特表 2018-532681 ナノコンポジット膜を含む透明基体、およびソラリゼーションを低減する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2018-532681(P2018-532681A)

(43)【公表日】2018年11月8日

(54)【発明の名称】ナノコンポジット膜を含む透明基体、およびソラリゼーションを低減する方法

(51)【国際特許分類】

   C03C 17/25 20060101AFI20181012BHJP

   B82Y 30/00 20110101ALI20181012BHJP

【ＦＩ】

   C03C17/25 A

   B82Y30/00

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2018-519949(P2018-519949)

(86)(22)【出願日】2016年10月19日

(85)【翻訳文提出日】2018年6月12日

(86)【国際出願番号】US2016057581

(87)【国際公開番号】WO2017070136

(87)【国際公開日】20170427

(31)【優先権主張番号】62/243,908

(32)【優先日】2015年10月20日

(33)【優先権主張国】US

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA

(71)【出願人】

【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

(72)【発明者】

【氏名】ボレッリ，ニコラス フランシス

(72)【発明者】

【氏名】セナラトネ，ワギーシャ

【テーマコード（参考）】

4G059

【Ｆターム（参考）】

4G059AA01

4G059AC07

4G059EA01

4G059EA02

4G059EA04

4G059EA18

4G059EB05

4G059EB06

(57)【要約】

本明細書において、ガラス基体のソラリゼーションを低減する方法であって、ガラス基体の表面の少なくとも一部分上にナノコンポジット層を付着させる工程を含み、ナノコンポジット層が、金属酸化物ナノ粒子と少なくとも１種のケイ素含有成分との混合物を含み、金属酸化物ナノ粒子が、約３ｅＶ〜約４ｅＶの範囲のバンドギャップを有する少なくとも１種の金属酸化物を含む、方法が開示される。本明細書において、表面と、この表面の少なくとも一部分上にあるナノコンポジットコーティングとを含むガラス基体であって、ナノコンポジットコーティングが、金属酸化物ナノ粒子と少なくとも１種のケイ素含有成分との混合物を含む、ガラス基体も開示される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面と、該表面の少なくとも一部分上にあるナノコンポジット層とを含むガラス基体であって、前記ナノコンポジット層が、金属酸化物ナノ粒子と少なくとも１種のケイ素含有成分との混合物を含み、前記金属酸化物ナノ粒子が、約３ｅＶ〜約４ｅＶの範囲のバンドギャップを有する少なくとも１種の金属酸化物を含むことを特徴とするガラス基体。

【請求項2】

前記少なくとも１種の金属酸化物が、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、およびそれらの組合せから選択される、請求項１記載のガラス基体。

【請求項3】

前記少なくとも１種の金属酸化物が、室温において励起子吸収を有する、または約１ｍｅＶ〜約６０ｍｅＶの範囲の励起子結合エネルギーを有する、請求項１〜２のいずれか一項記載のガラス基体。

【請求項4】

前記金属酸化物ナノ粒子が、Ｍｇ、Ａｌ、アルカリ金属、およびそれらの組合せから選択される少なくとも１種の更なる金属でドーピングされ、前記金属酸化物ナノ粒子が、約０．１重量％〜約５重量％の前記少なくとも１種の更なる金属を含む、請求項１〜３のいずれか一項記載のガラス基体。

【請求項5】

前記金属酸化物ナノ粒子が、約１ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲の平均粒径を有する、請求項１〜４のいずれか一項記載のガラス基体。

【請求項6】

前記金属酸化物ナノ粒子に対する前記少なくとも１種のケイ素含有成分の重量比が約０．０１：１〜約１．５：１の範囲である、請求項１〜５のいずれか一項記載のガラス基体。

【請求項7】

前記ナノコンポジット層が、約４０重量％〜約９８重量％の金属酸化物ナノ粒子を含む、請求項１〜６のいずれか一項記載のガラス基体。

【請求項8】

前記ナノコンポジット層が約５０ｎｍ〜約１μｍの範囲の平均厚さを有する、請求項１〜７のいずれか一項記載のガラス基体。

【請求項9】

表面と、該表面の少なくとも一部分上にあるナノコンポジット層とを含むガラス基体であって、前記ナノコンポジット層が、金属酸化物ナノ粒子と少なくとも１種のケイ素含有成分との混合物を含み、前記金属酸化物ナノ粒子に対する前記少なくとも１種のケイ素含有成分の重量比が約０．０１：１〜約１．５：１の範囲であることを特徴とするガラス基体。

【請求項10】

前記金属酸化物ナノ粒子が、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、およびそれらの組合せから選択される少なくとも１種の金属酸化物を含む、請求項９記載のガラス基体。

【請求項11】

前記金属酸化物ナノ粒子が、室温において励起子吸収を有する、請求項９〜１０のいずれか一項記載のガラス基体。

【請求項12】

前記金属酸化物ナノ粒子が、Ｍｇ、Ａｌ、アルカリ金属、およびそれらの組合せから選択される少なくとも１種の更なる金属でドーピングされ、前記金属酸化物ナノ粒子が、約０．１重量％〜約５重量％の前記少なくとも１種の更なる金属を含む、請求項９〜１１のいずれか一項記載のガラス基体。

【請求項13】

前記金属酸化物ナノ粒子が、約１ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲の平均粒径を有する、請求項９〜１２のいずれか一項記載のガラス基体。

【請求項14】

前記ナノコンポジット層が、約４０重量％〜約９８重量％の金属酸化物ナノ粒子を含む、請求項９〜１３のいずれか一項記載のガラス基体。

【請求項15】

前記ナノコンポジット層が約５０ｎｍ〜約１μｍの範囲の平均厚さを有する、請求項９〜１４のいずれか一項記載のガラス基体。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本願は、合衆国法典第３５巻第１１９条に基づき、２０１５年１０月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／２４３，９０８号による優先権を主張するものであり、その内容に依拠すると共に、その全体を参照して本明細書に組み込む。

【技術分野】

【0002】

本開示は、一般的に、ナノコンポジット膜を含む透明基体に関し、より具体的には、金属酸化物ナノコンポジット膜を含むガラス基体、およびガラス基体のソラリゼーションを低減する方法に関する。

【背景技術】

【0003】

ガラス基体は、内部コンポーネントおよび外部コンポーネントとして多くの用途に用いられ得る。例えば、電子機器用途（例えば、テレビ、コンピュータ、携帯型装置等）では、ガラス基体は、外部のガラス面として、および１以上の内部コンポーネント（例えば、配線基体、導光板、およびレンズ）としての役割をし得る。ガラス基体は、多くの自動車用途にも有用であり、更に、様々な建築的構造物、および家電製品を含むインテンリアの調度において用いられ得る。そのようなガラスコンポーネントは、しばしば、容易にユーザから見えるものであり、ガラスの経時的な望ましくない変色を防止するのが望ましい場合がある。或いは、ユーザから見えないガラスであっても、それらの機能性を経時的に保つために、そのような内部コンポーネントの変色を防止するのが望ましいまたは必要な場合がある。

