KR100590346B1 - 저팽창 유리-세라믹 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산화물에 대한 중량%로, 60∼75 SiO2, 8∼20 Al2O3, 2∼10 ZnO, 1∼6 MgO, 1∼10 TiO2, 0∼6 ZrO2, 0∼3 BaO, ZnO+MgO는 5.5 이상, 및 TiO2+ZrO
2는 4 이상을 포함한 투명한 유리-세라믹에 관한 것이다. 상기 유리-세라믹은 22∼32×10-7/℃의 선형 열팽창계수 및 850℃ 이상의 변형점을 갖는다.
유리, 세라믹, 투명, 액정디스플레이, 광학장치
Description
본 발명은 투명한 저팽창 첨정석-기초 유리-세라믹 물질에 관한 것이다.
"유리-세라믹"의 제목으로 1997년 3월 31일에 출원된 미국특허출원 제09/030,863호는 고온의 폴리실리콘 (polysilicon) 박막용 기판으로 사용될 수 있는 물질을 개시하고 있으며, 본 명세서에 참고로 첨부하였다. 출원번호 제09/030,863호에 기재된 투명한 유리-세라믹 물질은 다결정성 실리콘, 특히 고온의 폴리-Si (poly-Si)와 상용성이 있는 열팽창계수 및 높은 변형점을 갖는다. 출원번호 제09/030,863호에 기술되어 있는 상기 유리-세라믹은 실리콘과 매우 유사한 팽창계수 (C.T.E. 32∼42×10-7/℃)를 갖는다.
높은 변형점을 갖고, 실리카 및 실리콘 사이의 열팽창 특성을 갖는 유리 세라믹을 제공하는 것이 바람직하다. 25∼1000℃ 범위의 온도에서 약 32×10-7/℃ 이하의 열팽창 및 850℃를 초과하는 변형점을 갖는 유리-세라믹은 다양한 분야에서 바람직할 수 있다. 또한, 저 열팽창 및 고 변형점과 함께 낮은 밀도를 갖는 유리-세라믹을 제공하는 것도 바람직하다.
본 발명의 목적은 소량의 지르코니아 (zirconia), Mg-페탈라이트 (Mg-petalite), β-석영 고용체 (solid solution, s.s.) 또는 티타네이트 (titanate)를 함유하며, 지배 결정상으로 첨정석을 함유하는 투명한 유리-세라믹에 관한 것으로, 상기 유리-세라믹은 산화물에 대한 중량%로 다음과 같은 조성을 포함한다: 60∼75 SiO2, 8∼20 Al2O3, 2∼10 ZnO, 1∼6 MgO, 1∼10 TiO2, 0∼6 ZrO2, 0∼3 BaO, ZnO+MgO는 5.5 이상, 및 TiO2+ZrO2는 4 이상.
투명함이란 본 발명의 1.1mm 두께의 유리-세라믹 시트 (sheet)가 스펙트럼의 가시광선 영역 (400nm 내지 700nm)에 걸쳐 85% 이상의 투과도를 나타냄을 의미한다. 바람직하게, 특정 분야에서, 예를 들면, 근자외선 영역에서 350∼400nm에 걸쳐 상기 시트가 50% 이상의 투과도를 나타내는 것 또한 바람직하다.
본 발명의 투명한 첨정석-기초 유리-세라믹은 선행 기술의 유리-세라믹 물질에 비하여 많은 잇점을 나타낸다. 예를 들면, 상기 유리 세라믹은 25℃ 내지 300℃의 온도 범위에서 약 22 내지 32×10-7/℃, 좀 더 바람직하게는 25∼30×10-7/℃의 열팽창계수를 가지며, 850℃ 이상, 좀 더 바람직하게는 875℃ 이상, 및 가장 바람직하게는 900℃ 이상의 변형점을 나타낸다. 첨정석 고용체는 상기 물질 내에서 지배 결정상을 포함한다.
