專利名稱：含有銅(ii)氧化物的鋁磷酸鹽玻璃及其濾光應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在紅外區(qū)具有低透光度的玻璃，特別是含有銅(II)氧化物的鋁磷酸鹽玻璃。
背景技術(shù)：
在紅外區(qū)具有低透光度的玻璃被用作彩色攝像機(jī)中的彩色校正濾光片，用作照明式彩色顯示器(例如在飛機(jī)座艙中)的防護(hù)罩，用作單色儀中的雜散光濾片，用作分級(jí)濾光片，用作塑性復(fù)合材料濾光器中的無機(jī)組件，用作護(hù)目鏡以及用作CCD(電荷耦合器件)和CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)照相機(jī)和檢測器應(yīng)用中的濾光玻璃。
舉例而言，彩色攝像機(jī)主要使用CCD(電荷耦合器件)或CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)作為固態(tài)圖像感測裝置。這些固態(tài)圖像感測裝置通常具有延伸至近紅外區(qū)的光敏性。由此，當(dāng)自然光入射到圖像感測裝置上時(shí)，形成的圖像變得微紅。因此，為避免此問題出現(xiàn)，欲入射到圖像感測裝置上的光首先要通過一個(gè)能吸收在近紅外區(qū)的光的紅外濾光片。
希望用作紅外濾光片的玻璃在光的近紫外區(qū)和可見區(qū)(約400-625nm)具有盡可能高的透光度并在紅外區(qū)(在約625nm以上)具有盡可能低的透光度。結(jié)果，玻璃基本上是中性色。例如，當(dāng)使用攝像機(jī)時(shí)，需要削弱＞700nm區(qū)的入射輻射的強(qiáng)度，以便補(bǔ)償由CCD和/或CMOS所引起的記錄的紅色色偏。
此外，需要玻璃具有足夠的耐候性，以確保光譜透射特性在潮濕的空氣中保持不變。而且，特別是對(duì)于大表面濾光片的工業(yè)生產(chǎn)來說，低的熱膨脹也是需要的。因此，用作紅外濾光片的紅外光吸收玻璃優(yōu)選在近紅外區(qū)內(nèi)具有陡的吸收邊緣，在近紫外線和可見光的透射區(qū)內(nèi)均勻的高透光度，低的熱膨脹和優(yōu)良的耐候性。
含有銅(II)氧化物的鋁磷酸鹽玻璃以及它們作為光學(xué)玻璃濾光片的應(yīng)用在現(xiàn)有技術(shù)中都是已知的。例如，US 5,713,212公開了一種鋁磷酸鹽玻璃，其含有銅(II)氧化物，適合用作濾光片玻璃，在近紅外區(qū)具有低的透光度和陡的吸收邊緣，并且其在可見區(qū)具有均勻的高透光度。所述玻璃包括，基于氧化物以重量％計(jì)，67-77的P2O5；8-13的Al2O3；0-5.5的B2O3；0-2.1的SiO2；0-2.5的Li2O；0-6的Na2O；0-14的K2O；0-2.5的Rb2O；0-2.5的Cs2O；∑堿金屬氧化物3-14；2.5-4.9的MgO；0-2.5的CaO；0-2.5的SrO；0-2.5的BaO；0-2.5的ZnO；∑堿土金屬氧化物+ZnO小于5；2-7.5的CuO；0.001-0.5的V2O5；以及CuO+V2O5為2-7.5。
US 5,750,448公開了一種具有優(yōu)良的耐化學(xué)性、非常好的抗失透穩(wěn)定性(devitrification stability)、在350-550nm的波長范圍內(nèi)高的透光度以及1.52-1.54的折射率nd的含有銅(II)氧化物的鋁磷酸鹽玻璃，其包含(基于氧化物以重量％計(jì))Al2O34-9；P2O567-75；BaO 0.5-6；CaO 0.1-1；MgO 0-4；SrO 0-1；ZnO 0.2-1；∑BaO+CaO+MgO+SrO+ZnO3.5-7；Na2O 1.5-5；K2O 2.5-3.5；Li2O 0.5-5；∑Na2O+K2O+Li2O 5-13；SiO20-1；B2O31-2.5；As2O30.1-0.5；Cl-0-0.3；F-0-1.3；CeO20.2-0.4；CuO 1-6以及KG＝∑Al2O3+SiO2+CeO2/∑P2O5+B2O30.06-0.125。
同時(shí)參見公開了含銅玻璃及其制造的下列文件US 6,225,244，US 5,668,066，US 5,242,868，US 5,227,343，DE 2908697，DE 2926721，DE 3229442，DE 3414682以及DE 4031469。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及例如含有銅(II)氧化物的磷酸鹽玻璃，其在近紅外區(qū)具有低透光度和陡的吸收邊緣，而在可見區(qū)具有非常均勻的高透光度，其還具有暴露于高溫和高相對(duì)濕度條件下的優(yōu)良化學(xué)穩(wěn)定性。
