高消光比偏振玻璃的制作方法

專利名稱：高消光比偏振玻璃的制作方法
技術領域：
本發明涉及光隔離器和液晶投影儀等中使用的偏振玻璃(日文偏光#，7 )的制造方法，特別涉及可用于獲得可見光區域用和紅外區域用的偏振玻璃的制造方法以及通過該方法制得的偏振玻璃。
背景技術：
分散含有形狀各向異性的金屬銀粒子的偏振玻璃的基本的制造方法如專利文獻 1 3所示。這些方法是對含有Ag和鹵素(Cl、Br或I)作為成分的玻璃進行熱處理使鹵化銀粒子析出后，將該玻璃擠出或拉伸，制成分散含有具備形狀各向異性的鹵化銀粒子的玻璃，接著對其進行還原處理，從而制成分散含有形狀各向異性的金屬銀粒子的偏振玻璃。此外，雖然這種玻璃有時顯示出光致變色特性，但為實現高透射率，光致變色特性是不需要的，上述專利文獻2中不僅揭示了含CuO的光致變色性組成，也揭示了作為非光致變色性組成的實質上不含CuO的組成和(R2O-Al2O3) B2O3的摩爾比小于0. 25 (R2O表示堿金屬氧化物)的組成。但是，這種玻璃在用于使鹵化銀粒子析出的熱處理階段可能會有金屬銀粒子析出。CuO作為具備用于防止該現象、即防止鹵化銀在熱處理階段被還原成金屬銀的現象的氧化劑的功能的物質被添加。專利文獻4中揭示了含有( 來代替CuO的非光致變色玻璃的組成。( 被選作在起到氧化劑的作用的同時不表現出光致變色特性的物質。但另一方面，據記載，CeO2起到成核劑的作用，可能會使玻璃失透。此外，CuO或( 是作為氧化劑添加的物質，因此在氫還原處理工序中可能會阻礙Ag的還原。作為其它的非光致變色性偏振玻璃，專利文獻5中還揭示了既不含CuO也不含 CeO2的組成的玻璃。該玻璃通過減少Al2O3而含有較多的K2O,從而提高玻璃的堿性，實現非光致變色。專利文獻6中揭示了在用一個玻璃熔融裝置熔融多種玻璃時有用的含有低于1重量％的TW2的組成。如果偏振玻璃中所含的金屬銀粒子的長寬比(粒子的長徑短徑的比值)相同， 則偏振玻璃的吸收特性由偏振玻璃的單位面積的金屬銀的量(即金屬銀粒子的濃度X還原層的厚度)來決定，單位面積的金屬銀的量較多者的消光比更高。因此，為了得到消光比〔是指最大透射光量/最小透射光量，直接表示或以分貝 (dB)表示〕高的偏振玻璃，可采用提高金屬銀粒子的濃度和/或增加還原層的厚度的方法。 專利文獻7中記載，按照還原層的厚度至少為10 μ m、較好為50 μ m以上的條件進行還原。其中，如專利文獻7 10所述，為了增大還原層的厚度，有提高還原溫度、延長還原時間(12小時以上)的方法和利用高氫分壓(10個大氣壓以上)來加強還原處理的方法。根據專利文獻7 10，提高還原溫度和/或延長還原時間的方法會導致拉伸鹵化銀粒子的再球體化，因此雖然通過加壓還原加強了還原處理，但如果玻璃表面的氫超過了飽和壓力，則無法通過上述壓力以上的加壓來加強還原處理。此外，因為還原處理遵循固體
5擴散控制，所以在具有實用性的時間內能實現的還原層的厚度增加也存在極限。而且，因為加壓還原裝置采用高溫高壓的氫，所以在安全性方面存在問題。因此，為了簡單地獲得高消光比的偏振玻璃，需要另一種增加金屬銀粒子的總析出量的方法和提高金屬銀粒子的濃度的方法。專利文獻1 10中采用的玻璃組成中，Ag含量在0.4重量％以下，因此析出的金屬銀粒子的總量也減少。因此，對于該玻璃，如欲獲得高消光比，則必需進行很長時間和/ 或加壓下的還原。此外，雖然專利文獻5中作為實施例揭示了 Ag量較多的組成，例如本說明書的實施例部分中的表1的比較例6所示的Ag含量為0. 4重量％的組成等，但在母材玻璃成形時玻璃會失透，難以進行鹵化銀粒子的粒徑控制。分散有某種長寬比的金屬銀粒子的偏振玻璃的吸收截面積Cabs可基于非專利文獻 1用式(1) (5)計算。這些公式中，V為金屬銀粒子的體積，N。為玻璃的折射率(=1.5)， λ為光的波長(μ m)，L為消偏振因素(cbpolarization factor),。和ε 2為銀的介電常數的實部和虛部。
權利要求
1.偏振玻璃的制造方法，該方法是至少在表面層中含有分散且已取向的形狀各向異性金屬銀粒子的偏振玻璃的制造方法，包括將含有分散的AgClxBivx結晶的玻璃拉伸的步驟，其中0 < χ < 1 ；然后將該玻璃在還原氣氛下還原的步驟；其特征在于，所述偏振玻璃含有不超過1. 7重量％的T^2 ； 含有0.4重量％以上的Ag;并且所述偏振玻璃中包含的Ag和鹵素之間存在下述關系 以摩爾比計Ag/ (Cl+Br)為0. 2 1. 0 ； 以摩爾比計Cl/(C1+Br+F)為0. 5 0. 95 ；且以摩爾比計Br/ (Cl+Br+F)為0. 05 0. 4。
2.如權利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述偏振玻璃中包含的鹵素之間存在下述關系以摩爾比計F/ (Cl+Br+F)為0. 01 0. 4。
