JP6553856B2

JP6553856B2 - ガラス

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Publication number: JP6553856B2
Application number: JP2014189765A
Authority: JP
Inventors: 浄行桃野; 依実奈鳥谷
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2014-09-18
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2034-09-18
Also published as: TW201529514A; JP2015227276A; WO2015098485A1

Description

本発明は、ガラスに関するものであり、特に、光学ガラス及び有機ＥＬ照明用のガラス基板に適した、高屈折率を有するガラスに関するものである。

有機ＥＬ素子は、軽量で薄く、低消費電力で駆動することができ、面発光を特徴とするため、次世代の照明用途として期待されている。この有機ＥＬ素子は、透光性のガラス基板の表面に、透明電極層を介して有機発光層を設け、さらに有機発光層の表面に対向電極が設けられている。この透明電極層と対向電極との間に電圧が印加されることにより、有機発光層が発光する。有機発光層から発せられた光は、透明電極層及び透光性基板を透過して、外界へと照射される。ここで、有機発光層や透明電極層の屈折率は比較的高いため、透光性のガラス基板も屈折率の高いガラスを使用しないと、有機発光層又は透明電極層とガラス基板との界面で全反射が生じ、光の取り出し効率が低下するという問題がある。
また、有機ＥＬ照明用のガラス基板は、低コストで生産するために、溶融ガラスから直接薄板状に成形することが求められる。
しかし、従来のガラスにおいては、薄板状に成形可能な粘性を有し、かつ、全反射の問題を解決する高い屈折率を有するガラスは存在しなかった。
また、有機ＥＬ照明用のガラス基板以外の光学用途においても、例えばウエハーレベルオプティクス技術等の分野において、高い屈折率を有する光学ガラスを低コストで薄板状に成形するという要求がある。

特許文献１には、屈折率ｎｄが１．７４のガラスが開示されているが、有機発光層や透明電極の屈折率ｎｄは、１．９程度であり、十分に高い屈折率が実現されていない。

特開２０１３−１４９４０６号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、薄板成形が可能な粘性を有しながらも、高い屈折率ｎｄを有するガラスを得ることにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意試験研究を重ねた結果、特定の組成を有することで、薄板成形に適した粘性と、高い屈折率とを有するガラスが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。

（構成１）
酸化物換算の質量％で、
ＳｉＯ_２成分を５％〜５０％、
Ｌａ_２Ｏ_３成分を４％〜３５％、
ＴｉＯ_２成分を３％〜３０％、
ＺｒＯ_２成分を０％〜２０％、
ＢａＯ成分を５％〜５０％含有し
Ｌａ_２Ｏ_３成分及びＢａＯ成分の合計含有量の、ＳｉＯ_２成分の含有量に対する質量比（Ｌａ_２Ｏ_３+ＢａＯ）／ＳｉＯ_２の値が、１．１以上４．０以下であるガラス。
（構成２）
屈折率ｎｄが１．７５以上である構成１に記載のガラス。
（構成３）
酸化物換算の質量％で、
Ｙ_２Ｏ_３成分を０％〜４０％、
Ｎｂ_２Ｏ_５成分を０％〜２０％、
含有する構成１又は２に記載のガラス。
（構成４）
酸化物換算の質量％で、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有範囲が０％〜１５％であり、ＳｉＯ_２成分及びＢ_２Ｏ_３成分の合計含有量の、ＳｉＯ_２成分の含有量に対する質量比（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３）／ＳｉＯ_２の値が０．５０以上２．００以下である構成１から３のいずれかに記載のガラス。
（構成５）
酸化物換算の質量％で、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量の、ＳｉＯ_２成分の含有量に対する質量比Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２の値が０．６０以下である構成１から４のいずれかに記載のガラス。
（構成６）
酸化物換算の質量％で、
Ｇｄ_２Ｏ_３成分を０％〜４０％、
Ａｌ_２Ｏ_３成分を０％〜１５％、
ＭｇＯ成分を０％〜１５％、
ＣａＯ成分を０％〜１５％、及び
ＳｒＯ成分を０％〜１５％含有する構成１から５のいずれかに記載のガラス。
（構成７）
酸化物換算の質量％で、
Ｔａ_２Ｏ_５成分の含有量が０％〜１０％、
ＴｅＯ２成分の含有量が０％〜１０％、
ＷＯ_３成分の含有量が０％〜１０％、
Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有量が０％〜１０％、
Ｓｂ_２Ｏ_３成分の含有量が０％〜０．５％未満、
Ａｓ_２Ｏ_３成分の含有量が０％〜０．５％未満、及び
Ｙｂ_２Ｏ_３成分の含有量が０％〜０．９％、
Ｒ_２Ｏ成分（ＲはＬｉ、Ｎａ及びＫから選ばれる１種以上）の含有量が０％〜４％未満
の範囲である構成１から６のいずれかに記載のガラス。
（構成８）
液相温度におけるガラス融液の粘性が１０．０ｄＰａ・ｓ以上である構成１から７のいずれかに記載のガラス。
（構成９）
ガラス転移点Ｔｇが６２５℃以上である構成１から８のいずれかに記載のガラス。
（構成１０）
液相温度が１３００℃以下である構成１から９のいずれかに記載のガラス。
（構成１１）
構成１から１０のいずれかに記載のガラスからなるガラス基板。
（構成１２）
構成１から１０のいずれかに記載のガラスを母材とする光学素子。