因此，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種適合用作紅外濾光片的含銅的、吸收紅外光的鋁磷酸鹽玻璃，所述紅外濾光片在近紅外區(qū)具有陡的吸收邊緣，在近紫外線和可見光的透明區(qū)具有均勻的高透光度，并具有低的熱膨脹和優(yōu)良的耐候性。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種含銅的鋁磷酸鹽玻璃組合物，其包含(以重量％計(jì))P2O565-80Al2O34-20(例如4-15)SiO20-5B2O30-5.5Y2O30-2.1La2O30-2.1MgO 0-7.9CaO 0-2.5SrO 0-2.5BaO 0-2.5ZnO 0-8∑R′O ＜18Li2O ＞2-12.5Na2O 0-6K2O0-4Rb2O 0-2.5Cs2O 0-2.5∑R″2O＞2-15∑R2O34-24(例如4-20或4-15)
CuO 5-15(例如5-12％，5-10.5％或5-7.5％)V2O50-0.5∑CuO+V2O55-15(例如5-12％，5-10.5％或5-7.5％)其中∑R′O是ZnO和所有堿土金屬氧化物的總量，∑R″2O是所有堿金屬氧化物的總量，以及∑R2O3是所有R2O3化合物的總量且其中R是Al、B、Y或La。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，鋁磷酸鹽玻璃進(jìn)一步包含0-3.0重量％的CeO2，0-3.0重量％的MnO2以及0-0.5重量％的Cr2O3，其中CeO2、MnO2和Cr2O3的總量為＞0-5.5重量％。另外或做為選擇，根據(jù)本發(fā)明的再一方面，鋁磷酸鹽玻璃還包含0-0.3重量％的Sb2O3，0-0.3重量％的SO3，0-0.5重量％的氯化物以及0-10重量％(例如0-3重量％和0.05重量％)的氟化物，其中Sb2O3、SO3和氯化物的總量為＞0-0.8重量％。氟化物的含量可以更高，例如0-30重量％或0-20重量％。
根據(jù)另一方面，提供了一種用作彩色攝像機(jī)中的彩色校正濾光片、照明式彩色顯示器(例如在飛機(jī)座艙中)的防護(hù)罩、單色儀中的雜散光濾片、分級(jí)濾光片、塑性復(fù)合材料濾光器中的無機(jī)組件、護(hù)目鏡中的透鏡、CCD和CMOS照相機(jī)中的濾光片玻璃或光檢測器的玻璃，其中所述玻璃是一種含銅的鋁磷酸鹽玻璃組合物，其包含(以重量％計(jì))P2O565-80Al2O34-20(例如4-15)SiO20-5B2O30-＜5.5Y2O30-2.1La2O30-2.1MgO 0-7.9CaO 0-2.5
SrO 0-2.5BaO 0-2.5ZnO 0-8∑R′O＜18Li2O ＞2-12.5Na2O 0-6K2O 0-4Rb2O 0-2.5Cs2O 0-2.5∑R″2O ＞2-15∑R2O34-24(例如4-20或4-15)CuO 5-15(例如5-12％，5-10.5％或5-7.5％)V2O50-0.5∑CuO+V2O55-15(例如5-12％，5-10.5％或5-7.5％)其中∑R′O是ZnO和所有堿土金屬氧化物的總量，∑R″2O是所有堿金屬氧化物的總量以及∑R2O3是所有R2O3化合物的總量，其中R是Al、B、Y或La。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于上述器件的鋁磷酸鹽玻璃進(jìn)一步包含0-3.0重量％的CeO2，0-3.0重量％的MnO2以及0-0.5重量％的Cr2O3，其中CeO2、MnO2和Cr2O3的總量為＞0-5.5重量％。另外或做為選擇，根據(jù)本發(fā)明的再一方面，用于上述器件的鋁磷酸鹽玻璃進(jìn)一步包含0-0.3重量％的Sb2O3，0-0.3重量％的SO3，0-0.5重量％的氯化物以及0-10重量％(例如0-3重量％和0.05重量％)的氟化物，其中Sb2O3、SO3和氯化物的總量為＞0-0.8重量％。氟化物的含量可以更高，例如0-30重量％或0-20重量％。
