KR102592586B1 - 중적외광 투과 유리용 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

중적외광 투과 유리용 조성물 및 그의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102592586B1
KR102592586B1 KR1020230016875A KR20230016875A KR102592586B1 KR 102592586 B1 KR102592586 B1 KR 102592586B1 KR 1020230016875 A KR1020230016875 A KR 1020230016875A KR 20230016875 A KR20230016875 A KR 20230016875A KR 102592586 B1 KR102592586 B1 KR 102592586B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
composition
glass
mid
infrared light
present
Prior art date
Application number
KR1020230016875A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20230027110A (ko
Inventor
최주현
인정환
김선훈
Original Assignee
한국광기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국광기술원 filed Critical 한국광기술원
Priority to KR1020230016875A priority Critical patent/KR102592586B1/ko
Publication of KR20230027110A publication Critical patent/KR20230027110A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102592586B1 publication Critical patent/KR102592586B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/122—Silica-free oxide glass compositions containing oxides of As, Sb, Bi, Mo, W, V, Te as glass formers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/06—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in pot furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/23—Silica-free oxide glass compositions containing halogen and at least one oxide, e.g. oxide of boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00—Compositions for glass with special properties
    • C03C4/10—Compositions for glass with special properties for infrared transmitting glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/60—Silica-free oxide glasses

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

중적외광 투과 유리용 조성물 및 그의 제조방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 중적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키는 유리용 조성물을 제조하는 방법에 있어서, TeO2를 포함하는 기 설정된 원재료들을 각각 기 설정된 함량만큼 포함하여 혼합하는 혼합과정과 상기 혼합과정에서 혼합된 재료들을 제1 기 설정된 온도에서 제1 기 설정된 시간 동안 용융하는 용융과정 및 상기 용융과정에서 용융된 재료들을 제1 기 설정된 환경에서 몰드로 어닐링하는 어닐링과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물 제조방법을 제공한다.

Description

중적외광 투과 유리용 조성물 및 그의 제조방법{Mid-Infrared Light Transmissive Glass Composition and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 중적외선 파장대역의 광을 투과시키는 유리용 조성물과 그를 제조하는 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
중적외선 투과 렌즈는 주로, 미사일의 추적 등을 위한 영상처리 목적으로 군수분야에서 주로 사용되어 왔다. 군수분야에서 사용되는 중적외선 투과렌즈는 고온의 환경에서도 우수한 성능을 유지하여야 하기 때문에, 저마늄(Germanium) 등의 결정을 하나씩 일일이 렌즈의 형상으로 성형함으로써 제조되었다. 이에, 소재도 고가이며 생산성도 낮아 이와 같은 군수용 중적외선 투과렌즈가 민수분야에 사용되기에는 어려움이 있었다.
한편, 민수분야에서도 스마트폰 등의 소형 단말에 장착되어 사용될 수 있는 외장형 적외선 렌즈의 수요가 증가하고 있다. 이에, 종래의 적외선 투과 렌즈는 칼코지나이드 소재로 제조되어, 적외선을 투과시켜야만 하는 다양한 분야에서 사용되어 왔다.
그러나 칼코지나이드는 중적외선(3㎛ 내지 5㎛)와 원적외선(15㎛ 이상)을 투과시킬 수 있기에, 중적외선 투과렌즈로는 가능한 소재이다. 하지만 칼코지나이드는 350℃ 가량의 현저히 낮은 유리전이온도를 갖기 때문에, 용광로, 유리제조 공장, 고온공정을 사용하는 산업환경에서는 칼코지나이드 유리렌즈는 사용할 수가 없다. 요약하면, 칼코지나이드 소재의 적외선 투과 렌즈는 통상의 온도의 환경에서는 원활히 동작할 수 있으나, 수백℃ 이상의 고온환경에서는 렌즈형상 및 광학적 특성이 크게 변화되어 원활히 동작할 수 없는 문제가 있다. 예를 들어, 높은 온도의 소재를 처리하는 공장이나 용광로 등에서는 전술한 특성 때문에, 종래의 고가의 결정질 소재를 적용한 적외선 투과렌즈가 사용되어서 상대적으로 원적외선 카메라 대비하여 고분해능인 중적외선 카메라는 군수에서만 적용되어 왔고 민수시장으로 시장 확대가 곤란하였다.
따라서, 민수분야의 다양한 환경에서도 적용하기 위하여, 기존 Ge, ZnS, ZnSe, 결정질 소재를 대체할 수 있고 몰드성형공정을 적용하여 상대적으로 저렴하면서도 양산성이 우수한 중적외선 투과 렌즈에 많은 수요가 발생하고 있다.
본 발명의 일 실시예는, 우수한 광학적 특성을 갖는 동시에 우수한 물리적 특성을 모두 확보하는 렌즈로 제조될 수 있는 중적외광 투과 유리용 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는, 우수한 광학적 특성과 물리적 특성을 가지면서도 렌즈로 양산될 수 있는 중적외광 투과 유리용 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 중적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키는 유리용 조성물에 있어서, TeO2, La2O3 및 ZnO를 각각 기 설정된 함량만큼 포함하는 유리용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 유리용 조성물은 TeO2를 55 내지 80 mol%만큼, La2O3를 5 내지 10 mol%만큼, ZnO를 10 내지 40 mol%만큼 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 중적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키는 유리용 조성물에 있어서, TeO2, La2O3 및 BaO를 각각 기 설정된 함량만큼 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 유리용 조성물은 TeO2를 70 내지 80 mol%만큼, La2O3를 10 mol%만큼, BaO를 10 내지 20 mol%만큼 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 중적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키는 유리용 조성물에 있어서, TeO2, BaO 및 ZnO를 각각 기 설정된 함량만큼 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 유리용 조성물은 TeO2를 50 내지 70 mol%만큼, BaO를 5 내지 20 mol%만큼, ZnO를 20 내지 30 mol%만큼 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 중적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키는 유리용 조성물에 있어서, TeO2, ZnO, La2O3 및 유리의 광학적 특성을 가변하기 위한 도펀트(Dopant)를 각각 기 설정된 함량만큼 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 도펀트는 Nb2O3, MoO3 또는 ZnF2인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 유리용 조성물은 TeO2를 65 내지 70 mol%만큼, ZnO를 5 내지 20 mol%만큼, La2O3를 10 mol%만큼, 상기 도펀트를 5 내지 15 mol%만큼 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 중적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키는 유리용 조성물에 있어서, TeO2, BaO, ZnO 및 유리의 광학적 특성을 가변하기 위한 도펀트(Dopant)를 각각 기 설정된 함량만큼 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 도펀트는 Nb2O3 또는 MoO3인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 유리용 조성물은 TeO2를 60 mol%만큼, BaO를 10 mol%만큼, ZnO를 20 내지 25 mol%만큼, 상기 도펀트를 5 내지 10 mol%만큼 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 중적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키는 유리용 조성물에 있어서, TeO2, BaO, La2O3 및 유리의 광학적 특성을 가변하기 위한 도펀트(Dopant)를 각각 기 설정된 함량만큼 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 도펀트는 Nb2O3 또는 MoO3인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 유리용 조성물은 TeO2를 70 mol%만큼, BaO를 5 내지 15 mol%만큼, La2O3를 10 mol%만큼, 상기 도펀트를 5 내지 15 mol%만큼 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 중적외선 파장대역의 광을 기 설정된 기준치 이상 투과시키는 유리용 조성물을 제조하는 방법에 있어서, TeO2를 포함하는 기 설정된 원재료들을 각각 기 설정된 함량만큼 포함하여 혼합하는 혼합과정과 상기 혼합과정에서 혼합된 재료들을 제1 기 설정된 온도에서 제1 기 설정된 시간 동안 용융하는 용융과정 및 상기 용융과정에서 용융된 재료들을 제1 기 설정된 환경에서 몰드로 어닐링하는 어닐링과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 유리용 조성물 제조방법은 상기 혼합과정에서 혼합된 재료들을 기 설정된 용기에 장입하여 제2 기 설정된 환경에 제2 기 설정된 시간 동안 노출하는 노출과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 기 설정된 원재료는 La2O3, BaO 및 ZnO 중 어느 두개를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 우수한 광학적 특성을 갖는 동시에 우수한 물리적 특성을 모두 확보하는 렌즈로 제조될 수 있는
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 중적외광 투과 유리용 조성물이 렌즈로 제조됨에 있어 양산성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 삼성분계이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 파장 별 투과율을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 피크온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리 전이온도 및 연화온도를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 경도를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 삼성분계이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 파장 별 투과율을 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 피크온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리 전이온도 및 연화온도를 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 경도를 도시한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 결정화온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리 전이온도 및 연화온도를 도시한 그래프이다.
도 18은 본 발명의 제4 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 제4 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 제5 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
도 21은 본 발명의 제5 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명의 제5 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 파장 별 투과율을 도시한 그래프이다.