本発明によれば、薄板成形に適した粘性と、高い屈折率とを有するガラスを得ることができる。すなわち、液相温度におけるガラス融液の粘性が１０．０ｄＰａ・ｓ以上であり、１．７５以上の屈折率ｎｄを有するガラスを得ることができる。

実施例１のガラスの温度と粘性の関係を示すグラフであり、横軸はガラス融液の温度（℃）、縦軸はガラスの粘性であり、縦軸は粘性η（ｄＰａ・ｓ）の常用対数（ｌｏｇη）の値である。

以下、本発明のガラスの実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の趣旨を限定するものではない。

［ガラス成分］
本発明のガラスを構成する各成分の組成範囲を以下に述べる。本明細書中で特に断りがない場合、各成分の含有量は、全て酸化物換算組成のガラス全質量に対する質量％で表示されるものとする。ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が熔融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総質量を１００質量％として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。

ＳｉＯ_２成分は、ガラス形成酸化物として欠かすことができない必須成分である。ＳｉＯ_２成分を５％以上含有することで、溶融ガラスの粘度を高め、ガラスの着色を低減する効果を有する。従って、ＳｉＯ_２成分の含有量は、好ましくは５％、より好ましくは６．７％、最も好ましくは、１０％を下限とする。
一方で、ＳｉＯ_２成分の含有量を５０％以下にすることで、屈折率の低下を抑えながらも、耐失透性を高められる。従って、ＳｉＯ_２成分の含有量は、好ましくは５０％、より好ましくは４５％、最も好ましくは、４０％を上限とする。

Ｌａ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高める成分である。特に、Ｌａ_２Ｏ_３成分を４％以上含有することで、可視域の透過率を劣化させることなく薄板成形に好適な所望の粘性を得つつも、所望の高屈折率を得ることができる。従って、Ｌａ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは４％、より好ましくは４．５％、最も好ましくは５％を下限とする。
一方、Ｌａ_２Ｏ_３成分の含有量を３５％以下にすることで、薄板成形に好適な所望の粘性を得つつも、ガラスの耐失透性を高められる。従って、Ｌａ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは３５％、より好ましくは３２％、最も好ましくは３０％を上限とする。

ＴｉＯ_２成分は、薄板成形に好適な所望の粘性が得つつも、ガラスの屈折率を高め、アッベ数を低く調整し、且つ耐失透性を高められる成分である。従って、ＴｉＯ_２成分の含有量は、好ましくは３％、より好ましくは５％、最も好ましくは７％を下限とする。
一方で、ＴｉＯ_２の含有量を３０％以下にすることで、薄板成形に好適な所望の粘性が得つつも、ガラスの着色を低減して可視光透過率を高め、且つ、ＴｉＯ_２成分の過剰な含有による失透を抑えられる。従って、ＴｉＯ_２成分の含有量は、好ましくは３０％、より好ましくは２８％、最も好ましくは２５％を上限とする。

ＺｒＯ_２成分は、可視域の透過率を劣化させることなくガラスの高屈折率化及び低分散化に寄与でき、且つガラスの耐失透性を高められる任意成分である。そのため、ＺｒＯ_２成分を含有させる場合、その含有量は、より好ましくは１％、さらに好ましくは２．５％、最も好ましくは５．１％を下限とする。
一方で、ＺｒＯ_２成分を２０％以下にすることで、ＺｒＯ_２成分の過剰な含有によるガラスの耐失透性の低下を抑えられる。従って、ＺｒＯ_２成分の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは１５％、さらに好ましくは９．８％、最も好ましくは７．５％を上限とする。