根據(jù)另一方面，提供在至少一個(gè)光源和至少一個(gè)光接收器之間過濾紅外光的方法，其包括在光源和光接收器之間放置玻璃，其中所述玻璃包括含銅的鋁磷酸鹽玻璃組合物，其包含(以重量％計(jì))P2O565-80Al2O34-20(例如4-15)SiO20-5B2O30-＜5.5Y2O30-2.1La2O30-2.1MgO 0-7.9CaO 0-2.5SrO 0-2.5BaO 0-2.5ZnO 0-8∑R′ O＜18Li2O ＞2-12.5Na2O 0-6K2O 0-4Rb2O 0-2.5Cs2O 0-2.5∑R″2O ＞2-15∑R2O34-24(例如4-20或4-15)CuO 5-15(例如5-12％，5-10.5％或5-7.5％)V2O50-0.5∑CuO+V2O55-15(例如5-12％，5-10.5％或5-7.5％)其中∑R′O是ZnO和所有堿土金屬氧化物的總量，∑R″2O是所有堿金屬氧化物的總量以及∑R2O3是所有R2O3化合物的總量，其中R是Al、B、Y或La，由此所述玻璃降低了來自所述至少一個(gè)光源并射入所述至少一個(gè)光接收器的紅外光的量。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，用于上述方法的鋁磷酸鹽玻璃還包含0-3.0重量％的CeO2，0-3.0重量％的MnO2以及0-0.5重量％的Cr2O3，其中CeO2、MnO2和Cr2O3的總量為＞0-5.5重量％。另外或做為選擇，根據(jù)本發(fā)明的再一方面，用于上述方法的鋁磷酸鹽玻璃還包含0-0.3重量％的Sb2O3，0-0.3重量％的SO3，0-0.5重量％的氯化物以及0-10重量％(例如0-3重量％和0.05重量％)的氟化物，其中Sb2O3、SO3和氯化物的總量為＞0-0.8重量％。氟化物的含量可以更高，例如0-30重量％或0-20重量％。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，本發(fā)明的各種其它特點(diǎn)以及伴隨的優(yōu)點(diǎn)將得到更加充分地認(rèn)識(shí)，同時(shí)變得更易理解，其中圖1顯示了本發(fā)明玻璃典型的理想透射曲線。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的玻璃在紅外區(qū)具有低透光度，因此適于用作彩色攝像機(jī)中的彩色校正濾光片、照明式彩色顯示器(例如在飛機(jī)座艙中)的防護(hù)罩、單色儀中的雜散光濾片、分級(jí)濾光片、塑性復(fù)合材料濾光器中的無機(jī)組件或護(hù)目鏡。本發(fā)明的玻璃當(dāng)作為濾光片玻璃用于CCD和CMOS照相機(jī)以及檢測器應(yīng)用時(shí)是特別有效的，所述檢測器應(yīng)用需要阻擋紅外光透射到達(dá)檢測器同時(shí)允許光譜中通過最大量的可見光。
所述玻璃在光的近紫外區(qū)和可見區(qū)(約450-625nm)具有盡可能高的透光度，并在紅外區(qū)(大于約625nm)具有盡可能低的透光度。在這種情況下，玻璃基本上是色中性的(color-neutral)。圖1顯示了本發(fā)明玻璃典型的理想透射曲線。
特別地，根據(jù)本發(fā)明的鋁磷酸鹽玻璃在1mm厚的試樣上測量優(yōu)選顯示出在490-560nm的波長范圍內(nèi)超過40％的最大透光度(包括反射損失)，在1mm厚的試樣上測量優(yōu)選顯示出在600nm波長下至少約30％的透光度(包括反射損失)，以及在1mm厚的試樣上測量優(yōu)選顯示出在700nm的波長下不超過約2％的透光度(包括反射損失)。
另外，根據(jù)本發(fā)明的鋁磷酸鹽玻璃特別優(yōu)選在1mm厚的樣品上測量顯示出在495-505nm波長范圍內(nèi)＞約90％的最大透光度(包括反射損失)，在1mm厚的試樣上測量顯示出在600nm波長下47％+/-3％的透光度(包括反射損失)，以及在1mm厚的試樣上測量顯示出在700nm波長下不超過＜2％的透光度(包括反射損失)。
最大透光度的波長(如在1mm厚的樣品上測量)優(yōu)選是480nm-550nm，更優(yōu)選480nm-520nm，特別優(yōu)選490nm-510nm且尤其優(yōu)選495nm-505nm。
在600nm下的透光度優(yōu)選大于約35％，更優(yōu)選＞40％，且在700nm下的透光度優(yōu)選小于約2％，更優(yōu)選＜1.5％。
由此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，根據(jù)本發(fā)明的鋁磷酸鹽玻璃具有在1mm厚的試樣上測量的，在490-560nm、特別是520-560nm的波長范圍內(nèi)超過40％的最大透光度(包括反射損失)；在1mm厚的試樣上測量的，在600nm波長下至少約30％的透光度(包括反射損失)；以及在700nm的波長下不超過約2％、優(yōu)選不超過約1.5％的透光度(包括反射損失)。
