具有高折射率和高的蓝光透射率的硅硼酸盐和硼硅酸盐玻璃的制作方法

本公开内容大体上涉及具有高折射率、低密度和高的蓝光透射率的硅硼酸盐(silicoborate)与硼硅酸盐(borosilicate)玻璃。

背景技术：

1、玻璃被用于各种光学装置，其例子包括：增强现实装置、虚拟现实装置、混合现实装置、眼镜等。这种类型的玻璃所需要的性质通常包括高折射率和低密度。其他需要的性质可能包括电磁光谱的可见光与近紫外(近uv)范围内的高透射率和/或低光学色散。需求具有所需的这些性质的组合并且可以从具有良好的玻璃成形能力的组合物形成的玻璃会是具有挑战性的。例如，通常来说，随着玻璃的折射率增加，密度也倾向于增加。通常添加诸如tio2和nb2o5之类的物质从而在没有增加玻璃的密度的情况下增加玻璃的折射率。然而，这些材料通常吸收蓝光和uv光，这会不合乎希望地降低玻璃在这个光谱区域中的光透射率。通常来说，尝试增加玻璃的折射率的同时维持低密度并且没有降低光谱的蓝色和uv区域中的透射率会导致材料的玻璃成形能力下降。例如，在以工业通常可接受的冷却速率使得玻璃熔体发生冷却过程中，会发生结晶和/或液-液相分离。典型地来说，随着某些物质(例如，zro2、y2o3、sc2o3、beo等)的量的增加，玻璃成形能力看上去下降。

2、基于所采用的玻璃成形剂，低密度高折射率玻璃通常属于以下两种类型的化学体系中的一种：(a)硅硼酸盐或硼硅酸盐玻璃，其中，sio2和/或b2o3被用作主要的玻璃成形剂，以及(b)磷酸盐玻璃，其中，p2o5被用作主要的玻璃成形剂。由于成本、玻璃成形能力、光学性质和/或生产要求，依赖于其他氧化物作为主要玻璃成形剂的玻璃(geo2、teo2、bi2o3和v2o5)的使用会是具有挑战性的。

3、磷酸盐玻璃可以表征为高折射率和低密度，然而，由于p2o5从熔体的挥发和/或与铂不兼容的风险，磷酸盐玻璃的生产会是具有挑战性的。此外，磷酸盐玻璃通常是高度有色的，并且可能需要额外的漂白步骤来提供具有所需透射特性的玻璃。除此之外，展现出高折射率的磷酸盐玻璃还倾向于具有增加的光学色散。

4、通常来说，硅硼酸盐和硼硅酸盐玻璃较容易生产并且可以在没有漂白步骤的情况下展现出高透射率。然而，相比于磷酸盐玻璃，硅硼酸盐和硼硅酸盐玻璃通常在折射率增加时展现出密度增加。

5、基于这些考虑，存在对于具有高折射率、低密度和高的蓝光透射率的硅硼酸盐与硼硅酸盐玻璃的需求。

技术实现思路

1、根据本公开内容的实施方式，玻璃包含：b2o3为9.0摩尔％至33.0摩尔％，la2o3为15.0摩尔％至50.0摩尔％，sio2为大于0.0摩尔％，其中，sio2(表述为摩尔％)与sio2和b2o3之和(表述为摩尔％)之比(sio2/(sio2+b2o3))为0.05至0.95，以及选自如下的至少一种氧化物：nb2o5、tio2、zro2、y2o3、li2o、ta2o5、al2o3、bao、bi2o3、cao、er2o3、gd2o3、k2o、na2o、nd2o3、p2o5、pbo、teo2、wo3、y2o3、yb2o3和zno，要求的其他条件是：nb2o5为0.0摩尔％至12.0摩尔％，tio2为0.0摩尔％至40.0摩尔％，zro2为0.0摩尔％至13.5摩尔％，y2o3为0.0摩尔％至3.0摩尔％，zno为0.0摩尔％至0.8摩尔％，li2o为0.0摩尔％至0.5摩尔％，以及ta2o5为0.0摩尔％至1.5摩尔％。玻璃还具有满足如下方程式(ix)的折射率参数pn和密度参数pd：

2、pn–(1.000+0.19*pd)>0.000(ix)

