KR20100063051A

KR20100063051A - 굴절률 변화도를 구비한 유리 기판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20100063051A
Application number: KR1020107004663A
Authority: KR
Inventors: 줄리앙 셀리에르; 제롬 라랑드; 르네 가이; 쿠브와 디디에 르
Original assignee: 쌩-고벵 글래스 프랑스
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2008-09-03
Publication date: 2010-06-10
Also published as: FR2920426B1; FR2920426A1; US20100179044A1; JP2010537924A; WO2009044037A1; CN101795986A; EP2197803A1

Abstract

본 발명은 유리 기판에 관한 것이며, 상기 유리 기판은 외부 공급원으로부터의 은 이온을 이용하여 유리의 알칼리 이온의 교환을 포함하는 방법에 의해 얻어지는 적어도 하나의 이온 패턴을 포함하며, 상기 기판은 특정한 조성을 갖는 유리로 만들어지며, 상기 이온 패턴은 0.03 이상의 굴절률 변화, 100㎛ 이상의 깊이와 60% 이상의 410㎚에서의 광투과계수(TL₄₁₀)를 갖는다.

Description

굴절률 변화도를 구비한 유리 기판 및 그 제조방법 {GLASS SUBSTRATE WITH REFRACTION INDEX GRADIENT AND METHOD FOR MAKING SAME}

본 발명은 광학 유리 분야에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 이온 교환에 의해 수득되는 굴절률 변화도(gradient)를 구비하는 적어도 하나의 패턴을 갖는 유리 기판에 관한 것이다.

유리로 병합되는 굴절률 변화도를 구비한 하나 이상의 패턴을 갖는 유리 기판의 제조는 많은 개발의 주제가 되어 왔고, 상기 개발의 목적은 특히 소형화를 증가시키고 광학적 성능을 더욱 양호하게 제어하는 것이다.

이러한 패턴을 포함하는 유리 기판은 일반적으로 (굴절률 변화도를 얻기 위한) 이온 교환 및 {패턴의 형상으로 유리의 표면 상에 마스크(mask)를 제조하기 위한} 포토리소그래피를 결합한 공정에 의해 얻어진다.

이온 교환은 수 년 동안 유리 제품 내에 굴절률의 변화도를 갖는 패턴을 제조하기 위해 이용되어 왔다. 상기 이온 교환은 분극성이 다른 특정 이온들, 특히 알칼리 금속 이온들이 서로 교환될 수 있어야하고, 그 후에 이온 패턴을 형성할 수 있어야만 하는 능력을 기본으로 하는 기술이다. 이온 교환은 고온, 일반적으로 200 내지 550℃에서 원하는 교환 수준을 얻기에 충분한 시간동안, 상기 이온염이 용해된 배스 내에서 유리를 처리함으로써 수행된다. 전기장이 이온 교환 속도를 가속하기 위해 가해질 수 있다.

유리의 나트륨 이온이 칼륨, 구리 및/또는 리튬 이온으로 대체될 수 있다는 것은 잘 알려져 있다(미국특허출원 US-A-3 524 737, US-A-3 615 322 및 US-A-3-615 323 참조). 그렇더라도 최종 유리 내에서 굴절률의 변동(variation)은 적당하게 유지된다.

도펀트(dopant) 이온으로서 탈륨을 사용하는 것이, 더 높은 굴절률을 갖는 영역을 형성하는 것을 가능하게 한다는 것도 또한 알려져 있다. 유독한 특성에도 불구하고, 탈륨은 유리 상에 이온 교환을 수행하기 위하여 가장 널리 사용되는 이온이다.

은 이온과의 이온 교환은 관련 있는 독성의 위험을 피하면서, 탈륨을 이용하여 수득되는 굴절률 수준에 상당한 굴절률 수준을 성취하는 것을 가능하게 한다. 그럼에도 불구하고 소다-라임-실리케이트 유리는, 심지어 은의 함량이 낮을 경우에도 Ag⁺ 이온의 Ag°로의 환원으로부터 초래된 콜로이드의 발생에 의해 야기된 이온 교환 동안, 진한 노란색의 착색이 진행된다.