ＢａＯ成分は、薄板成形に好適な所望の粘性を得つつも、ガラス原料の熔融性やガラスの耐失透性を高められる成分である。従って、ＢａＯ成分の含有量は、好ましくは５％、より好ましくは７％、最も好ましくは１０．９％を下限とする。
一方で、ＢａＯ成分の含有量を５０％以下にすることで、これらの成分の過剰な含有による、屈折率の低下や耐失透性の低下を抑えられる。従って、ＢａＯ成分の含有量は、好ましくは５０％、より好ましくは４５％、最も好ましくは４０％を上限とする。

本発明のガラスは、Ｌａ_２Ｏ_３成分及びＢａＯ成分の合計含有量の、ＳｉＯ_２成分の含有量に対する質量比（Ｌａ_２Ｏ_３＋ＢａＯ）／ＳｉＯ_２の値が、１．１以上４．０以下であることを特徴とする。この比の値を１．１以上４．０以下とすることで、薄板成形に好適な所望の粘性を得つつも、屈折率の低下および、耐失透性の悪化を抑えることが可能となる。従って、前記（Ｌａ_２Ｏ_３＋ＢａＯ）／ＳｉＯ_２の値は、好ましくは１．１、より好ましくは１．２、最も好ましくは１．３を下限とする。また、前記（Ｌａ_２Ｏ_３＋ＢａＯ）／ＳｉＯ_２の値は、好ましくは４．０、より好ましくは３．８、最も好ましくは３．５を上限とする。

Ｙ_２Ｏ_３成分は、高屈折率及び比重を低減できる任意成分である。
一方で、Ｙ_２Ｏ_３成分の含有量を４０％以下にすることで、ガラスの屈折率の低下を抑えられ、且つガラスの耐失透性を高められる。従って、Ｙ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは４０％、より好ましくは３０％、最も好ましくは１５％を上限とする。

Ｎｂ_２Ｏ_５成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高められ、且つ耐失透性を高められる任意成分である。
一方で、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量を２０％以下にすることで、材料のコストを抑えつつ、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の過剰な含有によるガラスの耐失透性の低下や、可視光の透過率の低下を抑えることができる。従って、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量は、好ましくは２０％、より好ましくは１４％、最も好ましくは９．８％を上限とする。

Ｂ_２Ｏ_３成分は、ガラス形成酸化物として含有できる任意成分である。
Ｂ_２Ｏ_３成分を含有することで、ガラスの耐失透性を高めることができる。従って、Ｂ_２Ｏ_３成分含有させる場合、その含有量は、より好ましくは０．１％、最も好ましくは５．０％％を下限とする。
一方、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有量を１５％以下にすることで、より大きな屈折率を得易くでき、化学的耐久性の悪化を抑えられる。従って、Ｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは１５％、より好ましくは１０％、さらに好ましくは７．９％、最も好ましくは８％を上限とする。

本発明のガラスは、ＳｉＯ_２成分及びＢ_２Ｏ_３成分の合計含有量の、ＳｉＯ_２成分の含有量に対する質量比（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３）／ＳｉＯ_２の値が０．５０以上２．００以下であることが好ましい。この比の値を０．５０以上２．００以下とすることで、薄板成形に好適な所望の粘性を得つつも、耐久性に優れた効果を得ることが可能となる。従って、前記（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３）／ＳｉＯ_２の値は、好ましくは０．５、より好ましくは０．６、最も好ましくは０．７を下限とする。また、前記（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３）／ＳｉＯ_２の値は、好ましくは２．００、より好ましくは１．９０、最も好ましくは１．８０を上限とする。

本発明のガラスは、ＳｉＯ_２成分とＢ_２Ｏ_３成分の含有量の和が１９％以上であることが好ましい。ＳｉＯ_２成分とＢ_２Ｏ_３成分の含有量の和を１９％以上とすることで、薄板成形に好適な所望の粘性を得つつも、耐失透性の低下を抑えることが可能となる。従って、ＳｉＯ_２成分とＢ_２Ｏ_３成分の含有量の和が１９％以上であることが好ましく、２０％以上であることがより好ましく、２１％以上であることが最も好ましい。また、ＳｉＯ_２成分とＢ_２Ｏ_３成分の含有量の和は、５０％以下であることが好ましく、４５％以下であることがより好ましく、４０％以下であることが最も好ましい。