상기 유리-세라믹은 결과적으로 높은 열 안정성을 가지며, 900℃의 온도에서 24시간 동안 및 1000℃에서 8시간 동안 뒤틀림 (distorting), 와핑 (warping) 또는 투명도를 잃지 않고 유지될 수 있다. 상기 물질 내의 지배적인 (및 통상적으로 단일한) 결정상은 첨정석 고용체 (Zn,Mg)Al2O4로 이루어지며, 비록 첨정석이 예를 들면 지르코니아, Mg-페탈라이트, β-석영 고용체 또는 MgTi2O5와 같은 소량의 다른 결정상이 수반될 수 있을지라도, 투명도 또는 특성에 어떠한 악영향도 미치지 않는다. 지배 결정상이라 함은 상기 결정상이 존재하는 전체 결정상의 적어도 약 75 부피%, 좀 더 바람직하게는 적어도 85% 및 가장 바람직하게는 적어도 95%임을 의미한다. 또한, 바람직하게는 본 발명의 상기 유리-세라믹은 적어도 약 20중량%의 유리질 매트릭스 (glassy matrix) 내에 분산된 결정상이다.
본 발명의 유리-세라믹은 우수한 화학적 내구성을 나타낸다. 이들은 또한 2.70g/cc 미만의 밀도를 나타낸다.
본 발명의 유리들은 1575 내지 1650℃의 온도에서 용융될 수 있으며, 주조 (casting), 가압 (pressing) 및 롤링 (rolling)을 포함한 통상적인 성형 공정을 사용할 수 있다. 통상적인 용융 및 성형 기술, 특히 롤링에 대한 상기 전구체 (precursor) 유리의 상용성때문에 큰 시트의 제조시 상기 물질은 적절한 대체물이 될 수 있다. 유리에 비하여 이들의 높은 굳기 및 강도는 상기 유리 물질에 비교할 때 더 얇은 시트의 사용을 가능하게 한다 (12×106 psi 이상의 영 계수 (Young's modulus), 10×103 psi을 초과하는 파열 계수 (modulus of rupture)).
본 발명의 저팽창, 내열성 유리-세라믹은 활성 매트릭스 액정 디스플레이 (active matrix liquid crystal displays, AMLCD)와 같은 고온 박막을 사용하는 기 판으로부터 광도파관과 같은 광학 장치용 부품에 이르기까지 다양한 분야에 사용될 수 있다. 이들은 특히 AMLCD 분야에서 기판용으로 사용될 수 있는데, 이는 외면 드라이브 회로 (peritheral drive circuitry)가 저렴한 비용으로 적은 공간에서 상기 기판 상에 직접적으로 놓여질 수 있기 때문이다. 상기 유리들의 높은 변형점은 850℃를 초과하는 고온에서의 공정을 가능하게 한다. 또한, 본 발명의 상기 물질들은 예를 들면, 평평한 판넬 디스플레이, 태양열 배터리 (batteries), 광마스트 (photomask) 및 광마그네틱 디스크 (optomagnetic disks)와 같은 다양한 전기, 전자 및 광전자 장치 내의 기판 물질을 포함하나, 이에 한정되지 않고 광범위한 분야에서 사용할 수 있다.
비록 상기 유리들이 고-팽창, 저-실리카 유리보다 높은 온도에서 용융해야 할 필요가 있을지라도, 이들은 상대적으로 매끄러운 점도 곡선을 유지하며, 1000 내지 5000 poise 이상의 액체 점도와 유사하거나, 그 이상의 점도를 갖는다. 상기 유리-세라믹은 850℃를 초과하는 변형점을 가지며, 낮은 열팽창을 필요로 하는 분야에 바람직하다. 또한, 상기 실리카 물질이 많을수록 밀도가 더 낮아지며, 이는 많은 분야에 바람직하다.
본 발명은 약 22∼32×10-7/℃의 열팽창 계수 및 약 850℃ 이상의 변형점을 갖는 투명한 첨정석-기초 유리-세라믹에 관한 것이다. 상기 물질 내의 지배적이고 통상적으로는 단독의 결정상은 첨정석 고용체 (Zn,Mg)(Al,Ti)2O4로 이루어져 있 다.
