KR101892409B1

KR101892409B1 - 치수적으로-안정한, 내손상성, 유리 시트

Info

Publication number: KR101892409B1
Application number: KR1020177020616A
Authority: KR
Inventors: 아담 제임스 엘리슨
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2018-08-27
Also published as: TW201442976A; KR20170089942A; EP2969986B1; US20160009590A1; KR20150127271A; TW201713603A; JP6149320B2; CN105705472A; US20140264356A1; US9932262B2; CN105705472B; US9150448B2; WO2014159950A3; TWI617529B; TWI558680B; WO2014159950A2; EP2969986A2; JP2016512486A

Abstract

본 발명은 실질적으로 알칼리-부재이고, 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 (AMLCDs)와 같은 플랫 패널 디스플레이 디바이스에서 기판으로서 사용을 위해 바람직한 물리적 및 화학적 특성을 나타내는 알루미노보로실리케이트 유리 조성물을 기재한다. 상기 유리 조성물은 예를 들면 플로트 공정에 의해 유리 시트로 형성될 수 있다. 유리 시트가 기판으로서 사용될 때, 상기 유리 시트는 공정 동안 치수적 안정성 및 커팅 동안 내손상성을 나타낸다.

Description

치수적으로-안정한, 내손상성, 유리 시트 {DIMENSIONALLY-STABLE, DAMAGE-RESISTANT, GLASS SHEETS}

본 출원은 2013년 3월 14일에 제출된 U.S. 출원 일련 번호 제61/781,604호의 35 U.S.C. § 119 하에 우선권의 이익을 주장하며, 그 전체 내용은 참조로서 본 명세서에 병합된다.

본 개시는 높은 성능 비디오 및 정보 디스플레이에서 사용할 수 있는 유리 시트를 제조하기 위한 조성물 및 방법에 관한 것이다.

예를 들면, 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 디바이스 (AMLCDs)와 같은 액정 디스플레이의 생산은 매우 복잡하고, 유리 기판의 특성은 지극히 중요하다. 다른 무엇보다도 더, AMLCD 디바이스의 생산에 사용되는 유리 기판은 엄중하게 제어된 그것의 물리적 치수 (dimension)를 가져야 한다.

액정 디스플레이 분야에서, 다-결정질 실리콘 (poly-crystalline silicon) 기반 박막 트랜지스터 (TFTs)는 더 효율적으로 전자를 수송하는 그것의 능력 때문에 선호된다. 다-결정질 기반 실리콘 트랜지스터 (p-Si)는 무정형-실리콘 기반 트랜지스터 (a-Si)에 기초하는 것보다 더 높은 유동성 (mobility)을 가지는 것으로서 특징화 된다. 이는 더 작고, 더 빠른 트랜지스터의 제조를 허용하고, 궁극적으로 더 밝고, 더 빠른 디스플레이를 생산한다.

p-Si 기반 트랜지스터가 가지는 하나의 문제점은 그것의 제조는 a-Si 트랜지스터의 제조에서 이용되는 것보다 더 높은 공정 온도를 요구한다는 것이다. 이러한 온도는 a-Si 트랜지스터의 제조에 이용되는 350℃의 피크 온도에 비하여 450℃ 내지 600℃의 범위를 가진다. 이러한 온도에서, 대부분의 AMLCD 유리 기판은 압축 (compaction)으로 알려진 공정을 겪는다. 또한, 열적 불안정성 (thermal instability) 또는 치수 변화 (dimensional change)로서 언급되는, 압축은 유리의 가상 온도 (fictive temperature)에서 변화 때문에 유리 기판에서 비가역적 치수 변화 (수축 (shrinkage))이다. "가상 온도 (fictive temperature)"는 유리의 구조적 상태를 표시하는데 사용되는 개념이다. 높은 온도로부터 급하게 냉각된 유리는 더 높은 온도 구조"에서 냉동된 (frozen in)" 것이기 때문에, 더 높은 가상 온도를 갖는다고 한다. 더 천천히 냉각되거나 어닐링 점 (annealing point) 근처에서 한동안 유지함으로써 어닐링된 유리는 더 낮은 가상 온도를 갖는다고 한다.

압축의 규모는 유리를 만드는 공정 및 상기 유리의 점탄성 (viscoelastic properties) 모두에 의존한다. 용융된 유리로부터 시트 생산물을 생산하는 플로트 공정에서, 상기 유리 시트는 용융으로부터 비교적 느리게 냉각되고, 따라서 비교적으로 낮은 온도 구조에서 유리로 "냉동"한다. 그와 대조적으로, 융합 공정은 용융으로부터 상기 유리 시트의 매우 빠른 퀀칭 및 비교적 높은 온도 구조에서 냉동을 이끈다. 결과적으로, 압축을 위한 구동력 (driving force)은 가상 온도와 압축 동안 유리에 의해 경험되는 공정 온도 사이에 차이이기 때문에, 상기 플로트 공정에 의해 생산된 유리는 상기 융합 공정에 의해 생산된 유리와 비교할 때, 더 낮은 압축을 겪을 수 있다.

구체적으로, 증가된 온도에서 유지될 때, 그것의 구조는 열 처리 온도 쪽으로 완화한다. 유리 기판의 가상온도는 박막 트랜지스터 (TFT) 공정에서 거의 항상 관련된 열 처리 온도 위에 있기 때문에, 이러한 구조적인 완화 (relaxation)는 가상 온도에서 감소를 일으키고, 그러므로 유리를 압축 (축소/치밀화 (shrink/densify))하게 한다. 그것은 디스플레이 제조 공정 동안 결과적으로 최종 디스플레이에서 해상도 문제를 이끄는 가능한 정렬 문제 (alignment issues)를 만들기 때문에 그러한 압축은 바람직하지 않다.

유리에서 압축을 최소화하는 몇몇의 접근법이 있다. 하나는 p-Si TFT 동안 상기 유리가 경험할 것과 유사한 가상 온도를 만들기 위해 유리를 열적으로 예비-처리하는 것이다. 이러한 접근법은 몇몇의 어려움이 있다. 첫번째로, p-Si TFT 제조 공정 동안 이용되는 다수의 가열 단계는 상기 유리에서 예비처리에 의해 충분히 보상할 수 없는 약간 다른 가상 온도를 만든다. 두번째로, 유리의 열적 안정성은 사용될 p-Si TFT 제조 공정의 세부사항에 가까이 관련되고, 이는 다른 최종-사용자 (end-users)를 위해 다른 예비처리를 의미할 수 있다. 마지막으로, 예비처리는 공정 비용 및 복잡성을 추가한다.

또 다른 접근법은 유리의 점도를 증가시킴으로써 공정 온도에서 변형 (strain)의 속도를 느리게 하는 것이다. 이는 유리의 점도를 올림으로써 달성할 수 있다. 예를 들면, 유리의 어닐링 점은 유리에 대한 고정된 점도, 즉, 10^13.2 포이즈에 해당하는 온도를 나타내고, 따라서 어닐링 점의 증가는 고정된 온도에서 점도의 증가에 동일시된다. 그러나, 이러한 접근법을 가진 도전은 비용 효과적인 높은 어닐링 점 유리의 생산이다. 더 높은 어닐링 점 유리는 전형적으로 그것의 제조 동안 더 높은 운전 온도를 이용하고, 이에 의해 유리 제조와 관련된 고정된 자산의 수명을 감소시킨다.

게다가, 높은 어닐링 점은 디스플레이 기판을 생산하는데 사용될 유리 조성물을 위해 바람직한 많은 특성 중 단지 하나이다. 다른 바람직한 특성은 높은 변형점 (strain point), 낮은 밀도, 실리콘-기반 전자부품과 호환 가능한 CTE (열 팽창 계수)를 포함한다.

특히 중요한 특성은 커트 라인에서 많은 양의 유리 칩의 발생 및/또는 지나친 균열 (cracking), 예를 들면, 측면 균열 (lateral cracking)의 제작 없이, 즉, 커팅의 결과로서 상기 유리 시트에 실질적인 손상 없이 유리 조성물로부터 만들어진 시트를 더 작은 조각으로 커팅하는 디스플레이 제조 능력이다. TFT 생산 동안 발생하는 에칭 동안, 유리 기판의 가장자리에서 측면 균열과 같은 결함은 크기에 있어서 증가하는 경향이 있다. 결과적으로, 디스플레이 드라이버와 같은 전자 부품은 기판의 가장자리로부터 안쪽으로 이동될 필요가 있고, 따라서 최종 디스플레이에서 이러한 부품을 숨기기 위해 필요한 베젤 (bezel)의 크기를 증가시킨다. 그러한 큰 베젤은 더 작은 베젤을 선호하는 현대 디스플레이 디자인과 호환되지 않는다. 참고하기 쉽도록, "커팅할 수 있는 (cutable)" 단어는 본 명세서에서 (1) 지나친 양의 유리 칩 및/또는 측면 균열의 발생 없이 더 작은 조각으로 커팅할 수 있는 유리 시트, 및 (2) 그러한 유리 시트를 생산하는 유리 조성물을 기재하는데 사용될 것이다.

본 발명은 실질적으로 알칼리-부재이고, 액티브 매트릭스 액정 디스플레이 (AMLCDs)와 같은 플랫 패널 디스플레이 디바이스에서 기판으로서 사용을 위해 바람직한 물리적 및 화학적 특성을 나타내는 알루미노보로실리케이트 유리 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 명세서는 실질적으로 알칼리-부재인 유리 및 그의 제조 방법을 개시하고, 여기서 상기 유리는 커팅할 수 있고, 높은 어닐링 점을 소유하고, 따라서 좋은 치수 안정성 (즉, 낮은 압축)을 소유한다. 다양한 구체예에서, 상기 유리는 또한 높은 변형점, 낮은 밀도, 실리콘-기반 전자 부품과 호환 가능한 CTE, 및 1300℃ 미만의 10⁴ 포이즈 온도를 가지고, 이는 플로트 공정에 따라 유리 시트를 제조하는데 사용에 특별하게 적절하도록 만든다. 다른 적용 사이에서, 상기 유리는 높은 성능 비디오 및 정보 디스플레이를 생산하는데 사용되는 유리 기판을 만드는데 사용할 수 있다.

