photolithographie, optische Nachrichtentechnik, Optik/Beleuchtung im Sektor Automotive), werden in der Regel aufgrund der Geometrie ihrer nachfolgend produzierten Erzeugnisse (Linsen, Prismen, Fasern, u.a.) als Bulkmaterial gefertigt. So sind Barrenabschnitte kontinuierlicher Barrenfertigung, Faserkernglasstäbe sowie optische Blöcke Standardformate des Fertigungsprozesses optischer Gläser. Als wirtschaftlich und applikativ sinnvolle Mindestabmessung in Richtung der kleinsten geometrischen Ausdehnung, üblicherweise die Dicke (Barrenabschnitte) oder der Durchmesser (Faserkernglasstäbe) werden 20 mm angesehen, erwünscht sind Dicken ab 40 mm und optische Blöcke beginnen erst bei etwa 150 mm.
  • Technische Gläser (nach technischen Heißformgebungsprozessen hergestellt) weisen typischerweise Brechungsindizes um 1,50 auf. Gläser mit Brechungsindices >1,6 sind generell kaum geeignet für technische Heißformgebungsprozesse, da sie zumeist eine „steile“ Viskositätskurve aufweisen (starke Änderung der Viskosität mit der Temperatur) und zumeist eine hohe Kristallisationsneigung aufweisen. Die Kristallisationsneigung ist bei der Barrenfertigung kein Problem, weil die Glasschmelzen so schnell abgekühlt werden, dass keine Kristallisation auftritt. Dabei ist der schnelle Anstieg der Viskosität mit sinkender Temperatur sogar von Vorteil.
  • In genau diesen Eigenschaften unterscheiden sich die klassisch-optischen Gläser von den technischen Standardgläsern, deren physiko-chemischen Eigenschaftsprofile speziell auf die technischen Rahmenbedingungen der im Vergleich zu den Fertigungsaggregaten optischer Gläser signifikant größeren Fertigungsaggregaten technischer Gläser, eben Flach-, Dünn- und Rohrgläser, zugeschnitten sind.
  • Technische Gläser besitzen üblicherweise ein „langes“ Viskositätsprofil, das heißt, ihre Viskosität variiert nicht so stark mit sich ändernder Temperatur. Hieraus resultieren längere Zeiten der jeweiligen Einzelprozesse, sowie im Allgemeinen erhöhte Prozesstemperaturen, was sich bei den technischen Großaggregaten weniger ausgeprägt negativ auf die Wirtschaftlichkeit auswirkt. Hinzu kommen signifikant erhöhte Verweilzeiten der Materialien in den Aggregaten, aufgrund von Strömungsbedingungen und Aggregatgröße. Dies ist sehr kritisch für Gläser, die eine hohe Kristallisationsneigung haben. Lange Gläser sind in kontinuierlichen Großaggregaten vorteilhaft, weil diese Gläser eine größere Temperaturspanne aufweisen, in der sie verarbeitet werden können. Das Verfahren muss also nicht auf eine möglichst schnelle Verarbeitung des noch heißen Glases ausgerichtet sein.
  • Wollte man nun klassisch-optische Materialien in einem technischen Standard-Flachglasprozess (z.B. Ziehen, Overflow Fusion, Down Draw, Walzen) produzieren, müsste die chemische Zusammensetzung der optischen Gläser gerade auf eine Änderung, normalerweise Reduzierung, des Gehaltes derjenigen Komponenten abzielen, welchen den optischen Gläsern, die gewünschten optischen Eigenschaften verleihen. Solche Maßnahmen wären beispielsweise die Reduktion der Anteile an TiO2, ZrO2, Nb2O5, BaO, CaO, ZnO, SrO oder La2O3. Dies führt dann in der Tat zu längeren und weniger kristallisationsempfindlichen Gläsern, aber auch zu einem deutlichen Verlust an Brechwert- und Dispersionseigenschaften.
  • Erschwerend kommt hinzu, dass die aktuell aus wirtschaftlichen Gründen favorisierten Flach-/Dünnglasprozesse bestimmte chemische Anforderungen an die zu verarbeitenden Gläser stellen, die von den klassisch-optischen Gläsern nicht eingehalten werden: Es dürften beispielsweise in einem Floatprozess keine redox-anfälligen Komponenten im Glas vorhanden sein. Somit verbieten sich beispielsweise optische Standardkomponenten, wie die Oxide von Blei, Bismut, Wolfram sowie die klassischen polyvalenten Läutermittel (Arsen), deren effektive Wirkung eben genau auf der Verschiebung des Redox-Gleichgewichtes beruht.
  • Insgesamt unterscheiden sich damit diese beiden klassischen Materialgruppen, die optischen und die technischen Gläser im Hinblick auf ihre Verarbeitbarkeit in unvereinbarer Art und Weise.
  • Es gibt zahlreiche Anwendungen für Dünngläser mit hohem Brechungsindex abseits der klassischen Anwendungsfelder. Natürlich besteht die Möglichkeit, solche dünnen Gläser durch Nachbearbeitung eines Barrens optischen Glases herzustellen. Es liegt aber auf der Hand, dass das Schneiden und Polieren solcher Barrenabschnitte extrem teuer ist und außerdem das Glas sehr stark beansprucht. Sehr geringe Dicken sind in großen Abmessungen somit gar nicht zu erzielen. Wo dünne Gläser mechanisch poliert werden, ist die Oberflächenbeschaffenheit nicht optimal.
  • WO 2012/055860 A2 betrifft transparente Schichtverbunde, die optotechnische Hybridgläser umfassen, welche Brechwerte von mehr als 1,6 aufweisen. Die dort beschriebenen Hybridgläser enthalten allerdings kein Zinkoxid. Der Grund ist, dass angenommen wurde, Zinkoxid würde zu Kristallisation während der Heißformgebung führen. Tatsächlich kann Zinkoxid in Verbindung mit der richtigen Menge an Bariumoxid aber die Kristallisation wirksam verhindern und so eine sehr wirtschaftliche Herstellung ermöglichen.
  • GB 2447637 A betrifft einen OLED-Schichtverbund, der für Beleuchtungs- oder Displayzwecke eingesetzt werden kann. Hier wird allerdings ein Substratglas verwendet, welches einen Brechwert von lediglich etwa 1,5 aufweist. Die damit einhergehenden Nachteile müssen mit einer Antireflexschicht abgeschwächt werden.
  • US 2012/0114904 A1 betrifft Flachglas, das Eisenoxid enthält und in OLEDs eingesetzt werden kann. In diesem Glas ist das besondere Verhältnis von BaO zu ZnO nicht erfüllt, die Gläser enthalten nämlich wesentlich mehr BaO als ZnO. Durch die abweichende Zusammensetzung haben diese Gläser im Vergleich zu den erfindungsgemäßen Dünngläsern deutlich höhere Schmelztemperaturen wie auch Heißverarbeitungstemperaturen. Dadurch greifen die entsprechenden Schmelzen das verwendete Feuerfestmaterial wesentlich stärker an. Außerdem wird die Einschlussfreiheit und die geometrische Konstanz der fertigen Produkte beeinträchtigt.
  • US 2012/194064 A1 beschreibt eine Diffusionsschicht für OLEDs. Das dort verwendete Glas enthält sehr viel Bi2O3 und sehr wenig SiO2 und BaO. Gleiches gilt für US 2011/287264 A1 .
