JP2022521892A - 勾配のある色合いの物品及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
ガラスセラミックは、第１の部分及び第２の部分を含むケイ酸塩含有ガラスを含む。複数の結晶析出物は、Ｗ及びＭｏの少なくとも一方を含む。結晶析出物は、ケイ酸塩含有ガラスの第１及び第２の部分のうちの少なくとも１つ内に分布される。ガラスセラミックは、４００ｎｍ～１５００ｎｍの波長範囲にわたり、０．０４光学密度（ＯＤ）／ｍｍ以上の第１の部分と第２の部分との間の吸光度の差を含む。
Description
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１９年０２月１２日出願の米国仮特許出願第６２／８０４，２７５号に対する優先権の利益を主張する。
本開示は、概して、着色された物品に関し、より詳細には、勾配のある色合いの（gradient tinted）ガラス及びガラスセラミック物品を形成する組成物及び方法に関する。
透明及び半透明の物品は、さまざまな理由で着色及び／又は色付けされうる。着色は、透明な物品の吸光度を変更することによって達成される。物品の吸光度の変更は、多くの場合、広範な追加のプロセスステップ（例えば、不透明な材料の堆積）、染色された中間層の使用、及び／又はエッチング又はレーザマーキングなどの二次プロセスを必要とする。これらのアプローチによる、物品の吸光度における勾配、しるし、及び／又は他の制御された変化の生成は、技術的に困難なさまざまな問題を提示する。加えて、着色ガラス及びガラスセラミックでさまざまな色又は吸光度を生成するために必要なプロセスでは、通常、勾配炉又は追加の熱処理が必要とされていた。勾配炉の使用は、通常、等温炉を採用する従来のプロセスよりもコストがかかる。
このように、従来の製造アプローチ中に（すなわち、後処理又は他の追加のプロセスステップを必要とせずに）処理して、所望の透過率レベルを選択的に制御しつつ、ある範囲の色を生成することができる単一の材料組成物の開発は、有利でありうる。
本開示の少なくとも１つの特徴によれば、第１の部分及び第２の部分を含むケイ酸塩含有ガラスを含むガラスセラミックが提供される。複数の結晶析出物は、Ｗ及びＭｏの少なくとも一方を含む。結晶析出物は、ケイ酸塩含有ガラスの第１及び第２の部分のうちの少なくとも１つ内に分布される。ガラスセラミックは、４００ｎｍ～１５００ｎｍの波長範囲にわたり、０．０４光学密度（ＯＤ）／ｍｍ以上の第１の部分と第２の部分との間の吸光度の差を含む。
本開示の別の特徴によれば、実質的に均質なバルク組成物を有するガラス基板を形成する工程であって、ガラス基板が第１の部分及び第２の部分を含む、工程；及び、基板の第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも一方を可変的に結晶化して、第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも一方内に複数の結晶析出物を形成する工程を含む、ガラスセラミック物品を形成する方法が提供され、ここで、第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも一方を可変的に結晶化する工程は、（ａ）４００ｎｍ～７５０ｎｍの波長範囲にわたり、０．０４ＯＤ／ｍｍ～４９ＯＤ／ｍｍの第１の部分と第２の部分との間の吸光度の差、及び（ｂ）７５０ｎｍ～１５００ｎｍの波長範囲にわたり、０．０３ＯＤ／ｍｍ～０．６９ＯＤ／ｍｍの第１の部分と第２の部分との間の吸光度の差のうちの少なくとも１つをもたらす。
本開示の別の特徴によれば、ガラスセラミック物品を形成する方法が提供され、該方法は、実質的に均質なバルク組成物を有するガラス基板を形成する工程であって、ガラス基板が第１の部分及び第２の部分を含む、工程；及び、基板の第１の部分及び第２の部分を、（ａ）異なる温度、（ｂ）異なる加熱速度、及び（ｃ）異なる時間のうちの１つ以上で熱処理する工程であって、該熱処理工程が、ガラスセラミック物品を形成し、かつ基板の第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも一方に複数の結晶析出物を生成するために行われ、その結果、（ｉ）４００ｎｍ～７５０ｎｍの波長範囲にわたり、０．０４ＯＤ／ｍｍ～４９ＯＤ／ｍｍの吸光度の差が、第１の部分と第２の部分との間に存在し、かつ（ｉｉ）第１の部分と第２の部分とのコントラスト比が、４００ｎｍ～７００ｎｍの波長範囲にわたり、１．４～１６５である、工程を含む。
第１の実施態様によれば、第１の部分及び第２の部分を含むケイ酸塩含有ガラス；及び、Ｗ及びＭｏの少なくとも一方を含む複数の結晶析出物を含む、ガラスセラミックが提供され、ここで、結晶析出物は、ケイ酸塩含有ガラスの第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも１つ内に分布し、ガラスセラミックは、４００ｎｍ～１５００ｎｍの波長範囲にわたり、０．０４光学密度（ＯＤ）／ｍｍ以上の第１の部分と第２の部分との間の吸光度の差を含む。
第２の実施態様によれば、複数の結晶析出物が、ＭｘＷＯ３及びＭｘＭｏＯ３のうちの１つ以上の化学形態の酸化物を含み、ここで、Ｍは、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、及びＵのうちの１つ以上であり、０＜×＜１である、第１の実施態様が提供される。
第３の実施態様によれば、合計で０モル％～１５モル％のＷＯ３及びＭｏＯ３のうちの１つ以上をさらに含む、第１又は第２の実施態様が提供される。
第４の実施態様によれば、（ｉ）０．００１モル％～０．５モル％のＡｕ、（ｉｉ）０．０２５モル％～１．５モル％のＡｇ、及び（ｉｉｉ）０．０３モル％～１モル％のＣｕのうちの少なくとも１つをさらに含む、第１から第３の実施態様のいずれかに記載のものが提供される。
第５の実施態様によれば、（ｉ）０．００１モル％～０．５モル％のＡｕ、（ｉｉ）０．１モル％～１モル％のＡｇ、及び（ｉｉｉ）０．０３モル％～１モル％のＣｕのうちの少なくとも１つをさらに含む、第１から第３の実施態様のいずれかに記載のものが提供される。
第６の実施態様によれば、複数の結晶析出物が非化学量論的タングステン亜酸化物を含み、さらに、複数の結晶析出物に、Ａｇ、Ａｕ、及びＣｕからなる遷移金属の群から選択されるドーパントカチオンがインターカレートされている、第１から第５の実施態様のいずれかに記載のものが提供される。
第７の実施態様によれば、第１の部分と第２の部分とのコントラスト比が、４００ｎｍ～７００ｎｍの波長範囲にわたり、１．４～１６５である、第１から第６の実施態様のいずれかに記載のものが提供される。
第８の実施態様によれば、第１の部分と第２の部分とのコントラスト比が、７５０ｎｍ～１５００ｎｍの波長範囲にわたり、１．５～１４である、第１から第６の実施態様のいずれかに記載のものが提供される。
第９の実施態様によれば、第１の部分と第２の部分との間の吸光度の差が、４００ｎｍ～７５０ｎｍの波長範囲にわたり、０．０４ＯＤ／ｍｍ～４９ＯＤ／ｍｍである、第１から第６の実施態様のいずれかに記載のものが提供される。
第１０の実施態様によれば、０．０００１モル％～０．５モル％のＶ２Ｏ５をさらに含む、第１のから第９の実施態様のいずれかに記載のものが提供される。
第１１の実施態様によれば、実質的に均質なガラス組成物を有する基板を形成する工程であて、基板が第１の部分及び第２の部分を含む、工程；及び、基板の第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも一方を可変的に結晶化して、第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも一方内に複数の結晶析出物を形成する工程を含む、ガラスセラミック物品を形成する方法が提供される。さらには、第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも一方を可変的に結晶化する工程は、（ａ）４００ｎｍ～７５０ｎｍの波長範囲にわたり、０．０４ＯＤ／ｍｍ～４９ＯＤ／ｍｍの第１の部分と第２の部分との間の吸光度の差、及び（ｂ）７５０ｎｍ～１５００ｎｍの波長範囲にわたり、０．０３ＯＤ／ｍｍ～０．６９ＯＤ／ｍｍの第１の部分と第２の部分との間の吸光度の差のうちの少なくとも１つをもたらす。
第１２の実施態様によれば、可変的に結晶化する工程が、異なる温度で、基板の第１の部分及び第２の部分を熱処理することをさらに含む、第１１の実施態様が提供される。
第１３の実施態様によれば、可変的に結晶化する工程が、基板の第１の部分及び第２の部分を同じ温度で熱処理すること、並びに第１及び第２の部分を異なる冷却速度で冷却することをさらに含む、第１１の実施態様が提供される。
第１４の実施態様によれば、可変的に結晶化する工程が、異なる加熱速度で第１及び第２の部分の温度を上昇させることをさらに含む、第１１又は第１２の実施態様が提供される。
第１５の実施態様によれば、実質的に均質なガラス組成物を有する基板を形成する工程であって、基板が第１の部分及び第２の部分を含む、工程；及び、（ａ）異なる温度、（ｂ）異なる加熱速度、及び（ｃ）異なる時間のうちの１つ以上で、基板の第１の部分及び第２の部分を熱処理する工程を含む、ガラスセラミックを形成する方法が提供される。さらには、熱処理工程は、基板の第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも一方に複数の結晶析出物を生成するように行われ、その結果、（ｉ）４００ｎｍ～７５０ｎｍの波長範囲にわたり、第１の部分と第２の部分との間に０．０４ＯＤ／ｍｍ～４９ＯＤ／ｍｍの吸光度の差が存在し、かつ（ｉｉ）第１の部分と第２の部分とのコントラスト比が、４００ｎｍ～７００ｎｍの波長範囲にわたり、１．４～１６５である。
第１６の実施態様によれば、ガラスセラミック物品が、０モル％～１５モル％のＷＯ３をさらに含む、第１５の実施態様が提供される。
第１７の実施態様によれば、ＷＯ３が０モル％～７モル％である、第１５の実施態様が提供される。
第１８の実施態様によれば、ガラスセラミック物品が、０モル％～１５モル％のＭｏＯ３をさらに含む、第１５から第１７の実施態様のいずれかに記載のものが提供される。
第１９の実施態様によれば、ＭｏＯ３が０モル％～７モル％である、第１８の実施態様が提供される。
第２０の実施態様によれば、基板の第１の部分及び第２の部分を熱処理する工程が、第１及び第２の部分が、異なる時間、４００℃を超える温度に供されるように行われる、第１５から第１９の実施態様のいずれかに記載のものが提供される。
本開示のこれら及び他の特徴、利点、並びに目的は、以下の明細書、特許請求の範囲、及び添付の図面を参照することにより、当業者にさらに理解及び認識されるであろう。
以下は、添付図面の図の説明である。図は必ずしも縮尺どおりではなく、図面内の特定の特徴及び特定の図は、明確さ及び簡潔さのために、縮尺おいて又は概略図において誇張して示される場合がある。
本発明の追加の特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載されており、説明から当業者には明らかであるか、あるいは特許請求の範囲及び添付の図面とともに以下の説明に記載される本発明を実施することによって認識されるであろう。
本明細書で使用する「及び／又は」という用語は、２つ以上の項目の列挙において用いられる場合、列挙された項目のいずれか１つを単独で使用できること、若しくは、列挙された項目の２つ以上の任意の組合せを使用できることを意味する。例えば、組成物が成分Ａ、Ｂ、及び／又はＣを含むと記載されている場合、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；又はＡ、Ｂ、及びＣの組合せを含むことができる。
本明細書では、第１と第２、上部と下部などの関係用語は、単に、ある存在又は動作を別の存在又は動作と区別するために用いられており、このような存在又は動作間の実際のこのような関係又は順序を必ずしも要求又は暗示するものではない。
本開示の変更は、当業者及び本開示を製造又は使用する者に想起されるであろう。したがって、図面に示され、上記説明された実施形態は、単に例示を目的とするものであり、均等論を含めて、特許法の原則に従って解釈されるように、以下の特許請求の範囲によって定められる本開示の範囲を限定することは意図されていないものと理解される。
記載された開示の構成及び他の構成要素は、特定の材料に限定されないことが当業者に理解されるであろう。本明細書に開示される本開示の他の例示的な実施形態は、本明細書に別段の記載がない限り、多種多様な材料から形成することができる。
本開示の目的では、「結合された」という用語（そのすべての形態：結合（ｃｏｕｐｌｅ、ｃｏｕｐｌｉｎｇ、ｃｏｕｐｌｅｄ等））は、概して、２つの構成要素（電気的又は機械的）の互いに対する直接的又は間接的な連結を意味する。このような連結は、本質的に固定されていても、本質的に移動可能であってもよい。このような連結は、２つの構成要素（電気的又は機械的）と、互いに又は２つの構成要素と単一の一体成形体として一体的に形成された追加の中間部材とによって達成されうる。このような連結は、特に明記しない限り、本質的に永続的であっても、本質的に取り外し可能又は解除可能であってもよい。
本明細書で用いられる場合、「約」という用語は、量、サイズ、配合、パラメータ、及び他の量及び特性が正確ではなく、かつ、正確である必要はなく、許容誤差、変換係数、四捨五入、測定誤差など、並びに当業者に知られている他の要因を反映して、必要に応じて近似及び／又はより大きく又はより小さくてもよいことを意味する。範囲の値又は端点を説明する際に「約」という用語が用いられる場合、本開示は、言及される特定の値又は端点を含むと理解されるべきである。明細書の範囲の数値又は端点が「約」を記載しているかどうかにかかわらず、範囲の数値又は端点は、「約」によって修飾されたものと、修飾されていないもの２つの実施形態を含むことが意図されている。さらには、範囲の各々の端点は、他の端点に関連して、及び他の端点とは独立してのいずれにおいても重要であることが理解されよう。
特に指定しない限り、すべての組成物はバッチ処理されたままのモルパーセント（モル％）で表される。当業者に理解されるように、さまざまな溶融成分（例えば、フッ素、アルカリ金属、ホウ素など）は、成分の溶融中に異なるレベルの揮発（例えば、蒸気圧、溶融時間、及び／又は溶融温度の関数として）を被る可能性がある。したがって、このような成分に関連する「約」という用語は、本明細書で提供されるバッチ処理されたままの組成物と比較して、最終的な物品を測定する場合に、約０．２モル％以内の値を包含することを意図している。以上のことを念頭に置いて、最終的な物品とバッチ処理されたままの組成物との間の実質的な組成物の同等性が期待される。
本開示の目的では、「バルク」、「バルク組成物」、及び／又は「全体的な組成物」という用語は、物品全体の全体的な組成物を含むことを意図しており、これは、結晶相及び／又はセラミック相の形成に起因してバルク組成物とは異なりうる「局所組成物」又は「局所化された組成物」と区別されうる。
また、本明細書で用いられる場合、「物品」、「ガラス物品」、「セラミック物品」、「ガラスセラミック」、「ガラス要素」、「ガラスセラミック物品」、及び「ガラスセラミック物品」という用語は、互換的に使用することができ、最も広い意味では、全体的又は部分的にガラス及び／又はガラスセラミック材料で作られた物体を含む。
本明細書で用いられる場合、「ガラス状態」とは、結晶化することなく剛性状態へと冷却された溶融生成物である、本開示の物品内の無機非晶質相材料を指す。本明細書で用いられる場合、「ガラスセラミック状態」とは、本明細書に記載のガラス状態と本明細書に記載される「結晶相」及び／又は「結晶沈殿物」の両方を含む、本開示の物品内の無機材料を指す。
本明細書で用いられる場合、「透過率」、「透過度」、「光透過率」、及び「全透過率」は、本開示において交換可能に用いられ、吸収、散乱、及び反射を考慮に入れた外部透過率又は透過度を指す。フレネル反射は、本明細書で報告されている透過率及び透過度の値から差し引いていない。加えて、特定の波長範囲にわたって参照される任意の全透過率値は、指定された波長範囲にわたって測定された全透過率値の平均として与えられる。