【0004】

従って、ガラスのソラリゼーションの低減または防止は、最近、幾つかの業界において重要になっている。「ソラリゼーション」という用語は、長期にわたる光（例えば、紫外線（ＵＶ）波長）の照射に起因するガラスの着色を記述するために用いられる。最近の研究では、スペクトルのＵＶ部分（＞４ｅＶ、＜４００ｎｍ）が、ガラスのソラリゼーションを生じることに関係する励起を生じさせ得ることが示されている。そのようなソラリゼーションは、例えば、ガラス上のコーティング（例えば、ポリマーコーティング等）を硬化させるためにＵＶ光が用いられる場合、ガラス基体を罫書き、切断、または封止するためにＵＶ波長で動作するレーザが用いられる場合、電子コンポーネントがＵＶ光を発する場合、ガラスのクリーニングにＵＶ光が用いられる場合、または、他のガラス処理方法（例えばプラズマ処理または付着プロセス）の最中にＵＶ波長が放出される場合に、定期的にＵＶ光に晒される装置または他のガラスコンポーネントに対する負の影響を有し得る。

【0005】

ソラリゼーション現象は、ガラスの「バンドギャップ」との関係において分析され得る。バンドギャップとは、固体内における無電子状態が存在し得るエネルギー範囲を指す。換言すれば、バンドギャップは、（電子が充満した）価電子帯の一番上と（電子が空の）伝導帯の一番下との間のエネルギーの差（単位は電子ボルト（ｅＶ））である。比較すると、導体材料および半導体材料についてはバンドギャップが比較的小さく、絶縁性材料（例えば、ガラス等）についてはバンドギャップが比較的大きいことが多い。従って、比較的高いエネルギー（例えば、＞４ｅＶ、＜３００ｎｍ）を有する光は、ガラスのバンドギャップを超え得るので、ガラス内に自由電子を生じる能力がある電離放射線を生じ得る。

【0006】

バンドギャップは、一般的に、通常は電子が空の状態である「禁止」帯として理解される。しかし、この帯には、他の局所的な状態（例えば、ガラス製造プロセス中に遭遇する多価不純物、または光の照射によって生じた欠陥中心等）が存在し得る。これらの不純物および／または欠陥は禁止帯の範囲に含まれるエネルギー準位を有し得るものであり、電離放射線によって生じたいかなる電子も閉じ込め得る。その結果、そのような電子は、ガラス基体内に望ましくない色中心を生じ得る。

【0007】

ガラスのソラリゼーションを低減するための現行の方法は、ガラス組成物中に、電離放射線を吸収する能力がある１以上の成分を含ませることを含み得る。例えば、ガラス組成物のバッチ材料中に、１以上の酸化物（例えば、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＳｒＯ_２、ＳｎＯ、Ｓｂ_２Ｏ_３、およびＮｂ_２Ｏ_５）が含まれ得る。これらの酸化物中の金属イオンは、ガラス中に電子が生じないように電離放射線を吸収可能であって、それにより、ガラスの着色を抑制する、ガラス網目構造変性剤を構成し得る。しかし、そのような吸収剤は、可視スペクトル部分における吸収が生じる濃度の上限を有し得るものであり、そのことが、そのようなガラスの光学的な目的での用途を制限し得る。従って、現実的に考慮した場合には、吸収剤の最大濃度は、ソラリゼーション効果に完全に対抗するには十分ではない場合がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ガラス組成物自体に吸収性の酸化物をドーピングする代わりに、ガラス基体に膜コーティングを施してもよい。そのようなコーティングは、電離放射線を生じる波長をフィルタリングして除去し得る。例えば、コーティングは、約３ｅＶ〜約４ｅＶの範囲のバンドギャップを有する１以上の成分（例えば、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ドーピングされたＺｎＯ等）を含み得る。しかし、そのようなコーティングも、例えば、コーティング厚さに関して、様々な限界を有し得る。電離放射線の吸収を最大にするには、より厚い（例えば、＞２００ｎｍ）コーティングが望ましい場合があるが、そのような厚さは、干渉および有意に知覚される着色を生じ得る。従って、ソラリゼーション耐性を有すると共に、可視スペクトル部分における最小の着色および／または吸収を示す、ガラス基体を提供するのが有利である。また、ソラリゼーション現象を低減するために、ガラス基体自体の化学的組成を変えることなく、任意のガラス基体に施すことができるコーティングまたは膜を提供するのが有利である。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示は、様々な実施形態において、ガラス基体のソラリゼーションを低減する方法に関し、この方法は、ガラス基体の表面の少なくとも一部分上にナノコンポジット層を付着させる工程を含み、ナノコンポジット層は、金属酸化物ナノ粒子と少なくとも１種のケイ素含有成分との混合物を含み、金属酸化物ナノ粒子は、約３ｅＶ〜約４ｅＶの範囲のバンドギャップを有する少なくとも１種の金属酸化物を含む。また、本明細書において、表面と、該表面の少なくとも一部分上にあるナノコンポジット層とを含むガラス基体であって、ナノコンポジット層が、金属酸化物ナノ粒子と少なくとも１種のケイ素含有成分との混合物を含み、金属酸化物ナノ粒子が、約３ｅＶ〜約４ｅＶの範囲のバンドギャップを有する少なくとも１種の金属酸化物を含む、ガラス基体も開示される。更に、本明細書において、表面と、該表面の少なくとも一部分上にあるナノコンポジット層とを含むガラス基体であって、ナノコンポジット層が、金属酸化物ナノ粒子と少なくとも１種のケイ素含有成分との混合物を含み、金属酸化物ナノ粒子に対する少なくとも１種のケイ素含有成分の重量比が約０．０１：１〜約１．５：１の範囲である、ガラス基体が開示される。

【0010】

様々な実施形態によれば、少なくとも１種の金属酸化物は、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、およびそれらの組合せから選択され得る。更なる実施形態では、金属酸化物ナノ粒子は、例えば、高々約５重量％までの少なくとも１種の更なる金属でドーピングされ得る。特定の実施形態では、ドーピングされたまたはドーピングされていない金属酸化物は、室温において励起子吸収を有し得るものであり、例えば、約１ｍｅＶ〜約６０ｍｅＶの範囲の励起子結合エネルギーを有する。様々な実施形態において、ナノ粒子の平均粒径は約１ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲であり得る。更なる実施形態では、ナノコンポジット層は、約４０重量％〜約９８重量％の金属酸化物ナノ粒子と、約２重量％〜約６０重量％の少なくとも１種のケイ素含有成分とを含み得る。更なる実施形態によれば、金属酸化物ナノ粒子に対する少なくとも１種のケイ素含有成分の重量比は約０．０１：１〜約１．５：１の範囲であり得る。更に別の実施形態では、ナノコンポジット層の平均厚さは約５０ｎｍ〜約１μｍの範囲であり得る。

【0011】

本開示の更なる特徴および長所は、以下の詳細な説明で述べられると共に、部分的にはその説明から当業者に自明であり、または、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、および添付の図面を含む本明細書に記載されるように方法を実施することによって認識される。

