JP2019529298A - 破壊靭性が高い透明なケイ酸塩ガラス - Google Patents
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Abstract
Description
「含む」、「備える」、「含有する」などの制限のない用語は、「有する」を意味する。これらの制限のない移行句は、追加の、列挙されていない要素または方法の工程を排除しない、要素、方法の工程などの非制限リストを取り入れるために使用される。実施の形態が、「含む」という言語で記載されているときはいつでも、「からなる」および/または「から実質的になる」という用語で記載された、それ以外は類似の実施の形態も提供されることが理解されよう。
様々な実施の形態において、本開示は、La2O3、BaO、Ta2O5、Y2O3、およびHfO2からなる群より選択される1種類以上の金属酸化物を含むガラス系物品を提供する。いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品は、SiO2、Al2O3、並びにLa2O3、BaO、Ta2O5、Y2O3、およびHfO2からなる群より選択される2種類以上の金属酸化物を含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品は、SiO2、Al2O3、La2O3、BaO、Ta2O5、Y2O3、およびHfO2を含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品は、Li+、Na+、K+などのアルカリ金属を5モル%以下(例えば、3モル%以下、2モル%以下、1モル%以下、0.5モル%以下、または0.1モル%以下)で含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品は、5モル%以下(例えば、3モル%以下、2モル%以下、1モル%以下、0.5モル%以下、または0.1モル%以下)のホウ素を有する。ここに用いられているように、アルカリ金属は、アルカリ金属酸化物など、ガラス系組成物中に存在し得る全ての形態のアルカリ金属を含む。同様に、ここに用いられているように、ホウ素は、酸化ホウ素など、ガラス系組成物中に存在し得る全ての形態のホウ素を含む。いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品は、SiO2、Al2O3、並びにLa2O3、BaO、Ta2O5、Y2O3、およびHfO2からなる群より選択される金属酸化物(例えば、1、2、3、4、または5種類の金属酸化物)からなる、またはから実質的になる。いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品は、SiO2、Al2O3、La2O3、BaO、Ta2O5、Y2O3、およびHfO2からなる、またはから実質的になる。
ここに記載されたガラス系物品は、好ましい性質を有し得る。例えば、様々な実施の形態において、そのガラス系物品は、高い破壊靭性を示す。いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品は、高いヤング率値を示し、これは、高い硬度をもたらし得る。いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品は、低い応力光学係数(SOC)を示す。ここに記載された実施の形態のいずれにおいても、そのガラス系物品は、可視スペクトルにおいて実質的に透明であり得る。
いくつかの実施の形態において、本開示は、SiO2およびMxOyの2種類以上の酸化物を含み、式中、Mは、Ba、La、Ta、Y、AlまたはHfであるガラス系物品も提供する。例えば、そのMxOyの2種類以上の酸化物は、Al2O3、La2O3、BaO、Ta2O5、Y2O3、およびHfO2からなる群より選択され得る。いくつかの実施の形態において、そのガラス系物品中の酸化物の濃度は、SiO2の合計モル百分率が、MxOy・SiO2の二元組成物を2種類以上含む基準ガラス系物品のものと同じまたは実質的に同じ(例えば、95%以内、90%以内、85%以内、または80%以内)であり、その基準ガラス系物品が各MxOyを同じモル百分率で有し、各二元組成物におけるMxOy対SiO2のモル比が、4/(c×x)であり、cはMの電荷数であるような関係を満たす。言い換えると、SiO2の総濃度は、そのガラス系物品中に存在する各MxOyを考えると、[SiO2]合計=Σ[MxOy]/(4/c×x)である。例えば、そのガラス系物品がBaO、SiO2およびLa2O3を含むことを前提とすると、SiO2の総量は、式[SiO2]合計=[BaO]/2+[La2O3]/0.67によりBaOおよびLa2O3の量に基づいて計算することができる。この式は、BaOおよびLa2O3の各々は、理論上は、BaO・SiO2およびLa2O3・SiO2の二元組成物を形成し得、ここで、各二元組成物において、Siに対するBa/Laのモル比は、4/(c×x)、すなわち、Baについて、4/(2×1)=2、Laについて、4/(3×2)=0.67という前提に基づく。いくつかの実施の形態において、SiO2は、約30モル%から約80モル%の総量である(例えば、約30モル%、約35モル%、約40モル%、約45モル%、約50モル%、約55モル%、約60モル%、約65モル%、約70モル%、約75モル%、約80モル%、または既定値の間の任意の範囲)。
