特表 2023-526619 高い屈折率及び低い密度を有するガラス組成物

(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】

(43)【公表日】2023-06-22

(54)【発明の名称】高い屈折率及び低い密度を有するガラス組成物

(51)【国際特許分類】

   C03C 3/076 20060101AFI20230615BHJP

   C03C 3/078 20060101ALI20230615BHJP

   C03C 3/062 20060101ALI20230615BHJP

   G02B 1/00 20060101ALI20230615BHJP

【ＦＩ】

C03C3/076

C03C3/078

C03C3/062

G02B1/00

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022570146

(86)(22)【出願日】2021-05-06

(85)【翻訳文提出日】2023-01-13

(86)【国際出願番号】 US2021031088

(87)【国際公開番号】W WO2021236343

(87)【国際公開日】2021-11-25

(31)【優先権主張番号】63/026,309

(32)【優先日】2020-05-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(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】ルオ，ジエン

(72)【発明者】

【氏名】マー，リーナー

(72)【発明者】

【氏名】プライヴェン，アレクサンダー アイ

【テーマコード（参考）】

4G062

【Ｆターム（参考）】

4G062AA01

4G062AA04

4G062BB01

4G062CC10

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4G062KK07

4G062KK08

4G062KK10

4G062MM02

4G062MM27

4G062NN02

4G062NN33

4G062NN34

4G062NN40

(57)【要約】

約４４．０モル％以上かつ約６０．０モル％以下のＳｉＯ_２の含有量、及び約１．０モル％以下のＺｎＯの含有量を有するガラス組成物。更に、上記ガラス組成物は、Ｐｂ及びＢｉを本質的に含まない。上記ガラス組成物は、１．７５以上の屈折率及び約４．５ｇ／ｃｍ^３以下の密度も有する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

約４４．０モル％以上かつ約６０．０モル％以下のＳｉＯ_２の含有量；及び
約１．０モル％以下のＺｎＯの含有量
を有する、ガラス組成物であって、
前記ガラス組成物はＰｂ及びＢｉを本質的に含まず、
前記ガラス組成物は１．７５以上の屈折率ｎ_ｄを有し、
前記ガラス組成物は約４．５ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有する、ガラス組成物。

【請求項2】

前記ガラス組成物の前記屈折率ｎ_ｄは１．７８以上である、請求項１に記載のガラス組成物。

【請求項3】

前記ガラス組成物の前記屈折率ｎ_ｄは１．８０以上である、請求項２に記載のガラス組成物。

【請求項4】

前記ガラス組成物の前記密度は４．０ｇ／ｃｍ^３以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載のガラス組成物。

【請求項5】

前記ＳｉＯ_２の含有量は、約４５．０モル％以上かつ約５５．０モル％以下である、請求項１～４のいずれか１つに記載のガラス組成物。

【請求項6】

約２０．０モル％以下のＴｉＯ_２の含有量を更に有する、請求項１～５のいずれか１項に記載のガラス組成物。

【請求項7】

約３５．０モル％以上かつ約６０．０モル％以下のＳｉＯ_２の含有量
を有する、ガラス組成物であって、
前記ガラス組成物は以下の条件：屈折率－１．４２－０．１０×密度（ｇ／ｃｍ^３）＞０．００を満たす、ガラス組成物。

【請求項8】

約３５．０モル％以上かつ約６０．０モル％以下のＳｉＯ_２の含有量
を有する、ガラス組成物であって、
前記ガラス組成物は以下の条件：屈折率－２．２１＋０．００８６×ＳｉＯ_２（モル％）＞０．００を満たす、ガラス組成物。

【発明の詳細な説明】

【優先権】

【0001】

本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で２０２０年５月１８日出願の米国仮特許出願第６３／０２６，３０９号からの優先権を主張するものであり、上記仮特許出願はその全体が参照によって本出願に援用される。

【技術分野】

【0002】

本開示は、一般に高い屈折率及び低い密度を有するガラス組成物、特に光学ディスプレイに使用するのに好適な、高い屈折率及び低い密度を有するガラス組成物に関する。

【背景技術】

【0003】

直近の１０年間で、高い屈折率を有する光学ガラスの需要は、成長を続ける拡張現実及び仮想現実デバイスの市場において高まっている。屈折率が比較的高いと、屈折率が比較的低い場合に比べてデバイスのユーザに対して生成される歪みが少ないため、比較的良好な視聴体験が提供される。拡張現実及び仮想現実デバイスにおいて使用される光学ガラスの別の要件は、低い密度である。このようなデバイスはウェアラブルなものとなるように作製されるため、デバイスの重量はユーザによって保持される。長期間にわたると、比較的軽量のデバイスであっても、ユーザにとって、装着するのに不便なものとなる場合がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従って、軽量で低密度のガラスは、拡張現実又は仮想現実デバイスにおける光学ガラスとしての使用に望ましい。拡張現実又は仮想現実デバイスにおいて使用される光学ガラスの更なる要件としては、可視域における良好な透過率、良好なガラス形成性、化学的耐久性、及び比較的低い製造コストが挙げられる。例えば光学ガラスは、清掃用塗布剤及び様々な環境条件に耐えるために、良好な化学的耐久性を有する必要がある。

【0005】

従来、高い屈折率及び低い密度を有する光学ガラスを、他の化学的ないし機械的特性との望ましい組み合わせを維持しながら作製することは、困難であった。ガラスの屈折率を増大させるための以前の試みは密度も増大させるため、拡張現実又は仮想現実デバイスの場合にユーザにとって重く、かつ装着が困難なガラスが形成されていた。低い密度を維持しながら屈折率を増大させるための他の試みは、ガラスの著しい着色及び曇りを引き起こし、これは拡張現実又は仮想現実デバイスでのガラスの使用を妨げるものであった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書中で開示される実施形態は、高い屈折率及び低い密度を、光学ガラスに必要とされる望ましい化学的ないし機械的特性との組み合わせを維持しながら有する、ガラス組成物を提供する。例えば上記ガラス組成物は、拡張現実若しくは仮想現実デバイスでの使用、又は光ファイバ、光学レンズ、眼鏡レンズ、カメラレンズ、及びレーザガラスといった他の光学部品に、好適であり得る。本明細書中で開示されるガラス組成物は、可視域における良好な透過率、良好なガラス形成性、良好な化学的耐久性、及び比較的低い製造コストを有する。

【0007】

本開示のある態様によると、ガラス組成物は、約４４．０モル％以上かつ約６０．０モル％以下のＳｉＯ_２の含有量、及び約１．０モル％以下のＺｎＯの含有量を有する。上記ガラス組成物はまた、Ｐｂ及びＢｉを本質的に含まない。更に上記ガラス組成物は、室温において１．７５以上の屈折率及び約４．５ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有する。

【0008】

本開示の別の態様によると、ガラス組成物は、約３５．０モル％以上かつ約６０．０モル％以下のＳｉＯ_２の含有量を有し、ここで上記ガラス組成物は以下の条件：屈折率－１．４２－０．１０×密度（ｇ／ｃｍ^３）＞０．００を満たす。

【0009】

本開示の別の態様によると、ガラス組成物は、約３５．０モル％以上かつ約６０．０モル％以下のＳｉＯ_２の含有量を有し、ここで上記ガラス組成物は以下の条件：屈折率－２．２１＋０．００８６×ＳｉＯ_２（モル％）＞０．００を満たす。

【0010】

更なる特徴及び利点は、以下の「発明を実施するための形態」に記載され、またその一部は、当業者にはこの「発明を実施するための形態」から容易に明らかとなるか、又は以下の「発明を実施するための形態」、「特許請求の範囲」及び添付の図面を含む本明細書に記載の実施形態を実施することによって把握されるだろう。

