DE112014002123T5

DE112014002123T5 - Glas mit hohem Brechungsindex

Info

Publication number: DE112014002123T5
Application number: DE112014002123.7T
Authority: DE
Inventors: Tomoki Yanase; Atsushi MUSHIAKE
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2014-04-25
Publication date: 2016-01-21
Also published as: WO2014175418A1; KR20160002677A; CN105073669A; KR102265027B1; TW201500311A; TWI603933B

Abstract

Ein Glas mit hohem Brechungsindex der vorliegenden Erfindung enthält als Glaszusammensetzung, in Massenprozent, 25 % bis 60 % an MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO, 0 % bis 5 % an CaO und 3 % bis 20 % an TiO2 + ZrO2, und weist einen Brechungsindex nd von 1,51 bis 1,7 auf.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Glas mit hohem Brechungsindex und insbesondere ein Glas mit hohem Brechungsindex, das beispielsweise für eine OLED-Vorrichtung, insbesondere eine OLED-Beleuchtungsvorrichtung.
Stand der Technik
In den vergangenen Jahren haben Displays und Beleuchtungsvorrichtungen, welche ein OLED Licht emittierendes Element verwenden, zunehmend Aufmerksamkeit erfahren. Die OLED-Vorrichtungen haben einen Aufbau, bei dem ein organisches, Licht emittierendes Element von Glasplatten eingeschlossen ist, auf denen ein transparenter, leitfähiger Film, wie etwa ein ITO-Film, ausgebildet ist. Wenn bei diesem Aufbau ein elektrischer Strom durch das organische, Licht emittierende Element fließt, werden im organischen, Licht emittierenden Element Löcher und Elektronen kombiniert, so dass Licht emittiert wird. Das emittierte Licht dringt über den transparenten, leitfähigen Film, wie einen ITO-Film, in die Glasplatte ein und wird unter wiederholter Reflexion in der Glasplatte ausgesendet.
Literaturstellenliste

Patentliteratur 1: JP 2007-186407 A

Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Das organische, Licht emittierende Element weist einen Brechungsindex n_d von 1,8 bis 1,9 auf und ITO besitzt einen Brechungsindex n_d von 1,9 bis 2,0. Andererseits weist die Glasplatte üblicherweise einen Brechungsindex n_d von etwa 1,5 auf.
Folglich bringt eine herkömmliches OLED-Vorrichtung das Problem mit, dass ein Unterschied im Brechungsindex zwischen der Glasplatte und dem ITO-Film an ihrer Grenzfläche zu einer hohen Reflexion führt und daher das von dem organischen, Licht emittierenden Element emittierte Licht nicht effizient extrahiert werden kann.
Darüber hinaus können Gläser mit hohem Brechungsindex auf dem Gebiet der optischen Gläser verwendet werden (siehe beispielsweise Patentliteratur 1). Allerdings enthält das Glas mit hohem Brechungsindex eine große Menge an teuren Schwermetallen und weist eine geringe Liquidusviskosität auf. Deshalb lässt sich das Glas mit hohem Brechungsindex nur schwer in Flachglasform formen und daher ist es nicht zur Massenproduktion geeignet.
Angesichts der oben genannten Umstände wurde die vorliegende Erfindung gemacht und eine technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Glas mit hohem Brechungsindex bereitzustellen, das eine hohe Liquidusviskosität aufweist, selbst wenn es keine große Menge an teuren Schwermetallen enthält.
Lösung des Problems
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ausführliche Studien durchgeführt und haben in der Folge herausgefunden, dass die oben genannte technische Aufgabe durch Einschränken einer Glaszusammensetzung und der Glaseigenschaften innerhalb vorgegebener Bereiche erreicht werden kann. Diese Erkenntnis wird als die folgende erste bis vierte Erfindung vorgeschlagen.
Das Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der ersten Erfindung umfasst als Glaszusammensetzung, in Massenprozent, 25 % bis 60 % an MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO, 0 % bis 5 % an CaO und 3 % bis 20 % an TiO₂ + ZrO₂, und weist einen Brechungsindex n_d von 1,51 bis 2,0 auf. Hierin bezieht sich der Ausdruck „MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO“ auf die Gesamtmenge an MgO, CaO, SrO, BaO und ZnO. Der Ausdruck „TiO₂ + ZrO₂” bezieht sich auf die Gesamtmenge an TiO₂ und ZrO₂.
Der „Brechungsindex n_d“ ist ein Wert bei der d-Linie (Wellenlänge: 587,6 nm) einer Wasserstofflampe und kann mit einem Refraktometer gemessen werden. Beispielsweise kann der Brechungsindex n_d durch Anfertigen von Proben, die jeweils eine 25 mm mal 25 mm mal etwa 3 mm messende rechteckige Parallelogramm-Form aufweisen, dann Unterwerfen der Proben einem Tempern bei einer Kühlrate von 0,1 °C/min in einem Temperaturbereich von (oberer Kühlpunkt Ta + 30 °C) bis (unterer Kühlpunkt – 50 °C) und anschließend Messen des Brechungsindex mit einem Refraktometer KPR-2000, hergestellt von Shimadzu Corporation, in einem Zustand, bei dem eine Immersionsflüssigkeit mit einem Brechungsindex, die mit dem der Proben übereinstimmt, zwischen Gläsern eingesetzt wird.
Zudem umfasst ein Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der zweiten Erfindung umfasst als Glaszusammensetzung, in Massenprozent, 30 % bis 80 % an SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃, 0,1 % bis 20 % an B₂O₃ + ZnO, und 3 % bis 20 % an TiO₂ + ZrO₂, und weist einen Brechungsindex n_d von 1,51 bis 2,0 auf. Hierin bezieht sich der Ausdruck „SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃“ auf die Gesamtmenge an SiO₂, Al₂O₃ und B₂O₃. Der Ausdruck „B₂O₃ + ZnO” bezieht sich auf die Gesamtmenge an B₂O₃ und ZnO. Der Ausdruck „TiO₂ + ZrO₂” bezieht sich auf die Gesamtmenge an TiO₂ und ZrO₂. Der Ausdruck „Brechungsindex n_d“ ist wie bei der ersten Erfindung beschrieben.
Ferner umfasst das Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der dritten Erfindung als Glaszusammensetzung 3 Massenprozent bis 20 Massenprozent an TiO₂ + ZrO₂, weist ein Massenverhältnis (MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO)/CaO von 2 bis 10 auf und besitzt einen Brechungsindex n_d von 1,51 bis 2,0. Hierin bezieht sich der Ausdruck „TiO₂ + ZrO₂” auf die Gesamtmenge an TiO₂ und ZrO₂. Der Ausdruck „MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO” bezieht sich auf die Gesamtmenge an MgO, CaO, SrO, BaO und ZnO. Der Ausdruck „(MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO)/CaO” bezieht sich auf einen Wert, der durch Dividieren des Gehalts an MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO durch den Gehalt an CaO erhalten wird. Der Ausdruck „Brechungsindex n_d“ ist wie bei der ersten Erfindung beschrieben.
Ein Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der vierten Erfindung umfasst als Glaszusammensetzung, in Massenprozent, 26 % bis 70 % an SiO₂, 4.5 % bis 35 % an B₂O₃, 10 % bis 48 % an MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO, 10 % bis 31 % an BaO und 0 % bis 0.29 % an Li₂O + Na₂O + K₂O, und weist einen Brechungsindex n_d von 1,51 bis 2,0 auf. Hierin bezieht sich der Ausdruck „MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO” auf die Gesamtmenge an MgO, CaO, SrO, BaO und ZnO. Der Ausdruck „Li₂O + Na₂O + K₂O” bezieht sich auf die Gesamtmenge an Li₂O, Na₂O und K₂O. Der Ausdruck „Brechungsindex n_d“ ist wie bei der ersten Erfindung beschrieben.
Es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der dritten Erfindung mehr als 5,0 Massenprozent an CaO umfasst. Damit wird es einfach, die Schmelzbarkeit und das Young’sche Modul zu erhöhen, während der Brechungsindex aufrechterhalten wird.
Es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der ersten bis vierten Erfindung jeweils 0,1 Massenprozent bis 15 Massenprozent an B₂O₃ umfasst. Damit wird die Dichte und die Liquidustemperatur spielend verringert.
Es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der ersten bis vierten Erfindung jeweils 0,01 Massenprozent bis 10 Massenprozent an ZrO₂ umfasst. Damit kann die Liquidusviskosität durch Anheben der Temperatur in der Nähe der Liquidustemperatur erhöht werden, während der Brechungsindex erhöht wird.
Es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der ersten bis vierten Erfindung jeweils 0,01 Massenprozent bis 15 Massenprozent an TiO₂ umfasst. Damit kann der Brechungsindex erhöht werden.
Es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der ersten bis vierten Erfindung jeweils im Wesentlichen frei von PbO ist und jeweils einen Gehalt an Bi₂O₃ + La₂O₃ + Gd₂O₃ + Nb₂O₅ + Ta₂O₅ + WO₃ von 9 Massenprozent oder weniger aufweist. Damit können die Gemengekosten unter Berücksichtigung der Umweltanforderungen reduziert werden. Hierin liegt die Kernaussage des Ausdrucks „im Wesentlichen frei von“ darin, dass die Beimischung einer bestimmten Komponente nach Möglichkeit vermieden wird, aber die Vermischung auf Verunreinigungsniveau erlaubt ist. Um genau zu sein, der Ausdruck bezieht sich auf den Fall, dass der Gehalt der bestimmten Komponente weniger als 0,5 % (vorzugsweise weniger als 0,1 %) beträgt.
Es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der ersten bis vierten Erfindung jeweils 0,1 Massenprozent bis 15 Massenprozent an ZnO umfasst. Damit wird es einfach, die Liquidustemperatur zu verringern.
Es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der ersten bis vierten Erfindung jeweils im Wesentlichen frei von einem Alkalimetalloxid ist. Damit wird es unnötig, einen Passivierungsfilm, wie etwa einen SiO₂-Film, auszubilden, was die Herstellungskosten verringern kann. Hierin umfasst der Ausdruck „Alkalimetalloxid“ Li₂O, Na₂O und K₂O.
Es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der ersten bis vierten Erfindung jeweils eine Liquidusviskosität von 10^3,0 dPa∙s oder mehr aufweist. Damit kann das Glas leicht durch ein Overflow-Down-Draw-Verfahren in eine Glasplatte geformt werden. Hierin bezieht sich der Ausdruck „Liquidusviskosität“ auf einen Wert, der durch Messen der Viskosität bei seiner Liquidustemperatur durch ein Platinkugel-Hochzieh-Verfahren erhalten wird. Der Ausdruck „Liquidustemperatur“ bezieht sich auf einen Wert, der durch Messung einer Temperatur erhalten wird, bei der sich Kristalle des Glases abscheiden, nachdem Glaspulver, das durch einen Standard-30-Mesh-Sieb (500 µm) läuft und auf einem 50-Mesh-Sieb (300 µm) zurückbleibt, in ein Platinschiffchen gegeben und 24 Stunden lang in einem Gradientenofen behalten wird.
