KR20220024552A - 인을 포함하는 디스플레이 조성물들 및 낮은 이온 전계 강도 조절제들 - Google Patents

인을 포함하는 디스플레이 조성물들 및 낮은 이온 전계 강도 조절제들 Download PDF

Info

Publication number
KR20220024552A
KR20220024552A KR1020227001298A KR20227001298A KR20220024552A KR 20220024552 A KR20220024552 A KR 20220024552A KR 1020227001298 A KR1020227001298 A KR 1020227001298A KR 20227001298 A KR20227001298 A KR 20227001298A KR 20220024552 A KR20220024552 A KR 20220024552A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
percent
glass substrate
glass
gpa
zno
Prior art date
Application number
KR1020227001298A
Other languages
English (en)
Inventor
티모시 마이클 그로쓰
알렉산드라 라이 칭 카오 앤드류스 미첼
Original Assignee
코닝 인코포레이티드
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 코닝 인코포레이티드 filed Critical 코닝 인코포레이티드
Publication of KR20220024552A publication Critical patent/KR20220024552A/ko

Links

Images

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
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
    • C03C3/087—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal containing calcium oxide, e.g. common sheet or container glass
    • 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
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
    • 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
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • 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
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • C03C3/093—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium containing zinc or zirconium
    • 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
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/097—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing phosphorus, niobium or tantalum

Abstract

유리 조성물 및 기판이 제공된다. 상기 유리 기판은 약 50 내지 약 80 몰 퍼센트의 SiO2; 약 1 내지 약 30 몰 퍼센트의 Al2O3; 0 내지 약 30 몰 퍼센트의 B2O3; 약 1.0 내지 약 10.1 몰 퍼센트의 P2O5; 및 약 10.5 내지 약 15.7 몰 퍼센트의 SrO, BaO, K2O, 또는 이들의 조합;을 포함하며, 상기 유리 기판은 약 5 퍼센트 미만의 ZnO, MgO, CaO, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다