本発明のガラスは、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量の、ＳｉＯ_２成分の含有量に対する質量比Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２の値が０．６０以下であることが好ましい。この比の値を０．６０以下にすることで、薄板成形に好適な所望の粘性を得つつも、材料コストを抑え、耐失透性の優れた効果を得ることができる。従って、前記Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２の値は、好ましくは０．６０、より好ましくは０．５６、最も好ましくは０．５３を上限とする。また、前記Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２の値は０を下限として良い。

Ｇｄ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高められる任意成分である。
一方で、希土類元素の中でも高価なＧｄ_２Ｏ_３成分を４０．０％以下に低減することで、ガラスの材料コストを低減できる。また、これによりガラスのアッベ数の必要以上の上昇を抑えられる。従って、Ｇｄ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは４０．０％、より好ましくは３０．０％、最も好ましくは１０％を上限とする。

Ａｌ_２Ｏ_３成分及びＧａ_２Ｏ_３成分は、ガラスの化学的耐久性を高められ、且つガラスの耐失透性を高められる任意成分である。
一方で、Ａｌ_２Ｏ_３成分及びＧａ_２Ｏ_３成分の各々の含有量を１５％以下にすることで、これらの過剰な含有によるガラスの耐失透性の低下を抑えられる。従って、Ａｌ_２Ｏ_３成分及びＧａ_２Ｏ_３成分の各々の含有量は、好ましくは１５％、より好ましくは５．０％、最も好ましくは３．０％を上限とする。

ＭｇＯ成分は、ガラス原料の熔融性やガラスの耐失透性を高められる任意成分である。
一方で、ＭｇＯ成分の含有量を１５％以下にすることで、これらの成分の過剰な含有による、屈折率の低下や耐失透性の低下を抑えられる。従って、ＭｇＯ成分の含有量は、好ましくは１５％、より好ましくは１２％、最も好ましくは１０％を上限とする。

ＣａＯ成分は、ガラス原料の熔融性やガラスの耐失透性を高められる任意成分である。しかし、ＣａＯ成分の含有量を１５％以下にすることで、これらの成分の過剰な含有による、屈折率の低下や耐失透性の低下を抑えられる。従って、ＣａＯの含有量は、好ましくは１５％、より好ましくは１２％、最も好ましくは１０．３％を上限とする。

ＳｒＯ成分は、ガラス原料の熔融性やガラスの耐失透性を高められる任意成分である。
一方で、ＳｒＯ成分の含有量を１５％以下にすることで、これらの成分の過剰な含有による、屈折率の低下や耐失透性の低下を抑えられる。従って、ＳｒＯ成分の含有量は、好ましくは１５％、より好ましくは１２％、最も好ましくは１０％を上限とする。

ＲＯ成分（式中、ＲはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選択される１種以上）の含有量の合計（質量和）は、５０％以下が好ましい。これにより、ＲＯ成分の過剰な含有による、ガラスの屈折率の低下や耐失透性の低下を抑えられる。従って、ＲＯ成分の質量和は、好ましくは５０％、より好ましくは４５％、最も好ましくは４０％を上限とする。

Ｔａ_２Ｏ_５成分は、ガラスの屈折率を高め、耐失透性を高め、且つ熔融ガラスの粘性を高められる任意成分である。一方で、高価なＴａ_２Ｏ_５成分を１０％以下にすることで、ガラスの材料コストを低減できる。従って、Ｔａ_２Ｏ_５成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは７％、最も好ましくは５％を上限とする。

ＴｅＯ_２成分は、屈折率を高め、且つガラス転移点を下げられる任意成分である。
しかしながら、ＴｅＯ_２は白金製の坩堝や、溶融ガラスと接する部分が白金で形成されている溶融槽でガラス原料を熔融する際、白金と合金化しうる問題がある。従って、ＴｅＯ_２成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは５％、最も好ましくは３％を上限とし、さらに好ましくは含有しない。