【0012】

上記の概要説明および以下の詳細説明は、本開示の様々な実施形態を示すものであり、特許請求の範囲の性質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。添付の図面は、本開示の更なる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれてその一部をなすものである。図面は本開示の様々な実施形態を示しており、明細書と共に、本開示の原理および作用を説明する役割をするものである。

【0013】

以下の詳細な説明は、以下の図面と共に読めば、更に理解できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本開示の様々な実施形態によるナノコンポジット層がコーティングされた例示的なガラス基体を示す

【図2A】ＺｎＯ膜がスパッタコーティングされたガラス基体についての、ＵＶレーザ放射の照射前および照射後の吸収スペクトル

【図2B】ＺｎＯ膜がスパッタコーティングされたガラス基体についての、ＵＶレーザ放射の照射前および照射後の吸収スペクトル

【図3A】ＺｎＯナノコンポジット層がスピンコーティングされたガラス基体についての、ＵＶレーザ放射の照射前および照射後の吸収スペクトル

【図3B】コーティングされていないガラス基体についての、ＵＶレーザ放射の照射前および照射後の吸収スペクトル

【図4A】ＺｎＯおよびシリコンポリマーを含むナノコンポジット層がスピンコーティングされＵＶレーザ照射前に３００℃まで加熱されたガラス基体についての、ＵＶレーザ放射の照射前および照射後の吸収スペクトル

【図4B】ＺｎＯおよびシリコンポリマーを含むナノコンポジット層がスピンコーティングされＵＶレーザ照射前に３００℃まで加熱されたガラス基体についての、ＵＶレーザ放射の照射前および照射後の吸収スペクトル

【図5A】ＺｎＯおよびシリコンポリマーを含むナノコンポジット層がスピンコーティングされＵＶレーザ照射前に４２０℃まで加熱されたガラス基体についての、ＵＶレーザ放射の照射前および照射後の吸収スペクトル

【図5B】ＺｎＯおよびシリコンポリマーを含むナノコンポジット層がスピンコーティングされＵＶレーザ照射前に４２０℃まで加熱されたガラス基体についての、ＵＶレーザ放射の照射前および照射後の吸収スペクトル

【図6】ＵＶレーザ放射の照射後のコーティングされたガラス基体およびコーティングされていないガラス基体を示す

【図7A】コーティングされていないガラス基体についての、ＵＶＯ放射源による照射前および照射後の透過スペクトルを示す

【図7B】ＺｎＯナノコンポジット層がスピンコーティングされたガラス基体についての、ＵＶＯ放射源による照射前および照射後の透過スペクトルを示す

【図8】図７Ａ〜図７Ｂのコーティングされたガラス基体およびコーティングされていないガラス基体についての、ＵＶＯ放射源による照射前および照射後の色点データを示す

【発明を実施するための形態】

【0015】

方法
本明細書において、ガラス基体のソラリゼーションを低減する方法が開示され、この方法は、ガラス基体の表面の少なくとも一部分上にナノコンポジット層を付着させる工程を含み、ナノコンポジット層は、金属酸化物ナノ粒子と少なくとも１種のケイ素含有成分との混合物を含み、金属酸化物粒子は、約３ｅＶ〜約４ｅＶの範囲のバンドギャップを有する少なくとも１種の金属酸化物を含む。

【0016】

本明細書において用いられる「ナノコンポジット」という用語は、２以上の成分を含む多相固体材料であって、２以上の成分のうちの少なくとも１つが、少なくとも１つの寸法が約２００ｎｍ未満であるナノ粒子を含む、多相固体材料を指すことが意図される。例えば、ナノコンポジットは、例えば、２００ｎｍ未満の平均粒径または直径を有し、少なくとも１種の別の成分（例えば、ケイ素含有成分等）と組み合わされ得る、１以上のタイプのナノ粒子の混合物を含み得る。当然ながら、ナノコンポジットは、球形のナノ粒子を含むものに限定されず、任意の粒子形状が本開示の範囲内であるとして想定されることを理解されたい。更に、ナノコンポジットは、施される間は固体の形態でなくてもよいが（例えば、溶液、懸濁液等）、施されている間またはその後に固化してナノコンポジット膜を形成可能なものであることを理解されたい。本明細書において、「膜」、「層」、および「コーティング」という用語は、ナノ粒子によってガラス表面上に形成されるコンポジット構造を指すために区別なく用いられる。

【0017】

本開示の限定するものではない実施形態によるナノコンポジット層を含む例示的なガラス基体を示す図１を参照して、本明細書において開示される方法および基体の概要を述べる。以下の概要説明は、特許請求される方法および基体の概観を提供することを意図したものである。限定するものではない実施形態を参照して、本開示を通して様々な態様がより具体的に述べられるが、これらの実施形態は、本開示の文脈の範囲内で互いに交換可能である。

【0018】

様々な実施形態によれば、ナノコンポジット膜は、ガラス基体の表面の少なくとも一部分上に付着され得る。図１を参照すると、ガラス基体１０１は、ナノコンポジット層１０５が上に形成され得る少なくとも１つの表面１０３を含み得る。特定の実施形態では、ナノコンポジット層は、１以上の金属酸化物ナノ粒子１０５ａと少なくとも１種のケイ素含有成分１０５ｂとの組合せを含み得る。

【0019】

図１は、ケイ素含有成分１０５ｂ中に分散された金属酸化物ナノ粒子１０５ａを示しているが、２以上のタイプの金属酸化物ナノ粒子が用いられてもよく、例えば、ケイ素含有成分は、２以上のタイプの金属酸化物ナノ粒子等と混合されてもよいことを理解されたい。更に、図示されている金属酸化物ナノ粒子１０５ａは、ケイ素含有成分１０５ｂ中に分散されているが、ナノコンポジット層１０５は、任意の形態のこれらの成分の混合物または組合せを含み得る。例えば、ナノコンポジット層１０５は、ケイ素含有成分１０５ｂのマトリックス（例えば、ケイ素含有ポリマー）中に分散されたナノ粒子１０５ａ、またはケイ素含有成分１０５ｂ（例えば、シリカナノ粒子）との混合物、またはそれらの任意の組合せを含み得る。更に、更なる実施形態によれば、ナノコンポジット層１０５は、閉じ込められた気泡（図示せず）を更に含み得る。更に、図１は、表面１０３全体を覆うナノコンポジット層１０５を示しているが、表面の一部分のみ（例えば、中心部分、周辺部分、１以上の縁部、並びに、複数のストリップ状、スポット状、正方形状、および他のパターン）がコーティングされてもよいことを理解されたい。

【0020】

ナノコンポジット層１０５は、当該技術分野において知られている任意の適切な方法を用いて、ガラス表面１０３に付着されるかまたは別様で施され得る。例えば、ナノ粒子の溶液または懸濁液が、例えば、スピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング、ブラシコーティング、スロットコーティング、ローラコーティング、インクジェットプリント法、スクリーンプリント法、またはディスペンスプリント法によって、ガラス表面に施され得る。溶液または懸濁液の場合には、１以上の水性溶媒または有機溶媒（例えば、水、脱イオン水、アルコール、揮発性炭化水素、およびそれらの組合せ等）がナノ粒子と組み合わされ得る。例えば、溶媒としては、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、メトキシプロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコールメチルアセテート、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ピリジン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジクロロメタン、キシレン、ヘキサン、およびそれらの組合せが挙げられる。