도 23은 본 발명의 제6 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
도 24는 본 발명의 제6 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 25는 본 발명의 제6 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 파장 별 투과율을 도시한 그래프이다.
도 26은 본 발명의 제6 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 결정화온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 27은 본 발명의 제6 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리 전이온도 및 연화온도를 도시한 그래프이다.
도 28은 본 발명의 제6 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 열팽창 계수를 도시한 그래프이다.
도 29는 본 발명의 제7 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
도 30은 본 발명의 제7 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 31은 본 발명의 제8 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
도 32는 본 발명의 제8 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 33은 본 발명의 제8 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 결정화온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 34는 본 발명의 제8 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리 전이온도 및 연화온도를 도시한 그래프이다.
도 35는 본 발명의 제8 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 열팽창 계수를 도시한 그래프이다.
도 36은 본 발명의 제9 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
도 37은 본 발명의 제9 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 38은 본 발명의 제10 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
도 39는 본 발명의 제10 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 40은 본 발명의 제10 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 결정화온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 41은 본 발명의 제10 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리 전이온도 및 연화온도를 도시한 그래프이다.
도 42는 본 발명의 제10 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 열팽창 계수를 도시한 그래프이다.
도 43은 본 발명의 제11 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
도 44는 본 발명의 제11 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 파장 별 투과율을 도시한 그래프이다.
도 45는 본 발명의 제11 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 결정화온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 46은 본 발명의 제11 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 굴절률을 도시한 그래프이다.
도 47은 본 발명의 제12 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
도 48은 본 발명의 제12 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 파장 별 투과율을 도시한 그래프이다.
도 49는 본 발명의 제12 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 결정화온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 50은 본 발명의 제12 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 굴절률을 도시한 그래프이다.
도 51은 본 발명의 제12 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 경도를 도시한 그래프이다.
도 52는 본 발명의 제13 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
도 53은 본 발명의 제13 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 파장 별 투과율을 도시한 그래프이다.
도 54는 본 발명의 제13 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 결정화온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 55는 본 발명의 제13 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 굴절률을 도시한 그래프이다.
도 56은 본 발명의 제14 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
도 57은 본 발명의 제14 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 파장 별 투과율을 도시한 그래프이다.
도 58은 본 발명의 제14 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 결정화온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 59는 본 발명의 제14 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 경도를 도시한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
유리용 조성물은 후술할 제조공정을 거치며 중적외광 투과 유리로 제조된다. 중적외광 투과 유리는, 특히, 입사하는 광 중 중적외선 파장대역의 광에 대해서는 기 설정된 기준치 이상의 투과율을 갖는다. 중적외광 투과 유리는 군수분야 뿐만 아니라, 화학가스, 안개 또는 해무가 짙어 육안으로는 물체의 식별이 곤란한 환경이나 공장 또는 용광로와 같이 고온의 물체의 누출여부 등을 감시해야 하는 환경 등 민수분야에서도 다양한 형태로 채용되어 사용될 수 있다. 이때, 중적외광 투과 유리는 각 분야에서 사용되기 위해서는 유리 자체로도 사용될 수 있으나, 유리에서 렌즈 등 광학부품으로 성형되어 사용되는 경우가 더 많다. 이에 본 발명의 일 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물 각각이 기 설정된 비율만큼 혼합되어 후술할 제조과정을 거침으로써, 우수한 광학적 특성과 함께 우수한 물리적 특성도 확보한 중적외광 투과 렌즈로 양산될 수 있다.
기 설정된 원재료들을 각각 기 설정된 함량만큼 포함하여 혼합한다(S110).
유리용 조성물을 구성하는 원재료는 주성분과 도펀트(Dopant)를 포함한다. 주성분은 원재료들이 중적외광 투과 유리용 조성물 또는 중적외광 투과 유리로 제조되기 위해 필수적으로 포함되어야 하는 성분이다. 주성분으로 TeO2는 필수적으로 포함되며, ZnO, BaO 및 La2O3 중 어느 두 개가 선택적으로 포함된다. 선택되는 성분에 따라, 각 주성분들이 포함되는 함량이 가변된다. 주성분으로 TeO2, La2O3 및 ZnO가 포함되는 경우, TeO2는 55 내지 80mol% 범위 내에서, La2O3는 5 내지 10mol% 범위 내에서, ZnO는 10 내지 40mol% 범위 내에서 각각 포함될 수 있다. 주성분으로 TeO2, La2O3 및 BaO가 포함되는 경우, TeO2는 70 내지 80mol% 범위 내에서, La2O3는 10mol%만큼, BaO는 10 내지 20mol% 범위 내에서 각각 포함될 수 있다. 주성분으로 TeO2, BaO 및 ZnO가 포함되는 경우, TeO2는 50 내지 70mol% 범위 내에서, BaO는 5 내지 20mol%만큼, ZnO는 20 내지 30mol% 범위 내에서 각각 포함될 수 있다. 선택된 성분들이 전술한 함량대로 원재료의 주성분으로 포함됨으로써, 유리형성영역을 확보할 수 있다. 또한, 선택된 성분들의 함량이 적절히 조정될 경우, 최종적으로 제조되는 중적외광 렌즈는 우수한 중적외광 투과율, 열적 안정성 또는 굴절률 등의 광학적 특성을 확보할 수 있다. 굴절률이 증가할수록, 중적외광 렌즈는 얇은 두께로 설계될 수 있어 박형 구조의 광학계로 제작될 수 있다. 또한, 렌즈의 면 깊이(형상)가 작게 설계될 수 있어, 렌즈의 제작 수율이 향상될 수 있다.
유리용 조성물을 구성하는 원재료로서, 주성분과 함께 도펀트도 추가로 포함될 수 있다. 도펀트는 제조될 중적외광 투과 렌즈의 광학적 특성은 저해하지 않으면서도, 유리가 원하는 물리적 특성, 예를 들어, 경도 등을 추가로 구비할 수 있도록 하는 성분으로서, 주성분과 함께 원재료로 포함될 수 있다. 도펀트로는 ZnF2, MoO3 또는 Nb2O3 중 어느 하나가 포함될 수 있다. 주성분으로 선택된 성분들과 그들의 함량에 따라, 적절한 도펀트가 적절한 함량만큼 선택되어 첨가된다. 적절한 도펀트가 적절한 함량만큼 선택되어 첨가될 경우, 제조될 중적외광 투과 렌즈의 광학적 특성은 저해하지 않으면서도, 유리가 원하는 물리적 특성이 향상될 수 있다.
주성분 또는 주성분과 도펀트를 포함한 각 원재료는 혼합된다. 혼합에 있어서는 볼밀기(Ball-Milling)가 이용될 수 있다. 각 원재료는 용기, 예를 들어, 날진병(Nalgene Bottle)에 담기고, 일정 소재량과 일정 부피를 갖는 지르코니아볼에 의해 혼합될 수 있다. 원재료는 전술한 혼합과정을 거칠 수 있으며, 기 설정된 시간(예를 들어, 1시간) 동안 혼합될 수 있다.
혼합된 재료들을 용기에 장입하여, 제1 기 설정된 환경에서 제1 기 설정된 시간 동안 노출한다(S120).
전술한 과정에 의해 혼합된 원재료들은 기 설정된 용기에 장입된다. 여기서, 기 설정된 용기는 기준치 이상의 크기를 갖는 백금 도가니일 수 있다. 특히, 백금 도가니는 기준치, 예를 들어, 2,000cc 이상의 크기를 갖는다. 원재료들이 유리용 조성물이나 유리로 제조됨에 있어, 제조된 유리 입자들이 일정 크기 이상 커져야(벌크-업), 유리를 이용해 광학부품으로 성형함에 있어서도 수율이 우수해질 수 있다. 그러나 혼합된 원재료가 일정 기준치 이하의 용기에 장입되어 후술할 공정을 거칠 경우, 제조되는 유리 입자가 지나치게 미세해진다. 이처럼 제조된 유리용 조성물이나 유리는 광학부품으로의 성형에 부적합하기에, 혼합된 재료들은 기 설정된 용기에 장입된다.
혼합된 재료들이 용기에 장입된 후, 제1 기 설정된 환경에서 제1 기 설정된 시간 동안 노출된다. 제1 기 설정된 환경은 질소 분위기 하에서 300℃ 내외의 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 이러한 환경은 원재료들이 장입된 용기(백금 도가니)가 질소 분위기의 전기로에 장착되며 형성될 수 있다. 이처럼, 원재료들이 제1 기 설정된 환경에 노출되며, 표면수가 제거된다. 원재료 내 포함된 OH기는 중적외선 파장대역의 광을 흡수하는 성질을 가져, 제조된 유리 또는 그로부터 성형된 광학부품의 중적외선 투과율을 저하시키는 문제를 일으킨다. 이에, 용기에 장입된 원재료들이 제1 기 설정된 환경에 노출되며, 원재료 내 OH기가 제거된다. 원재료 내 OH기가 충분히 제거될 수 있도록, 원재료들은 제1 기 설정된 환경에서 제1 기 설정된 시간(예를 들어, 1시간) 동안 노출된다.