이러한 결점을 극복하기 위해 많은 해결책이 개발되어 왔다. 대부분 이러한 해결책은 이온 교환에 의한 처리에 적합한 특정 유리 조성물, 특히 알칼리-실리케이트 유리 유형(미국특허출원 US-A-3 873 408 및 US-A-4 952 037) 및 보로실리케이트 유리 유형(미국특허출원 US-A-3 880 630, US-A-4 952 037, US-A-5 958 810, US-A-6 066 273, US-A-2001/0003724, US-A-2003/0161048 및 US-A-2005/0137075)의 조성물을 제안했다.

저온 이온-교환 공정도 또한 소다-라임-실리케이트 유리의 노란 착색을 제한하기 위해 제안되었다(유럽특허출원 EP-A-0 380 468).

본 발명의 목적은 외부 공급원으로부터 발생하는 은 이온을 이용한 유리의 알칼리 금속 이온을 교환하기 위한 처리를 받을 수 있는, 유리 기판을 제공하는 것이며, 상기 외부 공급원은 적어도 하나의 이온 패턴을 형성하는 것을 가능하게 하고, 상기 이온 패턴은 가능한 옅게 노란색으로 착색되면서, 허용 가능한 굴절률 변화도와 깊이를 갖는다.

더욱 상세하게 본 발명은 적어도 하나의 이온 패턴을 포함하는 유리 기판을 얻는 것을 목적으로 하며, 상기 이온 패턴은 패턴의 외부에 위치된 유리에 대해 0.03 이상의 굴절률 변화, 100㎛ 이상의 깊이 및 410㎚에서의 60%이상의 광투과계수(TL₄₁₀)를 갖는다.

이러한 목적들은 특정한 유리 조성물을 갖는 기판으로부터 기판을 선택함으로써 본 발명에 따라 성취된다. 후술되는 상기 특정 유리 조성물은 이온 교환 이전의 기판의 유리 조성물이며, 이온 교환 처리 이후의 은 패턴 또는 패턴들의 외부에 위치하는 유리의 조성물에 대응한다.

제1 실시형태에 따라, 기판은 하기의 조성물을 중량% 단위로 갖는 유리로부터 형성된다:

SiO₂ 67.0 - 73.0%, 바람직하게는 70.0 - 72.0%;

Al₂O₃ 0 - 3.0%, 바람직하게는 0.4 - 2.0%;

CaO 7.0 - 13.0%, 바람직하게는 8.0 - 11.0%;

MgO 0 - 6.0%, 바람직하게는 3.0 - 5.0%;

Na₂O 12.0 - 16.0%, 바람직하게는 13.0 - 15.0%;

K₂O 0 - 4.0%;

TiO₂ 0 - 0.1%;

총 철(Fe₂O₃으로 표시) 0 - 0.03%, 바람직하게는 0.005 - 0.01%;

산화환원(FeO/총 철) 0.02-0.4, 바람직하게는 0.02 - 0.2;

Sb₂O₃ 0 - 0.3%;

CeO₂ 0 - 1.5% 및

SO₃ 0 - 0.8%, 바람직하게는 0.2 - 0.6%.

본 실시형태에 따른 유리 기판은, 은 이온 교환 이후에 패턴 또는 패턴들에서 0.05 이상, 바람직하게는 0.08 이상의 굴절률 변동을 갖는다. 굴절률은 이온 교환이 수행된 유리의 전체 두께에 걸쳐 동일하다.

제2 실시형태에 따라, 기판은 하기의 조성물을 중량% 단위로 갖는 유리로부터 형성된다:

SiO₂ 60.0 - 72.0%, 바람직하게는 64.0 - 70.0%;

Al₂O₃ 15.0 - 25.0%, 바람직하게는 18.0 - 21.0%;

CaO 0 - 5%, 바람직하게는 0 - 1.0%;

MgO 0 - 5%, 바람직하게는 1.0 - 3.0%;

ZnO 0 - 5%, 바람직하게는 1.0 - 3.0%;

BaO 0 - 5%, 바람직하게는 0 - 1.0%;

TiO₂ 0 - 5%, 바람직하게는 0 - 3.0%;

ZrO₂ 0 - 5%, 바람직하게는 1.0 - 4.0%;