Description

인을 포함하는 디스플레이 조성물들 및 낮은 이온 전계 강도 조절제들
본 출원은 2019년 6월 13일 출원된 미국 예비 출원 일련번호 제62/861,095호의 35 U.S.C.§119 하의 우선권의 이익을 주장하며, 그 내용은 전체로서 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.
본 개시 내용은 일반적으로 유리 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디스플레이 응용들, 예컨데 박막 트랜지스터(TFT) 또는 유기 발광 다이오드(OLED)를 갖는 장치들을 위한 유리 기판에 관한 것이다.
전자 장치들이 계속해서 소형화되고 복잡해짐에 따라 디스플레이 패널들의 제조에 사용되는 유리 기판들에 대한 요구 사항들은 더욱 엄격해지고 있다. 예를 들어, 더 작고 얇은 유리 기판들은 유리 기판들의 치수 변화들에 대해 더 낮은 허용 오차를 가질 수 있다. 유사하게, 예를 들어 강도, 밀도 및 탄성도와 같은 유리 기판 특성들에서의 변화들에 대한 허용 오차들도 감소할 수 있다. 특정 유리 기판 조성의 치수들 및 특성들은 일반적으로 열 이력에 의존한다. 예를 들어, 빠른 속도로 담금질하여(quenching) 제조된 유리는 느린 속도로 제조되거나 유리 전이 온도 근처에서 어닐링된 것보다 상대적으로 더 개방된(open) 구조를 가질 수 있다. 느슨하게 채워진 개방된 구조를 가지면 유리가 그 전체 구조에 영향을 미치지 않고 온도 범위에 걸쳐 소규모 구조적 변화를 수용할 수 있게 할 수 있다. 즉, 유리의 특성은 온도에 덜 의존한다. 대조적으로, 국부적인 결정 구조들을 갖는 유리를 포함하여 덜 개방된 구조를 갖는 유리는 온도 범위에 걸쳐 구조적 변화들을 수용하는 능력이 덜할 수 있다. 결과적으로 특정 유리는 냉각 또는 마무리 전에 전자 장치들의 사양을 충족하지만 냉각 또는 후속 처리 후에 사양을 충족하지 못할 수 있다. 따라서, 디스플레이 응용들을 위한 적절한 기판들인 유리 조성물들에 대한 요구가 존재한다.
다양한 실시예들에서, 유리 기판이 제공된다. 상기 유리 기판은, 몰 퍼센트로서, 약 40 내지 약 80 퍼센트의 SiO2; 약 1 내지 약 30 퍼센트의 Al2O3; 0 내지 약 30 퍼센트의 B2O3; 약 1.0 내지 약 10.1 퍼센트의 P2O5; 및 약 10.5 내지 약 15.7 퍼센트의 SrO, BaO, K2O, 또는 이들의 조합;을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 상기 유리 기판은 약 5 퍼센트 미만의 ZnO, MgO, CaO, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 상기 유리 기판을 포함하는 장치가 제공된다.
추가적인 피쳐들(features) 및 이점들이 이어지는 상세한 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로는 그 설명으로부터 당업자에게 명백해지거나, 또는 이어지는 상세한 설명, 청구항들 뿐만 아니라 첨부된 도면들을 포함하여 본 명세서에서 기술된 방법들을 실시함으로써 인식될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 하기의 상세한 설명 모두는 단지 예시적이며, 청구항들의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 뼈대를 제공하도록 의도된다. 첨부 도면들은 추가의 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면들은 다양한 실시예들의 원리들 및 동작들을 설명하는 상세한 설명과 함께 하나 이상의 실시예(들)을 예시한다.
도 1a는 정상(normal) 유리에 대한 가상 온도(Tf)를 보여주는 그래프이다.
도 1b는 변칙(anomalous) 유리에 대한 가상 온도(Tf)를 보여주는 그래프이다.
이제 본 바람직한 실시예(들)에 대한 참조가 상세히 이루어질 것이며, 그 예가 첨부 도면들에 예시된다. 가능하면 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호들이 동일하거나 유사한 부분들을 지칭하기 위해 사용된다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술 및 과학 용어들은 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에 기재된 것과 유사하거나 등가인 임의의 방법들 및 재료들이 본 출원의 실시예들의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 바람직한 방법들 및 재료들이 기재되어 있다. 일반적으로, 화학과 관련하여 사용되는 명명법들 및 기술들은 당업계에 알려져 있고 일반적으로 사용된다. 구체적으로 정의되지 않은 특정 실험 기술들은 일반적으로 당업계에 공지된 통상적인 방법들에 따라 그리고 본 명세서 전체에 걸쳐 인용 및 논의되는 다양한 일반적이고 보다 구체적인 참고문헌들에 기재된 바와 같이 수행된다.
본 개시 내용에서, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 복수 참조를 포함하고, 특정 수치 값에 대한 참조는 문맥에서 명백하게 달리 나타내지 않는 한 적어도 그 특정 값을 포함한다. 본 명세서에 사용된 용어 "실질적인", "실질적으로" 및 이들의 변형들은 설명된 특징이 값 또는 설명과 동일하거나 대략적으로 동일함을 주목하도록 의도된다. 값들이 근사치로 표현될 때 선행사 "약"을 사용하여 특정 값이 다른 실시예를 형성함을 이해할 수 있을 것입니다. 인용된 경우 모든 범위는 포괄적이고 결합 가능하다.
유리 조성물에서 특정 성분의 농도 및/또는 부재를 설명하기 위해 사용될 때 용어 "무함유(free)" 및 "실질적으로 무함유(substantially free)"는 그 성분이 유리 원료들 또는 조성물에 의도적으로 첨가되지 않았음을 의미한다. 그러나, 존재한다면, 조성물 내의 성분의 함량은 공정에서 불가피하게 포함되는 불순물 수준에 불과하다. 예를 들어, 유리 조성물은 약 0.1 몰%(mol%) 미만, 0.05 mol% 미만, 0.03 mol% 미만, 0.01 mol% 미만 등의 양으로 오염물 또는 트램프로서 성분의 미량을 함유할 수 있다.
유리의 액상선 온도(Tliq)는 그 이상에서 결정상이 유리와 평형으로 공존할 수 없는 온도(℃)이다. 액상선 점도는 액상선 온도에서 유리의 점도이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 전계 강도(F)는 양이온의 원자가(Zc)를 양이온 반경(rc) 및 음이온 반경(ra)의 제곱합으로 나눈 것으로 정의된다: F = Zc/(rc + ra)2. 이와 관련하여 1.3보다 큰 값은 높은 전계 강도로 간주되고 0.4 미만의 값은 낮은 전계 강도로 간주되며, 0.4와 1.3 사이의 값은 중간 전계 강도로 간주된다.
가상 온도(Tf)는 유리의 구조 및 특성을 특성화하는 데 효과적인 매개변수이다. 주어진 유리에 대해, 가상 온도는 갑자기 그 온도 범위 내로 가져오면 유리가 평형을 이루는 온도(또는 온도 범위)에 해당한다. 용융물의 냉각 속도는 가상 온도에 영향을 준다. 예를 들어, 도 1a는 온도 범위에 걸쳐 "정상(normal)" 유리에 대한 체적 변화를 보여주는 그래프를 묘사한다. 냉각 속도가 빠를수록 가상 온도가 높아진다. 도 1b에 도시된 바와 같이, "변칙(anomalous)" 유리들에 대해 반대 경향이 관찰되지만, 본 명세서에서는 정상 유리들만이 개시된다. 도 1b는 냉각 속도가 느릴수록 가상 온도가 낮아짐을 보여준다. "정상"으로 특성화되는 유리들의 경우 영률, 전단 계수, 굴절률 및 밀도와 같은 속성들은 가상 온도가 증가함에 따라 감소한다. 가상 온도에 따른 이러한 특성들의 변화율은 유리 조성에 의존한다. 유리의 가상 온도는 유리 전이 범위에서 주어진 온도로 유리를 유지함으로써 설정될 수 있다. 가상 온도를 재설정하는 데 필요한 최소 시간은 30 x ((열처리 온도에서 유리의 점도)/전단 계수)로 근사될 수 있다. 새로운 가상 온도에 대한 완전한 이완을 보장하기 위해 유리들은 30 x ((열 처리 온도에서 유리의 점도)/전단 계수)를 훨씬 초과하는 시간으로 유지될 수 있다.
열 이력에 대한 유리의 민감도는 어닐링점 온도로 설정된 가상의 온도(본 명세서에서 "제1 종말점"으로 지칭됨)를 갖는 유리의 영률과 변형점(strain point) 온도(본 명세서에서 "제2 종말점"으로 지칭됨)를 갖는 유리의 영률을 비교함으로써 측정될 수 있다. 열 이력에 대한 민감도가 낮은 유리는, 제2 종말점에서의 영률과 유사한 제1 종말점에서의 영률을 가질 것이며, 이는 영률이 유리의 열 이력에 크게 영향을 받지 않는다는 것을 보여주기 때문이다. 따라서, 열 이력에 대한 유리 조성물의 민감도는 제1 종말점과 제2 종말점 사이의 라인의 기울기에 의해 결정될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 기울기는 가상 온도의 1℃ 변화당 영률 E(기가파스칼, GPa)의 변화로 정의된다. 특히, 이러한 라인의 기울기 dE/dTf가 0.0에 가까울수록 유리는 그의 열 이력에 덜 민감하다. 기울기 값은 절대값으로 표현할 수 있다. 제1 종말점과 제2 종말점 사이에서 연장되는 라인의 기울기가 양수인지 음수인지는 중요하지 않다. 예를 들어, 유리의 영률이 제1 종말점과 제2 종말점에서 측정되고, 제1 종말점과 제2 종말점 사이에서 연장되는 라인의 기울기가 0.02일 때, 그 열 이력에 대한 유리의 민감도는 제1 종말점과 제2 종말점 사이에서 연장되는 라인의 기울기 dE/dTf가 -0.02인 유리의 민감도와 거의 같을 것이다. 따라서 가상 온도의 함수로서 영률의 기울기 dE/dTf는 절대값으로 표시될 수 있으며 괄호로 묶인 수직 막대들, 예를 들어 ｜0.02｜로 표기될 수 있다. 예를 들어 기울기 dE/dTf가 "|0.020| 이하"로 표기되는 경우 식은 -0.020 내지 0.020 범위의 기울기가 포함되도록 기울기의 절대값을 나타낸다.
