KR20130083456A - 투명한 층 복합 어셈블리 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바람직하게는 유기 반도체를 포함하는 태양광 모듈 및 발광 다이오드에서 사용하기 적합한 투명한 층 복합 어셈블리, 및 이러한 층 복합 어셈블리의 제조 방법, 및 이의 용도에 관한 것이다. 층 복합 어셈블리는 발광 다이오드의 발광 효율과 태양광 모듈의 효율을 증가시킬 수 있는 특별한 기판 재료를 사용하여 제조된다는 점에서 특징이 있다. 층 복합 어셈블리의 일 주된 이점은 이러한 층 복합 어셈블리가 경제적인 평면 유리 공정에 의해 제조될 수 있다는 것이다.
Description
본 발명은 바람직하게는 유기 반도체를 갖는 발광 다이오드(OLED)에서 사용하기 적합한 투명한 층 복합 어셈블리, 및 이러한 층 복합 어셈블리의 제조 방법에 관한 것이다.
20세기 초반에 반도체의 발견을 기초로 20세기 중반에 전통적인 무기 발광 다이오드(LED)의 개발과 이들의 체계적인 추가 개발이 응용 분야인 광학(optics) / 광전자학(optoelectronics)의 조명 분야에 있어 대변혁을 이루었다. 표준 공동(hollow) 발광체와 비교하여 예를 들어 매우 긴 수명, 빠른 변조 속도, 고효율 및 기계적 둔감(insensitivity)과 같은 특성들이 이러한 거의 단색의(monochrome) 냉열 광원(cold light sources)의 이점을 보완하며, 한편에서는 다수의 파장 계조(wavelength gradations)에 이용가능하다.
디스플레이 및 광범위한 조명 분야에서 특히 중요한 이러한 전통적인 LED의 단점은 반도체의 무기적인 성질에 있다. 광범위 영역을 비출 수 있기 위해 대형 발광체를 얻기 위해서는 얇고 넓은 층들에 무기 재료가 제공되어야 하는데, 이는 기술 공정의 복잡성으로 인해 경제적인 문제를 야기한다.
현재, 보다 신세대의 LED인 유기 발광 다이오드(OLED)의 큰 이점이 분명해진다. 유기 반도체(이미터(emitter)층)가, 보통 인듐 주석 산화물(ITO)(애노드)로 제조된 투명 전도성 산화물층 상에 연성으로(flexibly) 그리고 경제적으로 인쇄되고, 경우에 따라 보호층을 사용하여 산소와 수분으로부터 보호되며, 부가적인 전도성 금속 또는 합금 층(캐소드)이 구비된다. 이러한 층 복합 어셈블리가 OLED를 구성한다.
이를 위해, 투명 전도성 산화물층(예를 들면 ITO), 또는 다른 매우 전도성의 투명층(예를 들면 그래핀)이 초기에 기판(substrate) 재료에 도포되는데, 이는 열 탄성회복(thermal resilience)의 관점에서 ITO 공정의 요건에 맞아야 한다. 이미터층에서 발생한 방사선(radiation)이 이러한 층을 통해 추출되기 때문에 이러한 기판은 실제로 수퍼스트레이트(superstrate)이다.
따라서, 일반적으로 유리 시트가 기판으로 사용되는데, 이는 플라스틱층의 기계적 유연성(flexibility)을 가지지는 않지만, 보다 우수한 내화학성을 가지고 열적 요구를 보다 잘 충족하여 전체적으로 보다 안정한 보다 내구성있는 층 복합 어셈블리를 제조한다.
일반적으로, OLED에서는 이미터층에서 발생된 광의 겨우 약 20 내지 25%만이 수퍼스트레이트를 통해 방출된다. 발생된 광의 대부분은 유기층 내부의 유도 광학 모드(guided optical modes) 내에 또는 기판 내에 남는다. 이러한 광 손실은 부분적으로는 공기/수퍼스트레이트/애노드 계면들에서의 전반사(total reflection)에 기인한다.
특히 수퍼스트레이트/애노드 계면에서의 전반사는 두 재료 간의 고유 굴절률 의 차이에 기인한다. 일반적으로, 굴절률 nd = 1.53인 소다석회 유리가 수퍼스트레이트로서 사용되지만, ITO층은 굴절률 nd가 2.1이다. 이러한 전제 조건하에, 전반사율은 크다. 수퍼스트레이트 재료로서 보다 고굴절성 유리의 사용(이로 인해 바람직하게는 애노드 재료의 굴절률에 맞게 개조됨)은 전반사 정도를 크게 감소시키고 이에 따라 층 복합 어셈블리로부터 광 추출 효율을 상당히 증가시킨다. 따라서, OLED의 효율은 이러한 방식으로 절대 광 출력(밝기/콘트라스트)과 가능한 최종 생성물, 예를 들면 OLED 디스플레이의 열부하 감소의 둘다의 관점에서 최적화될 것이다.
상기 영역에서 굴절률 nd = 1.5 내지 1.7인 유리가 익히 알려져 있다. 공업용 유리 분야에서 이는 다량의 산화납을 첨가하여 달성되는데, 이는 환경학적으로 의심의 여지가 있고 또한 경제적인 대량 공정에 불리하다. 보다 고굴절률 영역에서 광학적 위치들을 갖는 공지의 전통적인 광학 유리(이는 광 및 이미지 가이드를 위해 사용되며 이에 따라 전통적인 적용 분야(예를 들면, 이미징, 현미경검사, 의료 기술, 디지털 프로젝션, 포토리소그라피, 광통신공학, 자동차 분야에서의 광학/조명)의 요구를 충족함)는 일반적으로 후속으로 제조되는 산물(렌즈, 프리즘, 섬유, 등)의 기하학적 구조(geometry)로 인해 벌크 재료로서 제조된다. 연속 바(bar) 생성으로부터의 바 섹션, 섬유 코어 유리 막대 및 광 블록이 광학 유리의 제조 공정의 표준 포맷이다. 20 mm가 가장 작은 기하학상 정도의 방향으로 경제적으로 실용적으로 합당한 최소 치수, 일반적으로 두께(바 섹션) 또는 직경(섬유 코어 유리 막대)으로서 간주되고, 40 mm에서 출발하는 두께가 바람직하며 광 블록은 단지 약 150 mm에서 출발한다.
그러나 고굴절성 기판 유리의 선택은 앞서 지적한 가능한 최고 굴절률의 이점에도 불구하고 추가의 광학적 성질의 관점에서 제약되어야 한다.
본래, 굴절률의 파장 의존성은 (광학) 유리의 본질적인 특성이다. 이러한 특성은 "분산(dispersion)"으로 불리며, 이는 굴절률 차가 1인 광학 재료로 이루어진 본체(body)에서 비-단색성 방사선(조명 및 디스플레이 분야에서 주로 전자기 파장: 250 - 850 nm의 UV-vis 영역의 광)이 방사될 때 방사선이 자신의 스펙트럼 성분들로 분할(분산)되도록 한다. 간단히 말해서, 보다 단파장의 빔(beam)이 이러한 재료를 통과할 때, 보다 장파장의 빔 보다 더 많이 굴절된다. 이는 유리 또는 플라스틱 프리즘의 프리즘 효과로 인해 또는 물의 무지개 효과로 인해 널리 알려져 있다. 하기의 대략적인 상관관계가 적용된다: 재료의 굴절률이 높을수록(예를 들면, 고정 파장/스펙트럼 선 d = 587.6 nm에서), 일반적으로 이러한 광학적인 선에서 보다 큰 분산이 이루어진다.
광학 유리 분야에서 굴절률은 n으로 표시되고 분산은 v로 표시된다. 관측된 스펙트럼 선은 파장 정보에 의해 또는 정해진 문자 인코딩에 의해 색인화된다(nx 및 vx, x: 관측 파장). 이는 직선적인 상관관계가 아니며, 재료들의 부류(classes), 그룹(families) 및 종류에 따라, 상관관계가 부분 분산 Px;y (x, y는 해당 영역의 각각의 컷오프 파장을 나타냄)과 변칙의 상대적인 부분 분산 △Px;y 특성들에 의해 추가로 특징규명된다. 이에, 비록 상기 상관관계가 부분 분산과 변칙의 상대적인 부분 분산을 고려할 필요없이 본 논의의 경우에 충분히 제공되고 있지만 분산 vx는 굴절률 nx에 의해 명확히 정의되지 않는다.
프로젝션 영역/관찰자와 광원 간에 상당한 작용 거리를 가진 디스플레이(쉐이딩(shading) 매트릭스/마스크를 통한 광의 전파) 및 조명(정해진 영역의 균일 조명) 영역의 경우, 정해진 파장의 광만이 사용되지 않고 단일 조명 셀로부터의 비-단색광 또는 동일 기판/수퍼스트레이트 상에서 밀접하게 나란히 배열된 다양한 색상의 조명 셀들로부터의 단색광이 사용된다면, 점(point) 형상의 광원의 경우 광원 부근에서의 광 분산은 문제가 있다. 광의 단파장 성분들은 보다 장파장 성분들보다 더 많이 굴절되며, 이에 따라 광학 이미지의 거리에서 각각의 이미지면(image plane)에서, 상이한 크기의 부분 컬러 이미지들이 파장에 따라 디스플레이된다: 이미지가 조명 섹터에서 광의 스팟이든 디스플레이 섹터에서 정해진 형상이든, 본래 구조에서 무지개형 컬러 프린징(fringing)이 나타난다. 여기서, 적용-손상의 정도는 감각적인 수용(sensory acceptance)에 의존한다. 고품질의 전통적인 광학 시스템, 예컨대 카메라 렌즈 시스템 또는 프로젝터에서는, 소위 색 보정을 위해 체계적으로 조합된 과잉의 상이한 광학 유리들의 개개 렌즈를 포함하는 매우 정교한 광학 디자인이 사용된다. 이는 본 발명의 것과 유사한 수퍼스트레이트의 경우 구현으로 인해 제지되기 때문에, 수퍼스트레이트 재료에서 분산이 너무 높다면 잠재적으로 발생하는 색수차(color aberration)의 보정은 일어날 수 없다.
광원으로서 OLED의 원하는 평면(planar) 특성이 부가적으로 효과를 나타낸다. 가상의 점광원의 상이한 색상의 부분 이미지들이 평면 중앙 영역에서 겹치며 이에 따라, 비록 스펙트럼 성분들의 겹침으로부터 겉보기에 잘못된 컬러 영상이 나타나지는 않지만, 적어도 디스플레이 영역에서 선예도(image sharpness)가 상실된다. 게다가 가장자리에서는 적용 분야 둘다에서 기재한 컬러 프린지가 일어난다.
그러나, 일반적인 최적의 분산 한계는 언급될 수 없는데, 그 이유는 이들 섹터에서 최대 허용가능한 분산이 적용 관점에서 볼 때 시스템 디자인과 의도된 적용, 즉 감각 인지 및 오차 허용에 크게 의존하기 때문이다. 선택은 분명히 적절한 값에 따라 여전히 이루어질 수 있다.
그 결과 고굴절성 광학-공업용(optical-technical) 하이브리드 유리에 대한 부가적인 선택 기준에 이른다. 이는 가능한 낮은 분산을 가져야 한다. 이러한 조건은 가능한 높은 굴절률의 조건과 기술적 절충이 필요하고 또한 실질적인 k.o. 기준을 나타내기 때문에, 너무 높지 않은 굴절률의 부가적인 조건이 자동 의무사항이 된다.
광학 유리에서 굴절률-분산 상관관계의 불명확성(상기 참조)과 그로인한 또한 광학-공업용 하이브리드 유리에서의 그러한 불명확성으로 인해, 하기의 제약이 발생한다. 굴절률 nd < 1.8인 유리는 본래 분산이 충분히 낮다(23 - >>70 사이의 Abbe 넘버 vd)(Abbe 넘버는 분산이 일어날수록 작아짐; 분산의 역비례 관계를 나타냄). 그러나, 굴절률 nd ≥ 1.8인 유리는 vd < 15의 Abbe 넘버 영역의 분산을 가질 수 있다. 여기서, 보다 낮은 분산을 가진 유리로 되돌아가야 한다. 따라서, nd > 2.0의 굴절률 영역을 충분히 달성하지만 동시에 vd < 15에 이르는 분산을 가진 공지의 광학 유리 시스템은 선택에서 배제된다.
또한 보다 새로운 제조 방법, 예컨대 최종 기하구조에 가까운(close-to-final-geometry) 정밀한 고온 성형 공정(PHFG)에 의한 보다 경제적인 인시츄(in situ) 성분 제조는, 적어도 생성물 두께가 보통 수 밀리미터인 평면 유리 공정과 대조적으로, 벌크 유리 공정에 포함된다. 벌크 제조 공정으로 인해, 이들 재료는 특수한 조건을 받게 되고, 이 중에서 가장 주목할 만한 것은 유리에서 요구되는 온도-점도 거동의 조절이며, 이는 유리제조술 용어에서 "유리의 취성(shortness)"으로 명명된다. 이는 점도가 온도 변화에 따라 크게 달라짐을 의미한다. 이러한 방식으로, PHFG에서는 응력 파괴로 인한 결함있는 제품의 제조 또는 비경제적으로 긴 공정 시간(용융 및 냉각)에 대한 염려없이 빠른 형태 안정성, 낮은 용융 온도 및 빠른 냉각 공정뿐만 아니라 짧은 폼-피트(form-fit) 시간이 달성될 수 있다.
전통적인 광학 유리는 정확히 이들 특성에서 공업용 표준 유리와 상이한데, 공업용 표준 유리의 물리적-화학적 특성 프로필은 광학 유리의 제조 유닛과 비교하여 공업용 유리, 즉 평면 유리, 박판(thin) 유리 및 유리 튜브의 상당히 보다 큰 제조 유닛의 공업용 프레임워크에 맞게 구체적으로 조절된다.
공업용 유리는 일반적으로 "긴(long)" 점도 프로필을 가지는데, 이는 이의 점도가 온도 변화에 따라 크게 달라지지 않음을 의미한다. 그 결과 각각의 개개 공정의 보다 긴 시간 및 전체적으로 증가된 공정 온도가 나타나며, 이는 대형 골재 (aggregate)의 경우 수익성에 악영향을 미친다. 또한 유동 조건 및 골재 크기로 인해 골재에서 재료들의 체류 시간이 상당히 증가한다. 긴 유리는 가공처리될 수 있는 보다 높은 온도를 가지기 때문에 연속적인 대형 골재의 경우에 유리하다. 따라서, 이러한 공정은 여전히 고온인 유리(still hot glass)의 가능한 가장 빠른 가공처리를 목표로 할 필요가 없다.
공업용 표준 플로트(float) 유리 공정(예를 들면, 드로잉, 오버플로 융합, 다운 드로, 롤링, 등)에서 전통적인 광학 재료를 제조하고자 한다면, 특성 프로필에 있어 필요한 변화가 성분들의 변동 또는 감소로 화학적으로 정밀하게 목표설정되는데, 이는 광학 유리에 특별한 성질들을 제공한다: 예를 들어, TiO2, ZrO2 또는 La2O3의 감소는 보다 긴 그리고 보다 적은 결정화 감응 유리를 제조했지만, 또한 굴절률 성질 및 분산 성질의 상당한 손실을 야기했다.
추가의 복잡한 원인은, 경제적인 이유로 현재 선호되는 평면/박판 유리 공정(즉, 액체 주석 욕조(bath) 상에서 플로트 공정)은 "부유가능한" 유리에 특정의 화학적 요건을 강요하는데, 이는 전통적인 광학 유리(산화아연 제외)에 의해서는 충족되지 않고, 부차적인 결정화 측면에서 악영향으로 작용하며, 레독스(redox) 활성 성분, 즉 다가(polyvalent) 성분이 유리에 존재하지 않아야 한다. 따라서, 광학적 표준 성분들, 예컨대 납 산화물, 인 산화물, 비스무스 산화물, 니오븀 산화물, 텅스텐 산화물 뿐만 아니라 전통적인 다가 청징제(fining agent)(이의 효능은 정확하게는 레독스 평형의 다중상 이동(multi-phase shift)에 기초함)가 금지된다. 종합하면, 이들 전통적인 두 재료 그룹인 광학 유리 및 공업용 유리는 이들의 가공성의 관점에서 양립할 수 없는 방식으로 상이하다.
따라서 본 발명의 목적은 내부에서 발생한 방사선을 최소한의 손실로 추출할 수 있는 투명한 층 복합 어셈블리를 제공하는 데 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라 전통적인 두 재료 그룹의 각각의 유리한 특성들을 광학-공업용(opto-technical) 하이브리드 재료의 의미에서 조합한 새로운 부류의 재료의 독창적인 제조에 의해 달성되었다. 이러한 광학-공업용 하이브리드 유리는 균일성(homogeneity), 굴절률 및 투과력의 유리한 광학적 성질들을 가지면서, 동시에 평면 유리 공정(flat glass process)에 적합한 고온 성형 특성, 즉 레독스 안정성, 결정화 안정성 및 상대적인 길이(relative length)를 가진다. 평면 유리 공정에서의 초점이 플로트 유리 공정에 상당히 맞춰짐에 따라, 레독스 안정성이 여기서 주목할만한 역할을 가진다.
상기 문제는 청구범위의 주제에 의해 해결된다.
본 발명의 목적은 특히, 반도체층, 전도성 투명 산화물층, 및 기판층을 포함하는 투명한 층 복합 어셈블리로서, 기판층이 > 1.6의 굴절률 nd를 가진 광학-공업용 하이브리드 유리를 포함하는 투명한 층 복합 어셈블리에 의해 달성된다.
바람직한 실시양태에서, 층 복합 어셈블리는 OLED에서 사용되며, OLED는 층 복합 어셈블리 이외에 캐소드, 바람직하게는 캐소드층을 포함한다.
대안적인 실시양태에서, 본 발명의 층 복합 어셈블리는 또한 태양광 모듈(solar module)에서 또는 태양광 모듈로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따라 사용된 유리 덕택에 태양광 모듈의 경우 복합 층 어셈블리의 유리한 특성이 달성될 수 있는데 그 이유는 유리 기판을 통한 광의 방해받지 않은 통과에 의존하기 때문이다. 결과적으로, 이러한 복합 층 어셈블리를 사용하여 개선된 효율을 갖는 태양광 모듈을 얻을 수 있다. 이러한 태양광 모듈에서 복합 층 어셈블리는 또한 캐소드와 함께 사용된다.
본 발명의 복합 층 어셈블리를 가진 OLED의 바람직한 실시양태는 하기 구조들을 하기의 순서로 가진다:
1. 기판층
2. 투명 전도성 산화물층 (= 애노드)
3. 임의적인 PEDOT/PSS 층
4. 임의적인 정공 수송층(HTL, 정공 수송층)
5. 반도체층
6. 임의적인 전자 수송층(ETL, 전자 수송층)
7. 임의적인 보호층
8. 캐소드층
여기서, PEDOT/PSS는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리스티렌술포네이트를 의미하고; 이 층은 정공에 대한 주입 장벽을 감소시키고 산화물층의 구성성분들의 접합부(junction)로의 확산을 방지하는 역할을 한다. 임의적인 보호층은 바람직하게는 불화리튬, 불화세슘 또는 은을 포함할 뿐만 아니라 이들의 조합을 포함한다.
광학-공업용 하이브리드 유리는 바람직하게는 평면 유리 공정에 의해 제조가능하다. 본 발명에 따른 평면 유리 공정은 플레이트의 종횡비(두께 : 표면적) 내에서 유리로의 접근(access)을 제공하는 공정으로서 이해되며, 이에 대해서는 추가로 후술한다. 이러한 플레이트는 1 내지 3 mm의 표준 두께를 넘어 0.5 mm (가장 얇은 유리)의 최소 두께, 최대 8 mm의 두께를 특징으로 한다. 여기서, 최대 10 m 폭(예를 들면 윈도우 유리)이지만 일반적으로 0.3 내지 3 m 폭을 가진 유리 시트가 전형적으로 하루에 100 톤을 훨씬 초과하는 처리량으로 연속 공정 처리로 제조된다. 고온 성형 공정의 유형은 의도된 종횡비에 따라 롤링, 드로잉 및 플로팅(floating) 간에 뿐만 아니라 다운 드로(down draw) 및 오버플로 융합(overflow fusion) 및 관련 공정들 간에 달라진다. 이러한 방식으로, 본 발명에 따라, 기판층의 요구(required) 두께가 달성된다. 굴절률이 > 1.6인 통상적인 광학 유리의 경우, 평면 유리 공정에서 각각의 조건들을 원래대로 견디지 못하는 성분들을 함유하기 때문에 이러한 평면 유리 공정이 수행될 수 없다.
층 복합 어셈블리에서 기판층은 바람직하게는 5 mm 미만의 층 두께를 가진다. 더욱 바람직하게는, 이러한 층 두께는 3 mm 미만이고, 더욱 바람직하게는 1 mm 미만이다. 기판층의 두께는 너무 크지 않아야 하는데 그렇지 않을 경우 유리의 탄성이 너무 낮아진다. 또한, 층 두께가 증가할수록 투과율이 감소한다. 층 복합 어셈블리는 전체적으로 탄성이 덜하다. 그러나, 다른 한편으로 층 두께가 너무 작으면, 가공성이 더욱 복잡해지고, 층 복합 어셈블리가 전체적으로 손상에 대한 저항이 덜해진다. 따라서, 기판층의 층 두께는 바람직하게는 0.1 mm 이상, 더욱 바람직하게는 0.3 mm 이상이다.
본 발명에 따르면 특별히 유리한 탄성을 가진 광학-공업용 하이브리드 유리를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 광학-공업용 하이브리드 유리는 바람직하게는 탄성계수(E-계수)가 많아야 120*103 N/㎟, 추가로 바람직하게는 많아야 105*103 N/㎟, 더욱 바람직하게는 많아야 97*103 N/㎟이다.
너무 높은 E-계수를 가진 유리가 사용되면, 특히 OLED로서 또는 OLED에서 사용시 층 복합 어셈블리의 이점이 충분히 발현되지 않을 수 있다. 그럼에도 불구하고, E-계수가 바람직하게는 60*103 N/㎟ 값 미만이지 않도록, 더욱 바람직하게는 70*103 N/㎟ 값 미만이지 않도록, 더욱 바람직하게는 82*103 N/㎟ 값 미만이지 않도록 하기 위해 기판층은 특정의 구조 건전성(structural integrity)을 층 복합 어셈블리에 부여해야 한다.
유리한 탄성은 광학-공업용 하이브리드 유리의 성분들의 적절한 선택에 의해 달성된다. 특히, 유리에서 네트웍 형성자(former)는 탄성의 관점에서 최적화되어야 한다. 네트웍 형성자는 특히 SiO2, B2O3, Al2O3이다.
본 발명의 광학-공업용 하이브리드 유리는 바람직하게는 SiO2를 0.5 wt-% 이상, 더욱 바람직하게는 3 wt-% 이상, 특히 바람직하게는 10 wt-% 이상의 양으로 포함한다. 특정 실시양태는 SiO2를 심지어 27.5 wt-% 이상의 양으로 포함한다. 비록 SiO2가 유리의 탄성을 감소시키지만, 동시에 내화학성을 증가시킨다. 탄성에 너무 많은 영향을 미치지 않기 위해, SiO2의 함량은 바람직하게는 71 wt-%의 값을 초과하지 않아야 한다. 더욱 바람직하게는, SiO2의 함량은 55 wt-%의 값, 가장 바람직하게는 45 wt-%의 값을 초과하지 않아야 한다.
B2O3은 유리의 탄성을 감소시키며 또한 작업 안전성의 관점에서 용융 동안 높지 않은 농도로 사용될 수 있다. 따라서, 광학-공업용 하이브리드 유리에서 B2O3의 함량은 50 wt-%의 값을 초과하지 않아야 한다. 바람직한 유리는 심지어 단지 최대 35 wt-%의 B2O3을 함유한다. 특히 바람직한 유리는 B2O3을 25 wt-% 이하, 더욱 바람직하게는 15 wt-% 이하, 가장 바람직하게는 10 wt-% 이하의 양으로 함유한다. 그러나, B2O3은 광학-공업용 하이브리드 유리의 내화학성을 개선하며, 이에 따라 바람직한 유리는 1 wt-% 이상, 더욱 바람직하게는 5 wt-% 이상, 특히 바람직하게는 7 wt-% 이상의 B2O3을 포함한다.
Al2O3은 광학-공업용 하이브리드 유리의 탄성을 매우 크게 감소시킨다. 따라서, 유리는 바람직하게는 이 성분을 함유하지 않는다. 그러나, 특정 실시양태에서는 유리의 내화학성을 증가시키기 위해 Al2O3이 1 wt-% 이상의 양으로 사용된다. 그러나 그 함량은 바람직하게는 10 wt-%를, 더욱 바람직하게는 7 wt-%를, 특히 바람직하게는 5 wt-%를 초과하지 않아야 한다.
유리의 탄성에 특히 선호적으로 작용하기 위해, 광학-공업용 하이브리드 유리는 바람직하게는 La2O3, Nb2O5, TiO2 및 BaO의 군으로부터 선택된 하나 이상의 멤버를 포함한다. 이들 성분은 유리에 대해 경화(hardening) 및 강화(stiffening) 효과를 가지고 있어 탄성 계수를 증가시킨다. 따라서, 이들 성분은 바람직하게는 본 발명의 유리에서 7 wt-% 이상, 더욱 바람직하게는 15 wt-% 이상, 더욱 바람직하게는 25 wt-% 이상의 양으로 존재한다. 탄성을 너무 많이 감소시키지 않기 위해, 이들 성분의 함량은 바람직하게는 65 wt-%, 더욱 바람직하게는 55 wt-%, 특히 바람직하게는 45 wt-%의 양을 초과하지 않아야 한다. 또한, 이들 성분은 유리의 결정화 성향을 증가시키기 때문에 과량으로 사용되지 않아야 한다.
동일한 이유로 인해, 바람직한 실시양태에서, BaO의 함량은 본 발명에 따른 유리에서 많아야 15 wt-%로 제한된다.
바람직한 광학-공업용 하이브리드 유리는 K2O를 3.5 wt-% 이상, 특히 바람직하게는 5 wt-% 이상의 양으로 함유한다. 이 성분의 함량은 바람직하게는 10 wt-%의 값을 초과하지 않아야 한다.
광학-공업용 하이브리드 유리는 상기 군으로부터의 하나 이상의 성분을 15 wt-% 이상, 더욱 바람직하게는 30 wt-% 이상, 특히 바람직하게는 45 wt-%의 비율로 함유한다. 특히 바람직한 유리는 이러한 군으로부터 2 이상의 대표적인 성분들을 함유한다. 그러나 유리는 바람직하게는 이들 성분을 65 wt-% 이하, 더욱 바람직하게는 60 wt-% 이하, 특히 바람직하게는 50 wt-% 이하 함유해야 한다.
본 발명에 따르면 심지어 굴절률 nd ≥ 1.7, 바람직하게는 nd ≥ 1.8인 광학-공업용 하이브리드 유리를 제조할 수 있다. 이에 따라 투명 산화물층과 기판층 간의 굴절률 차이가 더욱 감소된다. 기판의 굴절률을 증가시킴으로써, 유리와 주위 공기 간의 굴절률 차이가 자연적으로 증가한다. 이에 따른 단점들은 임의적인 반사방지 코팅을 적용함으로써 해소될 수 있다. 업계의 숙련인들은 이러한 반사방지 코팅에 대해 기본적으로 숙지하고 있다. 투명 산화물층의 일반적으로 매우 높은 굴절률의 관점에서 볼 때, 광학-공업용 하이브리드 유리의 굴절률은 바람직하게는 nd = 2.4, 더욱 바람직하게는 nd = 2.2, 더욱 바람직하게는 nd = 2.11의 값을 초과하지 않아야 한다.
상기 이유로 인해, 본 발명에 따르면 바람직하게는 너무 높은 분산을 나타내지 않는 광학-공업용 하이브리드 유리가 사용된다. 따라서, 광학-공업용 하이브리드 유리의 Abbe 넘버는 바람직하게는 vd ≥ 15, 더욱 바람직하게는 vd ≥ 18, 더욱 바람직하게는 vd ≥ 20, 더욱 바람직하게는 vd ≥ 24이다. Abbe 넘버 vd ≥ 26인 광학-공업용 하이브리드 유리가 또한 본 발명에 따라 사용될 수 있다.
본 발명의 광학-공업용 하이브리드 유리는 다양한 유리 부류에 속할 수 있다. 바람직한 유리 부류는 란타늄 보레이트, 알칼리토 보로실리케이트, 란타늄 보로실리케이트, 티타늄 실리케이트 및 알칼리토 티타늄 실리케이트이다. 이하에서는 특히 유익한 유리에 대해 기술된다.
본 발명의 유리는 바람직하게는 상술한 이유로 인해 납을 포함하지 않는다. 바람직한 실시양태는 비소를 포함하지 않고, 특히 안티몬을 포함하지 않는다.
본 명세서에서 광학-공업용 하이브리드 유리가 일 성분이 없다거나 또는 특정 성분을 함유하지 않는다고 말해질 수 있다면, 이러한 성분이 유리 내에 많아야 불순물로서 존재할 수 있음을 의미한다. 이는 이러한 성분이 상당량으로 첨가되지 않음을 의미한다. 상당량이 아니라 함은 본 발명에 따르면 100 ppm 미만, 바람직하게는 50 ppm 미만, 가장 바람직하게는 10 ppm 미만의 양이다.
란타늄 보레이트(
lanthanum
borate) 유리
바람직한 란타늄 보레이트는 산화란타늄을 25 내지 50 wt-%의 양으로 함유한다. 산화란타늄은 고굴절성 란타늄 보레이트 매트릭스의 일부이다. 유리 내에 너무 적은 비율로 존재한다면, 바람직한 굴절률 영역이 달성되지 못할 것이다. 이의 함량이 너무 높으면, 보레이트 매트릭스에서 란타늄의 용해성 부족으로 인해 결정화 위험이 증가한다.
란타늄의 용매로서, 산화붕소가 사용된다. 이는 바람직하게는 7 내지 41 wt-%의 비율로, 더욱 바람직하게는 10 내지 38 wt-%의 비율로 사용된다. 바람직한 유리에서 산화붕소의 양이 너무 적다면, 산화붕소 함량은 란타늄의 요구량을 용해시키기에 충분하지 않다. 결정화 성향이 그 결과이다. 그러나, 과도하게 다량의 산화붕소가 사용되면, 원하는 고굴절률이 달성되지 못한다. 부가적으로, 높은 산화붕소 비율은 유리에서 이온 이동도를 증가시키고, 이는 결정화 성향을 증가시킨다. 게다가, 유리에서 고 비율의 산화붕소는 제조 도중 유리 중으로 내화성(refractory) 재료의 유입을 증가시킨다. 이는 불균일(inhomogeneity), 산란, 이종 핵(heterogeneous nuclei)을 야기하고 다시 결정화를 일으킨다.
바람직한 란타늄 보레이트는 이산화규소를 0.5 내지 11 wt-%, 더욱 바람직하게는 1 내지 10 wt-%의 양으로 더 포함한다. 이 성분은 유리의 내화학성을 증가시킨다. 그러나, 이 성분이 과량으로 사용되면, 매트릭스에서 란타늄의 용해도를 감소시키고, 결정화를 일으킬 수 있다.
산화알루미늄이 또한 유리의 내화학성을 증가시킨다. 이는 본 발명에 따른 란타늄 보레이트에서 바람직하게는 최대 5 wt-%의 양으로 사용된다. 그러나, 이 비율을 초과하면, 유리의 용융 온도가 증가할 것이고, 그 결과 에너지 소비가 증가되고 골재의 수명이 감소한다. 또한, 원치않은 긴 유리가 얻어진다. 본 발명의 실시양태에서, 란타늄 보레이트 유리는 이로 인해 산화알루미늄을 함유하지 않는다.
최적의 굴절률을 얻고 매트릭스에서 란타늄의 최적의 용해도를 얻기 위해, 산화란타늄과 산화붕소의 함량을 선택할 때 산화란타늄 : 산화붕소의 비가 0.5 내지 7의 범위에서 설정되는 것이 유리하다. 0.7 내지 5의 범위 내의 비가 더욱 바람직하다. 이들 바람직한 값보다 부족하다면, 너무 낮은 굴절률을 가진 유리가 얻어진다. 이들 값을 초과한다면, 유리는 쉽게 결정화된다.
마찬가지의 고려사항에 의해 산화란타늄 : 산화물들 이산화규소, 산화붕소 및 산화알루미늄의 합의 비는 0.5 내지 3, 바람직하게는 0.5 내지 5의 값이 얻어지도록 선택된다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 란타늄 보레이트는 산화리튬을 0 내지 2 wt-%, 바람직하게는 0 내지 1.5 wt-%의 양으로 함유하는 것이 바람직하다. 이 성분은 점도의 미세한 조절을 위해 사용된다. 산화붕소와 조합시, 이 성분은 생산 설비를 크게 손상시킬 수 있고, 그 결과 혼탁(turbidity), 이종 핵형성 및 골재의 낮은 수명을 야기한다. 나아가, 산화리튬은 이온 이동도를 증가시키고, 다시 결정화를 일으킬 수 있다. 또한, 유리의 내화학성이 감소한다. 따라서, 바람직한 실시양태는 산화리튬을 함유하지 않는다.
본 발명에 따라 사용된 란타늄 보레이트는 산화칼륨을 포함할 수 있다. 산화칼륨은 점도의 미세한 조절을 위해 사용된다. 이는 바람직하게는 유리 내에 0 내지 2 wt-%의 양으로, 더욱 바람직하게는 0 내지 1.5 wt-%의 양으로 함유된다. 산화리튬과 마찬가지로, 유리 내에서 너무 다량의 비율은 이온 이동도를 증가시키고 낮은 내화학성을 야기한다. 따라서, 바람직한 실시양태는 산화칼륨을 포함하지 않는다.
본 발명에 따라 사용된 란타늄 보레이트는 산화나트륨을 포함할 수 있다. 산화나트륨은 점도의 미세한 조절을 위해 사용된다. 이는 바람직하게는 유리 내에 0 내지 2 wt-%의 양으로, 더욱 바람직하게는 0 내지 1.5 wt-%의 양으로 포함된다. 산화리튬과 마찬가지로, 유리 내에서 너무 다량의 비율은 이온 이동도를 증가시키고 낮은 내화학성을 야기한다. 따라서, 바람직한 실시양태는 산화나트륨을 포함하지 않는다.
앞선 단락들로부터, 란타늄 보레이트 유리에서 알칼리 산화물의 함량은 결정화 제어를 위해 감소되어야 한다는 점이 명확하다. 이러한 이유로 인해, 알칼리 금속 산화물들인 산화리튬, 산화나트륨 및 산화칼륨의 비율은 바람직하게는 총 함량이 많아야 4 wt-%, 더욱 바람직하게는 많아야 2 wt-%, 가장 바람직하게는 많아야 1 wt-%로 제한된다. 특정 실시양태는 심지어 알칼리 금속 산화물을 함유하지 않는다.
란타늄 보레이트의 실시양태는 산화마그네슘을 함유한다. 바람직하게는 이의 함량은 최대 5 wt-%, 더욱 바람직하게는 최대 2 wt-%이다. 산화마그네슘은 유리의 점도를 조절하기 위해 사용된다. 너무 많은 산화마그네슘이 사용된다면, 유리의 결정화 성향을 증가시킨다. 이에 따라, 바람직한 실시양태는 산화마그네슘을 함유하지 않는다.
란타늄 보레이트는 산화스트론튬을 포함할 수 있다. 이는 유리의 점도를 조절하기 위해 최대 5 wt-%의 양으로 사용되고, 바람직한 실시양태는 많아야 2 wt-%를 함유한다. 너무 많은 산화스트론튬이 사용되면, 너무 짧은 유리가 얻어진다. 따라서, 바람직한 실시양태는 산화스트론튬을 함유하지 않는다.
란타늄 보레이트는 점도의 온도 의존성을 조절하기 위해 산화칼슘을 또한 함유할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 산화칼슘은 최대 17 wt-%의 양으로 사용되고, 바람직한 실시양태는 최대 10 wt-%를 함유한다. 너무 많은 산화칼슘이 사용되면, 너무 짧은 유리가 얻어진다.
란타늄 보레이트는 산화바륨을 또한 포함할 수 있다. 산화바륨은 유리의 굴절률을 증가시키고 점도의 온도 의존성을 조절하기 위해 사용된다. 이러한 목적을 위해, 산화바륨은 0 내지 7 wt-%, 바람직하게는 0 내지 5 wt-%의 양으로 사용된다. 그러나, 너무 많은 산화바륨이 사용되면, 너무 짧은 유리가 얻어진다.
유리의 길이를 최적으로 조절하기 위해, 상술한 알칼리토금속 산화물의 합의 비율은 바람직하게는 20 wt-%의 값을 초과하지 않아야 하고, 더욱 바람직하게는 최대 10 wt-%이다. 바람직한 실시양태에서, 란타늄 보레이트 유리는 2 wt-% 이상의, 더욱 바람직하게는 4 wt-% 이상의 알칼리토금속 산화물을 함유한다.
란타늄 보레이트 유리의 광학적 위치(optical position)를 최적으로 조절하기 위해, 산화티타늄 및/또는 산화지르코늄이 사용될 수 있다. 이에 따라 이들의 함량은 합계 최대 18 wt-%이다. 바람직한 실시양태에서, 이들의 함량은 약 3 내지 16 wt-%이다. 5 내지 15 wt-%의 농도가 특히 바람직하다. 각각의 경우에, 개개 성분들의 함량은 바람직하게는 0 내지 10 wt-%, 더욱 바람직하게는 0 내지 9 wt-%이다. 이들 성분이 너무 다량으로 사용되면, 유리의 결정화 성향이 증가한다.
본 발명의 유리는 산화이트륨을 0 내지 20 wt-%, 바람직하게는 0 내지 15 wt-%, 더욱 바람직하게는 0 내지 10 wt-%, 가장 바람직하게는 0 내지 5 wt-%의 양으로 포함할 수 있다. 산화이테르븀, 산화가돌리늄 및 산화탄탈륨의 성분들에도 동일하게 적용된다. 산화니오븀 성분은 0 내지 20 wt-%, 바람직하게는 0 내지 15 wt-%, 더욱 바람직하게는 0 내지 10 wt-%, 더욱 바람직하게는 0 내지 5 wt-%의 양으로 존재할 수 있다. 본 단락에서 수록된 성분들은 본 발명에 따른 요구 고굴절률을 설정하는데 사용된다. 그러나 UV 가장자리(edge)의 이동으로 인해 투과 감소가 예상되기 때문에 이들 성분의 사용 양은 제한되어야 함을 명심해야 한다. 또한, 너무 많은 양은 결정 성장을 야기한다. 따라서 바람직한 실시양태는 산화니오븀이 전적으로 배제되는데 그 이유는 산화니오븀이 플로트 공정에서 환원될 수 있기 때문이다. 논의된 산화물들은 바람직하게는 통틀어 0 내지 36 wt-%, 바람직하게는 0 내지 20 wt-%, 더욱 바람직하게는 0 내지 10 wt-%, 가장 바람직하게는 0 내지 5 wt-%의 양으로 사용되는 것으로 확인되었다. 언급된 이러한 성분들은 매우 값이 비싸며 이러한 이유로 인해 양이 제한되어야 한다는 점을 고려해야 한다.
본 발명에 따른 특히 바람직한 란타늄 보레이트 유리는 하기 조성(wt-%)을 가진다:
추가의 바람직한 실시양태에서, 란타늄 보레이트 유리는 하기 조성(wt-%)을 가진다:
알칼리토
보로실리케이트
(
Alkaline
earth
borosilicate
) 유리
심지어 보로실리케이트 유리가 본 발명에 따라 사용하기에 적합한 것으로 확인되었다. 바람직한 일 실시양태에서, 하이브리드 유리는 알칼리토 보로실리케이트 유리이다.
유리 형성자로서 본 출원인은 다른 성분들 중 산화붕소를 사용했으며, 이는 또한 용융 온도를 감소시킨다. 이는 바람직하게는 1 내지 21 wt-%의 비율로, 더욱 바람직하게는 3 내지 20 wt-%의 비율로 사용되고, 특히 바람직한 실시양태에서는 5 내지 15 wt-%의 양으로 존재한다. 바람직한 유리에서 산화붕소의 양이 너무 낮다면, 유리의 점도가 너무 높다. 그러나, 과도하게 다량의 산화붕소가 사용되면, 원하는 고굴절률이 달성되지 않는다. 부가적으로, 높은 산화붕소 비율로 인해 유리에서 이온 이동도가 증가하고, 이는 결정화 성향을 증가시킨다. 게다가, 유리에서 고비율의 산화붕소는 제조 도중 유리 중으로 내화성 재료의 유입을 증가시킨다. 이는 불균일, 산란, 이종 핵을 야기하고 다시 결정화를 일으킨다.
바람직한 알칼리토 보로실리케이트 유리는 유리 형성자로서 이산화규소를 25 내지 65 wt-%, 더욱 바람직하게는 30 내지 60 wt-%, 가장 바람직하게는 35 내지 55 wt-%의 양으로 더 포함한다. 이 성분은 유리의 내화학성 및 경도(hardness)를 증가시킨다. 그러나, 이것이 과량으로 사용되면, 고굴절률에 도달하지 못하고 높은 용융 온도가 제조 공정을 복잡하게 한다.
산화알루미늄이 또한 유리의 내화학성을 증가시킨다. 이는 본 발명에 따른 알칼리토 보로실리케이트 유리 내에 바람직하게는 최대 8 wt-%, 더욱 바람직하게는 최대 6 wt-%의 양으로 함유된다. 그러나, 이 비율을 초과하면, 유리의 용융 온도가 증가하고, 이는 에너지 소비 증가 및 골재의 수명 감소를 야기한다. 게다가, 이러한 방식으로 원치않은 긴 유리가 얻어진다. 본 발명의 실시양태에서, 알칼리토 보로실리케이트 유리는 이로 인해 산화알루미늄을 함유하지 않는다.
이산화규소와 산화붕소는 유리 매트릭스의 형성에 사용되며; 이산화규소와 산화붕소의 함량을 선택할 때 이산화규소와 산화붕소의 합이 35 내지 66 wt-%의 값 범위 내이도록 하는 것이 유리하다. 합이 40 내지 64 wt-% 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 바람직한 값들에 미치지 못한다면, 너무 낮은 굴절률을 갖는 유리가 얻어진다. 게다가, 이러한 유리는 결정화 성향을 가질 것이고 긴 유리의 특성을 가질 것이다. 동일한 이유로 인해, 이산화규소, 산화붕소 및 산화알루미늄의 합(= 유리 형성자들의 합)은 41 내지 68 wt-%, 바람직하게는 48 내지 65 wt -% 의 범위 내이어야 한다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 알칼리토금속 보로실리케이트는 산화리튬을 0 내지 10 wt-%, 바람직하게는 0 내지 8 wt -%의 양으로 함유하는 것이 바람직하다. 이 성분은 점도의 미세한 조절을 위해 사용된다. 산화붕소와 조합시, 이 성분은 제조 설비를 크게 손상시킬 수 있고, 그 결과 혼탁, 이종 핵형성 및 골재의 낮은 수명을 야기한다. 게다가, 산화리튬은 이온 이동도를 증가시키고, 이에 따라 결정화가 일어난다. 부가적으로, 유리의 내화학성이 감소된다.
본 발명에 따라 사용되는 알칼리토금속 보로실리케이트는 산화칼륨을 포함할 수 있다. 산화칼륨은 점도의 미세한 조절을 위해 사용된다. 이는 바람직하게는 유리 내에 0 내지 10 wt-%의 양으로 함유된다. 산화리튬과 마찬가지로 유리 내에서 너무 다량의 비율은 이온 이동도를 증가시키고 낮은 내화학성을 야기한다.
본 발명에 따라 사용되는 알칼리토금속 보로실리케이트는 산화나트륨을 포함할 수 있다. 산화나트륨은 점도의 미세한 조절을 위해 사용된다. 이는 바람직하게는 유리 내에 0 내지 10 wt-%의 양으로 함유된다. 산화리튬과 마찬가지로 유리 내에서 너무 다량의 비율은 이온 이동도를 증가시키고 낮은 내화학성을 야기한다. 따라서, 바람직한 실시양태는 산화나트륨을 포함하지 않는다.
앞선 단락들로부터, 본 발명에 따른 알칼리토 보로실리케이트 유리에서 알칼리 금속 산화물의 함량은 점도에 대한 미세한 조절을 위해 제한되어져야 함이 분명하다. 이러한 이유로 인해, 알칼리 금속 산화물인 산화리튬, 산화나트륨 및 산화칼륨의 비율은 바람직하게는 많아야 15 wt-%, 더욱 바람직하게는 많아야 13 wt-%의 함량으로 제한된다. 바람직한 실시양태에서, 유리는 알칼리 금속 산화물을 포함하지 않는다.
알칼리토금속 보로실리케이트의 실시양태들은 산화마그네슘을 함유한다. 바람직하게는 이의 함량은 최대 5 wt-%, 더욱 바람직하게는 최대 2 wt-%이다. 산화마그네슘은 유리의 점도를 조절하기 위해 사용된다. 너무 많은 산화마그네슘이 사용되면, 유리의 결정화 성향을 증가시킨다. 따라서, 바람직한 실시양태는 산화마그네슘을 함유하지 않는다.
알칼리토금속 보로실리케이트는 산화스트론튬을 포함할 수 있다. 이는 최대 10 wt-%의 양으로 존재하고, 바람직한 실시양태는 유리의 점도를 조절하기 위해 많아야 9 wt-%를 함유한다. 너무 많은 산화스트론튬이 사용되면, 너무 짧은 유리가 얻어진다.
알칼리토금속 보로실리케이트는 점도의 온도 의존성을 조절하기 위해 산화칼슘을 포함할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 산화칼슘은 최대 10 wt-%, 바람직한 실시양태에서는 최대 9 wt-%의 양으로 사용된다. 너무 많은 산화칼슘이 사용되면, 너무 짧은 유리가 얻어진다.
알칼리토금속 보로실리케이트는 산화바륨을 포함할 수 있다. 산화바륨은 유리의 굴절률을 증가시키고 점도의 온도 의존성을 조절하기 위해 사용된다. 이러한 목적을 위해, 산화바륨은 10 내지 50 wt-%, 바람직하게는 11 내지 48 wt-%, 더욱 바람직하게는 15 내지 45 wt-%의 양으로 사용된다. 그러나, 너무 많은 양의 산화바륨이 사용되면, 너무 짧은 유리가 얻어진다. 너무 적은 양이 사용되면, 결과적인 유리의 굴절률이 너무 낮고, 유리가 너무 길어진다.
유리의 길이를 최적으로 조절하기 위해, 상술된 알칼리토금속 산화물들의 합의 비율이 바람직하게는 10 내지 52 wt-%, 더욱 바람직하게는 13 내지 52 wt-%, 가장 바람직하게는 15 내지 45 wt-%이다.
바람직하게는, 알칼리토금속 산화물과 유리 형성자의 합의 비율은 75 wt-% 이상, 더욱 바람직하게는 78 wt-% 이상이다. 다른 실시양태에서, 비율은 70-100 wt-%, 더욱 바람직하게는 73 내지 100 wt-% 이다. 이에 따라 본 발명에 따라 사용하기 적합한 유리 매트릭스가 제공될 수 있는 것으로 나타났다.
알칼리토금속 보로실리케이트 유리의 광학적 위치를 조절하기 위해, 산화티타늄 및/또는 산화지르코늄이 사용될 수 있다. 여기서, 이들의 함량은 통틀어 최대 12 wt-% 이다. 바람직한 실시양태에서 이의 함량은 최대 10 wt-%, 가장 바람직하게는 최대 8 wt-%이다. 여기서, 산화티타늄의 함량은 바람직하게는 0 내지 12 wt-%이고, 산화지르코늄의 함량은 바람직하게는 0 내지 8 wt-%이다. 이들 성분이 너무 다량으로 사용되면, 유리의 결정화 성향이 증가한다.
본 발명에 따른 유리는 산화이트륨을 0 내지 5 wt-%의 양으로 함유할 수 있다. 산화이테르븀, 산화가돌리늄, 산화니오븀, 산화란타늄 및 산화탄탈륨의 성분들에도 동일하게 적용된다. 본 단락에서 언급된 성분들은 본 발명에 따른 요구 고굴절률을 설정하는데 사용된다. 그러나 UV-가장자리의 이동으로 인해 투과 감소가 예상되기 때문에 이들 성분이 사용되는 양은 제한되어져야 함이 고려되어야 한다. 게다가, 너무 다량은 결정 성장을 야기한다. 여기서, 바람직한 실시양태는 산화니오븀을 완전히 배제하는데, 그 이유는 이것이 플로트 공정에서 환원될 수 있기 때문이다. 논의된 산화물들은 알칼리토금속 보로실리케이트 유리에서 바람직하게는 0 내지 8 wt-%, 바람직하게는 0 내지 3 wt-%의 양으로 사용되는 것으로 나타났다. 언급된 이들 성분은 매우 값이 비싸고 이러한 이유로 인해 양이 제한되어져야 함이 고려되어야 한다.
특히 바람직한 알칼리토금속 보로실리케이트 유리는 하기 조성(wt-%)을 가진다:
추가의 바람직한 실시양태에서, 알칼리토금속 보로실리케이트 유리는 하기 조성(wt-%)을 가진다:
란타늄
보로실리케이트
(
lanthanum
borosilicate
) 유리
또 다른 실시양태에서, 하이브리드 유리는 란타늄 보로실리케이트 유리이다.
용융 온도를 감소시키는 산화붕소가 유리 형성자로서 그리고 란타늄을 위한 용매로서 사용된다. 이는 바람직하게는 2 내지 52 wt-%의 비율로, 더욱 바람직하게는 2 내지 50 wt-%의 비율로 사용되고, 특히 바람직한 실시양태에서는, 5 내지 45 wt-%의 양으로 사용될 것이다. 바람직한 유리에서 산화붕소의 비율이 너무 낮으면, 유리의 점도가 너무 높다. 그러나, 과도하게 다량의 산화붕소가 사용되면, 원하는 고굴절률이 달성되지 못한다. 부가적으로, 고 비율의 산화붕소에 의해 유리에서 이온 이동도가 증가하고, 이에 따라 결정화 성향이 증가한다. 게다가, 유리에서 고 비율의 산화붕소는 제조 동안 유리 중으로 내화성 재료의 유입을 증가시킨다. 이는 불균일, 산란, 이종 핵을 야기하고, 다시 결정화를 일으킨다.
바람직한 란타늄 보로실리케이트 유리는 이산화규소를 유리 형성자로서 6 내지 35 wt-%, 더욱 바람직하게는 9 내지 33 wt-%, 가장 바람직하게는 12 내지 30 wt-%의 양으로 더 포함한다. 이러한 성분은 유리의 내화학성 및 경도를 증가시킨다. 그러나, 이것이 과량으로 사용되면, 고굴절률 값이 달성되지 못하고 높은 용융 온도가 제조 공정을 복잡하게 한다.
산화알루미늄이 또한 유리의 내화학성을 증가시킨다. 이는 본 발명에 따라 사용되는 란타늄 보로실리케이트 유리에서 바람직하게는 최대 6 wt-%, 더욱 바람직하게는 최대 4 wt-%, 가장 바람직하게는 최대 2 wt-%의 양으로 함유된다. 그러나, 이러한 비율을 초과하면, 유리의 용융 온도가 증가하고, 이에 따라 에너지 소비가 증가하고 골재의 수명이 감소한다. 또한, 이로 인해 원치않은 긴 유리가 얻어진다. 본 발명의 실시양태에서 란타늄 보로실리케이트 유리는 이로인해 산화알루미늄을 함유하지 않는다.
유리 매트릭스의 형성을 위해 산화란타늄 이외에 이산화규소와 산화붕소가 사용되며; 이산화규소와 산화붕소의 함량을 선택할 때 이산화규소와 산화붕소의 합이 20 내지 60 wt-% 범위 내이도록 하는 것이 유리하다. 나아가 22 내지 60 wt-% 범위 내의 양이 바람직하다. 이들 바람직한 값에 미치지 못한다면, 너무 낮은 굴절률을 갖는 유리가 얻어진다. 게다가, 이러한 유리는 쉽게 결정화될 것이고 긴 유리의 특성을 가질 것이다. 동일한 이유로 인해, 이산화규소, 산화붕소 및 산화알루미늄의 합(= 유리 형성자들의 합)은 20 내지 60 wt-%, 바람직하게는 22 내지 60 wt-%의 범위 내이어야 한다.
바람직한 란타늄 보로실리케이트는 산화란타늄을 3 내지 25 wt-%, 더욱 바람직하게는 5 내지 25 wt-%, 가장 바람직하게는 8 내지 20 wt-%의 양으로 함유한다. 산화란타늄은 고굴절성 란타늄 보로실리케이트 매트릭스의 일부이다. 이것이 유리에서 너무 적은 비율로 존재하면, 바람직한 굴절률 값이 달성되지 못할 것이다. 이의 함량이 너무 높으면, 보레이트 매트릭스에서의 란타늄의 용해성 부족으로 인해 결정화의 위험이 증가한다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 란타늄 보로실리케이트는 산화리튬을 0 내지 2 중량-%의 양으로 함유하는 것이 바람직하다. 이 성분은 점도의 미세한 조절을 위해 사용된다. 산화붕소와 조합시, 이 성분은 제조 설비를 크게 손상시킬 수 있고, 이에 따라 혼탁, 이종 핵형성 및 골재의 낮은 수명을 야기한다. 나아가, 산화리튬은 이온 이동도를 증가시키며, 이는 결정화를 야기할 수 있다. 부가적으로, 유리의 내화학성이 감소한다. 따라서, 바람직한 실시양태는 산화리튬을 함유하지 않는다.
본 발명에 따라 사용되는 란타늄 보로실리케이트는 산화칼륨을 함유할 수 있다. 산화칼륨은 점도의 미세한 조절을 위해 사용된다. 이는 바람직하게는 유리 내에 0 내지 2 wt-%의 양으로 함유된다. 산화리튬과 마찬가지로 유리 내에서 너무 다량의 비율은 이온 이동도를 증가시키고 낮은 내화학성을 야기한다. 따라서, 바람직한 란타늄 보로실리케이트 유리는 산화칼륨을 함유하지 않는다.
본 발명에 따라 사용되는 란타늄 보로실리케이트는 산화나트륨을 포함할 수 있다. 산화나트륨은 점도의 미세한 조절을 위해 사용된다. 이는 바람직하게는 유리 내에 0 내지 2 wt-%의 양으로 함유된다. 산화리튬과 마찬가지로 유리 내에 너무 다량의 비율은 이온 이동도를 증가시키고 낮은 내화학성을 야기한다. 따라서, 바람직한 실시양태는 산화나트륨을 함유하지 않는다.
앞선 단락들로부터, 본 발명에 따른 란타늄 보로실리케이트 유리에서 알칼리 금속 산화물의 함량은 점도의 미세한 조절을 위해 제한되어야 함이 분명하다. 이러한 이유로 인해, 알칼리 금속 산화물들 산화리튬, 산화나트륨 및 산화칼륨의 비율은 바람직하게는 많아야 4 wt-%, 더욱 바람직하게는 2 wt-%의 양으로 제한된다. 바람직한 실시양태는 알칼리 금속 산화물을 함유하지 않는다.
란타늄 보로실리케이트의 실시양태들은 산화마그네슘을 함유한다. 바람직하게는 이의 함량은 최대 5 wt-%, 더욱 바람직하게는 최대 3 wt-% 이다. 산화마그네슘은 유리의 점도를 조절하기 위해 사용된다. 너무 많은 산화마그네슘이 사용되면, 유리의 결정화 성향을 증가시킨다. 따라서, 바람직한 실시양태는 산화마그네슘을 함유하지 않는다.
란타늄 보로실리케이트는 산화스트론튬을 포함할 수 있다. 이는 유리의 점도를 조절하기 위해 최대 10 wt-%의 양으로 사용된다. 너무 많은 산화스트론튬이 사용되면, 너무 짧은 유리가 얻어진다.
란타늄 보로실리케이트는 점도의 온도 의존성을 조절하기 위해 산화칼슘을 함유할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 산화칼슘은 최대 35 wt-%의 양으로 사용된다. 너무 많은 산화칼슘이 사용되면, 너무 짧은 유리가 얻어진다.
란타늄 보로실리케이트는 또한 산화바륨을 함유할 수 있다. 산화바륨은 유리의 굴절률을 증가시키고 점도의 온도 의존성을 조절하기 위해 사용된다. 이러한 목적을 위해, 산화바륨은 0.5 내지 50 wt-%, 바람직하게는 2 내지 50 wt-%, 더욱 바람직하게는 5 내지 45 wt-%의 양으로 사용된다. 그러나, 너무 많은 산화바륨이 사용되면, 너무 짧은 유리가 얻어진다. 너무 적은 양이 사용되면, 결과적인 유리의 굴절률이 너무 작고, 유리가 너무 길어진다.
유리의 길이를 최적으로 조절하기 위해, 상술된 알칼리토금속 산화물들의 합의 비율은 바람직하게는 24 내지 50 wt-%여야 하며, 28 내지 45 wt-%가 더욱 바람직하다.
바람직하게는, 알칼리토금속 산화물과 유리 형성자의 합의 비율은 40 내지 97 wt-%, 더욱 바람직하게는 44 내지 97 wt-%이다. 추가로, 알칼리토금속 산화물, 유리 형성자 및 산화란타늄의 합은 65 내지 100 wt-%의 범위 내, 더욱 바람직하게는 68 내지 100 wt-% 범위 내인 것이 바람직하다. 이에 따라 본 발명에 따라 사용하기 적합한 유리 매트릭스가 제공될 수 있는 것으로 나타났다.
란타늄 보로실리케이트 유리의 광학적 위치를 조절하기 위해, 산화티타늄 및/또는 산화지르코늄이 사용될 수 있다. 여기서, 이들의 함량은 통틀어 최대 18 wt-%이다. 바람직한 실시양태에서, 이들의 함량은 최대 15 wt-%, 가장 바람직하게는 최대 10 wt-%이다. 여기서, 산화티타늄의 함량은 바람직하게는 0 내지 12 wt-%, 더욱 바람직하게는 0 내지 10 wt-%이고; 산화지르코늄의 함량은 바람직하게는 0 내지 8 wt-%, 더욱 바람직하게는 0 내지 6 wt-%이다. 이들 성분이 너무 다량으로 사용되면, 유리의 결정화 성향이 증가한다.
본 발명에 따른 유리는 산화이트륨을 0 내지 5 wt-%, 바람직하게는 0 내지 3 wt-%의 양으로 포함할 수 있다. 산화이테르븀, 산화가돌리늄 및 산화탄탈륨의 성분들에게도 동일하게 적용된다. 본 단락에서 언급된 성분들은 본 발명에 따른 요구 고굴절률을 설정하는데 사용된다. 그러나, UV-가장자리의 이동으로 인해 투과 감소가 예상되기 때문에 이들 성분이 사용되는 양은 제한되어져야 함이 고려되어야 한다. 또한, 너무 다량은 결정 성장을 야기한다. 본 발명에 따르면 란타늄 보로실리케이트 유리는 산화니오븀을 0 내지 8 wt-%, 바람직하게는 최대 5 wt-%의 양으로 함유할 수 있다. 여기서, 바람직한 실시양태는 산화니오븀을 완전히 배제하는데 그 이유는 이것이 플로트 공정에서 환원될 수 있기 때문이다. 여기서 논의된 산화물들은 란타늄 보로실리케이트 유리에서 0 내지 15 wt-%, 바람직하게는 0 내지 8 wt-%의 양으로 사용되는 것이 최상인 것으로 나타났다. 언급된 이들 성분은 매우 값이 비싸고 이러한 이유로 인해 양이 제한되어져야 함이 고려되어야 한다.
본 발명의 특히 바람직한 란타늄 보로실리케이트 유리는 하기 조성(wt-%)을 가진다:
추가의 바람직한 실시양태에서, 란타늄 보로실리케이트 유리는 하기 조성(wt-%)을 가진다:
티타늄
실리케이트
(
titanium
silicate
) 유리
본 발명에 따른 다른 실시양태에서, 광학-공업용 하이브리드 유리는 실리케이트 유리, 특히 티타늄 실리케이트 유리이다.
티타늄 실리케이트 유리에서 이산화규소가 주된 유리 형성자로서 50 내지 75 wt-%, 더욱 바람직하게는 50 내지 70 wt-%, 가장 바람직하게는 55 내지 65 wt-%의 함량으로 사용된다. 이 성분은 유리의 내화학성 및 경도를 증가시킨다. 그러나, 이것이 너무 다량으로 사용되면, 고굴절률 값이 달성되지 않고 고용융 온도가 제조 공정을 복잡하게 만든다.
또 다른 유리 형성자로서 산화붕소가 사용되며, 이는 또한 용융 온도를 감소시킨다. 이는 바람직하게는 0 내지 10 wt-%의 비율로, 더욱 바람직하게는 0 내지 8 wt-%의 비율로 사용되고, 특히 바람직한 실시양태에서는 이는 최대 7 wt-%의 양으로 사용된다. 바람직한 유리에서 산화붕소의 양이 너무 낮으면, 유리의 점도가 너무 높다. 그러나, 과도하게 다량의 산화붕소가 사용되면, 원하는 고굴절률이 달성되지 못한다. 게다가, 고 비율의 산화붕소는 유리에서 이온 이동도를 증가시키고, 이는 결정화 성향을 증가시킨다. 또한, 유리에서 고 비율의 산화붕소는 제조 동안 유리 중으로 내화성 재료의 유입을 증가시킨다. 이는 불균일, 산란, 이종 핵을 야기하고, 다시 결정화를 일으킨다.
산화알루미늄이 또한 유리의 내화학성 및 내마모성을 증가시킨다. 이는 본 발명에 따른 티타늄 실리케이트 유리에서 바람직하게는 최대 10 wt-%, 더욱 바람직하게는 최대 9 wt-%, 가장 바람직하게는 최대 7 wt-%의 양으로 함유된다. 그러나, 이러한 비율을 초과하면, 유리의 용융 온도가 증가할 것이고, 이는 에너지 소비 증가 및 골재의 수명 감소를 야기한다. 게다가, 이로인해 원치않은 긴 유리가 얻어진다.
유리 매트릭스의 형성을 위해 이산화규소 이외에 산화알루미늄과 산화붕소가 사용되며; 산화알루미늄과 산화붕소의 함량을 선택할 때 산화알루미늄과 산화붕소의 합이 0 내지 15 wt-% 범위 내이도록 하는 것이 유리하다. 합이 0 내지 12 wt-% 범위 내인 것이 더욱 바람직하고, 0 내지 10 wt-% 범위가 특히 바람직하다. 이러한 값을 초과하면, 유리의 결정화 안정성에 악영향을 미친다. 그러나, 충분한 안정성을 보장하기 위해, 이산화규소, 산화붕소 및 산화알루미늄의 합(= 유리 형성자들의 합)은 50 내지 75 wt-%, 바람직하게는 52 내지 73 wt-%, 가장 바람직하게는 55 내지 70 wt-% 범위 내이어야 한다. 유리 형성자들의 합과 관련하여 이산화규소의 비율은 0.8 내지 1 이어야 한다.
이산화티타늄은 굴절률과 분산을 증가시키기 위해 유리에 사용된다. 이의 함량은 5 내지 25 wt-%, 바람직하게는 7 내지 23 wt-%, 가장 바람직하게는 9 내지 20 wt-% 이어야 한다. 광학적 위치를 조절하기 위해 더욱이 산화지르코늄이 0 내지 5, 바람직하게는 0 내지 3 wt-%의 양으로 사용된다. 이들 값에 미치지 못한다면, 원하는 광학적 위치가 달성될 수 없다. 그러나, 이러한 값을 초과하면, 유리의 결정화 성향이 증가한다. 이들 두 성분의 합은 5 내지 25 wt-%, 바람직하게는 7 내지 22 wt-%, 가장 바람직하게는 10 내지 20 wt-% 이어야 한다. 이상적으로, 산화티타늄, 산화지르코늄 및 유리 형성자의 합은 70 내지 85 wt-%, 더욱 바람직하게는 73 내지 83 wt -%, 가장 바람직하게는 75 wt-% 이상이어야 한다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 티타늄 실리케이트는 산화리튬을 0 내지 5 wt-%, 바람직하게는 0 내지 3 wt-%의 양으로 함유하는 것이 바람직하다. 이 성분은 점도의 미세한 조절을 위해 사용된다. 산화붕소와 조합시, 이 성분은 제조 설비를 크게 손상시킬 수 있으며, 이로 인해 혼탁, 이종 핵형성 및 골재의 낮은 수명을 야기한다. 또한, 산화리튬은 이온 이동도를 증가시키며, 이는 결정화를 야기할 수 있다. 부가적으로, 유리의 내화학성이 감소한다. 따라서, 바람직한 실시양태는 산화리튬을 함유하지 않는다.
본 발명에 따라 사용되는 티타늄 실리케이트는 산화칼륨을 포함할 수 있다. 산화칼륨은 온도 변화의 점도 의존성을 조절하기 위해 사용된다. 이는 바람직하게는 유리에서 0 내지 25 wt-%, 더욱 바람직하게는 3 내지 23 wt-%의 양으로 함유된다. 산화리튬과 마찬가지로 유리에서 너무 다량의 비율은 이온 이동도를 증가시키고 낮은 내화학성을 야기한다. 너무 적은 양이 사용되면, 유리의 점도가 너무 높다.
본 발명에 따라 사용되는 티타늄 실리케이트는 산화나트륨을 포함할 수 있다. 산화나트륨은 온도 점도 프로필을 조절하는데 사용된다. 이는 바람직하게는 유리에서 0 내지 15 wt-%의 양으로 함유된다. 산화리튬과 마찬가지로, 유리에서 너무 다량의 비율은 이온 이동도를 증가시키고 낮은 내화학성을 야기한다. 바람직한 실시양태는 산화리튬을 함유하지 않는다.
앞선 단락들로부터, 본 발명에 따른 티타늄 실리케이트 유리에서 알칼리 금속 산화물의 함량은 점도 및 점도의 온도 의존성을 조절하기 위해 제한되어져야 함이 분명하다. 이러한 이유로 인해, 알칼리 금속 산화물들 산화리튬, 산화나트륨 및 산화칼륨의 비율은 바람직하게는 15 내지 25 wt-%, 더욱 바람직하게는 17 내지 25 wt-%, 가장 바람직하게는 18 내지 22 wt-%의 수준으로 제한된다. 바람직한 실시양태에서 이러한 유리는 산화칼륨을 제외하고 알칼리 금속 산화물을 함유하지 않는다.
유리의 길이를 최적으로 조절하기 위해, 알칼리토금속 산화물들 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화스트론튬 및 산화바륨의 합의 비율은 바람직하게는 0 내지 5 wt-%, 더욱 바람직하게는 0 내지 3 wt-% 여야 하며, 가장 바람직하게는 유리는 알칼리토금속 산화물을 함유하지 않는다.
특히 바람직한 티타늄 실리케이트 유리는 하기 조성(wt-%)을 가진다:
추가의 바람직한 실시양태에서, 티타늄 실리케이트 유리는 하기 조성(wt-%)을 가진다:
알칼리토금속 티타늄
실리케이트
유리
또 다른 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따라 사용되는 유리는 알칼리토금속 티타늄 실리케이트 유리 타입의 실리케이트 유리이다.
알칼리토금속 티타늄 실리케이트 유리에서는, 이산화규소가 주된 유리 형성자로서 20 내지 50 wt-%, 더욱 바람직하게는 25 내지 50 wt-%, 가장 바람직하게는 최대 47 wt-%의 함량으로 사용된다. 이 성분은 유리의 내화학성 및 경도를 증가시킨다. 그러나, 이것이 과량으로 사용되면, 고굴절률이 달성되지 못할 것이고 높은 용융 온도가 제조 공정을 복잡하게 만든다.
또 다른 유리 형성자로서 산화붕소가 사용되며, 이는 또한 용융 온도를 감소시킨다. 이는 바람직하게는 0 내지 10 wt-%의 비율로, 더욱 바람직하게는 0 내지 8 wt-%의 비율로 사용되고, 특히 바람직한 실시양태에서 이는 최대 7 wt-%의 양으로 사용된다. 바람직한 유리에서 산화붕소의 양이 너무 적으면, 유리의 점도가 너무 높다. 그러나, 너무 과량의 산화붕소가 사용되면, 원하는 고굴절률이 달성되지 못한다. 부가적으로, 고 비율의 산화붕소로 인해 유리에서 이온 이동도가 증가하며, 이는 결정화 성향을 증가시킨다. 게다가, 유리에서 고 비율의 산화붕소는 제조 동안 유리 안으로 내화성 재료의 유입을 증가시킨다. 이는 불균일, 산란, 이종 핵을 야기하고, 다시 결정화를 일으킨다.
산화알루미늄이 또한 유리의 내화학성을 증가시킨다. 본 발명에 따른 알칼리토금속 티타늄 실리케이트 유리에서 이는 바람직하게는 최대 5 wt-%, 더욱 바람직하게는 최대 3 wt-%의 양으로 함유된다. 그러나, 이러한 비율을 초과하면, 유리의 용융 온도가 증가하고, 이는 에너지 소비 증가 및 골재의 수명 감소를 야기한다. 게다가, 이로 인해 원치않은 긴 유리가 얻어진다. 본 발명의 실시양태에서, 알칼리토금속 티타늄 실리케이트 유리는 이에 따라 산화알루미늄을 함유하지 않는다.
유리 매트릭스의 형성을 위해 다른 성분들 중에서 산화알루미늄과 산화붕소가 사용되며; 이들 성분의 함량을 선택할 때 산화알루미늄과 산화붕소의 합이 0 내지 10 wt-% 범위 내이도록 하는 것이 유리하다. 0 내지 8 wt-% 범위 내의 합이 더욱 바람직하고, 최대 7 wt-%가 가장 바람직하다. 이의 함량이 너무 높게 선택되면, 유리가 쉽게 결정화된다.
이산화규소, 산화붕소 및 산화알루미늄의 합(= 유리 형성자들의 합)은 20 내지 55 wt-% 범위 내, 바람직하게는 25 내지 55 wt-% 범위 내, 가장 바람직하게는 최대 30 wt-% 이어야 한다. 이산화규소 : 유리 형성자들의 합의 비는 0.8 내지 1 이어야 한다. 이에 따라, 요구 내성을 가진 유리가 얻어진다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 알칼리토금속 티타늄 실리케이트는 산화리튬을 0 내지 5 wt-%, 바람직하게는 0 내지 2 wt-%의 양으로 함유하는 것이 바람직하다. 이 성분은 점도의 미세한 조절을 위해 사용된다. 산화붕소와 조합시 이는 제조 설비를 크게 손상시킬 수 있으며, 이로 인해 혼탁, 이종 핵형성 및 골재의 낮은 수명을 야기한다. 게다가, 산화리튬은 이온 이동도를 증가시키며, 이는 결정화를 야기할 수 있다. 부가적으로, 유리의 내화학성이 감소한다. 따라서, 바람직한 실시양태는 산화리튬을 함유하지 않는다.
본 발명에 따라 사용되는 알칼리토금속 티타늄 실리케이트는 산화칼륨을 함유할 수 있다. 산화칼륨은 점도의 미세한 조절을 위해 사용된다. 이는 바람직하게는 유리에서 0 내지 10 wt-%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 8 wt-%의 양으로 함유된다. 산화리튬과 마찬가지로 유리에서 너무 다량의 비율은 이온 이동도를 증가시키고 낮은 내화학성을 야기한다.
본 발명에 따라 사용되는 알칼리토금속 티타늄 실리케이트는 산화나트륨을 포함할 수 있다. 산화나트륨은 점도의 미세한 조절을 위해 사용된다. 이는 바람직하게는 유리에서 0 내지 15 wt-%, 더욱 바람직하게는 3 내지 13 wt-%의 양으로 함유된다. 산화리튬과 마찬가지로 유리에서 너무 다량의 비율은 이온 이동도를 증가시키고 낮은 내화학성을 야기한다. 따라서, 바람직한 실시양태는 심지어 산화나트륨을 함유하지 않는다.
앞선 단락들로부터, 알칼리토금속 티타늄 실리케이트 유리에서 알칼리 금속 산화물의 함량은 점도의 미세한 조절을 위해 제한되어야 함이 분명하다. 이러한 이유로 인해, 알칼리 금속 산화물들 산화리튬, 산화나트륨 및 산화칼륨의 비율은 바람직하게는 8 내지 25 wt-%의 함량, 더욱 바람직하게는 10 내지 22 wt-%의 함량으로 제한된다. 바람직한 실시양태에서 이들의 함량은 13 wt-% 이상이다. 바람직하게는, 이러한 유리는 산화칼륨 이외의 알칼리 금속 산화물을 함유하지 않는다.
알칼리토금속 티타늄 실리케이트의 실시양태들은 산화마그네슘을 함유한다. 바람직하게는 이의 함량은 최대 5 wt-%, 더욱 바람직하게는 최대 3 wt-% 이다. 산화마그네슘은 유리의 점도를 조절하기 위해 사용된다. 너무 많은 산화마그네슘이 사용되면, 유리의 결정화 성향이 증가한다. 따라서, 바람직한 실시양태는 산화마그네슘을 함유하지 않는다.
알칼리토금속 티타늄 실리케이트는 산화스트론튬을 포함할 수 있다. 이는 유리의 점도를 조절하기 위해 최대 5 wt-%의 양으로 사용되고, 바람직한 실시양태에서는 많아야 3 wt-%를 함유한다. 너무 많은 산화스트론튬이 사용되면, 너무 짧은 유리가 얻어진다.
알칼리토금속 티타늄 실리케이트는 점도의 온도 의존성을 조절하기 위해 산화칼슘을 함유할 수 있다. 이러한 목적을 위해 산화칼슘은 최대 5 wt-%의 양으로 사용되고, 바람직한 실시양태는 최대 3 wt-%를 함유한다. 너무 다량의 산화칼슘이 사용되면, 너무 짧은 유리가 얻어진다.
알칼리토금속 티타늄 실리케이트는 산화바륨을 포함할 수 있다. 산화바륨은 유리의 굴절률을 증가시키고 점도의 온도 의존성을 조절하는데 사용된다. 이러한 목적을 위해, 산화바륨은 4 내지 20 wt-%, 바람직하게는 4 내지 18 wt-%의 양으로 사용된다. 그러나, 너무 많은 산화바륨이 사용되면, 너무 짧은 유리가 얻어진다. 너무 적은 양이 사용되면, 결과적인 유리의 굴절률이 너무 낮고, 유리가 너무 길어진다.
유리의 길이를 최적으로 조절하기 위해, 상술된 알칼리토금속 산화물들의 합의 비율은 바람직하게는 4 내지 25 wt-%의 값을 가져야 한다.
알칼리토금속 티타늄 실리케이트 유리의 광학적 위치를 조절하기 위해, 산화티타늄과 산화지르코늄이 사용된다. 여기서, 이들의 함량은 통틀어 15 내지 35 wt-%이다. 바람직한 실시양태에서 이들의 함량은 18 내지 32 wt-%이다. 여기서, 산화티타늄의 함량은 바람직하게는 12 내지 35 wt-%, 더욱 바람직하게는 15 내지 30 wt-%이고; 산화지르코늄의 함량은 바람직하게는 0 내지 8 wt-%, 더욱 바람직하게는 0 내지 5 wt-%이다. 이들 성분이 너무 다량으로 사용되면, 유리의 결정화 성향이 증가한다. 이를 방지하기 위해, 이산화티타늄, 산화지르코늄 및 유리 형성자의 비율의 합은 50 내지 80 wt-%, 바람직하게는 52 내지 77 wt-% 의 값을 가져야 한다.
바람직하게는 산화티타늄, 산화지르코늄, 알칼리토금속 산화물 및 유리 형성자의 합의 비율은 65 내지 92 wt-%, 더욱 바람직하게는 65 내지 88 wt-% 이다. 다른 실시양태에서, 이 비율은 68 wt-% 이상, 더욱 바람직하게는 70 wt-% 이상, 가장 바람직하게는 85 중량-% 이상이다. 이에 따라 본 발명에 따라 사용하기 적합한 유리 매트릭스가 제공될 수 있는 것으로 나타났다.
본 발명에 따른 유리는 산화이트륨, 산화이테르븀, 산화가돌리늄, 산화니오븀 및 산화탄탈륨을 합계 0 내지 20 wt-%, 바람직하게는 0 내지 15 wt-%, 더욱 바람직하게는 0 내지 12 wt-%, 가장 바람직하게는 0 내지 10 wt-%의 비율로 함유할 수 있다. 본 단락에서 언급된 성분들은 본 발명에 따른 필요한 광학적 위치를 설정하는데 사용된다. 그러나, UV-가장자리의 이동으로 인해 투과 감소가 예상되기 때문에 이들 성분이 사용되는 양은 제한되어져야 함이 고려되어야 한다. 게다가, 너무 과량은 결정 성장을 야기한다. 여기서, 바람직한 실시양태는 산화니오븀을 완전히 배제하는데, 그 이유는 플로트 공정에서 환원될 수 있기 때문이다.
특히 바람직한 알칼리토금속 티타늄 실리케이트 유리는 하기 조성(wt-%)을 가진다:
추가의 바람직한 실시양태에서 알칼리토금속 티타늄 실리케이트 유리는 하기 조성(wt-%)을 가진다:
기본적인 유리 매트릭스의 성분들과 보충적으로 부가된 고굴절성 성분들의 상이한 비율에 의해, 세 가지 모든 유리 그룹(families)에서 유리의 굴절률을 광범위하게 설정할 수 있다. 이러한 방식으로, 유리 그룹의 접근가능한 영역(accessible areas)은 >1.6 내지 1.85의 굴절률을 포함한다. 바람직하게는, 유리는 굴절률이 nd > 1.6, 더욱 바람직하게는 nd> 1.7, 가장 바람직하게는 nd> 1.8 이다. 여기서, 란타늄 보레이트는 보다 적은 분산의 광학적 영역을 나타내지만, 티타늄 실리케이트는 매우 높은 분산을 가진다. 보로실리케이트 매트릭스를 가진 유리는 여기서 적절한 중간(moderate middle)에 있다.
이러한 모든 유리는 평면 유리 공정, 특히 플로트 유리 공정의 의도된 피트니스(fitness)로 인해 불가피한 불순물을 제외하고는 바람직하게는 매우 레독스 활성인 다가 성분, 예컨대 납 산화물, 비소 산화물 및 안티몬 산화물을 함유하지 않는다. 이들 성분은 평면 유리 공정 동안 유리의 변색을 야기할 수 있으며, 이는 광출력의 관점에서 보다 큰 효율의 본 발명에 따른 목표를 약화시킨다. 그 결과 허용되는 정련제(refining agent)는 물리적 정련 지지체에 한정된다. 따라서, 바람직하게는 F, SnO, NaCl이 정련제로서 최대 1 wt-%의 양으로 사용된다. 그러나, 드로잉 공정, 다운드로 공정 또는 오버플로 융합 공정과 같은 비-플로트 평면 유리 공정의 덜 바람직한 실시양태는 정련 공정에 필요한 통상의 레독스 정련제인 산화비소 및 산화안티몬을 통상적인 양으로 (최대 1 wt-%) 함유할 수 있다.
동일한 이유로 인해, 광학-공업용 하이브리드 유리는 또한 바람직하게는 불가피한 불순물을 제외하고는 보다 약한 레독스 활성인 니오븀과 텅스텐의 산화물을 함유하지 않는다. 광학-공업용 하이브리드 유리는 레독스 활성 성분을 함유하지 않는 것이 가장 바람직하다.
본 발명에 따르면 하이브리드 유리는 불가피한 불순물을 제외하고는 산화아연을 함유하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 하이브리드 유리는 불가피한 불순물을 제외하고는 산화비스무스를 함유하지 않는 것이 바람직하다.
이에 따라 본 발명에 따른 유리는 조명 및 디스플레이의 적용 분야를 위한 환경친화적인 광학 유리이다.
그러나, 플로트 공정의 추가의 바람직한 실시양태는 부가적으로, 불가피한 불순물을 제외하고는 보다 약한 레독스 활성 성분, 즉 텅스텐 산화물 및 니오븀 산화물을 함유하지 않는다. 그러나, 니오븀의 경우, 이는 란타늄 보레이트 그룹의 유리에서는 적용되지 않는데 그 이유는 이러한 매트릭스에서 산화니오븀이 상당히 낮은 레독스 전위를 가지고 최대 20 wt-%의 함량으로 사용될 수 있기 때문이다. 이들 성분의 사용은 주석 플로트 욕조와의 레독스 반응으로 인해 착색된 성분의 형성을 야기하고, 이는 벌크 유리의 고 투과율 목적과 상반된다.
동등하게, 산화비스무스는 원소 비스무스로 환원되고, 이는 투과율을 감소시키는 산란 효과를 유발하고 부가적으로는 결정화를 위한 핵으로 작용할 수 있다. 따라서 추가의 바람직한 실시양태는 불가피한 불순물을 제외하고는 산화비스무스를 함유하지 않는다.
또한 플로트 공정과 관련한 바람직한 실시양태는 불가피한 불순물을 제외하고는 산화아연을 함유하지 않는데, 산화아연은 플로트 욕조와 접촉시 고온 성형 공정에서 표면 결정화를 일으킨다.
본 발명에 따르면, 층 복합 어셈블리에 대한 기판으로서 작용할 수 있는 평면 유리가 상술된 유리로부터 제조된다. 이는 이것이 투명한 층 복합 어셈블리의 구성을 위한 베이스로서 작용함을 의미한다. 여기서, 유리는 손상없이 고온에 견딜 수 있는 것이 유리하다. 전도성 투명 산화물의 가공 온도는 일반적으로 유기 반도체가 분해될 정도로 높을 것이다. 따라서, 층 복합 어셈블리의 제조 공정에서 초기에 투명 산화물층이 기판에 적용되고 이후에 유기 반도체가 적용된다.
본 발명에 따른 유리는 기계적 응력하에서의 파단을 방지하기 위해 경우에 따라 화학적으로 선부하(preload)되어진다. 이러한 목적을 위해 모든 유리는 산화알루미늄을 함유하는 것이 바람직하다. 그러나 산화알루미늄은 이온 이동도(교환을 위해) 증가 방향으로 네트웍 구조를 실질적으로(positively) 변형시키며 이에 따라 결정화 성향을 크게 증가시키므로, (예를 들어 알칼리 금속 산화물 및 산화붕소와 같이) 부재할 수 있다.
본 발명의 투명한 층 복합 어셈블리에서 투명 산화물층은 본 발명에 따르면 전도성이고 바람직하게는 ITO를 포함한다. ITO는 투명 산화물층을 위한 재료로서 그 자체로 입증이 되어 있다. 또한 본 발명에 따르면 고 전도성의 투명 재료인 그래핀의 저분자층이 사용된다.
본 발명에 따르면 상기 광학-공업용 하이브리드 유리의 굴절률은 산화물층의 굴절률에 맞게 조절된다. 여기서, 두 층 간의 굴절률 차이는 바람직하게는 많아야 0.5, 더욱 바람직하게는 많아야 0.4, 특히 바람직하게는 많아야 0.3 이다. 이러한 실시양태는 투명 산화물층이 투명한 층 복합 어셈블리에서 일반적으로 방출된 광의 출력 방향으로 기판층에 뒤이은 층이기 때문에 바람직하다. 이러한 이유로 인해, 기판은 소위 "수퍼스트레이트"이다.
본 발명의 투명한 층 복합 어셈블리에서 반도체층은 바람직하게는 유기 반도체를 포함한다. 이들은 이들의 분자 질량을 기준으로 공액성(conjugated) 분자와 공액성 중합체로 나눠질 수 있다. 이러한 방식으로, 유기 LED는 공액성 분자를 기준으로 분류되고(SOLED 또는 SMOLED) 공액성 중합체를 기준으로 분류된다(PLED). 본 발명에 따라 사용되는 유기 반도체는 바람직하게는 복소환(heterocyclic) 중합체, 특히 폴리티오펜, 폴리파라페닐렌, 폴리피롤, 폴리아닐린, 및 탄화수소 사슬, 특히 폴리아세틸렌, 폴리설퍼나이트라이드(polysulfurnitrides)로 구성된, 공액성 중합체들의 군으로부터 선택되며, 각각의 경우 치환이 가능하다. 본 발명에 따르면, 폴리(p-페닐렌 비닐렌)(PPV)의 유도체 또는 보다 효율적인 신규의 현상제에서 유기금속 착체(삼중항 이미터)가 염료로서 사용될 수 있다. 대안적인 실시양태에서, 반도체는 투명하지 않다.
층 복합 어셈블리를 사용하여 제조된 발광 다이오드 또는 상응하는 태양광 모듈은 반도체층 이외에 투명 산화물층과 기판층, 즉 본 발명의 층 복합 어셈블리, 금속 또는 합금 캐소드를 포함하는 캐소드층을 가진다. 금속 캐소드는 바람직하게는 칼슘, 알루미늄, 바륨, 루테늄으로 구성된 군으로부터 선택되지만, 합금화된 캐소드는 바람직하게는 마그네슘-은 합금, 및 금속 캐소드의 성분들의 합금으로 구성된 군으로부터 선택된다.
본 발명에 따르면 발광 다이오드, 바람직하게는 OLED, 더욱 바람직하게는 PLED의 성분으로서 투명한 층 복합 어셈블리를 사용한다.
본 발명에 따르면
평면 유리 공정으로 기판을 제조하는 단계
기판을 다른 층들과 결합하여 층 복합 어셈블리를 형성하는 단계
를 포함하는, 본 발명에 따른 투명한 층 복합 어셈블리의 제조 방법이 또한 제공된다.
평면 유리 공정을 이용한 기판의 제조는 바람직하게는 연속 용융 공정으로 실시되며: 합성 과정에 따라 제조된 혼합물이 통상적인 용융로(melting furnace)에 배치식으로(batchwise)(나누어서) 공급되고, 후속 공정을 위해 충분히 낮은 점도의 용융 흐름에 도달할 때까지 용융 영역에서 가열한다. 일반적으로, 이는 각 유리 타입의 온도-점도 곡선에 의해 103 dPas 미만의 점도와 상관관계가 있는 온도에서 달성된다.
골재를 통한 추가적인 진행 동안 이러한 점도에서 바람직하게는 원시(raw) 용융 흐름을 균질화하기 위한 대류 롤(convection roll)이 형성된다. 균질화는 또한 불활성 또는 레독스 안정화 가스(질소, 헬륨 또는 산소)를 취입함으로써 또는 기계적 교반에 의해 이루어질 수 있다. 추가의 저하된 점도(대략 102.5 dPas로부터)에서 정련 공정이 개시될 수 있으며, 이는 화학적 또는 물리적 정련 공정에 의한 용융 동안 발생한 가스 부하로부터 미정제 용융물을 방출하고 그 결과 버블이 없는 유리를 생성한다. 이러한 정련되고 균질화된 유리 플럭스는 이후에 바람직하게는 대략적으로 VA 부근의 점도(104 dPas)에서 다양한 가능한 HFG 방법(드로잉, 롤링, 플로팅, 다운드로, 오버플로 융합) 중 하나에 공급된다. 이때, 원하는 플로트 공정에서, 전통적인 레독스 정련의 이용이 금지됨을 주목해야 한다. 원하는 폭과 두께를 가진 유리의 결과적인 연속 리본이, 바람직하게는 응력 파괴를 방지하기 위해 냉각 섹션을 통과한 후, 플레이트/디스크의 원하는 길이로 분리(isolate)된다.
플로트 공정은 본 발명에 따른 층 복합 어셈블리용 기판을 경제적으로 그리고 요구 스케일로 제조할 수 있다. 여기서, 두 가지 측면이 플로트 공정에서 특히 실질적인 효과를 가진다: 플로트 탱크의 HFG-부분의 데드-스팟(dead-spot)이 없는 구성은 결정화에 보다 더 민감한 표준 공업용 유리와 비교했을 때 재료의 유리질제거(devitrification) 안정성에 대한 요구를 상당히 보다 낮추고 평면 유리 공정이 이용가능한 유리 형태, 이 경우 고굴절성 하이브리드 유리의 확대된 수가 가능하다. 이 경우 "데드-스팟이 없는"은, 핵형성과 결정 성장이 증가된 위험에서 발생하는 HFG-점도에서 기하학적으로 작은 플론-쓰루(flown-through) 코너(데드 볼륨 또는 데드 스팟)에서 용융 플럭스의 일부가 상당히 보다 길게 머무르지 않음을 의미한다.
플로팅의 제2의 특히 긍정적인 측면은 중력에 의해 영향을 받지않는 주석 욕조상에 유리 리본의 배치(lying)이며, 이는 노즐 후의 원치않은 변형, 특히 주름(cockling) 등(당연히, 유리 리본의 목표로 설정된 바람직한 광범위 흐름이 아님)을 방지한다. 따라서, 초기 무점성 층 없이 드로 및 롤링 공정과 비교하여 기하학적 배제(geometric exclusion)를 상당히 감소시킴으로써 유효 수율을 증가시킬 수 있다.
여기서 제시된 신규 부류의 하이브리드 유리에 기초하여, 투명한 산화물층, 여기서 바람직하게는 ITO 층에 매칭되는 굴절률에 의해 고투과성 재료 복합 어셈블리가 형성되었으며, 광출력 증가에 의해 유기 발광 다이오드의 효율 개선에 기여하고, 이에 따라 OLED 및 태양광 모듈의 최적화된 생성을 가능하게 했다.
본 발명에 따른 하이브리드 유리에 의해, 충분한 레독스 안정성 이외에 결정화 안정성과 점도-온도-프로필의 이러한 조절이 달성되었으며, 매우 투명한 층 복합 어셈블리를 위해 필연적으로 고 굴절성인 광학 유리의 제조가 평면-유리 공정에서, 여기서는 특히 플로트 공정에서 가능해진다.
따라서, 본 발명에 따른 고굴절성 유리는 평면 유리 공정에서, 바람직하게는 플로트 유리 공정에서 제조에 의해 얻어진 기하학적 구조에서 평면의 얇은 수퍼스트레이트로서 사용하기 적합하며, 이에 따라 효율 최적화된 OLED를 제조하기 위해 투명 전도성 산화물층, 특히 ITO층 또는 대안으로 비-산화물 그래핀층을 침착시킴으로써 매우 투명한 층 복합 어셈블리를 제조할 수 있다. 기판의 층 두께는 2 mm 미만, 바람직하게는 1.5 mm 미만이고, 더욱 바람직하게는 0.7 내지 1.1 mm 범위 내이다.
본 명세서에서 없음에 해당하는 표현으로 언급되면, "~이 없는", "포함하지 않는"과 같은 용어 및 유사 용어는 각각의 경우에 상응하는 성분이 유리에 의도적으로 첨가되지 않았음을 의미하고; 상기 성분이 유리에서 많아야 불순물로서 함유됨을 의미한다.
바람직한 실시양태에서, 개시된 유리는 각각의 유리의 부분으로서 본원에서 언급된 90 wt-% 이상, 더욱 바람직하게는 95 wt-% 이상, 가장 바람직하게는 98 wt-% 이상의 성분들로 구성된다.
실시예
표 2-6은 45가지 실시양태들을 바람직한 조성 범위로 함유한다. 본 발명에 따른 유리는 하기와 같이 제조된다:
통상적인 평면 유리 골재에서 비용- 및 규모-집중식 유리 교환으로 인해, 실시예들 중 일부만이 큰 부피의 평면 유리 골재로 제조되었다. 대신에, 실시양태들은 플래티넘1이리듐(Platinum1Iridium) 및 실리카 도가니에서 실험실(lab) 부피로 용융되었으며 추후 평면 유리 공정에서 제조성(manufacturability)에 대한 정보를 제공하는 재료-특이적 파라미터들을 기록하였다.
점도-온도 곡선 이외에, 유리질제거 상한(OEG, 캐리어 플레이트 법, 상승 온도 제어)이 얻어졌으며 원소 주석의 측면에서 레독스 거동이 전기화학적으로 특징규명되었다. 본 발명에 따른 유리는 HFG-온도 미만인 적어도 20K, 바람직하게는 50K, 더욱 바람직하게는 100K인 온도에서, 즉 각각의 공정-특이적 HFG-점도를 초과하는 점도에서 OEG를 나타낸다. 여기서, 본 발명에 따른 플로트 공정을 위한 바람직한 유리(불가피한 불순물을 제외하고 다가 화합물 및 산화아연 불포함)는 전기화학적 특징규명에서 주석 욕조와의 레독스-민감성 반응의 징후를 나타내지 않는다.
통상적인 평면 유리 골재의 제조를 위해, 산화물, 바람직하게는 산화물 자체 및/또는 카보네이트 및/또는 불화물을 위한 원료를 칭량하고, 하나 이상의 공정-조절된 정련제를 첨가하고 추후 충분히 혼합한다. 유리 혼합물은 연속 용융 골재에서 약 103 dPas의 점도에 상응하는 온도에서 용융된 유리 타입에 의존적이며 종종 대류 롤의 설정에 의해 균질화되고, 이후 약 102.5 dPas의 점도에 상응하는 온도에서 정련되고 최종적으로 균질화된다. 약 104 dPas의 점도에 상응하는 저하된 유동 온도(가공 온도 VA)에서, 유리는 각각의 HFG-공정에 공급되고 원하는 치수로 가공된다.
| 산화물 | wt -% | 원료 | 칭량된 부분 ( kg ) |
| SiO2 | 45 | SiO2 | 44.97 |
| Li2O | 2 | Li2CO3 | 4.96 |
| Na2O | 3 | Na2CO3 | 5.12 |
| K2O | 10 | K2CO3 | 14.70 |
| MgO | 5 | MgCO3 | 11.58 |
| BaO | 18 | BaCO3 | 23.12 |
| TiO2 | 15 | TiO2 | 15.06 |
| ZrO2 | 2 | ZrO2 | 1.99 |
| NaCl | 0.2 | NaCl | 0.19 |
| 함계 | 100.2 | 121.69 |
결과적인 유리의 특성이 표 6, 실시예 36에 제시된다.
| 실시예 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 9 |
| SiO2 | 7 | 4 | 0.5 | 4 | 1 | 11 | 10 | 8 |
| B2O3 | 41 | 34 | 32 | 38 | 17 | 7 | 14 | 10 |
| Al2O3 | 1 | |||||||
| Li2O | 1 | |||||||
| Na2O | 1 | |||||||
| K2O | 1.5 | |||||||
| MgO | 2 | 5 | ||||||
| CaO | 10 | 5 | 10 | 5 | ||||
| BaO | 8 | |||||||
| SrO | 2 | 1 | ||||||
| TiO2 | 2 | 9 | ||||||
| ZrO2 | 3 | 5 | 4 | 5 | 9 | 8 | 7 | 5 |
| La2O3 | 39 | 41 | 45 | 42 | 50 | 47 | 25 | 40 |
| Y2O3 | 2 | 8 | 4 | |||||
| Yb2O3 | 5 | |||||||
| Gd2O3 | 7 | 10 | 9 | |||||
| Ta2O5 | 2 | 8 | 12 | 16 | ||||
| Nb2O5 | 2 | 15 | 20 | 2 | ||||
| 합계 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| nd | 1.70 | 1.74 | 1.75 | 1.74 | 1.88 | 1.88 | 1.89 | 1.88 |
| vd | 55 | 52 | 53 | 51 | 38 | 41 | 31 | 41 |
| Tg [℃] | 662 | 639 | 641 | 637 | 680 | 719 | 649 | 700 |
| CTE20 /300 [ppm/K] | 7.0 | 6.7 | 6.8 | 6.8 | 7.3 | 7.7 | 8.3 | 8.6 |
| 고유밀도(specific density) [g/㎤] | 3.6 | 4.0 | 4.1 | 4.1 | 4.8 | 5.5 | 4.0 | 5.4 |
| τi 2 mm 420 nm [%] | 99.8 | 99.8 | 99.7 | 99.8 | 99.4 | 99.2 | 98.8 | 99.4 |
| 실시예 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| SiO2 | 33 | 25 | 30 | 43 | 31 | 60 | 54 | 50 | 38 |
| B2O3 | 11 | 21 | 20 | 15 | 10 | 1 | 7 | 9 | 5 |
| Al2O3 | 8 | 6 | 4 | 1 | 1 | 2 | |||
| Li2O | 6 | 0.5 | |||||||
| Na2O | 3 | 0.5 | 3 | 10 | 5 | 7 | |||
| K2O | 10 | 4 | 6 | 1 | |||||
| MgO | 2 | 3 | 5 | 5 | 1 | 5 | |||
| CaO | 1 | 9 | |||||||
| BaO | 48 | 45 | 50 | 25 | 41 | 19 | 10 | 15 | 24 |
| SrO | 1 | 1 | 3 | ||||||
| TiO2 | 1 | 9 | 12 | 7 | |||||
| ZrO2 | 8 | 4 | |||||||
| La2O3 | 1 | ||||||||
| Y2O3 | 1 | ||||||||
| Yb2O3 | 1 | ||||||||
| Gd2O3 | 1 | ||||||||
| Ta2O5 | 1 | ||||||||
| 합계 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| nd | 1.61 | 1.62 | 1.62 | 1.60 | 1.66 | 1.61 | 1.60 | 1.61 | 1.65 |
| vd | 59 | 58 | 60 | 60 | 51 | 59 | 47 | 44 | 45 |
| Tg [℃] | 643 | 640 | 636 | 493 | 639 | 554 | 531 | 580 | 569 |
| CTE20 /300 [ppm/K] | 7.4 | 7.7 | 7.3 | 8.9 | 7.6 | 9.0 | 8.5 | 8.3 | 9.5 |
| 고유 밀도 [g/㎤] | 3.5 | 3.6 | 3.6 | 3.0 | 3.8 | 2.9 | 3.3 | 2.9 | 3.3 |
| τi 2 mm 420 nm [%] | 99.9 | 99.8 | 99.8 | 99.9 | 99.8 | 99.9 | 99.9 | 99.5 | 99.5 |
| 실시예 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 |
| SiO2 | 12 | 19 | 33 | 10 | 20 | 13 | 9 | 25 | 31 | 24 |
| B2O3 | 22 | 26 | 12 | 28 | 2 | 27 | 50 | 5 | 14 | 28 |
| Al2O3 | 1 | 3 | 1 | 3 | ||||||
| Li2O | 1 | 2 | 1 | |||||||
| Na2O | 2 | 1 | ||||||||
| K2O | 1 | 2 | ||||||||
| MgO | 5 | 5 | 3 | |||||||
| CaO | 35 | 27 | 23 | 2 | 10 | |||||
| BaO | 45 | 50 | 36 | 50 | 21 | 1 | 0.5 | 1 | 43 | 8 |
| SrO | 10 | 2 | 10 | |||||||
| TiO2 | 12 | 10 | 1 | |||||||
| ZrO2 | 2 | 3 | 6 | 2 | 0.5 | 3 | 1 | |||
| La2O3 | 15 | 3 | 16 | 12 | 25 | 9 | 11 | 13 | 3 | 12 |
| Y2O3 | 2 | 1 | ||||||||
| Yb2O3 | 1 | |||||||||
| Gd2O3 | 1 | 2 | ||||||||
| Ta2O5 | 2 | 1 | ||||||||
| Nb2O5 | 7 | 8 | ||||||||
| 합계 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| nd | 1.68 | 1.64 | 1.65 | 1.67 | 1.85 | 1.66 | 1.64 | 1.80 | 1.64 | 1.62 |
| vd | 55 | 60 | 56 | 57 | 32 | 57 | 54 | 35 | 55 | 60 |
| Tg [℃] | 615 | 639 | 689 | 608 | 683 | 616 | 667 | 651 | 643 | 605 |
| CTE20 /300 [ppm/K] | 9.3 | 8.1 | 7.4 | 9.0 | 8.4 | 8.4 | 7.6 | 8.6 | 7.6 | 7.2 |
| 고유 밀도 [g/㎤] | 4.1 | 3.7 | 3.8 | 4.0 | 4.4 | 3.8 | 4.2 | 3.6 | 3.6 | 3.4 |
| τi 2 mm 420 nm [%] | 99.6 | 99.7 | 99.8 | 99.8 | 97.9 | 99.9 | 98.2 | 99.1 | 99.8 | 99.8 |
| 실시예 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 |
| SiO2 | 50 | 65 | 70 | 58 | 56 | 52 | 50 |
| B2O3 | 10 | 1 | 4 | 2 | 2 | ||
| Al2O3 | 8 | 1 | 7 | 0.5 | |||
| Li2O | 1 | 0.5 | |||||
| Na2O | 9 | 15 | 7 | 10 | |||
| K2O | 20 | 11 | 3 | 11 | 9 | 23 | 22 |
| TiO2 | 10 | 11 | 7 | 14 | 20 | 22 | 25 |
| ZrO2 | 2 | 3 | 3 | 3 | 1 | 0.5 | 0.5 |
| 합계 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| nd | 1.60 | 1.60 | 1.60 | 1.61 | 1.62 | 1.60 | 1.60 |
| vd | 44 | 46 | 44 | 41 | 36 | 37 | 35 |
| Tg [℃] | 447 | 577 | 463 | 472 | |||
| CTE20 /300 [ppm/K] | 9 | 9.1 | 9.9 | 10.2 | |||
| 고유 밀도 [g/㎤] | 3.2 | 2.7 | 2.7 | 2.7 | |||
| ti 2 mm 420 nm [%] | 99.9 | 99.8 | 99.7 | 99.8 |
| 실시예 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 |
| SiO2 | 45 | 33 | 26 | 40 | 40 | 34 | 50 | 31 | 25 | 41 |
| B2O3 | 1 | 8 | 3 | 3 | 5 | 1 | 2 | |||
| Al2O3 | 3 | 0.5 | ||||||||
| Li2O | 2 | |||||||||
| Na2O | 3 | 12 | 8 | 10 | 13 | 12 | 8 | 10 | 12 | 9 |
| K2O | 10 | 6 | 5 | 7 | 8 | 6 | 5 | 6 | 1 | 8 |
| MgO | 5 | |||||||||
| CaO | 2 | 1 | 3 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| BaO | 18 | 9 | 12 | 4 | 4 | 7 | 8 | 11 | 16 | 7 |
| SrO | 3 | 2 | ||||||||
| ZnO | ||||||||||
| TiO2 | 15 | 28 | 24 | 20 | 25 | 30 | 21 | 23 | 35 | 26 |
| ZrO2 | 2 | 8 | 5 | 8 | 3 | |||||
| Nb2O5 | 9 | 5 | 8 | 4 | 4.5 | 1 | ||||
| La2O3 | 2 | 2 | 1 | |||||||
| Y2O3 | 2 | 2 | 2 | 1 | ||||||
| Yb2O3 | 2 | 2 | 1 | |||||||
| Gd2O3 | 2 | 2 | 1 | |||||||
| Ta2O5 | 1 | 1 | 1 | |||||||
| 합계 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| nd | 1.66 | 1.76 | 1.81 | 1.69 | 1.69 | 1.76 | 1.67 | 1.78 | 1.85 | 1.71 |
| vd | 36 | 27 | 25 | 31 | 31 | 27 | 33 | 26 | 24 | 30 |
| Tg [℃] | 619 | 570 | 589 | 552 | 524 | 566 | 434 | 591 | 630 | 578 |
| CTE20 /300 [ppm/K] | 8.1 | 10.9 | 10.3 | 9.7 | 11.1 | 10.9 | 8.6 | 10.1 | 9.9 | 9.7 |
| 고유 밀도[g/㎤] | 3.2 | 3.2 | 3.4 | 3.1 | 2.9 | 3.1 | 4.0 | 3.3 | 3.5 | 3.0 |
| ti 2 mm 420 nm [%] | 99.1 | 98.2 | 98.3 | 98.7 | 99.2 | 98.9 | 99.8 | 99.2 | 97.3 | 99.4 |
Claims (13)
- 전도성 투명 산화물층, 반도체층 및 기판층을 포함하는 투명한 층 복합 어셈블리로서, 기판층은 굴절률 nd가 >1.6인 광학-공업용(opto-technical) 하이브리드 유리를 포함하는 것인 투명한 층 복합 어셈블리.
- 제1항에 있어서, 광학-공업용 하이브리드 유리는 란타늄 보레이트 유리인 투명한 층 복합 어셈블리.
- 제1항에 있어서, 광학-공업용 하이브리드 유리는 보로실리케이트 유리인 투명한 층 복합 어셈블리.
- 제1항에 있어서, 광학-공업용 하이브리드 유리는 실리케이트 유리인 투명한 층 복합 어셈블리.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 광학-공업용 하이브리드 유리는 굴절률 nd가 ≥1.8인 투명한 층 복합 어셈블리.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 광학-공업용 하이브리드 유리는 불가피한 불순물을 제외하고는 납, 비소 및/또는 안티몬의 레독스(redox) 활성 산화물이 없는 것인 투명한 층 복합 어셈블리.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 투명 산화물층은 인듐 주석 산화물을 포함하는 것인 투명한 층 복합 어셈블리.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 산화물층과 기판 간의 굴절률 차이가 0.45 이하인 투명한 층 복합 어셈블리.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 반도체층은 유기 반도체를 포함하는 것인 투명한 층 복합 어셈블리.
- a. 평면 유리 공정(flat glass process)으로 기판을 제조하는 단계
b. 기판을 다른 층들과 결합하여 층 복합 어셈블리를 형성하는 단계
를 사용하여 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 층 복합 어셈블리를 제조하는 방법. - 제10항에 있어서, 평면 유리 공정은 플로트(float) 공정인 방법.
- 캐소드와 함께 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 층 복합 어셈블리의 OLED에서의 용도.
- 캐소드와 함께 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 층 복합 어셈블리의 태양광 모듈에서의 용도.
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