Li₂O 2.0 - 8.0%, 바람직하게는 3.0 - 5.0%;

Na₂O 0 - 6%, 바람직하게는 0 - 5.0%,

유리하게는 0 - 3.0%;

K₂O 0 - 5%, 바람직하게는 0 - 3.0%;

총 철(Fe₂O₃으로 표시) 0 - 0.1%, 바람직하게는 0 - 0.08%;

산화환원 0.02-0.6, 바람직하게는 0.02 - 0.4;

As₂O₃ 0 - 1.0%;

ZnS 0 - 1.0%;

SnO₂ 0 - 1.0% 및

불순물(HfO₂, Cr₂O₃ 및/또는 P₂O₃) < 0.5%.

유리하게는 Li₂O, Na₂O 및 K₂O 함량의 합은 3 내지 10%의 범위로 변한다. 6% 미만인 이러한 산화물들의 총 함량은, 기판이 낮은 열팽창계수(α_25-300), 특히 40 내지 60 x 10^-7 K^-1 사이인 열팽창계수를 갖는 기판을 얻는 것을 가능하게 하는 반면, 6%를 초과하는 함량은 굴절률의 변동을 0.06 초과로 증가시키는 효과를 갖는다.

제2 실시형태에 따른 유리 기판은, 은 이온 교환 이후에 60 x 10^-7 K^- ¹미만, 바람직하게는 30 내지 45 x 10^-7 K^-1 사이의 열팽창계수(α_25-300)를 갖는다.

제3 실시형태에 따라, 기판은 하기의 조성물을 중량% 단위로 갖는 유리로부터 형성된다:

SiO₂ 60.0 - 80.0%, 바람직하게는 66.0 - 80.0%;

Al₂O₃ 0 - 8%, 바람직하게는 1.5 - 8%;

B₂O₃ 6.0 - 16.0%, 바람직하게는 10.0 - 14.0%;

CaO 0 - 2.0%, 바람직하게는 0.5% 미만;

ZnO 0 - 1%;

BaO 0 - 4%;

MgO 0 - 2.0%, 바람직하게는 0.5% 미만;

Na₂O 6.0 - 10.0%, 바람직하게는 6.0 - 8.0%;

K₂O 0 - 4.0%, 바람직하게는 0 - 2.0%;

Li₂O 0 - 1.0%, 바람직하게는 0%;

TiO₂ 0 - 2.0%, 바람직하게는 0.5% 미만;

총 철(Fe₂O₃으로 표시) 0 - 0.1%, 바람직하게는 0 - 0.08%;

산화환원(FeO/총 철) 0.02-0.6, 바람직하게는 0.02 - 0.4;

MnO 0 - 0.1%, 바람직하게는 0 - 0.05%; 및

SO₃ 0.2% 미만.

제3 실시형태에 따른 유리 기판은, 은 이온 교환 이후에 60 x 10^-7 K^- ¹미만, 바람직하게는 30 내지 45 x 10^-7 K^-1 사이인 열팽창계수(α_25-300)를 갖는다.

유리하게는, 본 발명에 따른 유리 기판은 이온 패턴 또는 패턴들에서 80% 이상의 광투과계수(TL₄₁₀)를 갖고, 이는 옅은 노란 착색에 대응한다.

바람직하게는 본 발명에 따른 기판은 200㎛이상의 교환 깊이를 갖는다.

하나 이상의 이온 패턴을 포함하는 유리 기판을 제조하는 방법도 또한 본 발명의 한 주제를 형성한다.

본 제조 방법은,

a) 유리 기판을 외부 은 이온원과 접촉시키는 단계;

b) 200 내지 400℃로, 바람직하게는 250 내지 350℃로 변하는 온도에, 전기장의 존재 하에, 은 이온으로 알칼리 금속이온을 적어도 부분적으로 대체하기에 충분한 시간동안 전체 조립체를 처리하는 단계;

c) 유리 내에 측면으로 은 이온을 확산시키기 위하여 선택적으로 기판을 열처리하는 단계

로 구성된다.