혼합된 재료들을 제1 기 설정된 온도에서 제2 기 설정된 시간 동안 용융한다(S130). 표면수 제거과정을 거친 재료들은 제1 기 설정된 온도, 예를 들어, 900℃ 내외에서 제2 기 설정된 시간, 예를 들어, 2시간 내지 4시간 동안 용융된다.
용융된 재료들을 몰드로 성형한 후 제2 기 설정된 환경에서 어닐링한다(S140). 용융된 재료들은 몰드로 캐스팅(Casting)된 후 프레싱(Pressing) 등의 성형과정을 거친 후, 제2 기 설정된 환경에서 어닐링되며 중적외광 투과 유리로 제조된다. 이때, 용융된 재료들은 급냉공정을 거치며 유리화가 되는데, 급냉공정에서 내부에 응력이 발생하게 된다. 이러한 응력을 해소하고자, 용융된 재료들은 제2 기 설정된 환경에서 어닐링되며 응력이 해소된다. 여기서, 제2 기 설정된 환경은 원재료에 포함된 주재료에 따른 유리전이온도(Tg)로부터 기 설정된 온도(예를 들어, 10 내지 20도 또는 그 이상) 이상의 온도를 가지며, 용융된 재료들을 제2 기 설정된 환경의 온도로부터 실온(Room Temperature)까지 어닐링되며 중적외광 투과 유리용 조성물 또는 중적외광 투과 유리로 제조된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 삼성분계이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물(이하에서, '제1 조성물'이라 약칭함)은 TeO2, La2O3 및 ZnO를 포함하여 제조된다. 제1 조성물의 제조를 위해, TeO2, La2O3 및 ZnO는 각각 다음의 함량만큼씩 포함될 수 있다.
1) TeO2: 80mol%, La2O3: 10mol%, ZnO: 10mol%
2) TeO2: 70mol%, La2O3: 10mol%, ZnO: 20mol%
3) TeO2: 60mol%, La2O3: 10mol%, ZnO: 30mol%
4) TeO2: 55mol%, La2O3: 5mol%, ZnO: 40mol%
각 제1 조성물을 제조함에 있어, Zno의 함량을 가변하였으며, ZnO의 함량 변화에 따라 TeO2 또는 TeO2와 La2O3의 함량을 함께 가변하였다.
각 원재료를 전술한 함량만큼씩 포함한 제1 조성물들로 구현된 유리는 도 3에 도시되어 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 3(a) 내지 (d)는 각 제1 조성물로 구현된 유리를 도시한다. 도 3(a) 내지 (d)를 참조하면, 각 제1 조성물은 유리로 구현됨에 있어 모두 결정화가 진행되지 않았음을 확인할 수 있었다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 파장 별 투과율을 도시한 그래프이다. 제1 조성물 및 이하에서 언급될 조성물들의 투과율은 FTIR/UV-VIS Spectrometer로 측정되었다.
각 제1 조성물은 도 4에 도시된 그래프와 같은 광 투과율을 갖는다. 여기서, 각 제1 조성물은 중적외선 파장대역인 3 내지 5㎛의 파장에서는 평균적으로 70% 이상의 높은 투과율을 보였다. 이에, 각 제1 조성물은 중적외광 투과 유리로 구현되기에 적합한 성질을 갖는다. 나아가, 각 제1 조성물로 구현된 유리는 이형성이 우수하여 표면에 반사방지 코팅(AR: Anti-Reflection)이 수행될 수 있다. 각 제1 조성물로 구현된 유리의 표면에 반사방지 코팅이 수행되었을 경우, 보다 우수한 중적외광 투과율을 확보할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 피크온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다. 제1 조성물 및 이하에서 언급될 조성물들의 유리전이온도 및 피크온도는 파우더의 시편 사이즈로 TG-DTA(STA409PC, NETZSCH)로 측정되었다.
열적 안정성은 결정화온도(Tx)와 유리전이온도(Tg)의 차이로 연산되는 인자로서, 제조된 유리가 광학부품으로 성형됨에 있어 결정화가 진행될지 여부를 판별할 수 있는 인자이다. 유리는 재가열되어 연화된 후 몰딩 등을 거치며, 원하는 형태(예를 들어, 렌즈 형태)로 냉각되어 광학부품으로 성형된다. 이러한 과정에서 유리를 형성하는 조성물의 열적 안정성이 낮으면, 연화된 후 냉각되는 과정에서 유리에 결정화가 발생한다. 결정화는 입사되는 광을 분산시켜, 유리의 투과도를 저하시키는 원인이 된다.
이에, 열적 안정성이 높아야 조성물로 구현된 유리가 광학부품으로 성형됨에 있어 결정화없이 우수한 광학적 특성을 가질 수 있으며, 양산성도 우수해질 수 있다. 통상적으로 열적 안정성이 100℃ 이상이라면, 광학부품으로의 성형과정에서 결정화가 잘 이루어지지 않아, 해당 조성물은 열적 안정성이 있는 것으로 판단된다. 나아가, 열적 안정성이 130℃ 이상이라면, 해당 조성물은 열적 안정성이 상당히 우수한 것으로 판단된다.
다만, 조성물들의 열 분석시 결정화온도가 분명치 못할 경우, 피크온도(Tp)와 유리전이온도의 차이를 이용하여 상대적인 조성 간의 열적 안정성이 평가될 수 있다.
도 5에 도시된 그래프를 참조하면, 제1 조성물 내에 ZnO의 함량이 적을수록 (피크온도와 유리전이온도의 차이를 이용여 연산된) 열적 안정성이 높아지는 경향을 갖는다. 특히, 조성물에 ZnO가 20mol% 이하로 함유되었을 때, 150℃이상의 상당히 우수한 열적 안정성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리 전이온도 및 연화온도를 도시한 그래프이다.
연화온도란 유리(유리용 조성물)가 성형을 위해, 고형물인 유리(제1 조성물)가 열에 의해 변형되어 연화를 일으키기 시작하는 온도이다. 조성물의 연화온도가 지나치게 높으면, 유리용 조성물로 구현된 유리를 광학부품으로 성형함에 있어 곤란함이 있을 수 있다. 이에, 유리의 광학부품으로의 양산성이 떨어지게 된다. 또한, 연화온도가 지나치게 높을 경우, 유리의 성형을 위해 열을 가하여 연화시키는 과정에서 유리에 결정화가 진행될 수도 있다. 따라서, 유리용 조성물은 일정 기준치 이하의 연화온도를 가져야 한다. 여기서, 기준치는 520℃일 수 있다.
도 6에 도시된 그래프를 참조하면, 제1 조성물 내에 ZnO가 얼마만큼의 함량이 포함되었다 하더라도 모두 기준치보다 현저히 낮은 연화온도를 가지며, 특히, 조성물에 ZnO가 20mol% 이하로 또는 40mol%만큼 함유되었을 때, 상대적으로 더욱 낮은 연화온도를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 경도를 도시한 그래프이다. 제1 조성물 및 이하에서 언급될 조성물들의 경도는 마이크로비커스경도계(Mitutoyo, HM-220B)를 이용하여 측정되었다.
도 7을 참조하면, 제1 조성물로 구현된 유리는 ZnO의 함량이 증가할수록 경도가 단단해지는 경향을 갖는다. ZnO의 함량이 30mol%일 경우, 가장 단단한 경도를 갖는 것을 확인할 수 있었으며, 함량과 무관하게 제1 조성물로 구현된 유리는 335KgF/mm2 이상의 경도를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
각 제1 조성물들이 전술한 함량대로 포함되어 유리로 제조될 경우, 도 4 내지 7을 참조하여 설명한 것과 같이 우수한 광학적 특성과 물리적 특성을 확보하는 것을 확인할 수 있었다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 삼성분계이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물(이하에서, '제2 조성물'이라 약칭함)은 TeO2, La2O3 및 BaO를 포함하여 제조된다. 제2 조성물의 제조를 위해, TeO2, La2O3 및 BaO는 각각 다음의 함량만큼씩 포함될 수 있다.
1) TeO2: 80mol%, La2O3: 10mol%, BaO: 10mol%
2) TeO2: 70mol%, La2O3: 10mol%, BaO: 20mol%
각 제2 조성물을 제조함에 있어, BaO의 함량을 가변하였으며, BaO의 함량 변화에 따라 TeO2의 함량을 함께 가변하였다.
각 원재료를 전술한 함량만큼씩 포함한 제2 조성물들로 구현된 유리는 도 9에 도시되어 있다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 9(a) 및 (b)는 각 제2 조성물로 구현된 유리를 도시한다. 도 9(a) 및 (b)를 참조하면, 각 제2 조성물은 유리로 구현됨에 있어 모두 결정화가 진행되지 않았음을 확인할 수 있었다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 파장 별 투과율을 도시한 그래프이다.