如上所述，所述玻璃優(yōu)選顯示出高的耐候性以確保當(dāng)其處于潮濕的空氣中并暴露于高溫下時(shí)光譜透射特性保持不變。代表性的試驗(yàn)條件是將玻璃試樣暴露于60℃的溫度并在90％的相對(duì)濕度下最多500小時(shí)。本發(fā)明的玻璃在暴露于這些試驗(yàn)條件下后通過肉眼觀察玻璃表面的污點(diǎn)、霧面或薄膜覆蓋的表層區(qū)、凹痕或從玻璃中溶出并在玻璃表面上再次固化的玻璃組分的沉積來確定，沒有顯示出顯著的化學(xué)剝蝕跡象。如果滿足這個(gè)條件，濾光片表面光學(xué)性能的劣化不會(huì)顯著損害透射特性。
通常，磷酸鹽基玻璃組合物一般不具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性。但是，根據(jù)本發(fā)明的玻璃意外地提供了耐久性方面的顯著改善。盡管不能充分明了為什么所述玻璃在60℃的溫度和90％的相對(duì)濕度的試驗(yàn)條件下持續(xù)500小時(shí)后仍可提供改善的耐久性，但認(rèn)為這也許是由于使用了與氧形成高度共價(jià)性質(zhì)的鍵的玻璃改性劑(例如Al、Zn、Ca、Mg和Li)。
本發(fā)明的玻璃基于磷。使用磷作為本發(fā)明玻璃的基本玻璃形成氧化物有助于從摻入玻璃的著色劑中獲得要求的透射性能。當(dāng)摻入著色劑時(shí)，較普通的硅酸鹽型玻璃不能提供令人滿意的透射曲線。通常，玻璃具有65-80重量％(例如68-78重量％或71-78重量％)的P2O5含量，例如65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79或80重量％。另外，玻璃具有的P2O5含量優(yōu)選超過68重量％，更優(yōu)選超過70重量％，還更優(yōu)選超過72重量％。
另外，玻璃通常具有4-20％的Al2O3含量，優(yōu)選4-15重量％(例如5-12重量％，4-14重量％，8-12重量％)，例如4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14重量％。由于這些玻璃的特征在于具有改善的化學(xué)穩(wěn)定性，因此優(yōu)選所述玻璃的Al2O3含量超過5重量％，更優(yōu)選超過6重量％，還更優(yōu)選超過8重量％。
另外，玻璃也可以含最多＜5.5重量％(例如1.5-5重量％)的B2O3，特別是0-5重量％，尤其是0-4重量％。玻璃也可以含有各自含量最多到2.1重量％的Y2O3和/或La2O3。
通常，玻璃的∑R2O3含量為4-15重量％(例如6-14重量％、8-12重量％、8-14重量％或8-15重量％)，例如4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15重量％，其中∑R2O3是所有R2O3化合物的總量且R是Al、B、Y和La。由于這些玻璃的特征在于具有改善的化學(xué)穩(wěn)定性，因此優(yōu)選所述玻璃的∑R2O3含量超過5重量％，更優(yōu)選超過6重量％，還更優(yōu)選超過8重量％。優(yōu)選的R陽離子是鋁。
用于本發(fā)明玻璃中的堿金屬氧化物是Na2O、K2O、Li2O、Rb2O和Cs2O，優(yōu)選Na2O和Li2O，且特別是Li2O。堿金屬氧化物(∑R″2O，其中R″是Na、K、Li、Rb和Cs)的總量為＞2-15重量％，例如2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15重量％，優(yōu)選＞2-10重量％。例如，所述玻璃可以具有＞2-4.5重量％的R″2O含量。這些添加劑增強(qiáng)了本發(fā)明組合物的可熔性。玻璃優(yōu)選具有＞2-15重量％(例如0.6-3.8重量％、2.1-5.5重量％、2.1-5重量％)的Li2O含量，0-6重量％的Na2O含量，0-4重量％的K2O含量以及各自為0-2.5重量％的Rb2O和Cs2O含量。