本明細書で用いられる場合、「光学密度単位」、「ＯＤ」、及び「ＯＤ単位」は、本開示において交換可能に用いられ、ＯＤ＝－ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ０）によって与えられる、分光計で測定して、試験される材料の吸光度の尺度として一般に理解される光学密度単位を指し、ここで、Ｉ０は試料に入射する光の強度であり、Ｉは試料を透過する光の強度である。さらには、本開示で用いられる「ＯＤ／ｍｍ」又は「ＯＤ／ｃｍ」という用語は、光学密度単位（すなわち、光学分光計によって測定される）を試料の厚さ（例えば、ミリメートル又はセンチメートル単位）で割ることによって決定される、吸光度の正規化された尺度である。加えて、特定の波長範囲（例えば、２８０ｎｍから３８０ｎｍのＵＶ波長で３．３ＯＤ／ｍｍ～２４．０ＯＤ／ｍｍ）で参照される光学密度単位は、指定された波長範囲での光学密度単位の平均値として示される。
次に図１を参照すると、本開示によるガラス及び／又はガラスセラミック組成物を有する基板１４を含む物品１０が示されている。物品１０は、任意の数の用途に使用することができる。例えば、物品１０及び／又は基板１４は、任意の数の光学関連用途及び／又は美的用途において、基板、要素、カバー、及び他の要素の形態で使用することができる。
基板１４は、一対の対向する主面１８、２２を画成するか、又は含む。物品１０の幾つかの例では、基板１４は圧縮応力領域２６を含む。図１に示されるように、圧縮応力領域２６は、基板１４の主面１８から第１の選択された深さ３０まで延びる。幾つかの例では、基板１４は、主面１８から第２の選択された深さまで延びる同等の圧縮応力領域２６を含む。さらには、幾つかの例では、複数の圧縮応力領域２６が、基板１４の主面１８、２２及び／又は縁部から延びうる。基板１４は、その表面積を画成するために、選択された長さ及び幅、又は直径を有しうる。基板１４は、その長さと幅、又は直径によって画定される基板１４の主面１８、２２の間に少なくとも１つの縁部を有しうる。基板１４はまた、選択された厚さも有しうる。さまざまな例によれば、基板１４は、第１の部分３４及び第２の部分３８を含みうる。２つの部分を含むものとして説明されているが、基板１４は、任意の数の部分を含みうることが理解されよう。以下により詳細に説明されるように、第１の部分３４及び第２の部分３８は、異なる光学特性（例えば、透過率、色、光学密度など）及び／又は異なる機械的特性（例えば、圧縮の深さ、強度、硬度など）を示しうる。部分の数及びさまざまな部分の光学特性を変更することにより、さまざまな光学的効果（例えば、勾配のある色合い、勾配のある色、パターンなど）を達成することができる。
特定の属性、特徴、機能性、及び／又は特性（例えば、光学的又は機械的特性）が物品１０に関連して一般に記載されている場合、第１の部分３４及び第２の部分３８の一方又は両方が機能、属性、及び／又は特性を含んでよく、あるいは、第１の部分３４及び第２の部分３８のどちらも、機能、属性、及び／又は特性を含まなくてよいことが理解されよう。さらには、本明細書では「部分」を含むものとして説明されているが、基板１４のこのような説明は、単に、物品１０又は基板１４を横切って示される光学的変化を説明する方法でありえ、このような特性を示す物品１０又は基板１４の量子化された領域を必ずしも示唆するものではないことが理解されよう。
本明細書で用いられる場合、「選択された深さ」（例えば、選択された深さ３０）、「圧縮の深さ」、及び「ＤＯＣ」は、本明細書で説明されるように、基板１４の応力が圧縮から引張に変化する深さを規定するために、交換可能に用いられる。ＤＯＣは、イオン交換処理に応じて、ＦＳＭ－６０００又は散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）などの表面応力計によって測定することができる。ガラス又はガラスセラミック組成物を有する基板１４の応力がカリウムイオンをガラス基板１４内へと交換することによって生成される場合には、表面応力計を使用してＤＯＣを測定する。ナトリウムイオンをガラス基板１０内へと交換することによって応力が発生する場合には、ＤＯＣの測定にはＳＣＡＬＰが用いられる。カリウムとナトリウムの両方のイオンをガラス内へと交換することによってガラス又はガラスセラミック組成物を有する基板１４の応力が生じる場合には、ナトリウムの交換深さはＤＯＣを示し、カリウムイオンの交換深さは圧縮応力の規模の変化（ただし、圧縮から引張への応力変化ではない）を示すと考えられていることから、ＤＯＣはＳＣＡＬＰで測定される；このようなガラス基板１４中の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、本明細書で使用される「最大圧縮応力」は、基板１４の圧縮応力領域２６内の最大圧縮応力として定義される。幾つかの例では、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において、又はその近くで得られる。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の選択された深さ３０との間で得られる。
物品１０の幾つかの例では、図１に例示的な形態で示されるように、基板１４は、化学的に強化されたアルミノホウケイ酸ガラス又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の選択された深さ３０まで延びる圧縮応力領域２６と、１５０ＭＰａを超える最大圧縮応力とを有する、化学的に強化されたアルミノホウケイ酸ガラス又はガラスセラミックから選択されうる。さらなる例では、基板１４は、２５μｍを超える第１の選択された深さ３０まで延びる圧縮応力領域２６と、４００ＭＰａを超える最大圧縮応力とを有する、化学的に強化されたアルミノホウケイ酸ガラス又はガラスセラミックから選択される。物品１０の基板１４は、約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、及びこれらの値の間のすべての最大圧縮応力レベルを有する、主面１８、２２の１つ以上から選択された（一又は複数の）深さ３０まで延びる１つ以上の圧縮応力領域２６も含みうる。幾つかの例では、最大圧縮応力は２０００ＭＰａ以下である。他の例では、圧縮応力領域２６は、約１５０ＭＰａ～約２０００ＭＰａ、又は約１５０ＭＰａ～約１５００ＭＰａ、又は約１５０ＭＰａ～約１０００ＭＰａの最大圧縮応力を有する。さらには、圧縮応力領域２６は、これらの指定された最大圧縮応力値の間のありとあらゆる値及び範囲を有しうる。加えて、圧縮の深さ（ＤＯＣ）又は第１の選択された深さ３０は、１０μｍ以上、１５μｍ以上、２０μｍ以上、２５μｍ以上、３０μｍ以上、３５μｍ以上、及びさらに大きい深さに設定することができ、基板１４の厚さ及び圧縮応力領域２６の生成に関連する処理条件に応じて決まる。幾つかの例では、ＤＯＣは、基板１４の厚さ（ｔ）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、又は０．１０ｔ、及びそれらの間のすべての値である。
以下でより詳細に説明されるように、物品１０は、バッチ処理されたままの組成物から形成され、ガラス状態でキャストされる。物品１０は、後でアニール及び／又は熱処理（例えば、加熱処理）されて、複数のセラミック又は結晶粒子を有するガラスセラミック状態を形成することができる。採用されるキャスティング技術、ガラスキャストの体積、及びキャスティングの幾何学形状に応じて、物品１０は、追加の熱処理なしに容易に結晶化してガラスセラミックになりうる（例えば、実質的にガラスセラミック状態へとキャストされる）ことが理解されよう。成形後の熱処理が採用される例では、物品１０の一部、大部分、実質的にすべて、又はすべてが、ガラス状態からガラスセラミック状態へと変換されうる。例えば、第１の部分３４及び第２の部分３８は、異なる量の結晶化、及び／又は異なるサイズ及び／又は化学の結晶を示しうる。したがって、物品１０の組成は、ガラス状態及び／又はガラスセラミック状態に関連して説明されうるが、物品１０の局所的な部分が異なる組成を有するにもかかわらず（すなわち、セラミック又は結晶性析出物の形成による）、物品１０のバルク組成は、ガラス状態とガラスセラミック状態との間で変換されたときに実質的に変化しないままでありうる。さらには、組成物はバッチ処理されたままの状態の観点から説明されているが、当業者は、物品１０のどの構成成分が溶融プロセスで揮発する可能性があり（すなわち、したがって、バッチ処理されたままの組成物と比較して、物品１０にはあまり存在しない）、他の成分は揮発しないことを認識することが理解されよう。
さまざまな例によれば、物品１０は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＷＯ３、ＭＯ３、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｖ２Ｏ５、Ｒ２Ｏ（ここで、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、及びＣｓ２Ｏのうちの１つ以上である）、ＲＯ（ここで、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、及びＺｎＯのうちの１つ以上である）、並びに幾つかのドーパントを含みうる。特に断りのない限り、ガラス組成は、溶融するためのるつぼ内のバッチ処理されたままのモルパーセント（モル％）に対応する。
物品１０は、約４０モル％～約８０モル％のＳｉＯ２、又は約５０モル％～約７５モル％のＳｉＯ２又は約６０モル％～約７２モル％のＳｉＯ２を有しうる。例えば、物品１０は、約４２モル％、約４４モル％、約４６モル％、約４８モル％、約５０モル％、約５２モル％、約５４モル％、約５６モル％、約５８モル％、約６０モル％、約６２モル％、約６４モル％、約６６モル％、約６８モル％、約７０モル％、約７２モル％、約７４モル％、約７６モル％又は約７８モル％のＳｉＯ２を有しうる。上記ＳｉＯ２の範囲の間のありとあらゆる値及び範囲が想定されていることが理解されよう。
物品１０は、約１モル％～約２０モル％のＡｌ２Ｏ３、又は約７モル％～約２０モル％のＡｌ２Ｏ３、又は約１モル％～約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、又は約５モル％～約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、又は約７モル％～約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、又は約７モル％～約１２モル％のＡｌ２Ｏ３を含みうる。例えば、物品１０は、約２モル％、約３モル％、約４モル％、約５モル％、約６モル％、約７モル％、約８モル％、約９モル％、約１０モル％、約１１モル％、約１２モル％、約１３モル％、又は約１４モル％のＡｌ２Ｏ３を有しうる。上記Ａｌ２Ｏ３の範囲の間のありとあらゆる値及び範囲が想定されることが理解されよう。
物品１０は、ＷＯ３及び／又はＭｏＯ３を含みうる。ＷＯ３とＭｏＯ３との合計量は、本明細書では「ＷＯ３＋ＭｏＯ３」と呼ばれ、「ＷＯ３＋ＭｏＯ３」は、ＷＯ３単独、ＭｏＯ３単独、又はＷＯ３とＭｏＯ３との組合せを指すと理解される。例えば、ＷＯ３＋ＭｏＯ３は、約１モル％～約１８モル％、又は約２モル％～約１０モル％、又は約３．５モル％～約８モル％、又は約３モル％～約６モル％でありうる。ＭｏＯ３に関しては、物品１０は、約０モル％～約１５モル％のＭｏＯ３、又は約０モル％～約７モル％のＭｏＯ３、又は約０モル％～約４モル％のＭｏＯ３を有しうる。例えば、物品１０は、約１モル％、約２モル％、約３モル％、約４モル％、約５モル％、約６モル％、約７モル％、約８モル％、約９モル％、約１０モル％、約１１モル％、約１２モル％、約１３モル％、約１４モル％のＭｏＯ３を有しうる。ＷＯ３に関しては、物品１０は、約０モル％～約１５モル％のＷＯ３、又は約０モル％～約７モル％のＷＯ３、又は約０モル％～約４モル％のＷＯ３を有しうる。例えば、物品１０は、約１モル％、約２モル％、約３モル％、約４モル％、約５モル％、約６モル％、約７モル％、約８モル％、約９モル％、約１０モル％、約１１モル％、約１２モル％、約１３モル％、約１４モル％のＷＯ３を有しうる。上記ＷＯ３＋ＭｏＯ３、ＷＯ３、及び／又はＭｏＯ３の範囲の間のありとあらゆる値及び範囲が想定されることが理解されよう。
物品１０は、約３モル％～約５０モル％のＢ２Ｏ３、又は約５モル％～約５０モル％のＢ２Ｏ３、又は約５モル％～約２５モル％のＢ２Ｏ３、又は約８モル％～約１５モル％のＢ２Ｏ３を含みうる。例えば、物品１０は、約３モル％、４モル％、５モル％、１０モル％、１５モル％、２０モル％、２５モル％、３０モル％、３５モル％、４０モル％、４５モル％、又は約５０モル％のＢ２Ｏ３を含みうる。上記Ｂ２Ｏ３の範囲の間のありとあらゆる値及び範囲が想定されることが理解されよう。
物品１０は、少なくとも１つのアルカリ金属酸化物を含みうる。アルカリ金属酸化物は、化学式Ｒ２Ｏで表すことができ、ここで、Ｒ２Ｏは、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、及び／又はそれらの組合せのうちの１つ以上である。物品１０は、約０モル％～約１５モル％のＲ２Ｏ、又は約３モル％～約１４モル％、又は約７モル％～約１２モル％のＲ２Ｏを有しうる。例えば、物品１０は、約１モル％、約２モル％、約３モル％、約４モル％、約５モル％、約６モル％、約７モル％、約８モル％、約９モル％、約１０モル％、約１１モル％、約１２モル％、約１３モル％、又は約１４モル％のＲ２Ｏを有しうる。上記Ｒ２Ｏの範囲の間のありとあらゆる値及び範囲が想定されることが理解されよう。
さまざまな例によれば、Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３（すなわち、Ｒ２ＯとＡｌ２Ｏ３の量の差）は、約－１２モル％～約４モル％、又は約－１２モル％～約３．８モル％、又は約－１０モル％～約３．５モル％、又は約－８モル％～約３モル％、又は約－６モル％～約１．５モル％の範囲である。例えば、物品１０は、約－１２モル％、－１１モル％、－１０モル％、－９モル％、－８モル％、－７モル％、－６モル％、－５モル％、－４モル％、－３モル％、－２モル％、－１モル％、０モル％、＋１モル％、＋２モル％、＋３モル％、又は約＋４モル％のＲ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３を含みうる。上記Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３の範囲の間のありとあらゆる値及び範囲が想定されることが理解されよう。本明細書で指定されるＲ２Ｏ及びＡｌ２Ｏ３の違いは、酸化タングステン及び／又は酸化モリブデンと相互作用するための過剰なアルカリカチオンの利用可能性に影響を及ぼし、それにより、アルカリタングステンブロンズ（例えば、非化学量論的タングステン亜酸化物）、化学量論的アルカリタングステン酸塩（例えば、Ｎａ２ＷＯ４）、アルカリモリブデンブロンズ（例えば、非化学量論的モリブデン亜酸化物）、及び／又は化学量論的アルカリモリブデン酸塩の形成を調節／制御する。
物品１０は、少なくとも１つのアルカリ土類金属酸化物及び／又はＺｎＯを含みうる。アルカリ土類金属酸化物は化学式ＲＯで表すことができ、ここで、ＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、及びＢａＯのうちの１つ以上である。物品１０は、約０モル％～約１５モル％のＲＯ、又は約３モル％～約１４モル％のＲＯ、又は約０．０１モル％～約２モル％のＲＯ、又は約０モル％～約０．５モル％のＲＯを含みうる。例えば、物品１０は、約０モル％、約１モル％、約２モル％、約３モル％、約４モル％、約５モル％、約６モル％、約７モル％、約８モル％、約９モル％、約１０モル％、約１１モル％、約１２モル％、約１３モル％、約１４モル％、又は約１５モル％のＲＯを含みうる。物品１０は、約０モル％～約１５モル％のＺｎＯ、又は約３モル％～約１４モル％のＺｎＯ、又は約０モル％～約０．５モル％のＺｎＯを含みうる。上記ＲＯ及びＺｎＯの範囲の間のありとあらゆる値及び範囲が想定されることが理解されよう。さまざまな例によれば、Ｒ２Ｏの量は、ＲＯ及び／又はＺｎＯの量より多くなりうる。さらには、物品１０は、ＲＯ及び／又はＺｎＯを含まなくてもよい。