【0011】

上述の「発明の概要」及び以下の「発明を実施するための形態」はいずれも単なる例であり、特許請求の範囲の性質及び特徴を理解するための概観又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、更なる理解を提供するために含まれているものであり、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する。図面は１つ又は複数の実施形態を示し、これは説明と併せて、様々な実施形態の原理及び動作を説明する役割を果たす。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1A】本開示の実施形態によるガラス組成物及び比較例の、密度及び屈折率の予測値のプロット

【図1B】本開示の実施形態によるガラス組成物及び比較例の、密度及び屈折率の測定値のプロット

【図2A】本開示の実施形態によるガラス組成物及び比較例の、シリカ含有量及び屈折率の予測値のプロット

【図2B】本開示の実施形態によるガラス組成物及び比較例の、シリカ含有量及び屈折率の測定値のプロット

【発明を実施するための形態】

【0013】

本開示の更なる特徴及び利点は、以下の「発明を実施するための形態」に記載され、これらは、当該記載から当業者に明らかとなるか、又は請求項及び添付の図面を伴う以下の記載において説明されるように本開示を実践することにより、認識されるだろう。

【0014】

当業者及び本開示を作製又は使用する者には、本開示の修正形態が想起されるだろう。従って、図面に示され以下に記載される実施形態は、例示を目的としたものにすぎず、均等論を含む特許法の原理に従って解釈される以下の特許請求の範囲によって定義される、本開示の範囲を限定することを意図したものではないことが理解される。

【0015】

本明細書中で使用される場合、用語「約（ａｂｏｕｔ）」は、量、サイズ、処方、パラメータ、並びに他の量及び特徴が、正確ではなくかつ正確である必要がないものの、必要に応じて許容誤差、換算係数、丸め、測定誤差等、及び当業者に公知のその他の因子を反映した、おおよそのもの、及び／又は大きい若しくは小さいものであってよいことを意味している。一般に、量、サイズ、処方、パラメータ、又は他の量若しくは特徴は、そのように明記されているかいないかにかかわらず、「約」又は「おおよそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ）」のものである。用語「約」がある値又はある範囲のある端点を記述する際に使用される場合、本開示は、言及された具体的な値又は端点を含むことを理解されたい。本明細書中の数値又は範囲の端点が「約」として記載されているかどうかにかかわらず、上記数値又は範囲の端点は、２つの実施形態、即ち：「約」で修飾された実施形態、及び「約」で修飾されていない実施形態を含むことを目的としている。更に、各範囲の端点は、他の端点との関連においても、他の端点とは独立したものとしても、重要であることが理解されるだろう。

【0016】

用語「…から形成される（ｆｏｒｍｅｄ ｆｒｏｍ）」は、「…を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「…から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」、又は「…からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ）」のうちの１つ以上を意味することができる。例えば、ある特定の材料から形成された構成部品は、この特定の材料を含む場合も、この特定の材料から本質的になる場合も、この特定の材料からなる場合もある。

【0017】

本明細書中で使用される場合、用語「及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）」は、２つ以上の項目の列挙において使用される場合、列挙された項目のうちのいずれの１つを単独で採用でき、又は列挙された項目のうちの２つ以上のいずれの組み合わせを採用できることを意味する。例えば、ある組成物が成分Ａ、Ｂ、及び／又はＣを含有するものとして説明される場合、当該組成物は：Ａを単独で；Ｂを単独で；Ｃを単独で；Ａ及びＢを組み合わせて；Ａ及びＣを組み合わせて；Ｂ及びＣを組み合わせて；又はＡ、Ｂ、及びＣを組み合わせて含有できる。

【0018】

用語「液相線温度（ｌｉｑｕｉｄｕｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）」は、これを超えるとガラス組成物がガラスの構成成分の結晶化を伴わずに完全に液体となる温度を指す。

【0019】

用語「液相粘度（ｌｉｑｕｉｄｕｓ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）」は、ガラス組成物の液相線温度におけるガラス組成物の粘度を指す。

【0020】

本明細書に記載されるガラス組成物の実施形態では、別段の定めがない限り、構成成分（例えばＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等）の濃度は、酸化物基準のモルパーセント（モル％）を単位として指定される。ガラス組成物中の構成成分のモルパーセントは、ガラス組成物の単位モル数あたりの構成成分のモル数を１００倍したものを指す。

【0021】

本明細書中で使用される場合、用語「一価金属酸化物（ｍｏｎｏｖａｌｅｎｔ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）」は、１に等しい典型的な価数のうちの１つを有する金属の酸化物、即ち：Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、Ａｇ_２Ｏ、Ｃｕ_２Ｏ、Ａｕ_２Ｏ、及びＴｌ_２Ｏのうちの１つを指す。

【0022】

本明細書中で使用される場合、用語「二価金属酸化物（ｄｉｖａｌｅｎｔ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）」は、２に等しい典型的な価数のうちの１つを有する金属の酸化物、即ち：ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＭｎＯ、ＦｅＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＰｄＯ、ＣｄＯ、ＳｎＯ、ＥｕＯ、ＰｔＯ、ＨｇＯ、及びＰｂＯのうちの１つを指す。

【0023】

本明細書中で使用される場合、用語「屈折率（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ）」、又は「ＲＩ」、又はｎ_ｄは、別段の定めがない限り、室温で測定された約５８７．６ｎｍにおける黄色ヘリウムｄ線に関するガラス組成物の屈折率を指す。本明細書中で提示される例示的なガラスの屈折率の値と従来技術によって公開されたデータとを比較する際、５８７．６ｎｍにおけるＲＩの値が報告されなかった場合には、５８９．３ｎｍ（Ｄ線）といった類似の波長に関するデータも一部使用された。用語ｎ_ｆは、約４８６．１３ｎｍにおけるガラス組成物の屈折率を指し、用語ｎ_ｃは、約６５６．２７ｎｍにおけるガラス組成物の屈折率を指す。本明細書中で開示される屈折率は、数学的計算を用いて測定又は予測できる。

【0024】

本明細書中で使用される場合、用語「ガラス転移温度（ｇｌａｓｓ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）」、又はＴ_ｇは、およそ１０Ｋ／分の速度でガラス試料を加熱した場合に示差走査熱量測定（ＤＳＣ）試験で観察される、吸熱効果の開始温度を指す。試験を実施する前に、ガラスは溶融され、その後空気中で冷却された。

【0025】

本明細書中で使用される場合、用語「結晶化開始温度（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｎｓｅｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）」、又はＴ_ｘは、およそ１０Ｋ／分の速度でガラス試料を加熱した場合に示差走査熱量測定（ＤＳＣ）試験で観察される、結晶化の発熱効果の開始温度を指す。試験を実施する前に、ガラスは溶融され、その後空気中で冷却された。℃で表現される差（Ｔ_ｘ－Ｔ_ｇ）は、再加熱時の失透から保護するガラス組成物の能力の定量的推定として用いられる。

【0026】

用語「含まない（ｆｒｅｅ）」及び「本質的に含まない（ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｆｒｅｅ）」は、ガラス組成物中の特定の構成成分の濃度及び／又は不在を説明するために使用される場合、上記構成成分がガラス組成物に意図的に添加されたものではないことを意味する。しかしながら、ガラス組成物は、微量の上記構成成分を混入物質又はトランプとして含有する場合がある。ガラス組成物中の特定の構成成分を説明するために使用される場合、用語「トランプ（ｔｒａｍｐ）」は、ガラス組成物に意図的に添加されたものではなく、０．０５モル％未満の量で存在する構成成分を指す。トランプ成分は、別の構成成分中の不純物として、又はガラス組成物の加工中にトランプ成分が組成物へと移動することにより、ガラス組成物に意図せず添加される場合がある。

【0027】

本明細書中で開示されるガラス組成物は、比較的高い屈折率及び比較的低い密度を有するガラスを提供する。屈折率は、ガラス材料の光学性能を決定する。ある特定の焦点距離においては、屈折率が高いほど薄い光学素子（例えばレンズ）を形成できる。提供する光学素子を、焦点距離を維持したまま薄くするほど、ガラスを使用したときに見える像の歪みが小さくなる。これは、例えば拡張現実又は仮想現実デバイスに上記ガラスを使用する場合に重要である。