영률은 양호한 정확도로 측정될 수 있기 때문에 열 이력에 대한 유리의 민감도를 결정하기 위해 영률이 제1 종말점 및 제2 종말점으로 사용된다. 일부 실시예들에서, 제1 종말점과 제2 종말점 사이에서 연장되는 라인의 기울기의 절대값은 |0.022| GPa/℃ 이하, 예컨데 |0.020| GPa/℃ 이하, |0.019| GPa/℃ 이하, |0.018| GPa/℃ 이하, |0.017| GPa/℃ 이하, |0.016| GPa/℃ 이하, |0.015| GPa/℃ 이하, |0.014| GPa/℃ 이하, |0.013| GPa/℃ 이하, |0.012| GPa/℃ 이하, |0.011| GPa/℃ 이하, |0.010| GPa/℃ 이하, |0.009| GPa/℃ 이하, |0.008| GPa/℃ 이하, |0.007| GPa/℃ 이하, |0.006| GPa/℃ 이하, |0.005| GPa/℃ 이하, |0.004| GPa/℃ 이하, |0.003| GPa/℃ 이하, |0.002| GPa/℃ 이하, |0.001| GPa/℃ 이하이다. 일부 실시예들에서, dE/dTf가 약 |0.001| GPa/℃ 내지 약 |0.022| GPa/℃ 범위, 예를 들어, 약 |0.001| GPa/℃ 내지 약 |0.020| GPa/℃, 예컨데 약 |0.002| GPa/℃ 내지 약 |0.019| GPa/℃ 범위, 또는 약 |0.002| GPa/℃ 내지 약 |0.018| GPa/℃ 범위일 수 있다. 위의 각 값에 대해, 제1 종말점과 제2 종말점 사이에서 연장되는 라인의 기울기의 절대값은 |0.000| 이상이다.
특정 이론에 얽매이지 않고, 제1 종말점과 제2 종말점 사이에서 연장되는 라인의 기울기의 절대값이 |0.022| GPa/℃ 이하인 유리들이 유리를 제조하는 데 사용되는 제조 방법 및 조건들에 관계없이 그러한 유리들의 체적이 변하지 않거나 거의 변하지 않기 때문에 특히 유용하다고 믿어진다. 다시 특정 이론에 얽매이지 않고, 다량의 실리카 및 가능한 다른 사면체 단위를 포함하는 유리들은 열 이력에 둔감할 가능성이 있으며 그리고 |0.022| GPa/℃ 이하인 제1 종말점과 제2 종말점 사이에서 연장되는 라인의 기울기의 절대값을 가질 가능성이 더 있다고 믿어진다.
추가로, 약 1.0 내지 약 10.1 몰%의 오산화인(P2O5) 및 약 10.5 내지 약 15.7 몰%의 저전계 강도 조절제 SrO, BaO, K2O, 또는 이들의 조합을 갖는 유리 조성물들은 결과적으로 dE/dTf의 감소를 초래한다는 것이 밝혀졌다. 저전계 강도 조절제의 존재는 영률의 기울기를 줄이는 것과도 상관관계가 있으며, 더 나아가 저전계 강도 조절제는 고전계 강도 조절제보다 더 낮은 영률 기울기를 제공할 수 있음이 밝혀졌다. 이러한 요구 사항들을 충족하는 유리 조성들은 아래에 설명되어 있다.
다양한 실시예들에서, 유리 조성들은 가상 온도에 관계없이, 약 2.00 g/cm3 내지 약 3.30 g/cm3 범위의, 예를 들어 약 2.25 g/cm3 내지 약 3.10 g/cm3 범위, 약 2.40 g/cm3 내지 약 2.90 g/cm3 범위의, 모든 범위들 및 상기 값들 사이의 하위 범위들을 포함하여, 밀도를 가진다. 본 명세서에서 인용된 밀도 값들은 ASTM C693-93(2013)의 부력법(buoyancy method)으로 측정된 값을 의미한다.
다양한 실시예들에서, 유리 조성물들은 가상 온도에 관계없이, 약 50.0 GPa 내지 약 80.0 GPa의 범위, 예를 들어 약 55.0 GPa 내지 약 78.0 GPa 범위의, 약 59.0 GPa 내지 약 74.0 GPa 범위의, 모든 범위들 및 전술한 값들 사이의 하위 범위들을 포함하여, 영률을 갖는다. 본 개시 내용에서 인용되는 영률 값들은 "Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts"라는 명칭으로 ASTM E2001-13에서 설명하는 일반 유형의 공진 초음파 분광 기술에 의해 측정된 값을 의미한다.
다양한 실시예들에서, 유리 조성물들은 가상 온도에 관계없이, 약 0.190 내지 약 0.230의 범위의, 예컨데 약 0.200 내지 약 0.228 범위의, 약 0.210 내지 약 0.223 범위의, 또는 약 0.215 내지 약 0.220 범위의, 모든 범위들 및 전술한 값들 사이의 하위 범위들을 포함하여, 푸아송 비(Poisson's ratio)를 갖는다. 본 개시 내용에서 인용되는 푸아송 비 값들은 "Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts"라는 명칭으로 ASTM E2001-13에서 설명하는 일반 유형의 공진 초음파 분광 기술에 의해 측정된 값을 의미한다.
다양한 실시예들에서, 유리 조성물은 가상 온도에 관계없이, 약 500℃ 내지 약 850℃ 범위의, 예컨데 약 530℃ 내지 약 825℃ 범위의, 약 560℃ 내지 약 800℃ 범위의, 모든 범위들 및 전술한 값들 사이의 하위 범위들을 포함하여, 변형 온도(변형점)를 갖는다. 상기 변형점은 ASTM C598-93(2013)의 빔 굽힘 점도법을 사용하여 결정되었다.
다양한 실시예들에서, 유리 조성물은 가상 온도에 관계없이, 약 550℃ 내지 약 900℃ 범위의, 예컨데 약 575℃ 내지 약 880℃ 범위의, 약 600℃ 내지 약 865℃ 범위의, 또는 약 615℃ 내지 약 850℃ 범위의, 모든 범위들 및 전술한 값들 사이의 하위 범위들을 포함하여, 어닐링 온도(어닐링점)를 갖는다. 상기 어닐링점은 ASTM C598-93(2013)의 빔 굽힘 점도법을 사용하여 결정되었다.
다양한 실시예들에서, 유리 조성물은 가상 온도에 관계없이, 약 800℃ 내지 약 1200℃ 범위의, 예컨데 약 850℃ 내지 약 1150℃ 범위의, 약 875℃ 내지 약 1130℃ 범위의, 또는 약 895℃ 내지 약 1120℃ 범위의, 모든 범위들 및 전술한 값들 사이의 하위 범위들을 포함하여, 연화(softening) 온도(연화점)를 갖는다. 상기 연화점은 ASTM C1351M-96(2012)의 평행판 점도법을 사용하여 결정되었다.
다양한 실시예들에서, 구성 성분들(예를 들어, SiO2, Al2O3, B2O3, SrO 등)의 농도는 달리 명시되지 않는 한 산화물 기준으로 몰%(mol%)로 제공된다. 실시예들에 따른 유리들의 구성 성분들은 아래에서 개별적으로 논의된다. 한 성분의 다양하게 인용된 임의의 범위들은 임의의 다른 성분에 대해 다양하게 인용된 임의의 범위들과 개별적으로 조합될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 오산화인(P2O5)을 갖는 알루미노실리케이트 또는 보로알루미노실리케이트 유리 조성물이 제공된다. 일부 실시예들에서, 유리 조성물은 이산화규소(Silica dioxide)(SiO2)("실리카"), 산화알루미늄(Al2O3)("알루미나"), 및 오산화인(P2O5)("인")을 포함한다. 일부 실시예들에서, 유리 조성물은 실리카, 알루미나, 삼산화붕소(B2O3), 및 인을 포함한다. 유리 조성물은 또한 하나 이상의 알칼리 산화물들 및/또는 하나 이상의 알칼리 토금속 산화물들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 유리 조성물은 산화칼륨(K2O), 산화스트론튬(SrO), 산화바륨(BaO), 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
다양한 실시예들에서, 유리 조성물은 이산화규소(SiO2)를 포함한다. 이산화규소는 유리 조성물에서 가장 큰 단일 성분이다. SiO2 농도는 유리의 안정성과 점도를 조절하는 역할을 한다. 높은 SiO2 농도는 유리의 점도를 높여 유리의 용융을 어렵게 만든다. 높은 SiO2-함유 유리들의 높은 점도는 혼합, 배치(batch) 재료의 용해, 및 청징(fining) 동안 기포 증가를 방해한다. 높은 SiO2 농도는 또한 적절한 흐름과 유리 품질을 유지하기 위해 매우 높은 온도를 필요로 한다. 따라서, 유리 내의 SiO2 농도는 바람직하게는 약 75 mol%를 초과하지 않아야 한다. 유리의 SiO2 농도가 약 60 mol% 미만으로 감소함에 따라 액상선 온도가 증가한다. 액상선 온도가 증가함에 따라 유리의 액상선 점도(액상선 온도에서 용융 유리의 점도)는 감소한다. B2O3의 존재는 액상선 온도를 억제하지만, 유리가 과도하게 높은 액상선 온도 및 낮은 액상선 점도를 갖는 것을 방지하기 위해 SiO2 함량은 바람직하게는 약 50 mol% 보다 많이 유지되어야 한다. 액상선 점도가 너무 낮아지거나 너무 높아지는 것을 방지하기 위해, SiO2 농도는 약 50 mol% 내지 약 75 mol% 범위의 양으로 포함될 수 있다. SiO2 농도는 또한 불화수소 산(HF)을 제외하고 무기 산들과 관련하여 유리에 화학적 내구성을 제공한다. 따라서, 충분한 내구성을 제공하기 위해 본 명세서에 설명된 유리의 SiO2 농도는 50 mol%보다 커야 한다. 일부 실시예들에서, 상기 유리 조성물은 약 50 mol% 내지 약 80 mol%의 SiO2, 또는 약 55 mol% 내지 약 72 mol%의 SiO2, 또는 약 55 내지 약 69 mol%의 SiO2를 포함한다. 바람직하게는, SiO2의 농도는 약 50 mol% 내지 약 72 mol% 범위, 일부 실시예들에서 약 58 mol% 내지 약 72 mol% 범위, 및 다른 실시예들에서 약 60 mol% 내지 약 72 mol% 범위 내에 있다.