각 제2 조성물은 도 10에 도시된 그래프와 같은 광 투과율을 갖는다. 여기서, 각 제2 조성물은 중적외선 파장대역인 3 내지 5㎛의 파장에서는 평균적으로 72% 이상의 높은 투과율을 보였다. 이에, 각 제2 조성물은 중적외광 투과 유리로 구현되기에 적합한 성질을 갖는다. 나아가, 각 제2 조성물로 구현된 유리는 이형성이 우수하여 표면에 반사방지 코팅이 수행될 수 있다. 각 제2 조성물로 구현된 유리의 표면에 반사방지 코팅이 수행되었을 경우, 전술한 투과율 이상의 중적외광 투과율을 확보할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 피크온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 11에 도시된 그래프를 참조하면, 제2 조성물은 BaO의 함량과 무관하게 모두 100℃ 이상의 열적 안정성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 제2 조성물 내에 BaO의 함량이 많으면 많을수록 높은 열적 안정성을 가졌다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리 전이온도 및 연화온도를 도시한 그래프이다.
도 12에 도시된 그래프를 참조하면, 제2 조성물 내에 BaO가 얼마만큼의 함량이 포함되었다 하더라도 모두 기준치(550℃)보다 현저히 낮은 연화온도를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 제2 조성물 내에 BaO의 함량이 적을수록 보다 낮은 연화온도를 가졌다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 경도를 도시한 그래프이다.
도 13을 참조하면, 제2 조성물로 구현된 유리는 BaO의 함량이 감소할수록 경도가 단단해지는 경향을 갖는다. 함량과 무관하게 제2 조성물로 구현된 유리는 320KgF/mm2 이상의 경도를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
각 제2 조성물들이 전술한 함량대로 포함되어 유리로 제조될 경우, 도 10 내지 13을 참조하여 설명한 것과 같이 우수한 광학적 특성과 물리적 특성을 확보하는 것을 확인할 수 있었다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물(이하에서, '제3 조성물'이라 약칭함)은 TeO2, BaO 및 ZnO를 포함하여 제조된다. 제3 조성물의 제조를 위해, TeO2, BaO 및 ZnO는 각각 다음의 함량만큼씩 포함될 수 있다.
1) TeO2: 65mol%, BaO: 5mol%, ZnO: 30mol%
2) TeO2: 60mol%, BaO: 10mol%, ZnO: 30mol%
3) TeO2: 55mol%, BaO: 15mol%, ZnO: 30mol%
4) TeO2: 50mol%, BaO: 20mol%, ZnO: 30mol%
5) TeO2: 70mol%, BaO: 10mol%, ZnO: 20mol%
각 제3 조성물을 제조함에 있어, ZnO의 함량을 20 내지 30mol% 범위에서 가변하였으며, ZnO의 함량 변화에 따라 TeO2의 함량을 50 내지 70mol% 범위에서, La2O3의 함량을 5 내지 20mol% 범위에서 함께 가변하였다. 다만, ZnO의 함량이 10mol%까지 감소할 경우, 유리의 제조과정에서 결정화가 발생한다.
각 원재료를 전술한 함량만큼씩 포함한 제3 조성물들로 구현된 유리는 도 15에 도시되어 있다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 3(a) 내지 (e)는 각 제3 조성물로 구현된 유리를 도시한다. 도 3(a) 내지 (e)를 참조하면, 각 제3 조성물은 유리로 구현됨에 있어 모두 결정화가 진행되지 않았음을 확인할 수 있었다.
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 결정화온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 16에 도시된 그래프를 참조하면, 제3 조성물은 BaO의 함량과 무관하게 모두 100℃ 이상의 열적 안정성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 제3 조성물 내에 BaO의 함량이 많으면 많을수록 높은 열적 안정성을 가졌다.
도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리 전이온도 및 연화온도를 도시한 그래프이다.
도 17에 도시된 그래프를 참조하면, 제3 조성물 내에 BaO가 얼마만큼의 함량이 포함되었다 하더라도 모두 기준치(550℃)보다 현저히 낮은 연화온도를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 제3 조성물 내에 BaO의 함량이 적을수록 보다 낮은 연화온도를 가졌다.
도 18은 본 발명의 제4 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물(이하에서, '제4 조성물'이라 약칭함)은 TeO2, BaO 및 WO3를 포함하여 제조된다. 제4 조성물의 제조를 위해, TeO2, BaO 및 WO3는 각각 다음의 함량만큼씩 포함될 수 있다.
1) TeO2: 80mol%, BaO: 10mol%, WO3: 10mol%
2) TeO2: 70mol%, BaO: 10mol%, WO3: 20mol%
3) TeO2: 60mol%, BaO: 10mol%, WO3: 30mol%
각 제4 조성물을 제조함에 있어, WO3의 함량을 가변하였으며, WO3의 함량 변화에 따라 TeO2의 함량을 함께 가변하였다. 다만, WO3의 함량이 30mol%를 초과하거나, BaO의 함량이 10mol%를 초과할 경우, 유리의 제조과정에서 결정화가 발생한다.
각 원재료를 전술한 함량만큼씩 포함한 제4 조성물들로 구현된 유리는 도 19에 도시되어 있다.
도 19는 본 발명의 제4 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 19(a) 내지 (c)는 각 제4 조성물로 구현된 유리를 도시한다. 도 19(a) 내지 (c)를 참조하면, 각 제4 조성물은 유리로 구현됨에 있어 모두 결정화가 진행되지 않았음을 확인할 수 있었다.
도 20은 본 발명의 제5 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물(이하에서, '제5 조성물'이라 약칭함)은 주재료로 TeO2, ZnO 및 La2O3를 포함하며, 도펀트(Dopant)로 MoO3를 포함하여 제조된다. 제5 조성물의 제조를 위해, TeO2, ZnO, La2O3 및 MoO3는 각각 70 : (20-x) : 10 : x 비율대로 포함되며, 각각 다음의 함량만큼씩 포함될 수 있다.
1) TeO2: 70mol%, ZnO: 15mol%, La2O3: 10mol%, MoO3: 5mol%
2) TeO2: 70mol%, ZnO: 10mol%, La2O3: 10mol%, MoO3: 10mol%
3) TeO2: 70mol%, ZnO: 5mol%, La2O3: 10mol%, MoO3: 15mol%
각 제5 조성물을 제조함에 있어, MoO3의 함량을 가변하였으며, MoO3의 함량 변화에 따라 ZnO의 함량을 함께 가변하였다.
도 21은 본 발명의 제5 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 21(a) 내지 (c)는 각 제5 조성물로 구현된 유리를 도시한다. 도 21(a) 내지 (c)를 참조하면, 각 제5 조성물은 유리로 구현됨에 있어 모두 결정화가 진행되지 않았음을 확인할 수 있었다.
도 22는 본 발명의 제5 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 파장 별 투과율을 도시한 그래프이다.
각 제5 조성물은 도 22에 도시된 그래프와 같은 광 투과율을 갖는다. 여기서, 각 제5 조성물은 중적외선 파장대역인 3 내지 5㎛의 파장에서 평균적으로 75% 이상의 높은 투과율을 보였다. 제5 조성물에는 도펀트가 추가로 포함됨으로써, 조성물의 광학적 성질 중 투과율이 상대적으로 도펀트가 추가되지 않은 조성물에 비해 우수해진 것을 확인할 수 있었다.
나아가, 각 제5 조성물로 구현된 유리도 마찬가지로 이형성이 우수하여 표면에 반사방지 코팅이 수행될 수 있다. 각 제5 조성물로 구현된 유리의 표면에 반사방지 코팅이 수행되었을 경우, 전술한 투과율 이상의 중적외광 투과율(예를 들어, 94%)을 확보함을 확인할 수 있다.
도 23은 본 발명의 제6 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물(이하에서, '제6 조성물'이라 약칭함)은 주재료로 TeO2, ZnO 및 La2O3를 포함하며, 도펀트(Dopant)로 Nb2O3를 포함하여 제조된다. 제6 조성물의 제조를 위해, TeO2, ZnO, La2O3 및 Nb2O3는 각각 70 : (20-x) : 10 : x 비율대로 포함되며, 각각 다음의 함량만큼씩 포함될 수 있다.
1) TeO2: 70mol%, ZnO: 15mol%, La2O3: 10mol%, Nb2O3: 5mol%
2) TeO2: 70mol%, ZnO: 10mol%, La2O3: 10mol%, Nb2O3: 10mol%
3) TeO2: 70mol%, ZnO: 5mol%, La2O3: 10mol%, Nb2O3: 15mol%
각 제6 조성물을 제조함에 있어, Nb2O3의 함량을 가변하였으며, Nb2O3의 함량 변화에 따라 ZnO의 함량을 함께 가변하였다.