物品１０は、約０モル％～約０．５モル％のＳｎＯ２、又は約０．０５モル％～約２モル％のＳｎＯ２を含みうる。例えば、物品１０は、約０モル％、約０．０１モル％、約０．０５モル％、約０．１モル％、約０．５モル％、約１モル％、約１．５モル％、又は約２モル％のＳｎＯ２を含みうる。物品１０は、約０．０１モル％～約１．５モル％のＣｕ、又は約０．０５モル％～約１．０モル％のＣｕ又は約０．１モル％～約０．５モル％のＣｕを含みうる。物品１０は、約０．０００１モル％のＶ２Ｏ５、又は約０．０００５モル％～約０．５モル％のＶ２Ｏ５、又は約０．００１モル％～約０．１モル％のＶ２Ｏ５又は約０．００１モル％～約０．００５モル％のＶ２Ｏ５を含みうる。物品１０は、約０．０５モル％～約１．５モル％のＡｇ、又は約０．１モル％～約１．０モル％のＡｇ又は約０．２５モル％～約０．６モル％のＡｇを含みうる。上記ＳｎＯ２、Ｃｕ、Ｖ２Ｏ５、又はＡｇの範囲の間のありとあらゆる値及び範囲が想定されることが理解されよう。例えば、物品１０は、（ｉ）約０．００１モル％～約０．５モル％のＡｕ、（ｉｉ）約０．０２５モル％～約１．５モル％のＡｇ、及び（ｉｉｉ）約０．０３モル％～約１．０モル％のＣｕのうちの少なくとも１つを含みうる。Ａｇ、Ａｕ、及び／又はＣｕは、上記モル％値での任意の酸化状態で及び／又は酸化状態の組合せで物品１０内に存在しうることが理解されよう。
さまざまな例によれば、物品１０は、紫外線、可視、色、及び／又は近赤外線吸光度を変化させるために、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｃｄ、Ｔｅ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及び／又はＬｕからなる群より選択される少なくとも１つのドーパントをさらに含みうる。ドーパントは、ガラス組成物内に、約０．０００１モル％～約１．０モル％の濃度を有しうる。幾つかの例では、Ａｇ、Ａｕ、及び／又はＣｕはドーパントでありうる。
ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＷＯ３、ＭｏＯ３、ＷＯ３＋ＭｏＯ３、Ｂ２Ｏ３、Ｒ２Ｏ、ＲＯ、Ｖ２Ｏ５、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、ＳｎＯ２、及びドーパントの上記組成及び組成範囲の各々は、本明細書に概説されるように、ガラスの他の構成成分の任意の他の組成及び／又は組成範囲とともに使用することができることが理解されよう。例えば、表１、２、及び３は、バッチ処理されたままのモル％での物品１０の例示的な組成範囲を提供している。
表４は、ドープされていない状態での物品１０の例示的な特性のリストを提供している（例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、及びＶがドーパントと見なされ、他のドーパントは含まれない）。表４のデータは、以下の実施例３１として概説される組成を有する物品１０に対応する。
表５は、ドープされていない状態での物品１０の標準点での例示的な粘度値を提供している（例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、及びＶがドーパントと見なされ、他のドーパントは含まれない）。表５のデータは、以下の実施例３１として概説される組成を有する物品１０に対応する。
以下に説明されるように、タングステン含有、モリブデン含有、又は混合タングステンモリブデン含有アルカリガラスの従来の形成は、溶融プロセス中の溶融成分の分離によって妨げられてきた。溶融プロセス中のガラス成分の分離は、溶融ガラス内のタングステン及びモリブデンの酸化物、したがってそのような溶融物からキャストされた物品の知覚された溶解限度をもたらした。従来、タングステン、モリブデン、又は混合タングステン－モリブデンをドープしたアルカリ－アルミノ－ホウケイ酸ガラスを、わずかに過アルカリ性になるように配合した場合（例えば、Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３＝約０．２５モル％以上）、溶融物は、ガラスと、高密度のアルカリタングステン酸塩、アルカリモリブデン酸塩、及び／又は混合アルカリタングステン酸塩－モリブデン酸塩の液体第２相との両方を形成した。アルカリタングステン酸塩の第２相の濃度は、完全に混合し、高温で溶融し、小さいバッチサイズ（約１０００ｇ）を使用することによって最小限に抑えることができたが、完全に排除することはできず、有害な第２の結晶相の形成をもたらした。このアルカリタングステン酸塩相の形成は、溶融の初期段階で起こり、酸化タングステン及び／又は酸化モリブデンが「遊離」又は「非結合」のアルカリ炭酸塩と反応すると考えられている。形成されるホウケイ酸ガラスと比較して、アルカリタングステン酸塩及び／又はアルカリモリブデン酸塩の密度が高いため、それは、急速に分離及び／又は層状化し、るつぼの底に溜まり、密度の有意差に起因してガラスに急速に可溶化しない。Ｒ２Ｏ構成成分はガラス組成物に有益な特性を提供することができるため、溶融物内のＲ２Ｏ成分の存在を単に減少させることは望ましくない場合がある。タングステンが分離するため、それでガラスを飽和させることは困難であり、したがって、本明細書に記載されるように、それをガラスから結晶化させて析出物を形成させることは困難である。
本開示の発明者らによって、均質な単相のＷ又はＭｏ含有過アルカリ溶融物が「結合」アルカリの使用によって得られうることが発見された。本開示の目的では、「結合」アルカリは、アルミニウム、ホウ素、及び／又はケイ素原子に結合している酸素イオンに結合するアルカリ元素であり、一方、「遊離」又は「非結合」アルカリは、アルカリの炭酸塩、硝酸塩、又は硫酸塩であり、ケイ素、ホウ素、又はアルミニウム原子にすでに結合している酸素イオンには結合していない。例示的な結合アルカリは、長石、霞石、ホウ砂、スポジュメン、他のナトリウム又はカリウム長石、アルカリアルミニウムケイ酸塩、及び／又はアルカリ及び１つ以上のアルミニウム及び／又はケイ素原子を含む他の酸化物組成物を含みうる。結合形態でアルカリを導入することにより、アルカリは、緻密なアルカリタングステン酸塩及び／又はアルカリモリブデン酸塩の液体を形成するために溶融物中に存在するＷ又はＭｏと反応しない可能性がある。さらには、バッチ材料のこの変化は、アルカリタングステン酸塩及び／又はアルカリモリブデン酸塩の第２相を形成することなく、強力な過アルカリ性組成物（例えば、Ｒ２Ｏ－Ａｌ２Ｏ３＝約２．０モル％以上）の溶融を可能にしうる。これにより、溶融温度と混合方法の変更を可能にし、さらに単相の均質なガラスを製造することもできる。アルカリタングステン酸塩相とホウケイ酸ガラスとは混和しないわけではないため、溶融混合物を長時間攪拌すると、２つの相を混合して単相の物品をキャストすることもできることが理解されよう。
ガラス溶融物がキャストされてガラス状態の物品へと固化されると、物品１０は、該物品１０内に結晶相を形成又は変更するために、アニール、熱処理、又は他の方法で熱処理されうる。したがって、物品１０は、ガラス状態からガラスセラミック状態へと変換することができる。ガラスセラミック状態の結晶相は、さまざまな形態をとることができる。さまざまな例によれば、結晶相は、物品１０の熱処理領域内に複数の析出物として形成される。したがって、析出物は、一般的結晶構造を有しうる。ガラスセラミック状態は、２つ以上の結晶相を含みうる。
本明細書で用いられる場合、「結晶相」とは、三次元で周期的なパターンに配置された原子、イオン、又は分子から構成される固体である、本開示の物品内の無機材料を指す。さらには、本開示で参照される「結晶相」は、特に明記されていない限り、以下の方法を使用して存在すると決定される。第１に、粉末Ｘ線回折（「ＸＲＤ」）を使用して、結晶性析出物の存在を検出する。第２に、ラマン分光法（「ラマン」）は、ＸＲＤが失敗した場合に（例えば、析出物のサイズ、量、及び／又は化学的性質に起因）、結晶性析出物の存在を検出するために使用される。任意選択的に、透過型電子顕微鏡法（「ＴＥＭ」）は、ＸＲＤ及び／又はラマン技法によって得られた結晶性析出物の決定を視覚的に確認するか、さもなければ実証するために用いられる。ある特定の状況では、析出物の量及び／又はサイズが、析出物の視覚的確認が特に困難であることが証明されるほど十分に少ない可能性がある。したがって、ＸＲＤ及びラマンの試料サイズが大きいほど、大量の材料をサンプリングして析出物の存在を決定するのに有利でありうる。
結晶性析出物は、概してロッド状又は針状の形態を有しうる。析出物は、約１ｎｍ～約５００ｎｍ、又は約１ｎｍ～約４００ｎｍ、又は約１ｎｍ～約３００ｎｍ、又は約１ｎｍ～約２５０ｎｍ、又は約１ｎｍ～約２００ｎｍ、又は約１ｎｍ～約１００ｎｍ、又は約１ｎｍ～約７５ｎｍ、又は約１ｎｍ～約５０ｎｍ、又は約５ｎｍ～約５０ｎｍ、又は約１ｎｍ～約２５ｎｍ、又は約１ｎｍ～約２０ｎｍ、又は約１ｎｍ～約１０ｎｍの最長の長さ寸法を有しうる。析出物のサイズは、電子顕微鏡を使用して測定することができる。本開示の目的では、「電子顕微鏡」という用語は、最初に走査型電子顕微鏡を使用して析出物の最長の長さを視覚的に測定し、析出物を解像不可能な場合は、次に透過型電子顕微鏡を使用して視覚的に測定することを意味する。結晶析出物は、概して、ロッド状又は針状の形態を有しうるため、析出物は、約５ｎｍ～約５０ｎｍ、又は約２ｎｍ～約３０ｎｍ、又は約２ｎｍ～約１０ｎｍ、又は約２ｎｍ～約７ｎｍの幅を有しうる。析出物のサイズ及び／又は形態は、均一であるか、実質的に均一であるか、又は変化しうることが理解されよう。概して、物品１０の過アルミニウム組成物は、約１００ｎｍ～約２５０ｎｍの長さ及び約５ｎｍ～約３０ｎｍの幅を備えた針状の形状を有する析出物を生成しうる。過アルミニウム組成物は、酸化ナトリウム、酸化カリウム、及び酸化カルシウムの組合せよりも高い酸化アルミニウムの分子比率を有する組成物である。物品１０の過アルカリ性組成物は、約１０ｎｍ～約３０ｎｍの長さ及び約２ｎｍ～約７ｎｍの幅を有する針状の析出物を生成しうる。物品１０のＡｇ、Ａｕ、及び／又はＣｕを含有する例は、約２ｎｍ～約２０ｎｍの長さ及び約２ｎｍ～約１０ｎｍの幅又は直径を有する、ロッド状の析出物を生成しうる。物品１０の結晶相の体積分率は、約０．００１％～約２０％、又は約０．００１％～約１５％、又は約０．００１％～約１０％、又は約０．００１％～約５％、又は約０．００１％～約１％の範囲でありうる。
析出物の比較的小さいサイズは、析出物によって散乱される光の量を低減するのに有利であり、ガラスセラミック状態にある場合に、物品１０の高い光学的透明度をもたらすことができる。以下でより詳細に説明されるように、析出物のサイズ及び／又は量は、物品１０の異なる部分が異なる光学特性を有することができるように、物品１０全体にわたって変化させることができる。例えば、析出物が存在する物品１０の部分は、異なる析出物（例えば、サイズ及び／又は量）が存在する、及び／又は析出物が存在しない物品１０の部分と比較して、光の吸光度、色、反射率、及び／又は透過率、ならびに屈折率の変化をもたらしうる。したがって、第１の部分３４及び第２の部分３８は、光の吸光度、色、反射率、及び／又は透過率、並びに屈折率の違いを示しうる。
析出物は、タングステン及び／又はモリブデンの酸化物で構成されうる。結晶相は、（ｉ）Ｗ、（ｉｉ）Ｍｏ、（ｉｉｉ）Ｖ及びアルカリ金属カチオン、並びに（ｉｖ）Ｔｉ及びアルカリ金属カチオンのうちの少なくとも１つの酸化物を、結晶相の約０．１モル％～約１００モル％含む。理論に縛られはしないが、物品１０の熱処理（例えば、加熱処理）中に、タングステン及び／又はモリブデンカチオンが凝集して結晶析出物を形成し、それによってガラス状態をガラスセラミック状態へと変換すると考えられている。析出物中に存在するモリブデン及び／又はタングステンは、還元されるか、又は部分的に還元されうる。例えば、析出物内のモリブデン及び／又はタングステンは、０から約＋６、又は約＋４から約＋６、又は約＋５から約＋６の間の酸化状態を有しうる。さまざまな例によれば、モリブデン及び／又はタングステンは、＋６の酸化状態を有しうる。例えば、析出物は、ＷＯ３及び／又はＭｏＯ３の一般化学構造を有しうる。析出物は、非化学量論的タングステン亜酸化物、非化学量論的モリブデン亜酸化物、「モリブデンブロンズ」、及び／又は「タングステンブロンズ」として知られているであろう。上記アルカリ金属及び／又はドーパントのうちの１つ以上が析出物内に存在しうる。タングステン及び／又はモリブデンブロンズは、ＭｘＷＯ３又はＭｘＭｏＯ３の一般的化学形態をとる非化学量論的タングステン及び／又はモリブデン亜酸化物の群であり、ここで、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、及びＵであり、０＜×＜１である。構造ＭｘＷＯ３及びＭｘＭｏＯ３は、還元されたＷＯ３又はＭｏＯ３ネットワークのホール（空孔及び／又は隙間）が、Ｍ＋カチオンと自由電子に解離するＭ原子によってランダムに占有される、固体状の欠陥構造と見なされる。「Ｍ」の濃度に応じて、材料特性は金属から半導体までの範囲に及ぶ可能性があり、それによってさまざまな光吸収及び電子特性を調整することができる。タングステンとモリブデンの混合ブロンズも形成されうることが理解されよう。例えば、タングステンとモリブデンの混合ブロンズＭ’ｘＭ””Ｏ３（ここで、Ｍ’はアルカリ（例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）であり、０＜ｘ＜１である）、及びＭ””Ｏ３は、ＷＯ３とＭｏＯ３との混合物である。
物品１０の一部、大部分、実質的にすべて、又はすべては、析出物を形成するために熱処理されうる。例えば、第１の部分３４及び第２の部分３８は、異なって処理されうる、あるいは、一方の部分（例えば、第１の部分３４）が熱処理されず、他方の部分（例えば、第２の部分３８）は熱処理される。熱処理技術には、炉（例えば、加熱処理炉）、レーザ、及び／又は物品１０の局所的及び／又はバルク加熱の他の技術が含まれうるが、これらに限定されない。熱処理はまた、基板１４の他のエリア又は領域が加熱されている間、基板１４の領域又はエリアの局所的な冷却（例えば、ヒートシンク及び／又はガスのコールドジェットによる）を包含することが理解されよう。熱処理を受けている間、結晶性析出物は、物品１０がガラスセラミック状態を形成するために熱処理される均質な方法で、物品１０内において内部的に核形成する。したがって、幾つかの例では、物品１０は、ガラス部分及びガラスセラミック部分の両方を含みうる。物品１０がバルクで熱処理される（例えば、物品１０全体が炉内に置かれる）例では、析出物は、物品１０全体にわたって均質に形成されうる。言い換えれば、析出物は、物品１０の表面から物品１０のバルク全体にわたって（すなわち、表面から約１０μｍを超えて）存在しうる。物品１０が局所的に（例えば、レーザを介して）熱処理される例では、析出物は、熱処理が（例えば、熱源に近接する物品１０の表面及びバルク内において）十分な温度に達した場合にのみ存在しうる。物品１０は、析出物を生成するために複数の熱処理に供されうることが理解されよう。加えて又は代替的に、熱処理を利用して、（例えば、以前の熱処理の結果として）すでに形成された析出物を除去及び／又は変化させることができる。例えば、熱処理は、析出物の分解及び／又はそれらの構造、サイズ、及び／又は化学的性質の変化をもたらす可能性がある。熱処理はまた、１つ以上のヒートシンク、赤外線遮断剤、及び／又は物品１０の部分の加熱及び／又は冷却を加速又は遅延させるように構成された他のアイテムに接触することを含みうる。基板１４の加熱及び／又は冷却速度のこのような変化は、結晶析出物の量、サイズ、及び／又は化学的性質に影響を及ぼすことができ、以下でより詳細に説明されるように、第１の部分３４と第２の部分３８との間の光学特性の変化をもたらしうる。
さまざまな例によれば、物品１０は多色でありうる。本開示の目的では、「多色」という用語は、それに適用される熱処理に基づいて異なる色を示すことができる材料を意味する。ＷＯ３は、その広いバンドギャップ（例えば、約２．６２ｅＶ）と自由キャリア（例えば、電子）の欠如に起因して、ＮＩＲ波長の吸収がなく、弱い可視波長の吸収を有するだけである。ドーパントイオン（例えば、ＮＨ４