用于本發(fā)明玻璃的堿土金屬氧化物是MgO、CaO、SrO和BaO。但是，ZnO可以用于替換這些堿土金屬氧化物。CaO、SrO和BaO各自的用量為0-2.5重量％。MgO和ZnO可以使用得更多，例如0-7.9重量％的MgO和0-8重量％的ZnO?？傊?，堿土金屬氧化物和ZnO的總量(∑R′O，其中R′是Mg、Ca、Sr、Ba和Zn)＜18重量％(例如0-8重量％或2-6重量％)，例如0.5、1、1.5、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16重量％。MgO和ZnO作為使用的金屬氧化物優(yōu)選總的含量為例如0-16重量％，例如0.5、1、1.5、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16重量％，優(yōu)選0-15重量％，更優(yōu)選0-10重量％。例如，MgO的含量可以是0-3重量％(例如1.5-3.0重量％)和/或ZnO的含量可以是0-6重量％(例如5-5.7重量％)。MgO作為使用的金屬氧化物其含量最優(yōu)選＞0-7.9重量％。這些添加劑增強(qiáng)了本發(fā)明玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，玻璃的BaO含量優(yōu)選＜0.5重量％，特別是＜0.4重量％，尤其是＜0.3重量％。根據(jù)本發(fā)明的其它方面，CaO含量＜0.1重量％和/或ZnO含量為5-8重量％。根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)方面，MgO含量至少是2.5％或ZnO含量至少是5％。
CuO的含量為例如5-7.5重量％(例如5-6.5重量％)，以實(shí)現(xiàn)在紅外區(qū)內(nèi)的吸收。但是，更高的CuO含量也是可以的。由此，CuO含量可以是5-15重量％，例如5-12％或5-10.5％。另外，任選加入的0.001-0.5重量％的V2O5可影響紅外區(qū)內(nèi)吸收邊緣的陡度，它是非常有益的。由于采用高V2O5含量，在可見光譜區(qū)可以發(fā)生吸收，當(dāng)V2O5加入到本發(fā)明的玻璃中時(shí)，優(yōu)選V2O5加入的量不超過0.001-0.1重量％，特別不超過0.001-0.05重量％。但是，CuO和V2O5的總量通常不超過15重量％，優(yōu)選不超過12％(例如不超過10.5或7.5重量％)。
為了紅外區(qū)內(nèi)的吸收，銅離子以+2價(jià)態(tài)(例如而不是必須，結(jié)合以+5價(jià)存在的釩離子)存在是重要的。因此，所述玻璃優(yōu)選在氧化條件下以本領(lǐng)域中已知的方法熔化。這可以例如通過向配料中加入硝酸鹽來實(shí)現(xiàn)。通過引入相對(duì)于成品玻璃最多5.5重量％的NO3離子、特別是1.5-5.5重量％的NO3離子可獲得好的結(jié)果。為了穩(wěn)定氧化步驟，玻璃任選包含氧化劑，例如MnO2、Cr2O3或CeO2。加入CeO2是優(yōu)選的，因?yàn)檫@樣可以實(shí)現(xiàn)在通常近紫外區(qū)內(nèi)要求的吸收。CeO2可以在玻璃中存在的量最多為3重量％，優(yōu)選0.05-2.5重量％。MnO2可以存在的量最多為3重量％，優(yōu)選最多1重量％的量，Cr2O3可以存在的量最多為0.5重量％，優(yōu)選最多0.1重量％。由于Cr2O3可導(dǎo)致在光譜可見區(qū)內(nèi)的吸收，因此它只是偶爾使用。氧化劑CeO2、MnO2和Cr2O3的總量不超過5.5重量％，優(yōu)選總含量不超過3重量％，特別是不超過1重量％。
必要時(shí)，玻璃可以用常用澄清劑(fining agent)澄清，例如Sb2O3、鹵素，例如F或Cl或SO3。但在這種情況下，澄清劑一定不能向著較低價(jià)態(tài)的方向有害地影響較高價(jià)態(tài)和較低價(jià)態(tài)離子間的平衡，這可在幾個(gè)氧化步驟中出現(xiàn)，例如Cu、Ce和V離子。當(dāng)鹵素(Cl或F)或Sb2O3用于澄清時(shí)尤其如此。因此著色離子、氧化劑和澄清劑的濃度應(yīng)相互協(xié)調(diào)以達(dá)到最佳效果，這通?？梢酝ㄟ^一些簡單的試熔化來進(jìn)行。
通常通過使用用量均為0.3重量％的Sb2O3和SO3以及用量最多為0.5重量％的鹵化物(Cl、F)來達(dá)到理想結(jié)果，但澄清劑的加入量總共不超過0.8重量％，通常最多0.5重量％就足夠了。
盡管玻璃一般被描述為單獨(dú)含有CuO或與V2O5結(jié)合作為著色劑以提供紅外濾光性能，但也可使用其它著色劑與CuO/CuO-V2O5組合物結(jié)合或?qū)⑵浯?。這些其它著色劑包括Fe2O3、SnO2、Nd2O3、Cr2O3、MnO2、CoO和NiO，其中各自的用量最多可以為2重量％。