a) 단계에서, 외부 은 이온원은 하나 이상의 공지의 용해된 은 염의 배스, 예를 들면 염화물 또는 질화물일 수 있다. 은 이온원은 기판의 한 면에 미리 정해진 형상의 패턴 또는 패턴들의 배열로 인가된다. 그 후에 필요한 패턴을 공급하기에 적당한 기하구조를 갖는, 은 이온원을 통해, 또는 유리의 표면 상에 이온 교환 처리를 견딜 수 있고, 패턴의 형상을 얻기 위한 적절한 개구부를 갖는 확산 마스크를 형성함으로써 패턴이 얻어질 수 있다. 마스크는 예를 들면 리소그래피 및/또는 에칭의 공지의 기술에 따라 만들어진 기계적 마스크, 예를 들면 유전성, 전도성 또는 수지 마스크 또는 은 이온의 이동성보다 더 낮은 이동성을 갖는 이온종으로부터의 확산에 의해 형성된 필요한 패턴(들)에 상보적인 패턴을 갖는 이온마스크일 수 있다.

은 이온과 접촉하는 기판의 제1 면에 대향하는 면은 제2 이온종의 용해염의 배스와 접촉하도록 하고, 이는 유리로부터 발생하는 알칼리 금속 이온의 확산을 허용하는데, 상기 용해염은 예를 들면 질산 나트륨 및/또는 질산 칼륨이다. 바람직하게는 질산 나트륨과 질산 칼륨을 동일한 비율을 갖는 혼합물이 사용된다.

외부 은 이온원은 또한, 기판의 한 면 상에 필요한 패턴 또는 패턴들의 배열로 위치된, 금속인 은(Ag°) 또는 이온인 은(Ag+)을 기재로 하는 고체 층으로부터 형성될 수 있다. 상기 고체 층은 공지의 방법, 예를 들면 금속성 은을 기재로 하는 페이스트, 또는 은 염, 특히 염화은, 질산은 또는 황산은 또는 폴리머를 포함하는 페이스트의 스크린 인쇄에 의해, 금속성 은의 스퍼터링에 의해, 은 염, 특히 염화은, 질산은 또는 황산은 및 폴리머를 포함하는 용액의 증착에 의해, 증착될 수 있고, 액체상을 증발시키기 위한 처리가 후속된다.

단일한 은 패턴이 충분한 크기를 갖거나, 은 패턴이 연속적인 배열을 형성하는 경우에, 상기 패턴 또는 상기 배열은 전극으로서 작용하고, 그로 인해 후속하는 b) 단계 동안 이온 교환을 발생시킬 수 있도록 전압 발전기(voltage generator)에 직접적으로 연결될 수 있다.

반대 경우에 즉, 단일한 패턴이 작은 크기를 갖거나, 패턴이 불연속적일 경우에(즉, 서로 연결되지 않는 경우), 상기 패턴(들)에 전극이 적용될 필요가 있다. 이러한 전극은 고체이거나 천공될 수 있고, 은 패턴에 적합한 가변적인 형상 및 크기를 갖는다.

다른 경우에, 은 패턴 또는 패턴들로 코팅된 면에 대향하는 기판의 면에, 교환동안 유리로부터 추출된 알칼리 금속 이온을 수용할 수 있는 전극이 장치된다.

b) 단계에서, 전기장이 기판의 제1 및 제2면에 각각 접촉하는 배스들 또는 전극들 사이에 가해지고, 상기 전기장은 유리로의 은 이온의 확산 속도를 증가시켜 이온-교환 시간을 감소시키는 것을 가능하게 한다.

전기장은 사용된 유리기판의 전도성 및 그 두께에 따라, 예를 들면 유리 두께의 0.1 내지 1000V/㎜, 바람직하게는 1 내지 200V/㎜로 크게 변할 수 있다.

필요한 경우에 b) 단계에 적용되는 추가적인 열 처리는, 기판의 제1면에 편행한 평면의 이온 패턴 내에 이온의 재확산을 목적으로 한다. 이러한 처리는 공지의 온도 조건하에, 예를 들면 300 내지 400℃ 하에 수행된다.

본 발명에 따른 유리 기판은 특히 변화-굴절율 렌즈(gradient-index lenses)를 형성하는데 사용될 수 있다.