【0028】

軽量のガラスもまた、例えば拡張現実又は仮想現実デバイスにおいてガラスを使用する場合に重要である。このようなデバイスはユーザによって装着されるため、いずれの重量がデバイスの使用時のユーザの快適さに寄与する。重量は材料のサイズ及び密度の関数である。従って、ガラスの屈折率が高いほどガラスをより薄くすることができ、従って小さなサイズを提供できる。更に、比較的低い密度を有する材料は比較的軽い。

【0029】

従って、高い屈折率及び低い密度を有するガラス組成物は、拡張現実デバイス又は仮想現実デバイスといったウェアラブルデバイスでの使用に有益である。しかしながら典型的には、これらの２つの特性には強い相関性がある。屈折率が高いときは密度も高く、屈折率が低いときは密度も低いため、高い屈折率を維持しながら低い密度を有するガラスを製造することは従来困難であった。

【0030】

本明細書中で提供される本開示の実施形態は、高い屈折率及び低い密度を有するガラス組成物を生成するための、構成成分の独自の組み合わせを提供する。例えば、以下で更に検討されるように、本明細書中で開示されるガラス組成物は、（室温で）１．７５以上の屈折率及び４．５ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有し得る。構成成分の説明は以下に提供される。

【0031】

シリカ（ＳｉＯ_２）
シリカはガラス組成物の主要なガラス形成剤の構成成分である。これは、ガラスを形成する溶融物の粘度を上昇させることによって冷却時の結晶化を防ぐ、ケイ素原子及び酸素原子の構造ネットワークを提供する。従って、シリカは本明細書中で開示されるガラス組成物の必要な成分である。

【0032】

ガラス組成物中にシリカを組み込むことにより、低密度ガラスを提供する。しかしながら、シリカはガラスの屈折率を低下させる。純シリカの屈折率は１．４６であり、これは、拡張現実及び仮想現実デバイスといった高性能光学システムに必要とされる屈折率よりはるかに低い。従って、シリカの含有量が低いほど、高い屈折率を達成することが容易である。しかしながら、シリカ含有量が少なすぎると、ガラス組成物は、良好なガラス形成、均質性（即ち相分離がない）、再加熱時の失透からの保護、及び高い化学的耐久性といった、良好な製造特性を有しなくなる。

【0033】

従って本開示の実施形態は、約３０．０モル％以上、又は約３５．０モル％以上、又は約３７．０モル％以上、又は約４０．０モル％以上、又は約４５．０モル％以上、又は約４８．０モル％以上、又は約５０．０モル％以上、又は約５５．０モル％以上のシリカ含有量を有する。更に又はあるいは、上記シリカ含有量は、約６０．０モル％以下、又は約５７．０モル％以下、又は約５５．０モル％以下、又は約５０．０モル％以下、又は約４８．０モル％以下である。シリカ含有量の下限及び上限は、良好な製造特性を有するガラス組成物を依然として提供しながら高い屈折率（例えば１．７５以上）を得る必要性によって決定される。

【0034】

いくつかの実施形態では、上記シリカ含有量は、約４４．０モル％以上かつ約６０．０モル％以下、又は約４５．０モル％以上かつ約５５モル％以下、又は約４０．０モル％以上かつ約５５．０モル％以下、又は約３５．０モル％以上かつ約６０．０モル％以下、又は約３０．０モル％以上かつ約５５．０モル％以下、又は以上約３０．０モル％かつ約５４．０モル％以下である。

【0035】

チタニア（ＴｉＯ_２）
屈折率を増大させるために、ガラス組成物にチタニアを添加してよい。しかしながら、チタニアを十分に高い濃度で組み込むとガラスに暗色をもたらし、ガラスが光学デバイスでの使用に適さないものとなる。更に、高濃度のチタニアは、ガラス中での結晶化及び／又は相分離を刺激する場合がある。従ってチタニアの含有量は、約０．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下、又は約１．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下、又は約０．０モル％以上かつ約１５．０モル％以下、又は約０．０モル％以上かつ約１０．０モル％以下、又は約０．０モル％以上かつ約５．０モル％以下、又は約１．０モル％以上かつ約１８．０モル％以下、又は約２．０モル％以上かつ約１８．０モル％以下、又は約４．０モル％以上かつ約１６．０モル％以下、又は約６．０モル％以上かつ約１４．０モル％以下、又は約８．０モル％以上かつ約１２．０モル％以下である。

【0036】

ニオビア（Ｎｂ_２Ｏ_５）
屈折率を増大させるために、本明細書中で開示されるガラス組成物にニオビアも添加してよい。しかしながら、ニオビアを十分に高い濃度で組み込むと、ガラス中での結晶化及び／又は相分離が刺激される。従ってニオビアの含有量は、約５．０モル％以上かつ約２５．０モル％以下である。Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量が約５．０モル％以上である場合、ガラス組成物は比較的低い密度（例えば約４．０ｇ／ｃｍ^３以下）で高い屈折率（例えば約１．７５以上）を得ることができる。更に、ニオビアの含有量が約２５．０モル％以下である場合、ガラス組成物は十分なガラス形成特性を有する（即ち、ガラス物品の製造時にガラス溶融物が結晶化しない）。

【0037】

ニオビアの含有量は好ましくは、約５．０モル％以上かつ約２３．０モル％以下、又は約１０．０モル％以上かつ約２３．０モル％以下、又は約６．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下、又は約８．０モル％以上かつ約１８．０モル％以下である。

【0038】

他の実施形態では、ニオビアの含有量は０．０モル％以上である。従ってこれらの実施形態では、ニオビアはガラス組成物に添加されない場合があり、上述の特性はガラス組成物の他の成分によって維持される。

【0039】

ジルコニア（ＺｒＯ_２）
ニオビアと同様に、ジルコニアもガラスの屈折率を上昇させる。しかしながら、ジルコニアはガラスを形成する溶融物の粘度を更に増大させ、これはガラスの特定の組成及び用途に応じて望ましくない場合も望ましい場合もある。例えば、ガラス組成物が十分に高い濃度のシリカ（ＳｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、及び他の粘度上昇性の種を含む場合、ガラスの粘度は既に高い場合がある。従って、ジルコニアの組み込みによる粘度の更なる増大により、ガラス組成物が、使用に適さない高いガラス転移温度を有するものとなる場合がある。しかしながら、ガラス組成物の粘度が不十分である場合（例えば液相線温度における粘度が低い（これはガラスの失透を刺激し得る）場合）、ジルコニアの添加が望ましい場合がある。十分に高い濃度でのジルコニアのガラス組成物への添加は、結晶化自体を刺激する可能性があることにも留意されたい。

【0040】

ジルコニアの含有量は、約０．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下、又は約０．０モル％以上かつ約１５．０モル％以下、又は約０．０モル％以上かつ約１０．０モル％以下、又は約０．０モル％以上かつ約９．０モル％以下、又は約０．０モル％以上かつ約８．０モル％以下、又は約０．０モル％以上かつ約７．５モル％以下、又は約０．０モル％以上かつ約６．５モル％以下である。これらの開示された範囲において、ジルコニアは密度を有意に増大させることなくガラス組成物の屈折率を上昇させるだけでなく、良好なガラス形成能をもたらし、ガラスの熱膨張係数を低下させ、ガラスがガラス物品の冷却時に高い熱応力を形成するのを防ぐ。