上面和下面提到的所有申請、專利和出版物的全部公開內(nèi)容在此引入作為參考。
在上文和下文的實(shí)施例中，所有溫度規(guī)定為未修正的攝氏溫度；并且除非另有說明，所有的份數(shù)和百分比以重量計(jì)。
上面和下面提到的所有申請、專利和出版物的全部公開內(nèi)容在此引入作為參考。
實(shí)施例在下面描述的玻璃實(shí)施例中，組合物以氧化物的重量％表示，使用表1中給出的代碼系統(tǒng)作為檢驗(yàn)暴露于60℃的溫度和90％的相對(duì)濕度下500小時(shí)后的玻璃表面質(zhì)量的指標(biāo)。
通過在Blue M Electric model FRS-136環(huán)境試驗(yàn)室中，60℃的溫度和90％的相對(duì)濕度下，實(shí)施包括兩個(gè)500小時(shí)的化學(xué)穩(wěn)定性測試的測試系列，來表征本發(fā)明的玻璃。這些表征示于表1中。
表1表示在60℃的溫度和90％的相對(duì)濕度下暴露500小時(shí)后玻璃質(zhì)量的代碼系統(tǒng)

根據(jù)本發(fā)明的玻璃組合物優(yōu)選具有的代碼值最多為3，特別是至多為2，尤其是至多為1。
本發(fā)明的玻璃可以通過以批料混合適當(dāng)量的每種組分按常規(guī)制備，隨后將混合物料引入熔融石英坩堝或鉑坩堝中并通過感應(yīng)加熱在例如1000℃-高達(dá)1500℃下進(jìn)行熔化，這取決于所選定的組成和成分。熔融石英坩堝的使用幾乎總是伴隨引入0.2-5重量％的SiO2到本發(fā)明的玻璃中。玻璃組合物的SiO2含量優(yōu)選在0-3重量％。然后仍然取決于組成以及由此的熔融粘度，該玻璃可用等間隔的氧和/或氮?dú)夤呐莶嚢柙诔^標(biāo)稱的1200℃的溫度下通常澄清約2-4小時(shí)。然后通常將玻璃澆注入鋼鐵鑄模中，并在轉(zhuǎn)變溫度加上約20℃的溫度下退火約2小時(shí)，接著以30℃/小時(shí)的速度冷卻至室溫。這些步驟在下面給出的表2的實(shí)施例中采用。
表2實(shí)例組合物以及在60℃的溫度和90％的相對(duì)濕度下暴露500小時(shí)后的穩(wěn)定性代碼

當(dāng)在60℃的溫度和90％的相對(duì)濕度下暴露500小時(shí)后玻璃被熔化并對(duì)基本光學(xué)和物理性能以及固化性能進(jìn)行表征。這些性能在下面表3中總結(jié)。在表3中，％T指透射百分率，Tg指玻璃轉(zhuǎn)變溫度，CTE指在所示溫度區(qū)內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)。CTE值以10-7/K為單位給出。
表3實(shí)例組合物的光學(xué)和物理性能

為了在制造(切割、研磨和拋光)時(shí)具有更好的可加工性和更高的生產(chǎn)率，優(yōu)選低的CTE(20-300℃)。由此，根據(jù)本發(fā)明的玻璃CTE(20-300℃)優(yōu)選小于約110×10-7/K，更優(yōu)選＜100×10-7/K，最優(yōu)選＜90×10-7/K。
較低的Tg值加快了處理時(shí)間(退火)，由此，根據(jù)本發(fā)明的玻璃Tg優(yōu)選小于約480℃，特別小于460℃。
通過替換在前面實(shí)施例中使用的那些本發(fā)明的一般或特別描述的反應(yīng)物和/或使用條件，前述實(shí)施例可以再現(xiàn)同樣的好結(jié)果。
根據(jù)上述說明，本領(lǐng)域中的熟練技術(shù)人員可以容易地明了本發(fā)明的基本特征，并且可以在不脫離其精神和范圍的情況下，對(duì)本發(fā)明作出各種變化和改進(jìn)以使其適應(yīng)各種用途和條件。
權(quán)利要求