  • Gerade für die Anwendung als Substrat bzw. Superstrat in einer OLED oder einem Photovoltaikmodul ist es wichtig, das zwischen einem Flachglas und einer angrenzenden Schicht keine oder nur wenig Totalreflexion auftritt. Der Brechungsindex des verwendeten Glases soll möglichst hoch sein. Denn bei vielen Anwendungen in Schichtverbunden grenzt das Glas an eine Schicht mit hohem Brechungsindex, wie beispielsweise ITO in OLEDs. Beim Austritt des in der OLED erzeugten Lichts, muss das Licht aus der ITO-Schicht in das Superstrat aus Glas eindringen. Je größer die Differenz des Brechungsindex zwischen ITO-Schicht und Glas ist, desto ausgeprägter ist die Totalreflexion an der Grenzfläche. Somit können wirtschaftlich hergestellte Dünngläser mit hohem Brechungsindex hier sehr vorteilhaft eingesetzt werden.
  • Es ist die Aufgabe dieser Erfindung, ein Dünnglas bereit zu stellen, welches in einem in line-Fertigungsprozess verarbeitet werden kann und dabei die optischen Eigenschaften eines klassischen optischen Glases aufweist. Mit anderen Worten: das Glas soll die Verarbeitbarkeit eines technischen Glases mit den optischen Eigenschaften eines optischen Glases vereinen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche gelöst.
  • Die Dünngläser dieser Erfindung sind hochtransparent, kristallisationsresistent, chemisch beständig und hochbrechend. Ihr Viskositäts-Temperatur-Verhalten ist auf den Herstellungsprozess mit in line-Flachglasverfahren abgestimmt.
  • Das Glas dieser Erfindung ist ein Flachglas, insbesondere ein Flachglas mit geringer Dicke von vorzugsweise weniger als 2 mm (hiernach „Dünnglas“). Die erfindungsgemäßen Dünngläser unterscheiden sich von klassischen optischen Gläsern nicht nur durch ihre Dicken, sondern auch durch ihre Oberflächenbeschaffenheit. Das hängt mit den Herstellungsverfahren zusammen, mit welchen sie erhältlich sind. Bei dem Versuch, klassisch optische Gläser in Dicken von 2 mm oder weniger herzustellen, würden je nach gewähltem Herstellungsprozess bestimmte Probleme auftreten. Wie oben beschrieben, würde bei den großtechnischen in line-Fertigungsverfahren aufgrund der Kürze der Gläser und ihrer Kristallisationsneigung kein zufriedenstellendes Ergebnis erzielt werden. Würde hingegen versucht, die Gläser durch Schneiden und Polieren aus Barrenabschnitten herzustellen, würde dies einerseits die Kosten in die Höhe treiben und andererseits eine Oberflächenbeschaffenheit erzielt werden, die kaum den Anforderungen an das Glas gerecht würde. Die Dünngläser dieser Erfindung haben Brechwerte von > 1,60 und vorzugsweise sogar > 1,65.
  • Die Dünngläser dieser Erfindung sind aufgrund ihrer Zusammensetzung mit in line-Fertigungsverfahren herstellbar. In line-Fertigungsverfahren dieser Erfindung sind insbesondere Down Draw, Overflow Fusion, Floaten und Walzen. Besonders bevorzugt sind Down Draw und Overflow Fusion. Durch diese Herstellungsverfahren lassen sich Dünngläser herstellen, die besondere Oberflächenbeschaffenheiten aufweisen. Die Dünngläser haben aufgrund der Herstellungsverfahren, mit denen sie erhältlich sind, wenigstens eine, insbesondere zwei, feuerpolierte Oberfläche/n. Feuerpolierte Oberflächen sind sehr glatt, d.h. sie weisen nur geringe Rauheit auf. Im Gegensatz zum mechanischen Polieren wird eine Oberfläche beim Feuerpolieren nicht abgeschliffen, sondern das zu polierende Material wird so hoch erhitzt, dass es glattfließt. Daher sind die Kosten für die Herstellung einer glatten Oberfläche durch Feuerpolieren wesentlich geringer als für die Herstellung einer sehr glatten mechanisch polierten Oberfläche.
  • Mit den erfindungsgemäßen in line-Fertigungsverfahren werden Dünngläser erhalten, die wenigstens eine feuerpolierte Oberfläche aufweisen. Wenn für die Herstellung ein Down Draw oder Overflow Fusion Verfahren verwendet wird, so weisen die erhaltenen Gläser sogar zwei feuerpolierte Oberflächen auf.
  • Mit „Oberflächen“ sind bezogen auf das erfindungsgemäße Dünnglas die Ober- und/oder Unterseite gemeint, also die beiden Flächen, welche im Vergleich zu den übrigen Flächen die größten sind.
  • Feuerpolierte Oberflächen zeichnen sich durch eine besonders geringe Rauheit aus. Die Rauheit einer feuerpolierten Oberfläche ist geringer als die einer mechanisch polierten Oberfläche.
  • Die feuerpolierte/n Oberfläche/n der Dünngläser dieser Erfindung weisen vorzugsweise eine quadratische Rauheit (Rq oder auch RMS) von höchstens 5 nm, bevorzugt höchstens 3 nm und besonders bevorzugt höchstens 1 nm auf. Die Rautiefe Rt beträgt für die Dünngläser vorzugsweise höchstens 6 nm, weiter bevorzugt höchstens 4 nm und besonders bevorzugt höchstens 2 nm. Die Rautiefe wird gemäß DIN EN ISO 4287 bestimmt.
  • Bei mechanisch polierten Oberflächen sind die Rauheitswerte schlechter. Außerdem sind bei mechanisch polierten Oberflächen Polierspuren unter dem Rasterkraftmikroskop (AFM) erkennbar. Des Weiteren können ebenfalls unter dem AFM Reste des mechanischen Poliermittels, wie Diamantpulver, Eisenoxid und/oder CeO2, erkannt werden. Da mechanisch polierte Oberflächen nach dem Polieren stets gereinigt werden müssen, kommt es zu Auslaugung bestimmter Ionen an der Oberfläche des Glases. Diese Verarmung an bestimmten Ionen kann mit Sekundärionenmassenspektrometrie (ToF-SIMS) nachgewiesen werden. Solche Ionen sind beispielsweise Ca, Zn, Ba und Alkalimetalle.
  • Das Dünnglas dieser Erfindung weist eine Dicke von weniger als 2 mm, bevorzugt höchstens 0,8 mm und mehr bevorzugt höchstens 0,6 mm auf. Besonders bevorzugt beträgt die Dicke höchstens 0,35 mm und insbesondere höchstens 0,2 mm. Ein so dünnes Glas ist hinreichend elastisch, um z.B. flexible OLED-Schichtverbunde zu ermöglichen. Um hinreichende Stabilität zu gewährleisten soll die Dicke vorzugsweise wenigstens 0,02 mm betragen.
  • Damit die Dünngläser dieser Erfindung in in line-Fertigungsverfahren hergestellt werden können, sollten sie hinsichtlich ihrer Kristallisationseigenschaften bestimmte Parameter einhalten. Diese Parameter sind bei klassischen optischen Gläsern nicht in dem Maße wichtig, weil die optischen Gläser üblicherweise schnell abgekühlt werden. Die optischen Gläser werden also schnell von einer Temperatur oberhalb der oberen Entglasungsgrenze (OEG) bis auf eine Temperatur unterhalb der unteren Entglasungsgrenze (UEG) abgekühlt.
