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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-06
(45)【発行日】2024-03-14
(54)【発明の名称】ガラスセラミックおよびその製造方法
(51)【国際特許分類】
C03C 10/02 20060101AFI20240307BHJP
C03B 32/02 20060101ALI20240307BHJP
G02B 5/22 20060101ALI20240307BHJP
【ＦＩ】
C03C10/02
C03B32/02
G02B5/22
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020532732
(86)(22)【出願日】2018-12-11
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-02-22
(86)【国際出願番号】 US2018064990
(87)【国際公開番号】W WO2019118488
(87)【国際公開日】2019-06-20
【審査請求日】2021-12-13
(31)【優先権主張番号】62/598,108
(32)【優先日】2017-12-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】397068274
【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100073184
【弁理士】
【氏名又は名称】柳田 征史
(74)【代理人】
【識別番号】100175042
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 秀明
(74)【代理人】
【識別番号】100163050
【弁理士】
【氏名又は名称】小栗 眞由美
(74)【代理人】
【識別番号】100224775
【弁理士】
【氏名又は名称】南 毅
(72)【発明者】
【氏名】デイネカ，マシュー ジョン
(72)【発明者】
【氏名】コール，ジェシー
【審査官】若土 雅之
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第０３２９３０５２（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許第０３６０７３２０（ＵＳ，Ａ）
【文献】特表２０１６－５３４０１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１２４２０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－３１０４５２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０３Ｂ ２３／００－３５／２６
４０／００－４０／０４
Ｃ０３Ｃ １／００－１４／００
Ｇ０２Ｂ ５／２０－５／２８
ＩＮＴＥＲＧＬＡＤ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガラスセラミックであって、５０モル％から８０モル％のＳｉＯ２、
０．３モル％から１５モル％のＡｌ２Ｏ３、
５モル％から４０モル％のＢ２Ｏ３、
２モル％から１５モル％のＷＯ３、
０モル％から１５モル％のＲ２Ｏ、
第１のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび参照波長での第１の屈折率を有する第１の部分、および
複数の結晶性タングステン析出物を含む熱処理された第２の部分であって、第２のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび前記参照波長での第２の屈折率の少なくとも一方を示す熱処理された第２の部分、
を含み、
Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏの１つ以上であり、
Ｒ２ＯとＡｌ２Ｏ３の量の差は、－１２モル％から２．５モル％に及び、
前記第１のカットオフ波長は、３５５ｎｍであり、前記第１の屈折率は、５８９ｎｍの前記参照波長において、１．５０７であり、
前記第２のカットオフ波長は、３２０ｎｍから４２０ｎｍであり、前記第２の屈折率は、５８９ｎｍの前記参照波長において、１．５２である、ガラスセラミック。
【請求項2】
ガラスセラミックであって、５５モル％から７５モル％のＳｉＯ２、
５モル％から１２モル％のＡｌ２Ｏ３、
１０モル％から２５モル％のＢ２Ｏ３、
４モル％から１０モル％のＷＯ３、
３モル％から１２モル％のＲ２Ｏ、
第１のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび参照波長での第１の屈折率を有する第１の部分、および
複数の結晶性タングステン析出物を含む熱処理された第２の部分であって、第２のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび前記参照波長での第２の屈折率の少なくとも一方を示す熱処理された第２の部分、
を含み、
Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏの１つ以上であり、
Ｒ２ＯとＡｌ２Ｏ３の量の差は、－１２モル％から２．５モル％に及び、
熱処理されていない前記第１の部分は、３５５ｎｍの前記第１のカットオフ波長および、
５８９ｎｍの前記参照波長において、１．５０７の前記第１の屈折率を有し、
該熱処理された第２の部分は、
７００ｎｍから２７００ｍｍでの少なくとも６０％の光透過率、３２０ｎｍから４２０ｎｍの急な前記第２のカットオフ波長、および５８９ｎｍの前記参照波長において、１．５２の前記第２の屈折率を有するガラスセラミック。
【請求項3】
ガラスセラミックであって、５０モル％から８０モル％のＳｉＯ２、
１モル％から１５モル％のＡｌ２Ｏ３、
５モル％から４０モル％のＢ２Ｏ３、および
２モル％から１５モル％のＷＯ３、
０モル％から１５モル％のＲ２Ｏ、
を含み、
第１のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび参照波長での第１の屈折率を有する第１の部分、および
複数の結晶性タングステン析出物を含む熱処理された第２の部分であって、第２のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび前記参照波長での第２の屈折率の少なくとも一方を示す熱処理された第２の部分、
を含み、
Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏの１つ以上であり、
Ｒ２ＯとＡｌ２Ｏ３の量の差は、－１２モル％から２．５モル％に及び、
前記第１のカットオフ波長は、３５５ｎｍであり、前記第１の屈折率は、５８９ｎｍの前記参照波長において、１．５０７であり、
前記第２のカットオフ波長は、３２０ｎｍから４２０ｎｍであり、前記第２の屈折率は、５８９ｎｍの前記参照波長において、１．５２である、ガラスセラミック。
【請求項4】
前記ガラスセラミックが、１０×１０－７／℃から６０×１０－７／℃の熱膨張係数を有する、請求項１から３いずれか１項記載のガラスセラミック。
【請求項5】
Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｄ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、およびＥｒからなる群より選択される少なくとも１種類のドーパントをさらに含む、請求項１から４いずれか１項記載のガラスセラミック。
【請求項6】
ガラスセラミック物品を形成する方法であって、５０モル％から８０モル％のＳｉＯ２、１モル％から１５モル％のＡｌ２Ｏ３、５モル％から４０モル％のＢ２Ｏ３、および２モル％から１５モル％のＷＯ３、０モル％から１５モル％のＲ２Ｏを含む溶融ガラスを形成する工程、
前記溶融ガラスを冷却して、第１のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび参照波長での第１の屈折率を有するガラスセラミック物品を形成する工程、および
所定の時間に亘り所定の温度で前記ガラスセラミック物品の第１の部分以外の一部分を熱処理して、該ガラスセラミック物品の熱処理された第２の部分内に複数の結晶性タングステン析出物を形成する工程であって、該ガラスセラミック物品の熱処理された第２の部分は、第２のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび前記参照波長での第２の屈折率の少なくとも一方を示す工程、
を有し、
Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏの１つ以上であり、
Ｒ２ＯとＡｌ２Ｏ３の量の差は、－１２モル％から２．５モル％に及び、
前記第１のカットオフ波長は、３５５ｎｍであり、前記第１の屈折率は、５８９ｎｍの前記参照波長において、１．５０７であり、
前記第２のカットオフ波長は、３２０ｎｍから４２０ｎｍであり、前記第２の屈折率は、５８９ｎｍの前記参照波長において、１．５２である方法。
【請求項7】
前記第１と第２の屈折率の間の屈折率差分が、４００ｎｍから８００ｎｍに及ぶ波長で１×１０－２以上である、請求項６記載の方法。
【請求項8】
前記第２のカットオフ波長が前記第１のカットオフ波長より長く、前記参照波長での前記第２の屈折率が、該参照波長での前記第１の屈折率より大きい、請求項６または７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【0001】
本出願は、その内容が依拠され、ここに全て引用される、２０１７年１２月１３日に出願された米国仮特許出願第６２／５９８１０８号に優先権の恩恵を主張するものである。
【技術分野】
【0002】
本開示は、広く、酸化タングステン、アルミノホウケイ酸塩組成物を含むガラスセラミック材料および物品を含む、ガラスセラミックおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0003】
レーザを利用する用途を含む様々な工業用途にとって、低波長光（例えば、青色およびそれより短い波長の光）の透過を遮断するまたは減少させるのに有用な特殊な透明性が、多くの場合、望ましい。そのような透明性は、「ブルーブロッカー(blue blockers)」としても知られているであろう。その透明性が利用されるであろう苛酷な作動条件のために、紫外線（ＵＶ）遮断コーティングは望ましくないであろう。何故ならば、そのコーティングは、多くの場合、必要な機械的、化学的、および熱的耐久性を欠如するからである。ＵＶ吸収ガラスも利用することができるが、ＵＶ吸収ガラスに用いられるＵＶ吸収ドーパントは、色を与えたり、他の様式でガラスの光学的性質に悪影響を及ぼしたりすることがある。さらに、ドーパントにカドミウムおよびセレンを用いるガラスは、極めて毒性が高いであろう。実質的に全てのＵＶ吸収ガラスの光学的吸収は、ガラスの組成および炉内の溶融条件（例えば、酸化性または還元性の炉の雰囲気）の影響を受ける。何故ならば、その組成および炉の雰囲気は、ドーパントの酸化状態まはた酸化状態の比に影響するからである。それゆえ、これらのガラスが一旦、溶融され、成形されたら、最小の後処理で、その光学的吸収を変えることができる。
【0004】
ＵＶ吸収と同様に、材料（例えば、銀でイオン交換されたガラス）内に比較的大きい屈折率差分を生じるための技術がいくつかある。これらの技術は、比較的大きい屈折率差分を生じるが、他の様式で、ガラスを光学的に変えてしまう、例えば、可視光波長のヘイズ、散乱、または望ましくない吸収を増加させてしまう。各技術には、二律背反と制限があるが、これらの方法を評価する場合、重要なパラメータは、パターン化できる特徴サイズ（すなわち、解像度）、誘発できる屈折率の変化（差分ｎまたはΔｎ）、および透過率である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
したがって、低いＣＴＥ、低い毒性、調整可能なＵＶカットオフおよび／または調整可能な屈折率を有するＵＶ吸収材料の開発が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示のいくつかの態様によれば、ガラスセラミックは、約５０モル％から約８０モル％のＳｉＯ２、約０．３モル％から約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、約５モル％から約４０モル％のＢ２Ｏ３、約２モル％から約１５モル％のＷＯ３、および約０モル％から約１５モル％のＲ２Ｏを含む。Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏの１つ以上である。Ｒ２ＯとＡｌ２Ｏ３の量の差は、約－１２モル％から約２．５モル％に及ぶ。
【0007】
本開示のいくつかの態様によれば、ガラスセラミックは、約５５モル％から約７５モル％のＳｉＯ２、約５モル％から約１２モル％のＡｌ２Ｏ３、約１０モル％から約２５モル％のＢ２Ｏ３、約４モル％から約１０モル％のＷＯ３、および約３モル％から約１２モル％のＲ２Ｏを含む。Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏの１つ以上である。このガラスセラミックは、約７００ｎｍから約２７００ｍｍでの少なくとも６０％の光透過率、および約３２０ｎｍから約４２０ｎｍの急なカットオフ波長を有する。
【0008】
本開示のさらなる態様によれば、ガラスセラミック物品を形成する方法であって、約５０モル％から約８０モル％のＳｉＯ２、約１モル％から約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、約５モル％から約４０モル％のＢ２Ｏ３、および約２モル％から約１５モル％のＷＯ３を含む溶融ガラスを形成する工程、その溶融ガラスを冷却して、第１のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび参照波長での第１の屈折率を有するガラスセラミック物品を形成する工程、および所定の時間に亘り所定の温度でそのガラスセラミック物品の一部分を熱処理して、そのガラスセラミック物品の熱処理された部分内にタングステンを含む複数の結晶性析出物を形成する工程を有してなる方法が提供される。このガラスセラミック物品の熱処理された部分は、第２のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび参照波長での第２の屈折率の少なくとも一方を示す。
【0009】
本開示のさらなる態様によれば、ガラスセラミック物品は、約５０モル％から約８０モル％のＳｉＯ２、約１モル％から約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、約５モル％から約４０モル％のＢ２Ｏ３、および約２モル％から約１５モル％のＷＯ３を含む。第１のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび参照波長での第１の屈折率を有する第１の部分、およびタングステンを含む複数の結晶性析出物を含む熱処理された部分。そのガラスセラミック物品の熱処理された部分は、第２のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび参照波長での第２の屈折率の少なくとも一方を示す。
【0010】
追加の特徴および利点が、以下の詳細な説明に述べられており、その説明から当業者に容易に明白となるか、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、ここに記載されたような実施の形態を実施することによって、認識されるであろう。
【0011】
先の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方とも、例示に過ぎず、本開示および付随の特許請求の範囲の性質および特徴を理解するための概要または骨子を提供することが意図されていることを理解すべきである。
【0012】
添付図面は、本開示の原理のさらなる理解を与えるために含まれ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、１つ以上の実施の形態を示しており、説明と共に、例として、本開示の原理および作動を説明する働きをする。本明細書および図面に開示された本開示の様々な特徴は、任意の組合せと全ての組合せで使用できることを理解すべきである。非限定例として、本開示の様々な特徴は、以下の実施の形態にしたがって、互いに組み合わされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0013】
以下は、添付図面における図の説明である。図は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、図の特定の特徴および特定の視野は、明瞭さと簡潔さのために、縮尺および図式において誇張されて示されることがある。
【図1A】本開示の少なくとも１つの例による物品の断面図
【図1B】本開示の少なくとも１つの例による物品の断面図
【図2】少なくとも１つの例による方法を示す流れ図
【図3A】本開示の少なくとも１つの例にしたがって調製された熱処理されたガラスセラミックの透過率対波長のプロット
【図4】図４Ａは、本開示のガラスセラミックの徐冷されていない試料の画像、図４Ｂは、２時間１６分に亘り５５０℃で熱処理された本開示のガラスセラミックの試料の画像、図４Ｃは、１時間３８分に亘り６００℃で熱処理された本開示のガラスセラミックの試料の画像
【図5】徐冷されていないガラスセラミック試料および熱処理されたガラスセラミック試料の屈折率（ｎ）対波長（ｎｍ）のプロット
【図7A】本開示の少なくとも１つの例による、未処理の非晶質状態にある酸化タングステンガラスセラミックの粉末Ｘ線回折データのプロット
【図7B】本開示の少なくとも１つの例による、熱処理（３０分間に亘る７００℃）状態にある酸化タングステンガラスセラミックの粉末Ｘ線回折データのプロット
【図7C】本開示の少なくとも１つの例による、徐冷状態にある酸化タングステンガラスセラミックの粉末Ｘ線回折データのプロット
【図8A】製造されたままの未徐冷状態および熱処理条件（１時間に亘る６００℃）における組成物８８９ＦＬＺの０．５ｍｍ研磨の平面で収集された透過率スペクトル；
【図8B】製造されたままの未徐冷状態および熱処理条件（１時間に亘る６００℃）における組成物８８９ＦＬＺの０．５ｍｍ研磨の平面で収集されたＯＤ／ｍｍで表された吸光度スペクトル；
【図9A】製造されたままの未徐冷状態および熱処理条件（１時間に亘る７００℃）における組成物８８９ＦＭＢの０．５ｍｍ研磨の平面で収集された透過率スペクトル
【図9B】製造されたままの未徐冷状態および熱処理条件（１時間に亘る７００℃）における組成物８８９ＦＭＢの０．５ｍｍ研磨の平面で収集されたＯＤ／ｍｍで表された吸光度スペクトル
【図10A】製造されたままの未徐冷状態および熱処理条件（１時間に亘る５００℃および１時間に亘る６００℃）における組成物８８９ＦＭＣの０．５ｍｍ研磨の平面で収集された透過率スペクトル
【図10B】製造されたままの未徐冷状態および熱処理条件（１時間に亘る５００℃および１時間に亘る６００℃）における組成物８８９ＦＭＣの０．５ｍｍ研磨の平面で収集されたＯＤ／ｍｍで表された吸光度スペクトル
【図11A】製造されたままの未徐冷状態および熱処理条件（１時間に亘る５００℃および１時間に亘る６００℃）における組成物８８９ＦＭＤの０．５ｍｍ研磨の平面で収集された透過率スペクトル
【図11B】製造されたままの未徐冷状態および熱処理条件（１時間に亘る５００℃および１時間に亘る６００℃）における組成物８８９ＦＭＤの０．５ｍｍ研磨の平面で収集されたＯＤ／ｍｍで表された吸光度スペクトル
【図12A】製造されたままの未徐冷状態および熱処理条件（１時間に亘る６００℃および１時間に亘る７００℃）における組成物８８９ＦＭＥの０．５ｍｍ研磨の平面で収集された透過率スペクトル
【図12B】製造されたままの未徐冷状態および熱処理条件（１時間に亘る６００℃および１時間に亘る７００℃）における組成物８８９ＦＭＥの０．５ｍｍ研磨の平面で収集されたＯＤ／ｍｍで表された吸光度スペクトル
【図13A】製造されたままの未徐冷状態および熱処理条件（１時間に亘る７００℃および２時間に亘る７００℃）における組成物８８９ＦＭＧの０．５ｍｍ研磨の平面で収集された透過率スペクトル
【図13B】製造されたままの未徐冷状態および熱処理条件（１時間に亘る７００℃および２時間に亘る７００℃）における組成物８８９ＦＭＧの０．５ｍｍ研磨の平面で収集されたＯＤ／ｍｍで表された吸光度スペクトル
【図14A】１時間に亘り７００℃で熱処理された組成物８８９ＦＭＣの熱処理された試料内のチタン含有結晶のある倍率のＴＥＭ顕微鏡写真
【図14B】１時間に亘り７００℃で熱処理された組成物８８９ＦＭＣの熱処理された試料内のチタン含有結晶のより大きい倍率のＴＥＭ顕微鏡写真
【図14C】１時間に亘り７００℃で熱処理された組成物８８９ＦＭＣの熱処理された試料内のチタン含有結晶のさらに大きい倍率のＴＥＭ顕微鏡写真
【図14D】１時間に亘り７００℃で熱処理された組成物８８９ＦＭＣの熱処理された試料内のチタン含有結晶のさらにより大きい倍率のＴＥＭ顕微鏡写真
【図15A】１時間に亘り７００℃で熱処理された組成物８８９ＦＭＣの熱処理された試料内のチタン含有結晶のＴＥＭ顕微鏡写真
【発明を実施するための形態】
【0014】
追加の特徴および利点が、以下の詳細な説明に述べられており、その説明から当業者に容易に明白となるか、または特許請求の範囲および添付図面と共に、以下の説明に記載されたように実施の形態を実施することによって、認識されるであろう。
【0015】
ここに用いられているように、「および／または」という用語は、２つ以上の項目のリストに使用される場合、列挙された項目のいずれか１つをそれ自体で利用することができる、または列挙された項目の２つ以上のいずれの組合せも利用できることを意味する。例えば、組成物が、成分Ａ、Ｂ、および／またはＣを含有すると記載されている場合、その組成物は、Ａのみ；Ｂのみ；Ｃのみ；ＡとＢの組合せ；ＡとＣの組合せ；ＢとＣの組合せ；またはＡ、Ｂ、およびＣの組合せを含有し得る。
【0016】
この文書において、第１と第２、上部と底部などの関係語は、ある実体または作用を別の実体または作用から区別するためだけに使用され、必ずしも、どのような実際のそのような関係も、もしくはそのような実体または作用の間の順序も、必要または暗示するものではない。
【0017】
本開示の改変が、当業者または本開示の利用者に想起されるであろう。したがって、図面に示され、先に記載された実施の形態は、均等論を含む特許法の原則にしたがって解釈されるように、説明目的のためだけであり、本開示の範囲を限定する意図はなく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲により定義されることが理解されよう。
【0018】
本開示の目的に関して、「結合された」という用語（その形態の全てで：結合する、結合している、結合されたなど）は、広く、互いに直接的または間接的な２つの成分の連結（電気的または機械的）を意味する。そのような連結は、事実上静止していても、事実上可動であってもよい。そのような連結は、互いに単一体として一体成形されたその２つの成分（電気的または機械的）と任意の追加の中間部材により、またはその２つの成分により、行われてもよい。特に明記のない限り、そのような連結は、事実上永久的であっても、事実上取り外し可能または解放可能であってもよい。
【0019】
ここに用いられているように、「約」という用語は、量、サイズ、配合、パラメータ、および他の数量と特徴が、正確ではなく、正確である必要ないが、許容範囲、変換係数、丸め、測定誤差など、および当業者に公知の他の要因を反映して、要望通りに、近似および／またはより大きいかより小さいことがあることを意味する。値または範囲の端点を記載する上で、「約」という用語が使用されている場合、その開示は、言及されているその特定の値または端点を含むと理解すべきである。明細書における数値または範囲の端点に「約」が付いていようとなかろうと、その数値または範囲の端点は、以下の２つの実施の形態：「約」で修飾されているもの、および「約」で修飾されていないものを含むことが意図されている。それらの範囲の各々の端点は、他方の端点に関してと、他方の端点に関係なくの両方で有意であることがさらに理解されよう。
【0020】
ここに用いられているような、「実質的」、「実質的に」などの用語、およびその変種は、記載された特徴が、ある値または記載と等しいまたはほぼ等しいことを指摘する意図がある。例えば、「実質的に平らな」表面は、平らまたはほぼ平らである表面を意味する意図がある。さらに、「実質的に」は、２つの値が等しいまたはほぼ等しいことを意味する意図がある。いくつかの実施の形態において、「実質的に」は、互いの約５％以内、または互いの約２％以内など、互いの約１０％以内の値を意味することがある。
【0021】
ここに用いられているように、名詞は、「少なくとも１つの」対象を指し、明確に反対であると示されていない限り、「たった１つ」の対象に限定されるべきではない。それゆえ、例えば、「成分」への言及は、文脈が明らかに別なふうに示していない限り、そのような成分を２つ以上有する実施の形態を含む。
【0022】
またここに用いられているように、「ガラスセラミック」、「ガラス要素」、および「ガラスセラミック物品」という用語は、交換可能に、最も広い意味で、ガラスおよび／またはガラスセラミック材料から全体が製造されたまたはそれから部分的に製造されたどの物体も含むように、使用される。特に明記のない限り、全ての組成物は、モルパーセンサ（モル％）で表されている。熱膨張係数（ＣＴＥ）は、１０－７／℃で表され、特に明記のない限り、約２０℃から約３００℃の温度範囲に亘り測定された値を表す。
【0023】
ここに用いられているように、「透過」および「透過率」は、吸収、散乱および反射を考慮に入れた、外部透過または透過率を称する。フレネル反射は、ここに報告される透過および透過率値から差し引かれていない。
【0024】
またここに用いられているように、「［成分］を含まない［ガラスまたはガラスセラミック］」（例えば、「カドミウムおよびセレンを含まないガラスセラミック」）という用語は、列挙された成分を完全に含まず、または実質的に含まず（すなわち、＜５００ｐｐｍ）、列挙された成分が能動的に、意図的に、または目的を持ってそのガラスまたはガラスセラミックに添加またはバッチ配合されないように調製されたガラスまたはガラスセラミックを表す。
【0025】