도 24는 본 발명의 제6 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 24(a) 내지 (c)는 각 제6 조성물로 구현된 유리를 도시한다. 도 24(a) 내지 (c)를 참조하면, 각 제6 조성물은 유리로 구현됨에 있어 모두 결정화가 진행되지 않았음을 확인할 수 있었다.
도 25는 본 발명의 제6 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 파장 별 투과율을 도시한 그래프이다.
각 제6 조성물은 도 25에 도시된 그래프와 같은 광 투과율을 갖는다. 여기서, 각 제6 조성물은 중적외선 파장대역인 2 내지 5㎛의 파장에서는 평균적으로 71% 이상의 높은 투과율을 보였다. 이에, 각 제6 조성물은 중적외광 투과 유리로 구현되기에 적합한 성질을 갖는다. 즉, 도펀트로 Nb2O3가 포함되더라도 유리의 광학적 성질을 저해하지 않음을 확인할 수 있었다. 나아가, 각 제6 조성물로 구현된 유리도 마찬가지로 이형성이 우수하여 표면에 반사방지 코팅이 수행될 수 있다. 각 제6 조성물로 구현된 유리의 표면에 반사방지 코팅이 수행되었을 경우, 전술한 투과율 이상의 중적외광 투과율을 확보할 수 있다.
도 26은 본 발명의 제6 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 결정화온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 26에 도시된 그래프를 참조하면, 제6 조성물은 Nb2O3의 함량과 무관하게 모두 170℃ 이상의 상당히 우수한 열적 안정성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 제6 조성물 내에 Nb2O3의 함량이 감소할수록 높은 열적 안정성을 가졌다. 도펀트인 Nb2O3가 주재료와 함께 포함됨으로써, 열적 안정성이 우수해진 것을 확인할 수 있다.
도 27은 본 발명의 제6 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리 전이온도 및 연화온도를 도시한 그래프이다.
도 27에 도시된 그래프를 참조하면, 제6 조성물 내에 Nb2O3가 얼마만큼의 함량이 포함되었다 하더라도 모두 기준치(550℃)보다 낮은 연화온도를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 제6 조성물 내에 Nb2O3의 함량이 적을수록 보다 낮은 연화온도를 가졌다.
도 28은 본 발명의 제6 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 열팽창 계수를 도시한 그래프이다.
열팽창 계수(CTE: Coefficient of thermal expansion)는 물체의 온도가 변할 때, 물체의 부피가 변하는 정도를 의미한다. 유리용 조성물 또는 유리의 열팽창 계수가 높다는 의미는 해당 유리나 해당 유리로 성형된 광학부품이 온도변화가 많은 환경에 노출되었을 경우, 부피가 의미 있는 수준까지 변화할 수 있음을 나타낸다. 유리용 조성물 또는 유리는 온도 변화에 둔감한 것이 바람직하기에, 유리용 조성물 또는 유리의 열팽창 계수는 일정한 기준치 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 기준치는 15(*10-6/K)일 수 있다.
도 28에 도시된 그래프를 참조하면, 제6 조성물 내에 Nb2O3가 얼마만큼의 함량이 포함되었다 하더라도 모두 기준치(15*10-6/K)보다 현저히 낮은 열팽창 계수를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 제6 조성물 내에 Nb2O3의 함량이 많을수록, 조성물은 보다 낮은 열팽창 계수를 가졌다.
도 29는 본 발명의 제7 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
본 발명의 제7 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물(이하에서, '제7 조성물'이라 약칭함)은 주재료로 TeO2, BaO 및 ZnO를 포함하며, 도펀트(Dopant)로 MoO3를 포함하여 제조된다. 제7 조성물의 제조를 위해, TeO2, BaO, ZnO 및 MoO3는 각각 60 : 10: (30-x) : x 비율대로 포함되며, 각각 다음의 함량만큼씩 포함될 수 있다.
1) TeO2: 60mol%, BaO: 10mol%, ZnO: 25mol%, MoO3: 5mol%
2) TeO2: 60mol%, BaO: 10mol%, ZnO: 22.5mol%, MoO3: 7.5mol%
3) TeO2: 60mol%, BaO: 10mol%, ZnO: 20mol%, MoO3: 10mol%
각 제7 조성물을 제조함에 있어, MoO3의 함량을 가변하였으며, MoO3의 함량 변화에 따라 ZnO의 함량을 함께 가변하였다.
도 30은 본 발명의 제7 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 30(a) 내지 (c)는 각 제7 조성물로 구현된 유리를 도시한다. 도 30(a) 내지 (c)를 참조하면, 각 제7 조성물은 유리로 구현됨에 있어 모두 결정화가 진행되지 않았음을 확인할 수 있었다.
도 31은 본 발명의 제8 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
본 발명의 제8 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물(이하에서, '제8 조성물'이라 약칭함)은 주재료로 TeO2, BaO 및 ZnO를 포함하며, 도펀트(Dopant)로 Nb2O3를 포함하여 제조된다. 제8 조성물의 제조를 위해, TeO2, BaO, ZnO 및 Nb2O3는 각각 60 : 10: (30-x) : x 비율대로 포함되며, 각각 다음의 함량만큼씩 포함될 수 있다.
1) TeO2: 60mol%, BaO: 10mol%, ZnO: 25mol%, Nb2O3: 5mol%
2) TeO2: 60mol%, BaO: 10mol%, ZnO: 22.5mol%, Nb2O3: 7.5mol%
3) TeO2: 60mol%, BaO: 10mol%, ZnO: 20mol%, Nb2O3: 10mol%
각 제8 조성물을 제조함에 있어, Nb2O3의 함량을 가변하였으며, Nb2O3의 함량 변화에 따라 ZnO의 함량을 함께 가변하였다.
도 32는 본 발명의 제8 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 32(a) 내지 (c)는 각 제8 조성물로 구현된 유리를 도시한다. 도 32(a) 내지 (c)를 참조하면, 각 제8 조성물은 유리로 구현됨에 있어 모두 결정화가 진행되지 않았음을 확인할 수 있었다.
도 33은 본 발명의 제8 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 결정화온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 33에 도시된 그래프를 참조하면, 제8 조성물은 Nb2O3의 함량과 무관하게 모두 190℃ 이상의 상당히 우수한 열적 안정성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 제8 조성물 내에 Nb2O3의 함량이 7.5mol%를 기준으로 감소하거나 증가할수록 높은 열적 안정성을 가졌다. 도펀트인 Nb2O3가 주재료와 함께 포함됨으로써, 열적 안정성이 우수해진 것을 확인할 수 있다.
도 34는 본 발명의 제8 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리 전이온도 및 연화온도를 도시한 그래프이다.
도 34에 도시된 그래프를 참조하면, 제8 조성물 내에 Nb2O3가 얼마만큼의 함량이 포함되었다 하더라도 모두 기준치(550℃)보다 현저히 낮은 연화온도를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 제8 조성물 내에 Nb2O3의 함량이 7.5mol%만큼 포함되었을 경우, 가장 낮은 연화온도를 가졌다. 도펀트인 Nb2O3가 주재료와 함께 포함됨으로써, 연화온도가 상당히 낮아진 것을 확인할 수 있다.
도 35는 본 발명의 제8 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 열팽창 계수를 도시한 그래프이다.
도 35에 도시된 그래프를 참조하면, 제8 조성물 내에 Nb2O3가 얼마만큼의 함량이 포함되었다 하더라도 모두 기준치(15*10-6/K)보다 현저히 낮은 열팽창 계수를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 제8 조성물 내에 Nb2O3의 함량이 많을수록, 조성물은 보다 낮은 열팽창 계수를 가졌다.
도 36은 본 발명의 제9 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
본 발명의 제9 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물(이하에서, '제9 조성물'이라 약칭함)은 주재료로 TeO2, BaO 및 La2O3를 포함하며, 도펀트(Dopant)로 MoO3를 포함하여 제조된다. 제9 조성물의 제조를 위해, TeO2, BaO, La2O3 및 MoO3는 각각 70 : (20-x) : 10 : x 비율대로 포함되며, 각각 다음의 함량만큼씩 포함될 수 있다.
1) TeO2: 70mol%, BaO: 15mol%, La2O3: 10mol%, MoO3: 5mol%
2) TeO2: 70mol%, BaO: 10mol%, La2O3: 10mol%, MoO3: 10mol%
3) TeO2: 70mol%, BaO: 5mol%, La2O3: 10mol%, MoO3: 15mol%
각 제9 조성물을 제조함에 있어, MoO3의 함량을 가변하였으며, MoO3의 함량 변화에 따라 BaO의 함량을 함께 가변하였다.
도 37은 본 발명의 제9 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 37(a) 내지 (c)는 각 제9 조성물로 구현된 유리를 도시한다. 도 37(a) 내지 (c)를 참조하면, 각 제9 조성물은 유리로 구현됨에 있어 모두 결정화가 진행되지 않았음을 확인할 수 있었다.