제1 관점에 따르면, 산화물 기준 몰 퍼센트로,

SiO₂: 65-70.3

Al₂O₃: 11-14

B₂O₃: 2-7.5

MgO: 2-7.5

CaO: 3-11

SrO: 0-5.5

BaO: 0-2

ZnO: 0-2

를 포함하고, 여기서,

(a) [SiO₂] + [Al₂O₃] ≤ 81.3; 및

(b) ∑[RO]/[Al₂O₃] ≤ 1.3 이고, [SiO₂] 및 [Al₂O₃]는 각각 SiO₂ 및 Al₂O₃의몰 퍼센트이고, ∑[RO]는 MgO, CaO, SrO, BaO, 및 ZnO의 몰 퍼센트의 합과 동일한 알칼리-부재 유리가 개시된다.

제2 관점에 따르면, 배치 (batch) 물질을 선택, 용융, 및 청징 (fining)하는 것을 포함하는 플로트 공정에 의해 실질적인 알칼리-부재 유리 시트를 생산하는 방법으로서, 시트를 구성하는 유리는 산화물 기준 몰 퍼센트로,

SiO₂: 65-70.3

Al₂O₃: 11-14

B₂O₃: 2-7.5

MgO: 2-7.5

CaO: 3-11

SrO: 0-5.5

BaO: 0-2

ZnO: 0-2

를 포함하고, 여기서,

(a) [SiO₂] + [Al₂O₃] ≤ 81.3; 및

(b) ∑[RO]/[Al₂O₃] ≤ 1.3 이고, [SiO₂] 및 [Al₂O₃]는 각각 SiO₂ 및 Al₂O₃의몰 퍼센트이고, ∑[RO]는 MgO, CaO, SrO, BaO, 및 ZnO의 몰 퍼센트의 합과 동일한 알칼리-부재 유리 시트를 생산하는 방법이 개시된다.

어떤 관점에서, 상기 유리는 플로트 공정에 의해 생산된 플레이트의 형태이다. 다른 관점에서, 상기 유리는 플랫 패널 디스플레이 장치를 위한 기판으로서 제공되는 시트로 형성된다. 더 추가적인 관점에서, 상기 기판은 다결정질 실리콘 박막 트랜지스터를 지닌다 (carry).

본 발명의 관점의 상술한 요약은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되거나 이해되어서는 안 된다. 더 일반적으로, 상술한 일반적인 기재 및 하기의 상세한 기재는 단지 본 발명의 예시인 것으로 이해되고, 본 발명의 본성 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀을 제공하는 것으로 의도된다.

본 발명의 추가적인 특징 및 장점은 후술하는 상세한 기재에서 설명될 것이며, 부분적으로는 상기 기재로부터 기술분야의 통상적인 기술자에게 쉽게 자명할 것이나 본 명세서에서 기재에 의해 예시되듯이 본 발명을 실시함으로써 인식될 것이다. 상기 첨부된 도면은 본 발명의 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 병합되고, 본 명세서의 일 부분을 구성한다. 본 명세서 및 도면에서 개시된 본 발명의 다양한 특징은 임의의 및 모든 조합에서 사용될 수 있다. 특히. 하기에 설명한 다양한 청구항 및 특히, 다양한 독립항은 임의의 및 모든 조합에 사용될 수 있다.

도 1은 유리에 대한 10⁴ 포이즈 온도 (수직 축) 대 SiO₂ 및 Al₂O₃의 몰 퍼센트 합의 그래프이고, 유리의 10⁴ 포이즈 온도가 플롯된다. 상기 도면에서 직선은 데이터에 맞춘 선이고, y = 16.866x - 41.612에 의해 주어지고, 여기서 y는 10⁴ 포이즈 온도이고 x는 SiO₂및 Al₂O₃의 몰퍼센트의 합이다.

역사적으로, 패널 제조자는 일반적으로 "크고, 작은 해상도" 또는 "작고, 높은 해상도" 디스플레이를 만들어왔다. 이러한 경우 모두에서, 유리는 상기 유리 기판이 압축을 겪는 것을 야기하는, 증가된 온도에서 유지되었다.

주어진 시간/온도 프로필을 경험하는 유리 기판에 의해 나타난 압축의 양은 하기 식에 의해 기재될 수 있다:

여기서 T_f(t)는 시간의 함수로서 유리의 가상 온도이고, T는 열 처리 온도이고, T_f(t=0)은 초기 가상 온도이고, b는 "확대 지수 (stretching exponent)"이고, τ(T)는 열 처리 온도에서 유리의 완화 시간이다. 열 처리 온도 (T)를 증가시키는 것은 압축을 위한 "구동력 (driving force)" (즉, “T_f(t=0)-T”를 더 작은 양으로 만듦)을 낮추지만, 상기 기판의 완화 시간 τ에 있어서 훨씬 더 큰 감소를 야기한다. 완화 시간은 온도가 증가할 때 주어진 시간에서 압축의 양에 있어서 증가를 야기하는 온도에 의해 기하급수적으로 변한다.

무정형 실리콘 (a-Si) 기반 TFTs를 사용한 크고, 낮은-해상도 디스플레이의 제조를 위해, 공정 온도는 상대적으로 낮다 (대락 350℃ 이하). 낮은 해상도 디스플레이를 위해 느슨한 (loose) 치수 안정성 요구와 결합되는, 이러한 낮은 온도는 더 높은 가상 온도를 갖는 낮은 어닐링 점 (T(ann)) 유리의 사용을 허용한다. 상기 어닐링 점은 유리의 점도가 10^13.2 포이즈와 동일한 온도로서 정의된다. T(ann)은 유리 전이 온도 아래 주어진 온도에서 유리의 효과적인 점도로서 정의된 유리의 낮은 온도 점도를 나타내는 단순한 측정기준으로서 사용된다. 더 높은 "낮은 온도 점도 (low temperature viscosity)"는 Maxwell 관계식을 통해 더 긴 완화 시간을 야기한다:

여기서 η은 점도이고 G는 전단 계수 (shear modulus)이다.

더 높은 성능, 작고, 높은-해상도 디스플레이는 일반적으로 a-Si 공정보다 상당히 더 높은 온도를 이용하는 폴리-실리콘 기반 (p-Si) TFTs를 사용하여 만들어진다. 이것 때문에, 더 높은 어닐링 점 또는 더 낮은 가상 온도 둘 중 하나의 유리는 p-Si 기반 TFTs를 위한 압축 요구를 만족할 것이 요구된다. 상당한 노력은 기존의 제조 플랫폼 (platforms)과 비교하여 더 높은 어닐링 점 유리를 만들거나 이러한 공정에서 사용 가능한 더 낮은 어닐링 점 유리의 열 이력 (thermal history)을 향상시키기 위해 행해지고, 모든 경로는 높은 성능 디스플레이의 전대 (previous generations)를 위해 충분한 것으로 나타났다. 그러나, 최근에 p-Si 기반 디스플레이는 이제 훨씬 더 큰 "젠 크기 (gen size)" 시트 (유리의 단일의 큰 시트 (single large sheet) 상에 많은 작은 디스플레이) 상에 만들어진다. 이러한 크기는 유리 기판이 훨씬 더 높은 온도 압축 성능을 가지도록 강요한다.

큰 디스플레이에서 더 큰 유동성에 도달하기 위해, 패널 제조자는 산화물 박막 트랜지스터 (OxTFTs)를 사용하여 큰, 높은-해상도 디스플레이를 제조하는 것을 시작해 왔다. OxTFT 공정은 자주 a-Si 기반 TFTs에 유사한 피크 온도로 작동되지만 (그리고 종종 같은 장치를 사용하여 작동함), 해상도 요구는 상당히 더 높고, 이는 낮은 온도 압축이 a-Si 기판의 그것에 비하여 상당히 향상되어야 한다는 것을 의미한다.

본 명세서는 높은 어닐링 점 및, 따라서 무정형 실리콘, 산화물 및 낮은-온도 폴리실리콘 TFT 공정에서 TFT 백플레인 (backplane) 기판으로서 사용을 위한 좋은 치수 안정성 (즉, 낮은 압축)을 소유하는 실질적으로 알칼리의 부재인 유리를 개시한다. 이러한 높은 어닐링 점 유리는 유리의 제조 다음에 열 공정 동안 압축/수축에 기인하는 패널 뒤틀림 (distortion)을 감소시킨다.

하나의 관점에서, 실질적인 알칼리-부재 유리는 740℃ 이상 (예를 들면, 745℃ 이상, 또는 755℃ 이상, 또는 765℃ 이상, 또는 775℃ 이상)의 어닐링 점을 가진다. 그러한 높은 어닐링 점은 예를 들면 낮은-온도 폴리실리콘 공정에서 백플레인 기판으로서 사용되는 것을 허용하는 본 발명의 (inventive) 유리를 위해-낮은 완화 속도-및 그러므로 비교적 적은 양의 치수 변화를 이끈다. 일 구체예에서, 조성물에 관하여, 이러한 어닐링 점은 유리가 하기의 관계식을 만족할 때 달성된다:

a₀ + a1*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 740 (예를 들면 ≥ 745; 또는 ≥ 755; 또는 ≥ 765; 또는 ≥ 775)이고, 여기서,

(i) [Al₂O₃], [B₂O₃], [MgO], [CaO], 및 [SrO]는 각각 Al₂O₃, B₂O₃, MgO, CaO, 및 SrO의 몰 퍼센트; 및

(ii) a₀ = 847.516, a₁ = 4.747, a₂ = -10.144, a₃ = -5.089, a₄ = -6.837, 및 a₅ = -6.548.