【0021】

一部の実施形態では、ナノコンポジット層１０５は、約５０ｎｍ〜約１μｍの範囲（例えば、約１００ｎｍ〜約７５０ｎｍ、約１５０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍ、または約２５０ｎｍ〜約３００ｎｍ等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の平均厚さを有し得る。他の実施形態では、ナノコンポジット層は、表面に沿って変化する厚さを有してもよく（例えば、第１の領域にはより厚いコーティングを有し、第２の領域にはより薄いコーティングを有し、および／または第３の領域にはコーティングが存在しない）、或いは、表面の１以上の寸法に沿って厚さ勾配が生じてもよい。ナノコンポジットコーティングの厚さおよび／または配置は、例えば、特定の領域について予測されるＵＶ照射の量に基づいて決定され得る。

【0022】

様々な実施形態によれば、ナノコンポジット層１０５は、少なくとも１種のケイ素含有成分１０５ｂと組み合わされた少なくとも１つのタイプの金属酸化物ナノ粒子１０５ａを含み得る。一部の実施形態では、ナノコンポジット層１０５は、２以上（例えば、３以上、４以上、５以上、６以上等）のタイプのナノ粒子を含み得る。ナノ粒子１０５ａの少なくとも１つの寸法は、約２００ｎｍ以下（例えば、約１８０ｎｍ未満、約１６０ｎｍ未満、約１４０ｎｍ未満、約１２０ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約８０ｎｍ未満、約７０ｎｍ未満、約６０ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約４０ｎｍ未満、約３０ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、約１０ｎｍ未満、または約５ｎｍ未満、例えば、約１ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲等）であり得る。ナノ粒子は、任意の規則的または不規則的形状（例えば、球状、卵形、血小板状、および他の形状等）を有し得る。従って、少なくとも１つの寸法は、直径、長さ、幅、高さ、または他の任意の適切な寸法に対応し得る。

【0023】

ナノ粒子１０５ａは、少なくとも１種の金属酸化物を含み得る、または少なくとも１種の金属酸化物から実質的になる。例示的な金属酸化物としては、例えば、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２（例えば、ルチルまたはアナターゼ）、ＳｎＯ_２、およびそれらの組合せが挙げられる。一部の実施形態では、金属酸化物は、約３ｅＶ〜約４ｅＶの範囲（例えば、３、３．１、３．２、３．３、３．４、３．５、３．６、３．７、３．８、３．９、または４ｅＶ）のバンドギャップを有するものから選択され得る。更なる実施形態では、金属酸化物は、室温において励起子吸収を示し得る。例えば、金属酸化物は、室温において、高々６０ｍｅＶ（例えば、約１ｍｅＶ〜約５０ｍｅＶ、約２ｍｅＶ〜約４０ｍｅＶ、約３ｍｅＶ〜約３０ｍｅＶ、約４ｍｅＶ〜約２５ｍｅＶ、約５ｍｅＶ〜約２０ｍｅＶ、または約１０ｍｅＶ〜約１５ｍｅＶの範囲等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の励起子結合エネルギーを有し得る。限定するものではない実施形態によれば、ナノコンポジット層は、少なくとも約４０重量％（例えば、約５０％〜約９８％、約６０％〜約９５％、約７０％〜約９０％、または約７５％〜約８０％等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の金属酸化物ナノ粒子を含み得る。

【0024】

様々な実施形態において、金属酸化物ナノ粒子は、少なくとも１種の更なる金属でドーピングされ得る。例えば、ドーパントは、所望であれば、金属酸化物のバンドギャップおよび／または励起子吸収を変更するために用いられ得る。適切なドーパントは、限定するものではない例として、比較的高いバンドギャップを有する金属酸化物を生成し得る金属を含み得る。一部の実施形態によれば、更なる金属酸化物は、約４ｅＶを超える（例えば、約４ｅＶ〜約１０ｅＶ、約５ｅＶ〜約８ｅＶ、または約６ｅＶ〜約７ｅＶの範囲等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）の）バンドギャップを有し得る。更なる実施形態では、更なる金属酸化物は、約３ｅＶ未満（例えば約１ｅＶ〜約２ｅＶの範囲等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））のバンドギャップを有し得る。限定するものではない例示的なドーパントとしては、例えば、Ｍｇ、Ａｌ、アルカリ金属、およびそれらの組合せが挙げられる。様々な実施形態において、金属酸化物ナノ粒子は、高々約５重量％まで（例えば、約０．１％〜約５％、約０．２％〜約４％、約０．３％〜約３％、約０．４％〜約２％、約０．５％〜約１％、約０．６％〜約０．９％、または約０．７％〜約０．８％の範囲（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の少なくとも１種の更なる金属でドーピングされ得る。

【0025】

ナノコンポジット層１０５は、少なくとも１種のケイ素含有成分１０５ｂも含み得る。例えば、ケイ素含有成分は、例えばシロキサン樹脂等のケイ素含有ポリマー、メチルまたはフェニルシロキサン、メチルまたはフェニルシルセスキオキサン、かご型シルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）、ゾル−ゲル混合物、シリケート、シリカ、シリカナノ粒子、およびそれらの混合物から選択され得る。特定の実施形態では、少なくとも１種のケイ素含有成分は、加熱後に少なくとも部分的にシリカ粒子またはナノ粒子に変換され得るまたは変換されないポリマーであり得る。限定するものではない実施形態によれば、ナノコンポジット層は、少なくとも約２重量％（例えば、約２％〜約６０％、約５％〜約５０％、約１０％〜約４０％、または約２０％〜約３０％等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の少なくとも１種のケイ素含有成分を含み得る。様々な実施形態において、ナノコンポジット層中の金属酸化物ナノ粒子に対する少なくとも１種のケイ素含有成分の重量比は、約０．０１：１〜約１．５：１の範囲（例えば、約０．０２：１〜約１：１、または約０．０５：１〜約０．５：１等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））であり得る。

【0026】

一部の実施形態では、ナノコンポジット層の付着は、ナノ粒子の溶液または懸濁液をガラス基体の表面の少なくとも一部分に施すことを含み得る。例えば、ケイ素含有成分がナノ粒子の溶液または懸濁液に加えられてもよく、もしくはその逆であってもよく、または、２以上の溶液または懸濁液が組み合わされて混合物を構成してもよい。そのような実施形態では、本明細書において開示される方法は、例えば、溶媒を除去するための乾燥または加熱工程を更に含み得る。乾燥は、周囲圧力および周囲温度で行われてもよく、または高い温度および／または低い圧力が用いられてもよい。例えば、溶媒を除去するために、ガラス基体は少なくとも部分的に加熱されてもよく、および／または、真空中に配置されてもよい。一部の例では、溶媒はナノコンポジット層から完全にまたは実質的に除去される。例示的な熱処理温度は、例えば、約５０℃〜約６００℃、約１００℃〜約５００℃、約１５０℃〜約４５０℃、約２００℃〜約４００℃、または約２５０℃〜約３５０℃の範囲（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）であり得る。