1.一種含銅的鋁磷酸鹽玻璃組合物，其包含(以重量％計(jì))P2O565-80Al2O 34-20SiO20-5B2O30-＜5.5Y2O30-2.1La2O30-2.1MgO0-7.9CaO0-2.5SrO0-2.5BaO0-2.5ZnO0-8∑R′O ＜18Li2O ＞2-12.5Na2O 0-6K2O 0-4Rb2O 0-2.5Cs2O 0-2.5∑R″2O ＞2-15∑R2O34-24CuO5-15V2O50-0.5∑CuO+V2O55-15其中∑R′O是ZnO和所有堿土金屬氧化物的總量，∑R″2O是所有堿金屬氧化物的總量，且∑R2O3是所有R2O3化合物的總量，其中R是Al、B、Y或La。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃，其中Cu的含量是5-12重量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃，其中Cu的含量是5-10.5重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃，其中Cu的含量是5-7.5重量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)的玻璃，其中所述玻璃含有0-0.3重量％的Sb2O3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)的玻璃，其中所述玻璃含有0-3.0重量％的CeO2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任何一項(xiàng)的玻璃，其中所述玻璃含有0-3.0重量％的MnO2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任何一項(xiàng)的玻璃，其中所述玻璃含有0-0.5重量％的Cr2O3。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任何一項(xiàng)的玻璃，其中在所述玻璃中CeO2、MnO2和Cr2O3的總量是＞0-5.5重量％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任何一項(xiàng)的玻璃，其中所述玻璃含有0-0.3重量％的SO3。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任何一項(xiàng)的玻璃，其中所述玻璃含有0-0.5重量％的氯化物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任何一項(xiàng)的玻璃，其中Sb2O3、SO3和氯化物的總量是＞0-0.8重量％。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任何一項(xiàng)的玻璃，其中所述玻璃含有0-10重量％的氟化物。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任何一項(xiàng)的玻璃，其中P2O5的含量是68-78重量％。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的玻璃，其中P2O5的含量是71-78重量％。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任何一項(xiàng)的玻璃，其中Al2O3的含量是4-14重量％。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的玻璃，其中Al2O3的含量是5-12重量％。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任何一項(xiàng)的玻璃，其中B2O3的含量是0-5重量％。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18中任何一項(xiàng)的玻璃，其中Y2O3的含量是0-2.1重量％，La2O3的含量是0-2.1重量％。
20.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任何一項(xiàng)的玻璃，其中Li2O的含量是2.1-5.5重量％。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的玻璃，其中Li2O的含量是2.1-5重量％。
22.根據(jù)權(quán)利要求1-20中任何一項(xiàng)的玻璃，其中∑R′O的含量是0-8重量％。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的玻璃，其中∑R′O的含量是2-6重量％。
24.根據(jù)權(quán)利要求1-23中任何一項(xiàng)的玻璃，其中MgO的含量是1.5-3.0重量％。