또 다른 관점에서, 본 발명의 유리는 685℃ 이상 (예를 들면, 690℃ 이상, 또는 700℃ 이상, 또는 710℃ 이상, 또는 720℃ 이상)의 변형점을 가진다. 높은 어닐링 점과 함께, 이러한 높은 변형점은 디스플레이 디바이스를 위해 기판으로서 사용 동안 유리의 치수 안정성에 기여한다. 일 구체예에서, 조성물에 관하여, 이러한 변형점은 유리가 하기의 관계식을 만족할 때 달성된다:

a₀ + a1*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 685 (예를 들면, ≥ 690; 또는 ≥ 700; 또는 ≥ 710; 또는 ≥ 720)이고, 여기서,

(ii) a₀ = 774.973, a₁ = 4.886, a₂ = -9.666, a₃ = -3.610, a₄ = -5.840, 및 a₅ = -5.713.

본 발명의 유리는 또한 커팅 동안 손상에 저항한다. 본 개시에 따르면, 유리의 이러한 특성은 유리의 압입 균열 개시 임계값 (indentation crack initiation threshold)에 관하여 수량화된다. 예를 들면 미국 특허 출원 공보 제US 2012/0135852호에서 논의되듯이, 유리의 압입 균열 개시 임계값은 Vickers 압자 (indenter)를 사용하여 측정될 수 있고, 초기 흠 (flaw)의 위치를 떠나 전파하는 내측 (medial)/방사상 (radial) 및 측면 균열의 형성을 방해하는 유리의 능력을 가리킨다.

Vickers 압자 시험을 위한 표준 ASTM 방법은 없지만, 유용한 시험 방법은 R. Tandon 외, "Surface Stress Effects on Indentation Fracture Sequences," J. Am. Ceram Soc. 73 [9] 2619-2627 (1990); R. Tandon 외, "Indentation Behavior of Ion-Exchanged Glasses," J. Am. Ceram Soc. 73 [4] 970-077 (1990); 및 P. H. Kobrin 외, "The Effects of Thin Compressive Films on Indentation Fracture Toughness Measurements," J. Mater. Sci. 24 [4] 1363-1367 (1989)에 의한 논문 (articles)에서 기재된다. 이러한 논문의 관련 부분뿐만 아니라 위에-참조된 U.S. 특허 출원 공보는 참조로서 본 명세서에 병합된다.

본 개시의 목적을 위해, 유리의 압입 균열 개시 임계값에 대한 양적인 수치는 U.S. 특허 출원 공보 제US 2012/0135852호에서 기재된 기술을 사용하여 얻어진다. 따라서, 시험 하중 (test load)은 적용되고 0.2 mm/분으로 제거되고, 상기 하중은 10초 동안 유지되고, 그리고 압입 균열 개시 임계값은 10 인덴트 (indent)의 50%가 인덴트 흔적 (impression)의 코너로부터 퍼지는 방사상/내측 균열의 임의의 수를 나타내는 압입 하중으로서 정의된다. 시험은 50% 상대 습도에서 상온으로 수행된다.

이러한 상태에서 측정될 때, 200 그램 포스 (grams force) 이상 (예를 들면, 300 그램 포스 이상, 또는 400 그램 포스 이상)의 압입 균열 개시 임계값을 가지는 유리는 커팅될 수 있고, 즉, 커팅 동안 생산된 유리 칩의 양은 상업적으로 수용될 수 있을 것이고, 커트 가장자리는 안정되고, 높은 수준의 수용할 수 없는 길고 및/또는 큰 균열의 없을 것이다. 일 구체예에서, 조성물에 관하여, 이러한 압입 균열 개시 임계값은 유리가 하기의 관계식을 만족할 때 달성된다:

a₀ + a1*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 200 (예를 들면, ≥ 300; 또는 ≥ 400)이고, 여기서,

(ii) a₀ = 387.802, a₁ = 33.509, a₂ = 52.734, a₃ = 18.704, a₄ = -40.918, 및 a₅ = -77.347.

압입 균열 개시 임계값 뿐만 아니라, 유리의 영률은 또한 커팅 동안 유리의 거동 (behavior)에서 역할을 한다. 따라서, 일 구체예에서, 상기 유리는 하기의 관계식을 만족하는 영률 E를 가진다:

84 GPa ≥ E ≥ 68 GPa.

일 구체예에서, 조성물에 관하여, 이러한 영률의 범위는 유리가 하기의 관계식을 만족할 때 달성된다:

84 ≥ a₀ + a1*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 68 이고, 여기서,

(ii) a₀ = 67.773, a₁ = 0.865, a₂ = -0.825, a₃ = 0.903, a₄ = 0.356, 및 a₅ = 0.133.

AMLCD 적용에 사용된 유리는 바람직하게는 30-38x10^-7/℃ 범위의 CTEs (22-300℃)를 가진다. 일 구체예에서, 조성물에 관하여, 이러한 CTE 범위는 상기 유리가 하기의 관계식을 만족할 때 달성된다:

38 ≥ a₀ + a₁*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 30 이고, 여기서,

(ii) a₀ = 18.773, a₁ = -0.365, a₂ = 0.187, a₃ = 0.744, a₄ = 1.500, 및 a₅ = 1.848.

일부 경우에서, 32-36x10^-7/℃ 범위의 CTEs (22-300℃)가 바람직하고, 일 구체예에서 이러한 경우에 상기 유리 조성물은 바람직하게는 하기의 관계식을 만족한다:

36 ≥ a₀ + a₁*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 32 이고, 여기서,

어떤 적용을 위해, 밀도는 최종 디스플레이의 중량을 감소시키는데 중요하다. 예를 들면, 유리가 2.56g/㎤ 이하의 밀도를 가지는 것이 종종 바람직하다. 일 구체예에서, 조성물에 관하여, 그러한 낮은 밀도는 유리가 하기의 관계식을 만족할 때 달성된다:

a₀ + a1*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≤ 2.56 이고, 여기서,

(ii) a₀ = 2.195, a₁ = 0.009, a₂ = -0.005, a₃ = 0.011, a₄ = 0.013, 및 a₅ = 0.027.

위에서 언급되듯이, 본 명세서에 개시된 유리는 실질적으로 알칼리 부재이다. 낮은 알칼리 농도는 일반적으로 바람직하지만, 실제로 전적으로 알칼리 부재인 유리를 경제적으로 제조하는 것은 어렵고 또는 불가능한 것으로 이해된다. 의문에서 알칼리는 원료 물질에서 불순물, 내화 물질 (refractories) 등에서 소수의 성분으로서 생기고, 전적으로 제거하는 것은 매우 어려울 수 있다. AMLCD 적용의 경우에는 유리로부터 TFT의 실리콘 속으로 알칼리 이온의 확산을 통해 박막 트랜지스터 (TFT) 성능에 부정적인 영향을 가지는 것을 피하기 위해 0.1 몰 퍼센트 아래의 알칼리 수준을 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 본 명세서에서 사용되듯이 "실질적인 알칼리-부재 유리 (substantially alkali-free glass)"는 0.1 몰 퍼센트 이하의 총 알칼리 농도를 가지는 유리이고, 여기서 총 알칼리 농도는 Na₂O, K₂O, 및 Li₂O 농도의 합이다. 하나의 관점에서, 총 알칼리 농도는 0.07 몰 퍼센트 이하이다.

하나의 관점에서, 본 발명의 유리는 화학 청징제 (chemical fining agent)를 포함한다. 그러한 청징제는 SnO₂, As₂O₃, Sb₂O₃, F, Cl, 및 Br를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 화학 청징제의 농도는 0.5 몰% 이하의 수준으로 유지된다. 화학 청징제는 또한 CeO₂, Fe₂O₃, 및 MnO₂와 같은 다른 전이금속 산화물을 포함한다. 이러한 산화물은 상기 유리에서 그들의 최종 원자가 상태 (final valence state)로 가시 흡수를 통해 유리에 색깔을 도입할 수 있고, 따라서 그것의 농도는 바람직하게는 0.2 몰% 이하의 수준으로 유지된다.

산화물 기준으로, 본 명세서에 기재된 유리 조성물은 하기의 조성물적 특징 중 하나 이상 또는 모두를 가질 수 있다:

(i) 0.05 몰 퍼센트 이하의 As₂O₃ 농도; (ii) 0.05 몰 퍼센트 이하의 Sb₂O₃농도; (iii) 0.25 몰 퍼센트 이하의 SnO₂ 농도.

As₂O₃는 AMLCD 유리를 위해 효과적인 높은 온도 청징제이고, 본 명세서에 기재된 일부 관점에서 As₂O₃는 그것의 우수한 청징 특성 때문에 청징을 위해 사용된다. 그러나, As₂O₃는 유독하고 유리 제조 공정 동안 특별한 취급이 요구된다. 또한, 비소 (arsenic)는 플로트 공정과 호환될 수 없다. 그러한 이유로, 어떤 관점에서, 청징은 상당한 양의 As₂O₃의 사용 없이 수행되고, 즉, 마감된 유리는 0.05 몰 퍼센트 이하의 As₂O₃를 가진다. 하나의 관점에서, As₂O₃는 유리의 청징에 의도적으로 사용되지 않는다. 그러한 경우에서, 배치 물질 (batch materials) 및/또는 배치 물질을 용융하기 위해 사용된 장비에서 존재하는 불순물의 결과로서 마감된 유리는 전형적으로 0.005 몰 퍼센트 이하의 As₂O₃를 가질 것이다.