Es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der ersten bis vierten Erfindung jeweils eine Plattenform aufweist und wenigstens eine Oberfläche eines jeden Glases mit hohem Brechungsindex eine Oberflächenrauheit Ra von 10 Å oder weniger aufweist. Hierin bezieht sich der Ausdruck „Oberflächenrauheit Ra“ auf einen Wert, der durch Messen unter Verwendung eines Verfahrens gemäß JIS B0601: 2001 erhalten wurde.
Es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der ersten bis vierten Erfindung jeweils durch ein Overflow-Down-Draw-Verfahren geformt wird.
Das oben genannte Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der ersten bis vierten Erfindung kann jeweils in einer Beleuchtungsvorrichtung, einer OLED-Beleuchtungsvorrichtung und einem OLED-Display verwendet werden.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Erste Erfindung
Ein Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der ersten Erfindung enthält als Glaszusammensetzung in Massenprozent 25 % bis 60 % an MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO, 0 % bis 5 % an CaO und 3 % bis 20 % und TiO₂+ZrO₂. Im Folgenden werden die Gründe beschrieben, warum die Gehaltsbereiche der Komponenten wie oben beschrieben eingeschränkt sind. Man beachte, dass sich bei der folgenden Beschreibung der Gehaltsbereiche der Ausdruck „%“ auf Massenprozent bezieht, sofern es nicht anders angegeben ist.
Der Gehalt an MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO beträgt von 25 % bis 60 %, vorzugsweise von 30 % bis 55 %, von 32 % bis 50 %, von 34 % bis 49 %, von 36 % bis 47 %, besonders bevorzugt von 38 % bis 45 %. Damit können gleichzeitig ein hoher Brechungsindex, Entglasungsfestigkeit, Schmelzbarkeit, eine geringe Dichte und ein niedriger Koeffizient der thermischen Ausdehnung auf hohem Niveau erreicht werden. Man beachte, dass wenn der Gehalt an MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO außerordentlich groß ist, das Risiko besteht, dass die Dichte und der Koeffizient der thermischen Ausdehnung unverhältnismäßig stark zunehmen. Wenn der Gehalt an MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO außerordentlich klein ist, verringern sich der Brechungsindex, die Entglasungsfestigkeit und die Schmelzbarkeit.
Wenn der Gehalt an MgO + CaO zunimmt, verliert die Glaszusammensetzung sein Gleichgewicht und die Entglasungsfestigkeit wird geringer. Daher beträgt der Gehalt an MgO + CaO vorzugsweise 12 % oder weniger, 10 % oder weniger, 8 % oder weniger, 7 % oder weniger, 6 % oder weniger, 4,6 % oder weniger, 4 % oder weniger, 3,5 % oder weniger, 3 % oder weniger, besonders bevorzugt 2,5 % oder weniger. Man beachte, dass die Schmelzbarkeit geringer wird, wenn der Gehalt an MgO + CaO abnimmt. Daher beträgt der Gehalt an MgO + CaO vorzugsweise 0,1 % oder mehr, 0,5 % oder mehr, 1 % oder mehr, besonders bevorzugt 2 % oder mehr. Hierin bezieht sich der Ausdruck „MgO + CaO“ auf die Gesamtmenge an MgO und CaO.
MgO ist eine Komponente, die das Young’sche Modul erhöht, und ist eine Komponente, welches die Viskosität bei hoher Temperatur verringert. Wenn MgO allerdings in großer Menge enthalten ist, verringert sich der Brechungsindex und die Liquidustemperatur steigt, mit dem Ergebnis, dass sich die Entglasungsfestigkeit verringert und die Dichte und der Koeffizient der thermischen Ausdehnung ansteigen. Daher beträgt der Gehalt an MgO vorzugsweise 10 % oder weniger, 5 % oder weniger, 3 % oder weniger, 2 % oder weniger, 1,5 % oder weniger, 1 % oder weniger, besonders bevorzugt 0,5 % oder weniger.
Der Gehalt an CaO beträgt von 0 % bis 5 %. Wenn der Gehalt an CaO zunimmt, erhöhen sich die Dichte und der Koeffizient der thermischen Ausdehnung. Wenn der Gehalt mehr als 5 % beträgt, verliert die Glaszusammensetzung sein Gleichgewicht und die Entglasungsfestigkeit wird geringer. Daher beträgt der Gehalt an CaO vorzugsweise 4,5 % oder weniger, 4 % oder weniger, 3,5 % oder weniger, 3 % oder weniger, besonders bevorzugt 2,5 % oder weniger. Man beachte, dass wenn der der Gehalt an CaO abnimmt, sich der Brechungsindex, die Schmelzbarkeit und das Young’sche Modul verringern. Daher beträgt der Gehalt an CaO vorzugsweise 0,1 % oder mehr, 0,5 % oder mehr, 1 % oder mehr, besonders bevorzugt 2 % oder mehr.
Das Massenverhältnis (MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO)/CaO beträgt vorzugsweise 8,5 oder mehr, 10 oder mehr, 11,4 oder mehr, 12 oder mehr, von 13 bis 25, von 13,5 bis 21, von 14 bis 19, besonders bevorzugt von 14,5 bis 17. Damit werden der Brechungsindex und die Entglasungsfestigkeit spielend gleichzeitig erhöht. Man beachte, dass sich der Ausdruck „(MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO)/CaO“ auf einen Wert bezieht, der durch Dividieren des Gehalts an MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO durch den Gehalt an CaO erhalten wird.
Wenn der Gehalt an SrO steigt, wird der Brechungsindex hoch und die Viskosität um die Liquidustemperatur herum kann erhöht werden. Allerdings nehmen die Dichte und der Koeffizient der thermischen Ausdehnung zu. Wenn der Gehalt an SrO übermäßig zunimmt, verliert die Glaszusammensetzung ferner sein Gleichgewicht und die Entglasungsfestigkeit wird geringer. Daher beträgt der Gehalt an SrO vorzugsweise 20 % oder weniger, 15 % oder weniger, 13 % oder weniger, 12 % oder weniger, besonders bevorzugt 11 % oder weniger. Man beachte, dass sich der Brechungsindex und die Schmelzbarkeit verringern, wenn der Gehalt an SrO absinkt. Daher beträgt der Gehalt an SrO vorzugsweise 0,1 % oder mehr, 1 % oder mehr, 3 % oder mehr, 5 % oder mehr, 7 % oder mehr, 8 % oder mehr, besonders bevorzugt 10 % oder mehr.
Unter den Erdalkalimetalloxiden ist BaO eine Komponente, die den Brechungsindex erhöht, ohne die Viskosität des Glases extrem zu verringern. Wenn allerdings der Gehalt an BaO steigt, neigen die Dichte und der Koeffizient der thermischen Ausdehnung dazu, sich zu erhöhen, und die Liquidusviskosität wird geringer. Wenn der Gehalt an BaO außerordentlich zunimmt, verliert die Glaszusammensetzung ferner das Gleichgewicht und die Entglasungsfestigkeit verringert sich. Der Gehalt an BaO beträgt daher vorzugsweise 50 % oder weniger, 45 % oder weniger, 40 % oder weniger, 35 % oder weniger, 32 % oder weniger, 30 % oder weniger, besonders bevorzugt 28 % oder weniger. Man beachte, dass es schwierig ist, einen gewünschten Brechungsindex zu erhalten, und schwierig ist, eine hohe Liquidusviskosität sicherzustellen, wenn der Gehalt an BaO sinkt. Der Gehalt an BaO beträgt daher vorzugsweise 0,1 % oder mehr, 1 % oder mehr, 5 % oder mehr, 10 % oder mehr, 12 % oder mehr, 15 % oder mehr, 17 % oder mehr, 20 % oder mehr, 23 % oder mehr, besonders bevorzugt 25 % oder mehr.
Wenn der Gehalt an ZnO steigt, nehmen die Dichte und der Koeffizient der thermischen Ausdehnung zu und die Glaszusammensetzung verliert ihr Komponentengleichgewicht, mit dem Ergebnis, dass die Entglasungsfestigkeit abnimmt und die Viskosität bei hoher Temperatur übermäßig verringert, was es schwierig macht, eine hohe Liquidusviskosität sicherzustellen. Daher beträgt der Gehalt an ZnO vorzugsweise 15 % oder weniger, 10 % oder weniger, 6 % oder weniger, 4 % oder weniger, 2 % oder weniger, 1 % oder weniger, 0,5 % oder weniger, besonders bevorzugt 0,1 % oder weniger. Man beachte, dass es schwierig ist, eine hohe Liquidusviskosität sicherzustellen, wenn der Gehalt an ZnO sinkt. Der Gehalt an ZnO beträgt daher vorzugsweise 0,1 % oder mehr, 0,1 % oder mehr, 1 % oder mehr, mehr als 1 %, 1,5 % oder mehr, 2 % oder mehr, 2,5 % oder mehr, besonders bevorzugt 3 % oder mehr.
TiO₂ + ZrO₂ ist eine Komponente, die den Brechungsindex wirksam erhöht, ohne die Gemengekosten anschwellen zu lassen. Wenn allerdings der Gehalt an TiO₂ + ZrO₂ zunimmt, verringert sich die Entglasungsfestigkeit. Der Gehalt an TiO₂ + ZrO₂ beträgt daher von 3 % bis 20 %, vorzugsweise von 4 % bis 15 %, 5 % bis 12 %, 5,5 % bis 11 %, 6 % bis 10 %, besonders bevorzugt von 6,5 % bis 9 %. Man beachte, dass für den Fall, dass die Erzeugung von Zr enthaltenden Entglasungssteinchen unterdrückt werden soll, der Gehalt an TiO₂ + ZrO₂ vorzugsweise 7,5 % oder weniger, 7 % oder weniger, 6,5 % oder weniger, besonders bevorzugt 6 % oder weniger beträgt.
TiO₂ ist eine Komponente, die den Brechungsindex wirksam erhöht, ohne die Gemengekosten anschwellen zu lassen. Wenn allerdings der Gehalt an TiO₂ zunimmt, wird das Glas gefärbt und die Entglasungsfestigkeit verringert sich. Der Gehalt an TiO₂ beträgt daher vorzugsweise von 0,01 % bis 15 %, von 0,1 bis 15 %, von 1 % bis 12 %, von 2 % bis 11 %, von 3 % bis 10 %, von 4 % bis 9 %, besonders bevorzugt von 5 % bis 8 %. Man beachte, dass wenn der Gehalt an TiO₂ zunimmt, die Erzeugung von Zr enthaltenden Entglasungssteinchen beschleunigt wird. Daher beträgt der Gehalt an TiO₂ für den Fall, dass die Erzeugung von Zr enthaltenden Entglasungssteinchen unterdrückt werden soll, vorzugsweise 6 % oder weniger, 5,5 % oder weniger, 5 % oder weniger, 4,5 % oder weniger, besonders bevorzugt 4 % oder weniger.