ＷＯ_３成分は、他の高屈折率成分によるガラスの着色を低減しながら屈折率を高め、且つガラスの耐失透性を高められる任意成分である。従って、ＷＯ_３成分の含有量は、より好ましくは０％超、さらに好ましくは１．０％を下限としてもよい。
一方で、ＷＯ_３成分の含有量を１０％以下にすることで、ＷＯ_３成分によるガラスの着色を低減して可視光透過率を高めることができる。従って、ＷＯ_３成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは５％、最も好ましくは３％を上限とする。

Ｂｉ_２Ｏ_３成分は、屈折率を高め、且つガラス転移点を下げられる任意成分である。
一方で、Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの耐失透性を高められ、且つ、ガラスの着色を低減して可視光透過率を高められる。従って、Ｂｉ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは５％、最も好ましくは３％を上限とする。

Ｙｂ_２Ｏ_３成分は、ガラスの屈折率を高め、且つアッベ数を高められる任意成分である。
一方で、Ｙｂ_２Ｏ_３成分が過剰に添加されると、ガラスの耐失透性が損なわれやすくなる。従って、Ｙｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは０．９％、より好ましくは０．５％を上限とし、Ｙｂ_２Ｏ_３成分を含有しないことが最も好ましい。

Ｒ_２Ｏ成分（式中、ＲｎはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓからなる群より選択される１種以上）は任意に添加できる成分であるが、過剰に添加すると、ガラスの粘性が低くなり、所望の粘性が得難くなり、また、高い屈折率が得難くなる。従って、Ｒ_２Ｏ成分の含有量は４％未満であることが好ましく、２％以下であることが好ましく、含有しないことが最も好ましい。

Ｌｉ_２Ｏ成分は、ガラスの熔融性を改善し、且つガラス転移点を低くできる任意成分であるが、過剰に添加すると、ガラスの粘性が低くなり、所望の粘性が得難くなり、また、高い屈折率が得難くなるため、その含有量は２％以下とすることが好ましく、含有しないことがより好ましい。

Ｎａ_２Ｏ成分、Ｋ_２Ｏ成分及びＣｓ_２Ｏ成分は、ガラスの熔融性を改善し、ガラスの耐失透性を高め、且つガラス転移点を低くできる任意成分であるが、過剰に添加すると、ガラスの粘性が低くなり、所望の粘性が得難くなり、また、高い屈折率が得難くなるため、Ｎａ_２Ｏ成分、Ｋ_２Ｏ成分及びＣｓ_２Ｏ成分の各々の含有量は２％以下とすることが好ましく、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ及びＣｓ_２Ｏの各々の成分は含有しないことがより好ましい。

ＺｎＯ成分は、屈折率を高めつつ且つ化学的耐久性を高められる任意成分である。そのため、ＺｎＯ成分の含有量は、好ましくは０％超、より好ましくは１．０％超としてもよい。
一方で、ＺｎＯ成分の含有量を１０％以下にすることで、ガラスの屈折率の低下や、粘性の低下を抑えられガラスへの脈理の発生を低減できる。従って、ＺｎＯ成分の含有量は、好ましくは１０％、より好ましくは８％、最も好ましくは６％を上限とする。

Ｐ_２Ｏ_５成分は、０％超含有する場合に、ガラスの耐失透性を高められる任意成分である。特に、Ｐ_２Ｏ_５成分の含有量を１０．０％以下にすることで、ガラスの化学的耐久性、特に耐水性の低下を抑えられる。従って、Ｐ_２Ｏ_５成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは５．０％、さらに好ましくは３．０％を上限とする。

ＧｅＯ_２成分は、０％超含有する場合に、ガラスの屈折率を高め、且つ耐失透性を向上できる任意成分である。しかしながら、ＧｅＯ_２は原料価格が高いため、その量が多いと材料コストが高くなる。従って、ＧｅＯ_２成分の含有量は、好ましくは１０．０％、より好ましくは８．０％、さらに好ましくは５．０％を上限とする。

ＳｎＯ_２成分は、０％超含有する場合に、熔融ガラスの酸化を低減して清澄し、且つガラスの可視光透過率を高められる任意成分である。
一方で、ＳｎＯ_２成分の含有量を１．０％以下にすることで、熔融ガラスの還元によるガラスの着色や、ガラスの失透を低減できる。また、ＳｎＯ_２成分と熔解設備（特にＰｔ等の貴金属）の合金化が低減されるため、熔解設備の長寿命化を図れる。従って、ＳｎＯ_２成分の含有量は、好ましくは１．０％、より好ましくは０．７％、さらに好ましくは０．５％を上限とする。