As₂O₃ 만큼 유독성이지는 않지만, Sb₂O₃ 또한 유독하고 특별한 취급이 요구된다. 비소와 같이, 안티모니 (antimony) 또한 플로트 공정과 호환되지 않는다. 게다가, Sb₂O₃는 청징제로서 As₂O₃ 또는 SnO₂를 사용한 유리에 비하여 밀도를 증가시키고, CTE를 증가시키고, 어닐링 점을 낮춘다. 그러한 이유로, 어떤 관점에서, 청징은 상당한 양의 Sb₂O₃의 사용 없이 수행되고, 즉, 마감된 유리는 0.05 몰 퍼센트 이하의 Sb₂O₃를 가진다. 하나의 관점에서, Sb₂O₃는 유리의 청징에 의도적으로 사용되지 않는다. 그러한 경우에서, 배치 물질 및/또는 배치 물질을 용융하기 위해 사용된 장비에서 존재하는 불순물의 결과로서 마감된 유리는 전형적으로 0.005 몰 퍼센트 이하의 Sb₂O₃를 가질 것이다.

As₂O₃ 및 Sb₂O₃ 청징에 비교하여, 주석 (tin) 청징 (즉, SnO₂ 청징)은 덜 효과적이지만, SnO₂는 알려진 위험한 특성을 가지지 않는 아주 흔한 물질이다. 또한, 오랜 세월 동안, SnO₂는 그러한 유리를 위한 배치 물질의 Joule 용융에서 주석 산화물 전극의 사용을 통한 AMLCD 유리의 성분이었다. AMLCD 유리에서 SnO₂의 존재는 액정 디스플레이 제조에서 이러한 유리의 사용에 임의의 알려진 역효과를 이끄는 것은 아니였다. 그러나 SnO₂의 높은 농도는 AMLCD 유리에서 결정질 결함의 형성을 이끌 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 하나의 관점에서, 마감된 유리에서 SnO₂의 농도는 0.25 몰 퍼센트 이하이다.

주석 청징은 단독으로 사용될 수 있거나 바람직하다면 다른 청징 기술과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 주석 청징은 할로겐화물 청징, 예를 들면, 브롬 청징과 조합할 수 있다. 다른 가능한 조합은 주석 청징 플러스 황산염, 황화물, 산화 세륨, 기계적 버블링 및/또는 증기 청징을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 다른 청징 기술 단독으로 사용되는 것도 고려된다. 어떤 관점에서, 위에 논의된 범위 내에서 개별적인 알칼리 토류 농도 (alkaline earth concentrations)를 유지시키는 것은 청징 공정을 수행하기 더 쉽고, 더 효율적으로 만든다.

본 명세서에 기재된 유리는 해당 분야에 알려진 다양한 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 하나의 관점에서, 상기 유리는 잘-알려지고, 널리-사용된 플로트 공정을 사용하여 만들어지고, 이의 기재는 표준 문서 및 특허 문헌에서 발견될 수 있다. 그러한 경우에, 상기 유리는 바람직하게는 1330℃ 이하, 더욱 바람직하게는 1320℃ 이하, 훨씬 더 바람직하게는 1310℃ 이하의 10⁴ 포이즈 온도를 가진다. 도 1에서 도시되듯이, 10⁴ 포이즈 온도는 산화물 기준 몰 퍼센트로, [SiO₂] + [Al₂O₃]의 합에 의해 실질적으로 선형적으로 변하는 것을 발견해왔다. 그 결과로, 1330℃ 이하의 10⁴ 포이즈 온도를 달성하기 위해 본 명세서에 기재된 상기 유리는 하기의 관계식을 만족한다:

[SiO₂] + [Al₂O₃] ≤ 81.3 몰 퍼센트.

어떤 구체예에서, 상기 유리는 하기의 관계식을 만족한다:

a₀ + a1*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≤ 1330 (예를 들면, ≤ 1320; 또는 ≤ 1310)이고, 여기서,

(ii) a₀ = 1710.446, a₁ = -7.715, a₂ = -14.847, a₃ = -17.550, a₄ = -16.643, 및 a₅ = -12.574.

1330℃ 이하의 10⁴ 포이즈 온도 (T_10k)를 가질 뿐 아니라, 상기 유리는 또한 바람직하게는 10⁴ 포이즈 온도 미만의 액상 온도 T_liq를 가지고, 여기서 상기 액상 온도 (liquidus temperature)는 만약 유리가 시간의 확장 기간 (extended period) 동안 그 온도에서 유지되었다면, 결정상이 나타나는 가장 높은 온도이다. 본 개시의 관점에 따르면, 적절한 T_10k - T_liq 온도 차이는 유리의 ∑[RO]/[Al₂O₃] 비가 하기의 관계식을 만족함으로써 달성된다:

∑[RO]/[Al₂O₃] ≤ 1.3,

여기서, 위에 정의되듯이, ∑[RO]는 MgO, CaO, SrO, BaO, 및 ZnO의 몰 퍼센트의 합과 동일하다. 아래에 논의되듯이, 어떤 구체예에서, ∑[RO]/[Al₂O₃] 비는 상기 유리의 청징을 향상시키기 위해 바람직하게는 1.0 이상이다.

본 발명의 유리는 플로트 공정과 호환 가능하지만, 그것은 또한 다른 제조 공정을 통해 시트 또는 다른 용품 (ware)으로 제조될 수 있다. 그러한 공정은 융합, 슬롯 드로우 (slot draw), 롤링, 및 해당 분야에 통상적인 기술자에게 알려진 다른 시트-형성 공정을 포함한다. 그것의 조성의 결과로서, 개시된 유리는 비교적 낮은 용융 온도, 예를 들면, 1630℃ 이하의 200 포이즈 온도를 가질 수 있다. 중요하게는, 상기 유리는 매우 낮은 수준의 가스 포함, 및 귀금속, 내화 물질, 및 사용될 때의 주석 산화물 전극 물질에 최소한의 부식을 가진 좋은 품질로 용융한다. 예를 들면, 하나의 관점에서, 용융되고 청징된 배치 물질로부터 생산될 때 개시된 조성물을 가지는 50 순차적인 유리 시트의 집단은 0.10 가스 포함/입방 센티미터 (cubic centimeter) 미만 (바람직하게는 0.05 미만)의 평균 가스 포함 수준을 가지고, 여기서 상기 집단에서 각각의 시트는 500 입방 센티미터 이상의 부피를 가진다. 하나의 구체예에서, 본 개시의 상기 유리는 0.5mm 두께의 제품에 대해서 50% 초과의 300nm에서 투과 (transmission)를 나타낸다. 또 다른 구체예에서, 상기 유리는 0.5mm 두께의 제품에 대해서 60% 초과의 300nm에서 투과 (transmission)를 나타낸다.

본 명세서에 기재된 유리 조성물에서, SiO₂는 기본 유리 형성제 (basic glass former)로서 제공된다. 어떤 구체예에서, SiO₂의 농도는 플랫 패널 디스플레이 유리 (예를 들면, AMLCD 유리)에 적합한 밀도 및 화학적 내구성, 및 액상 온도를 가진 유리를 제공하기 위해 65 몰 퍼센트 이상이고, 이는 예를 들면, 유리가 플로트 공정에 의해 형성되도록 허용한다. 상한에 관하여, SiO₂의 농도는 배치 물질이 종래의, 고용량 (high volume), 용융 기술, 예를 들면, 내화 용융기 (refractory melter)에서 Joule 용융을 사용하여 용융되도록 허용하기 위해 70.3 몰 퍼센트 이하이다. SiO₂의 농도가 증가하면서, 200 포이즈 온도 (용융 온도)는 일반적으로 상승한다. 다양한 적용에서, SiO₂의 농도는 상기 유리 조성물이 1,725℃ 이하, 바람직하게는 1630℃ 이하의 용융 온도를 가지도록 조절된다. 하나의 관점에서, SiO₂의 농도는 65와 70.3 몰 퍼센트 사이이다.

Al₂O₃는 본 명세서에 기재된 상기 유리를 만들기 위해 사용되는 또 다른 유리 형성제이다. 11 몰 퍼센트 이상의 Al₂O₃ 농도는 낮은 액상 온도를 가진 유리를 제공한다. 11 몰 퍼센트 이상의 Al₂O₃의 사용은 또한 유리의 어닐링 점 및 모듈러스 (modulus)를 향상시킨다. ∑[RO]/[Al₂O₃] 비가 1.0 이상이 되도록 하기 위해서, 14 몰 퍼센트 아래의 Al₂O₃ 농도를 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 하나의 관점에서, Al₂O₃ 농도는 11과 14 몰 퍼센트 사이이다.

B₂O₃는 유리 형성제, 및 용융을 돕고 용융 온도를 낮추는 플럭스 둘 다이다. SiO₂에 대하여 위에 논의되듯이, 유리 내구성은 LCD 적용을 위해 매우 중요하다. 내구성은 알칼리 토류 산화물의 증가된 농도에 의하여 다소 제어될 수 있고, 증가된 B₂O₃ 함량에 의해 상당히 감소될 수 있다. 어닐링 점은 B₂O₃ 증가로서 감소되고, 그래서 무정형 실리콘 기판에서 그것의 전형적인 농도에 비하여 B₂O₃ 함량은 낮게 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 하나의 관점에서, 본 명세서에 기재된 상기 유리는 2와 7.5 몰 퍼센트 사이에 B₂O₃ 농도를 가진다.