도 38은 본 발명의 제10 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
본 발명의 제10 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물(이하에서, '제10 조성물'이라 약칭함)은 주재료로 TeO2, BaO 및 La2O3를 포함하며, 도펀트(Dopant)로 Nb2O3를 포함하여 제조된다. 제10 조성물의 제조를 위해, TeO2, BaO, La2O3 및 Nb2O3는 각각 70 : (20-x) : 10 : x 비율대로 포함되며, 각각 다음의 함량만큼씩 포함될 수 있다.
1) TeO2: 70mol%, BaO: 15mol%, La2O3: 10mol%, Nb2O3: 5mol%
2) TeO2: 70mol%, BaO: 10mol%, La2O3: 10mol%, Nb2O3: 10mol%
3) TeO2: 70mol%, BaO: 5mol%, La2O3: 10mol%, Nb2O3: 15mol%
각 제10 조성물을 제조함에 있어, Nb2O3의 함량을 가변하였으며, Nb2O3의 함량 변화에 따라 BaO의 함량을 함께 가변하였다.
도 39는 본 발명의 제10 실시예에 따른 중적외광 투과 유리를 도시한 도면이다.
도 39(a) 내지 (c)는 각 제10 조성물로 구현된 유리를 도시한다. 도 39(a) 내지 (c)를 참조하면, 각 제10 조성물은 유리로 구현됨에 있어 모두 결정화가 진행되지 않았음을 확인할 수 있었다.
도 40은 본 발명의 제10 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 결정화온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 40에 도시된 그래프를 참조하면, 제10 조성물은 Nb2O3의 함량과 무관하게 모두 130℃ 이상의 우수한 열적 안정성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 제10 조성물 내에 Nb2O3의 함량이 증가할수록 열적 안정성이 높아지는 경향을 가졌다. 특히, Nb2O3가 10mol%만큼 포함되었을 경우, 200℃ 이상의 상당히 우수한 열적 안정성을 갖는 것을 확인할 수 있다.
도 41은 본 발명의 제10 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리 전이온도 및 연화온도를 도시한 그래프이다.
도 41에 도시된 그래프를 참조하면, 제10 조성물 내에 Nb2O3가 얼마만큼의 함량이 포함되었다 하더라도 모두 기준치(550℃)보다 낮은 연화온도를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 제10 조성물 내에 Nb2O3의 함량이 적을수록 보다 낮은 연화온도를 가졌다.
도 42는 본 발명의 제10 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 열팽창 계수를 도시한 그래프이다.
도 42에 도시된 그래프를 참조하면, 제10 조성물 내에 Nb2O3가 7.5mol% 이상 포함될 경우, 기준치(15*10-6/K)보다 낮은 열팽창 계수를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 제10 조성물 내에 Nb2O3의 함량이 많을수록, 조성물은 보다 낮은 열팽창 계수를 가졌다.
도 43은 본 발명의 제11 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
본 발명의 제11 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물(이하에서, '제11 조성물'이라 약칭함)은 주재료로 TeO2, ZnO 및 La2O3를 포함하며, 도펀트(Dopant)로 ZnF2를 포함하여 제조된다. 제11 조성물의 제조를 위해, TeO2, ZnO, La2O3 및 ZnF2는 각각 70 : (20-x) : 10 : x 비율대로 포함되며, 각각 다음의 함량만큼씩 포함될 수 있다.
1) TeO2: 70mol%, ZnO: 18.5mol%, La2O3: 10mol%, ZnF2: 1.5mol%
2) TeO2: 70mol%, ZnO: 17.5mol%, La2O3: 10mol%, ZnF2: 2.5mol%
3) TeO2: 70mol%, ZnO: 16.5mol%, La2O3: 10mol%, ZnF2: 3.5mol%
4) TeO2: 70mol%, ZnO: 15mol%, La2O3: 10mol%, ZnF2: 5.0mol%
각 제11 조성물을 제조함에 있어, ZnF2의 함량을 가변하였으며, ZnF2의 함량 변화에 따라 ZnO의 함량을 함께 가변하였다. 다만, ZnF2의 함량이 5.0mol%을 초과할 경우, 유리의 제조과정에서 결정화가 발생한다.
도 44는 본 발명의 제11 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 파장 별 투과율을 도시한 그래프이다.
각 제11 조성물은 도 44에 도시된 그래프와 같은 광 투과율을 갖는다. 여기서, 각 제11 조성물은 중적외선 파장대역인 3 내지 5㎛의 파장에서는 평균적으로 69% 이상의 투과율을 보였다. 이에, 도펀트로서 ZnF2가 포함되더라도 제조될 유리의 광학적 특성은 저해하지 않음을 확인할 수 있었다. 나아가, 각 제11 조성물로 구현된 유리는 이형성이 우수하여 표면에 반사방지 코팅이 수행될 수 있다. 각 제11 조성물로 구현된 유리의 표면에 반사방지 코팅이 수행되었을 경우, 전술한 투과율 이상의 중적외광 투과율을 확보할 수 있다.
도 45는 본 발명의 제11 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 결정화온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 45에 도시된 그래프를 참조하면, 제11 조성물은 ZnF2의 함량과 무관하게 모두 150℃ 이상의 상당히 우수한 열적 안정성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 제11 조성물 내에 ZnF2의 함량이 증가할수록 열적 안정성이 감소하는 경향을 보였다.
도 46은 본 발명의 제11 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 굴절률을 도시한 그래프이다.
도 46에 도시된 그래프를 참조하면, 도펀트로 ZnF2가 포함된 조성물(TZL-ZF(A))은 도펀트가 첨가되지 않으며 주재료로 TeO2, ZnO 및 La2O3를 포함하는 조성물(TZL)보다 굴절률은 감소하고 분산값은 증가한 광학적 특성(아베수 감소)을 보였다. 도펀트의 첨가 유무와 관계없이 모든 조성물은 중적외선 파장대역(3 내지 5㎛)에서 굴절률 1.9 이상의 우수한 광학적 특성을 가졌다. 이에, 제11 조성물은 얇은 두께를 갖는 렌즈로 설계될 수 있어 박형 구조의 광학계로 제작될 수 있다. 또한, 렌즈의 면 깊이(형상)가 작게 설계될 수 있어, 제11 조성물이 렌즈로 제작될 시 제작 수율이 향상될 수 있다.
도 47은 본 발명의 제12 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
본 발명의 제12 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물(이하에서, '제12 조성물'이라 약칭함)도 제11 조성물과 마찬가지로 주재료로 TeO2, ZnO 및 La2O3를 포함하며, 도펀트(Dopant)로 ZnF2를 포함하여 제조된다. 다만, 제11 조성물과 달리 제12 조성물의 제조를 위해, TeO2, ZnO, La2O3 및 ZnF2는 각각 (70-x) : 20 : 10 : x 비율대로 포함되며, 각각 다음의 함량만큼씩 포함될 수 있다.
1) TeO2: 68.5mol%, ZnO: 20mol%, La2O3: 10mol%, ZnF2: 1.5mol%
2) TeO2: 67.5mol%, ZnO: 20mol%, La2O3: 10mol%, ZnF2: 2.5mol%
3) TeO2: 66.5mol%, ZnO: 20mol%, La2O3: 10mol%, ZnF2: 3.5mol%
4) TeO2: 65mol%, ZnO: 20mol%, La2O3: 10mol%, ZnF2: 5.0mol%
각 제12 조성물을 제조함에 있어, ZnF2의 함량을 가변하였으며, ZnF2의 함량 변화에 따라 TeO2의 함량을 함께 가변하였다. 다만, ZnF2의 함량이 5.0mol%을 초과할 경우, 유리의 제조과정에서 결정화가 발생한다.
도 48은 본 발명의 제12 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 파장 별 투과율을 도시한 그래프이다.
각 제12 조성물은 도 48에 도시된 그래프와 같은 광 투과율을 갖는다. 여기서, 각 제12 조성물은 중적외선 파장대역인 3 내지 5㎛의 파장에서는 평균적으로 70% 이상의 투과율을 보였다. 이에, 해당 주성분의 조합에 도펀트로서 ZnF2가 포함되더라도 제조될 유리의 광학적 특성은 저해하지 않음을 확인할 수 있었다.
나아가, 각 제12 조성물로 구현된 유리는 이형성이 우수하여 표면에 반사방지 코팅이 수행될 수 있다. 각 제12 조성물로 구현된 유리의 표면에 반사방지 코팅이 수행되었을 경우, 전술한 투과율 이상의 중적외광 투과율(예를 들어, 86% 이상)을 확보함을 확인할 수 있다.
도 49는 본 발명의 제12 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 결정화온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 49에 도시된 그래프를 참조하면, 제12 조성물은 ZnF2의 함량과 무관하게 모두 100℃ 이상의 열적 안정성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 제12 조성물 내에 ZnF2의 함량이 증가할수록 열적 안정성이 감소하였다.