【0041】

希土類金属酸化物
ガラス組成物に希土類金属酸化物を組み込むことも、結果として得られるガラスの屈折率を増大させる。更に、これは有利なことに、結果として得られるガラスの弾性率、剛性、及び／又は液相粘度を増大させ得る。本開示の目的のために、希土類金属は、ＩＵＰＡＣ周期表のランタニド系列に記載された金属に、イットリウム及びスカンジウムを追加したもので構成される。ガラスへの着色を回避するために、好ましい希土類金属酸化物としては、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_３）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ_２Ｏ_３）、酸化ルテチウム（Ｌｕ_２Ｏ_３）、酸化セリウム（Ｃｅ_２Ｏ_３）、酸化プラセオジム（Ｐｒ_２Ｏ_３）、酸化ネオジム（Ｎｄ_２Ｏ_３）、酸化サマリウム（Ｓｍ_２Ｏ_３）、酸化ユウロピウム（Ｅｕ_２Ｏ_３）、酸化テルビウム（Ｔｂ_２Ｏ_３）、酸化ジスプロシウム（Ｄｙ_２Ｏ_３）、酸化ホルミウム（Ｈｏ_２Ｏ_３）、酸化エルビウム（Ｅｒ_２Ｏ_３）、酸化ツリウム（Ｔｍ_２Ｏ_３）、又はこれらの組み合わせが挙げられる。コスト節約に関して、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）は比較的安価な希土類金属酸化物である。酸化ネオジム（Ｎｄ_２Ｏ_３）及び酸化ユウロピウム（Ｅｕ_２Ｏ_３）は例えば、本明細書中で開示されるガラス組成物において、レーザ光学素子で使用して蛍光又は燐光効果を得るために特に有用であり得る。

【0042】

希土類金属酸化物の総含有量は、約０．０モル％以上かつ約２５．０モル％以下、又は約２０．０モル％以下、又は約１５．０モル％以下、又は約１０．０モル％以下、又は約５．０モル％以下、又は約５．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下である。

【0043】

いくつかの実施形態では、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）は、ガラス組成物中において、約０．０モル％以上かつ約１６．０モル％以下、又は約１２．０モル％以下、又は約１０．０モル％以下、又は約８．０モル％以下、又は約６．０モル％以下、又は約４．０モル％以下、又は約２．０モル％以下、又は約１．０モル％以下の濃度で使用される。本明細書中で開示されるものよりもＬａ_２Ｏ_３の濃度が高い場合、ガラスのガラス形成能が低下する、及び／又はガラスが望ましくない着色（暗色化）を有する可能性がある。

【0044】

追加の屈折率上昇成分
本明細書中で開示されるガラス組成物は更に、１つ以上の他の屈折率上昇成分を含んでよい。例えばガラス組成物は、酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化スズ（ＳｎＯ）、又はこれらの組み合わせを含んでよい。これらの追加の屈折率上昇成分の総含有量は、約１０．０モル％以下、又は約７．０モル％以下、又は約５．０モル％以下である。

【0045】

改質剤
ガラスの構造を変化させるために、本明細書中で開示されるガラス組成物に１つ以上の改質剤を添加してよい。例えば、上述の屈折率上昇成分の大半は、シリケートガラスを形成する溶融物への溶解性が限定的である。従って、ガラス組成物へのこれらの溶解性を増大させるために（そして溶融物の失透を防ぐために）、ガラス組成物に１つ以上の改質剤を添加してよい。改質剤は、ガラスの構造を変化させ、屈折率上昇成分をガラス形成ネットワークの一部とすることができる。

【0046】

改質剤の例としては、一価金属の酸化物及び／又は二価金属の酸化物が挙げられる。一価金属の酸化物としては、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）、酸化ルビジウム（Ｒｂ_２Ｏ）、及び／又は酸化セシウム（Ｃｓ_２Ｏ）といったアルカリ金属酸化物が挙げられる。酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）は、軽量性の要件が特に重要である場合に、ガラス組成物において有益であり得る。いくつかの実施形態では、特に最高の屈折率が必要である場合、２つ以上のアルカリ金属酸化物の混合物を使用してよい。

【0047】

更なる一価金属の酸化物としては例えば、酸化銀（Ａｇ_２Ｏ）、酸化銅（Ｃｕ_２Ｏ）、及び／又は酸化タリウム（Ｔｌ_２Ｏ）が挙げられる。例えば、酸化銀を使用して殺菌剤効果を提供することもできる。

【0048】

一価金属酸化物の総含有量は、約０．０モル％以上かつ約２５．０モル％以下、又は約２０．０モル％以下、又は約１５．０モル％以下、又は約１０．０モル％以下、又は約５．０モル％以下、又は約１．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下、又は約１．０モル％以上かつ約１５．０モル％以下、又は約２．０モル％以上かつ約１０．０モル％以下である。

【0049】

いくつかの実施形態では、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）の含有量は、約０．０モル％以上かつ約１５．０モル％以下、又は約１０．０モル％以下、又は約５．０モル％以下である。更に又はあるいは、酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）の含有量は、約０．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下、又は約１５．０モル％以下、又は約１０．０モル％以下、又は約５．０モル％以下である。更に又はあるいは、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）の含有量は、約０．０モル％以上かつ約１５．０モル％以下、又は約１０．０モル％以下、又は約５．０モル％以下である。

【0050】

二価金属の酸化物としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）；酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、及び／又は酸化バリウム（ＢａＯ）といったアルカリ土類金属酸化物；並びに上で列挙した他の種が挙げられる。

【0051】

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの二価金属酸化物は、屈折率上昇成分を適応させるためにガラス組成物に必要な成分である。本明細書中で開示されるガラス組成物中の二価金属酸化物の総含有量は、約１．０モル％以上かつ約３０．０モル％以下、又は約１．０モル％以上かつ約２８．０モル％以下、又は１．０モル％以上かつ約２５．０モル％以下、又は約１．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下、又は約１．０モル％以上かつ約１８．０モル％以下、又は約１．０モル％以上かつ約１５．０モル％以下、又は約１．０モル％以上かつ約５．０モル％以下、又は約１．５モル％以上かつ約１８．０モル％以下、又は約１．５モル％以上かつ約１５．０モル％以下である。

【0052】

いくつかの実施形態では、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の含有量は、約２０．０モル％以下、又は約１５．０モル％以下、又は約１０．０モル％以下、又は約５．０モル％以下、又は約３．０モル％以下、又は約１．０モル％以下、又は約０．８モル％以下、又は約０．５モル％以下、又は約０．２５モル％以下、又は約０．１モル％以下である。更に又はあるいは、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の含有量は、約０．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下、又は約１５．０モル％以下、又は約１０．０モル％以下、又は約５．０モル％以下である。更に又はあるいは、酸化カルシウム（ＣａＯ）の含有量は、約０．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下、又は約１５．０モル％以下、又は約１０．０モル％以下、又は約５．０モル％以下である。更に又はあるいは、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）の含有量は、約０．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下、又は約１５．０モル％以下、又は約１０．０モル％以下、又は約５．０モル％以下である。更に又はあるいは、酸化バリウム（ＢａＯ）の含有量は、約０．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下、又は約１５．０モル％以下、又は約１０．０モル％以下、又は約５．０モル％以下である。

【0053】

いくつかの実施形態では、本明細書中で開示されるガラス組成物は、一価金属酸化物及び二価金属酸化物の両方を含む。両方の酸化物を含めることにより、ガラス形成領域が広くなるため、より多くの改質剤を添加する必要なしに、屈折率上昇成分の量が増える。高濃度の一価金属酸化物及び二価金属酸化物が両方とも含まれている場合、これらは互いに反対に作用するため、これらの個々の効果が低下する。従っていくつかの実施形態では、一価金属酸化物と二価金属酸化物との総含有量は、約１．０モル％以上かつ約３５．０モル％以下、又は約１．０モル％以上かつ約３３．０モル％以下、又は約１．０モル％以上かつ約３０．０モル％以下、又は約１．０モル％以上かつ約２５．０モル％以下、又は約１．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下、又は約１．０モル％以上かつ約１５．０モル％以下である。