Al₂O₃ 및 B₂O₃ 농도는 상기 유리의 용융 및 형성 특성을 유지하는 동안 어닐링 점을 증가시키고, 모듈러스를 증가시키고, 내구성을 향상시키고, 밀도를 감소시키고, 그리고 열 팽창 계수 (CTE)를 감소시키기 위해 한 쌍으로서 선택될 수 있다.

예를 들면, B₂O₃에서 증가 및 Al₂O₃에서 대응하는 감소는 더 낮은 밀도 및 CTE를 얻는데 도움이 될 수 있지만, Al₂O₃에서 증가가 1.0 아래로 ∑[RO]/[Al₂O₃] 비를 감소시키지 않는다면, Al₂O₃에서 증가 및 B₂O₃에서 대응하는 감소는 어닐링 점, 모듈러스, 및 내구성을 증가시키는데 도움이 될 수 있다. 1.0 아래의 ∑[RO]/[Al₂O₃] 비에 대하여, 실리카 원료 물질의 후기-단계 (late-stage) 용융 때문에 상기 유리로부터 가스 포함을 제거하기 어렵거나 불가능할 수 있다. 따라서, 하나의 관점에서, 본 명세서에 기재된 유리는 하기의 관계식을 만족한다:

∑[RO]/[Al₂O₃] ≥ 1.0.

유리 형성제 (SiO₂, Al₂O₃, 및 B₂O₃) 뿐만 아니라, 본 명세서에 기재된 상기 유리는 또한 알칼리 토류 산화물을 포함한다. 하나의 구체예에서, 2 이상의 알칼리 토류 산화물, 예를 들면, MgO, CaO, 및 선택적으로, SrO 및/또는 BaO는 유리 조성물의 부분이다. 알칼리 토류 산화물은 용융, 청징, 형성, 및 최종 사용에 중요한 다양한 특성을 가진 유리를 제공한다. 그러한 이유로, 이러한 점에서 유리 성능을 향상시키기 위해, ∑[RO]/[Al₂O₃] 비는 1.3 이하, 및 바람직하게는 1.0 이상이다. 선택적인 성분 ZnO의 농도는 이러한 유리에서 ZnO가 알칼리 토류에 유사한 효과를 가질 수 있기 때문에, 이러한 비를 나타내는 ∑[RO]의 정의에서 포함된다.

본 발명의 어떤 구체예를 위해, 알칼리 토류 산화물은 사실상 단일 조성물의 성분인 것으로서 처리될 수 있다. 이는 점탄성, 액상 온도 및 액상 관계식에 대한 그것들의 영향은 그것들이 유리를 형성하는 산화물 SiO₂, Al₂O₃, 및 B₂O₃ 에 있는 것보다 서로에 질적으로 더 유사하기 때문이다. 그러나, 알칼리 토류 산화물 CaO, SrO 및 BaO은 장석 광물 (feldspar minerals), 특히 회장석 (anorthite, CaAl₂Si₂O₈) 및 셀시안 (celsian, BaAl₂Si₂O₈) 및 이들의 스트론튬-함유 (strontium-bearing) 고체 용액을 형성할 수 있지만, MgO는 상당한 정도로 이러한 결정 (crystal)에 참여하지 않는다. 그러므로 장석 결정이 이미 액상일 때, MgO의 첨가는 상기 결정에 관련된 상기 액체를 안정화하는 것을 제공할 수 있고, 따라서 액상 온도를 낮출 수 있다. 동시에, 낮은-온도 점도에 대해 영향이 작거나 없는 동안 용융 온도를 감소시키면서, 점도 커브는 전형적으로 경사가 더 급해진다. 이런 의미에서, 높은 어닐링 점 및 따라서 낮은 압축을 보존하는 (preserving) 동안, MgO의 적은 양의 추가는 용융 온도를 감소시킴으로써 용융에 유용하고, 액상 온도를 감소시킴으로써 형성에 유리하다. 그러한 이유로, 하나의 관점에서, 상기 MgO 농도는 2와 7.5 몰 퍼센트 사이이다.

유리 조성물에 존재하는 산화칼슘은 낮은 액상 온도, 높은 어닐링 점 및 모듈러스, 및 플랫 패널 적용, 특히, AMLCD 적용을 위한 가장 바람직한 범위에서 CTE를 생산할 수 있다. 그것은 또한 화학 내구성에 유리하게 기여하고, 다른 알칼리 토류 산화물에 비교하여, 배치 물질로서 상대적으로 비싸지 않다. 그러나, 높은 농도에서, CaO는 밀도 및 CTE를 증가시킨다. 더욱이, 충분히 낮은 SiO₂ 농도에서, CaO는 회장석을 안정화시킬 수 있고, 따라서 액상 온도를 증가시킨다. 그러한 이유로, 하나의 관점에서, CaO 농도는 3 몰 퍼센트 이상이다. 또 다른 관점에서, 유리 조성물의 CaO 농도 3과 11 몰 퍼센트 사이이다.

SrO 및 BaO는 모두 낮은 액상 온도에 기여하고, 따라서 본 명세서에 기재된 유리는 전형적으로 이러한 산화물 중 하나 이상을 함유할 것이다. 그러나, 이러한 산화물의 선택 및 농도는 CTE 및 밀도에서 증가, 및 모듈러스 및 어닐링 점에서 감소를 피해야 할 필요가 있다. SrO 및 BaO의 상대적 비율은 상기 유리가 플로트 공정에 의해 형성되도록 물리적 특성 및 액상 온도의 적절한 조합을 얻기 위해 균형을 맞출 수 있다. 하나의 관점에서, SrO 농도는 5.5 몰 퍼센트 이하이고, BaO 농도는 2 몰 퍼센트 이하이다. 또 다른 관점에서, SrO 농도는 BaO 농도보다 크다. 더 추가적인 관점에서, BaO 농도는 0.1 몰 퍼센트 이하이다.

본 발명의 유리의 중심 성분의 영향/역할을 요약하면, SiO₂는 기본 유리 형성제이고, Al₂O₃ 및 B₂O₃ 또한 유리 형성제이고, 예를 들면, 더 낮은 밀도 및 CTE를 얻기 위해 사용되는 B₂O₃에서 증가 및 Al₂O₃에서 대응하는 감소, 반면에 Al₂O₃에서 증가가 ∑[RO]/[Al₂O₃] 비를 1.0 아래로 감소시키지 않는다면 어닐링 점, 모듈러스, 및 내구성을 증가하는데 사용되는 Al₂O₃에서 증가 및 B₂O₃에서 대응하는 감소를 가지는 한 쌍으로서 선택될 수 있다. 만약 상기 비가 너무 낮아지면, 용융능력이 떨어지고, 즉, 용융 온도가 너무 높아진다. B₂O₃는 용융 온도를 내리는데 사용될 수 있지만, 높은 수준의 B₂O₃는 어닐링 점을 떨어뜨린다.

용융 능력 및 어닐링 점의 고려뿐만 아니라, AMLCD 적용을 위해, 상기 유리의 CTE는 실리콘의 그것과 호환될 수 있어야 한다. 그러한 CTE 값을 달성하기 위해, 본 발명의 유리는 상기 유리의 ∑[RO] 함량을 제어한다. 주어진 Al₂O₃ 함량을 위해, ∑[RO] 함량을 제어하는 것은 ∑[RO]/Al₂O₃ 비를 제어하는 것에 대응한다. 실제로, 1.2 아래의 ∑[RO]/Al₂O₃ 비는 바람직한 CTE 값을 달성하는 것을 촉진할 수 있다.

상술한 성분뿐만 아니라, 본 발명에 기재된 유리 조성물은 상기 유리의 다양한 물리적, 용융, 청징, 형성 속성을 조절하기 위한 다양한 다른 산화물을 포함할 수 있다. 그러한 다른 산화물의 실시예는 TiO₂, MnO, Fe₂O₃, ZnO, Nb₂O₅, MoO₃, Ta₂O₅, WO₃, Y₂O₃, La₂O₃ 및 CeO₂를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 하나의 관점에서, 이러한 각각의 산화물의 양은 2.0 몰 퍼센트 이하일 수 있고, 그것들의 총 조합 농도는 4.0 몰 퍼센트 이하일 수 있다. 본 명세서에 기재된 유리 조성물은 또한 배치 물질과 관련 및/또는 상기 유리, 특히 Fe₂O₂ 및 ZrO₂를생산하기 위한 용융, 청징, 및/또는 형성 장치에 의해 유리로 도입되는 다양한 불순물을 포함한다. 상기 유리는 또한 주석-산화물 전극을 사용한 Joule 용융의 결과로서 및/또는 주석 함유 물질, 예를 들면, SnO₂, SnO, SnCO₃, SnC₂O₂ 등의 배칭 (batching)을 통해 SnO₂를 함유할 수 있다.

본 발명의 유리에 의도적으로 병합된 원소 뿐만 아니라, 주기율표에서 거의 모든 안정한 원소는 원료 물질에서 낮은 수준의 오염을 통하거나 제조 공정에서 내화 물질 및 귀금속의 높은 온도 부식을 통하거나, 최종 유리의 속성을 미세 조정 (fine tune)하기 위해 낮은 수준의 의도적인 도입을 통해 일부 수준으로 유리에 존재한다. 예를 들면, 지르코늄은 지르코늄-풍부 내화 물질과 상호 작용을 통하여 불순물로서 도입될 수 있다. 추가적인 실시예로서, 백금 및 로듐은 귀금속과 상호 작용을 통해 도입될 수 있다. 추가적인 실시예로서, 철은 원료 물질에서 트램프 (tramp)로서 도입되거나 가스 포함의 제어를 강화하기 위해 의도적으로 첨가된다. 추가적인 실시예로서, 망간은 색깔을 제어하거나 가스 포함의 제어를 강화하기 위해 도입될 수 있다.