  • Bei der Verarbeitung mit in line-Fertigungsverfahren werden die Gläser allerdings für einen längeren Zeitraum bei einer vergleichsweise hohen Temperatur gehalten. Daher sollen die erfindungsgemäßen Dünngläser eine solche Resistenz gegen Kristallisation aufweisen, dass sie selbst dann keine bzw. keine sichtbaren Kristalle zeigen, wenn sie während eines Zeitraumes von 60 Minuten bei Temperaturen von 800°C bis 1050°C (OEG/60) gehalten werden. Dieser Test wird in einem kalibrierten Gradientenofen mit der Pt-Trägerblechmethode durchgeführt. Sichtbare Kristalle sind erfindungsgemäß Kristalle, die einen Durchmesser von mehr als 10 µm aufweisen.
  • Die Dünngläser dieser Erfindung kommen mit vergleichsweise wenig SiO2 aus. SiO2 ist zwar eine wichtige Komponente im Glas, weil sie die Viskositätskurve weniger steil macht. Allerdings kann dann, wenn viel SiO2 verwendet wird, nur verhältnismäßig weniger an solchen Komponenten zugesetzt werden, die den Brechwert wirksam erhöhen können. Die Dünngläser dieser Erfindung enthalten daher nur bis zu 60 Mol%, vorzugsweise nur bis zu 56 Mol%, weiter bevorzugt bis zu 52 Mol% und besonders bevorzugt bis zu 50 Mol% SiO2. Gleichwohl müssen die Dünngläser dieser Erfindung gewissen Anforderungen an die chemische Stabilität und die Steilheit der Viskositätskurve Rechnung tragen, so dass mindestens 30 Mol%, bevorzugt mindestens 32 Mol%, weiter bevorzugt mindestens 38 Mol% und besonders bevorzugt mindestens 43 Mol% SiO2 im Dünnglas enthalten sind.
  • Die Dünngläser dieser Erfindung können B2O3 enthalten, vorzugsweise in einem Anteil von wenigstens 6 Mol% und höchstens 20 Mol%. In bevorzugten Ausführungsformen ist die Menge dieser Komponente auf höchstens 17 Mol%, weiter bevorzugt höchstens 15 Mol% und besonders bevorzugt höchstens 8 Mol% begrenzt. Ist der Anteil an B2O3 im bevorzugten Glas zu gering, wird die Viskosität des Glases zu hoch. Wird hingegen eine zu große Menge an B2O3 verwendet, wird die notwendige chemische Beständigkeit nicht erreicht. Dies ist kritisch für die Verarbeitbarkeit des Glases z.B. im Halbleiterprozess (z.B. Reinigung). Ferner erhöhen hohe B2O3-Anteile im Glas den Eintrag des Feuerfestmaterials während der Herstellung in das Glas. Dies führt zu Inhomogenität, Streuung, heterogenen Keimen und wiederum Kristallisation.
  • B2O3 ist wie SiO2 ein Glasbildner; es ist vorteilhaft, wenn der Gehalt von SiO2 und B2O3 so gewählt wird, dass die Summe von SiO2 und B2O3 in einem Wertebereich von 40 bis 65 Mol% angesiedelt ist. Weiter bevorzugt ist eine Summe in einem Bereich von 45 bis 60 Mol% und besonders bevorzugt in einem Bereich von 48 bis 55 Mol%. Werden diese bevorzugten Werte überschritten, werden Gläser mit zu geringem Brechwert erhalten. Werden die Werte unterschritten würde ein solches Glas zu Kristallisation neigen und eine schlechte chemische Resistenz aufweisen.
  • Ein wichtiges Kriterium im Hinblick auf den gewünschten Brechwert und die benötigte Kristallisationsstabilität ist ein ausgewogenes Verhältnis der Komponenten SiO2 und BaO im erfindungsgemäßen Dünnglas. Dieses Verhältnis SiO2 zu BaO ist ein Stoffmengenverhältnis und beträgt vorzugsweise wenigstens 1,5 und höchstens 3,8, weiter bevorzugt wenigstens 1,8 und höchstens 3,0 und besonders bevorzugt wenigstens 2,5.
  • Die Komponente BaO ist ein wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäßen Dünngläser. BaO trägt dazu bei, dass der hohe Brechwert erreicht werden kann. Zu diesem Zweck ist BaO in einem Anteil von wenigstens 10 Mol% und höchstens 25 Mol% in dem erfindungsgemäßen Dünnglas enthalten. Bevorzugt beträgt der BaO-Gehalt wenigstens 12 Mol% und mehr bevorzugt wenigstens 15 Mol%. Zu hohe Anteile können allerdings die chemische Resistenz reduzieren und die Kristallisationstendenz der Gläser verstärken, was bei den erfindungsgemäß bevorzugten Herstellungsverfahren unbedingt vermieden werden muss. Daher ist der BaO-Gehalt vorzugsweise auf höchstens 22 Mol%, weiter bevorzugt höchstens 19 Mol% beschränkt.
  • Das Glas dieser Erfindung umfasst ZnO in einem Gehalt von mindestens 10 Mol% und höchstens 25 Mol%. Weiter bevorzugt ist ein Mindestgehalt an ZnO von wenigstens 12 Mol%, mehr bevorzugt wenigstens 14 Mol% und besonders bevorzugt wenigstens 16 Mol%. Ein Mindestgehalt an ZnO ist notwendig, um einen hohen Brechungsindex zu erhalten. Der Gehalt darf nicht zu hoch sein, da die Gläser sonst zu „kurz“ werden und nicht mehr im technischen HFG-Prozess hergestellt werden können. Daher sollte der Gehalt an ZnO einen Wert von 21 Mol% und insbesondere 19 Mol% vorzugsweise nicht übersteigen.
  • Es hat sich für die Einstellung eines sehr guten Brechwerts bei gutem Viskositätsverhalten und guter Kristallisationsstabilität als sinnvoll erwiesen, ZnO in solchen Mengen einzusetzen, dass es mit SiO2 in einem Stoffmengenverhältnis ZnO zu SiO2 von wenigstens 0,1 und höchstens 0,8, weiter bevorzugt wenigstens 0,25 und höchstens 0,65 steht. In besonders bevorzugten Ausführungsformen beträgt dieses Verhältnis höchstens 0,5.
  • Optimale Brechwerte werden erzielt, wenn die brechwerterhöhenden Komponenten ZnO und BaO in Gesamtmengen von vorzugsweise wenigstens 25 Mol% und mehr bevorzugt wenigstens 30 Mol% im Dünnglas eingesetzt werden. Wie gesagt, kann ein zu hoher Gehalt dieser Komponenten, der zwangsläufig zu Lasten des SiO2-Gehaltes geht, dazu führen, dass die Kristallisationsstabilität leidet. Daher ist die Gesamtmenge der Komponenten ZnO und BaO vorzugsweise auf höchstens 40 Mol% und insbesondere höchstens 35 Mol% beschränkt.
  • Ein optimales Resultat im Hinblick auf die Kristallisations-, Viskositäts- und Brechwerteigenschaften wurde mit einer Mischung der brechwerterhöhenden Komponenten erzielt, bei der das Stoffmengenverhältnis von BaO zu ZnO unterhalb von 1,5 und bevorzugt unterhalb von 1,2 sowie besonders bevorzugt unterhalb von 1,05 lag. Dieses Stoffmengenverhältnis sollte vorzugsweise wenigstens 0,5 und besonders bevorzugt wenigstens 0,8 oder sogar wenigstens 0,9 betragen. Offenbar trägt die Einhaltung dieses Verhältnisses besonders dazu bei, dass die erfindungsgemäßen Gläser im Wege eines in line-Fertigungsprozesses herstellbar sind.