【0027】

特定の実施形態では、金属酸化物ナノ粒子は、製造されるかまたは別様で設けられ得る（例えば、購入され得る）。ナノ粒子を製造するための例示的な方法としては、様々なプラズマ法および／または気相法（例えば化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、またはスパッタリング等）が挙げられる。例えば、ＣＶＤまたはＰＥＣＶＤの場合には、金属酸化物ナノ粒子を製造するために、１以上のプレカーサが気化および酸化され得る。例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の場合には、プレカーサは、Ｚｎを含む任意の液体成分、気体成分、または蒸気成分（例えば、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、および亜鉛アセチルアセトネート等）を含み得る。ＴｉＯ_２ナノ粒子およびＳｎＯ_２ナノ粒子を製造するには、類似のプレカーサが選択され得る。所与の用途に適したタイプおよび量のプレカーサを選択することは、当業者の能力の範囲内である。酸化剤は、酸素を含む任意の液体成分、気体成分、または蒸気成分（例えば、空気、Ｏ_２ガス、Ｈ_２Ｏ、Ｈ_２Ｏ_２等）を含み得る。

【0028】

スパッタリング技術は、反応性および非反応性スパッタリング（例えば、ＤＣおよび／またはＲＦマグネトロンスパッタリング、並びにイオンビームスパッタリング等）を含み得る。非反応性スパッタリングの場合には、スパッタリングターゲットは、金属酸化物およびシリカターゲットを含み得るものであり、スパッタリングは不活性環境において行われ得る。一方、反応性スパッタリングは、純粋な金属のターゲット（例えば、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｍｇ等）または金属含有ターゲットを用い得るものであり、スパッタリングは酸化性環境において行われ得る。例えば、ＺｎＯナノ粒子は、アルゴンガスまたは窒素ガスを含む不活性環境においてＺｎＯターゲットをスパッタリングすることによって、または、酸化性環境（例えば、Ｏ_２ガス等であり、必要に応じて、例えばアルゴン等の不活性ガスと混合され得る）においてＺｎターゲットをスパッタリングすることによって形成され得る。例えば、更なるスパッタリングターゲット（例えば、金属酸化物または金属ターゲット（例えば、ＭｇＯまたはＭｇターゲット）等）を含むことにより、ドーピングされたナノ粒子が生成され得る。

【0029】

様々な実施形態によれば、本明細書において開示される方法は、基体上へのナノコンポジット膜の付着前および／または付着後に行われ得る、必要に応じて設けられる更なる工程を含み得る。例えば、付着前に、基体は必要に応じて、例えば、水および／または酸性もしくは塩基性溶液を用いてクリーニングされ得る。一部の実施形態では、基体は、水、Ｈ_２ＳＯ_４および／もしくはＨ_２Ｏ_２の溶液、並びに／またはＮＨ_４ＯＨおよび／もしくはＨ_２Ｏ_２の溶液を用いてクリーニングされ得る。基体は、例えば、約１分間〜約１０分間の範囲（例えば、約２分間〜約８分間、約３分間〜約６分間、または約４分間〜約５分間等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の期間にわたって、溶液を用いてすすがれるかまたは洗浄され得る。一部の実施形態では、クリーニング工程中に超音波エネルギーが照射され得る。クリーニング工程は、周囲温度または高い温度（例えば、約２５℃〜約１５０℃の範囲（例えば、約５０℃〜約１２５℃、約６５℃〜約１００℃、または約７５℃〜約９５℃等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む）の温度）で行われ得る。他の必要に応じて設けられる更なる工程としては、例えば、基体の切断、研磨、研削、および／または縁部の仕上げが含まれ得る。

【0030】

基体
本明細書において、表面と、該表面の少なくとも一部分上にあるナノコンポジット層とを含むガラス基体であって、ナノコンポジット層が、金属酸化物ナノ粒子と少なくとも１種のケイ素含有成分との混合物を含み、金属酸化物ナノ粒子が、約３ｅＶ〜約４ｅＶの範囲のバンドギャップを有する少なくとも１種の金属酸化物を含む、ガラス基体が開示される。また、本明細書において、表面と、該表面の少なくとも一部分上にあるナノコンポジット層とを含むガラス基体であって、ナノコンポジット層が、金属酸化物ナノ粒子と少なくとも１種のケイ素含有成分との混合物を含み、ナノコンポジット層中の金属酸化物ナノ粒子に対する少なくとも１種のケイ素含有成分の重量比が約０．０１：１〜約１．５：１の範囲である、ガラス基体が開示される。

【0031】

例示的なガラス基体は、例えば、アルミノシリケートガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、アルカリボロシリケートガラス、アルミノボロシリケートガラス、アルカリアルミノボロシリケートガラス、ソーダライムシリケートガラス、および他の適切なガラスを含むがそれらに限定されない、グラフェン成長および／またはディスプレイ装置に適した当該技術分野において知られている任意のガラスを含み得る。特定の実施形態では、基体は、約３ｍｍ以下（例えば、約０．１ｍｍ〜約２．５ｍｍ、約０．３ｍｍ〜約２ｍｍ、約０．７ｍｍ〜約１．５ｍｍ、または約１ｍｍ〜約１．２ｍｍの範囲（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））の厚さを有し得る。光フィルタとしての使用に適した市販のガラスの限定するものではない例としては、例えば、コーニング社の「ＥＡＧＬＥ ＸＧ」（登録商標）ガラス、「Ｉｒｉｓ」（商標）ガラス、「Ｌｏｔｕｓ」（商標）ガラス、「Ｗｉｌｌｏｗ」（登録商標）ガラス、「Ｇｏｒｉｌｌａ」（登録商標）ガラス、「ＨＰＦＳ」（登録商標）ガラス、および「ＵＬＥ」（登録商標）ガラスが挙げられる。適切なガラスは、例えば、米国特許第４，４８３，７００号明細書、同５，６７４，７９０号明細書、および同７，６６６，５１１号明細書に開示されており、それらの全体を参照して本明細書に組み込む。

【0032】

様々な実施形態において、ナノコンポジット層のコーティング前および／またはコーティング後のガラス基体は、透明または略透明であり得る。本明細書において用いられる「透明」という用語は、約１ｍｍの厚さの基体が、可視スペクトル領域（例えば、４００〜７００ｎｍ）内において約８０％を超える透過率を有することを意味することが意図される。例えば、例示的なガラス基体またはコーティングされたガラス基体は、可視光範囲内において、約８５％を超える透過率（例えば、約９０％を超える、または約９２％を超える透過率等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））を有し得る。略透明な基体は、可視領域内の波長の約５０％超を透過させ得る。特定の実施形態では、コーティング前および／またはコーティング後のガラス基体は、紫外線（ＵＶ）領域（例えば、１００〜４００ｎｍ）内の波長を吸収し得る。例えば、例示的なガラス基体またはコーティングされたガラス基体は、ＵＶスペクトルにおける約５０％を超える吸収率（例えば、約５５％を超える、約６０％を超える、約６５％を超える、約７０％を超える、約７５％を超える、約８０％を超える、約８５％を超える、約９０％を超える、約９５％を超える、または約９９％を超える吸収率等（全ての範囲およびそれらの間の部分的な範囲を含む））を有し得る。