【0054】

制限される成分
例えば、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、及びコバルト（Ｃｏ）といった一部の成分は、ガラスに暗色を付与し、従ってガラスを不透明にする。従って、本明細書中で開示されるガラス組成物中のこれらの成分の含有量は、約１．０モル％未満、又は約０．５モル％未満、又は約０．２モル％未満、又は約０．１モル％未満、又は約０．０５モル％未満、又は約０．００５モル％未満といった小さな値に制限する必要がある。いくつかの実施形態では、本明細書中で開示されるガラス組成物は、これらの成分を含まないか、又は本質的に含まない。

【0055】

本明細書中で開示されるガラス組成物が、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、タンタル（Ｔａ）、及び／又はフッ素（Ｆ）（これらの酸化物：ＰｂＯ、ＰｂＯ_２、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５を含む）を含まないか、又は本質的に含まないことも企図される。これらの成分は極めて重いため、低密度ガラス組成物を提供するためにはこれらを含めることは回避する必要がある。従っていくつかの実施形態では、これらの成分の含有量は０．０モル％である。しかしながら他の実施形態では、例えば約１．０モル％未満、又は約０．５モル％未満、又は約０．２モル％未満、又は約０．１モル％未満、又は約０．０５モル％未満、又は約０．００５モル％未満といった少量のこれらの成分を含めることも企図される。ガラス組成物中の他の成分によって密度の要件が満たされる場合、本明細書中で開示される組成物は少量のＰｂ、Ｂｉ、Ｔａ、及び／又はＦを含んでよい。これらの種の中で最も好適なのは酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）であり、これは例えば約２．０モル％以下、又は約３．０モル％以下、又は約４．０モル％以下、又は約５．０モル％以下といった比較的高い含有量でガラス組成物に添加してよい。

【0056】

制限／回避すべき他の成分としては、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、及び／又は酸化リン（Ｐ_２Ｏ_５）が挙げられる。これらの成分は低い屈折率を提供するため、制限及び／又は回避する必要がある。例えば、本明細書中で開示されるガラス組成物中の酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、及び酸化リン（Ｐ_２Ｏ_５）の含有量は、約１．０モル％以下、又は約０．５モル％未満、又は約０．２モル％未満、又は約０．１モル％以下、又は約０．０５モル％未満、又は約０．００５モル％未満である。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はこれらの成分を含まないか、又は本質的に含まない。これらの種の中で最も好適なのは酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）であり、これはいくつかの実施形態では、屈折率を必要な値より低く低下させない量、例えば約２．０モル％以下、又は約３．０モル％以下、又は約５．０モル％以下、又はしばしば約１０．０モル％以下だけ、ガラス組成物に添加してよい。

【0057】

例えばヒ素（Ａｓ）アンチモン（Ｓｂ）といったいくつかの他の元素の酸化物も、ガラス組成物に清澄剤として低濃度で添加してよいが、これらの種は環境にやさしくないため、可能であれば避けるべきである。

【0058】

特性
上述したように、本明細書中で開示されるガラス組成物は、高い屈折率及び低い密度を有する。屈折率は、１．７０以上、又は１．７５以上、又は１．７６以上、又は１．７７以上、又は１．７８以上、又は１．７９以上、又は１．８０以上、又は１．８１以上、又は１．８２以上、又は１．８３以上、又は１．８４以上、又は１．８５以上である。いくつかの実施形態では、屈折率は、１．７５以上かつ１．９０以下、又は１．７６以上かつ１．８７以下、又は１．７７以上かつ１．８５以下である。

【0059】

本開示のガラス組成物の密度は、約５．０ｇ／ｃｍ^３以下、又は約４．７ｇ／ｃｍ^３以下、又は約４．５ｇ／ｃｍ^３以下、又は約４．３ｇ／ｃｍ^３以下、又は約４．０ｇ／ｃｍ^３以下、又は約３．７ｇ／ｃｍ^３以下、又は約３．５ｇ／ｃｍ^３以下、又は約３．３ｇ／ｃｍ^３以下である。

【0060】

本開示のガラス組成物は、可視域における高い透過率を有する光学ガラスを提供する。更に、光学ガラスはシリカの比較的高い百分率を有し、これは化学的耐久性及び製造の容易さを向上させる。光学ガラスはまた、結晶化開始温度（Ｔ_ｘ）とガラス転移温度（Ｔ_ｇ）との差が比較的大きく、１３０℃≦（Ｔ_ｘ－Ｔ_ｇ）≦１９０℃であることにより、再加熱時のガラス物品の失透を防ぐ。

【0061】

例示的な実施例
本開示のガラス組成物の例示的実施形態が以下に提供される。しかしながら、本開示は本明細書中で提供される実施例及び実施形態に限定されない。

【0062】

本開示による例示的なガラス組成物が以下の表１～５に示されており、これらの表は、本開示により成分の組み合わせ及びこれらそれぞれの量（一部の量は範囲で示されている）を特定する。表１～５のガラス組成物は、本明細書に記載される本開示の態様による追加の成分を含んでよい。

【0063】

以下の表１～５に列挙されたガラス組成物は、従来のガラス形成方法で調製されたものである。これらのガラスは原料又は出発材料のバッチ（例えば５～２０００ｇのガラス溶融物、理論収率１００％；典型的な収率は、例えばガラス溶融物のるつぼの壁への付着により、約９０重量％であった）から作製されたものであり、上記原料又は出発材料は例えば、ＳｉＯ_２（ＭｉｎＴｅｃ、９９．９９９％）、Ｌｉ_２ＣＯ_３（ＣｈｅｍＰｏｉｎｔ（ＦＭＣ））、Ｎａ_２ＣＯ_３（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、９９．９９％）、ＣａＣＯ_３（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、９９．９％）、ＢａＣＯ_３（ＡＭＲＥＸ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）、ＺｎＯ（Ｚｏｃｈｅｍ Ｉｎｃ．、流通業者：Ｍｅｙｅｒｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｃ．）、ＺｒＯ_２（ＭＥＬ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＰＲＣ）、ＴｉＯ_２（Ｈａｒｒｙ Ｗ Ｇａｆｆｎｅｙ、９９．６８％）、Ｌａ_２Ｏ_３（ＭｏｌｙＣｏｒｐ）、Ｎｂ_２Ｏ_５（Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ）、ＳｎＯ_２（Ｅｎｄｅｋａ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）を含み、例えば白金るつぼ内で、アルミニウムカバーを用いて又は用いずに、空気中で１３５０℃～１５００℃で１～６時間にわたって溶融される。続いてガラスを、空気中で冷却するか、又は鋼板の上に注いだ。得られた数ミリ厚の試料の一部を、１～５時間にわたってアニーリングした。各ガラス試料を、屈折率及び密度に関して試験した。

【0064】

【表1】

【0065】

表１のガラス組成物は、最大のガラス形成能及び化学的耐久性のために設計されたものである。従ってこの実施形態の組成物は、高いＳｉＯ_２の含有量を有する。このような高いＳｉＯ_２の含有量において高い屈折率を達成するために、ＺｒＯ_２の含有量が制限される。というのは、ＺｒＯ_２の含有量が比較的高いと、ガラス溶融物が結晶化する傾向があるためである。この作用を防ぐために、この実施形態のガラス組成物は、４８．０モル％にもなり得る、大量の一価及び二価金属酸化物を含む。更に、酸化ホウ素の含有量は、高い屈折率を維持するために０．５モル％に制限される。

【0066】

【表2】

【0067】

表２のガラス組成物は、高いＳｉＯ_２の含有量を伴う高い屈折率のために設計されたものである。従って、本実施形態に属するガラス組成物は、シリカの高い含有量、並びにＮｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２及びＺｒＯ_２等の屈折率上昇成分の高い含有量を特徴とする。屈折率上昇成分の総含有量は５８．０モル％にもなり得る。