다양한 실시예들에서, 유리 조성물은 산화알루미늄(Al2O3)을 포함한다. SiO2와 마찬가지로 Al2O3는 유리망 형성제 역할을 할 수 있습니다. Al2O3는 유리 조성물로부터 형성된 유리 용융물의 사면체 배위(tetrahedral coordination) 때문에 유리의 점도를 증가시킬 수 있고, 따라서 Al2O3의 양이 너무 많으면 유리 조성물의 성형성을 감소시킬 수 있다. 그러나 Al2O3의 농도가 유리 조성물의 SiO2 농도와 균형을 이룰 때 Al2O3는 유리 용융물의 액상선 온도를 감소시켜 액상선 점도를 향상시키고 그리고 융합 성형 과정과 같은, 특정 성형 공정들과 유리 조성물의 공존 가능성(campatibility)을 개선할 수 있다. 일부 실시예들서, 산화알루미늄은 약 1 mol% 내지 약 30 mol% 범위의 양으로 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 유리 조성물은 약 5 mol% 내지 약 20 mol%의 Al2O3, 또는 약 9 mol% 내지 약 18 mol%의 Al2O3, 또는 약 9 mol% 내지 약 15 mol%의 Al2O3를 포함한다.
다양한 실시예들에서, 유리 조성물은 오산화인(P2O5)을 포함한다. 오산화인은 가상 온도에 대한 다양한 유리 특성의 의존성을 줄이는 경향이 있다. 예를 들어, 가상 온도에 대해 비체적(specific volume)을 줄임으로써 유리는 열 순환을 통해 치수 변화를 덜 나타낼 수 있으며, 이는 압축(compaction)을 개선할 수 있다. 가상 온도에 대한 낮은 비체적 의존성을 갖는 유리는 미세 회로 및 디스플레이 응용 분야에 더 나은 기판이 될 것이다. 그러나, P2O5는 특히 P2O5가 더 높은 농도로 포함될 때 유리 조성의 화학적 균질성에 부정적인 영향을 미치고 상 분리를 유발할 수 있다. 전형적으로, P2O5의 농도가 약 10 mol% 초과 내지 약 15 mol%일 때, 생성된 유리는 희미하거나 흐려질 수 있다. 일부 실시예들에서, P2O5는 약 1 mol% 내지 약 15 mol% 범위의 양으로 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 유리 조성물은 약 1 mol% 내지 약 10.5 mol%의 이산화규소, 또는 약 5 mol% 내지 약 15 mol%의 P2O5, 또는 약 9 mol% 내지 약 15 mol%의 P2O5를 포함한다.
일부 실시예들에서, 유리 조성물은 삼산화붕소(B2O3)를 포함한다. 일반적으로 삼산화붕소는 B2O3가 포함되지 않은 유리에 비해 용융 온도를 낮추고, 액상선 온도를 낮추고, 액상선 점도를 높이고, 기계적 내구성을 향상시키기 위해 유리에 첨가된다. 삼산화붕소는 0 몰% 내지 약 25 몰% 범위의 양으로 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 유리 조성물은 0 mol% 내지 약 20 mol%의 B2O3, 또는 약 5 mol% 내지 약 20 mol%의 B2O3, 또는 약 10 mol% 내지 약 20 mol%의 B2O3를 포함한다. 일부 실시예들에서, 유리 조성물은 B2O3가 없거나 실질적으로 없다.
일부 실시예들에서, 유리 조성물은 산화칼륨(K2O)을 포함한다. 산화칼륨은 가상 온도에 대한 속성 의존성을 줄이기 위해 사용될 수 있다. 산화칼륨은 또한 조성물의 액상선 온도를 감소시키는데 유리할 수 있다. 산화칼륨은 0 mol% 내지 약 15 mol% 범위의 양으로 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 유리 조성물은 0 mol% 내지 약 12 mol%의 K2O, 또는 약 5 mol% 내지 약 12 mol%의 K2O, 또는 약 7 mol% 내지 약 10 mol%의 K2O를 포함한다. 일부 실시예들에서, 유리 조성물은 K2O가 없거나 실질적으로 없다.
일부 실시예들에서, 유리 조성물은 스트론튬 산화물(SrO)을 포함한다. 스트론튬 산화물은 0 mol% 내지 약 15 mol% 범위의 양으로 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 유리 조성물은 약 0.5 mol% 내지 약 12 mol%의 SrO, 또는 약 5 내지 약 12 mol%의 SrO, 또는 약 7 mol% 내지 약 12 mol%의 SrO를 포함한다. 일부 실시예들에서, 유리 조성물은 SrO가 없거나 실질적으로 없다.
일부 실시예들에서, 유리 조성물은 바륨 산화물(BaO)을 포함한다. 바륨 산화물은 0 내지 약 20 mol% 범위의 양으로 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 유리 조성물은 약 0.01 mol% 내지 약 16 mol%의 BaO, 또는 약 0.02 mol% 내지 약 12 mol%의 BaO, 또는 약 4 mol% 내지 약 10 mol%의 BaO를 포함한다. 일부 실시예들에서, 유리 조성물은 BaO가 없거나 실질적으로 없다.
일부 실시예들에서, 유리 조성물은 산화아연(ZnO)을 포함한다. 산화아연은 0 내지 약 5 mol% 범위의 양으로 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 유리 조성물은 약 0.01 mol% 내지 약 3 mol%의 ZnO, 또는 약 0.1 mol% 내지 약 2 mol%의 ZnO, 또는 약 2 mol% 내지 약 3 mol%의 ZnO를 포함한다. 일부 실시예들에서, 유리 조성물에는 ZnO가 없거나 실질적으로 없다.
일부 실시예들에서, 유리 조성물은 주석 산화물(SnO2)을 포함한다. 주석 산화물은 유리 조성물에서 기포를 제거하는 데 도움이 되는 청징제이다. 주석 산화물은 0 내지 약 1 mol% 범위의 양으로 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 유리 조성물은 약 0.01 mol% 내지 약 0.75 mol%의 SnO2, 또는 약 0.03 mol% 내지 약 0.3 mol%의 SnO2, 또는 약 0.2 mol% 내지 약 0.3 mol%의 SnO2를 포함한다. 일부 실시예들에서, 유리 조성물은 SnO2가 없거나 실질적으로 없다.
일부 실시예들에서, 유리 조성물은 특정 조절제를 구체적으로 배제한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 유리 조성물에는 리튬 또는 나트륨 이온(예를 들어, Li2O, Na2O)이 없거나 실질적으로 없다.
일부 실시예들에서, 유리는 투명하다. 일부 실시예들에서, 유리 조성물은 산화아연(ZnO), 산화마그네슘(MgO), 및 산화칼슘(CaO)과 같은 비교적 소량의 고전장 강도 조절제를 포함한다. 일부 실시예들에서, 유리 조성물은 열팽창 계수, 유리 전이 온도, 강도, 또는 투명도를 조절하기 위해 Rb 및 Cs와 같은 저전계 강도 알칼리 이온들, 또는 다른 조절제들, 또는 산화지르코늄(ZrO2)을 포함한다.
일부 실시예들에서, 유리는 몰 퍼센트로: 약 40 내지 약 80 퍼센트 SiO2; 약 1 내지 약 30% Al2O3; 0 내지 약 30% B2O3; 약 1.0 내지 약 10.1% P2O5; 0 내지 약 15% K2O; 0 내지 약 1% MgO; 0 내지 약 1% CaO; 0 내지 약 20% SrO; 0 내지 약 20% BaO; 0 내지 약 5% ZnO; 및 0 내지 약 1%의 SnO2를 포함하며; 여기서 K2O + SrO + BaO의 합은 약 10.5% 내지 약 15.7% 범위이고, ZnO + MgO + CaO의 합은 약 5% 미만이다.
일부 실시예들에서, 유리는 몰 퍼센트로: 약 55 내지 약 69 퍼센트 SiO2; 약 5 내지 약 20% Al2O3; 0 % B2O3; 약 1.0 내지 약 10% P2O5; 0 내지 약 15% K2O; 0 내지 약 1% MgO; 0 내지 약 1% CaO; 약 1 내지 약 17% SrO; 0 내지 약 20% BaO; 0 내지 약 3% ZnO; 및 0 내지 약 1%의 SnO2를 포함하며; 여기서 K2O + SrO + BaO의 합은 약 10.5% 내지 약 15.7% 범위이고, ZnO + MgO + CaO의 합은 5% 미만이다.
유리 제품은 그것이 형성되는 방식에 의해 특징지어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 유리는 하향 인발 가능하며, 여기서 유리는 유리 제조 분야의 숙련자에게 알려진 융합 인발 및 슬롯 인발 방법과 같은, 이에 국한되지 않은, 하향 인발 방법을 사용하여 시트로 형성될 수 있다. 이러한 하향 인발 공정들은 이온 교환 가능한 평판 유리의 대규모 제조에 사용된다. 일부 실시예들에서, 유리는 플로트 성형 가능한 것으로 특징될 수 있으며, 여기서 유리는 플로트 공정에 의해 형성된다.