도 50은 본 발명의 제12 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 굴절률을 도시한 그래프이다.
도 50에 도시된 그래프를 참조하면, 도펀트로 ZnF2가 포함된 조성물(TZL-ZF(B))은 도펀트가 첨가되지 않으며 주재료로 TeO2, ZnO 및 La2O3를 포함하는 조성물(TZL)보다 굴절률은 감소하고 분산값은 증가한 광학적 특성(아베수 감소)을 보였다. 특히, ZnF2가 5mol%만큼 첨가된 조성물의 경우, 다른 조성물에 비해 상대적으로 굴절률이 증가하고 분산값은 감소하는 광학적 특성(아베수 증가)을 보였다. 도펀트의 첨가 유무와 관계없이 모든 조성물은 중적외선 파장대역(3 내지 5㎛)에서 굴절률 1.9 이상의 우수한 광학적 특성을 가졌다. 이에, 제12 조성물도 제11 조성물과 같은 장점을 가질 수 있다.
또한, 분산값이 감소할수록 해당 광학구성은 파장에 따른 초점거리 편차가 작아져 색수차를 보정하는데 있어 유리하다. 해당 광학구성이 색수차 보정에 있어 유리하기에, 뛰어난 영상(이미지) 해상력을 가질 수 있다. 이에, 상대적으로 분산값이 감소한 특성을 갖는 조성물로 제작된 광학구성은 우수한 영상(이미지) 해상력을 확보할 수 있다.
도 51은 본 발명의 제12 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 경도를 도시한 그래프이다.
도 51을 참조하면, 제11 조성물로 구현된 유리는 ZnF2의 함량이 감소할수록 경도가 단단해지는 경향을 보였으며, 제12 조성물로 구현된 유리는 ZnF2의 함량이 증가할수록 경도가 단단해지는 경향을 보였다. ZnF2의 함량이 1.5mol%일 경우, 제11 조성물로 구현된 유리는 가장 단단한 경도를 갖는 것을 확인할 수 있었으며, 함량과 무관하게 제11 조성물로 구현된 유리는 355KgF/mm2 이상의 경도를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 한편, ZnF2의 함량이 5.0mol%일 경우, 제12 조성물로 구현된 유리는 가장 단단한 경도를 갖는 것을 확인할 수 있었으며, 함량과 무관하게 제12 조성물로 구현된 유리는 355KgF/mm2 이상의 경도를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 도펀트로 ZnF2가 포함되지 않은 조성물로 구현된 유리에 비해, 도펀트로 ZnF2가 포함된 조성물로 구현된 유리는 평균적으로 일정수준 이상의 경도를 모두 갖는 것을 확인할 수 있었다.
도 52는 본 발명의 제13 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
본 발명의 제13 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물(이하에서, '제13 조성물'이라 약칭함)은 주재료로 TeO2, ZnO 및 La2O3를 포함하며, 도펀트(Dopant)로 MoO3를 포함하여 제조된다. 제13 조성물의 제조를 위해, TeO2, ZnO, La2O3 및 MoO3는 각각 60 : 30 : (10-x) : x 비율대로 포함되며, 각각 다음의 함량만큼씩 포함될 수 있다.
1) TeO2: 60mol%, ZnO: 30mol%, La2O3: 8.0mol%, MoO3: 2.0mol%
2) TeO2: 60mol%, ZnO: 30mol%, La2O3: 7.0mol%, MoO3: 3.0mol%
3) TeO2: 60mol%, ZnO: 30mol%, La2O3: 6.0mol%, MoO3: 4.0mol%
4) TeO2: 60mol%, ZnO: 30mol%, La2O3: 5.0mol%, MoO3: 5.0mol%
각 제13 조성물을 제조함에 있어, MoO3의 함량을 가변하였으며, MoO3의 함량 변화에 따라 La2O3의 함량을 함께 가변하였다.
도 53은 본 발명의 제13 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 파장 별 투과율을 도시한 그래프이다.
각 제13 조성물은 도 53에 도시된 그래프와 같은 광 투과율을 갖는다. 여기서, 각 제13 조성물은 중적외선 파장대역인 3 내지 5㎛의 파장에서는 평균적으로 70% 이상의 투과율을 보였다. 특히, MoO3가 2.0mol% 또는 3.0mol%만큼 포함된 조성물같은 경우, 76% 이상의 상당히 우수한 중적외광 투과율을 보였다. 이에, 각 제13 조성물은 중적외광 투과 유리로 구현되기에 적합한 성질을 갖는다.
나아가, 각 제13 조성물로 구현된 유리는 이형성이 우수하여 표면에 반사방지 코팅이 수행될 수 있다. 각 제13 조성물로 구현된 유리의 표면에 반사방지 코팅이 수행되었을 경우, 전술한 투과율 이상의 중적외광 투과율(예를 들어, 94% 이상)을 확보함을 확인할 수 있다.
도 54는 본 발명의 제13 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 결정화온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 54에 도시된 그래프를 참조하면, 제13 조성물은 MoO3의 함량과 무관하게 모두 175℃ 이상의 상당히 우수한 열적 안정성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 제13 조성물 내에 MoO3의 함량이 증가할수록 열적 안정성이 증가하는 경향을 보였다. 도펀트인 MoO3가 포함됨으로써, 열적 안정성이 상당히 우수해진 것을 확인할 수 있다.
즉, 도펀트로 MoO3가 포함되더라도 조성물의 광학적 특성을 저해하지 않음은 물론써, 조성물의 광학적 특성이 해당 도펀트가 포함되지 않은 조성물의 그것보다 우수해진 것을 확인할 수 있었다.
도 55는 본 발명의 제13 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 굴절률을 도시한 그래프이다.
도 55에 도시된 그래프를 참조하면, 도펀트로 MoO3가 포함된 조성물(TZL-Mo(A))은 도펀트가 첨가되지 않으며 주재료로 TeO2, ZnO 및 La2O3를 포함하는 조성물(TZL)보다 굴절률은 감소하고 분산값은 증가한 광학적 특성(아베수 감소)을 보였다. 또한, 도펀트의 첨가 유무와 관계없이 모든 조성물은 중적외선 파장대역(3 내지 5㎛)에서 굴절률 1.9 이상의 우수한 광학적 특성을 가졌다. 이에, 제13 조성물도 제12 조성물이나 제11 조성물과 같은 장점을 가질 수 있다.
도 56은 본 발명의 제14 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물을 구성하는 성분의 함량을 도시한 도면이다.
본 발명의 제14 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물(이하에서, '제14 조성물'이라 약칭함)은 주재료로 TeO2, ZnO 및 La2O3를 포함하며, 도펀트(Dopant)로 MoO3를 포함하여 제조된다. 다만, 제13 조성물과 달리 제14 조성물의 제조를 위해, TeO2, ZnO, La2O3 및 MoO3는 각각 70 : 20 : (10-x) : x 비율대로 포함되며, 각각 다음의 함량만큼씩 포함될 수 있다.
1) TeO2: 70mol%, ZnO: 20mol%, La2O3: 8.0mol%, MoO3: 2.0mol%
2) TeO2: 70mol%, ZnO: 20mol%, La2O3: 7.0mol%, MoO3: 3.0mol%
3) TeO2: 70mol%, ZnO: 20mol%, La2O3: 6.0mol%, MoO3: 4.0mol%
4) TeO2: 70mol%, ZnO: 20mol%, La2O3: 5.0mol%, MoO3: 5.0mol%
각 제13 조성물을 제조함에 있어, MoO3의 함량을 가변하였으며, MoO3의 함량 변화에 따라 La2O3의 함량을 함께 가변하였다.
도 57은 본 발명의 제14 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 파장 별 투과율을 도시한 그래프이다.
각 제14 조성물은 도 57에 도시된 그래프와 같은 광 투과율을 갖는다. 여기서, 각 제14 조성물은 중적외선 파장대역인 3 내지 5㎛의 파장에서는 평균적으로 65% 이상의 투과율을 보였다. 특히, MoO3가 5.0mol%만큼 포함된 조성물을 제외한 나머지 조성물의 경우, 평균적으로 69% 이상의 우수한 중적외광 투과율을 보였다. 이에, 해당 주성분의 조합에 도펀트로서 MoO3가 포함되더라도 제조될 유리의 광학적 특성은 저해하지 않음을 확인할 수 있었다. 나아가, 각 제14 조성물로 구현된 유리는 이형성이 우수하여 표면에 반사방지 코팅이 수행될 수 있다. 각 제14 조성물로 구현된 유리의 표면에 반사방지 코팅이 수행되었을 경우, 전술한 투과율 이상의 중적외광 투과율을 확보할 수 있다.
도 58은 본 발명의 제14 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 유리전이온도, 결정화온도 및 열적 안정성을 도시한 그래프이다.