【0068】

【表3】

【0069】

表３のガラス組成物は、高いガラス形成能及び自然環境要件のために設計されたものである。ガラス形成能のために、上記ガラス組成物は１つ以上のアルカリ土類金属酸化物と共に１つ以上のアルカリ金属酸化物を含む。自然環境要件を満たすために、上記ガラス組成物は、酸化鉛を実質的に含まないか、又は極めて少量の酸化鉛を含む。軽量さを維持するために、上記ガラス組成物は、Ｂｉ_２Ｏ_３及びＴａ_２Ｏ_５といった重い成分も、制限された量だけ含む。ＺｒＯ_２の含有量もまた、冷却時のガラス溶融物の失透を防ぐために制限される。Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、高い屈折率を維持するために０．５モル％に制限される。

【0070】

【表4】

【0071】

表４のガラス組成物は、高いガラス形成能に加えて屈折率と密度との間の高い比率を提供するよう設計されたものである。

【0072】

図１Ａ及び１Ｂは、本開示の例示的実施形態と、従来技術の比較例によるガラス組成物との、密度及び屈折率に関する比較を提供する。図２Ａ及び２Ｂは、本開示の例示的実施形態と、従来技術の比較例によるガラス組成物との、シリカ含有量及び屈折率に関する比較を提供する。図１Ａ～２Ｂの具体的なガラス組成物が、以下の表５及び６で提供されている。図１Ａ及び２Ａの密度及び屈折率値は予測値であり、図１Ｂ及び２Ｂの屈折率値は測定値である。

【0073】

図１Ａ及び１Ｂに提示されている全ての組成物（例示的実施形態及び比較例の組成物の両方）は、表４で指定されている条件を満たす。

【0074】

図２Ａ及び２Ｂに提示されている全ての組成物（例示的実施形態及び比較例の組成物の両方）は、表２で指定されている条件を満たす。

【0075】

図１Ａに示されるように、本開示の実施形態は、比較例に比べて、比較的低い密度と比較的高い屈折率との組み合わせを達成する。本開示の例示的実施形態は、図１Ａにも示されている以下の条件（１）及び（２）を満たす。

【0076】

屈折率＝１．４２＋０．１０×密度（ｇ／ｃｍ^３） （１）
屈折率－１．４２－０．１０×密度（ｇ／ｃｍ^３）＞０．００ （２）
しかしながら、図１Ａの比較例は、上記の条件（１）及び（２）を満たさず、代わりにこれらの条件のプロットを下回る密度及び屈折率を有する。

【0077】

例えば、例示的実施例２４は、３．６１ｇ／ｃｍ^３の密度及び１．８０３の屈折率を有する。例示的実施例２５は、３．５８ｇ／ｃｍ^３の密度及び１．７８７の屈折率を有する。例示的実施例２７は、３．７３ｇ／ｃｍ^３の密度及び１．８１１の屈折率を有する。このような高い屈折率と共にこのような低い密度を達成できる比較例はない。

【0078】

上述したように、そして図１Ａに示されているように、全ての例示的実施形態が条件（１）及び（２）を満たす。更に、例示的実施形態のうちの一部は、以下の条件（３）及び（４）も満たす。

【0079】

屈折率＝１．４３＋０．１０×密度（ｇ／ｃｍ^３） （３）
屈折率－１．４３－０．１０×密度（ｇ／ｃｍ^３）＞０．００ （４）
図１Ｂもまた、選択された番号の例示的実施形態の例及び比較例を、条件（１）～（４）と共に示す。

【0080】

図２Ａに示されているように、本開示の実施形態は、比較例に比べて、高い屈折率を依然として維持しながら良好な製造特性（例えば良好なガラス形成、均質性、再加熱時の失透からの保護、高い化学的耐久性）を提供するための十分に高いシリカ含有量を達成する。本開示の例示的実施形態は、図２Ａにも示されているように、以下の条件（５）及び（６）を満たす。

【0081】

屈折率＝２．２１－０．００８６×ＳｉＯ_２（モル％） （５）
屈折率－２．２１＋０．００８６×ＳｉＯ_２（モル％）＞０．００ （６）
しかしながら、図２Ａの比較例は、条件（５）及び（６）を満たさず、代わりにこれらの条件のプロットを下回るシリカ含有量及び屈折率を有する。

【0082】

例えば、例示的実施例２４は、４９．８９モル％のシリカ含有量及び１．８０３の屈折率を有する。例示的実施例２５は、４９．９２モル％のシリカ含有量及び１．７８７の屈折率を有する。例示的実施例２７は、４９．８７モル％のシリカ含有量及び１．８１１の屈折率を有する。このような高い屈折率と共にこのような高いシリカ含有量を達成できる比較例はない。

【0083】

上述したように、そして図２Ａに示されているように、全ての例示的実施形態が条件（５）及び（６）を満たす。更に、例示的実施形態のうちの一部は、以下の条件（７）及び（８）も満たす。

【0084】

屈折率＝２．２３－０．００８６×ＳｉＯ_２（モル％） （７）
屈折率－２．２３＋０．００８６×ＳｉＯ_２（モル％）＞０．００ （８）
図２Ｂもまた、選択された番号の例示的実施形態の例及び比較例を、条件（５）～（８）と共に示す。

【0085】

以下の表５は、屈折率及び密度の測定値及び予測値と共に例示的実施例を提供する。予測値は以下の等式（９）及び（１０）に基づいて算出され、ここで屈折率はモル％で提供され、密度はｇ／ｃｍ^３で提供される。

【0086】

屈折率＝１．６６０４０－０．００１９５７５×ＳｉＯ_２－０．００１２００５×Ｂ_２Ｏ_３＋０．００９７６８１×Ｌａ_２Ｏ_３＋０．００４９５８３×ＴｉＯ_２＋０．００１６５９５×ＺｎＯ＋０．００４５１４１×ＺｒＯ_２＋０．００１６４３５×ＣａＯ＋０．０１１４５９×Ｎｂ_２Ｏ_５＋０．００２４６５×ＢａＯ＋０．００４５４７３×ＷＯ_３＋０．００８８９７１×Ｇｄ_２Ｏ_３＋０．００７９０３２×Ｙ_２Ｏ_３＋０．０１０７１３×Ｔａ_２Ｏ_５＋０．０００１１４０９×Ｌｉ_２Ｏ－０．００２６１４×Ａｌ_２Ｏ_３－０．０００６８３２８×Ｎａ_２Ｏ－０．０００３７９０４×ＧｅＯ_２＋０．００３１５４６×ＳｒＯ＋０．０１４４９３×Ｂｉ_２Ｏ_３＋０．００８７８０９×Ｙｂ_２Ｏ_３－０．０００９６６５８×Ｋ_２Ｏ＋０．００６２０１×ＰｂＯ（９）
密度＝３．２５９０３－０．００９８２３２×ＳｉＯ_２－０．００９２２１７×Ｂ_２Ｏ_３＋０．０７００９４×Ｌａ_２Ｏ_３＋０．００５５２０３×ＴｉＯ_２＋０．０１５３６３×ＺｎＯ＋０．０２１６１２×ＺｒＯ_２＋０．００５３６８１×ＣａＯ＋０．０３１４３２×Ｎｂ_２Ｏ_５＋０．０００９３３７４×ＭｇＯ＋０．０３３５３３×ＢａＯ＋０．０５３０４９×ＷＯ_３＋０．１０６２５×Ｇｄ_２Ｏ_３＋０．０４７２２１×Ｙ_２Ｏ_３＋０．０９７４７８×Ｔａ_２Ｏ_５－０．００５１４５８×Ｌｉ_２Ｏ－０．０１０３１０×Ａｌ_２Ｏ_３－０．００２７５２８×Ｎａ_２Ｏ＋０．００３４７９４×ＧｅＯ_２＋０．０２７１９４×ＳｒＯ＋０．１１６０６×Ｂｉ_２Ｏ_３＋０．１１８９６×Ｙｂ_２Ｏ_３－０．００８１７２３×Ｋ_２Ｏ＋０．０６２２４２×ＰｂＯ（１０）