수소는 하이드록실 음이온, OH^-의 형태로 반드시 존재하고, 그것의 존재는 표준 적외선 분광학 기술을 통해 확인할 수 있다. 용해된 하이드록실 이온은 본 발명의 유리의 어닐링 점에 상당하게 및 비선형적으로 영향을 주고, 따라서 바람직한 어닐링 점을 얻기 위해 보상을 위한 주요 산화물 성분의 농도를 조절하는 것이 필요할 수 있다. 하이드록실 이온 농도는 원료 물질의 선택 및 용융 시스템의 선택을 통해 일부 정도로 제어될 수 있다. 예를 들면, 붕산은 하이드록실의 주요 소스이고, 붕산을 산화붕소로 대체하는 것은 최종 유리에서 하이드록실 농도를 제어하는 유용한 수단일 수 있다. 동일한 이론 (reasoning)으로 하이드록실 이온, 하이드레이트 (hydrate), 또는 물리적으로 또는 화학적으로 흡착된 물 분자를 포함하는 화합물을 포함하는 다른 잠재적인 원료 물질에 적용한다. 만약 버너가 용융 공정에 사용된다면, 하이드록실 이온은 천연가스 및 관련된 탄화수소의 연소로부터 연소 생산물을 통해 도입될 수 있고, 보상을 위하여 버너로부터 전극까지 용융에서 사용된 에너지를 이동시키는 것이 바람직할 수 있다. 택일적으로, 용융된 하이드록실 이온의 유해한 영향에 대한 보상을 위해, 대신에 하나는 주요 산화물 성분을 조절하는 반복 공정을 이용할 수 있다.

황은 종종 천연 가스에서 존재하고, 마찬가지로 많은 카보네이트, 니트레이트, 할라이드, 및 산화물 원료 물질에서 트램프 성분이다. SO₂의 형태에서, 황은 가스 포함의 성가신 (troublesom) 소스일 수 있다. SO₂-풍부 결함을 형성하는 경향은 원료 물질에서 황 수준을 제어, 및 낮은 수준의 비교적 감소된 다가 양이온 (multivalent cations)을 유리 매트릭스로 병합함으로써 상당한 정도로 관리될 수 있다 (아래 참조). 이론에 의한 경계를 벗어나지 않고, SO₂-풍부 가스 포함은 상기 유리에서 용융된 황산염 (SO₄ ⁼)의 환원를 통해 주로 발생하는 것을 나타낸다. 원료 물질에서 황 수준을 낮은 수준으로 의도적으로 제어하는 것은 상기 유리에서 용해된 황 (아마도 황산염)을 감소시키는 유용한 수단이다. 특히, 황은 배치 물질에서 바람직하게는 중량으로 200ppm 미만이고, 배치 물질에서 더욱 바람직하게는 중량으로 100ppm 미만이다.

환원된 다가 원소는 SO₂ 기포 (blister) 형성을 위한 본 발명의 유리의 경향성을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 이론에 의한 경계를 벗어나지 않고, 이러한 원소는 황산염 환원을 위한 기전력 (electromotive force)를 억제하는 잠재적인 전자 공여체 (electron doner)로서 거동한다. 황산염 환원은 반쪽 반응식에 관하여 하기와 같이 기재될 수 있다

SO₄ ⁼ → SO₂ + O₂ + 2e^-

여기서, e^-는 전자를 의미한다. 반쪽 반응식에 대하여 "평형 상수(equilibrium constant)"는 하기와 같다

K_eq = [SO₂][O₂][e^-]²/[SO₄ ⁼]

여기서, 괄호는 화학적 활성을 의미한다. 하나는 이상적으로 SO₂, O₂, 및 2e^-로부터 황산염을 만들기 위해 상기 방정식을 강요한다. 니트레이트, 퍼옥사이드 (peroxide), 또는 다른 산소-풍부 원료 물질을 첨가하는 것은 도움이 될 수 있지만, 또한 이른 단계의 용융에서 황산염 환원에 불리할 수 있고, 이는 제1 위치에서 그것들을 첨가하는 것에 대한 이점을 방해할 수 있다. SO₂는 대부분 유리에서 매우 낮은 용해도를 가지며, 그래서 유리 용융 공정에 첨가하는 것이 비현실적이다. 전자는 감소된 다가 원소를 통해 "첨가"될 수 있다. 예를 들면, 제1 철이온 (ferrous ion, Fe² ⁺) 적절한 전자-공여 반쪽 반응식은 하기와 같이 표현된다.

2Fe²⁺ → 2Fe³⁺ + 2e^-

전자의 이러한 "활성 (activity)"은 상기 유리에서 SO₄ ⁼를 안정화하는 왼쪽으로 황산염 환원 반응식을 강요한다. 적절한 환원되는 다가 원소는 Fe² ⁺, Mn²⁺, Sn² ⁺, Sb³ ⁺, As³ ⁺, V³⁺, Ti³ ⁺ 및 해당 분야에서 통상적인 기술자에게 친숙한 다른 원소를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 각각의 경우에서, 유리의 색깔에 유해한 영향을 피하거나, As 및 Sb의 경우에, 최종 사용자의 공정에서 폐기물 관리를 복잡하게 하는 충분히 높은 수준에서 그러한 성분을 첨가하는 것을 피하기 위해 그러한 성분의 농도를 최소화하는 것이 중요할 수 있다.

본 발명의 유리의 주요 산화물 성분 및 위에서 언급한 소수 또는 트램프 성분 뿐만 아니라, 할라이드는 원료 물질의 선택을 통해 도입된 불순물로서, 또는 상기 유리에서 가스 포함을 제거하기 위한 의도적인 성분으로서 존재할 수 있다. 청징제로서, 할라이드는 오프-가스 취급 장비의 침식 (corrosion)을 피하는 것이 가능하다면 더 적은 양을 사용하는 것이 일반적으로 바람직하지만, 약 0.4 몰% 이하의 수준에서 병합될 수 있다. 일 구체예에서, 개별적인 할라이드 원소의 농도는 각각 개별적인 할라이드에 대해 중량으로 약 200ppm 아래이거나, 모든 할라이드 원소의 합에 대해 중량으로 약 800ppm 아래이다.

이러한 주요 산화물 성분, 소수 및 트램프 성분, 다가 원소, 및 할라이드 청징제뿐만 아니라, 바람직한 물리적, 광학적 또는 점탄성 특성을 달성하기 위해 다른 무색의 (colorless) 산화물 성분의 낮은 농도를 병합하는 것이 유용할 수 있다. 위에 언급된 것들뿐만 아니라, 그러한 추가적인 산화물은 HfO₂, In₂O₃, Ga₂O₃, Bi₂O₃, GeO₂, PbO, SeO₃, TeO₂, Gd₂O₃, 및 해당 분야에서 통상적인 기술자에게 알려진 다른 화합물을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 유리의 주요 산화물 성분의 상대적 비율을 조절하는 반복 공정을 통해, 그러한 무색의 산화물은 약 2 몰%까지의 수준으로 첨가될 수 있다.

본 명세서에 개시된 본 발명의 유리를 생산하는데 적합한 원료 물질은 SiO₂에 대한 소스로서 상업적으로 이용가능한 모래 (sands); Al₂O₃에 대한 소스로서 알루미나, 알루미늄 하이드록사이드, 알루미나의 하이드레이트 형태, 및 다양한 알루미노실리케이트, 니트레이트 및 할라이드; B₂O₃에 대한 소스로서 무수 붕산 및 산화붕소; MgO에 대한 소스로서 페리클레이스 (periclase), 돌로마이트 (dolomite) (또한 CaO의 소스), 마그네시아, 마그네슘 카보네이트, 마그네슘 하이드록사이드, 및 마그네슘 실시케이트, 알루미노실리케이트, 니트레이트 및 할라이드의 다양한 형태; CaO에 대한 소스로서 석회암 (limestone), 아라고나이트 (aragonite), 돌로마이트 (또한 MgO의 소스), 워라스토나이트 (wolastonite), 및 칼슘 실리케이트, 알루미노실리케이트, 니트레이트 및 할라이드의 다양한 형태; 및 스트론튬 및 바륨의 산화물, 카보네이트, 니트레이트 및 할라이드를 포함한다. 만약 주석이 화학적 청징제로서 사용된다면, 그것은 SnO₂로서, 또 다른 주요 유리 성분과 혼합된 산화물 (예를 들면, CaSnO₃)로서, 또는 SnO, 주석 옥살레이트, 주석 할라이드, 또는 해당 분야에서 통상적인 기술자에게 알려진 주석의 다른 화합물로서 산화시킨 상태에서 첨가될 수 있다.

실시예

하기의 실시예는 개시된 주제에 따른 방법 및 결과를 해설하기 위해 아래에 설명된다. 이러한 실시예는 본 명세서에 개시된 주제의 모든 관점을 포함하기 위한 것이 아니라, 대표적인 방법 및 결과를 해설하기 위하여 의도된 것이다. 이러한 실시예는 해당 분야의 통상적인 기술자에게 자명한 본 발명의 등가 및 변형을 배제하기 위해 의도된 것은 아니다. 아래의 표 1에 나열된 유리의 성분에 대한 각각의 수치 값은 그러한 수치 값을 가진 어떤 유리의 다른 성분에 대한 수치값에 상관없이 청구항을 수정하는 상한 또는 하한으로서 사용될 수 있다.