【0033】

基体は、第１の表面と、その反対側の第２の表面とを有するガラスシートを含み得る。特定の実施形態では、表面は平面状または略平面状（例えば、略平坦および／または平ら）であり得る。また、一部の実施形態では、基体は少なくとも１つの曲率半径について湾曲していてもよい（例えば、三次元基体（例えば、凸面状または凹面状の基体等）であってもよい）。様々な実施形態において、第１の表面と第２の表面とは平行または略平行であり得る。基体は、少なくとも１つの縁部（例えば、少なくとも２つの縁部、少なくとも３つの縁部、または少なくとも４つの縁部）を更に含み得る。限定するものではない例として、基体は、４つの縁部を有する長方形または正方形のシートを含み得るが、他の形状および構成も想定され、本開示の範囲内であることが意図される。

【0034】

本明細書において用いられる「コーティングされた基体」とは、一方の表面の少なくとも一部分上にあるナノコンポジット層を含むガラス基体を指すことが意図される。一部の実施形態では、ガラス基体の第１の表面および／またはその反対側の第２の表面の少なくとも一部分に、ナノコンポジット層がコーティングされ得る。上述のように、任意の所望の効果を生じるために、１以上の表面はナノコンポジット層で完全にコーティングされてもよく、部分的にコーティングされてもよく、またはナノコンポジットのパターンを有してもよい。

【0035】

ナノコンポジット層は、ＵＶ放射に対する吸収剤としての役割をするために、任意のガラス基体に施され得る。金属酸化物ナノ粒子は、得られた膜がＵＶ吸収に効果的なバンドギャップ（例えば、約３〜４ｅＶ）を有するように選択され得る。更に、金属酸化物ナノ粒子は、ナノコンポジット層がＵＶ領域内では吸収性を示すが、可視スペクトル領域内では吸収性を示さないような、シャープな吸収カットオフを提供し得る励起子吸収を示し得る。例えば、吸収のカットオフは４００ｎｍ前後またはそれ以下（例えば約３９０ｎｍ、約３８０ｎｍ、約３７０ｎｍ、約３６０ｎｍ、約３５０ｎｍ、約３４０ｎｍ、約３３０ｎｍ、約３２０ｎｍ、約３１０ｎｍ、または約３００ｎｍ、例えば、約３００ｎｍ〜約４００ｎｍの範囲等）であり得る。

【0036】

理論によって縛られることは望まないが、金属酸化物ナノ粒子を少なくとも１種のケイ素含有成分と組み合わせることで、別様では金属酸化物ナノ粒子（例えば、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２）を単独で含む膜（特に、より厚い膜（例えば、＞２００ｎｍ））から生じる干渉が低減され得ると考えられる。例えば、ナノコンポジット層中のケイ素の存在は、層の実効屈折率を低減し得る、および／または、層全体の干渉効果が低減されるようにコーティング内における屈折率の変動を生じ得る。ナノコンポジット層による干渉の低減は、コーティングされたガラス基体の着色を低減し得る。ナノコンポジット層中におけるケイ素含有成分（例えば、ケイ素含有ポリマー等）の存在は、更に、ガラス基体に対する層の接着を改善し得る。そのような膜は、ガラス組成自体を変える必要なしに、任意のガラス基体に施すことができる。更に、このコーティングは、簡単な方法および／または安価な材料を用いて施すことができるので、このコーティングは、製造コストおよび／または製造時間に対して負の影響を与えないか、または実質的に与えない。当然ながら、コーティングされたガラス基体は、上述の長所のうちの１つまたは全てを有しない場合もあり、それでも依然として本開示の範囲内であることが意図される。

【0037】

なお、開示された様々な開示された実施形態は、その特定の実施形態に関して説明された特定の特徴、要素、または工程を含み得る。また、或る特定の実施形態に関して説明された特定の特徴、要素、または工程は、示されていない様々な組合せまたは順列で、別の実施形態と交換されてもよく、または組み合わされてもよい。

【0038】

また、本明細書において用いられる「the」、「a」、または「an」という用語は「少なくとも１つ」を意味し、特に明記しない限り、「１つのみ」に限定されるべきではないことを理解されたい。従って、例えば、「a layer」と言った場合には、特に明記しない限り、２以上のそのような層を有する例を含む。同様に、「複数」は「２つ以上」を示すことが意図される。従って、「複数の層」は、２つ以上のそのような層（例えば３つ以上のそのような層等）を含む。

【0039】

本明細書において、範囲は、「約」或る特定の値から、および／または、「約」別の特定の値までと表現され得る。そのような範囲が表現された場合には、例は、その或る特定の値から、および／または、別の特定の値までを含む。同様に、値が「約」という語を用いて概算として表現された場合には、その特定の値が、別の態様を構成することを理解されたい。更に、各範囲の終点は、他方の終点との関係において、および他方の終点から独立して、有意であることを理解されたい。

【0040】

本明細書において用いられる「略」、「実質的に」、およびそれらの変形の用語は、記載された特徴が、或る値または記載に等しいまたはほぼ等しいことを意味することが意図される。例えば、「略平面状の」表面は、平面状またはほぼ平面状の表面を意味することが意図される。更に、上記に定義したように、「実質的に類似」とは、２つの値が等しいまたはほぼ等しいことを意味することが意図される。一部の実施形態では、「実質的に類似」とは、互いの１０％以内（例えば、互いの約５％以内、または互いの約２％以内等）である値を示し得る。

【0041】

特に明記しない限り、本明細書において述べられたいずれの方法も、その工程が特定の順序で行われることを要することは意図しない。従って、方法の請求項が、その工程が辿るべき順序を実際に記載していない場合、または、特許請求の範囲もしくは説明において、その工程が特定の順序に限定されることが具体的に述べられていない場合には、どのような特定の順序も推論されることは意図しない。

【0042】

特定の実施形態の様々な特徴、要素、または工程は、「〜を含む／有する」という移行句を用いて開示され得るが、それらの特徴、要素、または工程を含む、「〜からなる」または「〜から実質的になる」という移行句を用いて記載され得る別の実施形態も暗示されることを理解されたい。従って、例えばＡ＋Ｂ＋Ｃを含む方法に対して暗示される別の実施形態は、方法がＡ＋Ｂ＋Ｃからなる実施形態、および方法がＡ＋Ｂ＋Ｃから実質的になる実施形態を含む。

【0043】

本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、本開示に対して様々な変形および変更が行われ得ることが、当業者には自明であろう。当業者は、本開示の精神および本質を組み込んだ本開示の実施形態の変形、組合せ、部分的な組合せ、および変更を想到し得るものであるから、本開示は、添付の特許請求の範囲内のあらゆるもの、およびそれらの等価物を含むものと解釈されるべきである。