【0087】

【表5-1】

【0088】

【表5-2】

【0089】

【表5-3】

【0090】

【表5-4】

【0091】

【表5-5】

【0092】

【表5-6】

【0093】

【表5-7】

【0094】

【表5-8】

【0095】

【表5-9】

【0096】

【表5-10】

【0097】

【表5-11】

【0098】

【表5-12】

【0099】

【表5-13】

【0100】

【表5-14】

【0101】

【表5-15】

【0102】

【表5-16】

【0103】

【表5-17】

【0104】

【表5-18】

【0105】

【表5-19】

【0106】

【表5-20】

【0107】

【表6-1】

【0108】

【表6-2】

【0109】

【表6-3】

【0110】

第１の態様によると、約４５．０モル％以上かつ約５７．０モル％以下のＳｉＯ_２、約５．０モル％以上かつ約２３．０モル％以下のＮｂ_２Ｏ_５、約０．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下のＴｉＯ_２、約０．０モル％以上かつ約６．５モル％以下のＺｒＯ_２、約０．０モル％以上かつ約１６．０モル％以下のＬａ_２Ｏ_３、約０．０モル％以上かつ約１．０モル％以下のＢ_２Ｏ_３、約０．０モル％以上かつ約１．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ、約０．０モル％以上かつ約５．０モル％以下のＢｉ_２Ｏ_３、約４５．０モル％以上かつ約６０．０モル％以下のＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３、約１．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ、約１．０モル％以上かつ３０．０モル％以下のＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ、及び約５．０モル％以上かつ約４０．０モル％以下のＮｂ_２Ｏ_５＋ＴｉＯ_２を含むガラス組成物が提供され、上記組成物はＰｂＯを本質的に含まない。

【0111】

第２の態様によると、上記ガラス組成物がＬａ_２Ｏ_３以外の更なる希土類金属酸化物を含み、Ｌａ_２Ｏ_３を含む希土類金属酸化物の合計が約０．０モル％以上かつ約２５．０モル％以下である、第１の態様に記載のガラス組成物が提供される。

【0112】

第３の態様によると、上記ガラス組成物がＬａ_２Ｏ_３及び／又はＹ_２Ｏ_３を希土類金属酸化物として含む、第２の態様に記載のガラス組成物が提供される。

【0113】

第４の態様によると、上記ガラス組成物が更に、Ｒｂ_２Ｏ及び／又はＣｓ_２Ｏを含み、アルカリ金属酸化物（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｒｂ_２Ｏ＋Ｃｓ_２Ｏ）の合計が約１．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下である、第１の態様に記載のガラス組成物が提供される。

【0114】

第５の態様によると、上記ガラス組成物が約４．０ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有する、先行する態様のいずれか１つに記載のガラス組成物が提供される。

【0115】

第６の態様によると、上記ガラス組成物が約３．６ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有する、先行する態様のいずれか１つに記載のガラス組成物が提供される。

【0116】

第７の態様によると、上記ガラス組成物が約１．８０以上の屈折率ｎ_ｄを有する、先行する態様のいずれか１つに記載のガラス組成物が提供される。

【0117】

第８の態様によると、上記ガラス組成物が約２５．０以上かつ約４０．０以下のアッベ数ν_ｄを有する、先行する態様のいずれか１つに記載のガラス組成物が提供される。

【0118】

第９の態様によると、上記ガラス組成物が約０．２０ｃｍ^３／グラム以上の比（ｎ_ｄ－１）／ｄを有し、ここでｎ_ｄは屈折率であり、ｄは密度、ｇ／ｃｍ^３である、先行する態様のいずれか１つに記載のガラス組成物が提供される。

【0119】

第１０の態様によると、約４５．０モル％以上のＳｉＯ_２、約０．０モル％以上かつ約１．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ、約１．０モル％以上かつ約１９．５モル％以下のＴｉＯ_２、約１．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下の一価金属酸化物、約１．０モル％以上の二価金属酸化物、及び約４０．０モル％以下の一価金属酸化物と二価金属酸化物との合計を含む、ガラス組成物が提供され、上記ガラス組成物はＰｂＯ及びフッ素を本質的に含まず、上記ガラス組成物は以下の条件：屈折率－１．４２－０．１０×密度（ｇ／ｃｍ^３）＞０．００を満たす。

【0120】

第１１の態様によると、更に上記ガラス組成物が以下の条件：屈折率－１．４３－０．１０×密度（ｇ／ｃｍ^３）＞０．００を満たす、第１０の態様に記載のガラス組成物が提供される。

【0121】

第１２の態様によると、約４５．０モル％以上かつ約５７．０モル％以下のＳｉＯ_２、約５．０モル％以上かつ約２３．０モル％以下のＮｂ_２Ｏ_５、約０．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下のＴｉＯ_２、約０．０モル％以上かつ約６．５モル％以下のＺｒＯ_２、約０．０モル％以上かつ約１６．０モル％以下のＬａ_２Ｏ_３、約０．０モル％以上かつ約１．０モル％以下のＢ_２Ｏ_３、約４５．０モル％以上かつ約６０．０モル％以下のＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３、約１．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ、約１．０モル％以上かつ約３０．０モル％以下のＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ、約５．０モル％以上かつ約４０．０モル％以下のＮｂ_２Ｏ_５＋ＴｉＯ_２、３５．０モル％以上の６０．０モル％以下のＳｉＯ_２、約０．０モル％以上かつ約１．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ、約１．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下のＴｉＯ_２、約１．０モル％以上の一価金属酸化物、約１．０モル％以上の二価金属酸化物、及び約４０．０モル％以下の一価金属酸化物と二価金属酸化物との合計を含む、ガラス組成物が提供され、上記ガラス組成物はＰｂ、Ｆ、Ｔｌ、及びＢｉを本質的に含まず、上記ガラス組成物は以下の条件：屈折率＝２．２１－０．００８６×ＳｉＯ_２（モル％）を満たす。

【0122】

第１３の態様によると、更に上記ガラス組成物が以下の条件：屈折率－２．２３＋０．００８６×ＳｉＯ_２（モル％）＞０．００を満たす、第１２の態様に記載のガラス組成物が提供される。

【0123】

第１４の態様によると、約４５．０モル％以上かつ約５７．０モル％以下のＳｉＯ_２、約５．０モル％以上かつ約２３．０モル％以下のＮｂ_２Ｏ_５、約０．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下のＴｉＯ_２、約０．０モル％以上かつ約６．５モル％以下のＺｒＯ_２、約０．０モル％以上かつ約１６．０モル％以下のＬａ_２Ｏ_３、約０．０モル％以上かつ約１．０モル％以下のＢ_２Ｏ_３、約４５．０モル％以上かつ約６０．０モル％以下のＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３、約１．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ、約１．０モル％以上かつ約３０．０モル％以下のＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ、及び約５．０モル％以上かつ約４０．０モル％以下のＮｂ_２Ｏ_５＋ＴｉＯ_２を含む、ガラス組成物が提供される。

【0124】

第１５の態様によると、約３５．０モル％以上かつ約６０．０モル％以下のＳｉＯ_２、約０．０モル％以上かつ約１．０モル％以下のＬｉ_２Ｏ、約１．０モル％以上かつ約２０．０モル％以下のＴｉＯ_２、約０．０モル％以上かつ約１０．０モル％以下のＢｉＯ_３、約１．０モル％以上の一価金属酸化物、約１．０モル％以上の二価金属酸化物、及び約４０．０モル％以下の一価金属酸化物と二価金属酸化物との合計を含む、ガラス組成物が提供され、上記ガラス組成物は、Ｐｂ、フッ素、及びタリウムを本質的に含まず、ここで上記ガラス組成物の屈折率は１．７超であり、上記ガラス組成物は以下の条件：屈折率＝２．２１－０．００８６×ＳｉＯ_２（モル％）を満たす。