3、式中，折射率参数pn根据如下方程式(vi)计算：

4、

5、以及

6、式中，密度参数pd根据如下方程式(vii)计算：

7、

8、以及

9、其中，玻璃具有0.532或更大的透射率指数ti，式中，透射率指数ti根据如下方程式(iii)计算：

10、

11、式中，方程式(vi)、方程式(vii)和方程式(iii)中所列出的每种氧化物指的是玻璃中的氧化物的量，表述为摩尔％。

12、根据本公开内容的另一个实施方式，玻璃包含：sio2为3.0摩尔％或更多，b2o3为1.0摩尔％或更多，其中，(sio2+b2o3)之和为48.0摩尔％或更小，二价金属氧化物的总含量(ro)为8.5摩尔％或更大，以及选自以下的至少一种氧化物：nb2o5、tio2、zro2、y2o3、li2o、ta2o5、al2o3、bao、bi2o3、cao、er2o3、gd2o3、k2o、na2o、nd2o3、p2o5、pbo、teo2、wo3、y2o3、yb2o3和zno，要求的其他条件是：gd2o3为0.0摩尔％至27.0摩尔％，cao为0.0摩尔％至32.0摩尔％，li2o为0.0摩尔％至7.0摩尔％，mgo为0.0摩尔％至5.0摩尔％，y2o3为0.0摩尔％至1.5摩尔％，ta2o5为0.0摩尔％至0.5摩尔％，bao为0.0摩尔％至14.0摩尔％，cdo为0.0摩尔％至10.0摩尔％，bi2o3为0.0摩尔％至20.0摩尔％，pbo为0.0摩尔％至1.0摩尔％，hfo2为0.0摩尔％至1.0摩尔％，teo2为0.0摩尔％至5.0摩尔％，nb2o5为0.0摩尔％至25.0摩尔％，tio2为0.0摩尔％至18.0摩尔％，zno为0.0摩尔％至2.0摩尔％，氟为0.0原子％至1.0原子％，(sio2+b2o3+alk2o+mgo+cao+sro+bao+zno)之和为69.0摩尔％或更小，式中，alk2o是碱金属氧化物的总含量，以及(remon+tio2+nb2o5+zro2+bi2o3+wo3)之和为25.0摩尔％或更大，式中，remon是稀土金属氧化物的总含量。玻璃还具有满足如下方程式(ix)(a)的折射率参数pn和透射率指数ti：

13、pn–(2.055–0.36*ti)>0.000(xi)(a)

14、式中，折射率参数pn根据如下方程式(vi)计算：

15、

16、以及

17、式中，透射率指数ti根据如下方程式(iii)计算：

18、

19、并且方程式(vi)和方程式(iii)中所列出的每种氧化物指的是玻璃中的氧化物的量，表述为摩尔％。

20、根据另一个实施方式，玻璃包含：tio2为1.0摩尔％至40.0摩尔％，b2o3为1.0摩尔％至29.0摩尔％，sio2为0.0摩尔％至32.0摩尔％，其中，(sio2+b2o3)之和为45.0摩尔％或更小，以及选自以下的至少一种氧化物：nb2o5、zro2、la2o3、y2o3、li2o、al2o3、bao、bi2o3、cao、er2o3、gd2o3、na2o、nd2o3、p2o5、pbo、wo3、y2o3、yb2o3和zno，要求的其他条件是：la2o3为0.0摩尔％至30.0摩尔％，zro2为0.0摩尔％至7.8摩尔％，nb2o5为0.0摩尔％至7.0摩尔％，cao为0.0摩尔％至15.0摩尔％，bao为0.0摩尔％至15.0摩尔％，li2o为0.0摩尔％至3.5摩尔％，geo2为0.0摩尔％至10.0摩尔％，al2o3为0.0摩尔％至10.0摩尔％，氟为0.0原子％至1.0原子％，(y2o3+zno)之和为0.0摩尔％至2.0摩尔％，二价金属氧化物的总含量(ro)为0.0摩尔％至40.0摩尔％，以及单价金属氧化物的总含量(r2o)为0.0摩尔％至15.0摩尔％。玻璃还具有0.25至0.75的透射率指数ti并且还具有满足如下方程式(xii)的折射能力参数pref和透射率指数ti：

21、pref–(0.262–0.115*ti)>0.000(xii)

22、式中，折射能力参数pref根据如下方程式(viii)计算：

23、

24、以及

25、式中，透射率指数ti根据如下方程式(iii)计算：

26、

27、并且方程式(viii)和方程式(iii)中所列出的每种氧化物指的是玻璃中的氧化物的量，表述为摩尔％。

28、本领域技术人员通过研究以下说明书、权利要求书和附图会理解和体会本公开内容的这些和其它方面、目的和特征。