유리-세라믹은 잔류 유리 매트릭스 내에 분산된 무작위 방향 결정으로 이루어져 있으며, 전구체 유리 바디 (body)의 조절된 내부 핵화 (nucleation) 및 결정화 (crytallization)를 통하여 제조될 수 있다. 결과적으로, 바람직한 조성의 유리 성형 뱃치 (batch)가 용융되고, 상기 용융물은 냉각되고, 동시에 통상적인 유리 성형 기술을 이용하여 예정된 배열의 유리 형태로 성형된다. 상기 언급된 본 발명의 첨정석 결정-함유 유리 세라믹 전구체 유리를 위한 유리 성형 뱃치는 쉽게 용융되며, 결과적으로 형성된 용융물은 다양하게 변형된 구조의 제품으로 제조될 수 있다. 상기 전구체 유리의 조성물 및 결과적으로 성형된 유리-세라믹은 중량%로 하기 성분을 포함하거나, 하기 성분으로 필수적으로 구성된다:
SiO2 60∼75 BaO 0∼3
Al2O3 8∼20
ZnO 2∼10
MgO 1∼6
TiO2 1∼10 (ZnO+MgO)≥5.5%
ZrO2 0∼6 (TiO2+ZrO2)≥4%
필요하거나 원한다면, As2O5 또는 Sb2O3와 같은 정제제 (fining agents)가 상술된 유리 조성물에 부가될 수 있다. 또한, 원한다면, 최대 5%의 Rb2O, WO3, Nb2O5, AlF3, B2O3, CeO2, Y2O
3 또는 P2O5와 같은 다른 산화물 또는 불화물 및/또는 최대 8%의 Cs2O, Bi2O3, Ta2O3, Ga2O
3, PbO 또는 La2O3가 첨가될 수 있다. K2O, Na2O, Li2O, CaO 및 SrO의 수준은 바람직하게 3% 이하로 제한되며, 가장 바람직하게는 0이다. 본 발명의 유리-세라믹은 유동성 알칼리 이온이 없는 것이 바람직하다.
만일 SiO2의 양이 60% 미만이면, 첨정석 대 잔류 유리의 비율이 증가하고, 상기 열팽창 계수를 증가시킨다. Al2O3는 상기 첨정석, (Zn,Mg)Al2O
4의 필수 성분이다 (1몰 (ZnO, MgO)가 1몰의 Al2O3와 결합한다). 그러므로, 만일 Al2O
3가 8% 미만이면, 첨정석이 거의 성형될 수 없으며, 열팽창 계수가 매우 낮을 수 있다. 만일 Al2O3의 양이 20%를 초과할 경우, 액체 온도가 증가하여 상기 유리를 더욱 용융하기 어렵게 한다.
MgO 및 ZnO는 모두 Al2O3와 함께 주요한 첨정석 결정 형성자 (former)이다. 그러므로, 하나 또는 다른 하나 또는 이들 모두는 상기 유리-세라믹 조성물 내에 존재해야 한다. ZnO는 매우 미세한 낟알의 첨정석 결정의 결정화를 도우며, 원하지 않는 상의 결정화를 최소화시킨다. 최적 특성을 위해 최소 2%의 ZnO가 바람직하다. ZnO는 상기 융점 온도가 너무 높게 되어서 유리 용융을 어렵게 하는 것을 방지하기 위하여 바람직하게는 10% 미만이어야 한다. 모든-Mg 첨정석 (MgAl2O4)이 제조될 수 있는 반면, MgO는 투명도를 감소시키는 경향이 있는 Mg-페탈 라이트, β-석영, 및 MgTi2O5와 같은 비-첨정석 상의 성장을 매우 촉진시킨다. 그러므로, 최대 6% MgO가 바람직하다.