＋、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、Ｃｓ＋など）の挿入（「インターカレーション」と呼ばれる）により、ＷＯ３のタングステン原子の一部がＷ＋６からＷ＋５へと還元され、結果として、結晶内に自由電子が生じる。これらの電子は、伝導バンド（例えば、自由電子）とバンドギャップ内の局在状態（例えば、トラップされた電子）を占有する。結果として、ドープされたＷＯ３（タングステンブロンズ）は、局在表面プラズモン共鳴により光子エネルギーが０．７ｅＶ未満のＮＩＲを吸収し、光子エネルギーが小さいポーラロン機構によって１．４ｅＶ近くになるＮＩＲを絶縁することにより、広い波長範囲（例えば、λ＞１１００ｎｍ）でＮＩＲをブロックする能力を獲得する。同じ方法のドーピング及びその効果が、ＭｏＯ３を含む組成物、並びにＷＯ３とＭｏＯ３の両方を含む組成物に存在することが理解されよう。
Ａｇ、Ａｕ、及び／又はＣｕを利用する従来のガラス組成物は、ナノスケールの金属析出物の形成に依拠して色を生成する。Ａｇ、Ａｕ、及び／又はＣｕカチオンはまた、ＷＯ３及びＭｏＯ３にインターカレートして、銀、金、及び／又は銅タングステンブロンズ、及び／又は銀、金、及び／又は銅モリブデンブロンズを形成し、これにより、物品１０は多色光学特性を示すことができる。驚くべきことに、ＭｘＷＯ３及び／又はＭｘＭｏＯ３含有物品１０に少量のＡｇ、Ａｕ、及び／又はＣｕを添加すると、さまざまな色（例えば、赤、橙、黄、緑、青、さまざまな茶色、及び／又はそれらの組合せ）は、異なる時間及び温度で材料を熱処理することによって製造することができる。得られた物品１０の形成後の光学試験は、生成された色がアルカリタングステン及び／又はモリブデンブロンズ相からの光吸収（例えば、青色又は緑色）及び金属ナノ粒子（例えば、金属Ａｇ０、Ａｕ０及び／又はＣｕ０）の吸光度特性の単なる合計であるという証拠を示さなかったため、この結果は全く予想外であった。さらなる分析により、色の調整可能性は、結晶相（例えば、ＭｘＷＯ３又はＭｘＭｏＯ３）の上にテンプレートを形成する金属ナノ粒子の集合の形成によるものではないことが実証された。例えば、透過型電子顕微鏡法は、タングステン及び／又はモリブデン含有結晶相の総体積分率、結晶子サイズ、形状、及びアスペクト比が、色に関係なく一定のままであることを明らかにした。同様に、ラマン分光法は、タングステン及び／又はモリブデンブロンズ相を検出したが、任意の形状又はサイズの金属ナノ粒子の存在は検出しなかった。したがって、結果として生じる物品１０の色及び多色性は、タングステン及び／又はモリブデン含有結晶子析出物サイズの幾らかの変化からは現れない。
上記考察を考慮すると、これらの多色物品１０における色調整可能性の起源は、ドープされた酸化タングステン及び／又は酸化モリブデン析出物のバンドギャップエネルギーの変化に起因すると考えられ、これは、純粋なアルカリ、混合アルカリ金属、及び／又はさまざまな化学量論の純粋な金属タングステン及び／又はモリブデンブロンズを形成するために、析出物へのインターカレートされたアルカリカチオン、並びにＡｇ、Ａｕ、及び／又はＣｕドーパント金属カチオンの濃度から生じる。しかしながら、多色物品１０の例は、非化学量論的タングステン、モリブデン、及び／又は混合モリブデン亜酸化物を含む複数の結晶析出物を有し、それらの幾つか又はすべては、ドーパントカチオン（例えば、Ａｇ、Ａｕ、及び／又はＣｕなどの遷移金属）及び／又はアルカリ金属イオンでインターカレートされる。析出物のバンドギャップエネルギーの変化は、それらの化学量論によるものであり、その結果、結晶子のサイズとはほぼ無関係である。したがって、ドープされたＭｘＷＯ３又はＭｘＭｏＯ３析出物は、同じサイズ及び／又は形状を維持することができるが、ドーパント「Ｍ」の同一性及び濃度「ｘ」に応じて、物品１０に多くの異なる色を提供することができる。さらには、熱処理時間及び温度が、化学量論「ｘ」と、おそらくは「Ｍ」の同一性を制御すると考えられている。例えば、比較的低温では、ＭｘＷＯ３及び／又はＭｘＭｏＯ３ブロンズの特徴である青色及び緑色が観察され、ここで、Ｍ＝アルカリであり、０．１＜ｘ＜０．４である。これらの「ブルーブロンズ」が形成される温度を上回ると、黄色、赤、及び橙などの色が形成され、これは、ＭｘＷＯ３の「ｘ」が＞０．４であり、熱処理時間が長くなると１に近づくことを示唆している。
したがって、Ｍがナトリウム以外のものである場合（すなわち、Ｍ≠Ｎａ）、又はＭが次の種の組合せである場合に、多色性、又は色の調整可能性は、ＭｘＷＯ３及びＭｘＭｏＯ３の「Ｍ」の濃度及び同一性の関数である：Ｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｓｎ、Ｐ、Ｓ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、及び／又はＵ。結果として得られる色は、総ドーパント濃度ｘと、Ｍの同一性とに起因するものである（すなわち、電子密度は異なるが、同じ電荷が異なる光学応答を生成することができる種）。理解されるようにｘ、列挙された種の幾つかは、あるｘ値まで（すなわち、０≦ｘ≦１よりも狭い範囲）しかインターカレートできない。これは、カチオンのサイズ及び電荷に起因しうる。例えば、赤、黄、及び／又は橙色は、二価カチオンＭ’を含む非化学量論的タングステン酸塩化合物から得ることができ、ここで、Ｍ’は、Ｍ’２－ＸＷＯ４（ここで、０＜ｘ＜１）の形態のＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ、のうちの１つである。
析出物を発生させるため、及び／又は、色及び／又は吸光度を生成するための物品１０の熱処理は、単一の工程又は複数の工程を介して達成することができる。例えば、例えば、物品１０によって示される色の生成（例えば、ＷＯ３及び／又はＭｏＯ３析出物の形成から始まり、その後、ドーパント種の同時インターカレーション（例えば、結晶へのＡｇ、Ａｕ、及び／又はＣｕカチオン）を伴うその結晶子の部分的還元が続く）は、物品１０が形成された直後に、又は後の時点で、単一の熱処理で完了することができる。例えば、物品１０は、キャストされ、次いで最終形態（例えば、レンズブランク若しくは他の光学的又は美的要素）へと加工され、次いで、色が生成される（例えば、析出物へのＡｇ、Ａｕ、及び／又はＣｕイオンのインターカレーション）温度のすぐ下の温度でアニールされうる。このアニーリングは、ＷＯ３及び／又はＭｏＯ３のクラスター化を開始し、その後、高温で二次熱処理を行い、ＷＯ３及び／又はＭｏＯ３結晶のさらなる結晶化及び部分還元、並びにＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、及び／又は他の種のインターカレーションを可能にして色を生成することができる。
析出物を生成する、及び／又はドーパントを析出物にインターカレートする物品１０の熱処理は、さまざまな時間及び温度の下で行われうる。物品１０の熱処理は、特に断りのない限り、不活性雰囲気（例えば、Ｎ２及び／又は空気）中で行われることが理解されよう。物品１０が炉内で熱処理される例では、物品１０は、制御された温度上昇を伴って室温で炉内に配置することができ、及び／又はすでに高温にある炉内に「押し込む」ことができる。熱処理は、約４００℃～約１０００℃、又は約４００℃～約７００℃、又は約４５０℃～約６５０℃の温度で行われうる。例えば、第２の熱処理は、約４００℃、又は約４２５℃、又は約４５０℃、又は約４７５℃、又は約５００℃、又は約５０５℃、又は約５１０℃、又は約５１５℃、又は約５２０℃、又は約５２５℃、又は約５３０℃、又は約５３５℃、又は約５４０℃、又は約５４５℃、又は約５５０℃、又は約５５５℃、又は約５６０℃、又は約５６５℃、又は約５７０℃、又は約５７５℃、又は約５８０℃、又は約５８５℃、又は約５９０℃、又は約５９５℃、又は約又は約６００℃、又は約６０５℃、又は約６１０℃、又は約６１５℃、又は約６２０℃、又は約６２５℃、又は約６３０℃、又は約６３５℃、又は約６４０℃、又は約６４５℃、又は約６５０℃、又は約６５５℃、又は約６６０℃、又は約６６５℃、又は約６７０℃、又は約６７５℃、又は約６８０℃、又は約６８５℃、又は約６９０℃、又は約６９５℃、又は約７００℃の温度で行われうる。これらの指定された熱処理温度の間のありとあらゆる値及び範囲が物品１０について想定されていることもまた理解されよう。
熱処理は、約１秒から約２４時間、又は約５分～約５００分、又は約５分～約３００分の時間で実施することができる。例えば、熱処理は、約１秒、又は約３０秒、又は約４５秒、又は約１分間、又は約２分間、又は約５分間、又は約１０分間、又は約１５分間、又は約２０分間、又は約２５分間、又は約３０分間、又は約３５分間、又は約４０分間、又は約４５分間、又は約５０分間、又は約５５分間、又は約６０分間、又は約６５分間、又は約７０分間、又は約７５分間、又は約８０分間、又は約８５分間、又は約９０分間、又は約９５分間、又は約１００分間、又は約１０５分間、又は約１１０分間、又は約１１５分間、又は約１２０分間、又は約１２５分間、又は約１３０分間、又は約１３５分間、又は約１４０分間、又は約１４５分間、又は約１５０分間、又は約１５５分間、又は約１６０分間、又は約１６５分間、又は約１７０分間、又は約１７５分間、又は約１８０分間、又は約１８５分間、又は約１９０分間、又は約１９５分間、又は約２００分間、又は約２０５分間、又は約２１０分又は約２１５分間、又は約２２０分間、又は約２２５分間、又は約２３０分間、又は約２３５分間、又は約２４０分間、又は約２４５分間、又は約２５０分間、又は約２５５分間、又は約３００分間、行われうる。熱処理は、約６時間以上、７時間以上、８時間以上、９時間以上、１０時間以上、１１時間以上、１２時間以上、１３時間以上、１４時間以上、又は１５時間以上のかなり長い時間にわたって行われうることが理解されよう。物品１０及び基板１４の加熱及び／又は冷却構成に基づいて、第１の部分３４及び第２の部分３８はそれぞれ、異なる温度で異なる時間、保持されうることが理解されよう。これらの指定された熱処理期間の間のありとあらゆる値及び範囲が物品１０について想定されていることもまた理解されよう。
幾つかの例では、次に、物品１０は、約０．１℃／分～約１００℃／分間、又は約０．１℃／分～約５０℃／分、又は約０．１℃／分～約１０℃／分の速度でより低い温度に冷却されうる。例えば、物品１０は、より低い温度で、約０．１℃／分、又は約０．５℃／分、又は約１℃／分、又は約１．５℃／分、又は約２℃／分、又は約３℃／分、又は約４℃／分、又は約５℃／分、又は約６℃／分、又は約７℃／分、又は約８℃／分、又は約９℃／分、又は約１０℃／分、又は約２０℃／分、又は約３０℃／分、又は約４０℃／分、又は約５０℃／分、又は約６０℃／分、又は約７０℃／分、又は約８０℃／分、又は約９０℃／分、又は約１００℃／分の速度で冷却されうる。第１の部分３４及び第２の部分３８などの物品１０の異なる部分は、以下でより詳細に説明されるように、異なる速度で冷却されうることが理解されよう。例えば、第１の部分３４及び第２の部分３８は、異なる速度で冷却されて、基板１４全体にわたって異なる光学的及び／又は機械的特性を生成することができる。これらの指定された熱処理冷却速度の間のありとあらゆる値及び範囲が物品１０について想定されていることもまた理解されよう。
より低い温度は、およそ室温（例えば、２３℃）～約５００℃、又はおよそ室温～約４００℃、又は約１００℃～約４００℃でありうる。例えば、より低い温度は、約２３℃、約５０℃、約７５℃、約１００℃、約１２５℃、約１５０℃、約１７５℃、約２００℃、約２２５℃、約２５０℃、約２７５℃、約３００℃、約３２５℃、約３５０℃、約３７５℃、約４００℃、又は約４２５℃、又は約４５０℃、又は約４７０℃、又は約５００℃でありうる。物品１０は、上記時間及び温度のうちの１つ以上を使用して、多段熱処理を受けることができることが理解されよう。これらの指定された熱処理のより低い温度の間のありとあらゆる値及び範囲が物品１０について想定されていることもまた理解されよう。
上記で説明したように、炉の使用に加えて又は代替的に、物品１０は、レーザ及び／又は他の局所的な熱源を使用することによって熱処理することができる。局所的な熱源の一例は、第１の部分３４及び第２の部分３８のうちの１つ以上を局所的に加熱する、物品１０及び／又は基板１４上に配置された、予熱されたヒートシンクを含みうる。基板１４は、予熱されたヒートシンクを配置する前に、室温にあるか、又は予熱されていてもよいことが理解されよう。このような例は、局所的な色又は多色効果を生み出すのに有利でありうる。レーザ及び／又は局所的な熱源は、析出物を生成するのに十分な熱エネルギーを供給して、及び／又はＡｇ、Ａｕ、及び／又はＣｕのうちの１つ以上を析出物にインターカレートして局所的な色を生成することができる。レーザ及び／又は他の熱源は、物品１０全体にわたって色及び／又は変化する光学特性を優先的に生成するために、物品１０全体にわたってラスタ化又は誘導されうる。レーザ及び／又は局所的な熱源の強度及び／又は速度は、物品１０のさまざまな部分が異なる色又は吸光度を示すように、物品１０を横切って移動するときに調整することができる。このような特徴は、物品１０に印、記号、テキスト、数字、及び／又は像を作成するのに有利でありうる。さらには、このような特徴は、勾配のある色合いを生成するのに有利でありうる。
上で説明したように、物品１０の組成及びそれが受ける熱処理に応じて、物品１０はさまざまな色を示しうる。具体的には、物品１０は、次の色を示しうる：青、緑、茶色、琥珀色、黄色、橙、赤、赤褐色、中間グレーとブロンズブラウンの濃淡、及び／又はそれらの組合せ。これらの色及び／又は色の組合せのいずれかが、上記で説明したように、物品１０全体に及び／又は物品１０の局所化された部分（例えば、第１の部分３４及び第２の部分３８）にバルク生成されうることが理解されよう。物品１０の色は、３次元のＬ＊ａ＊ｂ＊色空間で表すことができ、ここで、Ｌ＊は明度であり、ａ＊及びｂ＊はそれぞれ、緑－赤及び青－黄色の反対色である。加えて又は代替的に、物品１０の色は、Ｘ及びＹの値で表すこともでき、ここで、Ｙは輝度であり、Ｘは、非負になるように選択された円錐応答曲線の混合（例えば、線形結合）である。特に指定しない限り、Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊及びＸ、Ｙ色座標（鏡面反射成分が含まれている）は、熱処理後に圧延シートから切り取られた、研磨された厚さ０．５ｍｍのフラット上で、透過モードのＸ－Ｒｉｔｅ比色計を使用してＤ６５－１０の照明下で収集される。言い換えれば、色座標は透過色座標である。物品１０は、約６～約９０、又は約６～約８５、又は約４～約８６、又は約１４～約９０、又は約２１～約８８、又は約４．５～約８１、又は約３９～約９０、又は約８～約９０、又は約１５～約９１、又は約２８～約９２、又は約１６～約８１、又は約４９～約８９、又は約４１～約９６、又は約１５．６～約９６のＬ＊値を示しうる。物品１０は、約－１８．６～約４９、又は約－１３～約４１、又は約－９～約３８、又は約－１４～約３１、又は約－１１～約３６、又は約－１２～約２９、又は約－１２～約２６のａ＊値を示しうる。物品１０は、約－７．８～約５３．５、又は約－２～約６３、又は約２～約７０、又は約６～約７０、又は約１～約６８、又は約１～約６５、又は約４～約４９、又は約１～約３７、又は約４～約２４、又は約５～約３０のｂ＊値を示しうる。物品１０は、約０．２４～約０．６５、又は約０．３１～約０．６６、又は約０．２７～約０．６２、又は約０．２９～約０．６６、又は約０．３０～約０．６５、又は約０．２９～約０．６０、又は約０．３１～約０．５７、又は約０．３～約０．４８のｘ値を示しうる。物品１０は、約０．３２～約０．４３、又は約０．３４～約０．４０、又は約０．３３～約０．４３、又は約０．３５～約０．３８のＹ値を示しうる。上記範囲及び値の間のすべての値及び範囲が、Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊、Ｘ及びＹについて予定されていることが理解されよう。さらには、Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊、Ｘ及びＹ値のいずれかを、他のＬ＊、ａ＊、ｂ＊、Ｘ及びＹ値のいずれかと組み合わせて使用できることが理解されよう。
物品１０は、電磁放射のある特定の波長帯域にわたって吸光度を示しうる。結晶析出物の形成が基板１４の吸光度を増加させることから、色の生成に関連して上記のありとあらゆる方法もまた、基板１４の吸光度を等しく変化させうることが理解されよう。吸光度は、ミリメートルあたりの光学密度（ＯＤ／ｍｍ）で表すことができる。当業者に理解されるように、光学密度は、物品１０を出る光強度と物品１０に入る光強度との比の対数である。吸光度データは、ＩＳＯ １５３６８に従った測定規則に準拠して、ＵＶ／ＶＩＳ／ＮＩＲ分光光度計を使用して収集することができる。
約２８０ｎｍ～約３８０ｎｍの波長範囲にわたり、物品１０の第１の部分３４及び／又は第２の部分３８は、０．５ＯＤ／ｍｍ～約２０ＯＤ／ｍｍ、又は約０．５ＯＤ／ｍｍ～約１０ＯＤ／ｍｍ、又は約０．６ＯＤ／ｍｍ～約８ＯＤ／ｍｍ、又は約１ＯＤ／ｍｍ～約８ＯＤ／ｍｍ、又は約４ＯＤ／ｍｍ～約８ＯＤ／ｍｍの吸光度を有しうる。例えば、物品１０は、約２８０ｎｍ～約３８０ｎｍの波長にわたり、約０．５ＯＤ／ｍｍ、又は約１．０ＯＤ／ｍｍ、又は約１．５ＯＤ／ｍｍ、又は約２．０ＯＤ／ｍｍ、又は約２．５ＯＤ／ｍｍ 、又は約３．０ＯＤ／ｍｍ、又は約３．５ＯＤ／ｍｍ、又は約４．０ＯＤ／ｍｍ、又は約４．５ＯＤ／ｍｍ、又は約５．０ＯＤ／ｍｍ、又は約５．５ＯＤ／ｍｍ、又は約６．０ＯＤ／ｍｍ、又は約６．５ＯＤ／ｍｍ、又は約７．０ＯＤ／ｍｍ、又は約７．５ＯＤ／ｍｍ、又は約８．０ＯＤ／ｍｍ、又は約８．５ＯＤ／ｍｍ、又は約９．０ＯＤ／ｍｍ、又は約９．５ＯＤ／ｍｍ、又は約１０．０ＯＤ／ｍｍ以上の吸光度を有しうる。上記の値の間のありとあらゆる値及び範囲が想定されることが理解されよう。
約３８０ｎｍ～約４００ｎｍの波長範囲にわたり、物品１０の第１の部分３４及び／又は第２の部分３８は、約０．２ＯＤ／ｍｍ～約２０ＯＤ／ｍｍ、又は約０．２ＯＤ／ｍｍ～約１０ＯＤ／ｍｍ、又は約０．２ＯＤ／ｍｍ～約８ＯＤ／ｍｍ、又は約１．２ＯＤ／ｍｍ～約８ＯＤ／ｍｍ、又は約１．８ＯＤ／ｍｍ～約７．５ＯＤ／ｍｍの吸光度を有しうる。例えば、物品１０は、約３８０ｎｍ～約４００ｎｍの波長にわたり、約０．５ＯＤ／ｍｍ、又は約１．０ＯＤ／ｍｍ、又は約１．５ＯＤ／ｍｍ、又は約２．０ＯＤ／ｍｍ、又は約２．５ＯＤ／ｍｍ、又は約３．０ＯＤ／ｍｍ、又は約３．５ＯＤ／ｍｍ、又は約４．０ＯＤ／ｍｍ、又は約４．５ＯＤ／ｍｍ、又は約５．０ＯＤ／ｍｍ、又は約５．５ＯＤ／ｍｍ、又は約６．０ＯＤ／ｍｍ、又は約６．５ＯＤ／ｍｍ、又は約７．０ＯＤ／ｍｍ、又は約７．５ＯＤ／ｍｍ、又は約８．０ＯＤ／ｍｍ、又は約８．５ＯＤ／ｍｍ、又は約９．０ＯＤ／ｍｍ、又は約９．５ＯＤ／ｍｍ、又は約１０．０ＯＤ／ｍｍ以上の吸光度を有しうる。上記の値の間のありとあらゆる値及び範囲が想定されることが理解されよう。
約４００ｎｍ～約７００ｎｍの波長範囲にわたり、物品１０の第１の部分３４及び／又は第２の部分３８は、０．１ＯＤ／ｍｍ～約６ＯＤ／ｍｍ、又は約０．１ＯＤ／ｍｍ～約４．４ＯＤ／ｍｍ、又は約０．６ＯＤ／ｍｍ～約４．２ＯＤ／ｍｍの吸光度を有しうる。例えば、物品１０は、約４００ｎｍ～約７００ｎｍの波長にわたり、約０．５ＯＤ／ｍｍ、又は約１．０ＯＤ／ｍｍ、又は約１．５ＯＤ／ｍｍ、又は約２．０ＯＤ／ｍｍ、又は約２．５ＯＤ／ｍｍ、又は約３．０ＯＤ／ｍｍ、又は約３．５ＯＤ／ｍｍ、又は約４．０ＯＤ／ｍｍ、又は約４．５ＯＤ／ｍｍ、又は約５．０ＯＤ／ｍｍ、又は約５．５ＯＤ／ｍｍ、又は約６．０ＯＤ／ｍｍの吸光度を有しうる。上記の値の間のありとあらゆる値及び範囲が想定されることが理解されよう。
約７００ｎｍ～約２０００ｎｍの波長範囲にわたり、物品１０の第１の部分３４及び／又は第２の部分３８は、０．１ＯＤ／ｍｍ～約５．７ＯＤ／ｍｍ、又は約０．１ＯＤ／ｍｍ～約５．８ＯＤ／ｍｍ又は約０．１ＯＤ／ｍｍ～約５．２ＯＤ／ｍｍの吸光度を有しうる。例えば、約７００ｎｍ～約２０００ｎｍの波長範囲にわたり、物品１０は、約０．２ＯＤ／ｍｍ、又は約０．４ＯＤ／ｍｍ、又は約０．６ＯＤ／ｍｍ、又は約０．８ＯＤ／ｍｍ、又は約１．０ＯＤ／ｍｍ、又は約１．２ＯＤ／ｍｍ、又は約１．４ＯＤ／ｍｍ、又は約１．６ＯＤ／ｍｍ、又は約１．８ＯＤ／ｍｍ、又は約２．０ＯＤ／ｍｍ、又は約２．２ＯＤ／ｍｍ、又は約２．４ＯＤ／ｍｍ、又は約２．６ＯＤ／ｍｍ、又は約２．８ＯＤ／ｍｍ、又は約３．０ＯＤ／ｍｍ、又は約３．２ＯＤ／ｍｍ、又は約３．４ＯＤ／ｍｍ、又は約３．６ＯＤ／ｍｍ、又は約３．８ＯＤ／ｍｍ、又は約４．０ＯＤ／ｍｍ、又は約４．２ＯＤ／ｍｍ、又は約４．４ＯＤ／ｍｍ、又は約４．６ＯＤ／ｍｍ、又は約４．８ＯＤ／ｍｍ、又は約５．０ＯＤ／ｍｍ、又は約５．２ＯＤ／ｍｍ、又は約５．４ＯＤ／ｍｍ、又は約５．６ＯＤ／ｍｍ、又は約５．８ＯＤ／ｍｍの吸光度を有しうる。上記の値の間のありとあらゆる値及び範囲が想定されることが理解されよう。
約４００ｎｍ～約１５００ｎｍの波長範囲にわたり、物品１０は、約０．０４ＯＤ／ｍｍ以上、又は約０．０５ＯＤ／ｍｍ以上、又は約０．１０ＯＤ／ｍｍ以上、又は約０．１５ＯＤ／ｍｍ以上、又は約０．２０ＯＤ／ｍｍ以上、又は約０．２５ＯＤ／ｍｍ以上、又は約０．３０ＯＤ／ｍｍ以上、又は約０．３５ＯＤ／ｍｍ以上、又は約０．４０ＯＤ／ｍｍ以上、又は約０．４５ＯＤ／ｍｍ以上、又は約０．４９ＯＤ／ｍｍ以上、又は約０．５０ＯＤ／ｍｍ以上、又は約０．５５ＯＤ／ｍｍ以上、又は約０．６０ＯＤ／ｍｍ以上、又は約０．６５ＯＤ／ｍｍ以上、又は約０．６０ＯＤ／ｍｍ以上、又は所与の値の間のありとあらゆる吸光度値の第１の部分３４と第２の部分３８との吸光度の差を有しうる。例えば、第１の部分３４と第２の部分３８との吸光度の差は、約０．０４ＯＤ／ｍｍ～約０．７０ＯＤ／ｍｍ、又は約０．０４ＯＤ／ｍｍ～約０．６０ＯＤ／ｍｍ、又は約０．０４ＯＤ／ｍｍ～約０．５０ＯＤ／ｍｍ、又は約０．０４ＯＤ／ｍｍ～約０．４９ＯＤ／ｍｍ、又は約０．０４ＯＤ／ｍｍ～約０．４０ＯＤ／ｍｍ、又は約０．０４ＯＤ／ｍｍ～約０．３０ＯＤ／ｍｍ、又は約０．０４ＯＤ／ｍｍ～約０．２０ＯＤ／ｍｍ、又は約０．０４ＯＤ／ｍｍ～約０．１０ＯＤ／ｍｍの範囲でありうる。
約４００ｎｍ～約７５０ｎｍの波長範囲にわたり、物品１０は、約０．０４ＯＤ／ｍｍ以上、又は約０．０５ＯＤ／ｍｍ以上、又は約０．１０ＯＤ／ｍｍ以上、又は約０．５ＯＤ／ｍｍ以上、又は約１ＯＤ／ｍｍ以上、又は約５ＯＤ／ ｍｍ以上、又は約１０ＯＤ／ｍｍ以上、又は約１５ＯＤ／ｍｍ以上、又は約２０ＯＤ／ｍｍ以上、又は約２５ＯＤ／ｍｍ以上、又は約３０ＯＤ／ｍｍ以上、又は約３５ＯＤ／ｍｍ以上、又は約４０ＯＤ／ｍｍ以上、又は約４５ＯＤ／ｍｍ以上、又は約４９ＯＤ／ｍｍ以上、又は約５０ＯＤ／ｍｍ以上、又は約５５ＯＤ／ｍｍ以上、又は約６０ＯＤ／ｍｍ以上、又は約６５ＯＤ／ｍｍ以上、又は約６０ＯＤ／ｍｍ以上、又は所与の値の間のありとあらゆる吸光度値の第１の部分３４と第２の部分３８との吸光度の差を有しうる。例えば、第１の部分３４と第２の部分３８との吸光度の差は、約０．０４ＯＤ／ｍｍ～約７０ＯＤ／ｍｍ、又は約０．０４ＯＤ／ｍｍ～約６０ＯＤ／ｍｍ、又は約０．０４ＯＤ／ｍｍ～約５０ＯＤ／ｍｍ、又は約０．０４ＯＤ／ｍｍ～約４９ＯＤ／ｍｍ、又は約０．０４ＯＤ／ｍｍ～約４０ＯＤ／ｍｍ、又は約０．０４ＯＤ／ｍｍ～約３０ＯＤ／ｍｍ、又は約０．０４ＯＤ／ｍｍ～約２０ＯＤ／ｍｍ、又は約０．０４ＯＤ／ｍｍ～約１０ＯＤ／ｍｍの範囲でありうる。
物品１０は、第１の部分３４と第２の部分３８との「コントラスト比」を示しうる。コントラスト比は、所与の波長範囲にわたる第２の部分３８の平均吸光度を、同じ波長範囲にわたる第１の部分３４の平均吸光度で割った商として定義される。約４００ｎｍ～約７５０ｎｍの波長範囲にわたり（例えば、可視光）、第１の部分３４と第２の部分３８とのコントラスト比は、約１、又は約１．４、又は約２、又は約５、又は約１０、又は約２０、又は約３０、又は約４０、又は約５０、又は約６０、又は約７０、又は約８０、又は約９０、又は約１００、又は約１１０、又は約１２０、又は約１３０、又は約１４０、又は約１５０、又は約１６０、又は約１６５、又は約１７０、又は約１８０、又は約１９０又は約２００、又は所与の値の間のありとあらゆる値及び範囲でありうる。例えば、第１の部分３４と第２の部分３８とのコントラスト比又は約４００ｎｍ～約７５０ｎｍの波長範囲は、約１．４～約２００、又は約１．４～約１９０、又は約１．４～約１６５、又は約１．４～約１２０、又は約１．４～約９０、又は約１．４～約５０、又は約１．４～約２０、又は約１．４～約１０でありうる。
約７５０ｎｍ～約１５００ｎｍの波長範囲にわたり（例えば、可視光）、第１の部分３４と第２の部分３８とのコントラスト比は、約１、又は約１．５、又は約２、又は約２．５、又は約３、又は約３．５、又は約４、又は約４．５、又は約５、又は約５．５、又は約６、又は約６．５、又は約７、又は約７．５、又は約８、又は約８．５、又は約９、又は約９．５、又は約１０、又は約１０．５、又は約１１、又は約１１．５、又は約１２、又は約１２．５、又は約１３、又は約１３．５、又は約１４、又は約１４．５、又は約１５、又は約１５．５、又は約１６、又は約１６．５、又は約１７、又は約１７．５、又は約１８、又は約１８．５、又は約１９、又は約１９．５、又は約２０、又は約２０．５、又は所与の値の間のありとあらゆる値及び範囲でありうる。例えば、約７５０ｎｍ～約１５００ｎｍの波長範囲にわたる第１の部分３４と第２の部分３８とのコントラスト比は、約１．５～約２０、又は約１．５～約１８、又は約１．５～約１４、又は約１．５～約１０、又は約１．５～約８、又は約１．５～約５、又は約１．５～約３でありうる。
物品１０は、電磁放射の異なる波長帯域にわたって異なる透過率を示しうる。透過率はパーセント透過率で表すことができる。透過率データは、ＩＳＯ １５３６８に従った測定規則に準拠して、０．５ｍｍの厚さを有する試料でＵＶ／ＶＩＳ／ＮＩＲ分光光度計を使用して収集することができる。約２８０ｎｍ～約３８０ｎｍの波長範囲にわたり、物品１０は、０％～約５０％、又は約０．０１～約３０％、又は約０．０１％～約０．９１％の透過率を有しうる。例えば、物品１０は、約２８０ｎｍ～約３８０ｎｍの波長にわたり、約０．５％、又は約５％、又は約１０％、又は約１５％、又は約２０％、又は約２５％、又は約３０％、又は約３５％、又は約４０％、又は約４５％の透過率を有しうる。上記の値の間のありとあらゆる値及び範囲が想定されることが理解されよう。
物品１０は、約３８０ｎｍ～約４００ｎｍの波長範囲にわたり、０％～約８６％、又は約０．８％～約８６％、又は約０％～約２５％、又は約０．０２％～約１３％の透過率を有しうる。例えば、物品１０は、約３８０ｎｍ～約４００ｎｍの波長にわたり、約１％、又は約５％、又は約１０％、又は約１５％、又は約２０％、又は約２５％、又は約３０％、又は約３５％、又は約４０％、又は約４５％、又は約５０％、又は約５５％、又は約６０％、又は約６５％、又は約７０％、又は約７５％、又は約８０％の透過率を有しうる。上記の値の間のありとあらゆる値及び範囲が想定されることが理解されよう。透過率データは、ＩＳＯ １５３６８に従った測定規則に準拠して、０．５ｍｍの厚さを有する試料でＵＶ／ＶＩＳ／ＮＩＲ分光光度計を使用して収集することができる。
物品１０は、約４００ｎｍ～約７００ｎｍの波長範囲にわたり、約０％～約９５％、又は約０％～約８８％、又は約０％～約８２％、又は約０％～約７０％、又は約０％～約６０％、又は約０％～約５０％、又は約０％～約４０％、又は約０％～約３０％、又は約０％～約２０％、又は約０％～約１０％、又は約５％～約５０％、又は約１０％～約７０％の透過率を有しうる。上記の値の間のありとあらゆる値及び範囲が想定されることが理解されよう。透過率データは、ＩＳＯ １５３６８に従った測定規則に準拠して、０．５ｍｍの厚さを有する試料でＵＶ／Ｖｉｓ分光光度計を使用して収集することができる。
約４００ｎｍ～約７００ｎｍの波長範囲にわたり、物品１０は、約０％～約９０％、又は約０％～約８０％、又は約０％～約７０％、又は約０％～約６０％、又は約０％～約５０％、又は約０％～約４０％、又は約０％～約３０％、又は約０％～約２０％又は約０％～約１０％の透過率を有しうる。例えば、物品１０は、約４００ｎｍ～約７００ｎｍの波長範囲にわたり、約０％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、又は９０％の透過率を有しうる。上記の値の間のありとあらゆる値及び範囲が想定されることが理解されよう。透過率データは、ＩＳＯ １５３６８に従った測定規則に準拠して、０．５ｍｍの厚さを有する試料でＵＶ／Ｖｉｓ分光光度計を使用して収集することができる。
物品１０は、厚さ１ｍｍで、約４００ｎｍ～約７００ｎｍのすべての波長帯域にわたって、約０．１％～約２５％、又は約０．１％～約１５％、又は約０．１％～約１０％の散乱を示しうる。例えば、物品１０は、約２５％以下、約２４％以下、約２３％以下、約２２％以下、約２１％以下、約２０％以下、約１９％以下、約１８％以下、約１７％以下、約１６％以下、約１５％以下、約１４％以下、約１３％以下、約１２％以下、約１１％以下、約１０％以下、約９％以下、約８％以下、約７％以下、約６％以下、約５％以下、約４％以下、約３％以下、約２％以下、又は約１％以下の散乱を示しうる。上記の散乱値の間のありとあらゆる値及び範囲が想定されることが理解されよう。散乱データは、ＩＳＯ １３６９６ （２００２）光学及び光学機器－光学コンポーネントによって散乱された放射の試験方法（Optics and Photonics－Test methods for radiation scattered by optical components）に準拠して収集される。
さまざまな例によれば、物品１０は、反射鏡のような表面を示しうる。例えば、主面１８及び２２の１つ以上は、ガラス及び／又はガラスセラミックによって生成される典型的なフレネル反射よりも大きい反射を示しうる。このような例では、物品１０は、反射処理を受けて、表面１８、２２のうちの一方に近接する複数の金属粒子を生成しうる。反射処理は、熱処理と同時に（すなわち、以下により詳細に説明されるように）及び／又は異なる時間（例えば、熱処理の前及び／又は後）で実行することができることが理解されよう。物品１０は、このような例では、Ａｇ含有組成物（例えば、Ａｇ＋Ｗ、Ａｇ＋Ｍｏ＋Ｗ、Ａｇ＋Ａｕ＋Ｗ、又はＡｇ＋Ａｕ＋Ｍｏ＋Ｗ）から構成されうる。反射処理中、物品１０は、約４００℃～約７００℃、又は約５００℃～約６００℃の温度に曝露されうる。例えば、物品１０は、約４００℃、又は約４２５℃、又は約４５０℃、又は約４７５℃、又は約５００℃、又は約５２５℃、又は約５５０℃、又は約５７５℃、又は約６００℃、又は約６２５℃、又は約６５０℃、又は約６７５℃、又は約７００℃の温度に曝露されうる。反射処理は、物品１０に対して、約０．５分～約３６０分、行うことができる。反射処理は、金属析出物が形成されるように還元雰囲気で行うことができる。さまざまな例によれば、反射処理中の物品１０の周囲の雰囲気は、Ｈ２を含みうる。例えば、雰囲気は、約０．５％、１．０％、１．５％、２．０％、２．５％、又はそれより大きいＨ２の分圧を有しうる。加えて又は代替的に、物品１０は、完全燃焼がないように（すなわち、還元性雰囲気を形成するように）ガス／酸素比が調整される、ガス－酸素炎に曝露されうる。反射処理（例えば、制御された酸化又は還元雰囲気で行われる）を利用して、物品１０のバルク又は表面組成をさらに変化させ、次に物品１０の光吸収を変更することができることが理解されよう。
還元雰囲気下での反射処理により、物品１０内のＡｇ１＋カチオンが還元されて、可視波長の光（例えば、約４００ｎｍ～約７００ｎｍ）を散乱させるのに十分な大きさ（例えば、＞５０ｎｍ）の金属銀析出物が物品１０の本体内に形成される。反射処理の時間及び温度を制御することにより、Ａｇ金属粒子を、物品１０の近接表面に制御可能に析出させることができる。例えば、複数のＡｇ金属粒子は、主面１８、２２の最初の数マイクロメートル（例えば、０．１～２０μｍ）内に存在しうる。さらに他の例では、金属粒子は、物品１０の厚さ全体に分布しうる（例えば、物品１０が十分に薄い例では）。物品１０の表面の最初の数マイクロメートル内のＡｇカチオンのごく一部のみが還元されて金属Ａｇ粒子を形成する例では、物品１０は、可視波長で部分的又は広帯域反射体として機能することができる。したがって、物品１０の反射色は、それがある特定の可視波長のみを反射する場合、変更することができる。十分な量の金属銀粒子が形成される場合、物品１０は、すべての可視波長を均一に反射するように（すなわち、広帯域ミラーとして機能するように）調整されうる。反射処理の所与の温度での時間が増加するにつれて、Ａｇ金属粒子がより多くなり、物品１０内においてＡｇ粒子がより深く形成される。反射処理を十分な時間及び温度で行うと、金属Ａｇ粒子が物品１０の厚さ全体に析出し、非常に不透明に変化しうる。