典型的に、前記ガラス系物品は、個々の酸化物を溶融し、混合する工程を含む方法によって調製することができる。しかしながら、いくつかの実施の形態において、混合エントロピーを最大にするために、例えば、結晶化を抑制するために、「混乱原理(confusion principle)」を使用することができる。
ここに記載されたガラス系物品には、例えば、高い破壊靭性が望ましい、様々な用途があり得る。当業者には、ここに記載されたガラス系物品は、その特別な用途にしたがって、様々な形状、厚さなどを取ることができることが理解されるであろう。
約35モル%から約80モル%の範囲のSiO2、
約1モル%から約15モル%の範囲のAl2O3、および
La2O3、BaO、Ta2O5、Y2O3、およびHfO2からなる群より選択される2種類以上の金属酸化物であって、その2種類以上の金属酸化物の合計モル百分率が少なくとも15モル%である、金属酸化物、
を含むガラス系物品。
約3モル%から約10モル%の範囲のAl2O3、
約2モル%から約25モル%の範囲のLa2O3、
約2モル%から約20モル%の範囲のTa2O5、
約2モル%から約21モル%の範囲のY2O3、
約1.5モル%から約6モル%の範囲のHfO2、および
約2モル%から約25モル%の範囲のBaO、
を含む、いずれかの先の態様による態様(7)。
約4モル%から約9モル%の範囲のAl2O3、
約4モル%から約22モル%の範囲のLa2O3、
約2.5モル%から約18モル%の範囲のTa2O5、
約4モル%から約21モル%の範囲のY2O3、
約2モル%から約5モル%の範囲のHfO2、および
約4モル%から約25モル%の範囲のBaO、
を含む、いずれかの先の態様による態様(8)。
SiO2、Al2O3、並びにLa2O3、BaO、Ta2O5、Y2O3、およびHfO2からなる群より選択される2種類以上の金属酸化物を含み、
そのガラス系物品は、少なくとも0.86MPa・m0.5の破壊靭性により特徴付けられる。
SiO2およびMxOyの2種類以上を含み、式中、Mは、Ba、La、Ta、Y、AlまたはHfであり、
SiO2の総量が、MxOy・SiO2の二元組成物を2種類以上含む基準ガラス系物品のものと同じまたは実質的に同じであり、その基準ガラス系物品が各MxOyを同じモル百分率で有し、各二元組成物におけるMxOy対SiO2のモル比が、4/(c×x)であり、cはMの電荷数である。
MxOy・SiO2の2種類以上の二元組成物を混合する工程であって、式中、Mは、Ba、La、Ta、Y、AlまたはHfである工程;および
MxOy・SiO2の2種類以上の二元組成物を加熱して、前記ガラス系物品を形成する工程、
を有してなる方法。
約35モル%から約80モル%の範囲のSiO2、
約1モル%から約15モル%の範囲のAl2O3、および
La2O3、BaO、Ta2O5、Y2O3、およびHfO2からなる群より選択される2種類以上の金属酸化物であって、該2種類以上の金属酸化物の合計モル百分率が少なくとも15モル%である、金属酸化物、
を含むガラス系物品。
約1モル%から約7モル%の範囲のHfO2を含む、実施形態1に記載のガラス系物品。
約1モル%から約29モル%の範囲のY2O3を含む、実施形態1または2に記載のガラス系物品。
約1モル%から約30モル%の範囲のTa2O5を含む、実施形態1から3いずれか1つに記載のガラス系物品。
約1モル%から約29モル%の範囲のLa2O3を含む、実施形態1から4いずれか1つに記載のガラス系物品。
約1モル%から約33モル%の範囲のBaOを含む、実施形態1から5いずれか1つに記載のガラス系物品。
約40モル%から約75モル%の範囲のSiO2、
約3モル%から約10モル%の範囲のAl2O3、
約2モル%から約25モル%の範囲のLa2O3、
約2モル%から約20モル%の範囲のTa2O5、
約2モル%から約21モル%の範囲のY2O3、
約1.5モル%から約6モル%の範囲のHfO2、および
約2モル%から約25モル%の範囲のBaO、
を含む、実施形態1から6いずれか1つに記載のガラス系物品。
約45モル%から約70モル%の範囲のSiO2、
約4モル%から約9モル%の範囲のAl2O3、
約4モル%から約22モル%の範囲のLa2O3、
約2.5モル%から約18モル%の範囲のTa2O5、
約4モル%から約21モル%の範囲のY2O3、
約2モル%から約5モル%の範囲のHfO2、および
約4モル%から約25モル%の範囲のBaO、
を含む、実施形態1から7いずれか1つに記載のガラス系物品。
5モル%以下のアルカリ金属を含む、実施形態1から8いずれか1つに記載のガラス系物品。
5モル%以下のホウ素を含む、実施形態1から9いずれか1つに記載のガラス系物品。
(i)少なくとも0.86MPa・m0.5の破壊靭性;(ii)少なくとも85GPaのヤング率値;および/または(iii)3ブルースター以下の応力光学係数(SOC)を有することによって特徴付けられる、実施形態1から10いずれか1つに記載のガラス系物品。
ガラス系物品において、
SiO2、Al2O3、並びにLa2O3、BaO、Ta2O5、Y2O3、およびHfO2からなる群より選択される2種類以上の金属酸化物、