ZrO₂ ist eine Komponente, die den Brechungsindex wirksam erhöht, ohne die Gemengekosten anschwellen zu lassen. Wenn allerdings der Gehalt an ZrO₂ zunimmt, verringert sich die Liquidustemperatur. Daher beträgt der Gehalt an ZrO₂ vorzugsweise von 0 % bis 10 %, von 0,01 bis 10 %, von 0,5 % bis 8 %, von 1 % bis 7 %, von 1,5 % bis 6,5 %, von 2,5 % bis 6 %, besonders bevorzugt von 3 % bis 5,5 %. Man beachte, dass für den Fall, dass die Erzeugung von Zr enthaltenden Entglasungssteinchen unterdrückt werden soll, der Gehalt an ZrO₂ vorzugsweise 5 % oder weniger, 4 % oder weniger, 3,5 % oder weniger, 3 % oder weniger, besonders bevorzugt 2,5 % oder weniger beträgt.
Zusätzlich zu den oben genannten Komponenten, können beispielsweise die folgenden Komponenten zugegeben werden.
Der Gehalt an SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ beträgt vorzugsweise von 30 % bis 80 %. Wenn sich der Gehalt an SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ verringert, ist es schwierig, eine Glasnetzwerkstruktur zu bilden, was zu Schwierigkeiten bei der Glasbildung führt. Ferner erniedrigt sich die Viskosität des Glases außerordentlich und daher wird es schwierig, eine hohe Liquidusviskosität sicherzustellen. Der Gehalt an SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ beträgt vorzugsweise 30 % oder mehr, 35 % oder mehr, 38 % oder mehr, 40 % oder mehr, 42 % oder mehr, 45 % oder mehr, 47 % oder mehr, 49 % oder mehr, besonders bevorzugt 50 % oder mehr. Wenn andererseits der Gehalt an SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ zunimmt, verringert sich die Schmelzbarkeit und die Formbarkeit und der Brechungsindex nimmt ab. Der Gehalt an SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ beträgt daher vorzugsweise 80 % oder weniger, vorzugsweise 75 % oder weniger, 70 % oder weniger, 65 % oder weniger, 60 % oder weniger, 57 % oder weniger, besonders bevorzugt 55 % oder weniger. Man beachte, dass sich der Ausdruck „SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃“ auf die Gesamtmenge an SiO_2, Al₂O₃ und B₂O₃ bezieht.
Das Massenverhältnis (SrO + BaO + TiO₂ + ZrO₂)/(SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃) beträgt 0,1 bis 3. Wenn das Massenverhältnis (SrO + BaO + TiO₂ + ZrO₂)/(SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃) abnimmt, wird es schwierig, den Brechungsindex zu erhöhen. Der untere Grenzwert für das Massenverhältnis (SrO + BaO + TiO₂ + ZrO₂)/(SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃) beträgt daher vorzugsweise 0,1, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, besonders bevorzugt 0,9. Wenn andererseits das Massenverhältnis (SrO + BaO + TiO₂ + ZrO₂)/(SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃) steigt, wird die Glasbildung schwierig und die Viskosität des Glases verringert sich außerordentlich, und daher ist es schwierig, eine hohe Liquidusviskosität sicherzustellen. Der obere Grenzwert für das Massenverhältnis (SrO + BaO + TiO₂ + ZrO₂)/(SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃) beträgt daher vorzugsweise 3, 2, 1,5, 1,3, 1,1, besonders bevorzugt 1. Man beachte, dass sich der der Ausdruck „SrO + BaO + TiO₂ + ZrO₂“ auf die Gesamtmenge an SrO, BaO, TiO₂ und ZrO₂ bezieht.
Der Gehalt an SiO₂ beträgt vorzugsweise von 30 % bis 70 %. Wenn der Gehalt an SiO₂ abnimmt, ist es schwierig, eine Glasnetzwerkstruktur zu bilden, was zu einer schwierigen Glasbildung führt. Darüber hinaus verringert sich die Viskosität des Glases außerordentlich, und daher ist es schwierig, eine hohe Liquidusviskosität sicherzustellen. Der Gehalt an SiO₂ beträgt daher vorzugsweise 30 % oder mehr, 33 % oder mehr, 35 % oder mehr, 37 % oder mehr, 38 % oder mehr, 39 % oder mehr, besonders bevorzugt 40 % oder mehr. Wenn andererseits der Gehalt an SiO₂ steigt, verringern sich die Schmelzbarkeit, die Formbarkeit und der Brechungsindex. Der Gehalt an SiO₂ beträgt daher vorzugsweise 70 % oder weniger, 65 % oder weniger, 60 % oder weniger, 55 % oder weniger, 53 % oder weniger, 51 % oder weniger, weniger als 50 %, 48 % oder weniger, 43 % oder weniger, besonders bevorzugt 41 % oder weniger.
Der Gehalt an Al₂O₃ beträgt vorzugsweise 0 bis 20 %. Wenn der Gehalt an Al₂O₃ steigt, scheiden sich Entglasungskristalle im Glas ab, die Liquidusviskosität sinkt und der Brechungsindex nimmt ab. Der Gehalt an Al₂O₃ beträgt daher vorzugsweise 20 % oder weniger, 15 % oder weniger, 10 % oder weniger, 8 % oder weniger, besonders bevorzugt 6 % oder weniger. Man beachte, dass die Glaszusammensetzung ihr Gleichgewicht verliert und das Glas entglast, wenn der Gehalt an Al₂O₃ abnimmt. Der Gehalt an Al₂O₃ beträgt daher vorzugsweise 0,1 % oder mehr, 0,5 oder mehr, 1 % oder mehr, 3 % oder mehr, 4 % oder mehr, besonders bevorzugt 5 % oder mehr.
Das Massenverhältnis CaO/Al₂O₃ beträgt vorzugsweise 1,15 oder weniger, 1,1 oder weniger, 1 oder weniger, 0,9 oder weniger, von 0,1 bis 0,8, von 0,2 bis 0,7, von 0,3 bis 0,65, besonders bevorzugt von 0,4 bis 0,6. Damit wird die Entglasungsfestigkeit verbessert und das Glas kann spielend durch ein Overflow-Down-Draw-Verfahren in eine Glasplatte geformt werden. Man beachte, dass sich der Ausdruck „CaO/Al₂O₃“ auf einen Wert bezieht, der durch Dividieren des Gehalts an CaO durch den Gehalt an Al₂O₃ erhalten wird.
Der Gehalt an B₂O₃ beträgt vorzugsweise 0 bis 15 %. Wenn der Gehalt an B₂O₃ zunimmt, erniedrigen sich der Brechungsindex und das Young’sche Modul. Der Gehalt an B₂O₃ beträgt daher vorzugsweise 15 % oder weniger, 13 % oder weniger, 12 % oder weniger, 10 % oder weniger, 8 % oder weniger, besonders bevorzugt 6 % oder weniger. Man beachte, dass sich die Liquidustemperatur erniedrigt, wenn der Gehalt an B₂O₃ abnimmt. Der Gehalt an B₂O₃ beträgt daher vorzugsweise 0,1 % oder mehr, 1 % oder mehr, 2 % oder mehr, 3 % oder mehr, 4 % oder mehr, besonders bevorzugt 5 % oder mehr.
Das Massenverhältnis (B₂O₃ + MgO)/CaO beträgt vorzugsweise 1 oder mehr, 1,3 oder mehr, 1,5 oder mehr, 1,6 oder mehr, von 1,65 bis 5, von 1,7 bis 4,5, von 1,8 bis 4, von 1,9 bis 3,5, besonders bevorzugt von 2 bis 3. Damit können sowohl die Entglasungsfestigkeit als auch die Schmelzbarkeit spielend verbessert werden, und daher wird die Produktivität einer Glasplatte spielend verbessert. Man beachte, dass sich der Ausdruck „(B₂O₃ + MgO)/CaO“ auf einen Wert bezieht, der durch Dividieren des Gesamtgehalts von B₂O₃ und MgO durch den Gehalt an CaO erhalten wird.
Das Massenverhältnis von B₂O₃/TiO₂ beträgt vorzugsweise von 0,1 bis 50, von 0,3 bis 30, von 0,5 bis 20, von 0,7 bis 10, von 0,8 bis 5, von 0,9 bis 4, besonders bevorzugt von 1 bis 3. Damit wird die Entglasungsfestigkeit verbessert und das Glas kann spielend durch ein Overflow-Down-Draw-Verfahren in eine Glasplatte geformt werden. Man beachte, dass sich der Ausdruck „B₂O₃/TiO₂“ auf einen Wert bezieht, der durch Dividieren des Gehalts an B₂O₃ durch den Gehalt an TiO₂ erhalten wird.
Ein Alkalimetalloxid ist eine Komponente, das die Viskosität des Glases verringert, und ist eine Komponente, die den Koeffizienten der thermischen Ausdehnung einstellt. Wenn das Alkalimetalloxid allerdings in großer Menge zugefügt wird, verringert sich die Viskosität des Glases übermäßig, und daher wird es schwierig, eine hohe Liquidusviskosität sicherzustellen. Darüber hinaus ist es in Abhängigkeit von der Anwendung nötig, auf einer Fläche des Glases einen Passivierungsfilm auszubilden, wie etwa einen SiO₂-Film. Daher beträgt der Gehalt an Alkalimetalloxid vorzugsweise 15 % oder weniger, 10 % oder weniger, 5 % oder weniger, 2 % oder weniger, 1 % oder weniger, besonders bevorzugt 0,5 % oder weniger, und wünschenswerterweise ist das Glas mit hohem Brechungsindex im Wesentlichen frei von Alkalimetalloxid. Man beachte, dass die Gehalte an Li₂O, Na₂O und K₂O jeweils vorzugsweise 10 % oder weniger, 8 % oder weniger, 5 % oder weniger, 2 % oder weniger, 1 % oder weniger, besonders bevorzugt 0.5% oder weniger betragen, und es ist wünschenswert, dass das Glas mit hohem Brechungsindex im Wesentlichen frei von Li₂O, Na₂O und K₂O ist.
Als Läutermittel können eine oder zwei Arten, ausgewählt aus der Gruppe, die aus As₂O₃, Sb₂O₃, CeO₂, SnO₂, F, Cl und SO₃ besteht, in einer Menge von 0 bis 3 % hinzugefügt werden. Man beachte, dass es aus Umweltschutzgründen bevorzugt ist, dass das Glas mit hohem Brechungsindex im Wesentlichen frei ist von As₂O₃ und F, insbesondere As₂O₃. Insbesondere werden Sb₂O₃, SnO₂, SO₃ und Cl jeweils vorzugsweise als Läutermittel verwendet. Der Gehalt an Sb₂O₃ beträgt vorzugsweise 0 % bis 1 %, von 0,01 % bis 0,5 %, besonders bevorzugt von 0,05 % bis 0,4 %. Der Gehalt an SnO₂ beträgt vorzugsweise von 0 % bis 1 %, von 0,01 % bis 0,5 %, besonders bevorzugt von 0,05 % bis 0,4 %. Der Gehalt an SnO₂ + SO₃ + Cl beträgt vorzugsweise von 0 % bis 1 %, von 0,001 % bis 1 %, von 0,01 % bis 0,5 %, besonders bevorzugt von 0,01 % bis 0,3 %. Hierin bezieht sich der Ausdruck „SnO₂ + SO₃ + Cl“ auf die Gesamtmenge von SnO₂, SO₃ und Cl.