【実施例】

【0044】

以下の実施例は、限定する意図はなく、説明のみを意図したものであり、本発明の範囲は特許請求の範囲によって定められる。

【0045】

比較例１
ガラス基体（コーニング社の「ＥＡＧＬＥ ＸＧ」）をスパッタコーティングして、一方の面にＺｎＯ膜（２００ｎｍ）を設けた。次に、ガラス基体のコーティングされた表面およびコーティングされていない表面にＵＶレーザ放射を照射した（２４８ｎｍエキシマレーザ、２００ｍＷ／ｃｍ^２、１０Ｈｚ、１０分間、１２Ｊ／ｃｍ^２）。図２Ａは、試料のレーザ照射前（Ａ１）およびレーザ照射後（Ｂ１：コーティングされた面、Ｃ１：コーティングされていない面）の吸収スペクトルを示す。スパッタリングされたＺｎＯ膜は、３６０ｎｍ前後においてシャープな吸収カットオフを提供するのに十分な励起子吸収を顕著に示した。図２Ａのスペクトルの拡大された一部分である図２Ｂを参照すると、（波長＜４００ｎｍにおける）吸収スペクトルＡ１とＢ１とは実質的に重なっていることがわかる。それとは対照的に、吸収スペクトルＣ１はスペクトルＡ１およびＢ１と比較して顕著にシフトした。吸収スペクトルＡ１とＢ１との重なりは、コーティングされた基体においてはレーザ照射に起因する誘起吸収が生じなかったことを示す。しかし、ＺｎＯ膜によって生じた干渉によって僅かな色の様相が生じたことが目に見えて観察された。実際のところ、この僅かな着色は、コーティングされた基体を、一部の用途には適さないものにし得る。

【0046】

実施例２
ガラス基体（コーニング社の「Ｉｒｉｓ」ＷＳ−１）にケイ素含有ポリマーおよびＺｎＯナノ粒子の溶液をスピンコーティングし、得られた膜を３００℃で１時間にわたって加熱することによって、一方の面にＺｎＯナノコンポジット膜（＜５００ｎｍ）がコーティングされたガラス基体を調製した。次に、コーティングされたガラス基体にＵＶレーザ放射を照射し（２４８ｎｍエキシマレーザ、２００ｍＷ／ｃｍ^２、１０Ｈｚ、１０分間、１２Ｊ／ｃｍ^２）、コーティングされていない（剥き出しの）ガラス基体と比較した。図３Ａは、コーティングされた試料のレーザ照射前（Ａ２）およびレーザ照射後（Ｂ２：コーティングされた面）の吸収スペクトルを示す。比較例１のＺｎＯ膜と同様に、ＺｎＯナノコンポジット膜は、３６０ｎｍ前後においてシャープな吸収カットオフを提供するのに十分な励起子吸収を示した。（波長＜４００ｎｍにおける）吸収スペクトルＡ２とＢ２とは実質的に重なっており、これは、コーティングされた基体においてはレーザ照射に起因する誘起吸収が生じなかったことを示す。スペクトルＡ２とＢ２との間の吸収の差は４００ｎｍにおいて０．０００９ａ．ｕ．であり、５００ｎｍにおいて０．００４ａ．ｕ．であった。それとは対照的に、図３Ｂからは、コーティングされていない基体についてのレーザ照射前の吸収スペクトル（Ｘ）とレーザ照射後の吸収スペクトル（Ｙ）とは重なっていないことがわかる。比較例１のＺｎＯ膜とは異なり、ナノコンポジットコーティングされた基体における干渉は抑制され、目に見える基体の着色は観察されなかった。

【0047】

図６は、コーティングされた（上）「Ｉｒｉｓ」ガラス基体およびコーティングされていない（下）「Ｉｒｉｓ」ガラス基体のレーザ照射後の写真である。コーティングされた（上）基体については、黒い点によって区切られている照射された領域は、ソラリゼーションのいかなる有意な形跡も示さなかった。それとは対照的に、コーティングされていない（下）基体の黒い点によって区切られている照射された領域は、ソラリゼーションを示す有意な着色を示した。コーティングされていない基体には、有意な着色を有する第２の照射された領域（区切られていない）も見られる。

【0048】

実施例３
ガラス基体（コーニング社の４３１８ガラス）にケイ素含有ポリマーおよびＺｎＯナノ粒子の溶液を３０００ｒｐｍでスピンコーティングし、得られた膜を３００℃または４２０℃で１時間にわたって加熱することによって、一方の面にＺｎＯナノコンポジット膜（＜５００ｎｍ）がコーティングされたガラス基体を調製した。次に、ガラス基体のコーティングされた表面およびコーティングされていない表面にＵＶレーザ放射を照射した（２４８ｎｍエキシマレーザ、２００ｍＷ／ｃｍ^２、１０Ｈｚ、１０分間、１２Ｊ／ｃｍ^２）。図４Ａは、３００℃で加熱された試料のレーザ照射前（Ａ３）およびレーザ照射後（Ｂ３：コーティングされた面、Ｃ３：コーティングされていない面）の吸収スペクトルを示しており、図４Ｂは、図４Ａのスペクトルの拡大された一部分である。図５Ａは、４２０℃で加熱された試料のレーザ照射前（Ａ４）およびレーザ照射後（Ｂ４：コーティングされた面、Ｃ４：コーティングされていない面）の吸収スペクトルを示しており、図５Ｂは、図５Ａのスペクトルの拡大された一部分である。実施例２において製造されたナノコンポジット膜と同様に、コーティングされた基体においては誘起吸収および干渉は観察されなかった。３６０ｎｍ前後に、励起子吸収に起因するシャープな吸収カットオフが観察された。

【0049】

実施例４
ガラス基体（コーニング社の「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラス４、６００ｎｍ）にケイ素含有ポリマーおよびＺｎＯナノ粒子の溶液をスピンコーティングし、得られた膜を熱処理することによって、一方の面にＺｎＯナノコンポジット膜（＞５００ｎｍ）がコーティングされたガラス基体を調製した。次に、コーティングされたガラス基体に、１５分間を超える時間にわたってＵＶ／Ｏ_３（ＵＶＯ）放射源による照射を行った。図７Ａは、剥き出しの（コーティングされていない）ガラスのＵＶＯ放射の照射前および照射後の透過スペクトルを示す。図７Ｂは、コーティングされた試料のＵＶＯ放射の照射前および照射後の透過スペクトルを示す。実施例２〜３において製造されたナノコンポジット膜と同様に、コーティングされた基体においては誘起吸収および干渉は観察されなかった。３６０ｎｍ前後に、励起子吸収に起因するシャープな吸収カットオフが観察された。それとは対照的に、剥き出しのガラスの放射の照射後の透過スペクトルは、照射されていない剥き出しのガラスのスペクトルと比較して顕著にシフトした。

【0050】

図８は、実施例４の照射されたおよび照射されていない剥き出しのおよびコーティングされた「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラス４基体についての色点データ（ＣＩＥ標準照度Ｄ６５）を示す。このプロットからわかるように、剥き出しのガラスについては色の大きい違いが観察されたが、コーティングされたガラス基体について観察された色の変化は非常に小さい。理論によって縛られることは望まないが、実施例２〜４のコーティングされた基体における干渉の低減、およびそれに従って低減された基体の着色は、膜の準連続構造に起因し得るものであり、実効屈折率の低減は、ナノ粒子コンポジット層の形成に起因し得るものであると考えられる。