Ｓｂ_２Ｏ_３成分は、０％超含有する場合に、熔融ガラスを脱泡できる任意成分である。
一方で、Ｓｂ_２Ｏ_３量が多すぎると、可視光領域の短波長領域における透過率が悪くなる。従って、Ｓｂ_２Ｏ_３成分の含有量は、好ましくは０．５％未満、より好ましくは０．４％を上限とする。

Ａｓ_２Ｏ_３成分は、環境負荷が高い成分であるため、その含有量を０．５％未満とすることが好ましく、含有しないことがより好ましい。

なお、ガラスを清澄し脱泡する成分は、上記のＳｂ_２Ｏ_３成分に限定されるものではなく、ガラス製造の分野における公知の清澄剤、脱泡剤或いはそれらの組み合わせを用いることができる。

＜含有すべきでない成分について＞
次に、本発明の光学ガラスに含有すべきでない成分、及び含有することが好ましくない成分について説明する。

上述されていない他の成分を、本願発明のガラスの特性を損なわない範囲で必要に応じ、添加することができる。ただし、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｙ、Ｙｂ、Ｌｕを除く、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｏ等の各遷移金属成分は、それぞれを単独又は複合して少量含有した場合でもガラスが着色し、可視域の特定の波長に吸収を生じる性質があるため、実質的に含まないことが好ましい。

また、ＰｂＯ等の鉛化合物は、環境負荷が高い成分であるため、実質的に含有しないこと、すなわち、不可避な混入を除いて一切含有しないことが望ましい。

さらに、Ｔｈ、Ｃｄ、Ｔｌ、Ｏｓ、Ｂｅ、及びＳｅの各成分は、近年有害な化学物資として使用を控える傾向にあり、ガラスの製造工程のみならず、加工工程、及び製品化後の処分に至るまで環境対策上の措置が必要とされる。従って、環境上の影響を重視する場合には、これらを実質的に含有しないことが好ましい。

［製造方法］
本発明のガラスは、例えば以下のように作製される。すなわち、上記原料を各成分が所定の含有量の範囲内になるように均一に混合し、作製した混合物を白金坩堝に投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で１１００〜１５００℃の温度範囲で２〜５時間熔融し、攪拌均質化した後、適当な温度に下げてから金型に鋳込み、徐冷することにより作製される。

［物性］
本発明のガラスは、高屈折率を有することが好ましい。特に、本発明のガラスの屈折率（ｎ_ｄ）は、好ましくは１．７５、より好ましくは１．７６、最も好ましくは１．７７を下限とする。この屈折率の上限は、好ましくは１．９１、より好ましくは１．９０、さらに好ましくは１．８９であってもよい。このような高屈折率を有することで、本発明のガラスで有機ＥＬ用ガラス基板を作製した場合、有機発光層又は透明電極層とガラス基板との界面で全反射を抑制し、光の取り出し効率を高めることが可能となる。また、本発明のガラスをレンズなどの光学素子に用いた場合でも、光学素子の薄型化を図っても大きな光の屈折量を得ることができる。

本発明のガラスは、耐失透性が高いこと、より具体的には、低い液相温度を有することが好ましい。すなわち、本発明のガラスの液相温度は、好ましくは１３００℃、より好ましくは１２５０℃、さらに好ましくは１２００℃を上限とする。これにより、より低い温度で熔融ガラスを流出しても、作製されたガラスの結晶化が低減されるため、特に熔融状態からガラスを形成したときの失透を低減でき、ガラスを用いた基板や光学素子の光学特性への影響を低減できる。また、ガラスの熔解温度を低くしてもガラスを成形できるため、ガラスの成形時に消費するエネルギーを抑えることで、ガラスの製造コストを低減できる。一方、本発明のガラスの液相温度の下限は特に限定しないが、本発明によって得られるガラスの液相温度は、好ましくは５００℃、より好ましくは６００℃、さらに好ましくは７００℃を下限としてもよい。
なお、本明細書中における「液相温度」は、５０ｍｌの容量の白金製坩堝に３０ｃｃのカレット状のガラス試料を白金坩堝に入れて１３５０℃で完全に熔融状態にし、所定の温度まで降温して１２時間保持し、炉外に取り出して冷却した後直ちにガラス表面及びガラス中の結晶の有無を観察し、結晶が認められない一番低い温度を表す。ここで降温する際の所定の温度は、５００℃までの１０℃刻みの温度である。