【0125】

上述の本開示の構造及び他の構成要素が、いずれの特定の材料に限定されないことは、当業者には理解されるだろう。本明細書中で開示される本開示の他の例示的実施形態は、特に説明がない限り、多様な材料から形成してよい。

【0126】

本開示の精神及び様々な原理から実質的に逸脱することなく、本開示の上述の実施形態に様々な変形及び修正を施してよい。全てのこのような修正及び変形は、本開示の範囲内で本明細書に含まれることが意図され、以下の特許請求の範囲によって保護される。

【0127】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0128】

実施形態１
約４４．０モル％以上かつ約６０．０モル％以下のＳｉＯ_２の含有量；及び
約１．０モル％以下のＺｎＯの含有量
を有する、ガラス組成物であって、
上記ガラス組成物はＰｂ及びＢｉを本質的に含まず、
上記ガラス組成物は１．７５以上の屈折率ｎ_ｄを有し、
上記ガラス組成物は約４．５ｇ／ｃｍ^３以下の密度を有する、ガラス組成物。

【0129】

実施形態２
上記ガラス組成物の上記屈折率ｎ_ｄは１．７８以上である、実施形態１に記載のガラス組成物。 実施形態３
上記ガラス組成物の上記屈折率ｎ_ｄは１．８０以上である、実施形態２に記載のガラス組成物。

【0130】

実施形態４
上記ガラス組成物の上記屈折率ｎ_ｄは１．８２以上である、実施形態３に記載のガラス組成物。

【0131】

実施形態５
上記ガラス組成物の上記密度は４．０ｇ／ｃｍ^３以下である、実施形態１～４のいずれか１つに記載のガラス組成物。

【0132】

実施形態６
上記ガラス組成物の上記密度は３．７ｇ／ｃｍ^３以下である、実施形態５に記載のガラス組成物。

【0133】

実施形態７
上記ＳｉＯ_２の含有量は、約４５．０モル％以上かつ約５５．０モル％以下である、実施形態１～６のいずれか１つに記載のガラス組成物。

【0134】

実施形態８
約２０．０モル％以下のＴｉＯ_２の含有量を更に有する、実施形態１～７のいずれか１つに記載のガラス組成物。

【0135】

実施形態９
上記ＴｉＯ_２の含有量は、約１．０モル％以上かつ約１８．０モル％以下である、実施形態８に記載のガラス組成物。

【0136】

実施形態１０
約５．０モル％以上かつ約２５．０モル％以下のＮｂ_２Ｏ_５の含有量を更に有する、実施形態１～９のいずれか１つに記載のガラス組成物。

【0137】

実施形態１１
上記Ｎｂ_２Ｏ_５の含有量は、約１０．０モル％以上かつ約２３．０モル％以下である、実施形態９に記載のガラス組成物。

【0138】

実施形態１２
上記ガラス組成物は、約２５．０モル％以下の希土類金属酸化物の含有量を有する、実施形態１～１１のいずれか１つに記載のガラス組成物。

【0139】

実施形態１３
上記ガラス組成物は、約２５．０モル％以下の一価金属酸化物の含有量を有する、実施形態１～１２のいずれか１つに記載のガラス組成物。

【0140】

実施形態１４
上記ガラス組成物は、約１．０モル％以上かつ約３０．０モル％以下の二価金属酸化物の含有量を有する、実施形態１～１３のいずれか１つに記載のガラス組成物。

【0141】

実施形態１５
上記ガラス組成物は、約１．０モル％以上かつ約３５．０モル％以下の、一価金属酸化物と二価金属酸化物との総含有量を有する、実施形態１～１４のいずれか１つに記載のガラス組成物。

【0142】

実施形態１６
上記ガラス組成物は、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｖ、Ｍｏ、Ｃｏ、及びＦを本質的に含まない、実施形態１～１５のいずれか１つに記載のガラス組成物。

【0143】

実施形態１７
上記ガラス組成物は約０．１モル％以下のＡｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、及びＰ_２Ｏ_５の総含有量を有する、実施形態１～１６のいずれか１つに記載のガラス組成物。

【0144】

実施形態１８
上記ガラス組成物は以下の条件：屈折率－１．４２－０．１０×密度（ｇ／ｃｍ^３）＞０．００を満たす、実施形態１～１７のいずれか１つに記載のガラス組成物。

【0145】

実施形態１９
上記ガラス組成物は以下の条件：屈折率－１．４３－０．１０×密度（ｇ／ｃｍ^３）＞０．００を満たす、実施形態１８に記載のガラス組成物。

【0146】

実施形態２０
上記ガラス組成物は以下の条件：屈折率－２．２１＋０．００８６×ＳｉＯ_２（モル％）＞０．００を満たす、実施形態１～１９のいずれか１つに記載のガラス組成物。。

【0147】

実施形態２１
上記ガラス組成物は以下の条件：屈折率－２．２３＋０．００８６×ＳｉＯ_２（モル％）＞０．００を満たす、実施形態２０に記載のガラス組成物。

【0148】

実施形態２２
約３５．０モル％以上かつ約６０．０モル％以下のＳｉＯ_２の含有量
を有する、ガラス組成物であって、
上記ガラス組成物は以下の条件：屈折率－１．４２－０．１０×密度（ｇ／ｃｍ^３）＞０．００を満たす、ガラス組成物。

【0149】

実施形態２３
上記ガラス組成物は以下の条件：屈折率－１．４３－０．１０×密度（ｇ／ｃｍ^３）＞０．００を満たす、実施形態２２に記載のガラス組成物。

【0150】

実施形態２４
上記ガラス組成物は以下の条件：屈折率－２．２１＋０．００８６×ＳｉＯ_２（モル％）＞０．００を満たす、実施形態２２又は実施形態２３に記載のガラス組成物。

【0151】

実施形態２５
上記ガラス組成物は以下の条件：屈折率－２．２３＋０．００８６×ＳｉＯ_２（モル％）＞０．００を満たす、実施形態２４に記載のガラス組成物。

【0152】

実施形態２６
上記ＳｉＯ_２の含有量は約４５．０モル％以上である、実施形態２２～２５のいずれか１つに記載のガラス組成物。

【0153】

実施形態２７
上記ＳｉＯ_２の含有量は約４５．０モル％以上かつ約５５．０モル％以下である、実施形態２２～２６のいずれか１つに記載のガラス組成物。

【0154】

実施形態２８
上記ガラス組成物はＰｂ及びＢｉを本質的に含まない、実施形態２２～２７のいずれか１つに記載のガラス組成物。

【0155】

実施形態２９
約３５．０モル％以上かつ約６０．０モル％以下のＳｉＯ_２の含有量
を有する、ガラス組成物であって、
上記ガラス組成物は以下の条件：屈折率－２．２１＋０．００８６×ＳｉＯ_２（モル％）＞０．００を満たす、ガラス組成物。

【0156】

実施形態３０
上記ガラス組成物は以下の条件：屈折率－２．２３＋０．００８６×ＳｉＯ_２（モル％）＞０．００を満たす、実施形態２９に記載のガラス組成物のいずれか１つに記載のガラス組成物。

【0157】

実施形態３１
上記ＳｉＯ_２の含有量は約４５．０モル％以上である、実施形態２９又は実施形態３０に記載のガラス組成物。

【0158】

実施形態３２
上記ＳｉＯ_２の含有量は約４５．０モル％以上かつ約５５．０モル％以下である、実施形態３１に記載のガラス組成物。

【0159】

実施形態３３
上記ガラス組成物はＰｂ及びＢｉを本質的に含まない、実施形態２９～３２のいずれか１つに記載のガラス組成物。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【国際調査報告】