を含み、
前記ガラス系物品は、少なくとも0.86MPa・m0.5の破壊靭性により特徴付けられる、ガラス系物品。
前記ガラス系物品が5モル%以下のアルカリ金属およびホウ素を含む、実施形態12に記載のガラス系物品。
前記2種類以上の金属酸化物が、La2O3、BaO、Ta2O5、Y2O3、およびHfO2を含む、実施形態12または13に記載のガラス系物品。
前記ガラス系物品が、(i)約1.0MPa・m0.5から約1.6MPa・m0.5の破壊靭性;(ii)約110GPaから約140GPaのヤング率値;および/または(iii)約1.3ブルースターから約2ブルースターの応力光学係数(SOC)を有する、実施形態12から14いずれか1つに記載のガラス系物品。
ガラス系物品において、
SiO2およびMxOyの2種類以上を含み、式中、Mは、Ba、La、Ta、Y、AlまたはHfであり、
SiO2の総量が、MxOy・SiO2の二元組成物を2種類以上含む基準ガラス系物品のものと同じまたは実質的に同じであり、該基準ガラス系物品が各MxOyを同じモル百分率で有し、各二元組成物におけるMxOy対SiO2のモル比が、4/(c×x)であり、cはMの電荷数である、ガラス系物品。
実施形態16に記載のガラス系物品を調製する方法において、
MxOy・SiO2の2種類以上の二元組成物を混合する工程であって、式中、Mは、Ba、La、Ta、Y、AlまたはHfである工程;および
MxOy・SiO2の前記2種類以上の二元組成物を加熱して、前記ガラス系物品を形成する工程、
を有してなる方法。
MxOy・SiO2の前記2種類以上の二元組成物が、BaO・SiO2、La2O3・SiO2、Ta2O5・SiO2、Y2O3・SiO2、Al2O3・SiO2、およびHfO2・SiO2を含み、SiO2の総量は、約30モル%から約80モル%である、実施形態17に記載の方法。
実施形態17または18に記載の方法により調製されたガラス系物品。
実施形態1から16および19のいずれか1つに記載のガラス系物品を備えた家庭用電子機器。
302 筐体
304 前面
306 背面
308 側面
310 ディスプレイ
312 カバー基板
Claims (10)
- 約35モル%から約80モル%の範囲のSiO2、
約1モル%から約15モル%の範囲のAl2O3、および
La2O3、BaO、Ta2O5、Y2O3、およびHfO2からなる群より選択される2種類以上の金属酸化物であって、該2種類以上の金属酸化物の合計モル百分率が少なくとも15モル%である、金属酸化物、
を含むガラス系物品。 - 約40モル%から約75モル%の範囲のSiO2、
約3モル%から約10モル%の範囲のAl2O3、
約2モル%から約25モル%の範囲のLa2O3、
約2モル%から約20モル%の範囲のTa2O5、
約2モル%から約21モル%の範囲のY2O3、
約1.5モル%から約6モル%の範囲のHfO2、および
約2モル%から約25モル%の範囲のBaO、
を含む、請求項1記載のガラス系物品。 - 約45モル%から約70モル%の範囲のSiO2、
約4モル%から約9モル%の範囲のAl2O3、
約4モル%から約22モル%の範囲のLa2O3、
約2.5モル%から約18モル%の範囲のTa2O5、
約4モル%から約21モル%の範囲のY2O3、
約2モル%から約5モル%の範囲のHfO2、および
約4モル%から約25モル%の範囲のBaO、
を含む、請求項1または2記載のガラス系物品。 - (i)少なくとも0.86MPa・m0.5の破壊靭性;(ii)少なくとも85GPaのヤング率値;および/または(iii)3ブルースター以下の応力光学係数(SOC)を有することによって特徴付けられる、請求項1から3いずれか1項記載のガラス系物品。
- ガラス系物品において、
SiO2、Al2O3、並びにLa2O3、BaO、Ta2O5、Y2O3、およびHfO2からなる群より選択される2種類以上の金属酸化物、
を含み、
前記ガラス系物品は、少なくとも0.86MPa・m0.5の破壊靭性により特徴付けられる、ガラス系物品。 - 前記ガラス系物品が5モル%以下のアルカリ金属およびホウ素を含む、請求項5記載のガラス系物品。
- 前記2種類以上の金属酸化物が、La2O3、BaO、Ta2O5、Y2O3、およびHfO2を含む、請求項5または6記載のガラス系物品。
- 前記ガラス系物品が、(i)約1.0MPa・m0.5から約1.6MPa・m0.5の破壊靭性;(ii)約110GPaから約140GPaのヤング率値;および/または(iii)約1.3ブルースターから約2ブルースターの応力光学係数(SOC)を有する、請求項5から7いずれか1項記載のガラス系物品。
- ガラス系物品において、
SiO2およびMxOyの2種類以上を含み、式中、Mは、Ba、La、Ta、Y、AlまたはHfであり、
SiO2の総量が、MxOy・SiO2の二元組成物を2種類以上含む基準ガラス系物品のものと同じまたは実質的に同じであり、該基準ガラス系物品が各MxOyを同じモル百分率で有し、各二元組成物におけるMxOy対SiO2のモル比が、4/(c×x)であり、cはMの電荷数である、ガラス系物品。 - 請求項1から9いずれか1項記載のガラス系物品を備えた家庭用電子機器。
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