PbO ist eine Komponente, welche die Viskosität bei hoher Temperatur verringert, aus Umweltgesichtspunkten wird es aber bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex im Wesentlichen frei von PbO ist.
Bi₂O₃ + La₂O₃ + Gd₂O₃ + Nb₂O₅ + Ta₂O₅ + WO₃ ist eine Komponente, welche den Brechungsindex erhöht, ist aber auch eine Komponente, welche die Gemengekosten erhöht. Daher beträgt der Gehalt an Bi₂O₃ + La₂O₃ + Gd₂O₃ + Nb₂O₅ + Ta₂O₅ + WO₃ vorzugsweise 9 % oder weniger, 6 % oder weniger, 3 % oder weniger, 2 % oder weniger, 1,5 %, 1 % oder weniger, weniger als 1 %, besonders bevorzugt 0,5 % oder weniger, und es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex im Wesentlichen frei ist von Bi₂O₃ + La₂O₃ + Gd₂O₃ + Nb₂O₅ + Ta₂O₅ + WO₃. Man beachte, dass die Gehalte an Bi₂O₃, La₂O₃, Gd₂O₃, Nb₂O₅, Ta₂O₅, und WO₃ jeweils 9 % oder weniger, 6 % oder weniger, 3 % oder weniger, 2 % oder weniger, 1,5 %, 1 % oder weniger, weniger als 1 %, insbesondere 0,5 % oder weniger betragen, und es ist wünschenswert, dass das Glas mit hohem Brechungsindex im Wesentlichen frei ist von Bi₂O₃, La₂O₃, Gd₂O₃, Nb₂O₅, Ta₂O₅ und WO₃.
Zusätzlich zu den oben genannten Komponenten können anderen Komponenten zugefügt werden. Die zusätzlichen Mengen davon betragen vorzugsweise 10 %, 5 % oder weniger, besonders bevorzugt 3 % oder weniger.
Es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex der vorliegenden Erfindung die folgenden Eigenschaften aufweist.
Der Brechungsindex n_d beträgt 1,51 oder mehr, vorzugsweise 1,55 oder mehr, 1,57 oder mehr, 1,58 oder mehr, 1,60 oder mehr, 1,62 oder mehr, besonders bevorzugt 1,63 oder mehr. Wenn der Brechungsindex n_d weniger als 1,55 beträgt, kann Licht wegen der Reflexion an der Grenzfläche zwischen einem ITO-Film und dem Glas nicht effektiv extrahiert werden. Wenn der Brechungsindex n_d andererseits zunimmt, verliert die Glaszusammensetzung ihr Gleichgewicht, mit dem Ergebnis, dass sich die Entglasungsfestigkeit verringert. Wenn der Brechungsindex n_d außerordentlich zunimmt, nimmt zudem die Reflexion an der Grenzfläche zwischen Luft und dem Glas zu, und daher ist es schwierig, die Lichtextraktionsausbeute zu verbessern, selbst wenn die Oberfläche des Glases einer Aufraubehandlung unterworfen wird. Man beachte, dass der Brechungsindex n_d erhöht werden kann, während die Entglasungsfestigkeit sichergestellt wird, wenn ein Schwermetall zugefügt wird, aber in diesem Fall schwellen die Gemengekosten an. Daher beträgt der Brechungsindex n_d 2.0 oder weniger, vorzugsweise 1,70 oder weniger, 1,68 oder weniger, 1,67 oder weniger, 1,66 oder weniger, besonders bevorzugt 1,65 oder weniger.
Die Dichte beträgt vorzugsweise 5,0 g/cm³ oder weniger, 4,8 g/cm³ oder weniger, 4,5 g/cm³ oder weniger, 4,3 g/cm³ oder weniger, 3,7 g/cm³ oder weniger, besonders bevorzugt 3,5 g/cm³ oder weniger. Damit kann das Gewicht einer Vorrichtung verringert werden. Man beachte, dass die Dichte durch ein wohlbekanntes Archimedes-Verfahren gemessen werden kann.
Der Koeffizient der thermischen Ausdehnung bei von 30 °C bis 380 °C beträgt vorzugsweise von 30 × 10^–7/°C bis 100 × 10^–7/°C, von 40 × 10^–7/°C bis 90 × 10^–7/°C, von 60 × 10^–7/°C bis 85 × 10^–7/°C, von 65 × 10^–7/°C bis 80 × 10^–7/°C. In den vergangenen Jahren wurde es bei OLED-Vorrichtungen, wie etwa einer OLED-Beleuchtungsvorrichtung oder einem OLED-Display und einer Farbstoff-Solarzelle, vom Gesichtspunkt der Verbesserung ihrer Designelemente in einigen Fällen erforderlich, dass die Glasplatten flexibel sind. Zur Steigerung der Flexibilität muss die Dicke der Glasplatte verkleinert werden. Wenn in diesem Fall der Koeffizient der thermischen Ausdehnung der Glasplatte nicht mit dem des transparenten, leitfähigen Films übereinstimmt, wie etwa einem ITO-Film oder einem FTO-Film, neigt die Glasplatte zum Verziehen. Wenn der Koeffizient der thermischen Ausdehnung bei 30 bis 380 °C innerhalb des oben angegebenen Bereichs reguliert wird, kann somit eine solche Situation wie oben beschrieben leicht verhindert werden. Man beachte, dass der „Koeffizient der thermischen Ausdehnung bei 30 bis 380 °C“ beispielsweise mit einem Dilatometer gemessen werden kann.
Der untere Kühlpunkt beträgt vorzugsweise 500 °C oder mehr, 540 °C oder mehr, 550 °C oder mehr, 580 °C oder mehr, 590 °C oder mehr, 600 °C oder mehr, 620 °C oder mehr, besonders bevorzugt 640 °C oder mehr. Damit widersteht die Glasplatte einer Wärmeschrumpfung, selbst wenn während eines Schritts der Herstellung einer Vorrichtung eine Hochtemperaturbehandlung ausgeführt wird.
Die Temperatur bei 10^2.0 dPa·s beträgt vorzugsweise 1.000 °C oder mehr, 1.100 °C oder mehr, 1.130 °C oder mehr, 1.200 °C oder mehr, 1.220 °C oder mehr, 1.240 °C oder mehr, 1.250 °C oder mehr, besonders bevorzugt 1.260 °C oder mehr. Damit wird die Formungstemperatur spielend erhöht und daher kann die Entglasung während der Formgebung leicht verhindert werden.
Die Liquidustemperatur beträgt vorzugsweise 1.200 °C oder weniger, 1.150 °C oder weniger, 1.130 °C oder weniger, 1.110 °C oder weniger, 1.050 °C oder weniger, 1.030 °C oder weniger, besonders bevorzugt 1.000 °C oder weniger. Ferner beträgt die Liquidusviskosität vorzugsweise 10^3,0 dPa·s oder mehr, 10^3,5 dPa·s oder mehr, 10^4,0 dPa·s oder mehr, 10^4,2 dPa·s oder mehr, 10^4,5 dPa·s oder mehr, 10^4,8 dPa·s oder mehr, 10^5,0 dPa·s oder mehr, 10^5,2 dPa·s oder mehr, besonders bevorzugt 10^5,3 dPa·s oder mehr. Damit entglast das Glas bei der Formgebung kaum und das Glas kann leicht durch ein Overflow-Down-Draw-Verfahren in eine Glasplatte geformt werden.
Das Glas mit hohem Brechungsindex der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise eine Flachplattenform auf und besitzt eine Dicke von vorzugsweise 1,5 mm oder weniger, 1,3 mm oder weniger, 1,1 mm oder weniger, 0,8 mm oder weniger, 0,6 mm oder weniger, 0,5 mm oder weniger, 0,3 mm oder weniger, 0,2 mm oder weniger, besonders bevorzugt 0,1 mm oder weniger. Wenn die Dicke kleiner wird, nimmt die Flexibilität zu, und eine Beleuchtungsvorrichtung mit ausgezeichnetem Design kann leicht hergestellt werden. Wenn die Dicke allerdings außerordentlich klein wird, neigt das Glas zum Brechen. Daher beträgt die Dicke vorzugsweise 10 μm oder mehr, besonders bevorzugt 30 μm oder mehr.
Wenn das Glas mit hohem Brechungsindex der vorliegenden Erfindung eine Plattenform aufweist, besitzt das Glas mit hohem Brechungsindex vorzugsweise wenigstens eine unpolierte Oberfläche. Die theoretische Festigkeit von Glas ist intrinsisch sehr hoch. Allerdings bricht Glas selbst bei weit geringeren Belastungen als der theoretischen Festigkeit. Dies liegt daran, dass bei manchen Schritten nach dem Formen des Glases in eine Glasplatte, wie etwa einem Polierschritt, in der Oberfläche des Glases kleine Defekte erzeugt werden, die Griffith-Risse genannt werden. Wenn die Glasoberfläche nicht poliert ist, wird die mechanische Festigkeit, die das Glas intrinsisch aufweist, daher nicht leicht beeinträchtigt, und daher bricht das Glas nicht leicht. Wenn eine Glasoberfläche nicht poliert wird, kann ferner der Polierschritt weggelassen werden, und daher können die Herstellungskosten der Glasplatte verringert werden.
Das Glas mit hohem Brechungsindex der vorliegenden Erfindung besitzt wenigstens eine Oberfläche (vorausgesetzt, diese Oberfläche ist eine wirksame Oberfläche), die eine Oberflächenrauheit Ra von vorzugsweise 10 Å oder weniger, 5 Å oder weniger, 3 Å oder weniger, besonders bevorzugt 2 Å oder weniger aufweist. Wenn die Oberflächenrauheit Ra mehr als 10 Å beträgt, verschlechtert sich die Qualität eines auf der Oberfläche auszubildenden ITO-Films und eine gleichmäßige Lichtemission wird nur schwer erreicht.
Das Glas mit hohem Brechungsindex der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise auf einer seiner Oberflächen einer Aufraubehandlung durch HF-Ätzen, Sandstrahlen oder dergleichen unterworfen. Die Oberflächenrauheit Ra der aufraubehandelten Oberfläche beträgt vorzugsweise 10 Å oder mehr, 20 Å oder mehr, 30 Å oder mehr, besonders bevorzugt 50 Å oder mehr. Wenn die aufraubehandelte Oberfläche auf der Seite einer OLED-Beleuchtungsvorrichtung oder dergleichen angeordnet ist, die mit Luft in Kontakt gebracht wird, kehrt das in einer organischen, Licht emittierenden Schicht erzeugte Licht wegen der nicht-reflektiven Struktur der aufraubehandelten Oberfläche nicht einfach in die organische, Licht emittierende Schicht zurück. Folglich kann die Lichtextraktionseffizienz verbessert werden. Ferner können in einer Oberfläche durch thermische Arbeitsgänge, wie etwa Nachpressen, Unregelmäßigkeiten geschaffen werden. Damit kann in einer Oberfläche eine präzise nicht-reflektive Struktur ausgebildet werden. Es empfiehlt sich, das Intervall und die Tiefe der Unregelmäßigkeiten im Hinblick auf den Brechungsindex einzustellen. Ferner kann ein Harzfilm mit Unregelmäßigkeiten (mit einer Oberflächenrauheit Ra von vorzugsweise 10 Å oder mehr, 20 Å oder mehr, 30 Å oder mehr, besonders bevorzugt 50 Å oder mehr) auf einer Oberfläche des Glases aufgebracht werden.