상기 첨정석 상을 충분히 결정화시키고, 원하는 특성을 얻기 위해서는 (ZnO+MgO)의 합은 바람직하게는 적어도 5.5중량%이다. 핵화 및 투명도를 최적화시키기 위해 (TiO2+ZrO2)의 합은 바람직하게는 적어도 4%이다. 티타니아는 상기 첨정석 결정의 내부 성분 및 상기 유리 내의 매우 효과적인 핵화제로서 모두 작용한다. 티타니아 단독, 지르코니아 단독 또는 상기 두 산화물의 혼합물이 첨정석 상을 핵화시키는 반면, 지르코니아 단독에 의한 핵화는 일반적으로 실용적인 관점에서 바람직하지 않은데, 이는 ZrO2가 상기 유리의 액화 온도를 의미있게 상승시키며, 매우 가파른 점도 곡선 및 스토닝 (stoning) 위험이 있을 수 있기 때문이다. 지르코니아는 또한 유리-세라믹의 밀도를 증가시키며, 이는 대부분의 분야에서 바람직하지 않다. 또한, 지르코니아는 의미있는 수준의 마그네시아 (magnesia)를 함유한 유리 내의 첨정석의 핵화에 있어서, 티타니아보다 덜 효과적이다. 만일 잘 핵화되지 않는다면, 상기 조성물 범위 내의 마그네시아-함유 유리들은 첨정석 대신 또는 이에 부가하여 β-석영 고용체 및 Mg-페탈라이트를 제조하려는 경향이 있어, 가장 심각한 경우에는 균열 (cracking) 뿐만 아니라, 상기 유리-세라믹 내에 바람직하지 않은 결정이 성장하고, 계속적으로 흐릿해지거나 불투명해진다. 조성물 내에 마그네시아가 많을수록 상기 첨정석 상을 효과적으로 핵화시키는데 필요한 티타니아의 양은 더 많아진다. Mg 무함유 첨정석 결정에 5% TiO2가 충분한 반 면, 일반적으로 ZrO2가 없을 때, 약 2중량% 이상의 MgO를 함유한 조성물 내에 필요한 티타니아는 최소 7.5%이다.
통상적으로 유리-세라믹은 이들의 전구체 유리보다 상당히 더 높은 변형점을 갖는데, 이는 상기 결정상이 상기 유리 내에 많은 유동제 (fluxing agent)를 취하여, 상기 전구체 유리보다 덜 흐르는--그러므로 더 "단단한"-- 잔류 유리 (실질적으로는 변형점이 상기 유리-세라믹 내에서 측정되는 "유리")를 형성시킨다. 상술된 상기 유리-세라믹은 실리카 함유량이 높고, 이론적으로 실리카와 구조적으로 매우 유사하여, 850℃ 이상, 바람직하게는 875℃ 이상, 및 더 바람직하게는 900℃ 이상의 변형점을 제공한다.
바람직하게, 전구체 유리 조성 및 궁극적으로는 상기 유리-세라믹은 산화물에 대한 중량%로 다음 성분을 포함하거나, 필수적으로 다음 성분으로 구성된다:
SiO2 60∼75 BaO 0∼3
Al2O3 8∼20
ZnO 2∼10
MgO 1∼6
TiO2 1∼10 (ZnO+MgO)≥5.5%
ZrO2 0∼6 (TiO2+ZrO2)≥4%
가장 바람직하게는, 전구체 유리 조성 및 궁극적으로는 유리-세라믹은 산화물에 대한 중량%로, 다음 성분을 포함하거나, 필수적으로 구성된다:
SiO2 65∼75 BaO 0∼2
Al2O3 10∼15
ZnO 3∼7
MgO 2∼5
TiO2 4∼8 (ZnO+MgO)≥6%
ZrO2 0∼4 (TiO2+ZrO2)≥4%
STEM 현미경사진으로부터 본 발명의 바람직한 투명 유리-세라믹의 첨정석 결정의 크기는 지름 (7.5∼20nm)에서 75 내지 200Å임을 알 수 있다. 부분적으로 매우 미세한 결정 크기 때문에, 상기 물질들은 2 마이크론×2마이크론 표면적에 걸쳐, 10Å 미만의 표면 거칠기 (Ra)의 유리 상태로 마모될 수 있고, 유리-세라믹으로 도자기화 (ceramming)한 후 상기 표면 거칠기 정도를 유지한다.
본 발명의 물질은 통상적인 유리 용융 및 성형 공정, 특히, 롤링을 사용할 수 있으며, 그러므로, 박막 폴리실리콘 태양열 전지 또는 평평한 판넬 디스플레이용 기판에 필요한 큰 시트를 저렴한 비용으로 생산할 수 있다. 또한, 유리 또는 용융 실리카와 비교하여 더 높은 굳기 및 강도는 예를 들면 활성 매트릭스 액정 디스플레이 및 다른 평평한 판넬 디스플레이용 기판에서 더 얇은 시트의 사용을 가능하게 한다.
상술된 투명한 유리-세라믹은 핵 및 계속적인 결정의 성장에 사용되는 통상적인 2-단계 열처리에 의해 얻어질 수 있다. 또한, 이는 1-단계 열처리에 의해 얻어질 수 있다. 1 (또는 2) 단계 열처리에서, 결정을 성장시키기 위한 온도의 상한가는 바람직하게는 875∼1050℃의 범위내에 있어야 한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 상세하게 설명하지만 하기 실시예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다. 표 1은 본 발명의 조성 파라미터 (parameter)를 예시하며, 유리 조성의 수치를 산화물에 대한 중량%로 나타낸다. 각 성분의 합이 100이거나, 또는 100에 가깝기 때문에, 실용적으로 상기 기록된 값들은 중량%로 나타내어질 수 있다. 실제 뱃치 성분은 산화물 또는 다른 뱃치 성분과 함께 용융될 때, 적절한 비율로 바람직한 산화물로 전환되는 다른 화합물을 포함할 수 있다.
표 1에 나타난 유리-세라믹은 표준 실험 방법을 이용하여 제조되었다. 유리 뱃치는 1600∼1650℃에서 4 내지 16시간동안 백금 도가니에서 볼밀(ball mill)되고, 용융되었으며, 5"×6"×0.5" 패티 (patties)의 강철 판으로 주조되었다. 상기 유리 패티는 725∼750℃에서 1시간 동안 어닐되었으며, 연속적으로 하룻밤동안 냉각되었다. 그 후, 상기 유리 패티로부터 쿠폰 (Coupon)이 절단되었으며, 표 1 (H.T.)에서 나타난 바와 같이 하나 또는 그 이상의 열처리 단계를 이용하여 도자기화되었다. 본 발명의 유리들은 775∼800℃에서 1-2시간 도안 핵화될 수 있고, 그 후, 950∼1050℃의 온도에서 2∼4시간동안 결정화될 수 있다. 상기 유리-세라믹에 존재하는 결정상을 결정하는데 표준 분말 X-선 회절법 (Standard powder X-ray diffraction techniques)이 사용되었다. 언급된 모든 실시예에서, 존재하는 유일한 결정 상은 첨정석 고용체 (solid solution, s.s.)이다.
상기 유리-세라믹의 조성물 범위는 (중량%로) 산화물에 대한 중량%로, 60∼75 SiO2, 8∼20 Al2O3, 2∼10 ZnO, 1∼6 MgO, 1∼10 TiO2 및 0∼6 ZrO2를 포함한다. BaO 또는 Cs2O와 같은 변형제 (modifier)의 추가 (<3%)로 유리 안정성을 돕는다. 상기 첨정석 상의 결정화를 위해서 (ZnO+MgO)의 합은 적어도 5.5%이어야 하며, 최적 핵화 및 투명도를 위해 (TiO2+ZrO2)의 합은 적어도 4%이어야 한다. 바람직한 정제제인 As2O5이 포함된다.
유리 뱃치들이 1600∼1650℃에서 4∼16시간 동안 백금 도가니에서 볼밀되고, 용융되었으며, 강철 판으로 주조되었다. 상기 유리 패티들은 725∼750℃에서 1시간 동안 어닐되었고, 계속적으로 하룻밤동안 냉각되었다. 그 후, 상기 유리 패티로부터 쿠폰이 절단되었고, 표 1에 나타난 바와 같이 하나 또는 그 이상의 가열처리 단계를 이용하여 도자기화되었다. 상기 유리들은 통상적으로 775∼800℃에서 1∼2시간동안 핵화되었고, 950∼1050℃의 온도에서 2∼4 시간동안 결정화되었다. 상기 유리-세라믹 내에 존재하는 결정상을 결정하기 위하여 표준 분말 X-선 회절법이 사용되었다. 25 내지 300℃에서 표준 방법을 이용하여 유리-세라믹 시료들에 대하여 열팽창 계수가 측정되었다.
상기 물질의 상한가 사용 온도를 측정하기 위해, 유리-세라믹 시료의 변형점을 측정하기 위해 광선 벤딩 점도법 (beam bending viscosity techniques)이 사용되었다. 유리 (또는 이 경우에는 유리-세라믹)의 변형점은 내부 응력 (stress) 이 수시간 내에 의미있게 감소되는 온도이며, 상기 유리의 점도가 1014.5 포이즈 (poise)인 온도로 정의된다. 물질의 최대 사용 온도를 정의하는 하나의 공통된 방법은 그 변형점 이하 50도의 온도로 정의하는 것이다.
표 1은 대표적인 유리-세라믹 조성물의 조성을 중량%로 나타내고 있다. 모든 실시예에서, 유일한 결정 상은 첨정석 고용체(s.s.)이다. 표 1은 또한 유리 분야에서 통상적인 기술에 따라 유리-세라믹 상에서 결정된 몇몇 화학적이고 무리적인 특성의 측정치를 나타내고 있다. ℃로, 변형점 및 어닐점 (anneal point)은 광선 벤딩 점도계에 의해 결정되었다. 25∼300℃ 온도 범위에 걸친 선형 열팽창 계수 (C.T.E.)는 팽창계 (dilatometry)를 이용하여 측정되었다. 밀도는 g/㎤로 나타내었다.
액체 온도, 액체 점도 및 유리가 103 포이즈, 104 포이즈, 105 포이즈 및 106 포이즈의 점도를 나타내는 온도를 포함하여, 전구체 유리에 대한 액체 및 고온 점도 관련 데이타도 또한 표 1에 나타내었다. 상기 점도 정보는 본 발명의 바람직한 실시예에서 유리-세라믹 조성물이 상대적으로 큰 작업 범위를 갖는 유리 물질을 형성하도록 선택되기 때문에 적절하며, 이는 상기 유리에 대한 점도 곡선이 가파르지 않음을 의미한다 (즉, 점도 대 온도의 변화는 점진적이다).
통상적으로 유리-세라믹은 이들의 전구체 유리보다 상당히 높은 변형점 온도를 갖는데, 이는 상기 결정 상이 상기 유리 내에서 많은 유동제를 흡수하여, 상기 전구체 유리보다 더 적게 흐르는-그러므로 "단단한"-잔류 유리 (실질적으로 변형점 이 유리-세라믹 내에서 측정되는 "유리")를 형성한다. 상술된 상기 유리-세라믹은 실리카가 매우 높은 (>80%) 조성을 갖는 잔류 유리를 갖도록 고안되어, 일반적으로 900℃ 이상의 변형점을 제공한다.
통상적인 용융 및 성형 기술, 특히, 롤링과 상기 전구체 유리의 상용성은 큰 시트의 제조시 상기 물질을 적절한 대체물이 되도록 한다. 유리와 비교하여 더 높은 굳기 및 강도 (탄성계수 >12×106 psi, 파열 계수 > 11×103 psi)는 또한, 상기 유리와 비교하여 더 얇은 유리-세라믹 시트의 사용을 가능하게 한다.
바람직한 조성은 낮은 밀도, 높은 변형점 및 우수한 유리 작업 특성을 갖는다. 표 1로부터 얻은 바람직한 실시예는 실시예 4 (C.T.E. = 30×10-7/℃), 실시예 6 (C.T.E. = 28×10-7/℃), 실시예 9 (C.T.E. = 27×10-7/℃) 및 실시예 22 (C.T.E. = 25×10-7/℃)을 포함한다. 상기 내열성 유리-세라믹은 활성 매트릭스 액정 디스플레이 및 박막 태양열 전지용 기판에서부터 광학 장치의 부품에 이르기까지 광범위한 분야에 사용될 수 있다.
중량% | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
SiO2 | 64.8 | 63.4 | 66.3 | 67.0 | 65.8 | 68.7 | 70.7 |
Al2O3 | 15.8 | 17.3 | 15.5 | 15.7 | 15.4 | 14.1 | 12.9 |
ZnO | 7.5 | 6.4 | 5.8 | 3.9 | 7.0 | 5.2 | 4.8 |
MgO | 2.1 | 3.2 | 2.8 | 3.9 | 2.2 | 2.6 | 2.4 |
BaO | 1.7 | 1.7 | 1.6 | 1.6 | 1.6 | 1.4 | 1.3 |
TiO2 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
ZrO2 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
NH4NO3 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
As2O5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
H.T. | 800/1 1000/2 | 800/1 1000/2 | 800/1 1000/2 | 800/1 1000/2 | 800/1 1000/2 | 800/1 1000/2 | 800/1 1000/2 |
CTE(×10-7/℃) | 31.3 | 32.7 | 30.2 | 30.4 | 30.9 | 28.3 | 27.3 |
변형점 ℃ | 910 | 903 | 924 | 898 | 907 | 902 | 908 |
어닐점 ℃ | 988 | 982 | 1000 | 990 | |||
밀도 (g/㎤) | 2.62 | 2.59 | 2.64 | 2.59 | 2.56 | ||
밀도:유리 | 2.55 | 2.59 | 2.54 | 2.52 | |||
탄성계수 (106 psi) | 12.8 | 12.9 | 12.6 | ||||
액체 온도 ℃ | 1480 | 1450 | 1485 | 1485 | 1490 | 1490 | 1475 |
액체온도에서 근사 점도 | 1800 | 1500 | 2500 | ||||
T℃@103p | 1532 | 1518 | 1572 | ||||
T℃@104p | 1363 | 1353 | 1395 | ||||
T℃@105p | 1242 | 1235 | 1270 | ||||
T℃@106p | 1149 | 1146 | 1176 |
중량% | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
SiO2 | 72.4 | 71.3 | 70.2 | 71.6 | 72.4 | 73.2 | 71.6 |
Al2O3 | 11.9 | 13.0 | 12.8 | 12.7 | 11.9 | 13.0 | 12.7 |
ZnO | 4.4 | 3.2 | 5.8 | 4.4 | 4.4 | 4.4 | 4.3 |
MgO | 2.2 | 3.2 | 1.8 | 2.1 | 2.2 | 2.2 | 2.1 |
BaO | 1.2 | 1.3 | 1.3 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | - |
B2O3 | - | - | - | - | 1.0 | - | - |
Cs2O | - | - | - | - | - | - | 2.2 |
TiO2 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 4.0 | 5.0 |
ZrO2 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 2.0 | 2.0 |
NH4NO3 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
As2O5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
H.T. | 800/1 1000/2 | 800/1 1000/2 | 800/1 1000/2 | 800/1 1000/2 | 800/1 1000/2 | 800/1 1000/2 | 800/1 1000/2 |
CTE(×10-7/℃) | 25.2 | 27.3 | 26.7 | 25.2 | 26.3 | 24.7 | 25.3 |
변형점 ℃ | 909 | 908 | 916 | 938 | 878 | 929 | 910 |
어닐점 ℃ | 991 | 988 | 997 | 1014 | 1006 | 993 | |
밀도 (g/㎤) | 2.54 | 2.54 | 2.57 | 2.54 | 2.53 | 2.52 | 2.54 |
밀도:유리 | 2.50 | 2.50 | 2.53 | 2.50 | 2.47 | 2.49 | |
액체 온도 ℃ | 1485 | 1480 | 1475 | 1480 | 1490 | 1440 | |
액체온도에서의 근사 점도 | 6500 | 15,500 | |||||
T℃@103 p | |||||||
T℃@104 p | 1449 | 1470 | |||||
T℃@105 p | 1316 | 1327 | |||||
T℃@106 p | 1222 | 1217 |
본 발명의 유리 세라믹은 저밀도, 높은 변형점 및 우수한 유리 작업 특성을 가져서, 활성 매트릭스 액정 디스플레이 및 박막 태양열 전지용 기판에서부터 광학 장치의 부품에 이르기까지 광범위한 분야에 사용될 수 있다.
Claims (23)
- 산화물에 대한 중량%로, 65∼75 SiO2, 10∼15.7 Al2O3, 3∼7 ZnO, 2∼5 MgO, 4∼8 TiO2, 0∼4 ZrO2, 0∼2 BaO, ZnO+MgO는 6 이상 및 TiO2+ZrO2는 4 이상을 포함하며, 주 결정상으로 고용체 첨정석을 함유하고, 25∼300℃의 온도에서 22∼32×10-7/℃의 선형 열팽창계수(CTE)를 나타내는 투명한 유리-세라믹.
- 제1항에 있어서, 상기 유리-세라믹은 850℃ 이상의 변형점을 갖는 것을 특징으로 하는 유리-세라믹.
- 제1항에 있어서, 상기 유리-세라믹은 25∼30×10-7/℃의 CTE를 갖는 것을 특징으로 하는 유리-세라믹.
- 제3항에 있어서, 상기 유리-세라믹은 875℃ 이상의 변형점을 갖는 것을 특징으로 하는 유리-세라믹.
- 제3항에 있어서, 상기 유리-세라믹은 900℃ 이상의 변형점을 갖는 것을 특징으로 하는 유리-세라믹.
- 제1항에 있어서, 상기 ZnO+MgO 혼합물은 10중량% 미만인 것을 특징으로 하는 유리-세라믹.
- 제1항에 있어서, 상기 유리-세라믹은 전이금속 산화물, P2O5, Rb2O, CaO, SrO, B2O3, CeO2, 설페이트 및 할라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 선택 성분을 더욱 포함하며, 상기 성분의 양은 전체 5중량% 이하인 것을 특징으로 하는 유리-세라믹.
- 제1항에 있어서, 상기 유리-세라믹은 총 3중량% 미만의 Li2O, Na2O, CaO, SrO 및 K2O를 하나 또는 그 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 유리-세라믹.
- 제1항에 따른 유리-세라믹 조성물을 함유한 기판을 포함하는 광학 장치.
- 제1항에 따른 유리-세라믹 조성물을 함유한 기판을 포함하는 평평한 판넬 디스플레이 장치.
- 제1항에 따른 유리-세라믹 조성물을 함유한 기판을 포함하는 액정 디스플레이 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 유리-세라믹은 중량%로, 65∼75 SiO2, 10∼15 Al2O3, 3∼7 ZnO, 2∼5 MgO, 4∼8 TiO2, 0∼4 ZrO2, 0∼2 BaO, ZnO+MgO는 6 이상, 및 TiO2+ZrO2는 4 이상인 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리-세라믹.
- 제12항에 있어서, 상기 유리-세라믹은 850℃ 이상의 변형점을 갖는 것을 특징으로 하는 유리-세라믹.
- 제12항에 있어서, 상기 유리-세라믹은 25∼30×10-7/℃의 CTE를 갖는 것을 특징으로 하는 유리-세라믹.
- 제14항에 있어서, 상기 유리-세라믹은 875℃ 이상의 변형점을 갖는 것을 특징으로 하는 유리-세라믹.
- 제14항에 있어서, 상기 유리-세라믹은 900℃ 이상의 변형점을 갖는 것을 특징으로 하는 유리-세라믹.
- 제12항에 있어서, 상기 ZnO+MgO 혼합물은 10중량% 미만인 것을 특징으로 하는 유리-세라믹.
- 제12항에 있어서, 상기 유리-세라믹은 전이금속 산화물, P2O5, Rb2O, CaO, SrO, CeO2, 설페이트 및 할라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 선택 성분을 더욱 포함하며, 상기 성분의 양은 전체 5중량% 이하인 것을 특징으로 하는 유리-세라믹.
- 제12항에 있어서, 상기 유리-세라믹은 Cs2O, Bi2O3, Ta2O3, Ga2O3, PbO 및 La2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 선택 성분을 더욱 포함하며, 상기 성분의 양은 8중량% 이하인 것을 특징으로 하는 유리-세라믹.
- 제12항에 있어서, 상기 유리-세라믹은 총 3중량% 미만의 Li2O, Na2O, CaO, SrO 및 K2O를 하나 또는 그 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 유리-세라믹.
- 제12항에 따른 유리-세라믹을 함유한 기판을 포함하는 광학 장치.
- 제12항에 따른 유리-세라믹 조성물을 함유한 기판을 포함하는 평평한 판넬 디스플레이.
- 제12항에 따른 유리-세라믹 조성물을 함유한 기판을 포함하는 액정 디스플레이.
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