【0051】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0052】

実施形態１
表面と、該表面の少なくとも一部分上にあるナノコンポジット層とを含むガラス基体であって、前記ナノコンポジット層が、金属酸化物ナノ粒子と少なくとも１種のケイ素含有成分との混合物を含み、前記金属酸化物ナノ粒子が、約３ｅＶ〜約４ｅＶの範囲のバンドギャップを有する少なくとも１種の金属酸化物を含むことを特徴とするガラス基体。

【0053】

実施形態２
前記少なくとも１種の金属酸化物が、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、およびそれらの組合せから選択される、実施形態１記載のガラス基体。

【0054】

実施形態３
前記少なくとも１種の金属酸化物が、室温において励起子吸収を有する、実施形態１〜２のいずれか１つに記載のガラス基体。

【0055】

実施形態４
前記少なくとも１種の金属酸化物が、約１ｍｅＶ〜約６０ｍｅＶの範囲の励起子結合エネルギーを有する、実施形態１〜３のいずれか１つに記載のガラス基体。

【0056】

実施形態５
前記金属酸化物ナノ粒子が、Ｍｇ、Ａｌ、アルカリ金属、およびそれらの組合せから選択される少なくとも１種の更なる金属でドーピングされる、実施形態１〜４のいずれか１つに記載のガラス基体。

【0057】

実施形態６
前記金属酸化物ナノ粒子が、約０．１重量％〜約５重量％の前記少なくとも１種の更なる金属を含む、実施形態５記載のガラス基体。

【0058】

実施形態７
前記金属酸化物ナノ粒子が、約１ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲の平均粒径を有する、実施形態１〜６のいずれか１つに記載のガラス基体。

【0059】

実施形態８
前記金属酸化物ナノ粒子に対する前記少なくとも１種のケイ素含有成分の重量比が約０．０１：１〜約１．５：１の範囲である、実施形態１記載のガラス基体。

【0060】

実施形態９
前記ナノコンポジット層が、約４０重量％〜約９８重量％の金属酸化物ナノ粒子を含む、実施形態１記載のガラス基体。

【0061】

実施形態１０
前記ナノコンポジット層が約５０ｎｍ〜約１μｍの範囲の平均厚さを有する、実施形態１〜９のいずれか１つに記載のガラス基体。

【0062】

実施形態１１
前記ガラス基体が略透明である、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載のガラス基体。

【0063】

実施形態１２
前記ガラス基体が約３００ｎｍ〜約４００ｎｍの間に吸収のカットオフを有する、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載のガラス基体。

【0064】

実施形態１３
ガラス基体のソラリゼーションを低減する方法であって、前記ガラス基体の表面の少なくとも一部分上にナノコンポジット層を付着させる工程を含み、前記ナノコンポジット層が、金属酸化物ナノ粒子と少なくとも１種のケイ素含有成分との混合物を含み、前記金属酸化物ナノ粒子が、約３ｅＶ〜約４ｅＶの範囲のバンドギャップを有する少なくとも１種の金属酸化物を含むことを特徴とする方法。

【0065】

実施形態１４
前記ナノコンポジット層を付着させる前記工程が、スピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング、スロットコーティング、インクジェットプリント法、スクリーンプリント法、およびディスペンスプリント法のうちの少なくとも１つを含む、実施形態１３記載の方法。

【0066】

実施形態１５
前記ナノコンポジット層を付着させる前記工程が、前記ナノコンポジット層を約１５０℃〜約４５０℃の範囲の温度に加熱することを更に含む、実施形態１３〜１４のいずれか１つに記載の方法。

【0067】

実施形態１６
前記少なくとも１種の金属酸化物が、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、およびそれらの組合せから選択される、実施形態１３〜１５のいずれか１つに記載の方法。

【0068】

実施形態１７
前記金属酸化物ナノ粒子が、Ｍｇ、Ａｌ、アルカリ金属、およびそれらの組合せから選択される少なくとも１種の更なる金属でドーピングされる、実施形態１３〜１６のいずれか１つに記載の方法。

【0069】

実施形態１８
前記金属酸化物ナノ粒子が、約１ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲の平均粒径を有する、実施形態１３〜１７のいずれか１つに記載の方法。

【0070】

実施形態１９
前記金属酸化物ナノ粒子に対する前記少なくとも１種のケイ素含有成分の重量比が約０．０１：１〜約１．５：１の範囲である、実施形態１３〜１８のいずれか１つに記載の方法。

【0071】

実施形態２０
前記ナノコンポジット層が約５０ｎｍ〜約１μｍの範囲の平均厚さを有する、実施形態の１３〜１９いずれか１つに記載の方法。

【0072】

実施形態２１
表面と、該表面の少なくとも一部分上にあるナノコンポジット層とを含むガラス基体であって、前記ナノコンポジット層が金属酸化物ナノ粒子と少なくとも１種のケイ素含有成分との混合物を含み、前記金属酸化物ナノ粒子に対する前記少なくとも１種のケイ素含有成分の重量比が約０．０１：１〜約１．５：１の範囲であることを特徴とするガラス基体。

【0073】

実施形態２２
前記金属酸化物ナノ粒子が、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、およびそれらの組合せから選択される少なくとも１種の金属酸化物を含む、実施形態２１記載のガラス基体。

【0074】

実施形態２３
前記金属酸化物ナノ粒子が、室温において励起子吸収を有する、実施形態２１〜２２のいずれか１つに記載のガラス基体。

【0075】

実施形態２４
前記金属酸化物ナノ粒子が、Ｍｇ、Ａｌ、アルカリ金属、およびそれらの組合せから選択される少なくとも１種の更なる金属でドーピングされる、実施形態２１〜２３のいずれか１つに記載のガラス基体。

【0076】

実施形態２５
前記金属酸化物ナノ粒子が、約０．１重量％〜約５重量％の前記少なくとも１種の更なる金属を含む、実施形態２４記載のガラス基体。

【0077】

実施形態２６
前記金属酸化物ナノ粒子が、約１ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲の平均粒径を有する、実施形態２１〜２５のいずれか１つに記載のガラス基体。

【0078】

実施形態２７
前記ナノコンポジット層が、約４０重量％〜約９８重量％の金属酸化物ナノ粒子を含む、実施形態２１記載のガラス基体。

【0079】

実施形態２８
前記ナノコンポジット層が約５０ｎｍ〜約１μｍの範囲の平均厚さを有する、実施形態２１〜２７のいずれか１つに記載のガラス基体。

【0080】

実施形態２９
前記ガラス基体が略透明である、実施形態２１〜２８のいずれか１つに記載のガラス基体。

【0081】

実施形態３０
前記ガラス基体が約３００ｎｍ〜約４００ｎｍの間に吸収のカットオフを有する、実施形態２１〜２９のいずれか１つに記載のガラス基体。

【符号の説明】

【0082】

１０１ ガラス基体
１０３ ガラス表面
１０５ ナノコンポジット層
１０５ａ 金属酸化物ナノ粒子
１０５ｂ ケイ素含有成分

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【国際調査報告】