他の反射処理が実施されうることが理解されよう。例えば、部分反射面は、有機物（例えば、砂糖、コーンスターチ、又はグラファイト）を含浸させた粉末化したグラファイト又は粘土のスラリーなどの有機化合物を物品１０の表面に堆積させ、それを周囲空気中で焼成することによって形成することができる。これにより、有機剤による物品１０中の銀イオンの局所的な還元が可能になる。このような処理により、さまざまな色及び反射率のパターンを生成することができる。
物品１０は、約３６０ｎｍ～約７６０ｎｍの波長帯域にわたって、約１０％以下、又は約９％以下、又は約８％以下、又は約７％以下、約６％以下、約５％以下、約４％以下、約３％以下、約２％以下、又は約１％以下の反射処理前の反射率を有しうる。反射処理が完了すると、物品１０は、約４００ｎｍ～約７００ｎｍの波長帯域にわたって 、約１％以上、約２％以上、又は約３％以上、又は約４％以上、約５％以上、約６％以上、約７％以上、約８％以上、約９％以上、約１０％以上、約１１％以上、約１２％以上、約１３％以上、約１４％以上、約１５％以上、約１６％以上、約１７％以上、約１８％以上、約２０％以上、約２１％以上、約２２％以上、約２３％以上、約２４％以上、又は約２５％以上の平均反射率を有しうる。反射色の測定値は、反射モードのＤ６５－１０照明条件下でＸ－Ｒｉｔｅ比色計を使用して収集される。
反射処理の使用により、熱処理による析出物の形成の前及び／又は後に、物品１０の内部に部分的又は高度に反射性のコーティングが生成しうる。言い換えれば、物品１０は、ガラス状態又はガラスセラミック状態のいずれかで反射性にすることができる。このような特徴は、還元された金属粒子の濃度並びに吸収性析出物の濃度及び化学量論を変化させることによって、物品１０の完全な消滅をさらに修正可能にするのに有利でありうる。反射性金属粒子は、物品１０の表面の最初の数マイクロメートル以内に形成され、蒸着又は湿式化学法によって堆積される多くの反射性コーティングのように、材料の表面だけに形成されるわけではないため、金属粒子の形成は、引っかき傷、酸、及び塩基に耐性のある、部分的又は広帯域の反射コーティングを生成するのに有利でありうる。
次に図２を参照すると、物品１０を形成する方法５０が示されている。理論に縛られはしないが、タングステン及びモリブデンガラス結晶析出物は、従来のガラス（すなわち、着色及び／又は染色された中間層を使用する）又はガラスセラミックとは根本的に異なる機構で物品１０の吸光度を発生させる。したがって、物品１０の熱処理中の加熱及び冷却に関連するプロセスステップを調整することにより、冷却に関連するプロセスステップに簡単な変更を加えることによって、光学濃度又は着色に加えて色の調整可能性を容易に調節することができる。
方法５０は、実質的に均質なバルク組成を有する基板１４を形成するステップ５４から開始することができる。上記で説明したように、基板１４は、結晶析出物を含まないガラス状態でありうる。ガラス基板１４は、以下でより詳細に説明されるように、同じ又は異なる方法で熱処理することができる第１の部分３４及び第２の部分３８を含む。ガラス状態の基板１４は、物品１０に概説されている上記の組成物のいずれかを有しうる。物品１０の組成に応じて、基板１４は、形成直後にガラス状態にあり、結晶析出物がない場合がありうるが、そのような状況は、本明細書で提供される教示を超えないことが理解されよう。
次に、基板１４の第１の部分３４及び第２の部分３８の少なくとも一方を可変的に結晶化して、第１の部分３４及び第２の部分３８の少なくとも一方内に複数の結晶析出物を形成する工程５８が行われる。第１の部分３４及び／又は第２の部分３８の可変結晶化は、さまざまな方法で実施することができる。熱処理に関連して上で強調された時間、温度、加熱速度、及び冷却速度は、以下に提供される例を通して達成されうることが理解されよう。さらには、さまざまな例では、その説明において、第１の部分３４及び第２の部分３８のうちの一方を強調する可能性があるが、他の部分の使用が本明細書で提供される教示から逸脱しないことが理解されよう。
可変結晶化の第１の例では、可変結晶化は、基板１４の第１の部分３４及び第２の部分３８を異なる温度で熱処理することによって行われうる。例えば、第１の部分３４は、第２の部分３８が曝露及び／又は加熱される温度よりも低い温度に曝露及び／又は加熱されうる。第２の部分３８が曝露される温度は、結晶析出物の形成を生成するのに十分に高くてもよく、一方、第１の部分３４が曝露される温度は、析出物を形成するのに十分に高くなくてもよい。実際には、第１の部分３４と第２の部分３８との間のこのような温度勾配又は温度差は、さまざまな方法で達成することができる。幾つかの例では、ヒートシンクは、熱処理の前に基板１４の第１の部分３４上に置くことができ、これは、第１の部分３４の温度が、上で強調したように結晶析出物が形成される温度に達しないように機能しうる。加えて又は代替的に、第１の部分３４及び第２の部分３８を熱処理することは、勾配炉内で第１の部分３４又は第２の部分３８を選択的に加熱することによって、又は局所加熱によって（例えば、レーザ、赤外線ランプ、ヒートガン、ホットアイテムなどを介して）実行されうる。第１の例の別の実装形態では、予熱されたヒートシンクを第２の部分３８上に置くことができるが、第１の部分３４には置かれず、その結果、第２の部分３８は、基板１４の第１の部分３４及び第２の部分３８を異なる温度で熱処理することによって（すなわち、第１の部分３４が室温又はヒートシンクとは異なる別の高温にある）、選択的に結晶化される。
可変結晶化の第２の例では、第１の部分３４及び第２の部分３８を可変的に結晶化する工程は、基板１４の第１の部分３４及び第２の部分３８を同じ温度で熱処理すること、及び第１の部分３４及び第２の部分３８を異なる冷却速度で冷却することによって行われうる。第１の部分３４及び第２の部分３８を異なる速度で冷却することは、さまざまな方法で行われうる。例えば、ヒートシンクは、該ヒートシンクが第２の部分３８と同じ温度になるように、熱処理中に基板１４の第２の部分３８上に置くことができる。熱から取り出されると、ヒートシンクがない第１の部分３４は、より速く冷却する傾向があり（すなわち、結晶化温度をより早く下回り、それにより、より少ない及び／又はより小さい結晶析出物が成長する）、一方、ヒートシンクがある第２の部分３８は、ヒートシンクの追加の熱質量に起因して、より遅く冷却する傾向がある（すなわち、より多くの及び／又はより大きい結晶析出物、及び／又は異なる化学又は構造の結晶析出物を成長させる）。加えて又は代替的に、第１の部分３４及び第２の部分３８のうちの１つ以上は、赤外線シールドで覆われうる。赤外線シールドは、基板１４の第１の部分３４及び第２の部分３８のうちの１つ以上の上又は上方に取り外し可能に配置することができるフィルム、コーティング、箔、又は他の構造でありうる。赤外線シールドは、基板１４から放出される光の赤外線波長範囲を反射するように構成された金属（例えば、アルミニウム、鉄など）又は他の材料から構成されうる。このような赤外線シールドの使用は、基板１４から放出された赤外線を基板１４に反射して戻すのに有利であり、その結果、第１の部分３４及び第２の部分３８のうちの１つ以上の冷却速度が遅くなりうる（すなわち、赤外線の再吸収に起因する）。異なる反射／吸収特性を有する異なる赤外線シールドを第１の部分３４及び第２の部分３８に使用することができ、その結果、両方の部分（第１の部分３４及び第２の部分３８）が赤外線シールドを含むが、第１の部分３４及び第２の部分３８の冷却速度は依然として異なっていてもよいことが理解されよう。赤外線シールド及び／又はヒートシンクの追加、及び冷却速度の低下により、基板１４が高温で費やす時間が増加し、より多くの結晶化が起こる（すなわち、光学特性により大きな影響を及ぼす）。例えば、基板１４の第１の部分３４及び第２の部分３８は、ヒートシンク及び／又は赤外線シールドの使用に起因して、異なる時間の間、約４００℃を超える温度に供されうる。第１の部分３４及び第２の部分３８を異なる冷却速度で冷却することを可能にするために、基板１４が同じ温度で熱処理される必要がないように、ヒートシンク及び／又は赤外線シールドは、勾配温度炉又は第１の部分３４及び第２の部分３８の不均一な加熱が発生する他の状況で利用されうることが理解されよう。
第３の例では、第１の部分３４及び第２の部分３８を可変的に結晶化する工程は、第１の部分３４及び第２の部分３８の温度を異なる加熱速度で上昇させることを含みうる。例えば、ヒートシンクは、基板１４が炉又は他の熱源内に配置される前に、周囲温度で第１の部分３４上に配置することができる。炉が結晶化温度まで加熱されると、ヒートシンクの追加された熱質量は、基板１４の第１の部分３４の加熱速度を遅くする。したがって、第１の部分３４は、第２の部分３８よりも遅い速度で加熱することができる。ヒートシンクを備えた第１の部分３４は、ヒートシンクを備えていない第２の部分３８よりも遅い速度で加熱されることから、第１の部分３４が結晶化温度で費やす時間は、第２の部分３８よりも短くすることができ、第２の部分３８の選択的結晶化及び光学密度の増加をもたらす。
第４の例では、基板１４の第２の部分３８は、基板１４を可変的に結晶化するために、それに適用される予熱されたヒートシンクを有しうる。基板１４は、室温であっても、高温であってもよい。ヒートシンクは、基板１４の結晶化温度を上回る温度であってよく、その結果、予熱されたヒートシンクと接触する第２の部分３８のエリアが、選択的に結晶化され、また、第１の部分３４と比較して光学特性が変化し、基板１４が可変的に結晶化される。
明確にするために簡潔に説明されているが、可変結晶化の第１、第２、第３、及び第４の例を達成するためのさまざまな方法が存在し、そのような方法は、本明細書で提供される教示から逸脱することなく使用することができることが理解されよう。例えば、基板１４全体にわたるさまざまな冷却又は加熱は、エアジェット又はバーナ、若しくは誘導された温度勾配を有する型を使用することによって誘導することができる。
上記の例を利用することにより、第１の部分３４及び第２の部分３８は、（ａ）異なる温度（すなわち、例１及び３）、（ｂ）異なる加熱速度（すなわち、例３）、及び（ｃ）異なる熱保持時間（すなわち、例２及び３）のうちの１つ以上で、基板１４の第１の部分３４及び第２の部分３８を熱処理することによって、可変的に結晶化することができる。上で強調したように、基板１４の結晶化は、基板１４の光学特性の変化をもたらすことができ、したがって、基板１４の可変結晶化は、これらの光学特性の選択的形成をもたらすことができる。例えば、第１の部分３４及び第２の部分３８のうちの少なくとも一方の可変結晶化は、次のうちの少なくとも１つをもたらしうる：（ａ）約４００ｎｍ～約７５０ｎｍの波長範囲にわたる、約０．０３ＯＤ／ｍｍ～約４９ＯＤ／ｍｍの第１の部分３４と第２の部分３８との吸光度の差、及び（ｂ）約７５０ｎｍ～約１５００ｎｍの波長範囲にわたる、約０．０３ＯＤ／ｍｍ～約０．６９ＯＤ／ｍｍの第１の部分３４と第２の部分３８との吸光度の差。さらには、可変結晶化は、基板１４の第１の部分３４及び第２の部分３８の少なくとも一方に複数の結晶析出物を生成させることができ、その結果、（ｉ）約４００ｎｍ～約７５０ｎｍの波長範囲にわたり、第１の部分３４と第２の部分３８との間に、約０．０４ＯＤ／ｍｍ～約４９ＯＤ／ｍｍの吸光度の差が存在し、かつ（ｉｉ）第１の部分３４と第２の部分３８とのコントラスト比が、約４００ｎｍ～約７５０ｎｍの波長範囲にわたり、約１．４～約１６５である。
本開示のさまざまな例は、さまざまな特性及び利点を提供することができる。ある特定の組成物に関連して、ある特定の特性及び利点が開示されうるが、開示されるさまざまな特性及び利点は他の組成物に等しく適用可能でありうることが理解されよう。
第１に、本開示の使用は、基板１４をパターン化する簡単な低コストの方法を可能にし、結晶化されるように指定された部分（例えば、第１の部分３４及び第２の部分３８）は、箔、金属、又は絶縁体でマスキングすることのみを必要とする。さらには、開示された方法５０は、第１の部分３４及び／又は第２の部分３８がパターン形成するために絶縁又は加熱されうることから、受動モードおよび能動モードの両方で機能する。バーナ、トーチ、レーザ、ヒートランプ、又はホットフィラメントなどの局所的な熱源を使用してパターン形成することができる。
第２に、従来の感光性ガラスで必要とされるようなマスクを介した紫外線露光を必要とせずに、勾配のある色合い及び色、有効開口、装飾のためのパターン形成、並びにテキストを、基板１４内に生成することができる。このような特徴は、低コストで審美的に心地よい基板１４を可能にするのに有利でありうる。さらには、自動車関連の例では、勾配のある色合いを基板１４に発生させることができ、これは、高価な段階的ポリビニルブチラール中間層及びインク／フリットボーダーに取って代わることができる。
第３に、物品１０及び基板１４の組成物は、勾配のある色合い、勾配のある色、パターン形成、及び／又は材料内で「発生」したしるし（例えば、テキスト、像など）を有する（すなわち、エッチング、顔料の堆積、又は他の方法によって適用されない）、自動車及び建築用のグレージング、消費者電化製品用の筐体、及び眼科用レンズの製造を可能にする。
自動車の例では、物品１０は、積層ガラスパネルの縁部に塗布されたインク／フリットの除去を補助し、積層プロセスで用いられるシーラントの紫外線保護を提供し、接着剤の継ぎ目を見えないようにすることができる。物品１０を製造する開示された方法５０では、勾配のある色合い及びエッジシェーディングを達成することができ、これは、紫外線遮断剤として、また美的目的のために役立ちうる。眼科用レンズの例では、適用するのに費用がかかり、引っかき傷を被りやすい従来のフィルムを使用せずに、勾配のある色合い及び色を実現することができる。
第４に、本明細書に開示される物品１０の組成は、既知の銅、銀、及び金をドープしたガラスとは異なるため、物品１０の色は、組成を変更することなく広く調整することができ、多くの異なる色にわたって光学仕様を成功裏に満たすことができる。したがって、物品１０について本明細書に開示されている組成物のファミリーは、着色された物品の製造を合理化するための実用的な解決策を提供することができる。上で説明したように、成形後の熱処理時間及び温度を変えることにより、広範囲の吸光度を達成することができる。したがって、ガラスの単一のタンクを使用して、顧客の要求に応じて複数の特定の色に熱処理することができる物品１０を連続的に製造することができる（すなわち、生産のダウンタイムを減らし、使用できない移行ガラスを減らす）。さらには、物品１０のさまざまな組成物はまた、物品１０全体にわたって熱処理時間及び温度を変化させることによって、ほぼ完全な虹の色を生成することができる（例えば、単一の物品内で虹の色を生成することができる）。色の変化に加えて、知覚された色合い、又は透過率は、物品１０全体で変化しうる。物品１０自体の色合いを調整することができるため、従来の物品の染色されたプラスチック積層体、フィルム、又は染色されたポリカーボネートレンズを排除することができる。さらには、物品１０によって達成される色、反射率、及び／又は色合いは、物品１０自体の特性であるため、物品１０は、従来のポリマー物品よりも高い環境耐久性（例えば、耐摩耗性及び／又は耐薬品性）を示しうる。特定の用途では、物品１０は、サングラスレンズとして（すなわち、物品１０は、サングラス着用者を熱及び放射線から保護するために赤外線を吸収することに加えて、多種多様な色を提供することができるため、有利でありうる）、及び／又は自動車又は建築用途で利用することができる（例えば、同じウィンドウペインで勾配フェード又は複数の色が所望される場合、有害な紫外線及び／又は赤外線放射を遮断し、それによってそれらを備える車又は建物の冷暖房負荷を軽減しつつ、モノリシックな物品１０すべての複数の色、透過率、及び彩度に関して新しいレベルの柔軟性を設計者に提供する）。例えば、物品１０は、ＩＳＯ １４ ８８９：２０１３及び８９８０－３ ２０１３、ＡＮＳＩ Ｚ８０．３－２００１、ＡＳ １０６７－２００３、及びＩＳＯ １２３１２－１：２０１３の規格を満たしうる。