本開示のガラスセラミック、ガラスセラミック材料および物品に関するように、圧縮応力および圧縮深さ（「ＤＯＣ」）は、特に明記のない限り、有限会社折原製作所（日本国、東京都所在）により製造されているＦＳＭ－６０００などの市販の装置を使用して表面応力を評価することによって測定される。表面応力測定は、ガラスの複屈折に関係する応力光学係数（「ＳＯＣ」）の精密測定に依存する。次に、ＳＯＣは、手順Ｃの改良版にしたがって測定され、これは、その内容がここに全て引用される、「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」と題するＡＳＴＭ標準Ｃ７７０－９８（２０１３）（「改良手順Ｃ」）に記載されている。この改良手順Ｃは、５から１０ｍｍの厚さおよび１２．７ｍｍの直径を有する試験片としてガラスまたはガラスセラミックディスクを使用する工程を含む。このディスクは、等方性かつ均一であり、芯に穴が開けられ、両面は研磨され平行である。この改良手順Ｃは、ディスクに印加すべき最大力Ｆｍａｘを計算する工程も含む。この力は、少なくとも２０ＭＰａの圧縮応力を生じるのに十分であるべきである。Ｆｍａｘは、式：
Ｆｍａｘ＝７．８５４＊Ｄ＊ｈ
を使用して計算され、式中、Ｆｍａｘは、ニュートン（Ｎ）で測定される最大力であり、Ｄは、ミリメートル（ｍｍ）で測定されるディスクの直径であり、ｈは、ミリメートル（ｍｍ）で測定される光路の厚さである。印加された各力について、応力は、式：
σ（ＭＰａ）＝８Ｆ／（π＊Ｄ＊ｈ）
を使用して計算され、式中、Ｆは、ニュートン（Ｎ）で測定される力であり、Ｄは、ミリメートル（ｍｍ）で測定されるディスクの直径であり、ｈは、ミリメートル（ｍｍ）で測定される光路の厚さである。
Ｆｍａｘ＝７．８５４＊Ｄ＊ｈ
を使用して計算され、式中、Ｆｍａｘは、ニュートン（Ｎ）で測定される最大力であり、Ｄは、ミリメートル（ｍｍ）で測定されるディスクの直径であり、ｈは、ミリメートル（ｍｍ）で測定される光路の厚さである。印加された各力について、応力は、式：
σ（ＭＰａ）＝８Ｆ／（π＊Ｄ＊ｈ）
を使用して計算され、式中、Ｆは、ニュートン（Ｎ）で測定される力であり、Ｄは、ミリメートル（ｍｍ）で測定されるディスクの直径であり、ｈは、ミリメートル（ｍｍ）で測定される光路の厚さである。
【0026】
またここに用いられているように、「急なカットオフ波長」および「カットオフ波長」という用語は、交換可能に使用され、約３５０ｎｍから８００ｎｍの範囲のカットオフ波長であって、ガラスセラミックが、そのカットオフ波長（λｃ）より下での透過率と比べて実質的に高い、カットオフ波長（λｃ）より上での透過率を有する、カットオフ波長を称する。カットオフ波長（λｃ）は、ガラスセラミックの所定のスペクトルにおける「吸収限界波長」と「高透過率限界波長」との間の中点での波長である。「吸収限界波長」は、透過率が５％である波長と指定され、「高透過率限界波長」は、透過率が７２％である波長と定義される。ここに用いられる「急なＵＶカットオフ」は、電磁スペクトルの紫外バンド内で生じる、上述したようなカットオフ波長の急なカットオフ波長である可能性があることが理解されよう。
【0027】
ここで図１Ａおよび１Ｂを参照すると、本開示によるガラスおよび／またはガラスセラミック組成を有する基板１４を含む物品１０が示されている。物品１０は、いくつの用途にも利用できる。例えば、物品１０および／または基板１４は、以下の用途のいずれかにおける、基板、要素、カバーおよび他の要素の形態で利用することができる：マイクロレンズアレイ；ブラッグ反射器；勾配屈折率レンズ；光ファイバ；導波路；体積格子（例えば、拡張現実装置エンジンにおける）および／または紫外線レーザ用眼の保護レンズ。
【0028】
基板１４は、一対の互いに反対の主面１８、２２を画成するまたは備える。物品１０のいくつかの例において、基板１４は、圧縮応力領域２６を備える。図１Ａに示されるように、圧縮応力領域２６は、主面１８からその基板中の第１の選択深さ３０まで延在する。さらに、いくつかの例では、多数の圧縮応力領域２６が、主面１８、２２および／または基板１４のエッジから延在することがある。基板１４は、表面積を画成するために、選択された長さと幅、または直径を有することがある。基板１４は、その長さと幅、または直径により画成される基板１４の主面１８、２２の間に少なくとも１つのエッジを有することがある。基板１４は、選択された厚さも有することがある。いくつかの例では、基板１４は、約０．２ｍｍから約１．５ｍｍ、約０．２ｍｍから約１．３ｍｍ、または約０．２ｍｍから約１．０ｍｍの厚さを有する。他の例では、基板１４は、約０．１ｍｍから約１．５ｍｍ、約０．１ｍｍから約１．３ｍｍ、または約０．１ｍｍから約１．０ｍｍの厚さを有する。
【0029】
ここに用いられているように、「選択深さ」（例えば、第１の選択深さ３０）、「圧縮深さ」、および「ＤＯＣ」は、ここに記載されたような、基板１４における応力が圧縮から引張に変化する深さを規定するために、互いに交換可能に使用される。ＤＯＣは、イオン交換処理に応じて、ＦＳＭ－６０００、または散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）などの表面応力計によって測定されることがある。ガラスまたはガラスセラミック組成を有する基板１４における応力が、ガラス基板中にカリウムイオンを交換することによって生じる場合、ＤＯＣを測定するために、表面応力計が使用される。応力が、ガラス基板中にナトリウムイオンを交換することによって生じる場合、ＤＯＣを測定するために、ＳＣＡＬＰが使用される。ガラスまたはガラスセラミック組成を有する基板１４における応力が、ガラス基板中にカリウムイオンとナトリウムイオンの両方を交換することによって生じる場合、ＤＯＣはＳＣＡＬＰにより測定される。何故ならば、ナトリウムイオンの交換深さがＤＯＣを表し、カリウムイオンの交換深さが、圧縮応力の大きさの変化（しかし、圧縮から引張への応力の変化ではない）を表すと考えられるからである。そのようなガラス基板におけるカリウムイオンの交換深さは、表面応力計で測定される。またここに用いられているように、「最大圧縮応力」は、基板１４中の圧縮応力領域２６内の最大圧縮応力と定義される。いくつかの例では、最大圧縮応力は、圧縮応力領域２６を画成する１つ以上の主面１８、２２で、またはそこに近接して得られる。他の例では、最大圧縮応力は、１つ以上の主面１８、２２と、圧縮応力領域２６の選択深さ３０との間で得られる。
【0030】
図１Ａにおける例示形態で示されるような、物品１０のいくつかの例で、基板１４は、化学強化されたアルミノホウケイ酸塩ガラスまたはガラスセラミックから選択される。例えば、基板１４は、１０μｍ超の第１の選択深さ３０まで延在する圧縮応力領域２６を有する化学強化されたアルミノホウケイ酸塩ガラスまたはガラスセラミックから選択することができ、最大圧縮応力は１５０ＭＰａ超である。さらに別の例において、基板１４は、２５μｍ超の第１の選択深さ３０まで延在する圧縮応力領域２６を有する化学強化されたアルミノホウケイ酸塩ガラスまたはガラスセラミックから選択され、最大圧縮応力は４００ＭＰａ超である。物品１０の基板１４は、主面１８、２２の１つ以上から選択深さ３０まで延在する、１５０ＭＰａ超、２００ＭＰａ超、２５０ＭＰａ超、３００ＭＰａ超、３５０ＭＰａ超、４００ＭＰａ超、４５０ＭＰａ超、５００ＭＰａ超、５５０ＭＰａ超、６００ＭＰａ超、６５０ＭＰａ超、７００ＭＰａ超、７５０ＭＰａ超、８００ＭＰａ超、８５０ＭＰａ超、９００ＭＰａ超、９５０ＭＰａ超、１０００ＭＰａ超の最大圧縮応力、およびこれらの値の間の全ての最大圧縮応力レベルを有する１つ以上の圧縮応力領域２６を備えることもある。いくつかの例では、最大圧縮応力は２０００ＭＰａ以下である。いくつかの実施の形態において、最大圧縮応力は約１５０ＭＰａから約２０００ＭＰａである。いくつかの実施の形態において、最大圧縮応力は約２００ＭＰａから約２０００ＭＰａである。いくつかの実施の形態において、最大圧縮応力は約２５０ＭＰａから約２０００ＭＰａである。いくつかの実施の形態において、最大圧縮応力は約３００ＭＰａから約２０００ＭＰａである。いくつかの実施の形態において、最大圧縮応力は約３５０ＭＰａから約２０００ＭＰａである。いくつかの実施の形態において、最大圧縮応力は約４００ＭＰａから約２０００ＭＰａである。いくつかの実施の形態において、最大圧縮応力は約４５０ＭＰａから約２０００ＭＰａである。いくつかの実施の形態において、最大圧縮応力は約５００ＭＰａから約２０００ＭＰａである。いくつかの実施の形態において、最大圧縮応力は約５５０ＭＰａから約２０００ＭＰａである。いくつかの実施の形態において、最大圧縮応力は約６００ＭＰａから約２０００ＭＰａである。いくつかの実施の形態において、最大圧縮応力は約６５０ＭＰａから約２０００ＭＰａである。いくつかの実施の形態において、最大圧縮応力は約７００ＭＰａから約２０００ＭＰａである。いくつかの実施の形態において、最大圧縮応力は約７５０ＭＰａから約２０００ＭＰａである。いくつかの実施の形態において、最大圧縮応力は約８００ＭＰａから約２０００ＭＰａである。いくつかの実施の形態において、最大圧縮応力は約８５０ＭＰａから約２０００ＭＰａである。いくつかの実施の形態において、最大圧縮応力は約９００ＭＰａから約２０００ＭＰａである。いくつかの実施の形態において、最大圧縮応力は約１０００ＭＰａから約２０００ＭＰａである。それに加え、圧縮深さ（ＤＯＣ）または第１の選択深さ３０は、基板１４の厚さおよび圧縮応力領域２６の生成に関連する加工条件に応じて、１０μｍ以上、１５μｍ以上、２０μｍ以上、２５μｍ以上、３０μｍ以上、３５μｍ以上、およびさらに深い深さに設定することができる。いくつかの例では、ＤＯＣは、基板１４の厚さの０．３倍以下、例えば、０．３ｔ、０．２８ｔ、０．２６ｔ、０．２５ｔ、０．２４ｔ、０．２３ｔ、０．２２ｔ、０．２１ｔ、０．２０ｔ、０．１９ｔ、０．１８ｔ、０．１５ｔ、または０．１ｔ、およびそれらの間の全ての値である。
【0031】
物品１０の基板１４は、ガラスセラミック組成物により特徴付けることができる。そのガラスセラミック組成物は、約１０×１０－７／℃から約６０×１０－７／℃の熱膨張係数を有することがある。さらに、そのガラスセラミックは、良好な耐久性および耐湿性を示す。本開示のガラスセラミック組成物は、表１に開示された物理的性質の１つ以上を有することがある。
【0032】
【表1】
【0033】
様々な例において、基板１４のガラスセラミック組成物は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＷＯ３および随意的なアルカリ金属酸化物を含むことがある。そのガラスセラミック組成物は、約０．３モル％から約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、または約５モル％から約１２モル％のＡｌ２Ｏ３、または約５モル％から約１０モル％のＡｌ２Ｏ３を含むことがある。例えば、そのガラスセラミック組成物は、約０．３モル％、０．５モル％、０．８モル％、１モル％、２モル％、３モル％、４モル％、５モル％、６モル％、７モル％、８モル％、９モル％、１０モル％、１１モル％、１２モル％、１３モル％、１４モル％、または１５モル％のＡｌ２Ｏ３を有することがある。そのガラスセラミック組成物は、約５モル％から約４０モル％のＢ２Ｏ３、または約１０モル％から約２５モル％のＢ２Ｏ３を含有することがある。Ｂ２Ｏ３の約５モル％から約４０モル％の間の任意と全ての値が考えられることが理解されよう。そのガラスセラミック組成物は、約５０モル％から約８０モル％のＳｉＯ２、または約５５モル％から約７５モル％のＳｉＯ２、または約６０モル％から約７０モル％のＳｉＯ２を有することがある。ＳｉＯ２の約５０モル％から約８０モル％の間の任意と全ての値が考えられることが理解されよう。さらに、そのガラスセラミックは、約０モル％から約０．５モル％のＳｎＯ２、または約０モル％から約０．２モル％のＳｎＯ２、または約０モル％から約０．１モル％のＳｎＯ２を含むことがある。
【0034】
前記ガラスセラミック組成物は、少なくとも１種類のアルカリ金属酸化物を含むことがある。そのアルカリ金属酸化物は、化学式Ｒ２Ｏで表されることがあり、ここで、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏおよび／またはその組合せの内の１つ以上である。そのガラスセラミック組成物は、約０モル％から約１５モル％、または約３モル％から約１２モル％、または約７モル％から約１０モル％のアルカリ金属酸化物を有することがある。例えば、そのガラスセラミック組成物は、約１モル％、２モル％、３モル％、４モル％、５モル％、６モル％、７モル％、８モル％、９モル％、１０モル％、１１モル％、１２モル％、１３モル％、１４モル％、または１５モル％のアルカリ金属酸化物を有することがある。様々な例によれば、少なくとも１種類のアルカリ金属酸化物とＡｌ２Ｏ３の量の差は、約－１２モル％から約２．５モル％、または約－６モル％から約０．２５モル％、または約－３．０モル％から約０モル％に及ぶ。これにより、全てのアルカリがガラスにより束縛され、アルカリタングステンブロンズ（非化学量論的亜酸化タングステン）または化学量論的タングステン酸アルカリ（例えば、Ｎａ２ＷＯ４）が形成されないようになる。そのガラスセラミック組成物がアルカリ金属酸化物含有量を持たなくてもよいことが理解されよう。
【0035】