  • Al2O3 erhöht die chemische Resistenz des Glases. Es ist in den erfindungsgemäßen Dünngläsern in Mengen von vorzugsweise bis zu 6 Mol%, weiter bevorzugt bis zu 4 Mol% und besonders bevorzugt bis zu <1 Mol% enthalten. Wird ein zu hoher Anteil an Al2O3 gewählt, so erhöhen sich die Einschmelztemperaturen des Glases, was zu erhöhtem Energieverbrauch und verringerten Aggregatsstandzeiten führt. In Ausführungsformen der Erfindung ist das erfindungsgemäße Dünnglas daher frei von Al2O3.
  • Es ist bevorzugt, dass die erfindungsgemäßen Dünngläser Li2O in Gehalten von nur 0 bis 2 Mol% aufweisen. Diese Komponente kann zur Feineinstellung der Viskositätseigenschaften verwendet werden. In Kombination mit B2O3 kann diese Komponente die Herstellungsanlagen stark angreifen, was zu Trübung, heterogener Keimung und geringen Standzeiten der Aggregate führt. Ferner führt Li2O zu erhöhter Ionenmobilität, zusätzlich verstärkt es die Kristallisationsneigung des Glases. Außerdem wird die chemische Resistenz des Glases verringert. Daher sind bevorzugte Dünngläser frei von Li2O.
  • Die erfindungsgemäßen Dünngläser können K2O umfassen. K2O dient der Feineinstellung der Viskosität. Es ist bevorzugt in Mengen von 0 bis 8 Mol%, insbesondere bis 4 Mol% oder nur bis 1 Mol% im Glas enthalten. Ähnlich wie Li2O führt ein zu großer Anteil am Glas zu erhöhter Ionenmobilität und geringer chemischer Resistenz, so dass bevorzugte Dünngläser keinerlei K2O enthalten.
  • Die erfindungsgemäßen Dünngläser können Na2O umfassen. Na2O dient der Feineinstellung der Viskosität. Es ist bevorzugt in Mengen von 0 bis 10 Mol%, insbesondere bis 4 Mol% oder nur bis 1 Mol%, im Glas enthalten. Ähnlich wie Li2O führt ein zu großer Anteil am Glas zu erhöhter Ionenmobilität und geringer chemische Resistenz. Daher sind bevorzugte Ausführungsformen frei von Na2O.
  • Aus den vorhergehenden Absätzen wird deutlich, dass der Gehalt an Alkalimetalloxiden im erfindungsgemäßen Dünnglas begrenzt werden sollte, um Auslaugeffekte während der Prozessierung zu verhindern. Aus diesem Grund ist der Anteil an den Alkalimetalloxiden Li2O, Na2O und K2O bevorzugt auf einen Gehalt von höchstens 4 Mol%, weiter bevorzugt höchstens 2 Mol% begrenzt. Die erfindungsgemäßen Dünngläser enthalten also bevorzugt keine bzw. nur geringe Anteile an Alkalimetalloxiden, die durch unvermeidliche Verunreinigungen in den Rohstoffen eingetragen werden. Alkalimetalloxide verringern die chemische Beständigkeit des Glases.
  • Einige Ausführungsformen der Dünngläser weisen MgO auf. Bevorzugt liegt dessen Gehalt bei bis zu 3 Mol%, weiter bevorzugt bis zu 2 Mol%. MgO wird eingesetzt, um die Viskosität des Glases einzustellen. Wird zu viel MgO eingesetzt, erhöht dies die Kristallisationsneigung der Gläser. Deshalb sind bevorzugte Ausführungsformen frei von MgO.
  • Die Dünngläser können SrO umfassen. Dieses liegt dann in Mengen von bis zu 12 Mol% oder bis zu 11 Mol% vor, bevorzugte Ausführungsformen weisen höchstens 10 Mol% oder höchstens 8 Mol% auf, um die Viskosität des Glases einzustellen. Wird zu viel SrO eingesetzt, werden zu kurze Gläser erhalten.
  • Die Dünngläser dieser Erfindung können CaO enthalten, um die Abhängigkeit der Viskosität von der Temperatur einzustellen. Zu diesem Zweck wird CaO in Mengen von bis zu 10 Mol% eingesetzt, bevorzugte Ausführungsformen weisen bis zu 8 Mol% auf. Wird zu viel CaO eingesetzt, wird ein zu kurzes Glas erhalten.
  • Um die Länge des Glases optimal einzustellen, soll der Anteil der Summe der Oxide BaO, SrO, CaO, MgO und ZnO zusammen vorzugsweise einen Wert von 30 bis 50 Mol% annehmen, weiter bevorzugt sind 35 bis 46 Mol%, am meisten bevorzugt sind 39 bis 44 Mol%.
  • Um die Brechwerte des Dünnglases anzuheben, können TiO2 und/oder ZrO2 verwendet werden. Dabei liegt der Gehalt an TiO2 bei vorzugsweise 0 bis 9 Mol% und besonders bevorzugt bei 1 bis 6 Mol%. In besonders bevorzugten Ausführungsformen werden wenigstens 3 Mol% TiO2 verwendet. Durch die Zugabe von TiO2 und/oder ZrO2 wird auch die chemische Stabilität verbessert.
  • Der Gehalt von ZrO2 beträgt bevorzugt 0 bis 5 Mol% und besonders bevorzugt 0,25 bis 4 Mol% oder bis 3 Mol%. Werden diese Komponenten in zu großer Menge eingesetzt, erhöht sich die Kristallisationsneigung der Gläser. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung, weisen die Dünngläser beide Komponenten TiO2 und ZrO2 auf, wobei vorzugsweise der Gehalt an TiO2 stets größer ist als der Gehalt an ZrO2. In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist der Gehalt an TiO2 sogar mindestens doppelt so hoch wie derjenige an ZrO2.
  • Die erfindungsgemäßen Gläser können Y2O3 in Mengen von 0 bis 7 Mol% umfassen. Bevorzugte Ausführungsformen sind allerdings frei von Y2O3. Ferner können die Dünngläser Nb2O5 enthalten, bevorzugt in einem Anteil von 0 bis 9 Mol%, weiter bevorzugt von 0,25 bis 5 Mol% oder bis 3,5 Mol% oder bis 3 Mol%. Eine weitere optionale Komponente ist La2O3, die in einem Gehalt von 0 bis 10 Mol% und besonders bevorzugt von 0,1 bis 5 Mol% verwendet werden kann. Die in diesem Absatz genannten Komponenten dienen der Einstellung der erfindungsgemäß benötigten hohen Brechwerte. Es ist allerdings zu berücksichtigen, dass die Mengen, in denen diese Komponenten eingesetzt werden, begrenzt werden müssen, weil ansonsten die Kristallisationsneigung stark zunimmt. Es hat sich erwiesen, dass die hier diskutierten Oxide (Y2O3, Nb2O5, La2O3) am besten in Mengen von insgesamt 0 bis 8 Mol%, bevorzugt 0 bis 5 Mol% im erfindungsgemäßen Dünnglas eingesetzt werden. Zu berücksichtigen ist auch, dass diese hier genannten Komponenten sehr teuer sind und auch aus diesem Grund die eingesetzte Menge begrenzt werden sollte.