第５に、物品１０は、さまざまな熱処理を用いて調整可能な光学特性（例えば、色、透過率など）を示すことができるため、勾配炉又は赤外線ランプ下での処理は、単一の材料内にほぼ完全な虹色を生成することができる（例えば、これは、携帯電話又はタブレットの背面などの美的目的にとって望ましい場合がある）。さらには、熱処理が局所化されうるため（例えば、レーザの使用を通じて）、物品１０は、パターン化可能及び着色可能でありうる。例えば、レーザ－支援による加熱及び／又は冷却プロセスは、異なる波長を利用して、新しい装飾材料を生成し、物品１０内にロゴ及び画像を迅速に生成することができる。レーザ出力及び書き込み速度を最適化することにより、多くの色を実現することができる。さらには、複数の波長を用いたレーザパターニングを使用して、選択的に漂白する（すなわち、析出物の溶解及び化学的変化を通じて選択された領域の色及び／又は色合いを除去する）ことができ、これは、装飾、勾配吸収、又は他の独特の芸術的効果に有用でありうる。
以下の実施例は、それらを製造する方法を含む、本開示のガラスセラミック材料及び物品のある特定の非限定的な例を表す。
次に図３Ａ及び３Ｂを参照すると、試料１、２、及び３として示される３枚のガラスセラミックウェハ（例えば、基板１４）の画像が提供されている。試料１、２、及び３の組成が表６に概説されている。
試料１、２、及び３は、試料１が試料２及び３に接触しないように、かつ試料２が試料３を部分的に覆うように、セルラーセラミック片上に配置した。次に、試料１～３を、５５０℃に予熱し、約４０分間保持した周囲空気電気オーブンに押し込んだ（例えば、ステップ５８）。試料１、２、及び３をオーブンからセルラーセラミック片上に取り出し、周囲空気中で放冷した。試料２が試料３と重なっている場合にのみ、強い赤色を有する着色領域７０が発生した。実験は、試料の冷却速度を変更することによって（例えば、試料２を試料３の一部の熱ブランケットとして使用することによって）、吸光度の有意な変化を観察することができることを示している。理論に縛られはしないが、着色領域７０は、重なり合った試料２及び３のより高い熱質量がよりゆっくりと冷却し、結晶析出物のより大きい体積及び平均サイズをもたらす結果であると考えられている。
次に図３Ａ～３Ｄを参照すると、試料２（図３Ｃ）及び試料３（図３Ｄ）のＯＤ／ｍｍでの吸光度スペクトルが提供されている。領域「Ａ」及び「Ｃ」（例えば、第１の部分３４）は、互いに接触していない試料２及び３のセクションであった。領域「Ｂ」及び「Ｄ」（例えば、第２の部分３８）は、互いに直接接触しており、試料２及び試料３のそれぞれの着色領域７０を形成している。
次に図４Ａ及び４Ｂを参照すると、表６に概説されている組成で製造したガラスセラミックウェハの画像が提供されている。図４Ａでは、ウェハは、その上にさまざまなステンレス鋼のワッシャー及びナット（例えば、ヒートシンク）を配置して、周囲空気の電気オーブン内で、５５０℃で約６０分間熱処理した後、ラボベンチで、空気中で冷却されている。次に、ウェハを周囲空気中で放冷した。ワッシャーとボルトが、色を生成する結晶子が形成される温度を上回って熱を長く保持するため、ウェハが冷えると、ワッシャーとナットの周囲の領域が最初は明るくなることに留意されたい。ウェハがさらに冷えると、ワッシャーとナットの周囲及び下の領域がより暗く見える。図４Ｂでは、完全に冷却された室温のウェハがライトテーブル上に置かれ、光学密度の違いが強調されている。
次に図４Ｃを参照すると、ワッシャーを組み込んだ図４Ａのウェハの冷却速度を説明するための時間に対する温度のプロットが提供されている。図４Ｃのプロットは、表６と同じ組成及び図４Ａと同じ熱処理（５５０℃で１時間、次に周囲空気中で冷却）を使用して形成された。冷却中、熱電対を取り付けて、金属ワッシャーに接触していないウェハ（すなわち、図４Ｃでは「ウェハ」と表示）と、ワッシャーに接触しているウェハ（すなわち、図４Ｃでは「ワッシャー」と表示）の温度を測定した。データから明らかなように、金属ワッシャーに接触するウェハの部分は、よりゆっくりと冷却された。ウェハ自体は約１．０４℃／秒の速度で冷却され、金属ワッシャーに接触するウェハは０．６４９℃／秒で冷却された（すなわち、約１．６倍遅い）。金属ワッシャーの存在に関連するこのようなより遅い冷却速度が、結晶子のサイズ及び量を増加させ、それが次に図４Ｂで観察される光学パターンを生成したと考えられている。
次に図５Ａ及び５Ｂを参照すると、表６の組成で製造されたウェハの画像が提供されている。図５Ａは、熱処理前にウェハ上に円筒形状のグラファイト部品を配置した状態で、周囲空気電気オーブン内で、５５０℃で約６０分間熱処理した後に、ラボベンチで、空気中で冷却するウェハの画像である。図４Ａで観察されたものと同様に、グラファイトがヒートシンクとして機能し、ガラスが色生成温度を上回ったまま維持されるため、グラファイトの熱の周囲の領域は、最初は透明のままである（図５Ａ）。この場合も、部品が冷えると、グラファイト部品の下の領域が暗くなる（図５Ｂ）。中空／リング状の形状であるにもかかわらず、得られる色は、部品の実際の形状を反映していないことに留意されたい。理論に縛られはしないが、得られた形状は、部品の大きい熱質量と、グラファイト部品からの熱の拡散によるものと考えられている。
次に図６Ａ及び６Ｂを参照すると、表６の組成で製造されたウェハの画像が提供されている。図６Ａは、熱処理前にウェハ上に２つのステンレス鋼ワッシャーを配置して、周囲空気電気オーブン内で、５５０℃で約６０分間熱処理した後のラボベンチでの空気中でのウェハの冷却の画像である。周囲空気で冷却すると、図４Ｂ及び５Ｂで観察されたものと同様の挙動が観察されたが、ウェハをオーブンから取り出してから数秒後にワッシャーを取り外すことにより、結果として得られる暗色パターンの解像度が高くなった。
次に図７Ａを参照すると、表６の組成で製造された３つのウェハの画像が提供されている。薄い（すなわち、約０．５ｍｍ）亜鉛メッキされた金属文字（例えば、ヒートシンク及び／又は赤外線シールド）を、熱処理の前に３つのウェハの上に置き、その後、周囲空気電気オーブン内で、５５０℃で約１．５時間熱処理し、その後、周囲の空気で冷却した。金属製ヒートシンクの厚さが薄くなり、熱拡散が減少したことにより、解像度が向上した。
次に図７Ａ及び７Ｂを参照すると、「Ｅ」で示される金属文字Ｇと接触していない領域（例えば、第１の部分３４）と、「Ｆ」で示される金属文字Ｇの下にある第２の領域（例えば、第２の部分３８）との間のＯＤ／ｍｍでの吸光度スペクトルのプロットが提供されている。
次に図８Ａ及び８Ｂを参照すると、表６の組成で製造されたウェハの画像が提供されている。アルミ箔層（例えば、赤外線シールド）は、図７Ａに示したものと同様の効果を有する。図示される例では、ウェハをＲｅｙｎｏｌｄｓ（登録商標）アルミ箔で包み、５５０℃で約６０分間熱処理し、周囲空気中で冷却した（図８Ａ）。図８Ｂは、さまざまな厚さのアルミ箔ストリップを同じ組成及び熱処理を用いたウェハに巻き付けた結果を示している。両方の部分において、アルミ箔で覆われた領域（例えば、第２の部分３８）は、覆われていない領域（例えば、第１の部分３４）よりも著しく暗かった。理論に縛られはしないが、アルミ箔の熱質量が小さいため、吸光度の変化は、アルミ箔が赤外線反射器として機能し、これが冷却時に赤外線で発光するウェハの冷却速度を遅くした結果であると考えられている。
次に図９Ａを参照すると、表６の組成で製造されたウェハの画像が提供されている。金属ナット（例えば、ヒートシンク）の使用は、その局所領域が結晶化温度に達するのを防ぐことによって、接触する領域内のウェハの着色を遅らせるか、又は完全に防ぐように作用することもできる。例えば、金属ナットをウェハ上に置き、ウェハをより短い時間（１～３０分）で熱処理し、続いて急速に冷却することにより、金属ナットは、ウェハが結晶化温度に到達するのを妨げることができる。金属ナットは、それが位置づけられているウェハよりもゆっくりと加熱されるため、金属ナットの下の領域は、その領域での色生成結晶の形成を遅くする残りの材料よりも低温のまま維持される。図９Ａのウェハは、６００℃で７分間熱処理され、周囲空気中で冷却された。金属ナットが配置されたおおよその領域は、ほぼ透明なままであった。
次に図９Ａ及び９Ｂを参照すると、「Ｇ」で表される、金属ナットに直接接触していた明るい色の領域と、「Ｈ」で表される、金属ナットに接触していない試料のより暗く着色した領域とのＯＤ／ｍｍ単位での吸光度スペクトルが提供されている。
次に図１０Ａを参照すると、表６に提供される組成を有するウェハの画像が、図１０Ａに提供されている。ウェハを次の方法で処理した：（１）２つのステンレス鋼ワッシャーを周囲空気電気オーブン内で７００℃に予熱した；（２）同時に、１枚のアニールされていないウェハを５５０℃で５分間保持している周囲空気電気炉に入れた；（３）７００℃のワッシャーを予熱したウェハ上に移し、５５０℃で５分間保持した；（４）次に、ウェハをオーブンから取り出し、ワッシャーを表面から外し、次いでウェハを５５０℃でさらに５分間加熱した；（５）空気中で冷却すると、ワッシャーが置かれた場所の像がウェハ内に現れた。このような熱処理は、ウェハ上に置かれたヒートシンクの温度が結晶化温度又はそれ以上であり、それが置かれたウェハの領域の温度を局所的に上昇させる場合、特定の領域を選択的に結晶化するためにも（すなわち、焼き印のように）使用することができることを示唆している。
次に図１０Ａ及び１０Ｂを参照すると、「Ｉ」で表される、金属ワッシャーに接触していない明るい色の領域と、「Ｊ」で表される、金属ワッシャーに接触していた試料のより暗く着色した領域のＯＤ／ｍｍ単位での吸光度スペクトルが提供されている。
次に図１１Ａを参照すると、図１０Ａと同様に、図１０Ａに関連して説明した手法の追加の例が提供されている。次の方法で処理された図１０Ａの組成を有するウェハの写真が示されている：（１）５５０℃に予熱された周囲空気電気炉内にウェハを１０分間置いた；（２）同時に、ステンレス鋼ワッシャーをすぐに周囲空気電気炉内で７００℃に予熱した；（３）予熱したワッシャーを炉から取り出し、ウェハの上に置き、さらに５５０℃でさらに１０分間加熱した；（４）その上にワッシャーを備えたウェハをオーブンから取り出した；（５）次に、ワッシャーを表面から直ちに取り外し、ウェハを周囲空気中で放冷した。ワッシャーが接触していたウェハの領域は赤色だったが、接触していない領域は琥珀色であった。
次に図１１Ａ及び１１Ｂを参照すると、「Ｋ」で表される鋼ワッシャーに接触していなかった琥珀茶色に着色した領域と、領域「Ｌ」で表される、金属ワッシャーの真下にある赤色に着色した領域のＯＤ／ｍｍ単位での吸収スペクトルが提供されている。
次に表７を参照すると、図３Ｃ、３Ｄ、７Ｂ、９Ｂ、１０Ｂ、及び１１Ｂのプロットに提供される実施例のさまざまな光学特性が提供されている。
表８は、領域２／領域１（例えば、第２の部分３８を第１の部分３４で割ったもの）のＯＤ／ｍｍでの平均可視（４００～７５０ｎｍ）及び近赤外線（７５０～１５００ｎｍ）吸光度のコントラスト比を提供している。コントラスト比の値は、選択的結晶化から現れる吸光度の変化を示している。
次に図１２Ａ～図１４Ｂを参照すると、表６に概説された組成物で製造したガラスセラミックウェハの追加の例が提供されている。ガラスセラミックウェハは、異なる光学特性（例えば、透過率、色、光学密度など）を有する複数の部分を提供するために熱処理に供され、それにより、ウェハに勾配のある色合いをもたらした。これらの実施形態では、ＩＲ反射コーティング及びさまざまな形状の絶縁コアを含むハイブリッド熱ヒートシンクを使用して、ウェハの局所温度を変化させ、これにより、ウェハの吸光度を変化させた。ヒートシンクは、室温でガラスセラミックウェハに直接接触するか又は近接して置かれ、その後、他の実施形態に関して上でも論じたように、集合体全体が一緒に熱処理された。ヒートシンクに直接接触又は近接していたガラスの部分は、露出部分よりも低温のままであったため、異なる吸光度が得られた。ヒートシンクの形状及びサイズを変えることで、ヒートシンクの影響を受ける領域間に存在する温度デルタの量を制御することができる。さらには、ヒートシンクの形状を使用して、従来の等温アニーラー又は「徐冷窯」を使用して、独自のパターン又は色のグラデーションを生成することができる。
理論に縛られはしないが、これらのハイブリッドヒートシンクの優れた性能は、熱を排除する広帯域赤外線（ＩＲ）反射器と、熱伝導率の低い絶縁体とを組み合わせて使用することに起因している。この反射と不十分な熱伝達との組合せにより、このハイブリッドヒートシンクの影響を受けるガラスセラミックの領域は、単一の材料で作られた他のヒートシンクよりも、熱処理中に長時間低温を維持することが可能になる（例えば、金属又は耐火ブロック）。
図１２Ａ及び１４Ａに示されるように、さまざまな形状及びサイズのハイブリッドヒートシンクにより、勾配のある色合いの及び着色されたガラス、例えば勾配のある色合いの及び着色されたサングラスの製造が可能になる。従来、このような段階的なレンズは、２つのガラスプライの間に色合い又は色のグラデーションを有し、ガラス表面にコーティングが施された有機フィルムを積層することによって製造されている。本明細書に開示される実施形態は、ガラスの外側の色合いを発生させる従来の方法と比較して、ガラス内に勾配のある色合いを発生させる。したがって、本明細書に開示される実施形態は、引っかき傷を受けにくく、積層の必要性を排除し、したがってコストを削減するという利点を有する。
図１２Ａに示される勾配のある色合いのレンズは、セラミック化されていないレンズブランクを耐火ホルダーに置き、レンズの約半分にシリマナイトコアを備えた「ハイブリッド」ヒートシンクを設置することによって生成された。ヒートシンクの集合体は金属製のレンズキャリア上に置かれ、レンズと直接接触していなかった。熱伝達をさらに遅くするために、半円に似せてカットされたアルミ箔片をヒートシンクの下にあるレンズの反対側の表面に置き、これによりレンズの両面に赤外線反射を提供した。アセンブリ全体は、例えば約５１０℃で予熱されたオーブンに入れ、その温度で約１時間保持し、１℃／分で約４２５℃に冷却し、その後、炉の速度で室温まで冷却することによって熱処理した。１．９ｍｍ厚のレンズのさまざまな領域で吸光度の測定値を収集し、この処理によって生成された色のグラデーションを実証した（図１２Ｂを参照）。試料の上部（図１２Ａに示されている）では、レンズは濃い青であったが、徐々に明るい青、次に青緑、最後に黄色へと退色した。異なる領域の平均紫外線（ＵＶ）、可視（ＶＩＳ）、及び近赤外線（ＮＩＲ）透過率が表９に示されている。
勾配のある色合いの及び勾配のある着色された物体の生成に非常に効果的なヒートシンク設計の一例の実施形態は、図１３Ａ～１３Ｅに示されるように、１／８インチ（約３．２ｍｍ）の厚さのカオリンウール（例えば、Ｆｉｂｅｒｆｒａｘ（登録商標））で巻かれ、次いでアルミ箔（約０．０１６ｍｍの厚さ）で包まれたシリマナイト耐火コア１００（約６ｃｍ×２．５ｃｍ×２．５ｃｍのサイズ）からなる。シリマナイト及びカオリンウールは絶縁コアとして機能し、アルミ箔は広帯域の赤外線除去を提供し、したがって、レンズの表面から熱の多くを反射する。幾つかの実施形態では、溶融シリカも、コア材料としてシリマナイトの代わりに使用して、同様の結果が得られた。したがって、熱伝導率が１．４～１．６Ｗ／ｍ／Ｋの任意の材料が、これらのハイブリッドヒートシンクのコアとして適していると考えられる。
図１３Ａ及び１３Ｅに示されるように、幾つかの実施形態では、アルミ箔をねじってヒートシンクの上部にポイントを作った。レンズの下側に赤外線反射を提供するために、円形のアルミ箔片をレンズホルダ１１０の底に置き（図１３Ｃ）、次に、その上にレンズを置いた（（図１３Ｄ）。