융합 인발 공정은 용융 유리 원료를 수용하기 위한 채널을 갖는 인발 탱크를 사용한다. 채널은 채널 양쪽의 채널의 길이를 따라 상단에서 개방된 둑(weir)을 갖는다. 채널이 용융 재료로 채워지면 용융 유리가 둑 위로 넘친다. 중력으로 인해 용융 유리는 인발 탱크의 외부 표면들을 따라 아래로 흐른다. 이러한 외부 표면들은 아래로 그리고 안쪽으로 확장되어 인발 탱크 아래의 에지에서 결합된다. 두 개의 유동하는 유리 표면들이 이 에지에서 결합되어 하나의 유동하는 시트를 융합 및 형성한다. 융합 인발 방법은 채널 위로 유동하는 두 개의 유리 필름들이 함께 융합되기 때문에 결과되는 유리 시트의 외부 표면이 장치의 어떤 부분과도 접촉하지 않는다는 이점을 제공한다. 따라서 이러한 접촉에 의해 표면 특성이 영향을 받지 않는다.
슬롯 인발 방식은 융합(fusion) 인발 방식과 다르다. 여기에서 용융된 원료 유리가 인발 탱크에 제공된다. 인발 탱크의 바닥에는 슬롯의 길이를 확장하는 노즐이 있는 개방형 슬롯이 있다. 용융 유리는 슬롯/노즐을 통해 유동하고 이를 통해 연속 시트로 하향 인발되어 어닐링 영역으로 들어간다. 융합 인발 공정과 비교하여 슬롯 인발 공정은 융합 하향 인발 공정과 같이 두 장의 시트가 함께 융합되는 것이 아니라 단일 시트만 슬롯을 통해 인발되기 때문에 더 얇은 시트를 제공한다.
일부 실시예들에서, 유리는 시트 형태이다. 본 명세서에 설명된 다양한 실시예들에 따르면, 유리 기판은 시트 형태로 장치에 포함될 수 있다. 다양한 장치에는 예를 들어, 평면 패널 디스플레이들, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비전, 광고판, 내부 또는 외부 조명 및/또는 신호용 조명, 헤드업 디스플레이, 완전히 또는 부분적으로 투명한 디스플레이, 플렉서블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 태블릿, 패블릿, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 웨어러블 장치, 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로 디스플레이, 3D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 함께 타일된 다중 디스플레이를 포함하는 비디오 월, 극장 또는 경기장 화면, 표지판을 포함한다.
예시들
다양한 실시예들이 하기 예시들에 의해 더 명확해질 것이다. 하기 예시들은 개시된 주제에 따른 방법들 및 결과들을 예시하기 위해 하기에 설명된다. 이들 예시들은 본 명세서에 개시된 주제의 모든 실시예들을 포함하는 것으로 의도되지 않고, 오히려 대표적인 방법들 및 결과들을 예시하기 위한 것이다. 이들 예시들은 당업자에게 자명한 본 개시 내용의 균등물들 및 변형들을 배제하도록 의도되지 않는다.
숫자들(예: 양, 온도 등)과 관련하여 정확성을 보장하기 위한 노력들이 있었지만 일부 오류 및 편차는 고려되어야 한다. 달리 명시되지 않는 한, 온도는 ℃ 단위이고 주위 온도 또는 그 근처이며, 압력은 대기 또는 그 근처이다. 조성물 자체는 산화물 기준으로 몰 퍼세트(mol%)로 표시되며 100%로 정규화되었다. 설명된 공정에서 얻은 생성물 순도 및 수율을 최적화하는 데 사용할 수 있는 반응 조건들, 예를 들어 성분 농도, 온도, 압력 및 기타 반응 범위 또는 조건의 다양한 변형들 및 조합들이 있다. 이러한 공정 조건들을 최적화하려면 합리적이고 일상적인 실험이 필요할 것이다.
표들에 기재된 유리 특성들은 유리 분야에서 통상적인 기술들에 따라 결정되었다. 따라서 온도 범위 25-300℃에 대한 선형 열팽창 계수(CTE)는 x 10-7/℃로 표시되고 어닐링점은 ℃로 표시된다. 이러한 값들은 섬유 신장 기술(예: ASTM E228-85 및 ASTM C336)을 사용하여 결정될 수 있다. 그램/cm3(g/cm3) 단위의 밀도는 아르키메데스(Archimedes) 방법(ASTM C693)을 사용하여 측정될 수 있다. ℃로 나타낸 용융 온도(유리 용융물이 200 포이즈의 점도를 나타내는 온도로 정의됨)는 회전 실린더 점도계(ASTM C965-81)를 통해 측정된 고온 점도 데이터에 맞는 풀처(Fulcher) 방정식을 사용하여 계산되었다.
℃로 나타낸 유리의 액상선 온도는 ASTM C829-81의 표준 기울기 보트 액상선 방법을 사용하여 측정하였다. 이것은 부서진 유리 입자들을 백금 보트에 넣고, 구배 온도들의 영역을 갖는 퍼니스(furnace)에 보트를 놓고, 보트를 적절한 온도 영역에서 24시간 동안 가열하고, 현미경 검사를 통해 유리의 내부에 결정들이 나타나는 최고 온도를 결정하는 것을 포함한다. 보다 구체적으로, 유리 샘플은 한 조각으로 Pt 보트에서 제거되고 편광 현미경을 사용하여 Pt와 공기 계면에 대해 그리고 샘플 내부에 형성된 결정들의 위치와 특성을 확인하기 위해 검사된다. 퍼니스의 기울기가 매우 잘 알려져 있기 때문에 온도 대 위치는 5-10℃ 내에서 잘 추정될 수 있다. 샘플의 내부 부분에서 결정들이 관찰되는 온도는 유리의 액상선(해당 테스트 기간 동안)을 나타내는 것으로 간주된다. 테스트는 때때로 더 느린 성장 단계를 관찰하기 위해 더 긴 시간(예: 72시간)에 수행된다. 포이즈 단위의 액상선 점도는 액상선 온도와 풀처 방정식의 계수로부터 결정되었다.
GPa로 나타낸 영률 값들은 ASTM E1875-00e1의 일반 유형과 같은, 공명 초음파 분광법(RUS) 기술을 사용하여 결정되었다.
표 1-4에 명시된 다양한 조성물에 따라 원료들이 용융 도가니에서 함께 혼합되었다. 그런 다음 원료 혼합물은 퍼니스에서 원료가 완전히 용융될 수 있는 온도로 가열되었다. 조성물의 용융 및 균질화 후, 유리를 샘플로 주조하고 어닐링 퍼니스에서 어닐링하였다.
Mol% 1 2 3 4 5 6 7
SiO2 66.61 61.83 61.66 65.12 58.59 60.08 61.09
Al2O3 15.15 17.61 17.41 14.56 17.94 17.01 10.63
P2O5 5.22 7.68 10.07 4.75 7.68 9.56 1.97
B2O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 14.96
K2O 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
MgO 0.02 0.02 0.01 0.03 0.03 0.02 0.02
CaO 0.03 0.04 0.04 0.07 0.07 0.06 0.06
SrO 12.95 12.81 10.80 0.36 0.38 0.31 10.40
BaO 0.02 0.01 0.01 15.11 15.31 12.95 0.08
ZnO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
SnO2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
K2O+SrO+BaO 12.96 12.83 10.81 15.47 15.69 13.26 10.47
ZnO+MgO+CaO 0.05 0.05 0.05 0.10 0.10 0.09 0.07
유리의 특성들
밀도(g/cm3) 2.613 2.608 2.521 2.856 2.845 2.712 2.505
변형점(℃) 777 769 770 787 773 757 619
어닐링점(℃) 835 826 830 845 832 820 670
연화점(℃) 1088.4 1066.5 1088.9 1093.8 1077 1090.5 921
CTEx10-7(1/℃) 39 38.9 34.8 48.1 46.7 43.8 39.7
Mol% 8 9 10 11 12 13 14 15
SiO2 62.40 55.77 60.15 66.37 67.37 68.02 66.60 67.24
Al2O3 11.60 10.89 11.10 10.23 10.18 10.20 9.15 9.19
P2O5 2.21 2.15 2.00 1.00 1.03 1.03 2.04 2.09
B2O3 12.33 18.99 15.60 11.40 10.36 9.60 11.23 10.36
K2O 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
MgO 0.01 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
CaO 0.07 0.06 0.05 0.07 0.07 0.07 0.06 0.07
SrO 11.31 0.30 0.27 10.68 10.75 10.83 10.66 10.79
BaO 0.08 11.81 10.80 0.03 0.02 0.03 0.02 0.03
ZnO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
SnO2 0.00 0.00 0.00 0.20 0.20 0.21 0.20 0.21
K2O+SrO+BaO 11.39 12.11 11.08 10.71 10.77 10.86 10.69 10.82
ZnO+MgO+CaO 0.08 0.08 0.08 0.09 0.09 0.09 0.08 0.09
유리의 특성들
밀도(g/cm3) 2.524 2.612 2.638 2.572 2.532 2.539 2.514 2.522
변형점(℃) 634 568 593 647 650 660 633 640
어닐링점(℃) 689 619 645 702 707 717 687 696
연화점(℃) 950.8 898.3 907.2 958.6 966.1 974.1 947.5 957.4
CTEx10-7(1/℃) 39.3 43.8 43.7 38.9 38.6 38.7 39.1 39.4
Mol% 16 17 18 19 20 21 22
SiO2 68.45 60.76 61.02 61.14 61.04 61.07 61.10
Al2O3 9.08 17.40 17.35 17.40 17.43 17.49 17.53