25.根據(jù)權(quán)利要求1-24中任何一項(xiàng)的玻璃，其中ZnO的含量是5-5.7重量％。
26.根據(jù)權(quán)利要求1-25中任何一項(xiàng)的玻璃，其中Al2O3的含量是4-15重量％，∑R2O3的含量是4-20重量％。
27.根據(jù)權(quán)利要求1-26中任何一項(xiàng)的玻璃，其中∑R2O3的含量是4-15重量％。
28.根據(jù)權(quán)利要求1-27的玻璃，其中∑R2O3的含量是6-14重量％。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的玻璃，其中∑R2O3的含量是8-12重量％。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的玻璃，其中∑R2O3的含量是8-14重量％。
31.根據(jù)權(quán)利要求1-27中任何一項(xiàng)的玻璃，其中∑R2O3的含量是8-15重量％。
32.一種含銅(II)的鋁磷酸鹽玻璃，以重量％計(jì)其主要由以下成分組成P2O574.6Al2O38.1ZnO 5.3Li2O2.78Na2O0.4ZrO23.5CuO 5.5Sb2O30.1。
33.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃，其中當(dāng)在490-560nm的波長范圍內(nèi)測量1mm厚的試樣時(shí)，所述玻璃顯示出超過40％的最大透光度，其中包括反射損失；當(dāng)在600nm的波長下測量1mm厚的試樣時(shí)，所述玻璃顯示出至少為30％的透光度，其中包括反射損失；當(dāng)在700nm的波長下測量1mm厚的試樣時(shí)，所述玻璃顯示出不超過2％的透光度，其中包括反射損失。
34.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃，其中當(dāng)在495-505nm波長范圍內(nèi)測量1mm厚的樣品時(shí)，所述玻璃顯示出＞90％的最大透光度，包括反射損失；當(dāng)在600nm波長下測量1mm厚的試樣時(shí)，所述玻璃顯示出47％+/-3％的透光度，包括反射損失；當(dāng)在700nm波長下測量1mm厚的試樣時(shí)，所述玻璃顯示出不超過＜2％的透光度，包括反射損失。
35.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃，其中以1mm厚的樣品進(jìn)行測量，所述玻璃顯示最大透光度的波長為480nm-520nm。
36.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃，其中所述玻璃在600nm顯示出＞40％的透光度，在700nm顯示出＜1.5％的透光度。
37.一種對(duì)彩色攝像機(jī)進(jìn)行彩色校正的方法，其包括使用權(quán)利要求1-36中任何一項(xiàng)的玻璃作為所述彩色攝像機(jī)中的彩色校正濾光片。
38.一種對(duì)照明式彩色顯示器進(jìn)行防護(hù)的方法，其包括使用權(quán)利要求1-36中任何一項(xiàng)的玻璃作為所述照明式彩色顯示器的防護(hù)罩。
39.一種過濾雜散光的方法，其包括使用根據(jù)權(quán)利要求1-36中任何一項(xiàng)的玻璃作為雜散光濾光片。
40.一種在至少一個(gè)光源和至少一個(gè)光接收器之間過濾紅外光的方法，其包括在所述光源和所述光接收器之間放置根據(jù)權(quán)利要求1-36中任何一項(xiàng)的玻璃。
全文摘要
一種含有銅(II)氧化物的鋁磷酸鹽玻璃，其在近紅外區(qū)內(nèi)具有低的透光度和陡的吸收邊緣，同時(shí)在可見區(qū)具有非常均勻的高透光度，并在暴露于高溫和高相對(duì)濕度的條件下具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，尤其適合作為用于CCD和CMOS照相機(jī)和檢測器應(yīng)用的濾光片玻璃以及作為例如護(hù)目鏡和彩色顯示器的濾光片玻璃。所述玻璃包含，基于氧化物以重量％計(jì)65－80的P
文檔編號(hào)H04N5/225GK1911844SQ20061012123
公開日2007年2月14日 申請日期2006年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者約瑟夫·S.·海登, 薩莉·普奇洛斯基 申請人:肖特公司