3.如權利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，所述偏振玻璃的組成包含SiO2:40 們重量％B2Os:15 26重量％Al2O3:5 15重量％ZrO2:7 12重量％R12O:4 16重量％R2O:0 7重量％ZnO0 6重量％Ag0. 4 1. 5重量％Cl0. 1 1. 0重量％Br0. 01 0. 5重量％F0 0. 2重量％這里，R1 —并表示Li、Na、K和Cs，其中Li2O :0 5重量％，Na2O :0 9重量％，K2O 0 12重量％，Cs2O :0 6重量％ ；這里，R2 —并表示Mg、Ca、Sr和Ba，其中MgO :0 3重量％，Ca0:0 3重量％，SrO 0 5重量％，BaO :0 5重量％。
4.如權利要求1 3中任一項所述的制造方法，其特征在于，所述AgClxBivx結晶中，χ 在0. 5以上。
5.如權利要求1 4中任一項所述的制造方法，其特征在于，所述偏振玻璃中包含的 Ag、Br和F之間存在下述關系以重量^^+AgX (Br-F)彡0. 1。
6.如權利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述偏振玻璃的消光比在IOdB以上。
7.偏振玻璃，其特征在于，通過權利要求1 6中任一項所述的制造方法制成。
8.偏振玻璃，該偏振玻璃是至少在表面層中含有分散且已取向的形狀各向異性金屬銀粒子的偏振玻璃，其特征在于，含有不超過1.7重量％的TW2 ；含有0.4重量％以上的Ag;并且633nm處的損失在0. 6dB以下，消光比在35dB以上；所述偏振玻璃中包含的Ag和鹵素之間存在下述關系以摩爾比計Ag/ (Cl+Br)為0. 2 1. 0 ；以摩爾比計Cl/(C1+Br+F)為0. 5 0. 95 ；且以摩爾比計Br/ (Cl+Br+F)為0. 05 0. 4。
9.偏振玻璃，該偏振玻璃是至少在表面層中含有分散且已取向的形狀各向異性金屬銀粒子的偏振玻璃，其特征在于，含有不超過1.7重量％的TiA ；含有0.4重量％以上的Ag;并且532nm處的損失在2. 5dB以下，消光比在30dB以上；所述偏振玻璃中包含的Ag和鹵素之間存在下述關系以摩爾比計Ag/ (Cl+Br)為0. 2 1. 0 ；以摩爾比計Cl/(Cl+Br+F)為0. 5 0. 95 ；且以摩爾比計Br/ (Cl+Br+F)為0. 05 0. 4。
10.如權利要求8或9所述的偏振玻璃，其特征在于，所述偏振玻璃中包含的鹵素之間存在下述關系以摩爾比計F/ (Cl+Br+F)為0 0. 4。
11.如權利要求8 10中任一項所述的偏振玻璃，其特征在于，所述偏振玻璃的組成包含SiO2:40 63重量％B2Os:15 26重量％Al2O3:5 15重量％ZrO2:7 12重量％R12O:4 16重量％R2O:0 7重量％ZnO0 6重量％Ag0. 4 1. 5重量％Cl0. 1 1. 0重量％Br0. 01 0.5重量％F0 0. 2重量％這里，R1 —并表示Li、Na、K和Cs，其中Li2O :0 5重量％，Na2O :0 9重量％，K2O 0 12重量％，Cs2O :0 6重量％ ；這里，R2 —并表示Mg、Ca、Sr和Ba，其中MgO :0 3重量％，Ca0:0 3重量％，SrO 0 5重量％，BaO :0 5重量％。
12.如權利要求8 11中任一項所述的偏振玻璃，其特征在于，所述偏振玻璃中包含的 Ag和鹵素之間存在下述關系以重量％計AgX (Br-F)彡0. 1。
13.如權利要求8 12中任一項所述的偏振玻璃，其特征在于，所述偏振玻璃的消光比在IOdB以上。
全文摘要
本發明揭示了用于制造因為使Ag濃度高的母材玻璃中的鹵化銀粒子的粒徑控制變得容易而顯示出高消光比的偏振玻璃的改良制造方法及通過該方法制成的偏振玻璃。該玻璃是至少在表面層中含有分散且已取向的形狀各向異性金屬銀粒子的偏振玻璃，其特征在于，含有不超過1.7重量％的TiO2；含有0.4重量％以上的Ag；并且所含的Ag和鹵素之間存在下述關系Ag/(Cl+Br)為0.2～1.0；以摩爾比計Cl/(Cl+Br+F)為0.5～0.95；且以摩爾比計Br/(Cl+Br+F)為0.05～0.4。該制造方法包括將含有分散的AgClxBr1-x結晶的玻璃拉伸的步驟；然后將該玻璃在還原氣氛下還原的步驟。
文檔編號C03B32/00GK102227386SQ200980147970
公開日2011年10月26日 申請日期2009年6月24日 優先權日2008年11月27日
發明者前田浩三, 松本瞳, 池田拓朗, 矢野暢 申請人:日本山村硝子株式會社