노력은 수 (예를 들면, 양, 온도, 등)에 관하여 정확성을 보장하지만 일부 에러 및 편차 (deviation)는 고려되어야 한다. 달리 표시하지 않으면, 온도는 ℃이거나 주위 온도에 있고, 그리고 압력은 대기압에 또는 대기압 근처에 있다. 조성물은 산화물 기초하여 몰 퍼센트로 주어지고 100%에서 정상화된다 (normalize). 반응 조건, 예를 들면, 성분 농도, 온도, 압력 및 기재된 공정으로부터 얻어지는 생산물 순도 및 수율을 최적화하는데 사용될 수 있는 다른 반응 범위 및 조건의 변화 및 조합이 있다. 단지 합리적이고 일상적인 실험은 그러한 공정 조건을 최적화하기 위해 요구될 것이다.

표 1에서 설명된 유리 특성은 상기 유리 분야에서 종래의 기술에 따라 결정되었다. 따라서 22-300℃ 범위의 온도에 대한 선형 열 팽창 계수 (CTE)는 10^-7/℃로 표시되고, 변형 및 어닐링 점은 ℃로 표시된다. 이는 섬유 신장 기술 (각각 ASTM 참조 E228-85 및 C336)으로부터 결정되었다. g/㎤에 관하여 밀도는 Archimedes 방법 (ASTM C693)을 통해 측정되었다. GPa에 관하여 영률 값은 ASTM E1875-00e1에서 설명된 일반적 타입의 공명 초음파 분광학 기술 (resonant ultrasonic spectroscopy technique)을 사용하여 결정되었다.

℃에 관하여 상기 유리의 액상 온도는 ASTM C829-81의 표준 구배 보트 액상선 방법 (standard gradient boat liquidus method)을 사용하여 측정되었다. 이는 백금 보트에 부숴진 (crushed) 유리 입자를 위치시키고, 구배 온도의 영역을 가지는 노 (furnace)에 상기 보트를 위치시키고, 72 시간 동안 적절한 온도 영역에서 상기 보트를 가열하고, 결정이 유리의 내부에 나타날 때 현미경 검사 (microscopic examination)의 수단에 의해 가장 높은 온도를 결정하는 것을 포함한다. 더 특별하게, 상기 유리 샘플은 하나의 조각에서 Pt 보트로부터 제거되고, Pt와 공기 인터페이스 (interfaces)에 붙어서, 및 샘플의 내부에서 형성되는 결정의 위치 및 속성을 확인하기 위해 편광 현미경 관찰법 (polarized light microscopy )을 사용하여 조사되었다. 노의 구배는 매우 잘 알려져 있기 때문에, 온도 대 위치는 5-10℃ 내에서 잘 추정될 수 있다. 결정이 샘플의 내부 부분에서 관찰될 때 온도는 (상응하는 테스트 기간 동안) 상기 유리의 액상선을 나타내는 것으로 받아들여진다.

℃에 관하여 용융 온도 (상기 용융된 유리가 200 포이즈의 점도를 나타낼 때의 온도로서 정의됨) 및 ℃에서 10⁴ 포이즈 온도는 회전하는 실린더 점도측정 (ASTM C965-81)를 통해 측정된 높은 온도 점도 데이터에 맞춘 Fulcher 식을 이용하여 계산되었다. 구체적으로, 사용된 식은 하기와 같다:

log(η) = A+B/(T-T_o)

여기서 T는 온도이고 A,B 및 T_o는 맞춤 파라미터 (fitting parameter)이다.

표 1의 예시적인 유리는 표준 U.S. 100 메쉬 시브를 통해 중량으로 90%가 통과되도록 갈려진 (milled) 실리카 소스로서 상업적 모래를 사용하여 제조되었다. 알루미나는 알루미나 소스였고, 페리클레이스는 MgO에 대한 소스였고, 석회암은 CaO에 대한 소스, 스트론튬 카보네이트, 스트론튬 니트레이트 또는 이들의 혼합은 SrO에 대한 소스, 바륨 카보네이트는 BaO에 대한 소스, 주석 (IV) 산화물은 SnO₂에 대한 소스이었다. 원료 물질은 완전히 혼합되고, 백금 용기 속으로 실려지고, 실리콘 카바이드 글로우-바 (glow-bars)에 의해 가열되는 노에서 부유되었고 (suspended), 균질성 (homogeneity)을 보장하기 위해 1600과 1650℃ 사이의 온도에서 몇시간 동안 용융 및 교반되었고, 그리고 백금 용기의 베이스에서 오리피스 (orifice) 통해 전달되었다. 유리의 결과적인 패티 (patties)는 어닐림 점에서 또는 근처에서 어닐링되었고, 그 후에 물리적, 점성 및 액상 속성을 결정하기 위해 다양한 실험적인 방법이 시행되었다. 이러한 방법은 특별하지 않고, 표 1의 유리는 당업자의 통상적인 기술자에게 잘 알려진 표준 방법을 사용하여 제조할 수 있다. 그러한 방법은 연속적 용융 공정을 포함하고 여기서 용융기는 가스, 전력, 또는 이들의 조합에 의해 가열된다.

표 1에서 상기 유리는 청징제로서 SnO₂을 함유하지만, 다른 화학적 청징제는 또한 TFT 기판 적용을 위해 충분한 품질의 유리를 얻기 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 위에서 논의되듯이, 본 발명의 유리는 청징을 촉진하기 위한 의도적인 첨가로서 As₂O₃, Sb₂O₃, CeO₂, Fe₂O₃, 및 할라이드 중 임의의 하나 또는 조합을 이용할 수 있다. 이들 중 임의의 화합물은 실시예에서 나타나는 SnO₂ 화학적 청징제와 함께 사용될 수 있다.

도 1에서 나타날 수 있듯이, 예시적인 유리는 유리가 AMLCD 기판 적용과 같은 디스플레이 적용, 더 특별하게는 낮은-온도 폴리실리콘 및 산화물 박막 트랜지스터 적용에 적합하게 만드는 특성을 가진다. 비록 표 1에는 나타나지 않지만, 상기 유리는 상업적인 AMLCD 기판에 의해 달성되는 것에 유사한 산성 및 염기성 매체에 내구성을 가지고, 따라서 AMLCD 적용에 적절하다. 예시적인 유리는 상술한 기준을 통해 플로트 공정 또는 다른 공정을 사용하여 형성될 수 있다.

다양한 변경 및 변형은 본 명세서에 기재된 물질, 방법, 및 제품에서 만들어질 수 있다. 본 명세서에 기재된 상기 물질, 방법, 및 제품의 다른 관점은 본 명세서에 기재된 물질, 방법, 및 제품의 명세 사항 (specification) 및 실행 (practice)의 고려로부터 자명할 것이다. 명세서 및 실시예는 예시적으로서 고려되는 것으로 의도된다.

특징

본 발명의 특징은 하기의 특징을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다:

특징 1. 실질적인 알칼리-부재 유리로서, 산화물 기준 몰 퍼센트로,

SiO₂: 65-70.3

Al₂O₃: 11-14

B₂O₃: 2-7.5

*MgO: 2-7.5

CaO: 3-11

SrO: 0-5.5

BaO: 0-2

ZnO: 0-2

를 포함하고, 여기서,

(a) [SiO₂] + [Al₂O₃] ≤ 81.3; 및

(b) ∑[RO]/[Al₂O₃] ≤ 1.3 이고, [SiO₂] 및 [Al₂O₃]는 각각 SiO₂ 및 Al₂O₃의몰 퍼센트이고, ∑[RO]는 MgO, CaO, SrO, BaO, 및 ZnO의 몰 퍼센트의 합과 동일한 알칼리-부재 유리.

특징 2. 특징 1에 있어서,

a₀ + a1*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 740 이고,

여기서,

(ii) a₀ = 847.516, a₁ = 4.747, a₂ = -10.144, a₃ = -5.089, a₄ = -6.837, 및 a₅ = -6.548인 알칼리-부재 유리.

특징 3. 특징 2에 있어서,

상기 유리의 어닐링 점은 섬유 신장 기술에 의해 측정될 때 740℃ 이상인 알칼리-부재 유리.

특징 4. 특징 1에 있어서,

a₀ + a1*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 685 이고,

여기서,

(ii) a₀ = 774.973, a₁ = 4.886, a₂ = -9.666, a₃ = -3.610, a₄ = -5.840, 및 a₅ = -5.713인 알칼리-부재 유리.

특징 5. 특징 4에 있어서,

상기 유리의 변형점 (strain point)은 섬유 신장 기술에 의해 측정될 때 685℃ 이상인 알칼리-부재 유리.

특징 6. 특징 1에 있어서,

a₀ + a1*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 200 이고,

여기서,

(ii) a₀ = 387.802, a₁ = 33.509, a₂ = 52.734, a₃ = 18.704, a₄ = -40.918, 및 a₅ = -77.347인 알칼리-부재 유리.

특징 7. 특징 6에 있어서,

상기 유리의 압입 균열 개시 임계값은 200 그램 포스 이상인 알칼리-부재 유리.

특징 8. 특징 1에 있어서,

84 ≥ a₀ + a1*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 68 이고,

여기서,

(ii) a₀ = 67.773, a₁ = 0.865, a₂ = -0.825, a₃ = 0.903, a₄ = 0.356, 및 a₅ = 0.133인 알칼리-부재 유리.

특징 9. 특징 8에 있어서,

상기 유리의 영률 (Young's modulus) E는 하기의 관계식을 만족하는 알칼리-부재 유리:

84 GPa ≥ E ≥ 68 GPa.

특징 10. 특징 1에 있어서,

38 ≥ a₀ + a₁*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 30 이고,

여기서,

(ii) a₀ = 18.773, a₁ = -0.365, a₂ = 0.187, a₃ = 0.744, a₄ = 1.500, 및 a₅ = 1.848인 알칼리-부재 유리.