Wenn die Aufraubehandlung durch atmosphärische Plasmabearbeitung ausgeführt wird, kann während der Ausbildung einer gleichmäßigen nicht-reflektiven Struktur auf einer Oberfläche, der Oberflächenzustand der anderen Oberfläche aufrechterhalten werden. Es wird ferner bevorzugt, ein F enthaltendes Gas (wie etwa SF₆ oder CF₄) als Quelle für die atmosphärische Plasmabearbeitung zu verwenden.
Damit wird ein Plasma erzeugt, das ein auf HF beruhendes Gas enthält, und daher wird die Wirksamkeit der Aufraubehandlung verbessert.
Man beachte, dass bei Ausbildung einer nicht-reflektiven Struktur auf einer Oberfläche mit einer Formungsrolle bei der Formgebung, die nicht-reflektive Struktur den gleichen Effekt bieten kann, wie den der Aufraubehandlung, selbst wenn die Aufraubehandlung nicht ausgeführt wird. Ferner kann ein Lichtstreufilm mit Unregelmäßigkeiten auf einer Oberfläche aufgebracht werden.
Es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex der vorliegenden Erfindung eine Lichtstreufunktion durch Phasentrennung aufweist. Damit kann Licht in einer Glasplatte leicht in Luft extrahiert werden, ohne auf einer Oberfläche eine aufraubehandelte Oberfläche auszubilden oder auf einer Oberfläche einen Lichtstreufilm aufzubringen. Beim Herstellungsprozess der Glasplatte kann die Phasentrennung jeweils beim Schmelzen, bei der Formgebung oder beim Tempern veranlasst werden. Die Phasentrennung kann zudem veranlasst werden, indem Glas, bei dem noch keine Phasentrennung aufgetreten ist, separat einer Wärmebehandlung unterworfen wird.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Glases mit hohem Brechungsindex der vorliegenden Erfindung erläutert. Zuerst wird durch Mischen der Glasrohmaterialien ein Glasgemenge hergestellt, so dass eine gewünschte Glaszusammensetzung erreicht wird. Als nächstes wird das Glasgemenge geschmolzen, geläutert und dann in eine gewünschte Form geformt. Anschließend wird das Ergebnis in die gewünschte Form gearbeitet.
Das Glas mit hohem Brechungsindex der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise durch ein Overflow-Down-Draw-Verfahren gebildet. Damit kann kostengünstig eine große Zahl von unpolierten Glasplatten hergestellt werden, die jeweils eine gute Oberflächenqualität aufweisen. Ferner kann die Glasplatte leicht vergrößert und dünner gemacht werden.
Als Verfahren zum Formen des Glases in eine Glasplatte kann neben dem Overflow-Down-Draw-Verfahren beispielsweise ein Float-Verfahren, ein Slot-Down-Draw-Verfahren, ein Re-Draw-Verfahren oder ein Roll-Out-Verfahren eingesetzt werden.
Zweite Erfindung
Ein Glas mit hohem Brechungsindex gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst als Glaszusammensetzung, in Massenprozent, 30 % bis 80 % an SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃, 0,1 % bis 20 % an B₂O₃ + ZnO und 3 % bis 20 % an TiO₂ + ZrO₂. Im Folgenden werden die Gründe beschrieben, warum die Gehaltsbereiche der Komponenten wie oben beschrieben beschränkt sind, wobei aber die detaillierte Beschreibung der mit dem Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der ersten Erfindung gemeinsamen Fälle ausgespart wird. Man beachte, dass sich bei der folgenden Beschreibung der Gehaltsbereiche der Ausdruck „%“ auf „Massenprozent“ bezieht, sofern es nicht anders angegeben ist.
Der Gehalt an SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ beträgt von 30 % bis 80 % und der bevorzugte Bereich des Gehalts ist gleich dem der ersten Erfindung.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an jeder der Komponenten SiO₂, Al₂O₃, und B₂O₃ ist gleich dem der ersten Erfindung.
Um sowohl den Brechungsindex als auch die Entglasungsfestigkeit zu verbessern, beträgt das Massenverhältnis SiO₂/(Al₂O₃ + B₂O₃) vorzugsweise von 2,5 bis 4,6, von 2,8 bis 4,5, von 3 bis 4,4, von 3,2 bis 4,3, von 3,3 bis 4,2, von 3,4 bis 4,1, besonders bevorzugt von 3,5 bis 4.
Vom Gesichtspunkt der Sicherstellung einer hohen Liquidusviskosität, beträgt der Gehalt an B₂O₃ + ZnO von 0,1 % bis 20 %, vorzugsweise von 0,5 % bis 18 %, von 1 % bis 15 %, von 2 % bis 12 %, von 3 % bis 10 %, von 3,5 % bis 9 %, besonders bevorzugt von 4 % bis 8 %.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an ZnO ist gleich dem der ersten Erfindung. Um sowohl den Brechungsindex als auch die Entglasungsfestigkeit zu verbessern, beträgt das Massenverhältnis ZnO/B₂O₃ vorzugsweise von 0,1 bis 1,2, von 0,2 bis 1,2, von 0,3 bis 1,1, von 0,4 bis 1, von 0,4 bis 0,9, besonders bevorzugt von 0,5 bis 0,8.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an TiO₂ + ZrO₂ ist gleich dem der ersten Erfindung.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an jeder der Komponenten TiO₂ und ZrO₂ ist gleich dem der ersten Erfindung.
Um sowohl den Brechungsindex als auch die Entglasungsfestigkeit zu verbessern, beträgt das Massenverhältnis B₂O₃/TiO₂ vorzugsweise von 0,01 bis 10, von 0,1 bis 5, von 0,2 bis 4, von 0,3 bis 3, von 0,4 bis 2, besonders bevorzugt von 0,5 bis 1,5.
Zusätzlich zu den oben erwähnten Komponenten können beispielsweise die folgenden Komponenten hinzugefügt werden.
Der Gehalt an MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO kann auf gleiche Weise wie bei der ersten Erfindung auf von 25 % bis 60 % eingestellt werden. Der bevorzugte Gehalt an MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO ist gleich dem der ersten Erfindung.
Wenn das Massenverhältnis (MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO)/CaO abnimmt, nehmen die Dichte und der Koeffizient der thermischen Ausdehnung zu, und die Glaszusammensetzung verliert ihr Gleichgewicht und die Entglasungsfestigkeit verringert sich, wenn dessen Anteil abnimmt. Daher beträgt das Massenverhältnis (MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO)/CaO vorzugsweise 2 oder mehr, 3 oder mehr, 4 oder mehr, 5 oder mehr, 6 oder mehr, besonders bevorzugt 7 oder mehr. Wenn andererseits das Massenverhältnis (MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO)/CaO zunimmt, verringern sich der Brechungsindex, die Schmelzbarkeit und das Young’sche Modul. Daher beträgt das Massenverhältnis (MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO)/CaO vorzugsweise 10 oder weniger, 9,5 oder weniger, 9 oder weniger, 8,5 oder weniger, 8 oder weniger, besonders bevorzugt 7,5 oder weniger.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an MgO + CaO ist gleich dem der ersten Erfindung.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an MgO ist gleich dem der ersten Erfindung.
Der Gehalt an CaO beträgt vorzugsweise 12 % oder weniger, 10 % oder weniger, 8 % oder weniger, 6 % oder weniger, 4 % oder weniger, 3,5 % oder weniger, 3 % oder weniger, besonders bevorzugt 2,5 % oder weniger. Man beachte, dass der untere Grenzwert für den Gehalt an CaO gleich dem der ersten Erfindung ist.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an SrO ist gleich dem der ersten Erfindung. Der bevorzugte Bereich des Gehalts an BaO ist gleich dem der ersten Erfindung. Der bevorzugte Bereich des Massenverhältnisses (SrO + BaO + TiO₂ + ZrO₂)/(SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃) ist gleich dem der ersten Erfindung.
Li₂O + Na₂O + K₂O ist eine Komponente, welche die Viskosität des Glases verringert, und ist eine Komponente, die den Koeffizient der thermischen Ausdehnung des Glases einstellt. Wenn allerdings Li₂O + Na₂O + K₂O in großer Menge zugegeben wird, verringert sich die Viskosität des Glases außerordentlich, und es ist schwierig, eine hohe Liquidusviskosität sicherzustellen. Darüber hinaus ist es in Abhängigkeit von der Anwendung nötig, auf einer Fläche des Glases einen Passivierungsfilm auszubilden, wie etwa einen SiO₂-Film. Daher beträgt der Gehalt an Alkalimetalloxid vorzugsweise 15 % oder weniger, 10 % oder weniger, 5 % oder weniger, 2 % oder weniger, 1 % oder weniger, besonders bevorzugt 0,5 % oder weniger, und wünschenswerterweise ist das Glas mit hohem Brechungsindex im Wesentlichen frei von Alkalimetalloxid. Man beachte, dass die Gehalte an Li₂O, Na₂O und K₂O jeweils vorzugsweise 10 % oder weniger, 8 % oder weniger, 5 % oder weniger, 2 % oder weniger, 1 % oder weniger, besonders bevorzugt 0.5% oder weniger betragen, und es ist wünschenswert, dass das Glas mit hohem Brechungsindex im Wesentlichen frei von Li₂O, Na₂O und K₂O ist.
Als Läutermittel können die gleichen wie die der ersten Erfindung zugegeben werden. Ferner sind auch der Gehalt an Läutermittel und dergleichen gleich dem der ersten Erfindung.
Es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex wie bei der ersten Erfindung im Wesentlichen frei von PbO ist.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an Bi₂O₃ + La₂O₃ + Gd₂O₃ + Nb₂O₅ + Ta₂O₅ + WO₃ ist gleich dem der ersten Erfindung. Ferner ist der bevorzugte Bereich des Gehalts an jeder der Komponenten Bi₂O₃, La₂O_3, Gd₂O₃, Nb₂O₅, Ta₂O₅ und WO₃ ebenfalls gleich dem der ersten Erfindung.
Zusätzlich zu den oben genannten Komponenten können andere Komponenten zugegeben werden. Die zusätzlichen Mengen davon betragen vorzugsweise 10 %, 5 % oder weniger, besonders bevorzugt 3 % oder weniger.
Es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex der vorliegenden Erfindung gleichfalls die verschiedenen, bei der ersten Erfindung beschriebenen Eigenschaften (Brechungsindex n_d, Dichte, Koeffizient der thermischen Ausdehnung, unterer Kühlpunkt, Temperatur bei 10^2,0 dPa·s, Liquidustemperatur, Liquidusviskosität, Form, Dicke und Oberflächenrauheit) aufweist. Ferner sind die Arbeitsverfahren, um die verschiedenen Eigenschaften zu vermitteln, und dergleichen gleich wie jene der ersten Erfindung.