  • Damit der hohe Brechungsindex der erfindungsgemäßen Dünngläser erreicht werden kann, wird die Glaszusammensetzung vorzugsweise so gewählt, dass die Summe der stark brechwerterhöhenden Komponenten TiO2, ZrO2, Nb2O5 La2O3, Y2O3 wenigstens 2,5 Mol%, weiter bevorzugt wenigstens 3 Mol%, mehr bevorzugt wenigstens 4 Mol% beträgt. Diese Summe sollte allerdings zur Begrenzung der Kristallisationsneigung einen Wert von vorzugsweise 15 Mol%, weiter bevorzugt 12 Mol%, mehr bevorzugt 9,5 Mol% und besonders bevorzugt 8 Mol% nicht übersteigen.
  • Wenn es in dieser Beschreibung heißt, die Gläser seien frei von einer Komponente oder enthalten eine gewisse Komponente nicht, so ist damit gemeint, dass diese Komponente allenfalls als Verunreinigung in den Gläsern vorliegen darf. Das bedeutet, dass sie nicht in wesentlichen Mengen zugesetzt wird oder enthalten ist. Nicht wesentliche Mengen sind erfindungsgemäß Mengen von weniger als 1000 ppm, bevorzugt weniger als 500 ppm und am meisten bevorzugt weniger als 100 ppm. Bevorzugt sind die erfindungsgemäßen Dünngläser frei von in dieser Beschreibung nicht als Glasbestandteil genannten Komponenten. Insbesondere sind die Dünngläser dieser Erfindung vorzugsweise frei von PbO, weil PbO eine nicht umwelt- und gesundheitsverträgliche Komponente ist. Ferner ist das Glas vorzugsweise frei von Bi2O3, weil diese Komponente die Kristallisationstendenz und die Rohstoffkosten der Gläser stark erhöht und die Transmission erniedrigt. Das Glas enthält vorzugsweise kein Fe2O3, weil Fe2O3 die Transmission verringert.
  • Zusätzlich können dem Dünnglas zur Läuterung die üblichen Läutermittel zugesetzt werden wie insbesondere SnO2, Sb2O3, Sulfate und/oder Chloride.
  • As2O3 könnte ebenfalls zugesetzt werden, darauf wird aber aus toxikologischen und umweltkritischen Gründen bevorzugt verzichtet.
  • Wie zuvor erwähnt, weisen die erfindungsgemäßen Gläser vergleichsweise geringe Schmelz- und Heißverarbeitungstemperaturen auf. Die Heißverarbeitungstemperaturen (VA) der erfindungsgemäßen Gläser liegen bei vorzugsweise weniger als 1000°C, weiter bevorzugt in einem Bereich von 800°C bis 1000°C und besonders bevorzugt in einem Bereich von 820°C bis 970°C. Niedrige Verarbeitungstemperaturen schonen die Aggregate und erhöhen somit die Wirtschaftlichkeit der Herstellung.
  • Die Schmelztemperaturen der Gläser – ausgedrückt durch die Temperaturen, bei denen die Gläser eine Viskosität von 102 dPas aufweisen – liegen erfindungsgemäß bevorzugt in einem Bereich von wenigstens 800°C und höchstens 1150°C, weiter bevorzugt in einem Bereich von mindestens 900°C und höchstens 1100°C.
  • Die Transformationstemperaturen (Tg) der erfindungsgemäßen Gläser liegen vorzugsweise in einem Bereich von mehr als 550°C, weiter bevorzugt mehr als 600°C und vorzugsweise weniger als 750°C, weiter bevorzugt weniger als 700°C.
  • Die Dünngläser dieser Erfindung werden vorzugsweise in einem Flachglasverfahren hergestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte
    • a. Schmelzen eines Glasgemenges, das die folgenden Komponenten in Mol% umfasst
    von bis
    SiO2 30 60
    B2O3 0 20
    ZnO 10 25
    BaO 10 25
    • b. Verarbeiten der Glasschmelze zu einem Dünnglas.
  • Die Verarbeitung der Glasschmelze zu einem Dünnglas erfolgt vorzugsweise in einem in line-Fertigungsverfahren bzw. Flachglasverfahren. Es zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Glasschmelze in geschmolzenem Zustand weiter verarbeitet wird, ohne dass sie zuvor abgekühlt wird.
  • Die Flachglasverfahren sind vorzugsweise Down Draw oder Overflow Fusion. Andere Verfahren wie Floaten und Walzen sind auch möglich, aber aufgrund einer tendenziell schlechteren Glasoberfläche nicht bevorzugt. Falls das Glas gefloatet werden soll, sind außerdem redox-spezifische Eigenschaften bestimmter Einzelkomponenten zu beachten. Daher ist dieser Heißformgebungsprozess nicht bevorzugt.
  • Die erfindungsgemäßen Flachglasverfahren sind vorzugsweise sogenannte in-line-Verfahren, bei denen das Dünnglas geschmolzen und unmittelbar im Anschluss geformt wird. Das Dünnglas wird also nicht zunächst in Barren gegossen und dann weiter verarbeitet, sondern direkt nach der Schmelze zu einem Dünnglas geformt.
  • Bevorzugte Verfahren sind das Down Draw- sowie das Overflow Fusion-Verfahren. Das Down Draw-Verfahren ist in WO 02/051757 A2 und das Overflow Fusion-Verfahren in WO 03/051783 A1 beschrieben.
  • Im Down Draw-Verfahren wird eine Glasschmelze, die aus einem Ziehtank durch eine Düse fließt, ggf. unter Verwendung eines Leitkörpers zu einem Glasband geformt, welches von seitlich angeordneten Walzen auf die gewünschte Dicke und Breite nach unten gezogen wird.
  • Im Overflow Fusion-Verfahren wird eine Glasschmelze in eine Überlaufwanne geleitet, aus der die Glasschmelze an mindestens zwei Seiten über den Rand läuft (Overflow). Die beiden Bänder herabfließender Glasschmelze laufen an den Wänden der Überlaufwanne hinab und vereinigen sich (Fusion) am unteren Teil der spitz zulaufenden Wände zu einem Glasband.
  • In beiden Verfahren wird die Glasschmelze relativ lang in einem flüssigen Zustand gehalten und bewegt. Dadurch ist die Gefahr der Kristallisation vergleichsweise hoch. Somit muss der Aspekt der Kristallisation besonders beachtet werden. Ein anderer wichtiger Aspekt ist das Temperatur-Viskositäts-Profil der Gläser. Die Verarbeitung gelingt wesentlich besser, wenn die Gläser mit abnehmender Temperatur nicht zu schnell zu dickflüssig werden und die Verarbeitungstemperatur nicht zu hoch ist. Die Gläser dieser Erfindung haben diese Eigenschaften, wodurch die Prozessführung stabiler gestaltet werden kann sowie die Standzeit der verwendeten Produktionsgeräte (Ziehtanks, Overflow Fusion-Rinne etc.) merklich gesteigert werden kann.
  • Erfindungsgemäß ist auch ein Schichtverbund, der wenigstens eines der Dünngläser dieser Erfindung umfasst. Der Schichtverbund ist vorzugsweise transparent oder mindestens zu einer Seite hin transparent.
  • Der erfindungsgemäße Schichtverbund umfasst vorzugsweise eine Halbleiterschicht und zwei Elektroden. Eine Elektrode kann dabei eine leitfähige transparente Oxidschicht (z.B. ITO) oder auch eine Elektrode aus Silbernanodrähten sein, die durch ihre Anordnung eine elektrische Leitung ermöglichen. Der Schichtverbund umfasst ferner bevorzugt eine Substrat- oder Superstratschicht, wobei die Substratschicht bzw. Superstratschicht das erfindungsgemäße Dünnglas umfasst oder daraus besteht.