본 발명에 따라, 외부 공급원으로부터 발생하는 은 이온을 이용한 유리의 알칼리 금속 이온을 교환하기 위한 처리를 견딜 수 있는, 유리 기판을 제공하는 것이 가능하며, 상기 외부 공급원은 적어도 하나의 이온 패턴을 형성하는 것을 가능하게 하고, 상기 이온 패턴은 가능한 옅게 노란색으로 착색되면서, 허용 가능한 굴절률 변화와 깊이를 갖는다.

더욱 상세하게 본 발명에 따라, 적어도 하나의 이온 패턴을 포함하는 유리 기판을 얻을 수 있고, 상기 이온 패턴은 패턴의 외부에 위치된 유리에 대해 0.03 이상의 굴절률 변화, 100㎛ 이상의 깊이 및 60%이상의 410㎚에서의 광투과계수(TL₄₁₀)를 갖는다.

도 1의 (a)는 본 발명에 따른 이온-교환 처리 장치의 횡단면도.
도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 AA축을 따른 본 발명에 따른 이온-교환 처리 장치의 종단면도.

후술하는 실시예는 범위를 제한하지 않고 본 발명을 설명하는 것을 가능하게 한다.

실시예 1

하기의 성분을 포함하는 유리 조성물로부터 기판이 형성되었으며, 하기 성분들의 함량은 중량%로 표시되었다:

SiO₂ 71.6%;

Al₂O₃ 0.8%;

CaO 8.8%;

MgO 3.8%;

Na₂O 14.0%;

Sb₂O₃ 0.2%;

SO₃ 0.1%;

총 철(Fe₂O₃으로 표시) 0.01%; 및

FeO/총 철 0.1.

기판은 5㎝면의 정사각형이고 두께는 2.1㎜ 이었다.

기판은 도 1의 (a)(횡단면) 및 도 1의 (b)(AA 축을 따른 종단면)에 표시된 장치 내에서 이온-교환 처리되었다. 상기 디바이스는 두 칸막이(2 및 3)가 설치된 기판(1)을 포함하고, 상기 칸막이는 저장소를 형성하며 서로 대향하게 위치되었다. 칸막이(2 및 3)는 접착제(4)를 이용하여 기판에 부착되었으며, 상기 접착제(4)는 또한 저장소의 함유물에 대한 밀봉으로서 작용되었다. 칸막이(2 및 3)에 전압 발전기(9)에 연결된 백금 전극(5 및 6)이 각각 설치되었다.

칸막이(2)는 AgNO₃의 배스(7)를 함유하고, 칸막이(3)은 (1/1; 중량/중량) KNO₃/NaNO₃ 혼합물로 채워졌다. 전기장이 전극(5 및 6) 사이에 가해졌을때, 유리의 알칼리 금속 이온은 배스(8)로 이동하고, 점차적으로 배스(7)에 함유된 Ag⁺ 이온으로 대체되었다(화살표에 의해 이동의 방향이 표시됨).

이온 교환은 유리 두께 1㎜ 당 38.1V의 전기장이 가해지면서, 300℃의 온도에서 4시간동안 수행되었다.

기판에 대한 측정결과는 하기와 같다: 교환 영역에서 유리로의 Ag⁺ 이온의 확산의 깊이, 이온 교환 전과 후의 500㎚에서의 굴절률(n₅₀₀) 및 410㎚에서의 광투과(TL₄₁₀).

측정값은 하기와 같다:

○ 확산 깊이: 140㎛

○ n₅₀₀

전: 1.526

후: 1.630

○ TL₄₁₀

전: 90.5%

후: 81.0%

실시예 2

실시예 1로부터의 조건 하에서 기판이 형성되었으나, 유리 조성물은 하기에 주어진 조성을 중량%로 갖고, 기판의 두께는 3.9㎜이며, 가해진 전기장은 유리 두께 1㎜ 당 2V로 변화되었다.

SiO₂ 68.7%;

Al₂O₃ 18.9%;

MgO 1.2%;

Li₂O 3.4%;

총 철(Fe₂O₃으로 표시) 0.07%;

TiO₂ 2.6%;

BaO 0.8%;

ZrO₂ 1.7%;

ZnO 1.6%;

Na₂O 0.1%;

K₂O 0.1%; 및

As₂O₃ 0.5%.