本発明のガラスは、液相温度におけるガラス融液の粘性を１０．０ｄＰａ・ｓ以上とする。このような粘性を有することで、脈理の発生を抑制し、溶融ガラスから薄板に成形することが可能となる。したがって、本発明のガラスは、液相温度におけるガラス融液の粘性を１０．０ｄＰａ・ｓ以上とすることが好ましく、３１．６ｄＰａ・ｓ以上とすることがより好ましく、１００．０ｄＰａ・ｓ以上とすることが最も好ましい。また、液相温度におけるガラス融液の粘性の上限は特に設けないが、本発明のガラスが採りうる当該粘性の範囲の上限値は１０^４．５ｄＰａ・ｓである。
なお、液相温度におけるガラス融液の粘性は、対象のガラスの液相温度を予め測定し、その温度でガラスを保温し、玉引上げ式粘度計（有限会社オプト企業社製）により測定することができる。

本発明のガラスは、可視光透過率、特に可視光のうち短波長側の光の透過率が高く、それにより着色が少ないことが好ましい。
本発明のガラスは、ガラスの透過率で表すと、厚み１０ｍｍのサンプルで分光透過率７０％を示す波長（λ_７０）は、好ましくは６００ｎｍ、より好ましくは５５０ｎｍ、さらに好ましくは５００ｎｍを上限とする。
また、本発明の光学ガラスにおける、厚み１０ｍｍのサンプルで分光透過率５％を示す最も短い波長（λ_５）は、好ましくは４７０ｎｍ、より好ましくは４６０ｎｍ、さらに好ましくは４００ｎｍを上限とする。
これらにより、ガラスの吸収端が紫外領域の近傍になり、可視光に対するガラスの透明性が高められるため、このガラスを、有機ＥＬ照明用基板やレンズ等の光を透過させる光学素子に好ましく用いることができる。

本発明のガラスは、６２５℃以上のガラス転移点（Ｔｇ）を有することが好ましい。これにより、溶融ガラスを薄板状に成形することが容易となる。従って、本発明の光学ガラスのガラス転移点は、好ましくは６２５℃、より好ましくは７００℃、さらに好ましくは７１０℃を下限とする。なお、この本発明のガラス転移点は、好ましくは８００℃を上限としてもよい。

［薄板状の成形］
本発明のガラスは、溶融ガラスを薄板状に成形するために適した液相温度及び粘性を有しているため、公知の方法によって、溶融ガラスを直接薄板状に成形することが可能である。本発明のガラスを薄板状に成形する方法としては、フロート法、ダウンドロー法、フュージョン法、アクアフロート法等が挙げられる。本発明のガラスは溶融ガラスを直接薄板状に成形することが可能であるので、有機ＥＬ照明用基板その他光学用途の薄板を安価に製造することが可能である。
その他、本発明のガラスは、液相温度における粘性が高いため、ダイレクトプレス法を使用して薄板状に成形することも可能である。ダイレクトプレス法は、溶融ガラスを対向する少なくとも二つの型で直接プレス成形する方法である。本発明のガラスの製造において、ダイレクトプレス法は、例えばウエハーレベルオプティクス用の光学素子群の成形品又はウエハーレベルオプティクス用の光学素子群の成形品をリヒートプレス法で成形するためのガラス基板を製造する場合に好適に使用することが可能である。

［ガラス成形体及び光学素子］
本発明のガラスは、例えば研削及び研磨加工の手段等を用いて、ガラス成形体を作製することができる。すなわち、ガラスに対して研削及び研磨等の機械加工を行ってガラス成形体を作製することができる。なお、ガラス成形体を作製する手段は、これらの手段に限定されず、上記ダイレクトプレス法やリヒートプレス法を用いることも可能である。

このように、本発明のガラスから形成したガラス成形体は、様々な光学素子及び光学設計に有用であるが、その中でも特に、レンズやプリズム等の光学素子に用いることが好ましい。これにより、径の大きなガラス成形体の形成が可能になるため、光学素子の大型化を図りながらも、カメラやプロジェクタ等の光学機器に用いたときに高精細で高精度な結像特性及び投影特性を実現できる。