특징 11. 특징 10에 있어서,

22℃ 내지 300℃ 범위의 상기 유리의 CTE는 하기의 관계식을 만족하는 알칼리-부재 유리:

38x10^-7/℃ ≥ CTE ≥ 30x10^-7/℃,

여기서 상기 CTE는 섬유 신장 기술에 의해 측정됨.

특징 12. 특징 1에 있어서,

a₀ + a1*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≤ 2.56 이고,

여기서,

(ii) a₀ = 2.195, a₁ = 0.009, a₂ = -0.005, a₃ = 0.011, a₄ = 0.013, 및 a₅ = 0.027인 알칼리-부재 유리.

특징 13. 특징 12에 있어서,

상기 유리의 밀도는 2.56 g/㎤ 이하인 알칼리-부재 유리.

특징 14. 특징 1에 있어서,

a₀ + a1*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≤ 1330 이고,

여기서,

(ii) a₀ = 1710.446, a₁ = -7.715, a₂ = -14.847, a₃ = -17.550, a₄ = -16.643, 및 a₅ = -12.574인 알칼리-부재 유리.

특징 15. 특징 14에 있어서,

상기 유리의 10⁴ 포이즈 온도는 1330℃ 이하인 알칼리-부재 유리.

특징 16. 특징 1에 있어서,

상기 유리는 특징 2, 4, 6, 8, 10, 12, 및 14의 관계식 중 2개 이상을 만족하는 알칼리-부재 유리.

특징 17. 특징 1에 있어서,

상기 유리는 특징 2, 4, 6, 8, 10, 12, 및 14의 관계식 모두를 만족하는 알칼리-부재 유리.

특징 18. 특징 1에 있어서,

상기 유리는 특징 3, 5, 7, 9, 11, 13, 및 15의 특성 중 2개 이상을 가지는 알칼리-부재 유리.

특징 19. 특징 1에 있어서,

상기 유리는 특징 3, 5, 7, 9, 11, 13, 및 15의 특성 모두를 가지는 알칼리-부재 유리.

특징 20. 특징 1에 있어서,

상기 유리는 플로트 공정에 의해 생산된 플레이트 형태인 알칼리-부재 유리.

특징 21. 특징 1의 유리를 포함하는 플랫 패널 디스플레이 디바이스를 위한 유리 기판.

특징 22. 다결정질 실리콘 박막 트랜지스터를 지니는 평평하고 투명한 유리기판을 포함하고, 여기서 상기 유리 기판은 특징 1의 유리를 포함하는 플랫 패널 디스플레이 디바이스.

특징 23. 배치 물질을 선택, 용융, 및 청징하는 것을 포함하는 플로트 공정에 의해 실질적인 알칼리-부재 유리 시트를 생산하는 방법으로서,

시트를 구성하는 유리는 산화물 기준 몰 퍼센트로,

SiO₂: 65-70.3

Al₂O₃: 11-14

B₂O₃: 2-7.5

MgO: 2-7.5

CaO: 3-11

SrO: 0-5.5

BaO: 0-2

ZnO: 0-2

를 포함하고, 여기서,

(a) [SiO₂] + [Al₂O₃] ≤ 81.3; 및

(b) ∑[RO]/[Al₂O₃] ≤ 1.3 이고, [SiO₂] 및 [Al₂O₃]는 각각 SiO₂ 및 Al₂O₃의몰 퍼센트이고, ∑[RO]는 MgO, CaO, SrO, BaO, 및 ZnO의 몰 퍼센트의 합과 동일한 알칼리-부재 유리 시트를 생산하는 방법.

특징 24. 특징 23에 있어서,

상기 방법은 하나 이상의 유리시트를 2개 이상의 조각 (piece)으로 커팅하는 것을 더 포함하는 알칼리-부재 유리 시트를 생산하는 방법.

특징 25. 특징 23에 있어서,

상기 방법은 다결정질 실리콘 박막 트랜지스터를 이용하는 플랫 패널 디스플레이 디바이스를 위한 기판으로서 하나 이상의 유리 시트 또는 이의 일 부분을 사용하는 것을 더 포함하는 알칼리-부재 유리 시트를 생산하는 방법.

Claims

알칼리-부재 유리로서,
SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, MgO, CaO, BaO; 및 SrO 및 ZnO로부터 선택된 적어도 하나의 산화물을 포함하며,
여기서, 상기 유리는 다음의 관계식 (a)-(c)를 만족시키며:
(a) [SiO₂] + [Al₂O₃] ≤ 81.3;
(b) ∑[RO]/[Al₂O₃] ≤ 1.3; 및
(c) a₀ + a₁*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≤ 1310, 여기서 a₀ = 1710.446, a₁ = -7.715, a₂ = -14.847, a₃ = -17.550, a₄ = -16.643, 및 a₅ = -12.574이고; 그리고
여기서 상기 유리는 다음의 관계식 (d1) 또는 (d2) 중 적어도 하나를 만족시키며:
(d1) a₀ + a₁*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 775, 여기서, a₀ = 847.516, a₁ = 4.747, a₂ = -10.144, a₃ = -5.089, a₄ = -6.837, 및 a₅ = -6.548이고; 또는
(d2) a₀ + a₁*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 720, 여기서, a₀ = 774.973, a₁ = 4.886, a₂ = -9.666, a₃ = -3.610, a₄ = -5.840, 및 a₅ = -5.713이고;
여기서, [SiO₂], [Al₂O₃], [B₂O₃], [MgO], [CaO], 및 [SrO]는 각각 SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, MgO, CaO, 및 SrO의 몰 퍼센트이고, ∑[RO]는 MgO, CaO, SrO, BaO, 및 ZnO의 몰 퍼센트의 합과 동일하며,
여기서, 상기 유리는 산화물 기준 몰 퍼센트로, 65-70.3 몰%의 SiO₂, 11-14 몰%의 Al₂O₃, 2-7.5 몰%의 B₂O₃, 2-7.5 몰%의 MgO, 3-11 몰%의 CaO, 0.1 몰% 미만의 BaO, 0-5.5 몰%의 SrO, 및 0-2 몰%의 ZnO를 포함하는 알칼리-부재 유리.
청구항 1에 있어서,
상기 유리는 다음의 관계식 (d1) 및 (d3) 모두를 만족시키는 유리:
(d1) a₀ + a₁*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 775, 여기서, a₀ = 847.516, a₁ = 4.747, a₂ = -10.144, a₃ = -5.089, a₄ = -6.837, 및 a₅ = -6.548이고;
(d3) a₀ + a₁*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 685, 여기서, a₀ = 774.973, a₁ = 4.886, a₂ = -9.666, a₃ = -3.610, a₄ = -5.840, 및 a₅ = -5.713.
청구항 1에 있어서,
상기 유리는 다음의 관계식 (d2) 및 (d4) 모두를 만족시키는 유리:
(d2) a₀ + a₁*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 720, 여기서, a₀ = 774.973, a₁ = 4.886, a₂ = -9.666, a₃ = -3.610, a₄ = -5.840, 및 a₅ = -5.713이고;
(d4) a₀ + a₁*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 740, 여기서, a₀ = 847.516, a₁ = 4.747, a₂ = -10.144, a₃ = -5.089, a₄ = -6.837, 및 a₅ = -6.548.
청구항 1에 있어서,
상기 유리는 다음의 관계식 (e)를 만족시키는 유리:
(e) a₀ + a₁*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 200, 여기서, a₀ = 387.802, a₁ = 33.509, a₂ = 52.734, a₃ = 18.704, a₄ = -40.918, 및 a₅ = -77.347.
청구항 1에 있어서,
상기 유리는 다음의 관계식 (f)를 만족시키는 유리:
(f) 84 ≥ a₀ + a₁*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 68, 여기서, a₀ = 67.773, a₁ = 0.865, a₂ = -0.825, a₃ = 0.903, a₄ = 0.356, 및 a₅ = 0.133.
청구항 1에 있어서,
상기 유리는 다음의 관계식 (g)를 만족시키는 유리:
(g) 38 ≥ a₀ + a₁*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 30, 여기서, a₀ = 18.773, a₁ = -0.365, a₂ = 0.187, a₃ = 0.744, a₄ = 1.500, 및 a₅ = 1.848.
청구항 1에 있어서,
상기 유리는 다음의 관계식 (h)를 만족시키는 유리:
(h) a₀ + a₁*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≤ 2.56, 여기서, a₀ = 2.195, a₁ = 0.009, a₂ = -0.005, a₃ = 0.011, a₄ = 0.013, 및 a₅ = 0.027.
청구항 1에 있어서,
상기 유리는 다음의 관계식 중 적어도 두 가지를 만족시키는 유리:
(e) a₀ + a₁*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 200, 여기서, a₀ = 387.802, a₁ = 33.509, a₂ = 52.734, a₃ = 18.704, a₄ = -40.918, 및 a₅ = -77.347;
(f) 84 ≥ a₀ + a₁*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 68, 여기서, a₀ = 67.773, a₁ = 0.865, a₂ = -0.825, a₃ = 0.903, a₄ = 0.356, 및 a₅ = 0.133;
(g) 38 ≥ a₀ + a₁*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≥ 30, 여기서, a₀ = 18.773, a₁ = -0.365, a₂ = 0.187, a₃ = 0.744, a₄ = 1.500, 및 a₅ = 1.848; 및
(h) a₀ + a₁*[Al₂O₃] + a₂*[B₂O₃] + a₃*[MgO] + a₄*[CaO] + a₅*[SrO] ≤ 2.56, 여기서, a₀ = 2.195, a₁ = 0.009, a₂ = -0.005, a₃ = 0.011, a₄ = 0.013, 및 a₅ = 0.027.
청구항 8에 있어서,
상기 유리는 상기 관계식 (e) 내지 (h) 모두를 만족시키는 유리.
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