도 58에 도시된 그래프를 참조하면, 제14 조성물은 MoO3의 함량과 무관하게 대체로 130℃ 이상의 우수한 열적 안정성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 제13 조성물 내에 MoO3의 함량이 증가할수록 열적 안정성이 감소하는 경향을 보였으며, MoO3의 함량이 3.0mol%만큼 포함된 조성물에서 가장 우수한 열적 안정성을 보였다. 도펀트인 MoO3가 포함됨으로써, 열적 안정성이 우수해진 것을 확인할 수 있다.
도 59는 본 발명의 제14 실시예에 따른 중적외광 투과 유리용 조성물의 조성에 따른 경도를 도시한 그래프이다.
도 59 참조하면, 제13 조성물로 구현된 유리는 MoO3의 함량이 4.0mol%로부터 감소하거나 증가할수록 경도가 단단해지는 경향을 보였으며, 제14 조성물로 구현된 유리는 MoO3의 함량이 감소할수록 경도가 단단해지는 경향을 보였다. MoO3의 함량이 5.0mol%일 경우, 제13 조성물로 구현된 유리는 가장 단단한 경도를 갖는 것을 확인할 수 있었으며, 함량과 무관하게 제13 조성물로 구현된 유리는 330KgF/mm2 이상의 경도를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 한편, MoO3의 함량이 2.0mol%일 경우, 제14 조성물로 구현된 유리는 가장 단단한 경도를 갖는 것을 확인할 수 있었으며, 함량과 무관하게 제14 조성물로 구현된 유리는 340KgF/mm2 이상의 경도를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
도 1에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 각 도면에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 1은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 1에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 3 ㎛ 내지 5 ㎛ 파장대역의 광을 70% 이상 투과시키는 유리용 조성물에 있어서,
    TeO2를 70 내지 80 mol%만큼, La2O3를 5 내지 10 mol%만큼, ZnO를 10 내지 20 mol%만큼 포함하고,
    상기 유리용 조성물은 결정화온도와 유리전이온도의 차이인 열적 안정성이 100℃ 이상으로, 유리의 성형과정에서 결정화 발생이 방지되는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물.
  2. 삭제
  3. 3 ㎛ 내지 5 ㎛ 파장대역의 광을 72% 이상 투과시키는 유리용 조성물에 있어서,
    TeO2를 70 내지 80 mol%만큼, La2O3를 10 mol%만큼, BaO를 10 내지 20 mol%만큼 포함하고,
    상기 유리용 조성물은 결정화온도와 유리전이온도의 차이인 열적 안정성이 100℃ 이상으로 유리의 성형과정에서 결정화 발생이 방지되며, 상기 유리용 조성물로 구현되는 유리는 320 KgF/㎟ 이상의 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 3 ㎛ 내지 5 ㎛ 파장대역의 광을 65% 이상 투과시키는 유리용 조성물에 있어서,
    TeO2, ZnO, La2O3 및 유리의 광학적 특성을 가변하기 위한 도펀트(Dopant)를 포함하되, 상기 도펀트는 MoO3이고,
    TeO2를 60 내지 70 mol%만큼, ZnO를 20 내지 30 mol%만큼, La2O3를 5 내지 8 mol%만큼, 상기 도펀트를 2 내지 4 mol%만큼 포함하며,
    상기 유리용 조성물은 결정화온도와 유리전이온도의 차이인 열적 안정성이 130℃ 이상으로 유리의 성형과정에서 결정화 발생이 방지되며, 상기 유리용 조성물로 구현되는 유리는 330 KgF/㎟ 이상의 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 유리용 조성물.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
KR1020230016875A 2020-04-27 2023-02-08 중적외광 투과 유리용 조성물 및 그의 제조방법 KR102592586B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230016875A KR102592586B1 (ko) 2020-04-27 2023-02-08 중적외광 투과 유리용 조성물 및 그의 제조방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200050852A KR102506152B1 (ko) 2020-04-27 2020-04-27 중적외광 투과 유리용 조성물 및 그의 제조방법
KR1020230016875A KR102592586B1 (ko) 2020-04-27 2023-02-08 중적외광 투과 유리용 조성물 및 그의 제조방법

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200050852A Division KR102506152B1 (ko) 2020-04-27 2020-04-27 중적외광 투과 유리용 조성물 및 그의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230027110A KR20230027110A (ko) 2023-02-27
KR102592586B1 true KR102592586B1 (ko) 2023-10-23

Family

ID=78373645

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200050852A KR102506152B1 (ko) 2020-04-27 2020-04-27 중적외광 투과 유리용 조성물 및 그의 제조방법
KR1020230016875A KR102592586B1 (ko) 2020-04-27 2023-02-08 중적외광 투과 유리용 조성물 및 그의 제조방법

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200050852A KR102506152B1 (ko) 2020-04-27 2020-04-27 중적외광 투과 유리용 조성물 및 그의 제조방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230357072A1 (ko)
JP (3) JP2023502639A (ko)
KR (2) KR102506152B1 (ko)
WO (1) WO2021221376A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023189051A1 (ja) * 2022-03-29 2023-10-05 株式会社ニコン 光学ガラス、光学素子、カメラ用交換レンズ、顕微鏡用対物レンズ、接合レンズ、光学系、光学装置、反射素子、位置測定装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016088761A (ja) * 2014-10-29 2016-05-23 株式会社オハラ 赤外線透過ガラス、光学素子及びプリフォーム
JP2016088760A (ja) 2014-10-29 2016-05-23 株式会社オハラ 赤外線透過ガラス、光学素子及びプリフォーム
WO2020017495A1 (ja) * 2018-07-17 2020-01-23 Ａｇｃ株式会社 光学部材

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5181861B2 (ja) * 2008-06-18 2013-04-10 旭硝子株式会社 赤外線透過ガラス
JP6701544B2 (ja) * 2014-08-11 2020-05-27 日本電気硝子株式会社 赤外線透過ガラス
JP7133563B2 (ja) * 2017-03-31 2022-09-08 コーニング インコーポレイテッド 高透過ガラス
KR102104857B1 (ko) * 2018-04-19 2020-05-19 케이씨글라스(주) 중적외선 투과 BaO-GeO2-La2O3-ZnO계 유리 및 그 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016088761A (ja) * 2014-10-29 2016-05-23 株式会社オハラ 赤外線透過ガラス、光学素子及びプリフォーム
JP2016088760A (ja) 2014-10-29 2016-05-23 株式会社オハラ 赤外線透過ガラス、光学素子及びプリフォーム
WO2020017495A1 (ja) * 2018-07-17 2020-01-23 Ａｇｃ株式会社 光学部材

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210132454A (ko) 2021-11-04
JP2023502639A (ja) 2023-01-25
WO2021221376A1 (ko) 2021-11-04
KR102506152B1 (ko) 2023-03-06
JP2023175719A (ja) 2023-12-12
US20230357072A1 (en) 2023-11-09
KR20230027110A (ko) 2023-02-27
JP2023175720A (ja) 2023-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8003556B2 (en) Optical glass
US7820576B2 (en) Optical glass and optical element
EP2412684B1 (en) Fluorophosphate optical glass
KR102592586B1 (ko) 중적외광 투과 유리용 조성물 및 그의 제조방법
CN101282915A (zh) 光学玻璃
CN110510869B (zh) 光学玻璃
WO2020105719A1 (ja) カルコゲナイドガラスレンズ
KR101756747B1 (ko) 유리 조성물 및 이를 포함하는 적외선 투과 렌즈
JP2021534062A (ja) 光学ガラス、光学ガラスで製造されるガラスプリフォーム又は光学素子及び光学機器
JP5448238B2 (ja) ＴｅＯ２−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系光学ガラス
JP5218059B2 (ja) 光学ガラス
US20090011918A1 (en) Optical glass and optical element
US3241986A (en) Optical infrared-transmitting glass compositions
KR102504053B1 (ko) 중금속 성분을 포함하지 않는 친환경 원적외광 투과 유리용 조성물 및 그의 제조방법
CN112174517B (zh) 光学玻璃及光学元件
US20120309606A1 (en) Optical Glass and Optical Element
JP7165810B2 (ja) 光学ガラス、光学ガラスで製造されるガラスプリフォーム又は光学素子及び光学機器
KR102302281B1 (ko) 친환경 적외광 투과 유리용 조성물 및 그를 이용한 광학유리 제조방법
KR102651005B1 (ko) Zn을 함유하는 적외선 투과 칼코지나이드 유리용 조성물 및 그를 이용한 광학유리 제조방법
CN113994248A (zh) 红外线摄像镜头
CN114853338A (zh) 低熔点玻璃
JP2005053743A (ja) 光学ガラス及び光学素子
CN108793738B (zh) 一种光学薄膜及其制备方法
JP5831844B2 (ja) 光学ガラス
CN113165944A (zh) 具有高折射率的玻璃材料

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant