WO2023008863A1 - 글라스 세라믹 기판의 제조방법 및 이로부터 제조된 글라스 세라믹 기판 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 글라스 세라믹 기판의 제조방법 및 이로부터 제조된 글라스 세라믹 기판에 관한 것으로서, 특정의 벌크 유리 조성물로부터 소정 형상의 기판을 제조한 다음 열처리하는 단계를 포함하되, 열처리하는 단계는 a) 최고온도 500℃로부터 650℃ 미만까지의 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제1 열처리 단계; b) 최고온도 650℃로부터 700℃ 미만까지 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제2 열처리 단계; c) 최고온도 700℃로부터 800℃ 미만까지 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제3 열처리 단계; 및 d) 최고온도 800℃로부터 870℃까지 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제4 열처리 단계 중 선택된 하나의 방법으로 수행됨으로써, 굴곡강도와 광투과율이 다양하게 조합된 여러 종류의 글라스 세라믹 기판을 용이하게 제조할 수 있는 방법을 개시한다.
Description
본 발명은 글라스 세라믹 기판의 제조방법 및 이로부터 제조된 글라스 세라믹 기판에 관한 것으로, 굴곡강도와 광투과율이 다양하게 조합된 다종의 글라스 세라믹 기판을 특정의 벌크 유리 조성물로부터 용이하게 제조하는 방법과 이로부터 얻어진 글라스 세라믹 기판에 관한 것이다.
글라스 기판 또는 글라스 세라믹 기판의 용도는 다양화되고 있으며, 그 일예로 디스플레이 용도, 대화형 입력 엘리먼트, 커버, 하드 디스크, 가정용, 의료 분야 및 의약품 분야 등을 들 수 있다.
그 일예로 일본특허등록 제6843743호에는 내성을 가지는 다기능 표면 특성을 가지는 코팅된 글라스 기판 또는 글라스 세라믹 기판으로서, 항균특성, 반사 방지 특성 및 내지문 특성의 조합을 포함하고, 여기서, 글라스 기판 또는 글라스 세라믹 기판상으로 반사 방지 코팅이 존재하고, 상기 유리 기판 또는 글라스 세라믹 기판 및 그 위에 존재하는 반사 방지 코팅은 이온 교환되고 있고, 상기 이온 교환된, 반사 방지 코팅된 글라스 기판 또는 글라스 세라믹 기판상으로 내지문 코팅이 존재하고, 여기서, 교환된 이온은 항균 작용을 가지는 1종 이상의 금속 이온, 또는 항균 작용을 가지는 1종 이상의 금속 이온 및 화학 강화를 가져오는 이온이고, 또한, 상기 코팅된 글라스 기판 또는 글라스 세라믹 기판은 JIS Z 2801 또는 ISO 22196의 규격으로 준거해 측정해, 대장균 및 황색 포도상구균에 대해서 99%를 웃도는 항균 효과를 가지는 글라스 기판 또는 글라스 세라믹 기판에 대해 기재하고 있다. 여기서의 글라스는 이온 교환 가능한 글라스이며, 알칼리 알루미노 실리케이트 글라스, 붕규산염 유리, 소다 석회 유리, 알칼리 저함유량의 알루미늄 실리케이트 유리, 납유리, 리튬 알루미노 실리케이트 유리일 수 있고, 글라스 세라믹이 세라믹화된 알루미노 실리케이트 유리 또는 리튬 알루미노 실리케이트 글라스로부터 선택되는 이온 교환 가능한 글라스 세라믹인 것으로 기재하고 있다. 이러한 글라스 기판 또는 글라스 세라믹 기판은 예를 들면, 전자 디바이스 및 가정용 영역 또는 공업용 영역에서 다수의 장치, 예를 들면 휴대 전화, 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 PC, 텔레비젼 기기, ATM 기기, 자동 매표기의 터치스크린의 임의의 형태의 커버 글래스로서 사용될 수 있고, 예를 들면 자동차, 병원, 미술관, 상점, 주택 건설 및 수송 등에 이용되는, 임의의 형상 및 사이즈의 컨트롤-, 인포메이션- 및/또는 오퍼레이팅 보드 또는 윈도우 용도일 수 있음을 기재하고 있다. 또한 이와 같은 기판은 수많은 기능이 함께 받아들여져 존재하는 용도, 예를 들면, 스마트폰 또는 태블릿 PC의 터치 스크린에서도 이용될 수 있음을 기재하고 있다.
글라스 또는 글라스 세라믹 기판은 이온-주입 등의 후공정을 거쳐 강화됨으로써 하우징, 디스플레이 및 커버 기판과 같은 전자 소자에 적용될 수 있다. 일예로 디스플레이 하우징의 전면에 또는 그 부근에, 커버 기판은 하우징의 전면에 또는 그 위에, 그리고 디스플레이 위에 제공될 수 있다.
미국특허공개 제2017-0369989호에는 적어도 하나의 이온-주입된 표면을 포함하는 유리 또는 유리 세라믹 기판을 포함하며, 여기서 상기 이온-주입된 유리 또는 유리 세라믹 제품은 적어도 650 그램의 최종 압입 파열 임계 (IFT) 하중을 갖는 것에 의해 특성화되는 제품에 대해 기재하고 있다.
일본특허공개 제2014-136668호에는 결정성 글라스 기판 및 결정화 유리기판에 대해 기재하고 있는데, 여기에는 특히 유기 EL조명에 사용되는 결정성 유리 기판을 기재하고 있으며, 이는 특히 유리 조성으로서 SiO2 40∼80%, Al2O3 10∼35%, Li2O 1∼10%를 함유하는 것, 보다 구체적으로는 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 55∼73%, Al2O3 17∼27%, Li2O 2∼5%, MgO 0∼1.5%, ZnO 0∼1.5%, Na2O 0∼1%, K2O 0∼1%, TiO2 0∼3.8%, ZrO2 0∼2.5%, SnO2 0∼0.6%를 함유하는 것을 특징으로 하는 결정성 유리 기판을 기재하고 있다. 이러한 유리 기판은 롤아웃법이나 플로트법에 의해 성형될 수 있으며, 이러한 결정성 유리 기판을 열처리하여 이루어지는 결정화 유리기판 또한 기재하고 있다. 얻어진 결정화 유리기판은 주결정이 β-석영 고용체 또는 β-스포듀민 고용체인 것으로, 조명 장치에 있어서 확산판으로 유용한 것으로 기재하고 있다.
국내특허공개 제2013-0009796호에는 벌크 산란 특성을 갖는 유리 세라믹과, 이러한 유리 세라믹의 OLED 또는 광전지 적용에의 용도에 대해 기재하고 있다. 여기서는 유기 기판 대신에 글라스 세라믹 기판을 사용함으로써 적당한 크기 및 굴절율을 갖는 입자의 존재에 의해 산란이 가능하도록 하였다. 일예로 여기서의 글라스 세라믹은 중량%로 0% 초과 내지 3% Li2O; 15-27% Al2O3 60-85% SiO2 및 1% 이상의 SnO2을 포함한 조성물을 포함하고, 상기 유리 세라믹은 400-1200nm에서 20% 이상의 확산 투과율을 갖고, 유리 세라믹은 벌크 결정 유리 세라믹인 것을 특징으로 하고 있다.
한편, 저팽창 투명 글라스 세라믹은 광도파로 소자에 있어서 기판으로 유용할 수 있는데, 국내특허공개 제2002-0003502호에는 1530℃ 이하의 용융 온도에서 얻어지는 모재 유리를 열처리하여 얻어지는 저팽창 투명 유리 세라믹이 제공되며, 상기 유리 세라믹은 100℃ 내지 300℃의 온도 범위 내에서 +6×10-7/℃ 내지 +35×10-7/℃ 범위 이내의 평균 선상 열팽창 계수(α)를 가지며, 700 nm 이하의 80% 투과 파장(T80)을 갖는 저팽창 투명 글라스 세라믹에 대해 기재하고 있다.
한편, 글라스 또는 글라스 세라믹은 노광 후 에칭을 통해 광학적 구조화가 가능해져 이를 광학 부재 및 시스템에 적용할 수 있는데, 이른바 감광성 글라스(photosensitive glass) 또는 감광성 글라스 세라믹(photosensitive glass-ceramic)일 수 있다. 이와 관련하여 국내특허공개 제1934157호에는 감응형 감광성 유리 및 이의 제조방법을 기재하고 있는바, 종래 기술의 유리에 비해 결정성 및 감광성에 관하여 열등한 성질을 갖지 않으면서, 현대 유리 가공 방법에서의 가공 및 연속 제조에 적절한 유리를 제안하고 있다.
본 발명은 이와 같은 다양한 용도로 적용 가능한 글라스 세라믹 기판을 제공하는 데 있어서 하나의 벌크 유리 조성을 통해 목적하는 용도를 고려하여 요구 물성을 다양하게 구현할 수 있는 글라스 세라믹 기판을 제조하는 방법을 제공하고자 안출되었다.
본 발명은 동일한 벌크 유리 조성을 이용하여 광투과율과 굴곡강도에 있어서 다양한 조합이 가능하도록 글라스 세라믹 기판을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 또한 광투과율과 굴곡강도가 다양하게 조합된 글라스 세라믹 기판을 제공하고자 한다.
본 발명은 또한 이러한 글라스 세라믹 기판을 이온강화 또는 화학적 강화하여 강화 글라스 세라믹 기판으로 제조하기 위한 원판으로 사용하는 용도를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예는 SiO2 65.0~75중량%, Li2O 10.0~13.5중량%, Al2O3 5~9중량%, ZnO 0.5~1.0중량%, K2O 1.5~3.5중량%, CaO 0~2.0중량%, P2O5 2.5~4.0 중량%를 포함하고, SiO2/Li2O 몰비는 2.30~3.50, SiO2/Al2O3 몰비는 14.50~20.50을 만족하는 유리 조성물을 용융하고, 성형 및 냉각하고, 480℃로부터 250℃까지 20분 내지 2시간 동안 설정된 속도로 어닐링하여 소정 형상의 기판을 제조하는 단계; 및
소정 형상의 기판을 열처리하는 단계를 포함하되,
열처리하는 단계는, a) 최고온도 500℃로부터 650℃ 미만까지의 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제1 열처리 단계; b) 최고온도 650℃로부터 700℃ 미만까지 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제2 열처리 단계; c) 최고온도 700℃로부터 800℃ 미만까지 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제3 열처리 단계; 및 d) 최고온도 800℃로부터 870℃까지 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제4 열처리 단계 중 선택된 하나의 방법으로 수행되는, 글라스 세라믹 기판의 제조방법을 제공한다.
바람직한 일 구현예에 의한 제조방법에 있어서, 열처리하는 단계에 있어서 승온은 승온 속도 0.1℃/min 내지 30℃/min 범위 내에서 수행되고, 유지는 최고온도 하에서 적어도 10분 동안 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상술한 일 구현예에 따른 제조방법에 있어서 a) 제1 열처리 단계를 수행하여 얻어지며, 비정질의 유리 매트릭스 내에 결정상을 포함하고, 결정상은 리튬 메타실리케이트인, 글라스 세라믹 기판을 제공한다.
이러한 글라스 세라믹 기판에 있어서, 결정화도는 10 내지 30%일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상술한 일 구현예에 따른 제조방법에 있어서 b) 제2 열처리 단계를 수행하여 얻어지며, 비정질의 유리 매트릭스 내에 결정상을 포함하고, 결정상은 리튬 메타실리케이트와 버질라이트(virgilite)인, 글라스 세라믹 기판을 제공한다.
이러한 글라스 세라믹 기판에 있어서, 결정화도는 20 내지 40%인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상술한 일 구현예에 따른 제조방법에 있어서 c) 제3 열처리 단계를 수행하여 얻어지며, 비정질의 유리 매트릭스 내에 결정상을 포함하고, 결정상은 리튬 메타실리케이트, 버질라이트(virgilite) 및 리튬 다이실리케이트인, 글라스 세라믹 기판을 제공한다.
이러한 글라스 세라믹 기판에 있어서, 결정화도는 40 내지 60%인 것일 수 있다.
본 발명의 구체적인 일 구현예에 따른 글라스 세라믹 기판은, 상술한 일 구현예에 따른 제조방법에 있어서 c) 제3 열처리 단계에 있어서 700℃로부터 800℃ 미만의 온도범위 내에서 온도가 높아짐에 따라 리튬 다이실리케이트 결정상의 결정성장이 이루어진 것일 수 있다.
이러한 글라스 세라믹 기판에 있어서, 결정화도는 60 내지 90%인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상술한 일 구현예에 따른 제조방법에 있어서 d) 제4 열처리 단계를 수행하여 얻어지며, 비정질의 유리 매트릭스 내에 결정상을 포함하고, 결정상은 리튬 다이실리케이트와 스포듀멘(spodumene)인, 글라스 세라믹 기판을 제공한다.
이러한 글라스 세라믹 기판에 있어서, 결정화도는 58 내지 80%인 것일 수 있다.
상기 일 구현예들에 의한 글라스 세라믹 기판에 있어서, 550nm 파장에서의 광투과율이 적어도 60%를 만족하는 것일 수 있다.
상기 일 구현예들에 의한 글라스 세라믹 기판에 있어서, 이축굴곡강도가 적어도 120MPa을 만족하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 550nm 파장에서의 광투과율이 80 내지 82 %이고, 이축굴곡강도가 100 내지 140 MPa인 글라스 세라믹 기판을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 550nm 파장에서의 광투과율이 75 내지 82 %이고, 이축굴곡강도가 130 내지 170 MPa인 글라스 세라믹 기판을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 550nm 파장에서의 광투과율이 70 내지 75 %이고, 이축굴곡강도가 200 내지 250 MPa인 글라스 세라믹 기판을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 550nm 파장에서의 광투과율이 65 내지 73 %이고, 이축굴곡강도가 280 내지 320 MPa인 글라스 세라믹 기판을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 550nm 파장에서의 광투과율이 60 내지 65 %이고, 이축굴곡강도가 330 내지 370 MPa인 글라스 세라믹 기판을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 구현예들에 따른 글라스 세라믹 기판에 있어서, 리튬 메타실리케이트 또는 리튬 다이실리케이트 결정상은 그 크기가 10 nm 내지 200 nm이고, 버질라이트(virgilite) 또는 스포듀멘(spodumene) 결정상은 그 크기가 30 nm 내지 2 ㎛일 수 있다.
본 발명의 예시적인 일 구현예에서는, 상술한 일 구현예들에 따른 글라스 세라믹 기판을 포함하는, 강화 글라스 세라믹 기판을 제공한다.
상기 일 구현예에 의한 강화 글라스 세라믹 기판은 세라믹 기판을 화학적 강화 또는 이온 강화하여 얻어진 것일 수 있다.
본 발명에 따르면 동일한 벌크 유리 조성을 이용하여 광투과율과 굴곡강도에 있어서 다양한 조합이 가능하도록 글라스 세라믹 기판을 용이하게 제조할 수 있고, 광투과율과 굴곡강도가 다양하게 조합된 글라스 세라믹 기판을 제공할 수 있으며, 이러한 글라스 세라믹 기판을 이온강화 또는 화학적 강화하여 강화 글라스 세라믹 기판으로 제조하기 위한 원판으로 사용하여 다양한 특성이 강화된 기판을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제조방법 있어서 열처리 조건에 따른 단계별 결과물의 X-선 회절분석(X-Ray Diffraction) 결과 그래프로, (a) stage I으로 대별되는 열처리 결과물, (b) stage Ⅱ로 대별되는 열처리 결과물, (c) stage Ⅲ으로 대별되는 열처리 결과물, (d) stage Ⅳ로 대별되는 열처리 결과물, (e) stage Ⅴ로 대별되는 열처리 결과물에 대한 그래프이며, 각각의 그래프에 있어서, ○은 Li2O·SiO2, ●는 Li2O·2SiO2, ◇은 Li2O·Al2O3·4SiO2을, ◆은 Li2O·Al2O3·10SiO2을 나타냄.
도 2는 본 발명의 제조방법에 있어서 열처리 조건에 따른 단계별 결과물에 대한 결정상 변화를 도식화한 것.
도 3은 본 발명의 제조방법에 있어서 열처리 조건에 따른 단계별 결과물의 주사전자현미경(SEM) 사진.
도 4는 본 발명의 제조방법에 있어서 열처리 조건에 따른 단계별 결과물의 가시광선 투과율 그래프(시편 두께 1.2 mm 기준).
도 5는 본 발명의 제조방법에 있어서 열처리 조건에 따른 단계별 결과물의 이축굴곡강도(biaxial flexure strength) 그래프.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 특정한 벌크 유리 조성을 이용한 경우 열처리 단계에 있어서 그 조건을 달리함으로써 제일 낮은 온도에서 유리 매트릭스 내에 최초 리튬 메타실리케이트가 형성되고, 이후 열처리 온도가 상승함에 따라 버질라이트(Virgilite), 리튬 다이실리케이트, 스포듀멘(spodumene)의 순서로 결정이 형성됨을 발견하였으며, 이로부터 얻어진 단계별 결과물들이 각기 다른 굴곡강도와 광투과율의 조합을 구현할 수 있음을 확인하여 안출되었다.
이러한 단계별 결정상의 변화를 간이하게 보일 수 있도록 도 2로써 나타내었다.
구체적으로, 본 발명의 일 구현예는 SiO2 65.0~75중량%, Li2O 10.0~13.5중량%, Al2O3 5~9중량%, ZnO 0.5~1.0중량%, K2O 1.5~3.5중량%, CaO 0~2.0중량%, P2O5 2.5~4.0 중량%를 포함하고, SiO2/Li2O 몰비는 2.30~3.50, SiO2/Al2O3 몰비는 14.50~20.50을 만족하는 유리 조성물을 용융하고, 성형 및 냉각하고, 480℃로부터 250℃까지 20분 내지 2시간 동안 설정된 속도로 어닐링하여 소정 형상의 기판을 제조하는 단계; 및
소정 형상의 기판을 열처리하는 단계를 포함하되,
열처리하는 단계는 a) 최고온도 500℃로부터 650℃ 미만까지의 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제1 열처리 단계; b) 최고온도 650℃로부터 700℃ 미만까지 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제2 열처리 단계; c) 최고온도 700℃로부터 800℃ 미만까지 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제3 열처리 단계; 및 d) 최고온도 800℃로부터 870℃까지 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제4 열처리 단계 중 선택된 하나의 방법으로 수행되는, 글라스 세라믹 기판의 제조방법을 제공한다.
상기 및 이하의 기재에서 본 발명의 일 구현예에 따른 제조방법에서 유리 조성물은 SiO2 65.0~75중량%, Li2O 10.0~13.5중량%, Al2O3 5~9중량%, ZnO 0.5~1.0중량%, K2O 1.5~3.5중량%, CaO 0~2.0중량%, P2O5 2.5~4.0 중량%를 포함하고, SiO2/Li2O 몰비는 2.30~3.50, SiO2/Al2O3 몰비는 14.50~20.50을 만족하는 유리 조성물로서, 여기에 기재된 추가적인 다른 성분들에 대해서 그 제한이 있는 것은 아니며, 일예로 Na2O, MgO, CeO2 등과 같은 산화물들을 포함할 수 있음은 물론이다.
상술한 것과 같은 SiO2 65.0~75중량%, Li2O 10.0~13.5중량%, Al2O3 5~9중량%, ZnO 0.5~1.0중량%, K2O 1.5~3.5중량%, CaO 0~2.0중량%, P2O5 2.5~4.0 중량%를 포함하고, SiO2/Li2O 몰비는 2.30~3.50, SiO2/Al2O3 몰비는 14.50~20.50을 만족하는 유리 조성물의 경우 소정 형상의 기판으로 제조된 이후, 이를 열처리하여 결정화시키는 데 있어서 리튬 메타실리케이트 결정이 유리 매트릭스 내에 형성되기 시작하는 온도는 500℃ 부근이고(stage I로 대별함), 이것이 리튬 다이실리케이트와 LAS로 완전히 상전이는 800℃ 부근에서 완료된다. LAS 계열의 버질라이트(Virgilite)는 650℃ 부근부터 형성되어(stage II로 대별함) 800℃ 근처에서 스포듀멘(spodumene)으로 상전이가 완료된다. 리튬 다이실리케이트는 700℃ 부근에서 형성되기 시작하여(stage III로 대별함) 이 후 온도에서 결정성장이 지속되고(stage IV로 대별함), 870℃ 부근에서 유리상으로 재용융이 일어나기 시작한다. LAS 계열의 스포듀멘(spodumene)은 800℃ 근처에서 버질라이트(virgilite)로 부터 상전이에 의해 형성되기 시작한다(stage V로 대별함).
이러한 측면에서 본 발명의 일 구현예에 따른 글라스 세라믹 기판의 제조방법은 상술한 것과 같은 SiO2 65.0~75중량%, Li2O 10.0~13.5중량%, Al2O3 5~9중량%, ZnO 0.5~1.0중량%, K2O 1.5~3.5중량%, CaO 0~2.0중량%, P2O5 2.5~4.0 중량%를 포함하고, SiO2/Li2O 몰비는 2.30~3.50, SiO2/Al2O3 몰비는 14.50~20.50을 만족하는 유리 조성물을 이용하여 소정 형상의 기판으로 제조한 다음, 이를 열처리하여 결정화시키는 데 있어서, 열처리하는 단계는 a) 최고온도 500℃로부터 650℃ 미만까지의 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제1 열처리 단계; b) 최고온도 650℃로부터 700℃ 미만까지 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제2 열처리 단계; c) 최고온도 700℃로부터 800℃ 미만까지 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제3 열처리 단계; 및 d) 최고온도 800℃로부터 870℃까지 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제4 열처리 단계 중 선택된 하나의 방법으로 선택적으로 수행될 수 있다.
a) 제1 열처리 단계는 stage I을 구현하는 방법일 수 있고, b) 제2 열처리 단계는 stage II을 구현하는 방법일 수 있으며, c) 제3 열처리 단계는 stage III와 stage IV를 구현하는 방법일 수 있으며, d) 제4 열처리 단계는 stage V를 구현하는 방법일 수 있다.
특히 c) 제3 열처리 단계에 있어서 700℃로부터 800℃ 미만까지 범위 내에서 열처리하는 데 있어서 그 온도가 낮은 경우 stage III를 구현할 수 있고 그 온도가 상승됨에 따라 stage IV를 구현할 수 있다.
이러한 단계는 목적하는 최고온도까지 연속적인 승온과정을 거쳐 해당 최고온도에서 유지하는 방법 뿐만 아니라, 목적하는 최고온도까지 단계적으로 승온하고, 해당 온도에서 일정 시간 유지하면서 목적하는 최고온도까지 도달하고 일정 시간 유지하는 방법, 일명 multi-step 단계로도 수행될 수 있다.
이에 제한이 있는 것은 아니라, 일예로 제2 열처리 단계의 경우 500℃로부터 650℃ 미만까지의 범위 내에서 일정 시간 열처리하고, 다시 승온하여 650℃로부터 700℃ 미만까지 범위 내에서 열처리하는 방법으로 수행될 수 있다. 마찬가지의 일예로, 제3 열처리 단계의 경우 500℃로부터 650℃ 미만까지의 범위 내에서 일정 시간 열처리하고, 650℃로부터 700℃ 미만까지 범위 내에서 일정 시간 열처리한 다음, 다시 승온하여 700℃로부터 800℃ 미만까지 최고온도 범위 내에서 일정 시간 유지하여 열처리하는 방법으로 수행될 수 있다. 마찬가지의 일예로, 제4 열처리 단계의 경우 또한, 500℃로부터 650℃ 미만까지의 범위 내에서 일정 시간 열처리하고, 650℃로부터 700℃ 미만까지 범위 내에서 일정 시간 열처리하고, 700℃로부터 800℃ 미만까지 범위 내에서 일정 시간 열처리한 다음, 800℃로부터 870℃까지 범위 내의 최고온도에서 일정시간 유지하는 방법으로 열처리를 수행할 수 있다.
한편, 바람직한 일 구현예에 따른 글라스 세라믹 기판의 제조방법에 있어서, 열처리하는 단계에 있어서 승온은 승온 속도가 0.1℃/min 내지 30℃/min인 조건 하에서 수행되는 것이 바람직하고, 유지는 최고온도 하에서 적어도 10분 동안 수행되는 것이 바람직할 수 있다.
보다 구체적으로, 온도구간별 유지시간은 최소 10분부터 최대 6시간인 것이 바람직하고, 열처리 승온 속도는 0.1℃/min 내지 30℃/min가 적당하다. 유지시간이 너무 짧거나 승온속도가 빠른 경우에는 결정형성 시간이 짧기 때문에 유리질 대비 결정의 함량이 낮고, LAS 계열의 결정상 중에서도 SiO2가 적은 결정이 석출될 수 있다. 즉 유리로부터 이온들의 이동 시간이 충분하지 못하기 때문에 결정 형성에 기여하지 못한 다량의 이온들이 유리 성분으로 남아있게 될 수 있고, 이 경우 미숙한 결정에 의해 글라스 세라믹 기판의 강도가 낮아질 수 있다.
본 발명의 구체적인 일 실시예는 먼저, SiO2 65.0~75중량%, Li2O 10.0~13.5중량%, Al2O3 5~9중량%, ZnO 0.5~1.0중량%, K2O 1.5~3.5중량%, CaO 0~2.0중량%, P2O5 2.5~4.0 중량%를 포함하고, SiO2/Li2O 몰비는 2.30~3.50, SiO2/Al2O3 몰비는 14.50~20.50을 만족하는 유리 조성물을 칭량하여 혼합한다.
유리 조성물에 있어서 SiO2/Li2O 몰비는 2.30~3.50이고 SiO2/Al2O3 몰비는 14.50~20.50을 만족하는 경우 리튬 실리케이트계 결정상과 LAS계열의 결정상, 그리고 LAS계열의 결정상 중 목적하는 바와 같은 버질라이트(virgilite) 또는 스포듀멘(spodumene) 결정상을 얻을 수 있는 측면에서 바람직할 수 있다.
유리 조성물로서 Li2O 대신에 Li2CO3를 첨가할 수도 있으며, Li2CO3의 탄소(C) 성분인 이산화탄소(CO2)는 유리의 용융 공정에서 가스로 배출되어 빠져나가게 된다. 또한, 알칼리 산화물에서 K2O 및 Na2O 대신에 각각 K2CO3, Na2CO3를 첨가할 수도 있으며, K2CO3, Na2CO3의 탄소(C) 성분인 이산화탄소(CO2)는 유리의 용융 공정에서 가스로 배출되어 빠져나가게 된다.
혼합은 건식 혼합 공정을 이용하며, 건식 혼합 공정으로는 볼 밀링(ball milling) 공정 등을 사용할 수 있다. 볼 밀링 공정에 대해 구체적으로 살펴보면, 출발원료를 볼 밀링기(ball milling machine)에 장입하고, 볼 밀링기를 일정 속도로 회전시켜 출발원료를 기계적으로 분쇄하고 균일하게 혼합한다. 볼 밀링기에 사용되는 볼은 지르코니아나 알루미나와 같은 세라믹 재질로 이루어진 볼을 사용할 수 있으며, 볼의 크기는 모두 동일하거나 적어도 2가지 이상의 크기를 갖는 볼을 사용할 수 있다. 목표하는 입자의 크기를 고려하여 볼의 크기, 밀링 시간, 볼 밀링기의 분당 회전속도 등을 조절한다. 일 예로, 입자의 크기를 고려하여 볼의 크기는 1㎜~30㎜ 정도의 범위로 설정하고, 볼 밀링기의 회전속도는 50~500rpm 정도의 범위로 설정할 수 있다. 볼 밀링은 목표하는 입자의 크기 등을 고려하여 1~48 시간 동안 실시하는 것이 바람직하다. 볼 밀링에 의해 출발원료는 미세한 크기의 입자로 분쇄되고, 균일한 입자 크기를 가지며 동시에 균일하게 혼합되게 된다.
혼합된 출발원료를 용융로에 담고, 출발원료가 담긴 용융로를 가열하여 출발원료를 용융한다. 여기서, 용융이라 함은 출발원료가 고체 상태가 아닌 액체 상태의 점성을 갖는 물질 상태로 변화되는 것을 의미한다. 용융로는 고융점을 가지면서 강도가 크고 용융물이 달라붙는 현상을 억제하기 위하여 접촉각이 낮은 물질로 이루어지는 것이 바람직하며, 이를 위해 백금(Pt), DLC(diamond-like-carbon), 샤모트(chamotte)와 같은 물질로 이루어지거나 백금(Pt) 또는 DLC(diamond-like-carbon)와 같은 물질로 표면이 코팅된 용융로인 것이 바람직하다.
용융은 1,400~2,000℃에서 상압으로 1~12시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 용융 온도가 1,400℃ 미만인 경우에는 출발원료가 미처 용융되지 않을 수 있으며, 상기 용융 온도가 2,000℃를 초과하는 경우에는 과도한 에너지의 소모가 필요하여 경제적이지 못하므로 상술한 범위의 온도에서 용융하는 것이 바람직하다. 또한, 용융 시간이 너무 짧은 경우에는 출발원료가 충분하게 용융되지 않을 수 있고, 용융 시간이 너무 긴 경우에는 과도한 에너지의 소모가 필요하여 경제적이지 못하다. 용융로의 승온 속도는 5~50℃/min 정도인 것이 바람직한데, 용융로의 승온 속도가 너무 느린 경우에는 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고 용융로의 승온 속도가 너무 빠른 경우에는 급격한 온도 상승으로 인해 출발원료의 휘발량이 많아져서 결정화 유리의 물성이 좋지 않을 수 있으므로 상술한 범위의 승온 속도로 용융로의 온도를 올리는 것이 바람직하다. 용융은 산소(O2), 공기(air)와 같은 산화 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다.
용융물을 원하는 형태 및 크기의 소정 기판으로 성형 및 냉각되는바, 냉각 과정 이후로 480℃로부터 250℃까지 20분 내지 2시간 동안 설정된 속도로 서냉(annealing)하는 단계를 거치는 것이 바람직할 수 있다. 이와 같이 서냉단계를 거치는 것이 성형물 내에서의 응력 편차를 줄여, 바람직하기로는 응력이 존재하지 않도록 하여, 이후로의 결정화 단계에서 결정상의 크기제어 및 결정 분포의 균질도 향상에 바람직한 영향을 줄 수 있으며, 이에 따라 궁극적으로 목적하는 글라스 세라믹 기판을 제조할 수 있도록 한다.
여기서 설정된 속도라 함은 바람직하게는 2.3 내지 14℃/분인 것이 충분한 서냉이 될 수 있는 측면에서 바람직할 수 있다.
이와 같이 서냉 과정을 거친 성형물을 결정화 열처리 소성로로 옮겨 상술한 것과 같은 택일적 열처리 단계를 거쳐 글라스 세라믹 기판을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 글라스 세라믹 기판의 제조방법에 따르면 다양한 결정상이나 결정상의 조합으로 구성된 글라스 세라믹 기판을 용이하게 제공할 수 있는데, 그 일예로 상술한 일 구현예에 따른 제조방법에 있어서 a) 제1 열처리 단계를 수행하여 얻어지며, 비정질의 유리 매트릭스 내에 결정상을 포함하고, 결정상은 리튬 메타실리케이트인, 글라스 세라믹 기판을 제공할 수 있다.
이러한 글라스 세라믹 기판은 stage I으로 대별되는 결정화 단계를 거쳐 얻어진 것일 수 있는데, 이는 도 1의 XRD 분석결과로부터 확인될 수 있다.
상기 및 이하의 기재에서 XRD 분석은, X-선 회절 분석기(D/MAX-2500, Rigaku, Japan; Cu Kα (40 kV, 60mA), 주사속도: 6°분, 2θ: 10~60(degree), Rigaku, Japan)를 이용하여 분석한 결과로 이해될 것이다.
상술한 일 구현예에 따른 제조방법에 있어서 a) 제1 열처리 단계를 수행하여 얻어지는 글라스 세라믹은 결정화도가 10 내지 30%일 수 있다.
상기 및 이하의 기재에서 '결정화도'라 함은 유리 매트릭스 대비 결정상의 중량분율로 이해될 것이다.
이러한 글라스 세라믹 기판은 550 nm 파장에서의 광투과율이 적어도 60%를 만족하고, 이축굴곡강도가 적어도 120 MPa을 만족할 수 있다.
상기 및 이하의 기재에서 광투과율은 UV-visible 분광기(UV-2401PC, Shimadzu, Japan)를 이용하여 측정한 것이다.
보다 구체적으로 이러한 글라스 세라믹 기판은, 550nm 파장에서의 광투과율이 80 내지 82 %이고, 이축굴곡강도가 100 내지 140 MPa인 글라스 세라믹 기판을 제공할 수 있다.
상기 및 이하의 기재에서 광투과율은 시편 두께 1.2 mm 기준으로 한 값으로 정의한다.
도 3에는 이러한 글라스 세라믹 기판의 일 구현예에 따른 시편에 대한 주사전자현미경 사진을 도시하였고, 도 5에는 이축굴곡강도 결과 그래프를 도시하였다.
이와 같은 고투과율을 만족하면서 굴곡강도가 다소 낮은 글라스 세라믹 기판의 경우는 낮은 열팽창 특성을 발현할 수 있는바, 디스플레이 커버 보다는 절연기판 등으로 유용할 수 있다.
그러나, 이러한 글라스 세라믹 기판을 원판으로 하여 화학적 강화나 이온 강화 등의 방법으로 강화 글라스 세라믹 기판으로 제조되는 경우, 그 방법에 따라 투과율이나 강도 특성이 변화될 수 있음에 따라 그 용도가 디스플레이 커버나 하드코트용 박형 글라스 세라믹 제품 등으로 확장될 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 글라스 세라믹 기판의 제조방법에 따라 얻어질 수 있는 다른 유형의 글라스 세라믹 기판으로, 상술한 일 구현예에 따른 제조방법에 있어서 b) 제2 열처리 단계를 수행하여 얻어지며, 비정질의 유리 매트릭스 내에 결정상을 포함하고, 결정상은 리튬 메타실리케이트와 버질라이트(virgilite)인, 글라스 세라믹 기판을 제공한다.
이러한 글라스 세라믹 기판에 있어서, 결정화도는 20 내지 40%인 것일 수 있다.
이러한 글라스 세라믹 기판은 stage II로 대별되는 결정화 단계를 거쳐 얻어진 것일 수 있는데, 이는 도 1의 XRD 분석결과로부터 확인될 수 있다.
이러한 글라스 세라믹 기판 또한 550nm 파장에서의 광투과율이 적어도 60%를 만족하고, 이축굴곡강도가 적어도 120MPa을 만족할 수 있다.
보다 구체적으로 이러한 글라스 세라믹 기판은, 550nm 파장에서의 광투과율이 75 내지 82 %이고, 이축굴곡강도가 130 내지 170 MPa인 글라스 세라믹 기판을 제공할 수 있다.
도 3에는 이러한 글라스 세라믹 기판의 일 구현예에 따른 시편에 대한 주사전자현미경 사진을 도시하였고, 도 4에는 광투과율 그래프를, 그리고 도 5에는 이축굴곡강도 결과 그래프를 도시하였다.
이와 같은 고투과율을 만족하면서 굴곡강도가 다소 낮은 글라스 세라믹 기판의 경우는 낮은 열팽창 특성을 발현할 수 있는바, 디스플레이 커버 보다는 절연기판 등으로 유용할 수 있다.
그러나, 이러한 글라스 세라믹 기판을 원판으로 하여 화학적 강화나 이온 강화 등의 방법으로 강화 글라스 세라믹 기판으로 제조되는 경우, 그 방법에 따라 투과율이나 강도 특성이 변화될 수 있음에 따라 그 용도가 디스플레이 커버나 하드코트용 박형 글라스 세라믹 제품 등으로 확장될 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 글라스 세라믹 기판의 제조방법에 따라 얻어질 수 있는 다른 유형의 글라스 세라믹 기판으로, 상술한 일 구현예에 따른 제조방법에 있어서 c) 제3 열처리 단계를 수행하여 얻어지며, 비정질의 유리 매트릭스 내에 결정상을 포함하고, 결정상은 리튬 메타실리케이트, 버질라이트(virgilite) 및 리튬 다이실리케이트인, 글라스 세라믹 기판을 제공한다.
이러한 글라스 세라믹 기판에 있어서, 결정화도는 40 내지 60%인 것일 수 있다.
상술한 일 구현예에 따른 제조방법에 있어서 c) 제3 열처리 단계를 수행하여 얻어지는 글라스 세라믹 기판은 결정상은 리튬 메타실리케이트, 버질라이트(virgilite) 및 리튬 다이실리케이트일 수 있는데, c) 제3 열처리 단계에 있어서 700℃로부터 800℃ 미만의 온도범위 내에서 온도가 상승됨에 따라서 리튬 다이실리케이트 결정상의 결정성장이 이루어질 수 있다.
이와 같이 리튬 다이실리케이트 결정상의 결정성장이 이루어진 경우 글라스 세라믹 기판은 결정화도가 60 내지 90%일 수 있다.
이러한 일 구현예들에 의한 글라스 세라믹 기판 또한 550nm 파장에서의 광투과율이 적어도 60%를 만족하고, 이축굴곡강도가 적어도 120MPa을 만족할 수 있다.
보다 구체적으로 이러한 글라스 세라믹 기판은, 투과율이 70 내지 75 %이고, 이축굴곡강도가 200 내지 250 MPa인 글라스 세라믹 기판을 제공할 수 있다.
이러한 글라스 세라믹 기판은 상술한 일 구현예에 따른 제조방법에 있어서 c) 제3 열처리 단계를 수행하는 데 있어서 700℃로부터 800℃ 미만의 온도범위 내에서 700℃ 부근에서 얻어질 수 있는 글라스 세라믹 기판일 수 있으며, 도 3에는 이러한 글라스 세라믹 기판의 일 구현예의 시편에 대한 주사전자현미경 사진을 도시하였고, 도 4에는 광투과율 그래프를, 그리고 도 5에는 이축굴곡강도 결과 그래프를 도시하였다(stage III으로 대별함).
이러한 글라스 세라믹 기판은 도 1의 XRD 분석결과로부터 확인될 수 있다.
한편, c) 제3 열처리 단계에 있어서 700℃로부터 800℃ 미만의 온도범위 내에서 온도가 상승됨에 따라서 리튬 다이실리케이트 결정상의 결정성장이 이루어질 수 있으며, 보다 구체적으로 이러한 글라스 세라믹 기판은, 550nm 파장에서의 550nm 파장에서의 광투과율이 65 내지 73%이고, 이축굴곡강도가 280 내지 320 MPa인 글라스 세라믹 기판을 제공할 수 있다.
도 3에는 이러한 글라스 세라믹 기판의 일 구현예에 따른 시편에 대한 주사전자현미경 사진을 도시하였고, 도 4에는 광투과율 그래프를, 그리고 도 5에는 이축굴곡강도 결과 그래프를 도시하였다(stage IV로 대별함).
이러한 글라스 세라믹 기판은 도 1의 XRD 분석결과로부터 확인될 수 있다.
상술한 일 구현예에 따른 제조방법에 있어서 c) 제3 열처리 단계를 수행하여 얻어지며, 결정상이 리튬 메타실리케이트, 버질라이트(virgilite) 및 리튬 다이실리케이트인 글라스 세라믹 기판에 있어서도 리튬 다이실리케이트 결정상의 결정성장이 진행된 stage IV의 결과물의 경우 stage III의 결과물과 대비하여 현저하게 굴곡강도가 향상됨을 알 수 있다.
이러한 글라스 세라믹 기판의 경우 강도 특성을 요구하는 디스플레이 커버 기판이나 하드코트용 박형(초박형) 글라스 세라믹 제품 등으로 보다 유용할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 글라스 세라믹 기판의 제조방법에 따라 얻어질 수 있는 다른 유형의 글라스 세라믹 기판으로, 상술한 일 구현예에 따른 제조방법에 있어서 d) 제4 열처리 단계를 수행하여 얻어지며, 비정질의 유리 매트릭스 내에 결정상을 포함하고, 결정상은 리튬 다이실리케이트와 스포듀멘(spodumene)인, 글라스 세라믹 기판을 제공한다.
이러한 글라스 세라믹 기판에 있어서, 결정화도는 58 내지 80%인 것일 수 있다.
이러한 일 구현예들에 의한 글라스 세라믹 기판 또한 550nm 파장에서의 광투과율이 적어도 60%를 만족하고, 이축굴곡강도가 적어도 120MPa을 만족할 수 있다.
보다 구체적으로 550nm 파장에서의 광투과율이 60 내지 65 %이고, 이축굴곡강도가 330 내지 370 MPa인 글라스 세라믹 기판을 제공할 수 있다.
도 4에는 이러한 글라스 세라믹 기판의 일 구현예의 시편에 대한 광투과율 그래프를, 그리고 도 5에는 이축굴곡강도 결과 그래프를 도시하였다(stage V로 대별함).
도 3으로 도시한 바와 같이, 주사전자현미경 사진을 통해 분석되기로는 상술한 본 발명의 일 구현예들에 따른 글라스 세라믹 기판은 리튬 메타실리케이트 또는 리튬 다이실리케이트 결정상과 같은 리튬 실리케이트계 결정상은 그 크기가 10 nm 내지 200 nm이고, 버질라이트(virgilite) 또는 스포듀멘(spodumene) 결정상과 같은 LAS계열의 결정상은 그 크기가 30 nm 내지 2 ㎛를 보인다.
이와 같은 크기의 결정상을 가짐으로써 550nm 파장에서의 광투과율이 적어도 60%를 만족하고, 이축굴곡강도가 적어도 120MPa을 만족하는 글라스 세라믹 기판을 제공할 수 있다.
한편. 도 4 내지 도 5의 결과로부터, 광투과율은 열처리하는 단계에서의 온도 및 처리시간이 증가함에 따라 증가됨을 알 수 있는데, 550 nm 파장 기준 stage II로부터 Stage V 결과물로 감에 따라 82 내지 60%의 광투과율을 보인다. 이축 굴곡강도는 유리 상(glass phase)만 있는 경우(stage 0로 대별)와 대비하여 stage I으로부터 stage V 결과물과 같이 리튬 실리케이트계 결정 및/또는 LAS계열의 결정이 석출될 경우 1.5배 내지 4.3배의 강도 증가를 보임을 알 수 있다.
이러한 결과들로부터 본 발명에서 제안하는 SiO2 65.0~75중량%, Li2O 10.0~13.5중량%, Al2O3 5~9중량%, ZnO 0.5~1.0중량%, K2O 1.5~3.5중량%, CaO 0~2.0중량%, P2O5 2.5~4.0 중량%를 포함하고, SiO2/Li2O 몰비는 2.30~3.50, SiO2/Al2O3 몰비는 14.50~20.50을 만족하는 벌크 유리 조성물을 이용하여, 목적하는 용도에 따라 굴곡강도와 광투과율이 조합된 다양한 글라스 세라믹 기판을 제공할 수 있음을 알 수 있다.
이러한 다양한 굴곡강도와 광투과율의 조합을 만족하는 글라스 세라믹 기판은, 전기회로기판에 있어서의 글라스 기판을 대체하는 기판유리로, 감광성 글라스 세라믹 기판으로, 저팽창 투명한 글라스-세라믹 기판유리로, 디스플레이 유닛의 기판유리로, 확산판 등의 기판유리로, 접촉손상에 대한 저항성을 갖는 보호유리로, 디스플레이 유리로의 적용이 가능할 수 있음을 알 수 있다.
구체적인 일예로, 가요성이며 인쇄된 전자 장치, 터치 제어 패널용 센서, 지문 센서, 박막 배터리 기판, 모바일 전자 장치, 반도체 인터포저, 굽힘 가능한 디스플레이, 태양 전지, 또는 높은 화학적 안정성, 온도 안정성, 낮은 가스 투과성, 가요성 및 낮은 두께의 조합이 필요한 그 밖의 적용에서의 가요성 범용 평면으로서의 글라스 세라믹 기판을 사용할 수 있다. 소비자용 및 산업용 전자 제품(예컨대 플렉서블/폴더블 스마트폰 및 태블릿을 위한 커버) 이외에도, 산업 생산 또는 계측학에서 보호 적용에 사용될 수 있다. 또 다른 적용 분야는 모바일 장치, 예컨대 스마트폰, 태블릿 등의 후면 커버로서의 용도, 및 또한 다양한 적용을 위한 확산판으로서의 용도로써도 고려될 수 있다.
한편, 이와 같은 용도를 고려하여 상술한 일 구현예들에 따른 글라스 세라믹 기판을 원판으로 하는 강화 글라스 세라믹 기판을 제공할 수 있는데, 여기서의 강화는 화학적 강화 또는 이온 강화로 이해될 것이나, 이에 한정이 있는 것은 아니다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
본 발명은 굴곡강도와 광투과율이 다양하게 조합된 다종의 글라스 세라믹 기판을 특정의 벌크 유리 조성물로부터 용이하게 제조하는 방법과 이로부터 얻어진 글라스 세라믹 기판을 제공하여, 전기회로기판에 있어서의 글라스 기판을 대체하는 기판유리, 감광성 글라스 세라믹 기판, 저팽창 투명한 글라스-세라믹 기판유리, 디스플레이 유닛의 기판유리, 확산판 등의 기판유리, 접촉손상에 대한 저항성을 갖는 보호유리, 디스플레이 유리 등으로 가능하게 할 수 있다.
Claims (22)
- SiO2 65.0~75중량%, Li2O 10.0~13.5중량%, Al2O3 5~9중량%, ZnO 0.5~1.0중량%, K2O 1.5~3.5중량%, CaO 0~2.0중량%, P2O5 2.5~4.0 중량%를 포함하고, SiO2/Li2O 몰비는 2.30~3.50, SiO2/Al2O3 몰비는 14.50~20.50을 만족하는 유리 조성물을 용융하고, 성형 및 냉각하고, 480℃로부터 250℃까지 20분 내지 2시간 동안 설정된 속도로 어닐링하여 소정 형상의 기판을 제조하는 단계; 및소정 형상의 기판을 열처리하는 단계를 포함하되,열처리하는 단계는, a) 최고온도 500℃로부터 650℃ 미만까지의 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제1 열처리 단계; b) 최고온도 650℃로부터 700℃ 미만까지 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제2 열처리 단계; c) 최고온도 700℃로부터 800℃ 미만까지 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제3 열처리 단계; 및 d) 최고온도 800℃로부터 870℃까지 범위 내로 승온하여 유지하는 방법으로 수행되는 제4 열처리 단계 중 선택된 하나의 방법으로 수행되는,글라스 세라믹 기판의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 열처리하는 단계에 있어서 승온은 승온 속도 0.1℃/min 내지 30℃/min 범위 내에서 수행되고, 유지는 최고온도 하에서 적어도 10분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는,글라스 세라믹 기판의 제조방법.
- 제 1 항의 제조방법에 있어서 a) 제1 열처리 단계를 수행하여 얻어지며, 비정질의 유리 매트릭스 내에 결정상을 포함하고, 결정상은 리튬 메타실리케이트인,글라스 세라믹 기판.
- 제 3 항에 있어서, 결정화도는 10 내지 30%인 것을 특징으로 하는,글라스 세라믹 기판.
- 제 1 항의 제조방법에 있어서 b) 제2 열처리 단계를 수행하여 얻어지며, 비정질의 유리 매트릭스 내에 결정상을 포함하고, 결정상은 리튬 메타실리케이트와 버질라이트(virgilite)인,글라스 세라믹 기판.
- 제 5 항에 있어서, 결정화도는 20 내지 40%인 것을 특징으로 하는,글라스 세라믹 기판.
- 제 1 항의 제조방법에 있어서 c) 제3 열처리 단계를 수행하여 얻어지며, 비정질의 유리 매트릭스 내에 결정상을 포함하고, 결정상은 리튬 메타실리케이트, 버질라이트(virgilite) 및 리튬 다이실리케이트인,글라스 세라믹 기판.
- 제 7 항에 있어서, 결정화도는 40 내지 60%인 것을 특징으로 하는,글라스 세라믹 기판.
- 제 7 항에 있어서, c) 제3 열처리 단계에 있어서 700℃로부터 800℃ 미만의 온도범위 내에서 온도가 높아짐에 따라 리튬 다이실리케이트 결정상의 결정성장이 이루어지는 것을 특징으로 하는,글라스 세라믹 기판.
- 제 9 항에 있어서, 결정화도는 60 내지 90%인 것을 특징으로 하는,글라스 세라믹 기판.
- 제 1 항의 제조방법에 있어서 d) 제4 열처리 단계를 수행하여 얻어지며, 비정질의 유리 매트릭스 내에 결정상을 포함하고, 결정상은 리튬 다이실리케이트와 스포듀멘(spodumene)인,글라스 세라믹 기판.
- 제 9 항에 있어서, 결정화도는 58 내지 80%인 것을 특징으로 하는,글라스 세라믹 기판.
- 제 3 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 550nm 파장에서의 광투과율이 적어도 60%를 만족하는 것을 특징으로 하는,글라스 세라믹 기판.
- 제 3 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 이축굴곡강도가 적어도 120MPa을 만족하는 것을 특징으로 하는,글라스 세라믹 기판.
- 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 550nm 파장에서의 광투과율이 80 내지 82 %이고, 이축굴곡강도가 100 내지 140 MPa인 것을 특징으로 하는,글라스 세라믹 기판.
- 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 550nm 파장에서의 광투과율이 75 내지 82 %이고, 이축굴곡강도가 130 내지 170 MPa인 것을 특징으로 하는,글라스 세라믹 기판.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 550nm 파장에서의 광투과율이 70 내지 75 %이고, 이축굴곡강도가 200 내지 250 MPa인 것을 특징으로 하는,글라스 세라믹 기판.
- 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 550nm 파장에서의 광투과율이 65 내지 73 %이고, 이축굴곡강도가 280 내지 320 MPa인 것을 특징으로 하는,글라스 세라믹 기판.
- 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 550nm 파장에서의 광투과율이 60 내지 65 %이고, 이축굴곡강도가 330 내지 370 MPa인 것을 특징으로 하는,글라스 세라믹 기판.
- 제 3 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 리튬 메타실리케이트 또는 리튬 다이실리케이트 결정상은 그 크기가 10 nm 내지 200 nm이고, 버질라이트(virgilite) 또는 스포듀멘(spodumene) 결정상은 그 크기가 30 nm 내지 2 ㎛인 것을 특징으로 하는,글라스 세라믹 기판.
- 제 3 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 글라스 세라믹 기판을 포함하는,강화 글라스 세라믹 기판.
- 제 21 항에 있어서, 강화 글라스 세라믹 기판은 글라스 세라믹 기판을 화학적 강화 또는 이온 강화하여 얻어진 것임을 특징으로 하는,강화 글라스 세라믹 기판.
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