前記ガラスセラミックは、カドミウムを実質的に含まず、セレンを実質的に含まないことがある。様々な例によれば、そのガラスセラミックは、紫外、可視、および／または近赤外吸光度を変えるために、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｄ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、およびＥｒからなる群より選択される少なくとも１種類のドーパントをさらに含み得る。そのドーパントは、そのガラスセラミック内に約０．０００１モル％から約１．０モル％の濃度を有することがある。そのガラスセラミックは、ガラスセラミックを軟化させるために、約０モル％から約５モル％の範囲のフッ素を含むことがある。そのガラスセラミックは、ガラスセラミックの物理的性質をさらに変更し、結晶成長を調整するために、約０モル％から約５モル％の範囲のリンを含むことがある。そのガラスセラミックは、ガラスセラミックの物理的性質をさらに変更し、結晶成長を調整するために、約０モル％から約５モル％の範囲のＺｎＯを含むことがある。いくつかの実施の形態において、そのガラスセラミックは、ガラスセラミックの物理的性質および光学的性質（例えば、屈折率）をさらに変更するために、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３および／またはＧｅＯ２を含むことがある。いくつかの実施の形態において、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３および／またはＧｅＯ２は、それぞれ、７５％までのＡｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２と置換されることがある。以下の微量不純物が、ＵＶ、可視（例えば、３９０ｎｍから約７００ｎｍまで）、および近赤外（例えば、約７００ｎｍから約２５００ｎｍまで）吸光度をさらに変更する、および／またはそのガラスセラミックに蛍光を発せさせるために、約０．００１モル％から約０．５モル％の範囲で存在することがある：Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｔｅ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、およびＬｕ。
【0036】
前記ガラスセラミック組成物は、約２モル％から約１５モル％のＷＯ３、または約４モル％から約１０モル％のＷＯ３、または約５モル％から約７モル％のＷＯ３を含むことがある。例えば、そのガラスセラミック組成物は、約２モル％、３モル％、４モル％、５モル％、６モル％、７モル％、８モル％、９モル％、１０モル％、１１モル％、１２モル％、１３モル％、１４モル％、または１５モル％、およびそれらの間の全ての値のＷＯ３を有することがある。
【0037】
様々な例において、基板１４のガラスセラミック組成物は、ＴｉＯ２を含むことがある。その物品は、約０．２５モル％、または約０．５０モル％、または約０．７５モル％、または約１．０モル％、または約２．０モル％、または約３．０モル％、または約４．０モル％、または約５．０モル％、または約６．０モル％、または約７．０モル％、または約８．０モル％、または約９．０モル％、または約１０．０モル％、または約１１．０モル％、または約１２．０モル％、または約１３．０モル％、または約１４．０モル％、または約１５．０モル％、または約１６．０モル％、または約１７．０モル％、または約１８．０モル％、または約１９．０モル％、または約２０．０モル％、または約２１．０モル％、または約２２．０モル％、または約２３．０モル％、または約２４．０モル％、または約２５．０モル％、または約２６．０モル％、または約２７．０モル％、または約２８．０モル％、または約２９．０モル％、または約３０．０モル％、またはそれらの間の任意と全ての値および範囲の濃度でＴｉＯ２を含むことがある。例えば、その物品は、約０．２５モル％から約３０モル％のＴｉＯ２、または約１モル％から約３０モル％のＴｉＯ２、または約１．０モル％から約１５モル％のＴｉＯ２、または約２．０モル％から約１５モル％のＴｉＯ２、または約２．０モル％から約１５．０モル％のＴｉＯ２の濃度でＴｉＯ２を含むことがある。ＴｉＯ２の先に述べた範囲の間の任意と全ての値および範囲が考えられることが理解されよう。
【0038】
様々な例によれば、前記物品は、１種類以上の金属硫化物を含むことがある。例えば、金属硫化物としては、ＭｇＳ、Ｎａ２Ｓ、および／またはＺｎＳが挙げられるであろう。様々な例によれば、その物品は、１種類以上の金属硫化物を含むことがある。例えば、金属硫化物としては、ＭｇＳ、Ｎａ２Ｓ、および／またはＺｎＳが挙げられるであろう。その物品は、約０．２５モル％、または約０．５０モル％、または約０．７５モル％、または約１．０モル％、または約２．０モル％、または約３．０モル％、または約４．０モル％、または約５．０モル％、または約６．０モル％、または約７．０モル％、または約８．０モル％、または約９．０モル％、または約１０．０モル％、または約１１．０モル％、または約１２．０モル％、または約１３．０モル％、または約１４．０モル％、または約１５．０モル％、または約１６．０モル％、または約１７．０モル％、または約１８．０モル％、または約１９．０モル％、または約２０．０モル％、または約２１．０モル％、または約２２．０モル％、または約２３．０モル％、または約２４．０モル％、または約２５．０モル％、または約２６．０モル％、または約２７．０モル％、または約２８．０モル％、または約２９．０モル％、または約３０．０モル％、またはそれらの間の任意と全ての値および範囲の濃度で金属硫化物を含むことがある。例えば、その物品は、約０．２５モル％から約３０モル％、または約１．０モル％から約１５モル％、または約１．５モル％から約５モル％の濃度で金属硫化物を含むことがある。
【0039】
先に強調された酸化タングステンおよびモリブデンと同様に、チタンを含む物品の例も、酸化チタンの析出物からなる結晶相を生じることがある。その結晶相は、Ｔｉおよびアルカリ金属陽イオンの、結晶相の約０．１モル％から約１００モル％の酸化物を含む。理論で束縛されないが、物品の熱加工（例えば、熱処理）中、チタン陽イオンが凝集して、金属硫化物の近くおよび／またはその上で結晶質析出物を形成し、それによって、ガラス状態をガラスセラミック状態に転換させると考えられる。その金属硫化物は、核形成剤（すなわち、金属硫化物は、溶融物より高い溶融温度を有し、それによって、チタンがその上に凝集するであろう種晶として働くことがある）および還元剤（すなわち、金属硫化物は、高還元剤であり、それゆえ、凝集したチタンは、３＋状態に還元されるであろう）の両方として機能する二元的役割を果たすことがある。このように、析出物中に存在するチタンは、金属硫化物のために、還元されている、または部分的に還元されていることがある。例えば、析出物内のチタンは、０と約＋４の間の酸化状態を有することがある。例えば、析出物は、ＴｉＯ２の一般化学構造を有することがある。しかしながら、相当な比率のチタンが＋３の酸化状態にもあり得、ある場合には、これらのＴｉ３＋陽イオンは、チタニア結晶格子内のチャンネル中に挿入される種によって電荷安定化され、非化学量論的亜酸化チタン、「チタンブロンズ」または「ブロンズタイプ」チタン結晶として知られる化合物を形成することがある。上述したアルカリ金属および／またはドーパントの１つ以上が、Ｔｉ上の＋３の電荷を補うために、析出物内に存在することがある。チタンブロンズは、ＭｘＴｉＯ２の一般化学形態をとる非化学量論的亜酸化チタンの群であり、式中、Ｍ＝Ｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｈ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｕ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｂｉ、およびＣｅの１つ以上のドーパント陽イオンであり、０＜ｘ＜１である。構造ＭｘＴｉＯ２は、還元されたＴｉＯ２網状構造における正孔（すなわち、結晶格子内の空孔またはチャンネル）が、Ｍ原子で無作為に占められた固体欠陥構造であると考えられ、このＭ原子は、Ｍ＋陽イオンおよび遊離電子に解離される。「Ｍ」の濃度に応じて、材料特性は、金属から半導体に及び得、それによって、多種多様な光吸収および電子特性を調整することができる。３＋Ｔｉが多いほど、補うのにより多くのＭ＋が必要であろうし、ｘの値が大きくなる。
【0040】
上記開示に一貫して、チタンブロンズは、概して式ＭｘＴｉＯ２の非化学量論的化合物であり、式中、Ｍは、いくつかの他の金属、最も一般的にアルカリなどの陽イオンドーパントであり、ｘは１未満の変数である。明確にするために、「ブロンズ」と称されるが、これらの化合物は、銅とスズの合金である金属ブロンズとは構造的または化学的に関係していない。チタンブロンズは、均一性がｘの関数として変動する固相の範囲である。ドーパントＭおよび対応する濃度ｘに応じて、チタンブロンズの材料特性は、金属から半導体に及び、調整可能な光吸収を示すことがある。これらのブロンズの構造は、Ｍ’ドーパント陽イオンが二元酸化物ホストの正孔またはチャンネルに挿入され（すなわち、それを占め）、Ｍ＋陽イオンと遊離電子に解離する固体欠陥構造である。
【0041】
明確にするために、ＭｘＴｉＯ２は、単斜晶、六方晶、正方晶、立方晶、またはパイロクロアであり得る様々な結晶構造を有し、式中、Ｍが周期表の特定の元素の内の１つまたは組合せであり得、ｘが０＜ｘ＜１で変動し、ブロンズ形成種（この場合、Ｔｉ）の酸化状態が、最高酸化状態にある種（Ｔｉ４＋）と最低酸化状態にある種（例えば、Ｔｉ３＋）の混合物であり、ＴｉＯ２における数値の二（「２」）は、１と２の間であることがある酸素陰イオンの数を表す、非化学量論的または「半化学量論的」化合物の複合系の命名法である。したがって、ＭｘＴｉＯ２は、代わりに、化学形態ＭｘＴｉＯｚとして表されることがあり、式中、０＜ｘ＜１、１＜ｚ＜２、または化学形態ＭｘＴｉＯ２－ｚとして表されることがあり、式中、０＜ｘ＜１、０＜ｚ＜１である。しかしながら、簡潔さのために、この群の非化学量論的結晶に、ＭｘＴｉＯ２が利用される。同様に、「ブロンズ」は、一般に、式Ｍ’ｘＭ”ｙＯｚの三元金属酸化物に適用され、式中、（ｉ）Ｍ”は遷移金属であり、（ｉｉ）Ｍ”ｙＯｚはその最高二元酸化物であり、（ｉｉｉ）Ｍ’はいくつかの他の金属であり、（ｉｖ）ｘは０＜ｘ＜１の範囲に入る変数である。
【0042】
様々な例によれば、チタンを含むガラスセラミック物品は、Ｗ、Ｍｏ、および希土類元素を実質的に含まないことがある。先に強調されたように、チタンがそれ自体の亜酸化物を形成する能力により、タングステンおよびモリブデンの必要がなくなることがあり、亜酸化チタンには、希土類元素が必要ないことがある。
【0043】
様々な例によれば、前記ガラスセラミック物品は、低濃度の鉄を有するまたは鉄を含まないことがある。例えば、その物品は、約１モル％以下のＦｅ、または約０．５モル％以下のＦｅ、または約０．１モル％以下のＦｅ、または０．０モル％のＦｅ、またはそれらの間の任意と全ての値および範囲のＦｅを含むことがある。
【0044】
様々な例によれば、前記ガラスセラミック物品は、低濃度のリチウムを有するまたはリチウムを含まないことがある。例えば、その物品は、約１モル％以下のＬｉ、または約０．５モル％以下のＬｉ、または約０．１モル％以下のＬｉ、または０．０モル％のＬｉ、またはそれらの間の任意と全ての値および範囲のＬｉを含むことがある。
【0045】
様々な例によれば、前記ガラスセラミック物品は、低濃度のジルコニウムを有するまたはジルコニウムを含まないことがある。例えば、その物品は、約１モル％以下のＺｒ、または約０．５モル％以下のＺｒ、または約０．１モル％以下のＺｒ、または０．０モル％のＺｒ、またはそれらの間の任意と全ての値および範囲のＺｒを含むことがある。
【0046】
タングステンまたはモリブデン含有物品の形成と同様に、チタンを含む物品は、シリカおよびチタンを含む成分を一緒に溶融して、ガラス溶融物を形成する工程；そのガラス溶融物を固化させて、ガラスを形成する工程；およびそのガラス内に、チタンを含むブロンズタイプの結晶を析出させて、ガラスセラミックを形成する工程を含む方法によって形成されることがある。様々な例によれば、そのブロンズタイプの結晶を析出させる工程は、１つ以上の熱処理によって行われることがある。チタンブロンズタイプの結晶の熱処理は、約４００℃から約９００℃、または約４５０℃から約８５０℃、または約５００℃から約８００℃、または約５００℃から約７５０℃、または約５００℃から約７００℃、またはそれらの間の任意と全ての値および範囲の温度で行われることがある。言い換えると、ブロンズタイプの結晶を析出させる工程は、約４５０℃から約８５０℃の温度で行われる、またはブロンズタイプの結晶を析出させる工程は、約５００℃から約７００℃の温度で行われる。その熱処理は、約１５分から約２４０分、または約１５分から約１８０分、または約１５分から約１２０分、または約１５分から約９０分、または約３０分から約９０分、または約６０分から約９０分、またはそれらの間の任意と全ての値および範囲の期間に亘り行われることがある。言い換えると、ブロンズタイプの結晶を析出させる工程は、約１５分から約２４０分の期間に亘り行われる、またはブロンズタイプの結晶を析出させる工程は、約６０から約９０分の期間に亘り行われる。その熱処理は、周囲空気中、不活性雰囲気中、または真空中で行われることがある。
【0047】
前記物品のチタン含有例における亜酸化チタンの形成により、光の異なる波長域の吸収および透過率に差が生じることがある。光の紫外（ＵＶ）帯（例えば、約２００ｎｍから約４００ｎｍ）において、ガラス状態にある物品は、亜酸化チタンの析出前に、約１８％から約３０％の平均ＵＶ透過率を有することがある。例えば、ガラス状態にある物品の平均ＵＶ透過率は、約１８％、または約１９％、または約２０％、または約２１％、または約２２％、または約２３％、または約２４％、または約２５％、または約２６％、または約２７％、または約２８％、または約２９％、または約３０％、またはそれらの間の任意と全ての値および範囲にあることがある。亜酸化チタンの形成または析出後、ガラスセラミック状態にある物品は、約０．４％から約１８％の平均ＵＶ透過率を有することがある。例えば、ガラスセラミック状態にある物品の平均ＵＶ透過率は、約０．４％、または約０．５％、または約１％、または約２％、または約３％、または約４％、または約５％、または約６％、または約７％、または約８％、または約９％、または約１０％、または約１１％、または約１２％、または約１３％、または約１４％、または約１５％、または約１６％、または約１７％、または約１８％、またはそれらの間の任意と全ての値および範囲にあることがある。上述した透過率の値は、約０．４ｍｍから約１．２５ｍｍの厚さまたは光の経路長を有する物品に存在することがあることが理解されよう。
【0048】
光の可視帯（例えば、約４００ｎｍから約７５０ｎｍまで）において、ガラス状態にある物品は、亜酸化チタンの析出前に、約６０％から約８５％の平均可視透過率を有することがある。例えば、ガラス状態にある物品の平均可視透過率は、約６０％、または約６１％、または約６２％、または約６３％、または約６４％、または約６５％、または約６６％、または約６７％、または約６８％、または約６９％、約７０％、または約７１％、または約７２％、または約７３％、または約７４％、または約７５％、または約７６％、または約７７％、または約７８％、または約７９％、約８０％、または約８１％、または約８２％、または約８３％、または約８４％、または約８５％、またはそれらの間の任意と全ての値および範囲にあることがある。亜酸化チタンの形成または析出後、ガラスセラミック状態にある物品は、約４％から約８５％の平均可視透過率を有することがある。例えば、ガラスセラミック状態にある物品の平均可視透過率は、約４％、または約５％、または約１０％、または約２０％、または約３０％、または約４０％、または約５０％、または約６０％、または約７０％、または約８０％、または約８５％、またはそれらの間の任意と全ての値および範囲にあることがある。上述した透過率の値は、約０．４ｍｍから約１．２５ｍｍの厚さまたは光の経路長を有する物品に存在することがあることが理解されよう。
【0049】
光の赤外（ＮＩＲ）帯（例えば、約７５０ｎｍから約１５００ｎｍまで）において、ガラス状態にある物品は、亜酸化チタンの析出前に、約８０％から約９０％の平均ＮＩＲ透過率を有することがある。例えば、ガラス状態にある物品の平均ＮＩＲ透過率は、約８０％、または約８１％、または約８２％、または約８３％、または約８４％、または約８５％、または約８６％、または約８７％、または約８８％、または約８９％、または約９０％、またはそれらの間の任意と全ての値および範囲にあることがある。亜酸化チタンの形成または析出後、ガラスセラミック状態にある物品は、約０．１％から約１０％の平均ＮＩＲ透過率を有することがある。例えば、ガラスセラミック状態にある物品の平均ＮＩＲ透過率は、約１％、または約２％、または約３％、または約４％、または約５％、または約６％、または約７％、または約８％、または約９％、または約１０％、またはそれらの間の任意と全ての値および範囲にあることがある。上述した透過率の値は、約０．４ｍｍから約１．２５ｍｍの厚さまたは光の経路長を有する物品に存在することがあることが理解されよう。
【0050】
光のＮＩＲ帯において、亜酸化チタンを含まない、ガラス状態にある物品は、約０．４以下、または約０．３５以下、または約０．３以下、または約０．２５以下、または約０．２以下、または約０．１５以下、または約０．１以下、または約０．０５以下、またはそれらの間の任意と全ての値および範囲にあるｍｍ当たりの平均光学密度（すなわち、第１の近赤外吸光度）を有することがある。亜酸化チタンの析出後、亜酸化チタンを含む、ガラスセラミック状態にある物品は、約６．０以下、または約５．５以下、または約５．０以下、または約４．５以下、または約４．０以下、または約３．５以下、または約３．０以下、または約２．５以下、または約２．０以下、または約１．５以下、または約１．０以下、または約０．５以下、またはそれらの間の任意と全ての値および範囲にあるｍｍ当たりの平均光学密度（すなわち、第２の近赤外吸光度）を有することがある。このように、ある場合には、第１の平均近赤外吸光度に対する第２の平均近赤外吸光度の比は、約１．５以上、または約２．０以上、または約２．５以上、または約３．０以上、または約５．０以上、または約１０．０以上であることがある。そのような例において、亜酸化チタンを含む、ガラスセラミック状態にある物品の可視波長でのｍｍ当たりの平均光学密度は、１．６９以下であることがある。
【0051】
様々な例によれば、前記物品は、低ヘイズを示すことがある。例えば、その物品は、約２０％以下、または約１５％以下、または約１２％以下、または約１１％以下、または約１０．５％以下、または約１０％以下、または約９．５％以下、または約９％以下、または約８．５％以下、または約８％以下、または約７．５％以下、または約７％以下、または約６．５％以下、または約６％以下、または約５．５％以下、または約５％以下、または約４．５％以下、または約４％以下、または約３．５％以下、または約３％以下、または約２．５％以下、または約２％以下、または約１．５％以下、または約１％以下、または約０．５％以下、または約０．４％以下、または約０．３％以下、または約０．２％以下、または約０．１％以下、またはそれらの間の任意と全ての値および範囲のヘイズを示すことがある。その物品のヘイズは、１ｍｍ厚の試料について、ヘイズ測定に関して先に概説された手法にしたがって測定される。様々な例によれば、その物品のヘイズは、特定のガラスセラミックに大抵存在するが、ヘイズを増加させる傾向にあるベータ石英（すなわち、バージライト(Virgilite)）の不在のために、従来のガラスセラミックよりも低いことがある。言い換えると、そのガラスセラミック物品は、ベータ石英結晶相を含まないことがある。さらに、その物品のヘイズは、光を散乱させる傾向にある大きい晶子が少量しかない、またはないためであろう（例えば、約１００ｎｍ未満、または約６０ｎｍ未満、または約４０ｎｍ未満）。
【0052】
亜酸化チタンを含む物品を使用すると、一般式ＭｘＴｉＯ２を有する結晶または非化学量論的チタンブロンズは、多数の利点を与えるであろう。
【0053】
第一に、亜酸化チタンを生じるための熱加工時間は、他のガラスセラミックの製造よりも短いことがある。さらに、熱加工温度は、その物品の軟化点よりも低いことがある。そのような特徴は、製造の複雑さおよび製造費を減少させる上で都合よいであろう。
【0054】
第二に、イオン交換能力を有するものを含む、幅広い溶融組成物に、カラーパッケージ（例えば、ＴｉＯ２＋ＺｎＳ）を導入することができる。それに加え、比較的低い濃度のカラーパッケージが必要とされるので、そのようなカラーパッケージの添加は、物品の化学的耐久性および他の関連特性にそれほど影響しないであろう。
【0055】
第三に、亜酸化チタンを含有するガラスセラミックを使用すると、放射トラッピングによる溶融の難点を持たないであろう紫外線および／または赤外線遮断材料のための、フュージョン成形可能であり、化学強化可能な材料が提供されるであろう。例えば、亜酸化チタンを含む物品は、溶融状態または注型された状態（すなわち、熱処理前の未処理状態）にあるときに、溶融されたときでさえ近赤外で強力に吸収する、Ｆｅ２＋ドープガラスと異なり、可視およびＮＩＲ波長で極めて透明である。
【0056】
本開示の原理によるガラスセラミックの非限定的な近似組成範囲（すなわち、組成１、２および３）が、表２（モル％で報告されている）において下記に列挙されている。化学式Ｒ２Ｏは、先に説明したように、アルカリ金属酸化物（例えば、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏおよび／またはその組合せ）を表すことが理解されよう。
【0057】
【表2】
【0058】
組成範囲３内の具体例によれば、そのガラスセラミック組成物は、約６０．１モル％のＳｉＯ２、約６．６モル％のＡｌ２Ｏ３、約６．６モル％のＣｓ２Ｏ、約６．６モル％のＷＯ３、約０．１モル％のＳｎＯ２、および約２０モル％のＢ２Ｏ３を含むことがある。さらに別の具体例において、そのガラスセラミック組成物は、約６６モル％のＳｉＯ２、約９モル％のＡｌ２Ｏ３、約３モル％のＬｉ２Ｏ、約２モル％のＷＯ３、約０モル％のＳｎＯ２、および約２０モル％のＢ２Ｏ３を含むことがある。
【0059】
本開示の原理によるガラスセラミックの非限定例の試料組成が、表２．１において下記に列挙されている。その組成の成分は、モル％で与えられている。
【0060】
【表2-1】
【0061】
ここで図１Ｂを参照すると、先に記載されたガラスセラミックを具現化した基板１４は、複数のタングステン含有構造が基板１４内に析出するように加工されることがある。そのようなタングステン含有析出物は、ここでは、酸化タングステン、タングステン相、タングステン含有析出物および／またはタングステン析出物と称されることがある。少なくとも１つの例によれば、基板１４は、基板１４の全体に亘る結晶性酸化タングステンおよび／またはタングステン含有析出物の形成を促進するために、熱処理されるか、または他の様式で熱加工されることがある。理論で束縛されるものではないが、ガラスセラミック組成物の加工（例えば、熱処理）中、タングステン陽イオンが凝集して、結晶性析出物を形成し、それによって、ガラスセラミックを形成すると考えられる。その結晶性析出物は、基板１４が熱処理された場合に均質な様式でガラスセラミック内に内部核形成する（すなわち、表面だけではない）。様々な例によれば、その析出物は、概して結晶性構造を有することがある。このように、その析出物は、タングステンを含む結晶性析出物と称されることがある。
【0062】
前記ガラスセラミック内の析出物の存在は、多段階技術によって決定されることがある。最初に、結晶性析出物の存在を検出するためにＸ線回折を使用して、ガラスセラミック組成物の試料を分析することができる。Ｘ線回折が結晶性析出物を検出し損なう（例えば、析出物のサイズ、量および／または化学的性質のために）場合、ラマン分光法を使用してガラスセラミックの試料を分析する第２の工程を行うことができる。ラマン分光法は、Ｘ線回折よりも大きい試料サイズを分析できるので、結晶相の存在を決定する上で確実な方法を表す。必要に応じて、ガラスセラミック内の結晶相の存在を目視で確認するために、透過電子顕微鏡法も使用されることがある。
【0063】
タングステンを含む結晶性析出物は、約１ｎｍと約１００ｎｍの間、または約３ｎｍと約３０ｎｍの間、または約６ｎｍと約２０ｎｍの間の直径、または最長長さ寸法を有することがある。その析出物のサイズは、走査型電子顕微鏡または透過電子顕微鏡を使用して測定されることがある。一例では、析出物の最長の長さ寸法は、最長の長さ寸法を視覚的に測定することによって、決定されることがある。析出物の最長の長さ寸法が視覚的に確認できるサイズより小さい例において、析出物の寸法は、析出相の存在を推測し（例えば、Ｘ線回折および／またはラマン分光法により）、電子顕微鏡法でどのような析出物も解像できないことにより（例えば、析出物の最長寸法が、約１０ｎｍ、好ましくは約１ｎｍである走査型電子顕微鏡の解像レベルより小さいことを示す）、決定されることがある。析出物の比較的小さい直径またはサイズは、析出物により散乱される光の量を減少させ、先に概説されたガラスセラミックを使用して製造した場合の基板１４の高い光学的透明度をもたらす上で都合よいであろう。タングステン析出物は、実質的に均一な直径を有することがある、または様々なサイズを有することがあることが理解されよう。析出物中に存在するタングステンは、還元されているか、または部分的に還元されているであろう。例えば、析出物内のタングステンは、０と約＋６との間の酸化状態を有することがある。様々な例によれば、タングステンは＋６の酸化状態を有することがある。いくつかの実施の形態によれば、ガラスセラミックには、＋６未満の酸化状態を有するタングステンがない。いくつかの実施の形態によれば、ガラスセラミックは、＋６未満の酸化状態を有するタングステンがない結晶相を有する。例えば、その析出物は、ＷＯ３の一般化学構造を有することがある。その析出物は、非化学量論的亜酸化タングステンおよび／または「タングステンブロンズ」としても知られているであろう。上述したアルカリ金属および／またはドーパントの１種類以上が、その析出物内に存在することがある。析出物が存在するであろう基板１４の部分は、異なる析出物（例えば、サイズおよび／または量）が存在するおよび／または析出物が存在しない、基板１４の部分と比べて、光の吸光度、反射率および／または透過率、並びに屈折率の変化をもたらすことがある。
【0064】
物品１０の様々な部分が熱処理されることがある。例えば、物品１０および／または基板１４の一部、大半、実質的に全ておよび／または全てが熱処理されることがある。物品１０および／または基板１４は、多数の部分を画成することがある。例えば、基板１４内に第１の部分１４Ａおよび第２の部分１４Ｂが存在することがある。物品１０および／または基板１４は、ここに与えられた教示から逸脱せずに、３つ以上の部分を含むことがあることが理解されよう。第１と第２の部分１４Ａ、１４Ｂの一方または両方は、注型されたままである、徐冷される、および／または熱処理されることがある。様々な例において、その第１と第２の部分は、両方とも熱処理されているが、異なる時間に亘り、および／または異なる温度で、である。さらに他の例において、第１と第２の部分１４Ａ、１４Ｂの一方は注型されたままであり、他方の部分は熱処理されている。
【0065】
様々な例によれば、本開示のガラスセラミックは、析出物が存在するところと、析出物が存在しないところの両方で、スペクトルの可視領域（すなわち、約４００ｎｍから約７００ｎｍ）で光学的に透明であることがある。ここに用いられているように、「光学的に透明」という用語は、約４００ｎｍから約７００ｎｍの範囲の光の少なくとも１つの５０ｎｍ幅の波長域に亘り１ｍｍの経路長で約１％（例えば、％／ｍｍの単位）超の透過率を称する。いくつかの例において、そのガラスセラミックは、全て、そのスペクトルの可視領域の光の少なくとも１つの５０ｎｍ幅の波長域に亘り、少なくとも、約５％／ｍｍ超、約１０％／ｍｍ超、約１５％／ｍｍ超、約２０％／ｍｍ超、約２５％／ｍｍ超、約３０％／ｍｍ超、約４０％／ｍｍ超、約５０％／ｍｍ超、約６０％／ｍｍ超、約７０％／超、およびこれらの値の間の全ての下限より大きい透過率を有する。光透過率値は、物品１０および／または基板１４の熱処理された部分および熱処理されていない部分（例えば、部分１４Ａおよび１４Ｂ）の両方に得られることがあることが理解されよう。
【0066】
様々な例によれば、本開示のガラスセラミックは、追加のコーティングまたは膜を使用せずに、析出物の存在に基づいて、紫外（「ＵＶ」）領域の光（すなわち、約３７０ｎｍ未満の波長）を吸収する。いくつかの実施において、そのガラスセラミック状態は、スペクトルのＵＶ領域（例えば、約２００ｎｍから約４００ｎｍまで）の光の少なくとも１つの５０ｎｍ幅の波長域の光について、１０％／ｍｍ未満、９％／ｍｍ未満、８％／ｍｍ未満、７％／ｍｍ未満、６％／ｍｍ未満、５％／ｍｍ未満、４％／ｍｍ未満、３％／ｍｍ未満、２％／ｍｍ未満、およびさらに１％／ｍｍ未満の透過率によって特徴付けられる。いくつかの例において、そのガラスセラミックは、そのスペクトルのＵＶ領域の光の少なくとも１つの５０ｎｍ幅の波長域の光について、少なくとも９０％／ｍｍ、少なくとも９１％／ｍｍ、少なくとも９２％／ｍｍ、少なくとも９３％／ｍｍ、少なくとも９４％／ｍｍ、少なくとも９５％／ｍｍ、少なくとも９６％／ｍｍ、少なくとも９７％／ｍｍ、少なくとも９８％／ｍｍ、または少なくとも９９％／ｍｍさえ吸収する、またはその吸光度を有する。そのガラスセラミックは、約３２０ｎｍから約４２０ｎｍの急なＵＶカットオフ波長を有することがある。例えば、そのガラスセラミックは、約３２０ｎｍ、約３３０ｎｍ、約３４０ｎｍ、約３５０ｎｍ、約３６０ｎｍ、約３７０ｎｍ、約３８０ｎｍ、約３９０ｎｍ、約４００ｎｍ、約４１０ｎｍ、約４２０ｎｍ、約４３０ｎｍ、またはそれらの間の任意の値での急なＵＶカットオフを有することがある。ＵＶ透過率およびＵＶカットオフの値は、物品１０および／または基板１４の熱処理された部分および熱処理されていない部分（例えば、１４Ａおよび１４Ｂ）の両方に得られることがあることが理解されよう。
【0067】
いくつかの例において、前記ガラスセラミックは、全て、スペクトルの近赤外（ＮＩＲ）領域（例えば、約７００ｎｍから約２７００ｎｍまで）の光の少なくとも１つの５０ｎｍ幅の波長域に亘り、約５％／ｍｍ超、約１０％／ｍｍ超、約１５％／ｍｍ超、約２０％／ｍｍ超、約２５％／ｍｍ超、約３０％／ｍｍ超、約４０％／ｍｍ超、約５０％／ｍｍ超、約６０％／ｍｍ超、約７０％／ｍｍ超、約８０％／ｍｍ超、約９０％／ｍｍ超、およびこれらの値の間の全ての下限より大きい透過率を有する。このように、そのガラスセラミックは、約７００ｎｍから約２７００ｎｍで、約５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５％以上、９０％以上の光透過率、および約３２０ｎｍから約４２０ｎｍの急な紫外線カットオフ波長を示すことがある。近赤外透過率値は、物品１０および／または基板１４の熱処理された部分および熱処理されていない部分の両方に得られることがあることが理解されよう。
【0068】
様々な例によれば、前記ガラスセラミック組成物は、以下の透過率仕様を有することがある：３５１ｎｍ以下の波長での５％未満の透過率；３７４ｎｍでの５０％以上の透過率；および１０５３ｎｍで９９％超の透過率。
【0069】
いくつかの実施において、前記ガラスセラミックは、スペクトルの近赤外（ＩＲ）領域（例えば、７００ｎｍから約２５００ｎｍまで）の光の少なくとも１つの５０ｎｍ幅の波長域の光について、１０％／ｍｍ未満、９％／ｍｍ未満、８％／ｍｍ未満、７％／ｍｍ未満、６％／ｍｍ未満、５％／ｍｍ未満、４％／ｍｍ未満、３％／ｍｍ未満、２％／ｍｍ未満、およびさらに１％／ｍｍ未満の透過率によって特徴付けられる。他の例において、そのガラスセラミックは、スペクトルの近赤外領域の光の少なくとも１つの５０ｎｍ幅の波長域の光について、少なくとも９０％／ｍｍ、少なくとも９１％／ｍｍ、少なくとも９２％／ｍｍ、少なくとも９３％／ｍｍ、少なくとも９４％／ｍｍ、少なくとも９５％／ｍｍ、少なくとも９６％／ｍｍ、少なくとも９７％／ｍｍ、少なくとも９８％／ｍｍ、またはさらには少なくとも９９％／ｍｍを吸収する、またはその吸光度を有する。
【0070】
理論で束縛されないが、前記ガラスセラミック組成物は、その結晶性析出物の結果として、紫外線（「ＵＶ」）カットオフおよび屈折率の変化を示すと考えられる。より詳しくは、結晶性酸化タングステンおよび／またはタングステン含有結晶は、析出物が存在する基板１４について、屈折率および／またはＵＶカットオフをもたらすと考えられる。析出物のないガラスセラミック（例えば、非熱処理）は、約１．５０５と約１．５０８の間の屈折率を有することがあり、一方で、析出物を有する物品１０の部分は、約１．５２０から約１．５２２の屈折率を有することがある。例えば、表３は、波長に照らして、ＷＯ３の近似屈折率を示す。
【0071】
【表3】
【0072】
酸化タングステンおよび／またはタングステン含有結晶性析出物は、ホスト基板１４よりも高い屈折率を有するので、析出物が存在する基板１４の部分または区域は、析出物が存在しない基板１４の部分または区域よりも高い屈折率を有するであろう。言い換えると、析出物を有する基板１４の部分は、ガラスセラミックと析出物（例えば、ガラスセラミックより高い）の屈折率の組合せである屈折率を有することがある。さらに、析出物のサイズおよび量が成長する（例えば、より高い熱処理温度および／またはより長い熱処理のために）につれて、基板１４内の析出物の全体積が増加し、それに対応して屈折率の上昇をもたらす。屈折率に対する効果と同様に、より大きくより数の多い析出物（例えば、より高い熱処理温度および／またはより長い熱処理のために）は、基板１４のＵＶカットオフ波長の上昇をもたらす。例えば、析出物がサイズと数において増加するにつれて、析出物は、より長い波長の紫外線を吸収し、ＵＶカットオフ波長の上昇をもたらすことがある。
【0073】
ここで図２を参照すると、物品１０および／または基板１４を製造する例示の方法５０が示されている。方法５０は、溶融ガラスを形成する工程５４から始まることができる。その溶融ガラスは、上述したガラスセラミックの組成を有することがある。例えば、そのガラスセラミック組成物は、約５０モル％から約８０モル％のＳｉＯ２、約０．３モル％から約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、約５モル％から約４０モル％のＢ２Ｏ３、約２モル％から約１５モル％のＷＯ３を含むことがある。様々な例によれば、ガラスセラミック組成を有する溶融ガラスを形成する工程５４は、ガラスセラミック組成物の成分を一緒に混合することから始められる。例えば、適切な比率の成分が、乱流混合および／またはボールミル粉砕によって、混合され、ブレンドされることがある。次いで、バッチ配合された材料は、所定の期間に亘り約１５００℃から約１７００℃に及ぶ温度で溶融されて、その溶融ガラスを形成する。いくつかの実施において、所定の期間は、約６時間から約１２時間に及ぶ。
【0074】
次に、溶融ガラスを冷却して、物品１０および／または基板１４を形成する工程５８を、方法５０にしたがって行うことができる。溶融ガラスを冷却する工程は、当該技術分野で公知のどの過程によって行われてもよい。様々な例によれば、工程５４および５８は、溶融－急冷過程として知られているであろう。ガラスセラミック組成物の溶融および注型により形成されたガラスセラミック物品１０は、第１の波長での紫外線カットオフおよび参照波長での第１の屈折率を有することがある。先に説明したように、析出物の形成（例えば、下記により詳しく説明される熱処理工程により）により、物品１０のＵＶカットオフ波長の変化、並びに屈折率の変化がもたらされることがある。例えば、注型されたままのガラスセラミック物品１０のＵＶカットオフは、約３５５ｎｍの第１の波長にあることがある。そのガラスセラミック構造の屈折率は、約４００ｎｍから約１５５０ｎｍの波長に亘り約１．４９０から約１．５３４の第１の屈折率を有することがあり、５８９ｎｍの参照波長では、約１．５０７の屈折率である。下記により詳しく説明されるように、結晶性析出物の析出により、その析出物を含有する物品１０および／または基板１４の熱処理された部分のＵＶカットオフ波長並びに屈折率が変化する。
【0075】
次に、所定の期間に亘り所定の温度でガラスセラミック物品１０の一部を熱処理して、そのガラスセラミック構造の熱処理された部分内に複数の析出物を形成する工程６２を、方法５０にしたがって行うことができる。先に説明したように、その結晶性析出物は、ＷＯ３の一般化学式を有することがある。そのガラスセラミック構造の熱処理は、炉、レーザ（例えば、赤外、紫外、可視）、および／またはガラスセラミック物品１０を加熱する当該技術分野で公知の他の方法によって行われることがある。例えば、レーザは、高度に局所的（例えば、約１００ｎｍから約１μｍの区域）熱を生じるために使用されるフェムト秒のレーザであることがある。言い換えると、物品１０および／または基板１４の熱処理された部分は、約１００ｎｍから約１μｍの長さ、幅、深さまたは最大直径を有することがある。そのレーザは、熱処理がパターンで行われるようにラスターであることがある。レーザラスターパターンの非限定例としては、英数字、記号、証印、および画像が挙げられる。ガラスセラミック物品１０の熱処理は、ガラスセラミック物品１０の一部、大半、実質的に全てまたは全体に亘り行われることがある。このように、熱処理により形成された析出物は、ガラスセラミック物品１０の一部、実質的に全てまたは全体に位置付けられることがある。したがって、析出物がガラスセラミック物品１０の紫外線カットオフおよび屈折率を変えるので、ガラスセラミック物品１０の異なる部分は、異なる紫外線カットオフおよび屈折率を示す、または有すると特徴付けられることがある。熱処理は、約０．１時間と約４時間の間、または約０．５時間と約３時間の間、または約０．５時間と約２時間の間に亘り行われることがある。例えば、ガラスセラミック物品１０は、約０．５時間、１．０時間、１．５時間、２．０時間、２．５時間、３．０時間およびそれらの間の全ての値に亘り熱処理されることがある。熱処理工程６２は、前記ガラスセラミック組成物の徐冷点で、またはそれよりわずかに高く、かつその軟化点より低い温度で行われて、１つ以上の結晶性タングステン相または析出物を発生させる。その熱処理は、約４００℃と約８００℃の間、または約５００℃から約７５０℃、または約５５０℃から約７００℃、または約６００℃から約６５０℃の温度で行われることがある。例えば、熱処理は、約４００℃、４５０℃、５００℃、５５０℃、６００℃、６５０℃、７００℃、７５０℃、８００℃、およびそれらの間の全ての値の温度で行われることがある。熱処理の温度は、そのガラスセラミック組成物が、約１０１２ポアズから約１０８ポアズ、または約１０１１ポアズから約１０９ポアズの比較的高い粘度を有するように十分に低いことがある。下記により詳しく説明されるように、熱処理中のガラスセラミックの高い粘度は、ガラスセラミックの加熱により生じる傷または収差を減少させるであろう。何故ならば、熱処理は、ガラスセラミックの軟化点より低い温度で行われるからである。
【0076】
先に説明したように、ガラスセラミック物品１０の熱処理された部分は、ＷＯ３析出物の存在に基づいて、第２の波長での紫外線カットオフおよび参照波長での第２の屈折率の少なくとも一方を示す。例えば、物品１０の熱処理された部分のＵＶカットオフは、約３２０ｎｍから約４２０ｎｍの第２の波長にあるであろう。このように、第２のＵＶカットオフ波長は、第１のＵＶカットオフ波長よりも長いことがある。そのガラスセラミック構造は、約４００ｎｍから約１５５０ｎｍの波長に亘り約１．４９６から約１．５４３の第１の屈折率を有することがあり、５８９ｎｍの参照波長では、約１．５２の屈折率である。この参照波長での第２の屈折率は、参照波長での第１の屈折率より大きいことがある。例えば、第１と第２の屈折率の間の屈折率差分は、約１．５×１０－３以上または１．５×１０－２以上であることがある。さらに、第１と第２の屈折率の間の屈折率差分は、約４００ｎｍから約８００ｎｍに及ぶ波長では約１×１０－２以上、または約４１５ｎｍから約６８０ｎｍに及ぶ波長では約１．２×１０－２以上であることがある。
【0077】
本開示の使用は、様々な利点を提示するであろう。第一に、析出物は比較的小さいサイズを有するので、析出物は、光を散乱させないことがある、または光をわずかしか散乱させないことがある、または光をわずかな量しか散乱させないことがある。そのような特徴は、基板１４を通る光の様々な波長の明確な透過を可能にする上で都合よいであろう。
【0078】
第二に、析出物は注型後の熱処理過程で形成されるので、屈折率およびＵＶカットオフは、局所的に変えられるであろう。この調節可能性は、実質的に全ての公知のＵＶ吸収ガラスおよびガラスセラミックに対して独特である。これらの公知のガラスおよびガラスセラミックでは、光学的吸収を変えるために、組成または溶融条件の変更が必要である。例えば、１．５×１０－２以上の屈折率差分が達成されるであろうから、析出物を含有する基板１４の部分は、物品１０および／または基板１４がブラッグフィルタ、導波路、回折系技術（例えば、拡張現実）、およびその部材であるように、光を導くであろう。さらに、そのガラスセラミック組成物により、従来の導波路をなくすことでぎ、それにより、寸法安定性が大きくなるので、ガラスと高分子のＣＴＥ不一致（例えば、従来の高分子とガラスの解決策）により生じる収差がなくなるであろう。生じるであろう屈折率差分は、公知の無機光屈折方法よりも一桁大きいので、より効率的な導波路および光学部品が製造されるであろう。
【0079】
第三に、析出物のサイズと量は、注型後の熱処理により制御されるであろうから、単一の溶融ガラスが様々なガラスセラミック構造において注型されるであろう。それらの構造の各々は、異なる光学プロファイル（例えば、異なる屈折率、ＵＶカットオフ、近赤外線透過および／またはそのパターン）を生じるために異なって熱処理されることがある。そのような特徴は、ガラスセラミックの単一組成物から注型されるべき、各々が異なる光学的プロファイルを有する、様々な部品を可能にする上で都合よいであろう。
【0080】
第四に、ガラスセラミック組成物は比較的低い熱膨張係数を有するであろうから、そのガラスセラミック材料から形成されたガラスセラミック物品１０および基板１４は、様々な温度感受性用途に使用することができる。さらに、そのガラスセラミック組成物から形成された物品１０は、温度の大きく急な変動に耐えることができ、それらが苛酷な環境における作動に適したものとなる。
【0081】
第五に、析出物を生じるために使用される熱処理温度はガラスセラミックの軟化点より低いので、そのガラスセラミックから製造された物品１０は、物品１０を成形するための他の製造過程の前または後に、析出物を形成するために熱処理されることがある。さらに、析出物を生成しつつ、従来の熱処理および徐冷工程中にガラスセラミック材料の軟化に関連する欠陥が避けられるであろう。
【実施例】
【0082】
以下の実施例は、その製造方法を含む、本開示のガラスセラミック材料および物品の特定の非限定例を表す。
【0083】
ここで図３Ａおよび３Ｂを参照すると、異なる注型後手順（例えば、熱処理工程６２）を経たタングステン含有ガラスセラミック組成物（例えば、前記ガラスセラミック組成物）を用いたガラスセラミック構造（例えば、物品１０および／または基板１４）の６つの実施例（「実施例１～６」）の透過率スペクトルが示されている。試料は、表４により与えられた組成（例えば、表２．１の試料１５）を有する１ｍｍ厚の研磨平板であった。
【0084】
【表4】
【0085】
試料は、バッチ成分を秤量し、１５～６０分に亘りシェーカー・ミキサーまたはボールミルでそれらを混合し、Ｐｔ坩堝内において約１５５０℃から約１６５０℃の温度で６～１２時間に亘り溶融することによって、調製した。実施例１～６は、約５２０℃から約５７０℃の温度で徐冷した。２枚の鋼板の間でガラスセラミックの約１００ｇの試料を約１０ｍｍの厚さにプレスすることによって、急冷試験片を製造した。独特の光減衰（例えば、ＵＶカットオフ）を発生させるために、試料を様々な温度で様々な時間に亘り熱処理した。実施例１は、注型したままのタングステン含有ガラスセラミックの試料である。実施例２は、注型され、次に徐冷されたタングステン含有ガラスセラミックの試料である。実施例３は、徐冷され、次に、約１３６分に亘り約５５０℃で熱処理されたタングステン含有ガラスセラミックの試料である。実施例４は、徐冷され、次に、約９８分に亘り約６００℃で熱処理されたタングステン含有ガラスセラミックの試料である。実施例５は、徐冷され、次に、約１３０分に亘り約６５０℃で熱処理されたタングステン含有ガラスセラミックの試料である。実施例６は、徐冷され、次に、約３０分に亘り約７００℃で熱処理されたタングステン含有ガラスセラミックの試料である。表５は、３５１ｎｍ、３７４ｎｍ、および１０５３ｎｍでの、０．９ｍｍ、０．８ｍｍ、および０．７ｍｍの厚さでの、実施例４の研磨平板に関する透過率パーセントのデータを与えている。表５に報告された透過率値は、全透過率（すなわち、反射率は除かれていない）として報告されていることに留意のこと。転じて、反射率を考慮し、反射防止コーティングを加えると、タングステン含有ガラスセラミックは、１０５３ｎｍで９９％超の透過率を達成できると考えられる。
【0086】
【表5】
【0087】
図３Ａおよび３Ｂに与えられた透過率スペクトルから分かるように、異なる熱処理により、異なる可視領域透過率、並びに異なる光減衰の両方がもたらされる。熱処理が行われる長さおよび／または温度を変えることによって、実施例３と５の間に入る透過率スペクトルを有するガラスセラミックが製造され、それによって約３６０ｎｍから約３８０ｎｍに及ぶＵＶカットオフ波長を有する材料が製造されるであろうと考えられる。検出器のアーチファクトにおける約８００ｎｍでの急騰または「スパイク」吸光度は、変化し、吸光度の変化を実際には表さないことが理解されよう。
【0088】
ここで図４Ａ～４Ｃを参照すると、様々な後処理技術後のタングステン含有ガラスセラミックにより得られた光学的透明度および最小色を示す、製造されたままの実施例１（図４Ａ）、実施例２（図４Ｂ）および実施例４（図４Ｃ）の画像が示されている。
【0089】
ここで図５を参照すると、実施例１（例えば、注型されたままのタングステン含有ガラスセラミック）と実施例５（例えば、徐冷され、次に、約１３０分に亘り約６５０℃で熱処理されたタングステン含有ガラスセラミック）の間の、屈折率対波長のプロットが示されている。図から分かるように、熱処理過程で生じた結晶性酸化タングステンおよび／またはタングステン含有析出物は、示された全ての波長について、実施例１に対して実施例５の屈折率を増加させ、タングステン含有析出物の存在が、タングステン含有ガラスセラミックの屈折率を、表３に与えられたようなＷＯ３の屈折率に近づけることを示す。
【0090】
ここで図６を参照すると、実施例１と実施例５の間の屈折率の差、または変化のプロットが示されている。このプロットから分かるように、屈折率の差は、全ての波長について、約１．５×１０－３より大きく、４７５ｎｍ辺りで約１．５×１０－２のピークとなる。先に説明したように、異なる熱処理により得られるであろう屈折率の大きい差により、より効率の高い導波路、ホログラフィック光学素子、体積回折、および／または屈折率の周期的変調に依存する他のタイプの受動的光学装置が可能になるであろう。
【0091】
ここで図７Ａ～７Ｃを参照すると、先に与えられた異なる実施例に関する、粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）プロットが示されている。図７Ａは、熱処理前の「未処理の」Ｘ線非晶質状態にある実施例１の粉末ＸＲＤを示す。そのプロットから分かるように、実施例１では、ＸＲＤが検出できる結晶相がそのタングステン含有ガラスセラミック内に存在しない。これは、注型されたままのタングステン含有ガラスセラミックは、熱処理が行われるまで、析出物を生じないことを示す。図７Ｂは、実施例２の粉末ＸＲＤを示す。そのプロットから分かるように、タングステン含有ガラスセラミックを徐冷すると、結晶性析出物を形成し始める。図７Ｃは、実施例６の粉末ＸＲＤを示す。そのプロットから分かるように、熱処理は、ガラスセラミック内に結晶性酸化タングステン析出物を生成し、それによって、ガラスセラミックの構造が確認される。図７Ａ～７Ｃのプロットは、ガラスセラミックの光学的性質を変える種であるタングステン含有結晶性析出物を生じるのは、ガラスセラミックの熱処理であることを示す。
【0092】
チタンを含む実施例
ここで図６Ａおよび６Ｂを参照すると、チタンを含む物品の例示のガラスセラミック組成物のリストが与えられている。
ここで図６Ａおよび６Ｂを参照すると、チタンを含む物品の例示のガラスセラミック組成物のリストが与えられている。
【0093】
【表6A】
【0094】
【表6B】
【0095】
ここで表６Ｃおよび図８Ａ～１３Ｂを参照すると、表６Ａおよび６Ｂからの組成物の試料に関する光学データが与えられている。
【0096】
【表6C】
【0097】
表６Ｃおよび図８Ａ～１３Ｂの様々な組成物は、バッチ成分を秤量し、そのバッチ成分を、シェーカー・ミキサーまたはボールミルで混合し、溶融シリカ製坩堝内において１３００℃～１６５０℃の温度で４～３２時間に亘り溶融することによって、調製した。ガラスを金属テーブル上に注いで、０．５ｍｍ厚のガラスパテを製造した。いくらかの溶融物は、スチールテーブル上に注ぎ、次いで、スチールローラを使用して、シートに圧延した。光の透過と吸収を生じさせ、制御するために、周囲空気の電気オーブン内において４２５～８５０℃に及ぶ温度で５～５００分に及ぶ時間に亘り、試料を熱処理した。次いで、試料のパテを、０．５ｍｍの厚さに研磨し、試験した。
【0098】
表６Ｃおよび図８Ａ～１３Ｂのデータから明らかなように、チタン含有ガラスの製造されたままの状態は、ＮＩＲ領域において高度に透明であり、可視波長でおおむね透明である。約５００℃から約７００℃に及ぶ温度での熱処理の際に、結晶相（すなわち、亜酸化チタン）が析出し、これらの試料の光透過率が低下し、いくつかは、ＮＩＲにおいて強力に吸収性になる。
【0099】
粉末Ｘ線回折が、表６Ｃの組成物の各々に行われ、全ての組成物が、製造されたままと徐冷されていない状態において、Ｘ線非晶質であった。熱処理された試料は、アナターゼ（８８９ＦＬＹ）およびルチル（８８９ＦＭＣおよび８８９ＦＭＤ）を含む、いくつかのチタン担持結晶相の証拠を示した。その試料は、低いヘイズ（すなわち、約１０％以下、または約５％以下、または約１％以下、または約０．１％以下）を示した。理論で束縛されるものではないが、製造されたままの状態と熱処理後の状態でこれらの組成物が示した低いヘイズは、晶子が極めて小さく（すなわち、約１００ｎｍ以下）、少量（すなわち、ＴｉＯ２が約２モル％しか導入されていないという事実のために）であるという事実のためである。したがって、これらの材料中に形成する種は、従来の粉末ＸＲＤの検出限界（サイズと存在度）未満であると考えられる。この仮説は、ＴＥＭ顕微鏡法で確認された。
【0100】
ここで図１４Ａ～Ｄを参照すると、１時間に亘り７００℃で熱処理されたガラスコード８８９ＦＭＣの試料内のチタニア含有結晶の４つの異なる倍率のＴＥＭ顕微鏡写真が与えられている。これらの結晶は、外観が棒状であり、約５ｎｍの平均幅および約２５ｎｍの平均長さを有する。
【0101】
ここで図１５Ａおよび１５Ｂを参照すると、ガラスコード８８９ＦＭＣの熱処理された試料のＴＥＭ顕微鏡写真（図１５Ａ）および対応するＥＤＳ元素マップ（図１５Ｂ）が与えられている。図１５Ａから分かるように、試料は複数の晶子を含む。ＥＤＳマップは、チタンを検出するように設定された。チタンのＥＤＳマッピングの結果は、晶子と密接に一致し、晶子にチタンが豊富なことを示すのが分かる。このマップにおいて、明るいまたは「白い」領域は、Ｔｉの存在を示す。
【0102】
ここで表７Ａを参照すると、チタンを含まない例示のガラス組成物が与えられている。
【0103】
【表7A】
【0104】
表７Ｂは、様々なガラスの太陽光性能評価指標を与えている。表７Ｂにおいて、組成物１９６ＫＧＡは、二重融合積層体のクラッド層として組み込まれており（すなわち、クラッドとガラスセラミックの全厚＝０．２ｍｍ）、その積層体のコア組成物は、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒｔｅｄ（登録商標）からの化学強化されたＧｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスであった。組成物１９６ＫＧＡは、１ｍｍ厚であり、３０分に亘り５５０℃で熱処理され、毎分１℃で４７５℃に冷却された。８８９ＦＭＤ試料は、５ｍｍ厚であり、１時間に亘り６００℃で熱加工された。８８９ＦＭＧ試料は、０．５ｍｍ厚であり、２時間に亘り７００℃で熱加工された。ＶＧ１０試料は、Ｓａｉｎｔ－Ｇｏｂａｉｎ（登録商標）により商標名ＳＧＧ ＶＥＮＵＳ（ＶＧ１０）で販売されているガラスを称し、厚さが互いに異なる。
【0105】
【表7B】
【0106】
表７Ｂにおいて、Ｔ＿Ｌは、全可視光透過率（３８０ｎｍから７８０ｎｍの波長範囲で板ガラスを通る光の加重平均透過率であり、ＩＳＯ９０５０ Ｓｅｃｔｉｏｎ３．３にしたがい試験される）である。Ｔ＿ＴＳは全透過太陽光（太陽因子（「ＳＦ」）または全太陽熱透過（「ＴＳＨＴ」）とも称され、これは、ＩＳＯ１３８３７－２００８ Ａｎｎｅｘ ＢおよびＩＳＯ９０５０－２００３ ｓｅｃｔｉｏｎ３．５により測定される、板ガラスにより吸収され、次いで、車室に再放射される太陽エネルギーの分率に加えた、Ｔ＿ＤＳ（全直接太陽光）の合計である）。この場合、Ｔ＿ＴＳは、４ｍ／ｓ（１４ｋｍ／ｈｒ）％の風速での停車中の車の条件で計算され、Ｔ＿ＴＳは、（％Ｔ＿ＤＳ）＋０．２７６＊（％太陽吸収）と等しい。Ｔ＿ＤＳは全直接太陽光透過率（「太陽光透過率」（「Ｔｓ」）または「エネルギー移動」とも称され、ＩＳＯ１３８３７ ｓｅｃｔｉｏｎ６．３．２により測定される、３００ｎｍから２５００ｎｍの波長範囲で板ガラスを通る光の加重平均透過率である）である。Ｒ＿ＤＳは反射太陽光成分（すなわち、公称４％のフレネル反射を含む）である。Ｔ＿Ｅは太陽光直接透過率である。Ｔ＿ＵＶは、ＩＳＯ９０５０およびＩＳＯ１３８３７Ａで測定される、ＵＶ透過率である。Ｔ＿ＩＲは、Ｖｏｌｋｓｗａｇｅｎ基準ＴＬ９５７で測定される赤外線透過率である。
【0107】
表７Ｂのデータから自明であるように、ガラスコード１９６ＫＧＡは、最良の光学性能を有し、非常に短い経路長（０．２ｍｍ）で最低のＵＶ、ＶＩＳ、およびＮＩＲ透過率を生じることができる。０．５ｍｍの厚さでのチタン含有組成物８８９ＦＭＤおよび８８９ＦＭＧは、３．８５ｍｍまたはそれより短い経路長でＶＧ１０ガラスより優れた光学性能を生じる。言い換えると、チタン含有組成物８８９ＦＭＤおよび８８９ＦＭＧは、より短い経路長を有するにもかかわらず、ＶＧ１０より優れた性能を有した。
【0108】
例示の実施の形態および実施例を説明目的のために述べてきたが、先の記載は、本開示の範囲および付随の特許請求の範囲を限定するようには、決して意図されていない。したがって、本開示の精神および様々な原理から実質的に逸脱せずに、上述した実施の形態および実施例に変更および改変を行ってもよい。そのような改変および変更の全ては、本開示の範囲内に含まれ、以下の特許請求の範囲により保護されることが意図されている。
【0109】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【0110】
実施形態１
ガラスセラミックであって、
約５０モル％から約８０モル％のＳｉＯ２、
約０．３モル％から約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、
約５モル％から約４０モル％のＢ２Ｏ３、
約２モル％から約１５モル％のＷＯ３、および
約０モル％から約１５モル％のＲ２Ｏ、
を含み、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏの１つ以上であり、
Ｒ２ＯとＡｌ２Ｏ３の量の差は、約－１２モル％から約２．５モル％に及ぶ、ガラスセラミック。
ガラスセラミックであって、
約５０モル％から約８０モル％のＳｉＯ２、
約０．３モル％から約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、
約５モル％から約４０モル％のＢ２Ｏ３、
約２モル％から約１５モル％のＷＯ３、および
約０モル％から約１５モル％のＲ２Ｏ、
を含み、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏの１つ以上であり、
Ｒ２ＯとＡｌ２Ｏ３の量の差は、約－１２モル％から約２．５モル％に及ぶ、ガラスセラミック。
【0111】
実施形態２
ガラスセラミックであって、
約５５モル％から約７５モル％のＳｉＯ２、
約５モル％から約１２モル％のＡｌ２Ｏ３、
約１０モル％から約２５モル％のＢ２Ｏ３、
約４モル％から約１０モル％のＷＯ３、および
約３モル％から約１２モル％のＲ２Ｏ、
を含み、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏの１つ以上であり、
約７００ｎｍから約２７００ｍｍでの少なくとも６０％の光透過率、および約３２０ｎｍから約４２０ｎｍの急なカットオフ波長を有するガラスセラミック。
ガラスセラミックであって、
約５５モル％から約７５モル％のＳｉＯ２、
約５モル％から約１２モル％のＡｌ２Ｏ３、
約１０モル％から約２５モル％のＢ２Ｏ３、
約４モル％から約１０モル％のＷＯ３、および
約３モル％から約１２モル％のＲ２Ｏ、
を含み、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏの１つ以上であり、
約７００ｎｍから約２７００ｍｍでの少なくとも６０％の光透過率、および約３２０ｎｍから約４２０ｎｍの急なカットオフ波長を有するガラスセラミック。
【0112】
実施形態３
ガラスセラミックであって、
約５０モル％から約８０モル％のＳｉＯ２、
約１モル％から約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、
約５モル％から約４０モル％のＢ２Ｏ３、および
約２モル％から約１５モル％のＷＯ３、
を含み、
第１のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび参照波長での第１の屈折率を有する第１の部分、および
タングステンを含む複数の結晶性析出物を含む熱処理された部分であって、第２のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび前記参照波長での第２の屈折率の少なくとも一方を示す熱処理された部分、
を含むガラスセラミック。
ガラスセラミックであって、
約５０モル％から約８０モル％のＳｉＯ２、
約１モル％から約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、
約５モル％から約４０モル％のＢ２Ｏ３、および
約２モル％から約１５モル％のＷＯ３、
を含み、
第１のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび参照波長での第１の屈折率を有する第１の部分、および
タングステンを含む複数の結晶性析出物を含む熱処理された部分であって、第２のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび前記参照波長での第２の屈折率の少なくとも一方を示す熱処理された部分、
を含むガラスセラミック。
【0113】
実施形態４
前記第１と第２の屈折率の間の屈折率差分が、約４００ｎｍから約８００ｎｍに及ぶ波長で約１×１０－２以上である、実施形態３に記載のガラスセラミック。
前記第１と第２の屈折率の間の屈折率差分が、約４００ｎｍから約８００ｎｍに及ぶ波長で約１×１０－２以上である、実施形態３に記載のガラスセラミック。
【0114】
実施形態５
前記ガラスセラミックの結晶相に、＋６未満の酸化状態を有するタングステンが含まれない、実施形態１から４のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
前記ガラスセラミックの結晶相に、＋６未満の酸化状態を有するタングステンが含まれない、実施形態１から４のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
【0115】
実施形態６
前記ガラスセラミックが、ＷＯ３およびタングステン含有相を含む群から選択される複数の結晶性タングステン析出物を含む、実施形態１から５のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
前記ガラスセラミックが、ＷＯ３およびタングステン含有相を含む群から選択される複数の結晶性タングステン析出物を含む、実施形態１から５のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
【0116】
実施形態７
前記ガラスセラミックが、約１０×１０－７／℃から約６０×１０－７／℃の熱膨張係数を有する、実施形態１から６のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
前記ガラスセラミックが、約１０×１０－７／℃から約６０×１０－７／℃の熱膨張係数を有する、実施形態１から６のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
【0117】
実施形態８
前記ガラスセラミックが、約１ｍｍから約３ｍｍの厚さで約５００ｎｍから約２７００ｎｍの波長域に亘り約９０％以上の光透過率を示す、実施形態１から７のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
前記ガラスセラミックが、約１ｍｍから約３ｍｍの厚さで約５００ｎｍから約２７００ｎｍの波長域に亘り約９０％以上の光透過率を示す、実施形態１から７のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
【0118】
実施形態９
Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｄ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、およびＥｒからなる群より選択される少なくとも１種類のドーパントをさらに含む、実施形態１から８のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｄ、Ｓｅ、Ｔａ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、およびＥｒからなる群より選択される少なくとも１種類のドーパントをさらに含む、実施形態１から８のいずれか１つに記載のガラスセラミック。
【0119】
実施形態１０
ガラスセラミック物品を形成する方法であって、
約５０モル％から約８０モル％のＳｉＯ２、約１モル％から約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、約５モル％から約４０モル％のＢ２Ｏ３、および約２モル％から約１５モル％のＷＯ３を含む溶融ガラスを形成する工程、
前記溶融ガラスを冷却して、第１のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび参照波長での第１の屈折率を有するガラスセラミック物品を形成する工程、および
所定の時間に亘り所定の温度で前記ガラスセラミック物品の一部分を熱処理して、該ガラスセラミック物品の熱処理された部分内にタングステンを含む複数の結晶性析出物を形成する工程であって、該ガラスセラミック物品の熱処理された部分は、第２のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび前記参照波長での第２の屈折率の少なくとも一方を示す工程、
を有してなる方法。
ガラスセラミック物品を形成する方法であって、
約５０モル％から約８０モル％のＳｉＯ２、約１モル％から約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、約５モル％から約４０モル％のＢ２Ｏ３、および約２モル％から約１５モル％のＷＯ３を含む溶融ガラスを形成する工程、
前記溶融ガラスを冷却して、第１のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび参照波長での第１の屈折率を有するガラスセラミック物品を形成する工程、および
所定の時間に亘り所定の温度で前記ガラスセラミック物品の一部分を熱処理して、該ガラスセラミック物品の熱処理された部分内にタングステンを含む複数の結晶性析出物を形成する工程であって、該ガラスセラミック物品の熱処理された部分は、第２のカットオフ波長での紫外線カットオフおよび前記参照波長での第２の屈折率の少なくとも一方を示す工程、
を有してなる方法。
【0120】
実施形態１１
前記第１と第２の屈折率の間の屈折率差分が、約４００ｎｍから約８００ｎｍに及ぶ波長で約１×１０－２以上である、実施形態１０に記載の方法。
前記第１と第２の屈折率の間の屈折率差分が、約４００ｎｍから約８００ｎｍに及ぶ波長で約１×１０－２以上である、実施形態１０に記載の方法。
【0121】
実施形態１２
前記第２のカットオフ波長が前記第１のカットオフ波長より長い、実施形態１０または１１に記載の方法。
前記第２のカットオフ波長が前記第１のカットオフ波長より長い、実施形態１０または１１に記載の方法。
【0122】
実施形態１３
前記参照波長での前記第２の屈折率が、該参照波長での前記第１の屈折率より大きい、実施形態１２に記載の方法。
前記参照波長での前記第２の屈折率が、該参照波長での前記第１の屈折率より大きい、実施形態１２に記載の方法。
【0123】
実施形態１４
前記所定の時間が、約０．５時間から約２．０時間である、実施形態１０から１３のいずれか１つに記載の方法。
前記所定の時間が、約０．５時間から約２．０時間である、実施形態１０から１３のいずれか１つに記載の方法。
【0124】
実施形態１５
前記所定の温度が約５５０℃から約７００℃である、実施形態１０から１４のいずれか１つに記載の方法。
前記所定の温度が約５５０℃から約７００℃である、実施形態１０から１４のいずれか１つに記載の方法。
【符号の説明】
【0125】
１０ 物品
１４ 基板
１４Ａ 第１の部分
１４Ｂ 第２の部分
１８、２２ 主面
２６ 圧縮応力領域
３０ 第１の選択深さ
１４ 基板
１４Ａ 第１の部分
１４Ｂ 第２の部分
１８、２２ 主面
２６ 圧縮応力領域
３０ 第１の選択深さ
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図14D】
【図15A】
【図15B】