次に、１つの例示的なプロセスでは、図１３Ａ及び１３Ｂに示されるヒートシンクを、レンズブランクの中心にレンズと直接接触させて置いた（図１３Ｅ）。次に、アセンブリを、例えば約５５０℃に予熱した炉に置き、その温度で約１５分間保持し、１℃／分で約４２５℃に冷却し、次いで、炉の速度で室温に冷却することによって熱処理した。図１４Ａに示されるように、１．９ｍｍ厚のレンズのさまざまな領域で吸光度の測定値を収集し、この処理によって生成された色の範囲を実証した（図１４Ｂを参照）。図１４Ａに示されるように、このヒートシンクは同心の色のグラデーションをもたらした。レンズの外縁は赤色であった。端部から近づくと、色は暗い黄色にシフトし、次に濃青色にシフトした。レンズの中心は水色であった。異なる領域の平均紫外線（ＵＶ）、可視（ＶＩＳ）、及び近赤外線（ＮＩＲ）透過率が表１０に示されている。
例示的な実施形態に示されるような本開示の要素の構造及び配置は、例示にすぎないことに留意することも重要である。本開示では、本発明の幾つかの実施形態のみが詳細に説明されているが、本開示を検討する当業者は、列挙された主題の新規かつ非自明な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、多くの修正（例えば、さまざまな要素のサイズ、寸法、構造、形状、及び比率のバリエーション、パラメータの値、取り付け配置、材料の使用、色、向きなど）が可能であることを容易に理解するであろう。例えば、一体的に形成されたものとして示されている要素は複数の部品で構成されている場合があり、あるいは複数の部品として示されている要素は一体的に形成されていてもよく、インターフェースの操作は、逆にするか、さもなければ変更することができ、構造、及び／又は部材、又はコネクタ、又はシステムの他の要素の長さ又は幅は変更することができ、要素間に提供される調整位置の性質又は数は変更される場合がある。システムの要素及び／又はアセンブリは、多種多様な色、テクスチャ、及び組合せのいずれかで、十分な強度又は耐久性を提供する多種多様な材料のいずれかから構築することができることに留意されたい。したがって、このようなすべての変更は、本発明の範囲内に含まれることが意図されている。他の置換、修正、変更、及び省略は、本発明の精神から逸脱することなく、所望の及び他の例示的な実施形態の設計、動作条件、及び配置においてなされうる。
記載された任意のプロセス、又は記載されたプロセス内のステップは、他の開示されたプロセス又はステップと組み合わせて、本開示の範囲内の構造を形成しうることが理解されよう。本明細書に開示される例示的な構造及びプロセスは、例示を目的としてあり、限定的なものとして解釈されるべきではない。
また、本開示の概念から逸脱することなく、前述の構造及び方法に変更及び修正がなされうることも理解されたい。さらには、このような概念は、特許請求の範囲がその言語によって明示的に別段の定めをしていない限り、以下の特許請求の範囲によってカバーされることを意図しているものと理解されたい。さらには、以下に示す特許請求の範囲は、この詳細な説明に組み込まれて、その一部を構成する。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
ガラスセラミックであって、
第１の部分及び第２の部分を含むケイ酸塩含有ガラス；及び
Ｗ及びＭｏの少なくとも一方を含む複数の結晶析出物であって、前記結晶析出物が、前記ケイ酸塩含有ガラスの前記第１及び第２の部分のうちの少なくとも１つ内に分布し、前記ガラスセラミックが、４００ｎｍ～１５００ｎｍの波長範囲にわたり、０．０４光学密度（ＯＤ）／ｍｍ以上の前記第１の部分と第２の部分との間の吸光度の差を含む、複数の結晶析出物
を含む、ガラスセラミック。
ガラスセラミックであって、
第１の部分及び第２の部分を含むケイ酸塩含有ガラス；及び
Ｗ及びＭｏの少なくとも一方を含む複数の結晶析出物であって、前記結晶析出物が、前記ケイ酸塩含有ガラスの前記第１及び第２の部分のうちの少なくとも１つ内に分布し、前記ガラスセラミックが、４００ｎｍ～１５００ｎｍの波長範囲にわたり、０．０４光学密度（ＯＤ）／ｍｍ以上の前記第１の部分と第２の部分との間の吸光度の差を含む、複数の結晶析出物
を含む、ガラスセラミック。
実施形態２
前記複数の結晶析出物が、ＭｘＷＯ３及びＭｘＭｏＯ３のうちの１つ以上の前記化学形態の酸化物を含み、ここで、Ｍは、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、及びＵのうちの１つ以上であり、０＜×＜１である、実施形態１に記載のガラスセラミック。
前記複数の結晶析出物が、ＭｘＷＯ３及びＭｘＭｏＯ３のうちの１つ以上の前記化学形態の酸化物を含み、ここで、Ｍは、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、及びＵのうちの１つ以上であり、０＜×＜１である、実施形態１に記載のガラスセラミック。
実施形態３
合計で０モル％～１５モル％のＷＯ３及びＭｏＯ３のうちの１つ以上
をさらに含む、実施形態１又は２に記載のガラスセラミック。
合計で０モル％～１５モル％のＷＯ３及びＭｏＯ３のうちの１つ以上
をさらに含む、実施形態１又は２に記載のガラスセラミック。
実施形態４
次のうちの少なくとも１つ：（ｉ）０．００１モル％～０．５モル％のＡｕ、（ｉｉ）０．０２５モル％～１．５モル％のＡｇ、及び（ｉｉｉ）０．０３モル％～１モル％のＣｕ
をさらに含む、実施形態１から３のいずれかに記載のガラスセラミック。
次のうちの少なくとも１つ：（ｉ）０．００１モル％～０．５モル％のＡｕ、（ｉｉ）０．０２５モル％～１．５モル％のＡｇ、及び（ｉｉｉ）０．０３モル％～１モル％のＣｕ
をさらに含む、実施形態１から３のいずれかに記載のガラスセラミック。
実施形態５
次のうちの少なくとも１つ：（ｉ）０．００１モル％～０．５モル％のＡｕ、（ｉｉ）０．１モル％～１モル％のＡｇ、及び（ｉｉｉ）０．０３モル％～１モル％のＣｕ
をさらに含む、実施形態１から３のいずれかに記載のガラスセラミック。
次のうちの少なくとも１つ：（ｉ）０．００１モル％～０．５モル％のＡｕ、（ｉｉ）０．１モル％～１モル％のＡｇ、及び（ｉｉｉ）０．０３モル％～１モル％のＣｕ
をさらに含む、実施形態１から３のいずれかに記載のガラスセラミック。
実施形態６
前記複数の結晶析出物が、非化学量論的タングステン亜酸化物を含み、さらに、前記複数の結晶析出物に、Ａｇ、Ａｕ、及びＣｕからなる遷移金属の群から選択されるドーパントカチオンがインターカレートされている、実施形態１から５のいずれかに記載のガラスセラミック。
前記複数の結晶析出物が、非化学量論的タングステン亜酸化物を含み、さらに、前記複数の結晶析出物に、Ａｇ、Ａｕ、及びＣｕからなる遷移金属の群から選択されるドーパントカチオンがインターカレートされている、実施形態１から５のいずれかに記載のガラスセラミック。
実施形態７
前記第１の部分と前記第２の部分とのコントラスト比が、４００ｎｍ～７００ｎｍの波長範囲にわたり、１．４～１６５である、実施形態１から６のいずれかに記載のガラスセラミック。
前記第１の部分と前記第２の部分とのコントラスト比が、４００ｎｍ～７００ｎｍの波長範囲にわたり、１．４～１６５である、実施形態１から６のいずれかに記載のガラスセラミック。
実施形態８
前記第１の部分と前記第２の部分とのコントラスト比が、７５０ｎｍ～１５００ｎｍの波長範囲にわたり、１．５～１４である、実施形態１から６のいずれかに記載のガラスセラミック。
前記第１の部分と前記第２の部分とのコントラスト比が、７５０ｎｍ～１５００ｎｍの波長範囲にわたり、１．５～１４である、実施形態１から６のいずれかに記載のガラスセラミック。
実施形態９
前記前記第１の部分と第２の部分との間の吸光度の差が、４００ｎｍ～７５０ｎｍの波長範囲にわたり、０．０４ＯＤ／ｍｍ～４９ＯＤ／ｍｍである、実施形態１から６のいずれかに記載のガラスセラミック。
前記前記第１の部分と第２の部分との間の吸光度の差が、４００ｎｍ～７５０ｎｍの波長範囲にわたり、０．０４ＯＤ／ｍｍ～４９ＯＤ／ｍｍである、実施形態１から６のいずれかに記載のガラスセラミック。
実施形態１０
０．０００１モル％～０．５モル％のＶ２Ｏ５
をさらに含む、実施形態１から９のいずれかに記載のガラスセラミック。
０．０００１モル％～０．５モル％のＶ２Ｏ５
をさらに含む、実施形態１から９のいずれかに記載のガラスセラミック。
実施形態１１
ガラスセラミック物品を形成する方法であって、
実質的に均質なガラス組成物を有する基板を形成する工程であって、前記基板が第１の部分及び第２の部分を含む、工程；及び
前記基板の前記第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも一方を可変的に結晶化して、前記第１の部分及び第２の部分のうちの前記少なくとも一方内に複数の結晶析出物を形成する工程
を含み、
前記第１の部分及び第２の部分のうちの前記少なくとも一方を可変的に結晶化する工程が、（ａ）４００ｎｍ～７５０ｎｍの波長範囲にわたり、０．０４ＯＤ／ｍｍ～４９ＯＤ／ｍｍの第１の部分と第２の部分との間の吸光度の差、及び（ｂ）７５０ｎｍ～１５００ｎｍの波長範囲にわたり、０．０３ＯＤ／ｍｍ～０．６９ＯＤ／ｍｍの第１の部分と第２の部分との間の吸光度の差、のうちの少なくとも１つをもたらす、
方法。
ガラスセラミック物品を形成する方法であって、
実質的に均質なガラス組成物を有する基板を形成する工程であって、前記基板が第１の部分及び第２の部分を含む、工程；及び
前記基板の前記第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも一方を可変的に結晶化して、前記第１の部分及び第２の部分のうちの前記少なくとも一方内に複数の結晶析出物を形成する工程
を含み、
前記第１の部分及び第２の部分のうちの前記少なくとも一方を可変的に結晶化する工程が、（ａ）４００ｎｍ～７５０ｎｍの波長範囲にわたり、０．０４ＯＤ／ｍｍ～４９ＯＤ／ｍｍの第１の部分と第２の部分との間の吸光度の差、及び（ｂ）７５０ｎｍ～１５００ｎｍの波長範囲にわたり、０．０３ＯＤ／ｍｍ～０．６９ＯＤ／ｍｍの第１の部分と第２の部分との間の吸光度の差、のうちの少なくとも１つをもたらす、
方法。
実施形態１２
前記可変的に結晶化する工程が、前記基板の前記第１の部分及び第２の部分を異なる温度で熱処理することをさらに含む、実施形態１１に記載の方法。
前記可変的に結晶化する工程が、前記基板の前記第１の部分及び第２の部分を異なる温度で熱処理することをさらに含む、実施形態１１に記載の方法。
実施形態１３
前記可変的に結晶化する工程が、前記基板の前記第１の部分及び第２の部分を同じ温度で熱処理すること、及び前記第１及び第２の部分を異なる冷却速度で冷却することをさらに含む、実施形態１１に記載の方法。
前記可変的に結晶化する工程が、前記基板の前記第１の部分及び第２の部分を同じ温度で熱処理すること、及び前記第１及び第２の部分を異なる冷却速度で冷却することをさらに含む、実施形態１１に記載の方法。
実施形態１４
前記可変的に結晶化する工程が、異なる加熱速度で前記第１及び第２の部分の前記温度を上昇させることをさらに含む、実施形態１１に記載の方法。
前記可変的に結晶化する工程が、異なる加熱速度で前記第１及び第２の部分の前記温度を上昇させることをさらに含む、実施形態１１に記載の方法。
実施形態１５
ガラスセラミック物品を形成する方法であって、
実質的に均質なガラス組成物を有する基板を形成する工程であって、前記基板が第１の部分及び第２の部分を含む、工程；及び
前記基板の前記第１の部分及び第２の部分を（ａ）異なる温度、（ｂ）異なる加熱速度、及び（ｃ）異なる時間のうちの１つ以上で熱処理する工程、
を含み、
前記熱処理する工程が、前記基板の前記第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも一方に複数の結晶析出物を生成するように行われ、その結果、（ｉ）４００ｎｍ～７５０ｎｍの波長範囲にわたり、０．０４ＯＤ／ｍｍ～４９ＯＤ／ｍｍの吸光度の差が前記第１の部分と第２の部分との間に存在し、かつ（ｉｉ）４００ｎｍ～７００ｎｍの波長範囲にわたり、前記第１の部分と前記第２の部分とのコントラスト比が１．４～１６５になる、
方法。
ガラスセラミック物品を形成する方法であって、
実質的に均質なガラス組成物を有する基板を形成する工程であって、前記基板が第１の部分及び第２の部分を含む、工程；及び
前記基板の前記第１の部分及び第２の部分を（ａ）異なる温度、（ｂ）異なる加熱速度、及び（ｃ）異なる時間のうちの１つ以上で熱処理する工程、
を含み、
前記熱処理する工程が、前記基板の前記第１の部分及び第２の部分のうちの少なくとも一方に複数の結晶析出物を生成するように行われ、その結果、（ｉ）４００ｎｍ～７５０ｎｍの波長範囲にわたり、０．０４ＯＤ／ｍｍ～４９ＯＤ／ｍｍの吸光度の差が前記第１の部分と第２の部分との間に存在し、かつ（ｉｉ）４００ｎｍ～７００ｎｍの波長範囲にわたり、前記第１の部分と前記第２の部分とのコントラスト比が１．４～１６５になる、
方法。
実施形態１６
前記ガラスセラミック物品が、０モル％～１５モル％のＷＯ３をさらに含む、実施形態１５に記載の方法。
前記ガラスセラミック物品が、０モル％～１５モル％のＷＯ３をさらに含む、実施形態１５に記載の方法。
実施形態１７
前記ＷＯ３が０モル％～７モル％である、実施形態１６に記載の方法。
前記ＷＯ３が０モル％～７モル％である、実施形態１６に記載の方法。
実施形態１８
前記ガラスセラミック物品が、０モル％～１５モル％のＭｏＯ３をさらに含む、実施形態１５から１７のいずれかに記載の方法。
前記ガラスセラミック物品が、０モル％～１５モル％のＭｏＯ３をさらに含む、実施形態１５から１７のいずれかに記載の方法。
実施形態１９
前記ＭｏＯ３が０モル％～７モル％である、実施形態１８に記載の方法。
前記ＭｏＯ３が０モル％～７モル％である、実施形態１８に記載の方法。
実施形態２０
前記基板の前記第１の部分及び第２の部分を熱処理する工程が、前記第１及び第２の部分が異なる時間にわたって４００℃を超える温度に供されるように行われる、実施形態１５から１９のいずれかに記載の方法。
前記基板の前記第１の部分及び第２の部分を熱処理する工程が、前記第１及び第２の部分が異なる時間にわたって４００℃を超える温度に供されるように行われる、実施形態１５から１９のいずれかに記載の方法。
１０ 物品
１４ ガラスセラミック
１８，２２ 主面
２６ 圧縮応力領域
３０ 選択された深さ
３４ 第１の部分
３８ 第２の部分
７０ 着色領域
１００ 耐火コア
１１０ レンズホルダ
１４ ガラスセラミック
１８，２２ 主面
２６ 圧縮応力領域
３０ 選択された深さ
３４ 第１の部分
３８ 第２の部分
７０ 着色領域
１００ 耐火コア
１１０ レンズホルダ
Claims (5)
- ガラスセラミック（１４）であって、
第１の部分（３４）及び第２の部分（３８）を含むケイ酸塩含有ガラス；及び
Ｗ及びＭｏの少なくとも一方を含む複数の結晶析出物であって、前記結晶析出物が、前記ケイ酸塩含有ガラスの前記第１の部分（３４）及び前記第２の部分（３８）のうちの少なくとも１つ内に分布し、前記ガラスセラミック（１４）が、４００ｎｍ～１５００ｎｍの波長範囲にわたり、０．０４光学密度（ＯＤ）／ｍｍ以上の前記第１の部分（３４）と前記第２の部分（３８）との間の吸光度の差を含む、複数の結晶析出物
を含む、ガラスセラミック（１４）。 - 前記複数の結晶析出物が、ＭｘＷＯ３及びＭｘＭｏＯ３のうちの１つ以上の前記化学形態の酸化物を含み、ここで、Ｍは、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、及びＵのうちの１つ以上であり、０＜×＜１である、請求項１に記載のガラスセラミック（１４）。
- 合計で０モル％～１５モル％のＷＯ３及びＭｏＯ３のうちの１つ以上
をさらに含む、請求項１又は２に記載のガラスセラミック（１４）。 - 次のうちの少なくとも１つ：（ｉ）０．００１モル％～０．５モル％のＡｕ、（ｉｉ）０．０２５モル％～１．５モル％のＡｇ、及び（ｉｉｉ）０．０３モル％～１モル％のＣｕ
をさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のガラスセラミック（１４）。 - 前記複数の結晶析出物が、非化学量論的タングステン亜酸化物を含み、さらに、前記複数の結晶析出物に、Ａｇ、Ａｕ、及びＣｕからなる遷移金属の群から選択されるドーパントカチオンがインターカレートされている、請求項１から４のいずれか一項に記載のガラスセラミック（１４）。
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