P2O5 2.07 7.53 7.45 7.35 7.39 7.33 7.30
B2O3 9.32 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
K2O 0.00 0.01 2.36 4.64 6.99 9.28 11.61
MgO 0.02 0.02 0.03 0.02 0.02 0.03 0.03
CaO 0.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
SrO 10.77 14.26 11.77 9.42 7.10 4.77 2.40
BaO 0.03 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
ZnO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
SnO2 0.21 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.03
K2O+SrO+BaO 10.79 14.27 14.13 14.06 14.09 14.05 14.01
ZnO+MgO+CaO 0.08 0.02 0.03 0.02 0.02 0.03 0.03
유리의 특성들
밀도(g/cm3) 2.525 2.655 2.594 2.54 2.491 2.446 2.403
변형점(℃) 647 771.4 751.8 747.3 739.2 733.5 735.2
어닐링점(℃) 703 821.8 806.5 803.5 796.8 795.6 800.7
연화점(℃) 966 1057 1057 1065.9 1078.4 1092.3 1116.9
CTEx10-7(1/℃) 39.2
Mol% 23 24 25 26 27 28 29 30
SiO2 60.53 60.66 61.01 60.88 60.91 60.96 63.75 63.93
Al2O3 17.33 17.39 17.40 17.47 17.55 17.53 13.89 13.88
P2O5 7.14 7.19 7.14 7.23 7.26 7.32 7.59 7.51
B2O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
K2O 0.01 2.31 4.53 6.94 9.27 11.63 0.01 2.28
MgO 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 0.00 0.00
CaO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.06 0.05
SrO 0.45 0.38 0.30 0.22 0.15 0.08 12.20 9.86
BaO 14.49 12.02 9.57 7.21 4.81 2.42 0.00 0.00
ZnO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.48 2.46
SnO2 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03
K2O+SrO+BaO 14.95 14.71 14.40 14.37 14.23 14.13 12.20 12.14
ZnO+MgO+CaO 0.002 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 2.53 2.51
유리의 특성들
밀도(g/cm3) 2.831 2.742 2.661 2.583 2.508 2.422 2.58
변형점(℃) 778.2 756.3 748.2 736.1 729.4 729.8 726.6 711.5
어닐링점(℃) 832.1 814.3 807.1 796 793.4 796.2 776.4 765.3
연화점(℃) 1084.5 1079.6 1084.9 1090 1102 1118 1026
CTEx10-7(1/℃)
표 1-4에 나타낸 바와 같이, 유리 조성물 1-30은 약 50 내지 약 80 몰% 범위의 양의 SiO2, 약 1 내지 약 30 몰% 범위의 양의 Al2O3, 0 내지 약 25 몰% 범위의 양의 B2O3, 및 약 1 내지 약 15 몰% 범위의 양의 P2O5를 포함하면, K2O + SrO + BaO의 합은 약 10.5 내지 약 15.7 몰% 범위이고, ZnO + MgO + CaO의 합은 5 몰% 미만이다. 각각의 유리 조성물은 가상 온도에 관계없이 약 2.00 g/cm3 내지 약 3.30 g/cm3 범위의 밀도, 약 500℃ 내지 약 850℃ 범위의 변형 온도(변형점), 약 550℃ 내지 약 900℃ 범위의 어닐링 온도(어닐링점), 및 약 800℃ 내지 약 1200℃ 범위의 연화점(연화점)을 갖는다.
조성물 17-21(표 5) 및 23-28(표 6)에 대한 추가 특성 데이터가 제공된다. 특히, 가상 온도의 함수로서 각 유리 기판의 특성들이 제공된다. 이러한 특성들을 기반으로 각 기판에 대해 변형점 및 어닐링점에서 가상 온도의 함수로서의 영률 기울기가 결정되었다.
가상 온도의 함수로서의 특성들
17 18 19 20 21
시간(hr) 184 312 312 312 184
온도(℃,대략 변형점) 771 752 747 737 734
RUS 측정의 수(#) 20 19 15 17 20
푸아송비 0.221 0.215 0.209 0.202 0.200
E(영률,GPa) 73.7 71.1 68.5 66.0 63.5
G(전단계수,GPa) 30.2 29.3 28.3 27.4 26.4
시간(hr) 47 69 46 47 47
온도(℃,대략 어닐링점) 822 806 804 797 796
RUS 측정의 수(#) 20 19 14 18 20
푸아송비 0.220 0.214 0.211 0.205 0.200
E(영률,GPa) 72.8 70.2 67.8 65.3 62.8
G(전단계수,GPa) 29.8 28.9 28.0 27.1 26.1
변형점 및 어닐링점에서 가상 온도의 함수로서의 영률 기울기
기울기dE/dTf(GPa/℃,dE는 (E어닐링점-E변형점)/(T어닐링점-T변형점) -0.018 -0.017 -0.012 -0.011 -0.011
기울기dE/dTf(GPa/℃)-1stdev 0.002 0.001 0.002 0.002 0.002
가상 온도의 함수로서의 특성들
23 24 25 26 27 28
시간(hr) 168 264 198 288 244 168
온도(℃,대략 변형점) 778 755 749 739 729 730
RUS 측정의 수(#) 20 20 20 20 17 19
푸아송비 0.220 0.217 0,213 0.211 0.207 0.200
E(영률,GPa) 69.0 67.7 66.1 64.2 62.4 60.2
G(전단계수,GPa) 28.3 27.8 27.2 26.5 25.9 25.1
시간(hr) 56 56 209 48 190 53
온도(℃,대략 어닐링점) 832 814 807 796 795 796
RUS 측정의 수(#) 19 20 20 15 20 14
푸아송비 0.220 0.217 0.214 0.211 0.206 0.201
E(영률,GPa) 68.1 66.9 65.5 64.1 61.7 59.6
G(전단계수,GPa) 27.9 27.5 27.0 26.4 25.6 24.8
변형점 및 어닐링점에서 가상 온도의 함수로서의 영률 기울기
기울기dE/dTf(GPa/℃,dE는 (E어닐링점-E변형점)/(T어닐링점-T변형점) -0.016 -0.014 -0.010 -0.002 -0.010 -0.009
기울기dE/dTf(GPa/℃)-1stdev 0.001 0.001 0.002 0.002 0.002 0.001
표 5 및 6의 각각의 유리 조성물 예시들은 가상 온도에 관계없이 약 50.0 GPa 내지 약 80.0 GPa 범위의 영률 및 약 0.190 내지 약 0.230 이하 범위의 푸아송 비를 갖는다. 또한, 표 2a 및 2b의 각각의 예시들은, 위에서 정의되고 표 1a-1d에 |0.022| GPa/℃ 미만의 기울기 dE/dTf(GPa/℃)로서 목록화된 바와 같이, 약 1.0 내지 약 10.1 몰%의 P2O5 및 약 10.5 내지 약 15.7 몰%의 SrO, BaO 및 K2O(결합된)를 포함하는 유리들이 가상 온도에 비해 상대적으로 낮은 영률 기울기를 나타냄을 보여 주는, 제1 종말점에서 제2 종말점으로 연장되는 라인의 기울기를 갖는 유리를 생산하였다. 이러한 결과는 예기치 않게 가상 온도에 대한 낮은 비체적 의존성을 나타낸다. 따라서, 상기 유리 조성물들은 다양한 전자 장치들에 적합한 기판들이다.
전술한 것은 본 출원의 실시예들을 예시하고, 설명하고, 기술하기 위해 제공된다. 이들 실시예들에 대한 수정들 및 개조들은 당업자에게 명백할 것이며 본 출원의 범위 또는 정신을 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 이러한 모든 수정들은 하기 청구범위에 포함되도록 의도된다.
이상에서는 예시적 실시예들을을 들어 본 발명을 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위는 당업자에 의해 만들어질 수 있는 다른 변형들 및 실시예들을 포함하도록 광범위하게 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 유리 기판으로서, 몰 퍼센트로서,
    약 40 내지 약 80 퍼센트의 SiO2;
    약 1 내지 약 30 퍼센트의 Al2O3;
    0 내지 약 30 퍼센트의 B2O3;
    약 1.0 내지 약 10.1 퍼센트의 P2O5; 및
    약 10.5 내지 약 15.7 퍼센트의 SrO, BaO, K2O, 또는 이들의 조합;을 포함하며,
    상기 유리 기판은 약 5 퍼센트 미만의 ZnO, MgO, CaO, 또는 이들의 조합을 포함하는, 유리 기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    약 3 퍼센트 미만의 ZnO, MgO, CaO, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  3. 청구항 1에 있어서,
    약 1 퍼센트 미만의 ZnO, MgO, CaO, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  4. 청구항 1에 있어서,
    약 50 내지 약 72 퍼센트의 SiO2;
    약 5 내지 약 25 퍼센트의 Al2O3; 및
    약 5 내지 약 25 퍼센트의 B2O3;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  5. 청구항 4에 있어서,
    약 5.0 내지 약 10.0 퍼센트의 P2O5를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  6. 청구항 4에 있어서,
    약 6.5 내지 약 8.5 퍼센트의 P2O5를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  7. 청구항 1에 있어서,
    SnO2를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  8. 청구항 1에 있어서,
    제1 종말점과 제2 종말점 사이에서 연장되는 라인의 기울기 dE/dTf의 절대값이 |0.022| GPa/℃ 이하이고,
    상기 제1 종말점은 상기 유리 기판의 어닐링점 온도의 가상 온도에서 상기 유리 기판의 영률이며, 상기 제2 종말점은 상기 유리 기판의 변형점 온도의 가상 온도에서 상기 유리 기판의 영률인 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  9. 청구항 8에 있어서,
    기울기 dE/dTf의 상기 절대값이 약 |0.001| GPa/℃ 내지 약 |0.022| GPa/℃ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  10. 유리 기판으로서, 몰 퍼센트로서,
    40 내지 약 80 퍼센트의 SiO2;
    약 1 내지 약 30 퍼센트의 Al2O3;
    0 내지 약 30 퍼센트의 B2O3;
    약 1.0 내지 약 10.1 퍼센트의 P2O5;
    0 내지 약 15 퍼센트의 K2O;
    0 내지 약 1 퍼센트의 MgO;
    0 내지 약 1 퍼센트의 CaO;
    0 내지 약 20 퍼센트의 SrO;
    0 내지 약 20 퍼센트의 BaO;
    0 내지 약 5 퍼센트의 ZnO; 및
    0 내지 약 1 퍼센트의 SnO2;를 포함하며,
    K2O + SrO + BaO의 합이 약 10.5 내지 약 15.7 퍼센트의 범위에 있고, ZnO + MgO + CaO의 합이 약 5 퍼센트 미만인, 유리 기판.
  11. 청구항 10에 있어서,
    몰 퍼센트로서,
    약 50 내지 약 72 퍼센트의 SiO2;
    약 5 내지 약 20 퍼센트의 Al2O3;
    0 내지 약 20 퍼센트의 B2O3;
    약 1.0 내지 약 10 퍼센트의 P2O5;
    0 내지 약 15 퍼센트의 K2O;
    0 내지 약 1 퍼센트의 MgO;
    0 내지 약 1 퍼센트의 CaO;
    0 내지 약 17 퍼센트의 SrO;
    0 내지 약 20 퍼센트의 BaO;
    0 내지 약 3 퍼센트의 ZnO; 및
    0 내지 약 1 퍼센트의 SnO2;를 포함하며,
    K2O + SrO + BaO의 합이 약 10.5 내지 약 15.7 퍼센트의 범위에 있고, ZnO + MgO + CaO의 합이 약 5 퍼센트 미만인 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  12. 청구항 10에 있어서,
    몰 퍼센트로서,
    약 55 내지 약 72 퍼센트의 SiO2;
    약 5 내지 약 20 퍼센트의 Al2O3;
    0 퍼센트의 B2O3;
    약 1.0 내지 약 10 퍼센트의 P2O5;
    0 내지 약 15 퍼센트의 K2O;
    0 내지 약 1 퍼센트의 MgO;
    0 내지 약 1 퍼센트의 CaO;
    약 0.1 내지 약 17 퍼센트의 SrO;
    0 내지 약 20 퍼센트의 BaO;
    0 내지 약 3 퍼센트의 ZnO; 및
    0 내지 약 1 퍼센트의 SnO2;를 포함하며,
    K2O + SrO + BaO의 합이 약 10.5 내지 약 15.7 퍼센트의 범위에 있고, ZnO + MgO + CaO의 합이 약 5 퍼센트 미만인 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  13. 청구항 10에 있어서,
    몰 퍼센트로서,
    약 55 내지 약 69 퍼센트의 SiO2;
    약 5 내지 약 20 퍼센트의 Al2O3;
    0 퍼센트의 B2O3;
    약 1.0 내지 약 10 퍼센트의 P2O5;
    0 내지 약 15 퍼센트의 K2O;
    0 내지 약 1 퍼센트의 MgO;
    0 내지 약 1 퍼센트의 CaO;
    약 1 내지 약 17 퍼센트의 SrO;
    0 내지 약 20 퍼센트의 BaO;
    0 내지 약 3 퍼센트의 ZnO; 및
    0 내지 약 1 퍼센트의 SnO2;를 포함하며,
    K2O + SrO + BaO의 합이 약 10.5 내지 약 15.7 퍼센트의 범위에 있고, ZnO + MgO + CaO의 합이 약 5 퍼센트 미만인 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  14. 청구항 10에 있어서,
    제1 종말점과 제2 종말점 사이에서 연장되는 라인의 기울기 dE/dTf의 절대값이 |0.022| GPa/℃ 이하이고,
    상기 제1 종말점은 상기 유리 기판의 어닐링점 온도의 가상 온도에서 상기 유리 기판의 영률이며, 상기 제2 종말점은 상기 유리 기판의 변형점 온도의 가상 온도에서 상기 유리 기판의 영률인 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  15. 청구항 14에 있어서,
    기울기 dE/dTf의 상기 절대값이 약 |0.001| GPa/℃ 내지 약 |0.022| GPa/℃ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  16. 청구항 14에 있어서,
    기울기 dE/dTf의 상기 절대값이 약 |0.002| GPa/℃ 내지 약 |0.018| GPa/℃ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  17. 청구항 1의 상기 유리 기판을 포함하는 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 장치는 평면 패널 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비전, 광고판, 내부 또는 외부 조명 및/또는 신호용 조명, 헤드업 디스플레이, 완전히 또는 부분적으로 투명한 디스플레이, 플렉서블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 태블릿, 패블릿, 개인 휴대 정보 단말기, 웨어러블 장치, 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로-디스플레이, 3D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 함께 타일된 다중 디스플레이들을 포함하는 비디오 월, 극장 또는 경기장 화면, 또는 표지판인 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 청구항 10의 상기 유리 기판을 포함하는 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 장치는 평면 패널 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 의료용 모니터, 텔레비전, 광고판, 내부 또는 외부 조명 및/또는 신호용 조명, 헤드업 디스플레이, 완전히 또는 부분적으로 투명한 디스플레이, 플렉서블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, 태블릿, 패블릿, 개인 휴대 정보 단말기, 웨어러블 장치, 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로-디스플레이, 3D 디스플레이, 가상 현실 또는 증강 현실 디스플레이, 차량, 함께 타일된 다중 디스플레이들을 포함하는 비디오 월, 극장 또는 경기장 화면, 또는 표지판인 것을 특징으로 하는 장치.
KR1020227001298A 2019-06-13 2020-06-03 인을 포함하는 디스플레이 조성물들 및 낮은 이온 전계 강도 조절제들 KR20220024552A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962861095P 2019-06-13 2019-06-13
US62/861,095 2019-06-13
PCT/US2020/035807 WO2020251813A1 (en) 2019-06-13 2020-06-03 Display compositions containing phosphorous and low ionic field strength modifiers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220024552A true KR20220024552A (ko) 2022-03-03

Family

ID=73780772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227001298A KR20220024552A (ko) 2019-06-13 2020-06-03 인을 포함하는 디스플레이 조성물들 및 낮은 이온 전계 강도 조절제들

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220298055A1 (ko)
EP (1) EP3983348A4 (ko)
JP (1) JP2022536635A (ko)
KR (1) KR20220024552A (ko)
CN (1) CN114040895A (ko)
TW (1) TW202104119A (ko)
WO (1) WO2020251813A1 (ko)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1084360C (zh) * 1997-09-02 2002-05-08 王卫中 玻璃质热喷涂成膜材料及其制造方法
DE69940130D1 (de) * 1998-03-13 2009-01-29 Hoya Corp Kristallisiertes Glas für Informationsaufzeichnungsmedium, kristallisiertes Glas-Substrat, und Informationsaufzeichnungsmedium unter Verwendung des kristallisierten Glas-Substrats
EP1699742B1 (en) * 2003-12-30 2019-01-16 Corning Incorporated High strain point glasses
JP4467597B2 (ja) * 2007-04-06 2010-05-26 株式会社オハラ 無機組成物物品
US8975199B2 (en) * 2011-08-12 2015-03-10 Corsam Technologies Llc Fusion formable alkali-free intermediate thermal expansion coefficient glass
WO2013031385A1 (ja) * 2011-09-02 2013-03-07 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 光学ガラス
US9371248B2 (en) * 2013-04-10 2016-06-21 Schott Ag Glass element with high scratch tolerance
FR3008695B1 (fr) * 2013-07-16 2021-01-29 Corning Inc Verre aluminosilicate dont la composition est exempte de metaux alcalins, convenant comme substrat de plaques de cuisson pour chauffage a induction
US11198639B2 (en) * 2016-06-13 2021-12-14 Corning Incorporated Multicolored photosensitive glass-based parts and methods of manufacture
US11078105B2 (en) * 2017-09-21 2021-08-03 Corning Incorporated Transparent ion-exchangeable silicate glasses with high fracture toughness

Also Published As

Publication number Publication date
EP3983348A4 (en) 2023-08-09
TW202104119A (zh) 2021-02-01
CN114040895A (zh) 2022-02-11
WO2020251813A1 (en) 2020-12-17
JP2022536635A (ja) 2022-08-18
EP3983348A1 (en) 2022-04-20
US20220298055A1 (en) 2022-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9802857B2 (en) Dimensionally stable fast etching glasses
KR101833805B1 (ko) 무알칼리 유리
KR101210328B1 (ko) 무알칼리 유리 및 무알칼리 유리 기판
TWI380967B (zh) Glass plate and manufacturing method thereof, and manufacturing method of TFT panel
US8445394B2 (en) Intermediate thermal expansion coefficient glass
KR101413549B1 (ko) 무알칼리 유리
JP2019006677A (ja) フュージョン成形可能なナトリウム含有ガラス
WO2007136054A1 (ja) 無アルカリガラスおよび無アルカリガラス基板並びにその製造方法
KR20060044474A (ko) 디스플레이 기판용 유리
US20140235425A1 (en) Glass substrate and method for producing same
EP2969986A2 (en) Dimensionally-stable, damage-resistant, glass sheets
US20170152170A1 (en) Dimensionally stable fast etching glasses
JP2016005999A (ja) ガラス
KR20170008278A (ko) 알루미노실리케이트 유리
JP2023153200A (ja) 無アルカリガラス
KR20150136582A (ko) 무알칼리 유리의 제조 방법
TW201702200A (zh) 具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸玻璃的玻璃組成物
KR20220024552A (ko) 인을 포함하는 디스플레이 조성물들 및 낮은 이온 전계 강도 조절제들
EP3740459B1 (en) Dimensionally stable fast etching glasses
US20220340476A1 (en) Thermal history-insensitive alkali-free glasses
WO2023081062A1 (en) Alkali metal containing glasses with low alumina content