本発明のガラスの実施例の組成、これらのガラスの屈折率（ｎ_ｄ）、アッベ数（ν_ｄ）、分光透過率が５％及び７０％を示す波長（λ_５及びλ_７０）、液相温度、液相温度の粘性及びガラス転移点（Ｔｇ）の結果を表１〜表２７に示す。なお、以下の実施例はあくまで例示の目的であり、これらの実施例のみ限定されるものではない。

本発明の実施例のガラスは、いずれも各成分の原料として各々相当する酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、弗化物、水酸化物、メタ燐酸化合物等の通常の光学ガラスに使用される高純度原料を選定し、表に示した各実施例の組成の割合になるように秤量して均一に混合した後、白金坩堝に投入し、ガラス組成の熔融難易度に応じて電気炉で１１００〜１５００℃の温度範囲で２〜５時間熔融した後、攪拌均質化してから金型等に鋳込み、徐冷してガラスを作製した。

ここで、実施例のガラスの屈折率及びアッベ数は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０１―２００３に基づいて測定した。ここで、屈折率及びアッベ数は、徐冷降温速度を−２５℃／ｈｒにして得られたガラスについて測定を行うことで求めた。

また、実施例のガラスの透過率は、日本光学硝子工業会規格ＪＯＧＩＳ０２−２００３に準じて測定した。具体的には、厚さ１０±０．１ｍｍの対面平行研磨品をＪＩＳＺ８７２２に準じ、２００〜８００ｎｍの分光透過率を測定し、λ_５（透過率５％時の波長）及びλ_７０（透過率７０％時の波長）を求めた。

また、実施例のガラスの液相温度は、５０ｍｌの容量の白金製坩堝に３０ｃｃのカレット状のガラス試料を白金坩堝に入れて１３５０℃で完全に熔融状態にし、１３００℃〜５００℃まで１０℃刻みで設定したいずれかの温度まで降温して１２時間保持し、炉外に取り出して冷却した後直ちにガラス表面及びガラス中の結晶の有無を観察し、結晶が認められない一番低い温度を求めた。

また、実施例のガラスのガラス転移点（Ｔｇ）は、横型膨張測定器を用いた測定を行うことで求めた。ここで、測定を行う際のサンプルはφ４．８ｍｍ、長さ５０〜５５ｍｍのものを使用し、昇温速度を４℃/ｍｉｎとした。

本発明の実施例のガラスは、いずれも屈折率ｎｄが１．７５以上であり、液相温度におけるガラス融液の粘性が、１０．０ｄＰａ・ｓ以上であり、溶融ガラスを薄板状に成形することが容易であることが明らかとなった。また、本発明のガラスの液相温度は、１３００℃以下であり、所望の範囲内であった。このため、本発明の実施例の光学ガラスは、液相温度が低く、耐失透性が高いことが明らかになった。

本発明のガラスは、有機ＥＬ照明基板用途に好適であり、さらに、レンズその他光学素子用途にも好適である。

Claims

酸化物換算の質量％で、
ＳｉＯ_２成分を１０％〜４０％、
Ｌａ_２Ｏ_３成分を４％〜３０％、
ＴｉＯ_２成分を１０．０５％〜２５％、
ＺｒＯ_２成分を５．１％〜７．５％、
ＢａＯ成分を１０．９％〜４０％含有し、
Ｂ_２Ｏ_３成分を０％〜１０％、
ＣａＯ成分を０％〜１０．３％、
Ｎｂ _２Ｏ _５成分を０％〜７．４５％、
Ｌａ_２Ｏ_３成分及びＢａＯ成分の合計含有量の、ＳｉＯ_２成分の含有量に対する質量比（
Ｌａ_２Ｏ_３+ＢａＯ）／ＳｉＯ_２の値が、１．１以上４．０以下であり、
Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ及びＣｓ_２Ｏ成分を実質的に含有しない
ガラスであって、
ガラス転移点Ｔｇが６２５℃以上、液相温度が１３００℃以下、屈折率（ｎｄ）が１．７
５〜１．９０であることを特徴とする前記ガラス。
酸化物換算の質量％で、Ｎｂ_２Ｏ_５成分の含有量の、ＳｉＯ_２成分の含有量に対する質
量比Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２の値が０．６０以下である請求項１に記載のガラス。
液相温度におけるガラス融液の粘性が１０．０ｄＰａ・ｓ以上である請求項１又は２に
記載のガラス。
請求項１から３のいずれかに記載のガラスからなるガラス基板。
請求項１から３のいずれかに記載のガラスを母材とする光学素子。