기판은 하기의 특성을 갖는다:

○ 확산 깊이: 220㎛

○ n₅₀₀

전: 1.527

후: 1.565

○ TL₄₁₀

전: 84.6%

후: 84.3%.

실시예 3

실시예 1로부터의 조건 하에서 기판이 형성되었으나, 유리 조성물은 하기에 주어진 조성을 중량%로 갖고, 기판의 두께는 2㎜이고, 가해진 전기장은 유리 두께 1㎜당 100V이고, 이온 교환 시간은 6시간으로 변화되었다.

SiO₂ 78.00%;

Al₂O₃ 2.00%;

B₂O₃ 12.9%;

Na₂O 6.7%;

CaO 0.1%;

TiO₂ 0.015%;

총 철(Fe₂O₃으로 표시) 0.04%;

MnO 0.05% 및

SO₃ < 0.01%.

기판은 하기의 특성을 갖는다:

○ 확산 깊이: 220㎛

○ n₅₀₀

전: 1.489

후: 1.531

○ TL₄₁₀

전: 89.5%

후: 86.8%.

비교예 1

실시예 1로부터의 조건 하에서 기판이 형성되었으나, 유리 조성물은 하기에 주어진 조성을 중량%로 갖는 것으로 변환되었다:

SiO₂ 71.1%;

Al₂O₃ 0.6%;

Na₂O 13.8%;

K₂O 0.2%;

CaO 8.7%;

MgO 4.0%;

총 철(Fe₂O₃으로 표시) 0.08%; 및

FeO/총 철 0.25.

기판은 하기의 특성을 갖는다:

○ 확산 깊이: 130㎛

○ n₅₀₀

전: 1.514

후: 1.619

○ TL₄₁₀

전: 80.0%

후: 31.5%.

비교예 2

실시예 1로부터의 조건 하에서 기판이 형성되었으나, 유리 조성물은 하기에 주어진 조성을 중량%로 갖고, 기판의 두께는 4㎜이며, 가해진 전기장은 유리 두께 1㎜ 당 75V이고, 이온 교환 시간은 19시간으로 변화되었다:

SiO₂ 83%;

Al₂O₃ 2%;

Na₂O 4%;

K₂O 0.6%; 및

B₂O₃ 12%.

기판은 하기의 특성을 갖는다:

○ 확산 깊이: 220㎛

○ n₅₀₀

전: 1.480

후: 1.495

○ TL₄₁₀

전: 90.0%

후: 86.5%.

본 발명에 따른 실시예 1, 2 및 3으로부터의 유리 조성물은 410㎚에서 측정된 광투과의 현저한 감소 없이 즉, 불필요한 노란 착색의 발생 없이, 적어도 140㎛의 깊이에 걸쳐 적어도 0.038과 동일한 굴절률의 변동을 갖는 것을 가능하게 한다.

반면에 비교예 1은 34.5%인 낮은 값의 TL₄₁₀으로 나타나는 높은 수준의 노란 착색이 드러냈고, 비교예 2는 0.015인 낮은 굴절률의 변동을 갖는다.

실시예 4 내지 6

실시예 1로부터의 조건 하에서 기판이 형성되었으나, 유리 조성물은 표 1에 주어진 조성을 중량%로 갖는 것으로 변환되었다.

실시예 4 및 5는 본 발명에 따른 것이고, 실시예 6은 높은 총 철 함량을 갖는 비교예이다.

기판의 두께는 2㎜ 였다.

이온 교환 조건 및 기판의 특성은 표 1에서 대조되었다.

실시예 7 및 8

실시예 1로부터의 조건 하에서 기판이 형성되었으나, 유리 조성물은 표 2에 주어진 조성을 중량%로 갖는 것으로 변환되었다.

기판의 두께는 2㎜ 였다.

이온 교환 조건 및 기판의 특성은 표 2에서 대조되었다.

실시예 9

실시예 1로부터의 조건 하에서 기판이 형성되었으나, 유리 조성물은 하기에 주어진 조성을 중량%로 갖고, 기판의 두께는 2㎜이며, 가해진 전기장은 유리 두께 1㎜당 60V이고, 이온 교환 시간은 5시간으로 변화되었다:

SiO₂ 78.5%;

Al₂O₃ 2.1%;

B₂O₃ 12.4%;

CaO 0.02%;

BaO 0.02%

Na₂O 6.5%;

K₂O 0.01%;

Li₂O 0.4%;

TiO₂ 0.03%;

총 철(Fe₂O₃으로 표시) 0.02%; 및

FeO/총 철 0.20.

기판은 하기의 특성을 갖는다:

○ 확산 깊이: 100㎛

○ n₅₀₀

전: 1.485

후: 1.524

○ TL₄₁₀

전: 90.7%

후: 87.0%.

[표 1]

[표 2]

1: 유리 기판
2 및 3: 칸막이
4: 접착제
5 및 6: 전극
7 및 8: 배스
9: 전압 발전기

Claims

외부 공급원으로부터 발생하는 은 이온을 이용하여 유리의 알칼리 금속 이온을 교환하기 위한 처리에 의해 얻어지는, 적어도 하나의 이온 패턴을 포함하는 유리 기판으로서,
상기 기판은 하기의 조성을 중량% 단위로 갖는 유리로부터 형성되고:
SiO₂ 67.0 - 73.0%, 바람직하게는 70.0 - 72.0%;
Al₂O₃ 0 - 3.0%, 바람직하게는 0.4 - 2.0%;
CaO 7.0 - 13.0%, 바람직하게는 8.0 - 11.0%;
MgO 0 - 6.0%, 바람직하게는 3.0 - 5.0%;
Na₂O 12.0 - 16.0%, 바람직하게는 13.0 - 15.0%;
K₂O 0 - 4.0%;
TiO₂ 0 - 0.1%;
총 철(Fe₂O₃으로 표시) 0 - 0.03%, 바람직하게는 0.005 - 0.01%;
산화환원(FeO/총 철) 0.02-0.4, 바람직하게는 0.02 - 0.2;
Sb₂O₃ 0 - 0.3%;
CeO₂ 0 - 1.5%; 및
SO₃ 0 - 0.8%, 바람직하게는 0.2 - 0.6%,
상기 이온 패턴은 0.03 이상의 굴절률의 변동, 100㎛ 이상의 깊이 및 60% 이상의 410㎚에서의 광투과계수(TL₄₁₀)를 갖는, 유리 기판.
제1항에 있어서, 상기 굴절률의 변동은 0.05 이상, 유리하게는 0.08 이상인, 유리 기판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광투과계수(TL₄₁₀)는 80% 이상인, 유리 기판.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 깊이는 200㎛ 이상인, 유리 기판.
외부 공급원으로부터 발생하는 은 이온을 이용하여 유리의 알칼리 금속 이온을 교환하기 위한 처리에 의해 얻어지는, 적어도 하나의 이온 패턴을 포함하는 유리 기판으로서,
상기 기판은 하기의 조성물을 중량% 단위로 갖는 유리로부터 형성되고:
SiO₂ 60.0 - 72.0%, 바람직하게는 64.0 - 70.0%;
Al₂O₃ 15.0 - 25.0%, 바람직하게는 18.0 - 21.0%;
CaO 0 - 5%, 바람직하게는 0 - 1.0%;
MgO 0 - 5%, 바람직하게는 1.0 - 3.0%;
ZnO 0 - 5%, 바람직하게는 1.0 - 3.0%;
BaO 0 - 5%, 바람직하게는 0 - 1.0%;
TiO₂ 0 - 5%, 바람직하게는 0 - 3.0%;
ZrO₂ 0 - 5%, 바람직하게는 1.0 - 4.0%;
Li₂O 2.0 - 8.0%, 바람직하게는 3.0 - 5.0%;
Na₂O 0 - 6%, 바람직하게는 0 - 5.0%,
유리하게는 0 - 3.0%;
K₂O 0 - 5%, 바람직하게는 0 - 3.0%;
총 철(Fe₂O₃으로 표시) 0 - 0.1%, 바람직하게는 0 - 0.08%;
산화환원 0.02-0.6, 바람직하게는 0.02 - 0.4;
As₂O₃ 0 - 1.0%;
ZnS 0 - 1.0%;
SnO₂ 0 - 1.0%; 및
불순물(HfO₂, Cr₂O₃ 및/또는 P₂O₃) < 0.5%,
상기 이온 패턴은 0.03 이상의 굴절률 변동, 100㎛ 이상의 깊이 및 60% 이상의 410㎚에서의 광투과계수(TL₄₁₀)를 갖는, 유리 기판.
제5항에 있어서, Li₂O, Na₂O 및 K₂O 함량의 합은 3 내지 10%의 범위로 변하는, 유리 기판.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 유리 기판은 60 x 10^-7 K^-1 미만 및 바람직하게는 30 내지 45 x 10^-7 K^-1 사이의 열팽창계수(α_25-300)를 갖는, 유리 기판.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광투과계수(TL₄₁₀)는 80% 이상인, 유리 기판.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 깊이는 200㎛ 이상인, 유리 기판.
외부 공급원으로부터 발생하는 은 이온을 이용하여 유리의 알칼리 금속 이온을 교환하기 위한 처리에 의해 얻어지는, 적어도 하나의 이온 패턴을 포함하는 유리 기판으로서,
상기 기판은 하기의 조성물을 중량% 단위로 갖는 유리로부터 형성되고:
SiO₂ 60.0 - 80.0%, 바람직하게는 66.0 - 80.0%;
Al₂O₃ 0 - 8%, 바람직하게는 1.5 - 8%;
B₂O₃ 6.0 - 16.0%, 바람직하게는 10.0 - 14.0%;
CaO 0 - 2.0%, 바람직하게는 0.5% 미만;
ZnO 0 - 1%;
BaO 0 - 4%;
MgO 0 - 2.0%, 바람직하게는 0.5% 미만;
Na₂O 6.0 - 10.0%, 바람직하게는 6.0 - 8.0%;
K₂O 0 - 4.0%, 바람직하게는 0 - 2.0%;
Li₂O 0 - 1.0%, 바람직하게는 0%;
TiO₂ 0 - 2.0%, 바람직하게는 0.5% 미만;
총 철(Fe₂O₃으로 표시) 0 - 0.1%, 바람직하게는 0 - 0.08%;
산화환원(FeO/총 철) 0.02-0.6, 바람직하게는 0.02 - 0.4;
MnO 0 - 1.0%, 바람직하게는 0 - 0.05% 및
SO₃ 0.2% 미만,
상기 이온 패턴은 0.03 이상의 굴절률 변동, 100㎛ 이상의 깊이 및 60% 이상의 410㎚에서의 광투과계수(TL₄₁₀)를 갖는, 유리 기판.
제10항에 있어서, 상기 유리 기판은 60 x 10^-7 K^-1 미만 및 바람직하게는 30 내지 45 x 10^-7 K^-1 사이의 열팽창계수(α_25-300)를 갖는, 유리 기판.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 광투과계수(TL₄₁₀)는 80% 이상인, 유리 기판.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 깊이는 200㎛ 이상인, 유리 기판.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 한정된 유리 기판을 제조하는 방법으로서,
상기 유리 기판을 제조하는 방법은:
a) 유리 기판을 외부 은 이온원과 접촉시키는 단계;
b) 200 내지 400℃로, 바람직하게는 250 내지 350℃로 변하는 온도에, 전기장의 존재 하에, 은 이온으로 알칼리 금속이온을 적어도 부분적으로 대체하기에 충분한 시간동안, 전체 조립체를 처리하는 단계;
c) 유리 내 측면으로 은 이온을 확산시키기 위하여 선택적으로 기판을 열처리하는 단계
로 구성되는 단계들을 포함하는, 유리 기판을 제조하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 전기장은 유리 두께 1㎜당 0.1 내지 1000 V, 바람직하게는 1 내지 200 V로 변하는, 유리 기판을 제조하는 방법.
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 외부 은 이온원은 하나 이상의 용해된 은 염의 배스인, 유리 기판을 제조하는 방법.
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 은 이온원은 금속성 은을 기재로 하는 고체 층인, 유리 기판을 제조하는 방법.