  • Da die erfindungsgemäßen Dünngläser in der Regel sehr alkalimetalloxidarm sind, kann in einer bevorzugten Ausführung des Schichtverbunds auf eine Sperr- oder Barriereschicht zwischen Dünnglas und Halbleiterschicht verzichtet werden. Diese Sperrschicht ist bei bestimmten Halbleiterschichten normalerweise notwendig um eine Diffusion von Alkaliionen in die Halbleiterschicht zu vermeiden. Alkaliionen, die in die Halbleiterschicht diffundieren, können zu Defekten bis hin zum kompletten Ausfall des Systems führen (z.B. bei Anwendungen im TFT-Display).
  • Auch ein System mit Glassubstraten auf beiden Seiten des Schichtverbundes ist möglich, besonders bevorzugt bei transparenten OLED-Beleuchtungssystemen, oder auch, um mit dem Glas eine hermetische Verkapselung eines OLED- oder PV-Systems zu erreichen.
  • In bevorzugten Ausführungsformen wird der Schichtverbund für den Aufbau eines lichterzeugenden OLED-Systems verwendet.
  • Ein erfindungsgemäßer Schichtverbund mit dem erfindungsgemäßen Dünnglas als Substrat- oder Superstratschicht ist allgemein besonders geeignet für alle Anwendungen bei denen Strahlung wie z.B. sichtbares Licht, UV-, IR- oder sonstige Strahlung durch das System geleitet werden soll und eine bzw. mehrere Schichten einen erhöhten Brechungsindex aufweisen, wobei es an der Grenzfläche zwischen der bzw. den Schichten zu Reflexionen kommen kann.
  • Dies sind z.B. ganz allgemein optische und insbesondere Halbleiteranwendungen z.B. OLED-Systeme (als Display und insbesondere auch zur Flächenbeleuchtung als Leuchtmittel). Eine andere Halbleiteranwendung ist z.B. Dünnschicht-Photovoltaik, besonders bevorzugt organische Dünnschicht-PV.
  • In alternativen Ausführungsformen können die erfindungsgemäßen Schichtverbunde auch in Solarmodulen oder als Solarmodule zum Einsatz kommen. Es liegt auf der Hand, dass mit Hilfe der erfindungsgemäß verwendeten Gläser auch für Solarmodule vorteilhafte Eigenschaften im Schichtverbund erzielt werden können, weil es auch dort auf den ungehinderten Durchgang von Licht durch ein Substratglas ankommt. Folglich können unter Verwendung der Schichtverbunde Solarmodule mit verbessertem Wirkungsgrad erhalten werden. Auch in solchen Solarmodulen wird der Schichtverbund zusammen mit Elektroden eingesetzt.
  • Das erfindungsgemäße Dünnglas ist über einen Flachglasprozess herstellbar. Unter „Flachglasprozess“ wird erfindungsgemäß bevorzugt ein Prozess verstanden, der Zugang zu Glas in dem im Weiteren beschriebenen Aspektverhältnis (Dicke zu Flächenausdehnung) von Scheiben gewährt. Diese Scheiben zeichnen sich durch minimale Dicken von 0,02 mm (Dünnstgläser) über Standarddicken von 0,1–1 mm, bis hin zu Dicken von 3 mm aus. Die Breiten liegen vorzugsweise zwischen 0,1 bis 3 m. Die Art des Flachglasprozesses variiert mit dem angestrebten Aspektverhältnis zwischen den bevorzugten Verfahren Down Draw- und Overflow Fusion- und verwandten Prozessen. Dadurch wird erfindungsgemäß die erforderliche Dicke des Dünnglases in der Substratschicht erreicht. Mit üblichen optischen Gläsern, die einen Brechungsindex von > 1,6 aufweisen, können diese Flachglasprozesse nicht durchgeführt werden, weil sie Komponenten enthalten bzw. Zusammensetzungen aufweisen, welche zu einer geringen Kristallisationsstabilität der Gläser führen.
  • Die Substratschicht im Schichtverbund weist vorzugsweise eine Schichtdicke von weniger als 3 mm auf. Weiter bevorzugt beträgt diese Schichtdicke weniger als 2 mm und besonders bevorzugt weniger als 1 mm oder weniger als 0,5 mm. In der bevorzugten flexiblen Form des Schichtaufbaus beträgt die Schichtdicke bevorzugt < 500 µm, besonders bevorzugt < 200 µm. Dies ist vorteilhaft, weil die Elastizität des Glases mit sinkender Dicke steigt. Der Schichtverbund würde also mit steigender Dicke insgesamt weniger elastisch. Wird die Schichtdicke aber zu klein gewählt, erschwert sich zum einen die Verarbeitbarkeit, zum anderen wird der Schichtverbund insgesamt weniger resistent gegen Beschädigung. Daher beträgt die Schichtdicke der Substratschicht vorzugsweise wenigstens 0,03 mm und weiter bevorzugt wenigstens 0,05 mm. Die vorteilhafte Elastizität des Dünnglases wird durch geeignete Auswahl der Inhaltsstoffe erzielt.
  • Der Schichtverbund ist vorzugsweise Bestandteil eines OLED-Beleuchtungssystems (Leuchtmittel). Erfindungsgemäß ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Gläser als Substratgläser für eine OLED bzw. in einem OLED Beleuchtungssystem.
  • Erfindungsgemäß ist auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Glases in Form eines Dünnglases als Substrat oder Superstrat, insbesondere in einem Schichtverbund mit einer Halbleiterschicht. Bevorzugt erfolgt die Verwendung in einem oben beschriebenen Schichtverbund.
  • Beispiele
  • Die folgenden Beispiele zeigen Synthesezusammensetzungen, der Dünngläser dieser Erfindung sowie einige Parameter, die diesen Gläsern eigen sind. Die Angaben sind in Mol% außer bei Verhältnisangaben. Die angegebenen Verhältnisse betreffen Stoffmengenverhältnisse.
    I II III IV V VI VII VIII IX
    SiO2 47,15  47,16  46,63 47,10 47,10 40,86 54,58  47,64  50,67
    B2O3 6,70  6,83  6,75 6,82 6,82 11,52   6,89  7,33
    Al2O3                 3,05
    CaO 7,15  7,15  7,07 7,14       7,21   
    SrO         7,14 7,25 6,84     
    BaO 16,46  16,47  16,28 16,44 16,45 16,68 15,74  16,63  17,13
    ZnO 17,06  17,06  16,88 17,04 17,04 17,29 16,32  17,24  18,34
    TiO2 3,42  2,56  4,38 3,41 3,41 4,32 4,89     
    ZrO2 0,68  1,32  1,30 0,68 0,68 1,38 0,98  3,02  0,74
    La2O3                  
    Nb2O5 1,36  1,46  0,70 1,36 1,36 0,69 0,65  1,38  2,75
    SiO2/BaO 2,86  2,86  2,86 2,86 2,86 2,45 3,47  2,86  2,96
    ZnO/SiO2 0,36  0,36  0,36 0,36 0,36 0,42 0,30  0,36  0,36
    ZnO+BaO 33,52  33,53  33,16 33,48 33,49 33,97 32,06  33,87  35,47
    BaO/ZnO 0,96  0,97  0,96 0,96 0,97 0,96 0,96  0,96  0,93
    X XI XII XIII XIV XV XVI XVII XVIII
    SiO2 47,45  34,43  33,82 43,42 39,57 33,49 32,49  46,63  30,92
    B2O3 6,87  16,01  15,71 7,83 11,23 15,58 15,04  6,75  14,14
    Al2O3                  
    CaO 7,19              7,07   
    SrO   6,57  9,08 7,20 7,29 6,60 9,13    9,19
    BaO 16,57  17,19  16,89 16,67 16,78 17,25 16,98  16,28  17,09
    ZnO 17,18  17,82  17,51 17,28 17,40 17,87 17,60  16,88  17,72
    TiO2 1,20  4,89  4,81 3,46 4,35 4,91 4,83  4,38  5,30
    ZrO2 0,69  1,42  1,40 1,04 1,39 1,43 1,41  1,30  1,59
    La2O3 1,49  0,89    1,73 1,16 2,08 1,75    2,92
    Nb2O5 1,37  0,78  0,77 1,38 0,83 0,78 0,77  0,70  1,13
    SiO2/BaO 2,86  2,00  2,00 2,60 2,36 1,94 1,91  2,86  1,81
    ZnO/SiO2 0,36  0,52  0,52 0,40 0,44 0,53 0,54  0,36  0,57
    ZnO+BaO 33,75  35,01  34,40 33,95 34,18 35,12 34,58  33,16  34,81
    BaO/ZnO 0,96  0,96  0,96 0,96 0,96 0,97 0,96  0,96  0,96
    Figure DE102013102848B3_0001
  • Alle Beispielgläser konnten mit erfindungsgemäßen in line-Fertigungsverfahren zu Dünngläsern dieser Erfindung verarbeitet werden, ohne dass Kristallisation auftrat.

Claims (10)

  1. Dünnglas mit einem Brechungsindex von mehr als 1,60 umfassend die folgenden Komponenten in Mol% von bis SiO2 30 60 B2O3 0 20 ZnO 10 25 BaO 10 25
    wobei das Stoffmengenverhältnis von BaO zu ZnO weniger als 1,5 beträgt.
  2. Dünnglas nach Anspruch 1 umfassend die folgenden Komponenten in Mol% von bis SiO2 30 60 B2O3 0 20 Al2O3 0 6 ZnO 10 25 BaO 10 25 CaO 0 10 SrO 0 11 MgO 0 3 Na2O 0 10 K2O 0 8 Li2O 0 2 TiO2 0 9 ZrO2 0 5 Nb2O5 0 3 La2O3 0 10 Y2O3 0 7
  3. Dünnglas nach Anspruch 1 oder 2 mit einem B2O3-Gehalt von wenigstens 6 Mol%.
  4. Dünnglas nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Summe der Gehalte von BaO, SrO, CaO, MgO und ZnO wenigstens 30 und höchstens 50 Mol% beträgt.
  5. Dünnglas nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Summe der Gehalte TiO2, ZrO2, Y2O3, La2O3 und Nb2O5 wenigstens 2,5 und höchstens 12 Mol% beträgt.
  6. Dünnglas nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend die folgenden Komponenten in Mol%: von bis SiO2 43,5 49,5 B2O3 6,0 9,0 ZnO 15 17 BaO 14,5 17,5 CaO 4,5 10 TiO2 2 6 ZrO2 0,5 4 Nb2O5 0,2 1,5
  7. Dünnglas nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einer feuerpolierten Oberfläche.
  8. Schichtverbund, insbesondere OLED, umfassend ein Dünnglas nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens eine Halbleiterschicht.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Dünnglases nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit den Schritten a. Schmelzen eines Glasgemenges, das die folgenden Komponenten in Mol% umfasst von bis SiO2 30 60 B2O3 0 20 ZnO 10 25 BaO 10 25
    b. Verarbeiten der Glasschmelze zu einem Dünnglas.
  10. Verwendung eines Glases nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in Form eines Dünnglases als Substrat oder Superstrat.
DE201310102848 2013-03-20 2013-03-20 Hochbrechende Dünngläser, Verfahren zu deren Herstellung, Schichtverbund und Verwendung Expired - Fee Related DE102013102848B3 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310102848 DE102013102848B3 (de) 2013-03-20 2013-03-20 Hochbrechende Dünngläser, Verfahren zu deren Herstellung, Schichtverbund und Verwendung
TW103107368A TW201500317A (zh) 2013-03-20 2014-03-05 高折射率薄玻璃
US14/217,787 US9701568B2 (en) 2013-03-20 2014-03-18 Highly refractive thin glasses
JP2014055045A JP6689562B2 (ja) 2013-03-20 2014-03-18 高屈折性薄板ガラス
KR1020140032118A KR20140115270A (ko) 2013-03-20 2014-03-19 고굴절 박판 유리
FR1452335A FR3003559A1 (fr) 2013-03-20 2014-03-20 Verres minces a indice de refraction eleve
CN201410104393.0A CN104058589B (zh) 2013-03-20 2014-03-20 高度折射的薄玻璃

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310102848 DE102013102848B3 (de) 2013-03-20 2013-03-20 Hochbrechende Dünngläser, Verfahren zu deren Herstellung, Schichtverbund und Verwendung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013102848B3 true DE102013102848B3 (de) 2014-02-06

Family

ID=49944229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201310102848 Expired - Fee Related DE102013102848B3 (de) 2013-03-20 2013-03-20 Hochbrechende Dünngläser, Verfahren zu deren Herstellung, Schichtverbund und Verwendung

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9701568B2 (de)
JP (1) JP6689562B2 (de)
KR (1) KR20140115270A (de)
CN (1) CN104058589B (de)
DE (1) DE102013102848B3 (de)
FR (1) FR3003559A1 (de)
TW (1) TW201500317A (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015151288A (ja) * 2014-02-13 2015-08-24 日本電気硝子株式会社 高屈折率ガラス
EP2632867B1 (de) * 2010-10-26 2015-10-14 Schott Ag Transparente schichtverbunde
WO2016008867A1 (de) * 2014-07-14 2016-01-21 Schott Ag Hochbrechende dünngläser
DE202016103453U1 (de) 2016-06-29 2017-10-06 Emdedesign Gmbh Leuchte umfassend ein flexibles OLED-Leuchtmittel
US10308545B2 (en) 2010-10-26 2019-06-04 Schott Ag Highly refractive thin glasses
US10343946B2 (en) 2010-10-26 2019-07-09 Schott Ag Highly refractive thin glasses
EP3647284A4 (de) * 2017-06-30 2021-03-24 Tunghsu Technology Group Co., Ltd. Aluminiumborsilikat und herstellungsverfahren und anwendung davon

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011084132A1 (de) 2011-10-07 2013-04-11 Schott Ag Glasrolle
DE102016107934B4 (de) * 2016-04-28 2023-07-13 Schott Ag Verfahren zur Herstellung hochbrechender Dünnglassubstrate
DE102016115297A1 (de) * 2016-08-17 2018-02-22 Schott Ag Dünnes Glasprodukt und Verfahren zu seiner Herstellung
US11407673B2 (en) * 2018-11-30 2022-08-09 Corning Incorporated High index glasses
CN109626814B (zh) * 2019-01-07 2021-09-28 成都光明光电股份有限公司 环保光学玻璃、光学预制件、光学元件及光学仪器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002051757A2 (de) * 2000-12-23 2002-07-04 Schott Glas Verfahren und vorrichtung zum herstellung von dünnen glasscheiben
WO2003051783A1 (en) * 2001-12-14 2003-06-26 Corning Incorporated Apparatus and method for making sheet glass by the overflow downdraw fusion process
GB2447637A (en) * 2004-08-04 2008-09-24 Cambridge Display Tech Ltd Organic Electroluminescent Device
US20110287264A1 (en) * 2009-01-26 2011-11-24 Asahi Glass Company,Limited Glass composition and member having the same on substrate
WO2012055860A2 (de) * 2010-10-26 2012-05-03 Schott Ag Transparente schichtverbunde
US20120114904A1 (en) * 2009-07-08 2012-05-10 Tomoki Yanase Glass sheet
US20120194064A1 (en) * 2009-10-15 2012-08-02 Asahi Glass Company, Limited Glass for diffusion layer in organic led element, and organic led element utilizing same

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5860640A (ja) * 1981-10-01 1983-04-11 Hoya Corp 光学ガラス
FR2564455B1 (fr) * 1984-05-18 1986-09-19 Labo Electronique Physique Melange de depart pour une composition isolante, encre serigraphiable comportant un tel melange et utilisation de cette encre pour la realisation de microcircuits hybrides sur substrat colamine
US5108785A (en) * 1989-09-15 1992-04-28 Microlithics Corporation Via formation method for multilayer interconnect board
JP2565813B2 (ja) * 1991-07-05 1996-12-18 株式会社オハラ 光学ガラス
JPH1143344A (ja) * 1997-06-03 1999-02-16 Ohara Inc 光学ガラス
JP3960668B2 (ja) * 1997-09-24 2007-08-15 株式会社オハラ 光ファイバー用ガラス
DE19827568C1 (de) * 1998-06-20 2000-01-05 Schott Glas Bleifreie optische Bariumflintgläser, Bariumleichtflintgläser und Bariumkrongläser
DE19920865C1 (de) * 1999-05-06 2000-06-29 Schott Glas Bleifreie optische Gläser
JPWO2009116531A1 (ja) * 2008-03-18 2011-07-21 旭硝子株式会社 電子デバイス用基板、有機led素子用積層体及びその製造方法、有機led素子及びその製造方法
JP2010116277A (ja) * 2008-11-11 2010-05-27 Ohara Inc ガラス
JP2012221591A (ja) * 2011-04-04 2012-11-12 Ohara Inc 発光素子及び発光素子用基板材料
WO2012157695A1 (ja) * 2011-05-18 2012-11-22 日本電気硝子株式会社 高屈折率ガラス
US8999871B2 (en) * 2011-05-25 2015-04-07 Nippon Electric Glass Co., Ltd. High refractive index glass
JP5910851B2 (ja) * 2011-07-26 2016-04-27 日本電気硝子株式会社 集光型太陽光発電装置用光学素子に用いられるガラス、それを用いた集光型太陽光発電装置用光学素子および集光型太陽光発電装置
KR101872577B1 (ko) * 2012-12-21 2018-06-28 코닝 인코포레이티드 개선된 총 피치 안정성을 갖는 유리

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002051757A2 (de) * 2000-12-23 2002-07-04 Schott Glas Verfahren und vorrichtung zum herstellung von dünnen glasscheiben
WO2003051783A1 (en) * 2001-12-14 2003-06-26 Corning Incorporated Apparatus and method for making sheet glass by the overflow downdraw fusion process
GB2447637A (en) * 2004-08-04 2008-09-24 Cambridge Display Tech Ltd Organic Electroluminescent Device
US20110287264A1 (en) * 2009-01-26 2011-11-24 Asahi Glass Company,Limited Glass composition and member having the same on substrate
US20120114904A1 (en) * 2009-07-08 2012-05-10 Tomoki Yanase Glass sheet
US20120194064A1 (en) * 2009-10-15 2012-08-02 Asahi Glass Company, Limited Glass for diffusion layer in organic led element, and organic led element utilizing same
WO2012055860A2 (de) * 2010-10-26 2012-05-03 Schott Ag Transparente schichtverbunde

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2632867B1 (de) * 2010-10-26 2015-10-14 Schott Ag Transparente schichtverbunde
US10308545B2 (en) 2010-10-26 2019-06-04 Schott Ag Highly refractive thin glasses
US10343946B2 (en) 2010-10-26 2019-07-09 Schott Ag Highly refractive thin glasses
JP2015151288A (ja) * 2014-02-13 2015-08-24 日本電気硝子株式会社 高屈折率ガラス
WO2016008867A1 (de) * 2014-07-14 2016-01-21 Schott Ag Hochbrechende dünngläser
DE202016103453U1 (de) 2016-06-29 2017-10-06 Emdedesign Gmbh Leuchte umfassend ein flexibles OLED-Leuchtmittel
EP3647284A4 (de) * 2017-06-30 2021-03-24 Tunghsu Technology Group Co., Ltd. Aluminiumborsilikat und herstellungsverfahren und anwendung davon
US11325856B2 (en) 2017-06-30 2022-05-10 Tunghsu Technology Group Co., Ltd. Aluminoborosilicate glass and preparation method and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CN104058589A (zh) 2014-09-24
JP2014196238A (ja) 2014-10-16
TW201500317A (zh) 2015-01-01
US9701568B2 (en) 2017-07-11
CN104058589B (zh) 2018-10-19
US20140284577A1 (en) 2014-09-25
JP6689562B2 (ja) 2020-04-28
KR20140115270A (ko) 2014-09-30
FR3003559A1 (fr) 2014-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013102848B3 (de) Hochbrechende Dünngläser, Verfahren zu deren Herstellung, Schichtverbund und Verwendung
EP3392217B1 (de) Chemisch beständiges glas und dessen verwendung
DE112006004277B4 (de) Glaszusammensetzung
EP2632867B1 (de) Transparente schichtverbunde
DE102009010701B4 (de) Optisches Glas
DE19739912C1 (de) Alkalifreies Aluminoborosilicatglas und dessen Verwendung
DE102012209531B4 (de) Hochbrechendes Optisches Glas
US10343946B2 (en) Highly refractive thin glasses
DE112012002137B4 (de) Glas mit hohem Brechungsindex
EP1118593A2 (de) Alkalifreies Aluminoborosilicatglas und dessen Verwendung
DE102009047511A1 (de) Hochbrechendes und hochtransparentes optisches Glas
DE102018112070A1 (de) Flachglas, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung
DE102010006331A1 (de) Aluminosilikatgläser mit hoher thermischer Beständigkeit, niedriger Verarbeitungstemperatur und hoher Kristallisationsbeständigkeit
US10308545B2 (en) Highly refractive thin glasses
DE102005052090B4 (de) Blei- und arsenfreies hochbrechendes optisches Glas, dessen Verwendung und Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements
DE102014109832B4 (de) Hochbrechende Dünngläser
DE102014109831B4 (de) Hochbrechende Dünngläser
DE112014002123T5 (de) Glas mit hohem Brechungsindex
DE102013109087B3 (de) Flachglas mit Filterwirkung, Verfahren zu seiner Herstellung, Verwendung sowie Schichtverbund
DE112021002188T5 (de) Optisches glas
DE10253756B4 (de) Borosilicatglas mit UV-Blockung und seine Verwendung
DE102013225061B4 (de) Hochbrechendes optisches Glas

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R020 Patent grant now final

Effective date: 20141107

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee