KR20170033351A - 적외선에서 높은 투과율을 갖는 유리 시트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중량 기준 백분율로 하기를 포함하는 적외선에서 높은 투과율을 갖는 유리 시트에 관한 것으로, SiO2: 55% 내지 85%, Al2O3: 0% 내지 30%, B2O3: 0% 내지 20%, Na2O: 0% 내지 25%, CaO: 0% 내지 20%, MgO: 0% 내지 15%, K2O: 0% 내지 20%, BaO: 0% 내지 20%, 총 철(Fe2O3의 형태로 표현됨): 0.002% 내지 0.04%; 조성물은 크롬, 셀레늄, 구리, 세륨, 망간 및 안티몬으로부터의 적어도 2개의 성분을 추가로 포함하고; 크롬(Cr2O3의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.02중량%이고; 셀레늄(Se의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.08중량%이고; 구리(CuO의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.04중량%이고; 세륨(CeO2의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.8중량%이고; 망간(MnO의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 1.6중량%이고; 안티몬(Sb2O3의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.8중량%이고; 조성물은 하기 식에 따른다: [10.02*(Cr2O3/Fe2O3) + 4*(Se/Fe2O3) + 2.73*(CuO/Fe2O3) + 0.7*(CeO2/Fe2O3) + 0.23*(MnO/Fe2O3) + 0.11*(Sb2O3/Fe2O3)] ≥ A (A는 0.30과 동일함).
Description
본 발명은 적외선에서 높은 투과율을 갖는 유리 시트에 관한 것이다. 본 발명의 일반적인 분야는, 예를 들어 디스플레이 표면 지대 위에 놓여진 광학 터치패널의 분야이다.
구체적으로, 적외선(IR)에서의 유리 시트의 높은 투과율로 인하여, 본 발명에 따른 유리 시트는, 유리하게는 평면 산란 탐지(planar scatter detection, PSD) 또는 부진한 총 내부 전반사(frustrated total internal reflection, FTIR)(또는 적외선에서 높은 투과율을 필요로 하는 임의의 다른 기술)라 지칭되는 광학 기술을 사용하는 터치스크린, 터치패널 또는 터치패드에 사용되어 상기 시트의 표면 상의 하나 이상의 물체들(예를 들어, 손가락 또는 스타일러스)의 위치를 탐지할 수 있다.
결과적으로, 본 발명은 또한 이러한 유리 시트를 포함하는 터치스크린, 터치 패널 또는 터치패드에 관한 것이다.
PSD 및 FTIR 기술은, 얇으면서 비교적 넓은 터치 표면(예를 들어, 3 내지 100 인치 크기)을 가질 수 있고 저가인 다중-터치 터치스크린/패널을 얻을 수 있게 한다.
이들 2가지 기술은 하기를 포함한다:
(i) 하나 이상의 에지(edge)/에지 면(face)으로부터 적외선에서 투과성인 기판 내로, 예를 들어 발광 다이오드(LED)를 사용하여, 적외(IR) 방사선을 주입하는 단계;
(ii) 총 내부 전반사 광학 효과(방사선이 기판을 "벗어나지" 않음)를 통해 상기 기판(이후에는 도파관(waveguide)의 역할을 함) 내부에서 적외 방사선을 전파시키는 단계;
(iii) 기판의 표면과 일종의 물체(예를 들어, 손가락 또는 스타일러스)를 접촉시켜, 모든 방향으로 방사선을 산란시킴으로써 국소 교란을 야기하는 단계; 따라서, 편향된 광선(deviated ray)들 중 어떤 것은 기판을 "벗어날" 수 있게 될 것이다.
FTIR 기술에서, 편향된 광선은 기판의 하부 표면, 즉 터치 표면의 반대측 표면 상에 적외광의 스폿을 형성한다. 이들 편향된 광선은 디바이스 뒤에 위치된 특수 카메라에 의해 탐지된다.
이런 측면에서, PSD 기술은 단계 (i) 내지 (iii)에 후속되는 2개의 추가 단계와 관련이 있다:
(iv) 기판의 에지에서의 생성된 IR 방사선, 탐지기를 사용하여 분석하는 단계; 및
(v) 탐지된 방사선으로부터, 표면과 접촉한 물체(들)의 위치(들)을 알고리즘적으로 계산하는 단계. 이 기술은 특히 문헌 US 2013/021300 A1에 기술되어 있다.
기본적으로, 유리는 이의 기계적 특성, 이의 내구성, 이의 내스크래칭성 및 이의 광학 투과성으로 인하여, 그리고 이는 화학적으로 또는 열적으로 강화(toughen)될 수 있기 때문에 터치패널을 위해 선택되는 재료이다.
PSD 또는 FTIR 기술에 사용되고, 매우 큰 면적을 가지며, 이에 따라 상대적으로 큰 길이/폭의 유리 패널의 경우에, 주입되는 IR 방사선의 광로는 길다. 따라서, 이 경우에 유리 재료에 의한 IR 방사선의 흡수는 터치패널의 감응성에 상당한 영향을 주는데, 그러면 이는 패널의 길이/폭 전반에 걸쳐 바람직하지 않게 감소할 수 있다. PSD 또는 FTIR 기술에 사용되고, 더 작은 면적을 가지며, 이에 따라 주입되는 IR 방사선의 더 짧은 광로 길이를 갖는 유리 패널의 경우에, 유리 재료에 의한 IR 방사선의 흡수는 또한, 유리 패널을 결합시킨 디바이스의 전력 소모에 특히 영향을 미친다.
따라서, 터치 표면의 면적이 클 때 전체 터치 표면에 걸쳐 손상되지 않거나 충분한 감응성을 보장하기 위하여, 적외선에서 고도로 투과성인 유리 시트가, 이러한 맥락에서 매우 유용하다. 특히, 이들 기술에서 일반적으로 사용되는 780 nm 내지 1200 nm의 파장 범위에서의 흡광 계수가 1 m-1과 동일하거나 심지어 그 미만인 유리 시트가 이상적이다.
적외선에서(그리고 가시광선에서) 고투과율을 얻기 위하여, 유리 내의 총 철(이 분야에서의 표준 실무에 따라 Fe2O3로 표현됨)의 함량을 감소시킴으로써 저철분 함량을 갖는 유리(또는 "저철분" 유리)를 얻는 것으로 알려져 있다. 사용된 배치(batch) 재료(모래, 석회석, 돌로마이트 등)의 대부분에서 불순물로서 철이 존재하기 때문에 규산염 유리는 항상 철을 포함한다. 철은 제2 철 이온 Fe3 + 및 제1 철 이온 Fe2 +의 형태로 유리 구조에 존재한다. 제2 철 이온 Fe3 +의 존재는, 유리가 가시광 단파장에서 약하게 흡수하고, 근자외선에서 강하게 흡수(380 nm에 중심을 둔 흡수 밴드)하게 하는 반면, 제1 철 이온 Fe2 +(때때로 산화물 FeO로 표현됨)의 존재는 근적외선에서 강한 흡수(1050 nm에 중심을 둔 흡수 밴드)의 원인이다. 따라서, 총 철 함량(이들 두 가지 형태의 철 함량)의 증가는 가시광선 및 적외선에서의 흡수를 두드러지게 한다. 더욱이, 고농도의 제1 철 이온 Fe2 +은 적외선(특히, 근적외선)에서의 투과율을 감소시킨다. 그러나, 단지 총 철 함량을 변화시킴으로써 780 nm 내지 1200 nm의 파장 범위에서 터치 응용을 위해 충분히 낮은 흡광 계수를 얻기 위해서는, 이러한 총 철 함량을 대량으로 감소시킬 필요가 있는데, 이러한 총 철 함량의 대량 감소는 (i) 매우 순수한 배치 재료(존재하지도 않는 특정한 경우로 충분히 순수한 재료)에 대한 필요성으로 인해 지나치게 너무 높은 생산 비용을 초래하게 되고, (ii) 생산 문제(특히, 노(furnace)의 조기 마모 및/또는 노 내에서 유리를 가열하는 데 있어서의 어려움)를 야기하게 될 것이다.
유리의 투과율을 추가로 증가시키기 위해서, 유리에 존재하는 철을 산화시키는 것, 즉 제2 철 이온의 증가에 대한 제1 철 이온의 수를 감소시키는 것이 또한 알려져 있다. 유리의 산화도는, 유리에 존재하는 철 원자의 총 중량에 대한 Fe2 + 원자의 중량비, 즉 Fe2 +/총 Fe로서 정의된 그의 산화환원(redox) 비에 의해 제공된다.
유리의 산화환원 비를 감소시키기 위하여, 산화제를 배치 재료들의 혼합물에 첨가하는 것이 알려져 있다. 그러나, 알려진 대부분의 산화제들(황산염, 질산염 등)은 FTIR 또는 PSD 기술을 사용하는 터치패널 응용에 요구되는 IR 투과율 값을 얻기에 충분히 높은 산화력을 갖지 못한다.
본 발명의 목적은, 그의 구현예들 중 적어도 하나에서, 적외선에서 고투과율을 갖는 유리 시트를 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 근적외선에서 고투과율을 갖는 유리 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 그의 구현예들 중 적어도 하나에서, 대면적 터치스크린, 터치패널 또는 터치패드에서 터치 표면으로서 사용될 때, 터치 기능의 감응성에서의 감소를 전혀 또는 거의 야기하지 않는 유리 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 그의 구현예들 중 적어도 하나에서, 보다 보통인 크기의 터치스크린, 터치패널 또는 터치패드에서 터치 표면으로서 사용될 때, 디바이스의 전력 소모에 유리한 효과를 갖는 유리 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 그의 구현예들 중 적어도 하나에서, 적외선에서 고투과율을 갖고 선택된 응용에 대해 허용 가능한 외관을 갖는 유리 시트를 제공하는 것이다.
마지막으로, 본 발명의 또 다른 목적은 저비용으로 생산되고 적외선에서 고투과율을 갖는 유리 시트를 제공하는 것이다.
본 발명은 유리의 총 중량 기준으로 백분율로 표현된 양으로 하기를 포함하는 조성물을 갖는 유리 시트에 관한 것이다:
SiO2
55% 내지 85%
Al2O3
0% 내지 30%
B2O3
0% 내지 20%
Na2O
0% 내지 25%
CaO
0% 내지 20%
MgO
0% 내지 15%
K2O
0% 내지 20%
BaO
0% 내지 20%
총 철(Fe2O3의 형태로 표현됨)
0.002% 내지 0.04%.
본 발명에 따르면, 상기 조성물은:
* 크롬, 셀레늄, 구리, 세륨, 망간 및 안티몬으로부터의 적어도 2개의 성분을 추가로 포함하며; 크롬(Cr2O3의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.02중량%이고; 셀레늄(Se의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.08중량%이고; 구리(CuO의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.04중량%이고; 세륨(CeO2의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.8중량%이고; 망간(MnO의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 1.6중량%이고; 안티몬(Sb2O3의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.8중량%이고;
* 하기 식에 따른다.
[10.02*(Cr2O3/Fe2O3) + 4*(Se/Fe2O3) + 2.73*(CuO/Fe2O3)
+ 0.7*(CeO2/Fe2O3) + 0.23*(MnO/Fe2O3) + 0.11*(Sb2O3/Fe2O3) ] ≥ A;
A는 0.30과 동일하다.
따라서, 본 발명은 상기 언급된 기술적 문제를 해결할 수 있게 하므로 완전히 신규하고 진보적인 접근법에 기초한다. 구체적으로, 본 발명자들은 유리 조성물에서, 크롬, 셀레늄, 구리, 세륨, 망간 및 안티몬으로부터의 2개 이상의 성분의 특정 함량으로, 저함량의 철 및 특정 블렌드를 조합함으로써, 그의 외관 및 색채에 거의 또는 아예 영향을 주지 않고서, IR에서 매우 투과성인 유리 시트를 얻을 수 있음을 입증했다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 하기 설명을 읽을 때 더 분명히 명확해질 것이다.
본 명세서 전반에 걸쳐, 범위가 언급될 때, 이 범위의 한계점을 포함한다. 더욱이, 수치 범위 내의 각각의 그리고 모든 정수 값 및 하위 범위는 마치 명백하게 기재된 것처럼 명확히 포함된다. 또한, 본 명세서 전체에 걸쳐, 백분율 양 또는 함량 값은 유리의 총 중량에 대해 표현된, 중량을 기준으로 한 값이다. 또한, 본 명세서 전체에 걸쳐, 총 철 함량이 언급될 때, 그것은 Fe2O3 형태로 표현된다. 마찬가지로, 식에서, "Fe2O3"에 관하여 언급될 때, 그것은 사실상 총 철 함량이다.
본 발명에 따른 유리 시트는 다양한 범주에 속하는 유리로 제조될 수 있다. 따라서, 유리는 소다석회-실리카 유리, 알루미노규산염 유리 또는 붕규산염 유리 등일 수 있다. 바람직하게는 그리고 더 낮은 생산 비용을 이유로, 본 발명에 따른 유리 시트는 소다석회-실리카 유리의 시트이다. 이 바람직한 구현예에서, 유리 시트의 조성물은 유리의 총 중량을 기준으로 백분율로 표현된 양으로 하기를 포함할 수 있다.
SiO2
55% 내지 78%
Al2O3
0% 내지 18%
B2O3
0% 내지 18%
Na2O
5% 내지 20%
CaO
0% 내지 15%
MgO
0% 내지 10%
K2O
0% 내지 10%
BaO
0% 내지 5%
총 철(Fe2O3의 형태로 표현됨)
0.002% 내지 0.04%.
더 바람직하게는, 이러한 구현예에 따르면, 유리 시트의 조성물은 유리의 총 중량을 기준으로 백분율로 표현된 양으로 하기를 포함할 수 있다.
SiO2
60% 내지 75%
Al2O3
0% 내지 6%
B2O3
0% 내지 4%
CaO
0% 내지 15%
MgO
0% 내지 10%
Na2O
5% 내지 20%
K2O
0% 내지 10%
BaO
0% 내지 5%
총 철(Fe2O3의 형태로 표현됨)
0.002% 내지 0.04%.
유리하게는 그리고 특정 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 유리 시트의 조성물은 붕소를 함유하지 않는다(이는 붕소가 의도적으로 첨가되지 않지만 매우 소량의 바람직하지 않은 불순물의 형태로 존재할 수 있음을 의미한다).
유리하게는 그리고 또 다른 특정 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 유리 시트의 조성물은 리튬을 함유하지 않는다(이는 리튬이 의도적으로 첨가되지 않지만 매우 소량의 바람직하지 않은 불순물의 형태로 존재할 수 있음을 의미한다).
유리하게는 그리고 또 다른 특정 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 유리 시트의 조성물은 아연을 함유하지 않는다(이는 아연이 의도적으로 첨가되지 않지만 매우 소량의 바람직하지 않은 불순물의 형태로 존재할 수 있음을 의미한다).
유리하게는 그리고 또 다른 특정 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 유리 시트의 조성물은 스트론튬을 함유하지 않는다(이는 스트론튬이 의도적으로 첨가되지 않지만 매우 소량의 바람직하지 않은 불순물의 형태로 존재할 수 있음을 의미한다).
유리하게는 그리고 여전히 또 다른 특정 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 유리 시트의 조성물은 코발트를 함유하지 않는다(이는 코발트가 의도적으로 첨가되지 않지만 매우 소량의 바람직하지 않은 불순물의 형태로 존재할 수 있음을 의미한다). 바람직하게는, 이러한 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 유리 시트의 조성물은 0.0005% 미만의 코발트(Co의 형태로 표현됨) 함량을 포함한다. 더 바람직하게는, 본 발명에 따른 유리 시트의 조성물은 0.0002% 미만 또는 한층 더 좋게는 0.0001% 미만의 코발트 함량을 포함한다. 한층 더 바람직하게는, 본 발명에 따른 유리 시트의 조성물은 0.00005% 미만 또는 한층 더 좋게는 0.00001% 미만의 코발트 함량을 포함한다.
본 발명의 맥락에서 용어 "유리"는 완전히 비정질 재료를 의미하며, 이에 따라 임의의 결정질 재료, 심지어 부분적 결정질 재료(예컨대, 이를 테면 시험관결정질(vitrocrystalline) 또는 유리-세라믹 재료)조차도 배제하는 것으로 이해된다.
본 발명에 따른 유리 시트는 플로트 공정, 인발 공정, 롤링 공정 또는 용융된 유리 조성물로부터 유리 시트를 제조하기 위한 임의의 다른 공지 공정에 의해 얻어진 유리 시트일 수 있다. 본 발명에 따른 바람직한 구현예에 따르면, 유리 시트는 플로트 유리의 시트이다. 표현 "플로트 유리의 시트"는 플로트 공정에 의해 형성된 유리 시트를 의미하는 것으로 이해되는데, 플로트 유리 공정은, 환원성 조건 하에서, 용융된 유리를 용융된 주석 배쓰(bath) 상에 붓는 것으로 이루어진다. 알려진 것처럼, 플로트 유리의 시트는 "주석 측면(tin side)"이라 지칭되는, 즉 시트의 표면 부근에 있는 유리의 영역이 주석으로 강화된(enriched) 측면을 포함한다. 용어 "주석으로 강화된"은 유리의 코어의 조성물에 대해 주석의 농도가 증가된 것을 의미하는 것으로 이해되며, 이때 상기 조성물은 주석이 실질적으로 없거나 그렇지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 유리 시트는 다양한 크기이며 비교적 클 수 있다. 이는, 예를 들어, 최대 3.21 m × 6 m 또는 3.21 m × 5.50 m 또는 3.21 m × 5.10 m 또는 3.21 m × 4.50 m("PLF" 유리 시트) 또는 심지어, 예를 들어 3.21 m × 2.55 m 또는 3.21 m × 2.25 m("DLF" 유리 시트)범위의 치수를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 유리 시트는 두께가 0.1 내지 25 mm 사이일 수 있다. 유리하게는, 터치패널 응용의 경우에, 본 발명에 따른 유리 시트는 두께가 0.1 내지 6 mm 사이일 수 있다. 바람직하게는, 터치스크린 응용의 경우에, 중량상의 이유로, 본 발명에 따른 유리 시트의 두께는 0.1 내지 2.2 mm일 것이다.
본 발명에 따르면, 유리 시트의 조성물은 유리의 총 중량에 대해 0.002중량% 내지 0.04 중량% 범위의 총 철(Fe2O3의 형태로 표현됨) 함량을 포함한다. 0.04중량% 이하의 총 철(Fe2O3의 형태로 표현됨) 함량은 유리 시트의 IR 투과율을 추가로 증가시킬 수 있게 한다. 최소값은 유리의 원가가 과도하게 증가하지 않도록 보장하는데, 이는 이러한 낮은 철 값이 종종 매우 순수한 고가의 배치 재료 또는 그밖에 배치 정제가 필요하기 때문이다. 바람직하게는, 유리 시트의 조성물은 유리의 총 중량에 대해 0.002중량% 내지 0.02중량% 범위의 총 철(Fe2O3의 형태로 표현됨) 함량을 포함한다. 가장 바람직하게는, 조성물은 유리의 총 중량에 대해 0.002중량% 내지 0.014중량% 미만 범위의 총 철(Fe2O3의 형태로 표현됨) 함량을 포함한다.
본 발명에 따른 유리 시트의 조성물은 하기 식(이하 "식 A"로 지칭됨)에 상응한다.
[10.02*(Cr2O3/Fe2O3) + 4*(Se/Fe2O3) + 2.73*(CuO/Fe2O3)
+ 0.7*(CeO2/Fe2O3) + 0.23*(MnO/Fe2O3) + 0.11*(Sb2O3/Fe2O3) ] ≥ A;
여기서, A는 0.30과 동일하다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 앞서의 "식 A"에서, A는 0.6과 동일하고, 바람직하게는 0.9와 동일하다. 더 바람직하게는, 앞서의 "식 A"에서, A는 1.2와 동일하고, 사실상 심지어 1.5, 1.8, 2.1, 2.4 또는 한층 더 좋게는 2.7과 동일하다. 매우 바람직하게는, 앞서의 "식 A"에서, A는 3.0과 동일하다. 이러한 A의 증가 값은 유리 시트의 IR 범위 내 투과율에 대한 유리한 효과가 점점 더 커질 수 있게 한다.
본 발명에 따르면, 상기 조성물은 크롬, 셀레늄, 구리, 세륨, 망간 및 안티몬으로부터의 적어도 2개 성분을 포함하며; 크롬(Cr2O3의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.02중량%이고; 셀레늄(Se의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.08중량%이고; 구리(CuO의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.04중량%이고; 세륨(CeO2의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.8중량%이고; 망간(MnO의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 1.6중량%이고; 안티몬(Sb2O3의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.8중량%이며, 크롬, 셀레늄, 구리, 세륨, 망간 및 안티몬으로부터의 성분이 본 발명의 조성물에 존재하지 않는 경우, 각각의 함량은 0일 수 있음이 이해된다.
조성물이 셀레늄, 구리, 세륨, 망간 및 안티몬으로부터의 적어도 하나의 성분 및 크롬을 포함하는 본 발명의 특정 구현예는 IR 범위 내 투과율의 개선 측면에서 특히 우수한 것으로 입증되었다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 조성물은
- 0.5이하의 Cr2O3/Fe2O3 비;
- 2이하의 Se/Fe2O3 비;
- 1.2이하의 CuO/Fe2O3 비;
- 20이하의 CeO2/Fe2O3 비;
- 40이하의 MnO/Fe2O3 비; 및
- 20이하의 Sb2O3/Fe2O3 비
를 포함하고; 크롬, 셀레늄, 구리, 세륨, 망간 및 안티몬으로부터의 성분이 본 발명의 조성물에 존재하지 않는 경우, 각각의 이들 비는 0일 수 있음이 이해된다. 이 구현예는 철에 대해 크롬, 셀레늄, 구리, 세륨, 망간 및 안티몬으로부터의 성분의 존재를, IR 범위 내의 그것의 투과율에 대해 긍정적인 효과를 추가로 얻지 않으면서, 최종 유리 시트의 특정 특성(예를 들어, 그것의 색채 또는 심지어 그것의 비용)에 과도하게 상당한 정도로 해로울 함량 미만으로 제한하는 이점을 갖는다.
이러한 마지막 구현예에 따르면 그리고 유리하게는, 상기 조성물은
- 0.25이하의 Cr2O3/Fe2O3 비;
- 1이하의 Se/Fe2O3 비;
- 0.6이하의 CuO/Fe2O3 비;
- 10이하의 CeO2/Fe2O3 비;
- 20이하의 MnO/Fe2O3 비; 및
- 10이하의 Sb2O3/Fe2O3 비
를 포함하고; 이는 철에 대해 크롬, 셀레늄, 구리, 세륨, 망간 및 안티몬으로부터의 성분의 존재를, IR 범위 내의 그것의 투과율에 대해 매우 제한된 효과를 얻게 하면서, 여전히 최종 유리 시트의 특정 특성(예를 들어, 그것의 색채 또는 심지어 그것의 비용)에 비교적 상당한 정도로 해로울 함량 미만으로 다시 제한하는 이점을 갖는다.
본 발명의 유리한 구현예에 따르면, 조성물은 하기 식(이하 "식 B"로 지칭됨)에 따른다.
[2*(Cr2O3/Fe2O3) + 0.5*(Se/Fe2O3) + 0.83*(CuO/Fe2O3)
+ 0.05*(CeO2/Fe2O3) + 0.025*(MnO/Fe2O3) + 0.05*(Sb2O3/Fe2O3)] ≤ B;
B는 2와 동일하다.
이러한 구현예는 철에 대해, 더 높은 함량의 성분 크롬, 셀레늄, 구리, 세륨, 망간 및 안티몬의 최적화를 나타내며, 이는 최종 유리 시트의 다른 특성(예를 들어, 그것의 색채)에 대한 영향을 제한하면서, IR 범위 내에서 최고의 투과율을 얻을 수 있게 한다.
바람직하게는, "식 B"에서, B는 1과 동일하고, 더 바람직하게는 0.5 또는 한층 더 좋게는 0.25와 동일하다. "식 B"에서, 이러한 B의 감소 값은 상기 언급된 최적화를 추가로 개선시킨다.
일 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 유리 시트의 조성물은 크롬, 셀레늄, 구리, 세륨, 망간 및 안티몬으로부터 적어도 3개의 성분을 포함한다. 유리하게는, 본 발명에 따른 유리 시트의 조성물은 크롬, 셀레늄, 구리, 세륨, 망간 및 안티몬으로부터 적어도 4개의 성분을 포함한다. 이러한 구현예는 유리의 흡광 계수 이외의 최종 유리의 특정 특성 및/또는 유리의 생산성(productibility)에서의 특정 제약에 관하여 자유도를 더 크게 할 수 있게 하는 효과를 갖는다. 예를 들어, 이는 최종 유리의 색채 및/또는 광 투과율의 측면에서 각각의 성분의 영향을 더욱 미세하게 변화시킬 수 있게 할 것이다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 유리 시트의 조성물은 세륨 및 안티몬의 임의의 조합을 제외하고는, 크롬, 셀레늄, 구리, 세륨, 망간 및 안티몬으로부터 적어도 2개의 성분을 포함한다. 본 발명의 조성물의 이러한 조합은 일사(insolate)에 상당히 높고 일반적으로 바람직하지 않은 능력을 나타내는 유리를 생성한다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 조성물은 중량 기준으로 20 ppm 미만의 Fe2 +(FeO의 형태로 표현됨) 함량을 포함한다. 바람직하게는, 조성물은 10 ppm 미만, 또는 한층 더 좋게는 7 ppm 미만의 Fe2 +(FeO의 형태로 표현됨) 함량을 포함한다. 이들 함량 범위는 특히 IR의 투과율 측면에서 매우 만족스러운 특성을 얻을 수 있게 한다. 가장 바람직하게는, 조성물은 5 ppm 미만, 또는 한층 더 좋게는 2.5 ppm 미만의 Fe2+(FeO의 형태로 표현됨) 함량을 포함한다.
본 발명에 따르면, 유리 시트는 IR에서 고투과율을 갖는다. 보다 정확하게는, 본 발명의 유리 시트는 근적외선에서 고투과율을 갖는다.
적외선 범위에서의 유리의 우수한 투과율을 정량화하기 위하여, 본 명세서에서는, 1050 nm, 950 nm 및 850 nm 파장에서의 흡광 계수를 사용할 것이며, 이는 우수한 투과율을 얻기 위하여 가능한 한 낮아야만 하는 경우이다. 흡광 계수는 주어진 매질 내에서의 전자기선에 의해 이동되는 광로 길이에 대한 흡광도의 비에 의해 정의된다. 이는 m-1 단위로 표현된다. 따라서, 이는 재료의 두께와 무관하지만, 흡수되는 방사선의 파장 및 재료의 화학적 성질에 종속한다.
유리의 경우에, 선택된 파장 λ에서의 흡광 계수(μ)는 투과율(T)의 측정값으로부터, 그리고 재료(두께=겹)의 굴절률 n으로부터 계산될 수 있으며, n, ρ 및 T의 값은 선택된 파장 λ에 종속한다:
여기서, ρ = (n-1)2/(n+1)2이다.
유리하게는, 본 발명에 따른 유리 시트는 1050 nm의 파장에서의 흡광 계수가 5 m-1 미만이다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 유리 시트는 1050 nm의 파장에서의 흡광 계수가 2 m-1 이하, 또는 한층 더 좋게는 1.5 m-1 이하이다. 가장 바람직하게는, 본 발명에 따른 유리 시트는 1050 nm의 파장에서의 흡광 계수가 1 m-1 이하, 또는 한층 더 좋게는 1.5 m-1 이하이다.
역시 유리하게는, 본 발명에 따른 유리 시트는 950 nm의 파장에서의 흡광 계수가 5 m-1 미만이다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 유리 시트는 950 nm의 파장에서의 흡광 계수가 2 m-1 이하, 또는 한층 더 좋게는 1.5 m-1 이하이다. 가장 바람직하게는, 본 발명에 따른 유리 시트는 950 nm의 파장에서의 흡광 계수가 1 m-1 이하이다.
역시 유리하게는, 본 발명에 따른 유리 시트는 850 nm의 파장에서의 흡광 계수가 5 m-1 미만이다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 유리 시트는 850 nm의 파장에서의 흡광 계수가 2 m-1 이하, 또는 한층 더 좋게는 1.5 m-1 이하이다. 가장 바람직하게는, 본 발명에 따른 유리 시트는 850 nm의 파장에서의 흡광 계수가 1 m-1 이하이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 유리 시트의 조성물은, 배치 재료에 특히 함유된 불순물에 더하여, 첨가제(예컨대, 유리의 용융 촉진제 또는 정련 촉진제), 또는 용융로를 형성하는 내화물의 용해로 인한 성분들을 적은 비율로 포함할 수 있다.
본 발명의 유리한 일 구현예에 따르면, 유리 시트의 조성물은 요망되는 효과에 따라 적절한 양으로 하나 이상의 다른 착색제를 추가로 포함할 수 있다. 이/이들 착색제(들)는, 예를 들어 얻어진 약간의 색을 "중화"시키는 데, 그리고 이에 따라 본 발명의 유리의 착색을 더 중성이 되게 할 수 있다. 대안적으로, 이/이들 착색제(들)는 요망되는 색을 얻는데 사용될 수 있다.
앞서의 구현예와 조합될 수 있는 본 발명의 또 다른 유리한 구현예에 따르면, 유리 시트는 얻어질 수 있는 약간의 색을 변경시키거나 중화시킬 수 있게 하는 층 또는 필름(예를 들어, 착색 PVB 필름)으로 코팅될 수 있다.
본 발명에 따른 유리 시트는 유리하게는 화학적으로 또는 열적으로 템퍼링될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 유리 시트는 적어도 하나의 얇고 투명한 전기 전도성 층으로 코팅된다. 본 발명에 따른 얇고 투명한 전도성 층은, 예를 들어 SnO2:F, SnO2:Sb 또는 ITO(인듐 주석 산화물), ZnO:Al 또는 심지어 ZnO:Ga를 기재로 한 층일 수 있다.
본 발명의 또 다른 유리한 구현예에 따르면, 유리 시트는 적어도 하나의 반사방지성(또는 반사방지) 층으로 코팅된다. 이 구현예는 본 발명의 유리 시트를 스크린의 전면(front face)으로서 사용하는 경우에 명백히 유리하다. 본 발명에 따른 반사방지성 층은, 예를 들어 저굴절률-다공성 실리카를 기재로 한 층일 수 있거나, 이는 다수의 층들(다층), 특히 다층의 유전층들로 제조될 수 있으며, 상기 다층은 저- 및 고-굴절율 층들을 교대로 포함하며 저굴절률 층으로 종결한다.
또 다른 구현예에 따르면, 유리 시트는 적어도 하나의 얼룩방지 층으로 코팅되어 얼룩이 유리 시트를 오염시키는 것을 제한/방지하게 한다. 이 구현예는 또한 본 발명의 유리 시트를 터치스크린의 전면으로서 사용하는 경우에 유리하다. 이러한 층은 반대면 상에 침착된 얇고 투명한 전기 전도성 층과 조합될 수 있다. 이러한 층은 동일면 상에 침착된 반사방지성 층과 조합될 수 있으며, 얼룩방지 층은 다층의 외측에 놓여지며, 이에 따라 반사방지성 층을 덮는다.
본 발명에 따른 유리 시트는 또한 그것의 주요 면들 중 적어도 하나 상에서 처리되어, 예를 들어 산 또는 염기로 무광처리되어(frosted), 예를 들어 얼룩방지 특성 또는 심지어 반사방지 또는 방현(antiglare) 특성을 발생시킬 수 있다. 이는 또한 본 발명의 유리 시트가, 터치 스크린이든 또는 다른 스크린이든 무관하게, 스크린의 전면으로서 사용되는 경우에 특히 유리하다.
요망되는 응용 및/또는 특성에 따라, 다른 층/다른 처리가 본 발명에 따른 유리 시트의 한 면 및/또는 다른 면 상에서 침착되고/수행될 수 있다.
본 발명에 따른 유리 시트의 모든 구현예는, 달리 명백하게 언급되지 않는 한, 물론, 구현예의 각각의 가능한 조합을 추가로 기재할 필요 없이 서로 조합될 수 있다.
더욱이, 본 발명은 또한 터치 표면을 정의하는 본 발명에 따른 적어도 하나의 유리 시트를 포함하는 터치스크린 또는 터치패널 또는 터치패드에 관한 것이다. 이러한 구현예에 따르면, 터치스크린 또는 터치패널 또는 터치패드는 유리하게는 FTIR 또는 PSD 광학 기술을 사용한다. 특히, 스크린의 경우, 유리 시트는 유리하게는 디스플레이 표면 상에 놓여진다. 그러므로, 본 발명의 유리 시트와 관련하여 상기 기재된 모든 구현예는 본 발명에 따른 터치스크린 또는 터치패널 또는 터치패드에 또한 적용된다.
마지막으로, 본 발명은 또한 본질적으로 상기 시트 내부에서 전파되는 적외 방사선을 사용하는 디바이스에서의 본 발명에 따른 유리 시트의 용도에 관한 것이다. 그러므로, 본 발명의 유리 시트와 관련하여 상기 기재된 모든 구현예도 또한 본 발명에 따른 용도에 적용된다.
표현 "본질적으로 시트의 내부에서 전파되는 방사선"은 시트의 2개의 주요 면들 사이에서 유리 시트의 벌크(bulk)를 통해 전파되는 방사선을 나타내는 것으로 이해된다.
유리하게는, 본 발명에 따른 용도의 일 구현예에 따르면, 적외 방사선은 내부 전반사에 의해 전파된다. 이러한 구현예에서, 적외 방사선은 상기 시트의 하나 이상의 에지로부터 유리 시트 내로 주입될 수 있다. 표현 "시트의 에지"는 시트의 두께에 의해 정의되고, 시트의 2개의 주요 면에 실질적으로 수직인 4개의 표면 각각을 의미하는 것으로 이해된다. 역시 이 구현예에서, 적외 방사선은 특정 각에서 주요 면들 중 하나 또는 둘 모두로부터 유리 시트 내로 주입될 수 있다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하지만 그것의 범위를 임의의 방식으로 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
실시예
배치 재료를 분말 형태로 혼합하고 용융 도가니에 넣었으며, 상기 혼합물은 하기 표에 명시된 기본 조성을 갖는다.
다른 양의 철 및 또한 크롬, 셀레늄, 구리, 세륨, 망간 및 안티몬으로부터 적어도 2개의 성분으로 여러 샘플을 제조하였으며, 기본 조성은 동일하게 두었다(실리카 함량은, 철, 및 크롬, 셀레늄, 구리, 세륨, 망간 및 안티몬으로부터의 추가의 성분을 고려하여, 총 100%를 달성하도록 각각의 경우에 조정된다). 샘플 1(참조/비교 샘플)은 철 함량이 낮고 크롬, 셀레늄, 구리, 세륨, 망간 또는 안티몬이 첨가되지 않은 선행 기술의 유리(고투명(extra-clear) 유리로 지칭됨)에 상응한다. 샘플 2 내지 19는 본 발명에 따른 유리 시트 조성물들에 상응한다.
시트 형태의 각각의 유리 샘플의 광학 특성을 측정하였으며, 특히, 150 mm 직경의 적분구를 구비하고 측정을 위하여 구의 입력 포트 내에 샘플이 놓여지는 퍼킨 엘머 람다(Perkin Elmer Lambda) 950 분광 광도계를 사용하는 투과율의 측정을 통해 850 nm, 950 nm 및 1050 nm의 파장에서의 흡광 계수(N)를 측정하였다.
하기 표는 참조 샘플 1에 대한 값과 비교하여 본 발명에 따르는 샘플에 대해 얻어진 1050 nm, 950 nm 및 850 nm의 파장에서의 흡광 계수의 변화(Δ)를 나타낸다. 표는 마찬가지로 본 발명에 따른 "식 A 및 B"에 대해 계산된 값을 예시한다.
결과는, 본 발명에 따르는 함량 범위 내의 크롬, 셀레늄, 구리, 세륨, 망간 및 안티몬으로부터의 적어도 2개의 성분의 첨가가 850 nm, 950 nm 및 1050 nm의 파장에서의 흡광 계수 중 적어도 하나를 매우 현저히 감소시킬 수 있도록 하고, 이에 따라 일반적으로 근적외선에서 방사선의 흡수를 감소시킬 수 있도록 한다는 것을 보여준다.
Claims (15)
- 유리의 총 중량 기준으로 백분율로 표현된 양으로 하기를 포함하는 조성물을 갖는 유리 시트로서,
SiO2 55% 내지 85%
Al2O3 0% 내지 30%
B2O3 0% 내지 20%
Na2O 0% 내지 25%
CaO 0% 내지 20%
MgO 0% 내지 15%
K2O 0% 내지 20%
BaO 0% 내지 20%
총 철(Fe2O3의 형태로 표현됨) 0.002% 내지 0.04%;
상기 조성물은 크롬, 셀레늄, 구리, 세륨, 망간 및 안티몬으로부터 적어도 2개의 성분을 추가로 포함하며; 크롬(Cr2O3의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.02중량%이고; 셀레늄(Se의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.08중량%이고; 구리(CuO의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.04중량%이고; 세륨(CeO2의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.8중량%이고; 망간(MnO의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 1.6중량%이고; 안티몬(Sb2O3의 형태로 표현됨)의 최대 함량은 0.8중량%이고;
조성물은 하기 식에 따름을 특징으로 하는 유리 시트:
[10.02*(Cr2O3/Fe2O3) + 4*(Se/Fe2O3) + 2.73*(CuO/Fe2O3)
+ 0.7*(CeO2/Fe2O3) + 0.23*(MnO/Fe2O3) + 0.11*(Sb2O3/Fe2O3)] ≥ A
(A는 0.30과 동일함). - 제1항에 있어서,
A가 0.6과 동일함을 특징으로 하는 유리 시트. - 제2항에 있어서,
A가 0.9와 동일함을 특징으로 하는 유리 시트. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
조성물이
- 0.5이하의 Cr2O3/Fe2O3 비;
- 2이하의 Se/Fe2O3 비;
- 1.2이하의 CuO/Fe2O3 비;
- 20이하의 CeO2/Fe2O3 비;
- 40이하의 MnO/Fe2O3 비; 및
- 20이하의 Sb2O3/Fe2O 비
를 포함함을 특징으로 하는 유리 시트. - 제4항에 있어서,
조성물이
- 0.25이하의 Cr2O3/Fe2O3 비;
- 1이하의 Se/Fe2O3 비;
- 0.6이하의 CuO/Fe2O3 비;
- 10이하의 CeO2/Fe2O3 비;
- 20이하의 MnO/Fe2O3 비; 및
- 10이하의 Sb2O3/Fe2O3 비
를 포함함을 특징으로 하는 유리 시트. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
조성물이 하기 식에 따름을 특징으로 하는 유리 시트.
[2*(Cr2O3/Fe2O3) + 0.5*(Se/Fe2O3) + 0.83*(CuO/Fe2O3)
+ 0.05*(CeO2/Fe2O3) + 0.025*(MnO/Fe2O3) + 0.05*(Sb2O3/Fe2O3)] ≤ B
(B는 2와 동일함). - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
조성물이 유리의 총 중량에 대해 0.002중량% 내지 0.02중량%의 총 철(Fe2O3의 형태로 표현됨) 함량을 포함함을 특징으로 하는 유리 시트. - 제7항에 있어서,
조성물이 유리의 총 중량에 대해 0.002중량% 내지 0.014중량% 미만의 총 철(Fe2O3의 형태로 표현됨) 함량을 포함함을 특징으로 하는 유리 시트. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
조성물이 10 ppm 미만의 Fe2 +(FeO의 형태로 표현됨) 함량을 포함함을 특징으로 하는 유리 시트. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
1050 nm의 파장에서 5 m-1 미만의 흡광 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 시트. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
850 nm의 파장에서 5 m-1 미만의 흡광 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 시트. - 터치 표면을 정의하는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 유리 시트를 포함하는 터치스크린 또는 터치패널 또는 터치패드.
- 제12항에 있어서,
FTIR 또는 PSD 광학 기술을 사용하는 터치스크린 또는 터치패널 또는 터치패드. - 본질적으로 상기 시트 내에서 전파되는 적외 방사선을 사용하는 디바이스에서의 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 유리 시트의 용도.
- 제14항에 있어서, 적외 방사선이 총 내부 전반사에 의해 전파됨을 특징으로 하는 용도.
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