Als Verfahren zur Herstellung des Glases mit hohem Brechungsindex der vorliegenden Erfindung ist das bei der ersten Erfindung beschriebene Herstellungsverfahren gleichermaßen anwendbar.
Dritte Erfindung
Ein Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der dritten Erfindung umfasst als Glaszusammensetzung 3 Massenprozent bis 20 Massenprozent an TiO₂ + ZrO₂, und weist ein Massenverhältnis (MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO)/CaO von 2 bis 10 auf. Im Folgenden werden die Gründe beschrieben, warum die Gehaltsbereiche der Komponenten wie oben beschrieben beschränkt sind, wobei aber die detaillierte Beschreibung der mit dem Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der ersten und zweiten Erfindung gemeinsamen Fälle ausgespart wird. Man beachte, dass sich bei der folgenden Beschreibung der Gehaltsbereiche der Ausdruck „%“ auf „Massenprozent“ bezieht, sofern es nicht anders angegeben ist.
Der Gehalt an TiO₂ + ZrO₂ beträgt von 3 % bis 20 %, und der bevorzugte Bereich des Gehalt ist gleich dem der ersten Erfindung.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an jeder der Komponenten TiO₂ und ZrO₂ ist gleich dem der ersten Erfindung.
Das Massenverhältnis (MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO)/CaO beträgt von 2 bis 10, und der bevorzugte Bereich des Massenverhältnisses ist gleich dem der zweiten Erfindung.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO ist gleich dem der ersten Erfindung.
Der bevorzugte Bereich von jeder der Komponenten MgO, SrO, BaO und ZnO, ausschließlich CaO, ist ebenso gleich dem der ersten Erfindung.
Wenn der Gehalt an CaO sinkt, nehmen der Brechungsindex, die Schmelzbarkeit und das Young’sche Modul ab. Der Gehalt an CaO beträgt daher vorzugsweise mehr als 5 %, 6 % oder mehr, 7 % oder mehr, besonders bevorzugt 8 % oder mehr. Wenn andererseits der Gehalt an CaO steigt, nehmen die Dichte und der Koeffizient der thermischen Ausdehnung zu. Wenn der Gehalt außerordentlich zunimmt, verliert die Glaszusammensetzung sein Gleichgewicht und die Entglasungsfestigkeit verringert sich. Daher beträgt der Gehalt an CaO vorzugsweise 15 % oder weniger, 13 % oder weniger, 12 % oder weniger, 11 % oder weniger, 10 % oder weniger, besonders bevorzugt 9 % oder weniger.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an SiO₂ ist gleich dem der ersten Erfindung.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an Al₂O₃ ist gleich dem der ersten Erfindung.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an B₂O₃ ist gleich dem der ersten Erfindung.
Der bevorzugte Bereich des Massenverhältnisses B₂O₃/TiO₂ ist gleich dem der ersten Erfindung.
Das Massenverhältnis (ZnO + B₂O₃)/TiO₂ beträgt vorzugsweise von 0,7 bis 10, von mehr als 0,9 bis 7, von 1 bis 5, von 1,5 bis 4,5, besonders bevorzugt von 1,8 bis 3,5. Damit wird die Entglasungsfestigkeit verbessert und das Glas kann spielend durch ein Overflow-Down-Draw-Verfahren in eine Glasplatte geformt werden. Man beachte, dass sich der Ausdruck „ZnO + B₂O₃” auf die Gesamtmenge an ZnO und B₂O₃ bezieht. Der Ausdruck „(ZnO + B₂O₃)/TiO₂” bezieht sich auf einen Wert, der durch Dividieren der Gesamtmenge an ZnO und B₂O₃ durch den Gehalt an TiO₂ erhalten wird.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an Alkalimetalloxid ist gleich dem der ersten Erfindung.
Als Läutermittel können die gleichen wie die der ersten Erfindung zugegeben werden. Ferner sind auch der Gehalt an Läutermittel und dergleichen gleich dem der ersten Erfindung.
Es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex wie bei der ersten Erfindung im Wesentlichen frei von PbO ist.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an Bi₂O₃ + La₂O₃ + Gd₂O₃ + Nb₂O₅ + Ta₂O₅ + WO₃ ist gleich dem der ersten Erfindung. Ferner ist der bevorzugte Bereich des Gehalts an jeder der Komponenten Bi₂O₃, La₂O_3, Gd₂O₃, Nb₂O₅, Ta₂O₅ und WO₃ ebenfalls gleich dem der ersten Erfindung.
TiO₂ – (Bi₂O₃ + La₂O₃ + Gd₂O₃ + Nb₂O₅ + Ta₂O₅ + WO₃) beträgt vorzugsweise 0,1 oder mehr, 0,5 oder mehr, 1 oder mehr, 1,5 oder mehr, von 2 bis 8, von 2,5 bis 7, besonders bevorzugt von 3 bis 6. Damit wird der Brechungsindex verbessert, während die Gemengekosten niedrig gehalten werden. Man beachte, dass sich der Ausdruck „TiO₂ – (Bi₂O₃ + La₂O₃ + Gd₂O₃ + Nb₂O₅ + Ta₂O₅ + WO₃)“ auf eine Menge bezieht, die durch Subtrahieren des Gehalts an Bi₂O₃ + La₂O₃ + Gd₂O₃ + Nb₂O₅ + Ta₂O₅ + WO₃ vom Gehalt an TiO₂ erhalten wird.
Zusätzlich zu den oben genannten Komponenten können andere Komponenten zugegeben werden. Die zusätzlichen Mengen davon betragen vorzugsweise 10 %, 5 % oder weniger, besonders bevorzugt 3 % oder weniger.
Es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex der vorliegenden Erfindung gleichfalls die verschiedenen, bei der ersten Erfindung beschriebenen Eigenschaften (Brechungsindex n_d, Dichte, Koeffizient der thermischen Ausdehnung, unterer Kühlpunkt, Temperatur bei 10^2,0 dPa·s, Liquidustemperatur, Liquidusviskosität, Form, Dicke und Oberflächenrauheit) aufweist. Ferner sind die Arbeitsverfahren, um die verschiedenen Eigenschaften zu vermitteln, und dergleichen gleich wie jene der ersten Erfindung.
Als Verfahren zur Herstellung des Glases mit hohem Brechungsindex der vorliegenden Erfindung ist das bei der ersten Erfindung beschriebene Herstellungsverfahren gleichermaßen anwendbar.
Vierte Erfindung
Ein Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der vierten Erfindung umfasst als Glaszusammensetzung, in Massenprozent, 26 % bis 70 % an SiO₂, 4,5 % bis 35 % an B₂O₃, 10 % bis 48 % an MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO, 10 % bis 31 % an BaO und 0 % bis 0,29 % an Li₂O + Na₂O + K₂O. Im Folgenden werden die Gründe beschrieben, warum die Gehaltsbereiche der Komponenten wie oben beschrieben beschränkt sind, wobei aber die detaillierte Beschreibung der mit dem Glas mit hohem Brechungsindex gemäß der ersten, zweiten und dritten Erfindung gemeinsamen Fälle ausgespart wird. Man beachte, dass sich bei der folgenden Beschreibung der Gehaltsbereiche der Ausdruck „%“ auf „Massenprozent“ bezieht, sofern es nicht anders angegeben ist.
Der Gehalt an SiO₂ beträgt von 26 % bis 70 %. Vorzugsweise beträgt der Gehalt an SiO₂ 26 % oder mehr, 30 % oder mehr, 32 % oder mehr, 34 % oder mehr, besonders bevorzugt 36 % oder mehr. Wenn andererseits der Gehalt an SiO₂ zunimmt, verringern sich der Brechungsindex, die Schmelzbarkeit und die Formbarkeit. Daher beträgt der Gehalt an SiO₂ vorzugsweise 70 % oder weniger, 65 % oder weniger, 60 % oder weniger, 55 % oder weniger, 53 % oder weniger, 51 % oder weniger, 48 % oder weniger, 45 % oder weniger, besonders bevorzugt 43 % oder weniger.
Der Gehalt an B₂O₃ beträgt von 4.5 % bis 35 %. Ein oberer Grenzwert für den Gehalt an B₂O₃ beträgt vorzugsweise 35 %, 30 %, 25 %, 20 %, 18 %, besonders bevorzugt 16 %. Ein unterer Grenzwert für den Gehalt an B₂O₃ beträgt vorzugsweise 4,5 %, 6 %, 8 %, 9 %, besonders bevorzugt 10 %.
Das Massenverhältnis SiO₂/B₂O₃ beträgt vorzugsweise von 1,2 bis 20. Wenn das Massenverhältnis SiO₂/B₂O₃ abnimmt, verringert sich die Viskosität und die Liquidusviskosität nimmt ab. Ein unterer Grenzwert für das Massenverhältnis SiO₂/B₂O₃ beträgt daher vorzugsweise 1,2, 1,4, 1,6, 1,8, 2,0, 2,2, 2,4, besonders bevorzugt 2,5. Wenn andererseits das Massenverhältnis SiO₂/B₂O₃ zunimmt, verringert sich die Entglasungsfestigkeit und die Liquidusviskosität nimmt ab. Ein oberer Grenzwert für das Massenverhältnis SiO₂/B₂O₃ beträgt daher vorzugsweise 20, 15, 10, 5, 4,0, 3,8, 3,6, 3,4, 3,2, besonders bevorzugt 3,0.
Der Gehalt an MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO beträgt vorzugsweise von 10 % bis 48 %, von 20 % bis 47 %, von 25 % bis 46 %, von 30 % bis 45 %, von 32 % bis 42 %, besonders bevorzugt von 34 % bis 40 %.
Wenn das Massenverhältnis (MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO)/B₂O₃ so reguliert wird, dass es innerhalb eines vorgegebenen Bereich fällt, können der hohe Brechungsindex, Entglasungsfestigkeit, Schmelzbarkeit, geringe Dichte und niedriger Koeffizient der thermischen Ausdehnung gleichzeitig auf hohem Niveau erreicht werden. Ein unterer Grenzwert für das Massenverhältnis (MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO)/B₂O₃ beträgt daher vorzugsweise 1, 1,5, 1,8, besonders bevorzugt 2. Ein oberer Grenzwert für das Massenverhältnis (MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO)/B₂O₃ beträgt ferner vorzugsweise 6, 5, 4,5, besonders bevorzugt 4. Man beachte, dass ein Risiko besteht, dass die Dichte und der Koeffizient der thermischen Ausdehnung unverhältnismäßig zunimmt, wenn das Massenverhältnis (MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO)/B₂O₃ außerordentlich groß ist. Wenn das Massenverhältnis (MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO)/B₂O₃ außerordentlich klein ist, nehmen der Brechungsindex, die Entglasungsfestigkeit und die Schmelzbarkeit ab.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an MgO ist gleich dem der ersten Erfindung.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an CaO ist gleich dem der zweiten Erfindung.
Wenn das Massenverhältnis CaO/B₂O₃ so reguliert wird, dass es innerhalb eines vorgegebenen Bereich fällt, wird die Entglasungsfestigkeit spielend verbessert. Ein unterer Grenzwert für das Massenverhältnis CaO/B₂O₃ beträgt daher vorzugsweise 1, 2, 2,5, 3, besonders bevorzugt 3,5. Ein oberer Grenzwert für das Massenverhältnis CaO/B₂O₃ beträgt ferner vorzugsweise 10, 8, 7, 6, besonders bevorzugt 5,5.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an SrO ist gleich dem der ersten Erfindung.
Ein oberer Grenzwert für den Gehalt an BaO beträgt vorzugsweise 31 %, 28 %, 26 %, 24 %, 22 %, besonders bevorzugt 20 %. Ein unterer Grenzwert für der Gehalt an BaO beträgt vorzugsweise 10 %, 11 %, 12 %, 13 %, 14 %, 15 %, besonders bevorzugt 16 %. Wenn das Massenverhältnis BaO/B₂O₃ so reguliert wird, dass es innerhalb eines vorgegebenen Bereich fällt, können sowohl der hohe Brechungsindex als auch die hohe Liquidusviskosität auf hohem Niveau erreicht werden. Ein unterer Grenzwert für das Massenverhältnis BaO/B₂O₃ beträgt daher vorzugsweise 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, besonders bevorzugt 1. Ein oberer Grenzwert für das Massenverhältnis BaO/B₂O₃ beträgt ferner vorzugsweise 5, 4,5, 4, 3,5, 3, besonders bevorzugt 2,5. Man beachte, dass sich die Liquidusviskosität verringert, wenn das Massenverhältnis BaO/B₂O₃ außerordentlich groß ist. Wenn das das Massenverhältnis BaO/B₂O₃ außerordentlich klein ist, verringert sich der Brechungsindex.
Ein oberer Grenzwert für den Gehalt an ZnO beträgt vorzugsweise 15 %, 12 %, 10 %, 8 %, 6 %, besonders bevorzugt 4 %. Der bevorzugte Bereich eines unteren Grenzwerts für den Gehalt an ZnO ist gleich dem der ersten Erfindung.
Der Gehalt an Li₂O + Na₂O + K₂O beträgt vorzugsweise 0,29 % oder weniger, 0,20 % oder weniger, 0,10 % oder weniger, besonders bevorzugt 0,05 % oder weniger, und es ist wünschenswert, dass das Glas mit hohem Brechungsindex im Wesentlichen frei ist von Li₂O + Na₂O + K₂O. Man beachte, dass der Gehalt an jeder der Komponenten Li₂O, Na₂O und K₂O 0,29 % oder weniger, 0,20 % oder weniger, 0,10 % oder weniger, besonders bevorzugt 0,05 % oder weniger beträgt, und es ist wünschenswert, dass das Glas mit hohem Brechungsindex im Wesentlichen frei ist von Li₂O, Na₂O, und K₂O.
Zusätzlich zu den oben genannten Komponenten können beispielsweise die folgenden Komponenten zugefügt werden.
Der Gehalt an Al₂O₃ kann wie bei der ersten Erfindung auf 0 % bis 20 % eingestellt werden. Der bevorzugte Gehalt an Al₂O₃ ist gleich dem der ersten Erfindung.
Der Gehalt an SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ kann auf 30,5 % bis 80 % eingestellt werden. Ein unterer Grenzwert für den Gehalt an SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ beträgt vorzugsweise 30,5 %, 35 %, 40 %, 42 %, 46 %, 50 %, besonders bevorzugt 54 %. Ein oberer Grenzwert für den Gehalt an SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃ beträgt vorzugsweise 80 %, 75 %, 70 %, 65 %, 62 %, 61 %, besonders bevorzugt 60 %.
Es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex wie bei der ersten Erfindung m Wesentlichen frei ist von PbO.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an Bi₂O₃ + La₂O₃ + Gd₂O₃ + Nb₂O₅ + Ta₂O₅ + WO₃ ist gleich dem der ersten Erfindung. Der bevorzugte Bereich des Gehalts an jeder der Komponenten Bi₂O₃, La₂O_3, Gd₂O₃, Nb₂O₅, Ta₂O₅, und WO₃ ist zudem ebenfalls gleich dem der ersten Erfindung.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an TiO₂ ist gleich dem der ersten Erfindung.
Der bevorzugte Bereich des Gehalts an ZrO₂ ist gleich dem der ersten Erfindung.
Wenn der Gehalt an P₂O₅ zunimmt, verliert die Glaszusammensetzung ihr Gleichgewicht und die Entglasungsfestigkeit verringert sich. Der Gehalt an P₂O₅ beträgt daher vorzugsweise 15 % oder weniger, 10 % oder weniger, 6 % oder weniger, besonders bevorzugt 4 % oder weniger.
Als Läutermittel können die gleichen wie die der ersten Erfindung zugegeben werden. Ferner sind auch der Gehalt an Läutermittel und dergleichen gleich dem der ersten Erfindung.
Zusätzlich zu den oben genannten Komponenten können andere Komponenten zugegeben werden. Die zusätzlichen Mengen davon betragen vorzugsweise 10 %, 5 % oder weniger, besonders bevorzugt 3 % oder weniger.
Es wird bevorzugt, dass das Glas mit hohem Brechungsindex der vorliegenden Erfindung gleichfalls die verschiedenen, bei der ersten Erfindung beschriebenen Eigenschaften (Brechungsindex n_d, Dichte, Koeffizient der thermischen Ausdehnung, unterer Kühlpunkt, Temperatur bei 10^2,0 dPa·s, Liquidustemperatur, Liquidusviskosität, Form, Dicke und Oberflächenrauheit) aufweist. Ferner sind die Arbeitsverfahren, um die verschiedenen Eigenschaften zu vermitteln, und dergleichen ebenso gleich wie jene der ersten Erfindung.
Beispiele
Beispiel 1
Im Folgenden werden Beispiele der ersten Erfindung beschrieben. Man beachte, dass die im Folgenden genannten Beispiele lediglich erläuternden Zwecken dienen. Die erste Erfindung ist keinesfalls auf die folgenden Beispiele beschränkt.
Die Beispiele (Proben Nr. 1 bis 21) der ersten Erfindung sind in den Tabellen 1 und 2 gezeigt. Tabelle 1
Tabelle 2
Zuerst wurden die Glasmaterialien so vermischt, dass jede der in den Tabellen 1 und 2 beschriebenen Glaszusammensetzung erreicht wurde. Danach wurde das sich ergebende Glasgemenge in einen Glasschmelzofen gebracht und 4 Stunden lang bei 1.400 bis 1.500 °C geschmolzen. Als nächstes wurde das sich ergebende geschmolzene Glas auf eine Kohlenstoffplatte gegossen, um es in eine flache Plattenform zu formen, gefolgt von einem vorgegebenen Tempern. Schließlich wurde die sich ergebende Glasplatte auf ihre verschiedenen Eigenschaften untersucht.
Die Dichte ρ ist ein Wert, der durch Messung unter Verwendung des wohlbekannten Archimedes-Verfahrens erhalten wurde.
Der Koeffizient α der thermischen Ausdehnung ist ein Wert, der durch Messung eines mittleren Koeffizienten der thermischen Ausdehnung bei 30 bis 380 °C mit einem Dilatometer erhalten wurde. Als Messprobe wurde eine zylindrische Probe (die Endflächen aufwies, welche einer Abrundung unterworfen wurden) verwendet, welche eine Größe von 5 mm im Durchmesser mal 20 mm in der Länge aufwies.
Der untere Kühlpunkt Ps ist ein Wert, der durch eine Messung erhalten wurde, die auf dem in ASTM C336-71 beschriebenen Verfahren beruht. Man beachte, dass die Wärmebeständigkeit höher wird, sowie der untere Kühlpunkt höher wird.
Der obere Kühlpunkt Ta und der Erweichungspunkt Ts sind Werte, die durch eine Messung erhalten werden, die auf dem in ASTM C338-93 beschriebenen Verfahren beruht.
Die Temperaturen bei den Viskositäten von 10^4,0 dPa·s, 10^3,0 dPa·s, 10^2,5 dPa·s und 10^2,0 dPa·s sind Werte, die durch Messung unter Verwendung eines Platinkugel-Hochzieh-Verfahrens erhalten wurden. Man beachte, dass die Schmelzbarkeit umso besser wird, je niedriger die Temperaturen jeweils werden.
Die Liquidustemperatur TL ist ein Wert, der durch Messung einer Temperatur erhalten wurde, bei der sich Kristalle des Glases abscheiden, wenn Glaspulver, das durch einen Standard-30-Mesh-Sieb (500 µm) läuft und auf einem 50-Mesh-Sieb (300 µm) zurückbleibt, in ein Platinschiffchen gegeben und 24 Stunden lang in einem Gradientenofen behalten wird. Die Liquidusviskosität logηTL ist ferner ein Wert, der durch Messung der Viskosität des Glases bei seiner Liquidustemperatur durch ein Platinkugel-Hochzieh-Verfahren erhalten wurde. Man beachte, dass die Entglasungsbeständigkeit und die Formbarkeit umso besser werden, je höher die Liquidusviskosität und niedriger die Liquidustemperatur werden.
Der Brechungsindex n_d ist ein Wert, der durch Messung mit einem Refraktometer KPR-2000, hergestellt von Shimadzu Corporation, erhalten wurde, welches ein Messwert bei der d-Linie (Wellenlänge: 587,6 nm) einer Wasserstofflampe ist. Man beachte, dass zur Messung, nachdem Proben, die jeweils eine 25 mm mal 25 mm mal etwa 3 mm messende rechteckige Parallelogramm-Form aufwiesen, angefertigt wurden, die Proben einem Tempern bei einer Kühlrate von 0,1 °C/min in einem Temperaturbereich von (oberer Kühlpunkt Ta + 30 °C) bis (unterer Kühlpunkt – 50 °C) unterworfen und anschließend eine Immersionsflüssigkeit mit einem Brechungsindex, die mit dem der Proben übereinstimmt, zwischen Gläsern eingesetzt wird.
Wie aus den Tabellen 1 und 2 ersichtlich ist, wiesen die Proben 1 bis 21 jeweils einen hohen Brechungsindex n_d und angesichts dessen, dass sie keine teuren Schwermetalle enthielten, eine zufriedenstellende Entglasungsfestigkeit auf.
Ferner wurden für die in den Proben Nr. 1 bis 21 beschriebenen Materialien jeweils Glasmaterialien gemischt, und dann wurde das sich ergebende Glasgemenge in einen Dauerofen gegeben und bei einer Temperatur von 1.300 bis 1.500 °C geschmolzen. Anschließend wurde das geschmolzene Glas durch ein Overflow-Down-Draw-Verfahren in eine Glasplatte geformt, die eine Dicke von 0,7 mm aufwies. Die sich ergebende Glasplatte wurde auf ihre mittlere Oberflächenrauheit Ra vermessen. Im Ergebnis betrug der Wert der mittleren Oberflächenrauheit in jedem Fall 2 Å. Man beachte, dass sich der Ausdruck „Oberflächenrauheit Ra“ auf einen Wert bezieht, der durch Messung unter Verwendung eines Verfahrens gemäß JIS B0601: 2001 erhalten wurde.
Beispiel 2
Im Folgenden werden Beispiele der zweiten Erfindung beschrieben. Man beachte, dass die im Folgenden genannten Beispiele lediglich erläuternden Zwecken dienen. Die erste Erfindung ist keinesfalls auf die folgenden Beispiele beschränkt.
Die Beispiele (Proben Nr. 22 bis 130) der zweiten Erfindung sind in den Tabellen 3 bis 13 gezeigt. Tabelle 3
Tabelle 4
Tabelle 5
Tabelle 6
Tabelle 7
Tabelle 8
Tabelle 9
Tabelle 10
Tabelle 11
Tabelle 12
Tabelle 13
Zuerst wurden die Glasmaterialien so vermischt, dass jede der in den Tabellen 3 bis 13 beschriebenen Glaszusammensetzung erreicht wurde. Danach wurde das sich ergebende Glasgemenge in einen Glasschmelzofen gebracht und 4 Stunden lang bei 1.400 bis 1.500 °C geschmolzen. Als nächstes wurde das sich ergebende geschmolzene Glas auf eine Kohlenstoffplatte gegossen, um es in eine flache Plattenform zu formen, gefolgt von einem vorgegebenen Tempern. Schließlich wurde die sich ergebende Glasplatte auf ihre verschiedenen Eigenschaften untersucht.
Man beachte, dass die Verfahren zur Messung der Dichte ρ, des Koeffizienten α der thermischen Ausdehnung, des unteren Kühlpunkts Ps, des oberen Kühlpunkts Ta, des Erweichungspunkts Ts, der Temperaturen bei den Viskositäten bei hoher Temperatur, der Liquidustemperatur TL, und des Brechungsindex n_d gleich sind wie jene im Beispiel 1 gemäß der ersten Erfindung beschriebenen Verfahren.
Wie aus den Tabellen 3 bis 13 ersichtlich ist, wiesen die Proben 22 bis 130 jeweils einen hohen Brechungsindex n_d und angesichts dessen, dass sie keine teuren Schwermetalle enthielten, eine zufriedenstellende Entglasungsfestigkeit auf.
Ferner wurden für die in den Proben Nr. 25, 28, 30, 31, 33, 35, 39 bis 41, 44, 45, 47, 56, 57, 61, 63 bis 65, 70, 71, 73, 78, 82 bis 85, 87, 88, 91 bis 94, 99, 102 bis 106, 116 und 119 beschriebenen Materialien jeweils Glasmaterialien gemischt, und dann wurde das sich ergebende Glasgemenge in einen Dauerofen gegeben und bei einer Temperatur von 1.300 bis 1.500 °C geschmolzen. Anschließend wurde das geschmolzene Glas durch ein Overflow-Down-Draw-Verfahren in eine Glasplatte geformt, die eine Dicke von 0,7 mm aufwies. Die sich ergebende Glasplatte wurde auf ihre mittlere Oberflächenrauheit Ra vermessen. Im Ergebnis betrug der Wert der mittleren Oberflächenrauheit in jedem Fall 2 Å. Man beachte, dass das Verfahren zur Messung der Oberflächenrauheit Ra gleich ist wie das in Beispiel 1 gemäß der ersten Erfindung beschriebene Verfahren.
Beispiel 3
Im Folgenden werden Beispiele der dritten Erfindung beschrieben. Man beachte, dass die im Folgenden genannten Beispiele lediglich erläuternden Zwecken dienen. Die erste Erfindung ist keinesfalls auf die folgenden Beispiele beschränkt.
Die Beispiele (Proben Nr. 131 bis 141) der dritten Erfindung sind in Tabelle 14 gezeigt. Tabelle 14
Zuerst wurden die Glasmaterialien so vermischt, dass jede der in Tabelle 14 beschriebenen Glaszusammensetzung erreicht wurde. Danach wurde das sich ergebende Glasgemenge in einen Glasschmelzofen gebracht und 4 Stunden lang bei 1.400 bis 1.500 °C geschmolzen. Als nächstes wurde das sich ergebende geschmolzene Glas auf eine Kohlenstoffplatte gegossen, um es in eine flache Plattenform zu formen, gefolgt von einem vorgegebenen Tempern. Schließlich wurde die sich ergebende Glasplatte auf ihre verschiedenen Eigenschaften untersucht.
Man beachte, dass die Verfahren zur Messung der Dichte ρ, des Koeffizienten α der thermischen Ausdehnung, des unteren Kühlpunkts Ps, des oberen Kühlpunkts Ta, des Erweichungspunkts Ts, der Temperaturen bei den Viskositäten bei hoher Temperatur, der Liquidustemperatur TL, und des Brechungsindex n_d gleich sind wie jene im Beispiel 1 gemäß der ersten Erfindung beschriebenen Verfahren.
Wie aus Tabelle 14 ersichtlich ist, wiesen die Proben 131 bis 141 jeweils einen hohen Brechungsindex n_d und angesichts dessen, dass sie keine teuren Schwermetalle enthielten, eine zufriedenstellende Entglasungsfestigkeit auf.
Ferner wurden für die in den Proben Nr. 131 bis 138, 140 und 141 beschriebenen Materialien jeweils Glasmaterialien gemischt, und dann wurde das sich ergebende Glasgemenge in einen Dauerofen gegeben und bei einer Temperatur von 1.300 bis 1.500 °C geschmolzen. Anschließend wurde das geschmolzene Glas durch ein Overflow-Down-Draw-Verfahren in eine Glasplatte geformt, die eine Dicke von 0,7 mm aufwies. Die sich ergebende Glasplatte wurde auf ihre mittlere Oberflächenrauheit Ra vermessen. Im Ergebnis betrug der Wert der mittleren Oberflächenrauheit in jedem Fall 2 Å. Man beachte, dass das Verfahren zur Messung der Oberflächenrauheit Ra gleich ist wie das in Beispiel 1 gemäß der ersten Erfindung beschriebene Verfahren.
Beispiel 4
Im Folgenden werden Beispiele der vierten Erfindung beschrieben. Man beachte, dass die im Folgenden genannten Beispiele lediglich erläuternden Zwecken dienen. Die erste Erfindung ist keinesfalls auf die folgenden Beispiele beschränkt.
Die Beispiele (Proben Nr. 142 bis 166) der vierten Erfindung sind in den Tabellen 15 und 16 gezeigt. Tabelle 15
n.b. = nicht bestimmt Tabelle 16
n.b. = nicht bestimmt
Zuerst wurden die Glasmaterialien so vermischt, dass jede der in den Tabellen 15 und 16 beschriebenen Glaszusammensetzung erreicht wurde. Danach wurde das sich ergebende Glasgemenge in einen Glasschmelzofen gebracht und 7 Stunden lang bei 1.300 bis 1.400 °C geschmolzen. Als nächstes wurde das sich ergebende geschmolzene Glas auf eine Kohlenstoffplatte gegossen, um es in eine flache Plattenform zu formen, gefolgt von einem vorgegebenen Tempern. Schließlich wurde die sich ergebende Glasplatte auf ihre verschiedenen Eigenschaften untersucht.
Man beachte, dass die Verfahren zur Messung der Dichte ρ, des Koeffizienten α der thermischen Ausdehnung, des unteren Kühlpunkts Ps, des oberen Kühlpunkts Ta, des Erweichungspunkts Ts, der Temperaturen bei den Viskositäten bei hoher Temperatur, der Liquidustemperatur TL, und des Brechungsindex n_d gleich sind wie jene im Beispiel 1 gemäß der ersten Erfindung beschriebenen Verfahren.
Wie aus den Tabellen 15 und 16 ersichtlich ist, wiesen die Proben 142 bis 166 jeweils einen hohen Brechungsindex n_d und angesichts dessen, dass sie keine teuren Schwermetalle enthielten, eine zufriedenstellende Entglasungsfestigkeit auf.

Claims

Glas mit hohem Brechungsindex, umfassend als Glaszusammensetzung, in Massenprozent, 25 % bis 60 % an MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO, 0 % bis 5 % an CaO und 3 % bis 20 % an TiO₂ + ZrO₂, und einen Brechungsindex n_d von 1,51 bis 2,0 aufweisend.
Glas mit hohem Brechungsindex, umfassend als Glaszusammensetzung, in Massenprozent, 30 % bis 80 % an SiO₂ + Al₂O₃ + B₂O₃, 0,1 % bis 20 % an B₂O₃ + ZnO, und 3 % bis 20 % an TiO₂ + ZrO₂, und einen Brechungsindex n_d von 1,51 bis 2,0 aufweisend.
Glas mit hohem Brechungsindex, das als Glaszusammensetzung 3 Massenprozent bis 20 Massenprozent an TiO₂ + ZrO₂ umfasst, ein Massenverhältnis (MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO)/CaO von 2 bis 10 aufweist und einen Brechungsindex n_d von 1,51 bis 2,0 besitzt.
Glas mit hohem Brechungsindex nach Anspruch 3, wobei das Glas mit hohem Brechungsindex mehr als 5,0 Massenprozent an CaO umfasst.
Glas mit hohem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Glas mit hohem Brechungsindex 0,1 Massenprozent bis 15 Massenprozent an B₂O₃ umfasst.
Glas mit hohem Brechungsindex, umfassend als Glaszusammensetzung, in Massenprozent, 26 % bis 70 % an SiO₂, 4.5 % bis 35 % an B₂O₃, 10 % bis 48 % an MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO, 10 % bis 31 % an BaO und 0 % bis 0,29 % an Li₂O + Na₂O + K₂O, und einen Brechungsindex n_d von 1,51 bis 2,0 aufweisend.
Glas mit hohem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Glas mit hohem Brechungsindex 0,01 Massenprozent bis 10 Massenprozent an ZrO₂ umfasst.
Glas mit hohem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Glas mit hohem Brechungsindex 0,01 Massenprozent bis 15 Massenprozent an TiO₂ umfasst.
Glas mit hohem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Glas mit hohem Brechungsindex im Wesentlichen frei von PbO ist und einen Gehalt an Bi₂O₃ + La₂O₃ + Gd₂O₃ + Nb₂O₅ + Ta₂O₅ + WO₃ von 9 Massenprozent oder weniger aufweist.
Glas mit hohem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Glas mit hohem Brechungsindex 0,1 Massenprozent bis 15 Massenprozent an ZnO umfasst.
Glas mit hohem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Glas mit hohem Brechungsindex im Wesentlichen frei von einem Alkalimetalloxid ist.
Glas mit hohem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Glas mit hohem Brechungsindex eine Liquidusviskosität von 10^3,0 dPa·s oder mehr aufweist.
Glas mit hohem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Glas mit hohem Brechungsindex eine Plattenform aufweist und wenigstens eine Oberfläche des Glases mit hohem Brechungsindex eine Oberflächenrauheit Ra von 10 Å oder weniger aufweist.
Glas mit hohem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Glas mit hohem Brechungsindex durch ein Overflow-Down-Draw-Verfahren geformt ist.
Beleuchtungsvorrichtung, enthaltend das Glas mit hohem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
OLED-Beleuchtungsvorrichtung, enthaltend das Glas mit hohem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
OLED-Display, enthaltend das Glas mit hohem Brechungsindex nach einem der Ansprüche 1 bis 14.