KR20190031500A - 기분 좋은 약한 색상 내지 중간 색상을 띄는 높은 ir 및 가시광선 투과율을 갖는 유리 시트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다음을 포함하는 조성물을 갖고 70% 초과의 LTD4를 갖는 유리 시트에 관한 것이다: 총 철(Fe2O3으로 표현됨): 0.002 내지 0.06 중량%, 크롬(Cr2O3으로 표현됨): 3 내지 75 ppm, 망간(MnO로 표현됨): 50 내지 1000 ppm. 이러한 유리 시트는 동시에 고시감 투과율, 증가된 적외(IR) 방사선 투과율 및 기분 좋은 약한 색상 또는 거의 중간 내지 중간 색상을 나타낸다.
Description
본 발명은 고시감 투과율(high luminous transmission), 증가된 적외(IR) 방사선 투과율 및 기분 좋은 약한 색상(pleasing slight color) 또는 거의 중간(neutral) 내지 중간 색상을 나타내는 유리 시트에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유리 시트는, 이의 높은 IR 투과율로 인해, 어느 정도 크기가 큰 패널을 필요로 하고 상기 패널을 통해 주 표면(main face)(따라서, 광학 경로 길이가 시트 두께에 해당)을 통과하거나 이의 엣지로부터 시작하는 적외 방사선의 매우 양호한 투과율을 요구하는 기술을 사용하는 임의의 장치에 유리하게 사용될 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 유리 시트는 상기 시트의 표면에서 하나 이상의 사물(예컨대, 손가락 또는 스타일러스)의 위치를 감지하기 위해 평면 산란 탐지(Planar Scatter Detection, PSD) 또는 부진한 내부 전반사(Frustrated Total Internal Reflection, FTIR)(또는 유리의 전단된 엣지에서 IR 방사선을 사용하는 임의의 다른 기술)로도 지칭되는 광학 기술을 사용하는 터치스크린 또는 터치 패널 또는 터치패드에서 유리하게 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 필수적으로 상기 시트의 내부에서 전파하는 적외 방사선을 사용하는 장치에서의 이러한 유리 시트의 사용에 관한 것이다.
미적인 면에서, 본 발명은 또한 예컨대 가구 용도, 또는 자동차 유리, 또는 전자 장치/디스플레이의 커버 유리와 같이, 빌딩 유리 또는 인테리어 유리로서 적절하다.
적외선 영역(및 가시광선 영역)에서 높은 투과율을 얻기 위해, 유리 내의 총 철의 함량(당해 분야에서 표준 관례에 따라, Fe2O3으로 표현됨)을 감소시킴으로써 저-철(low-iron) 유리를 수득하는 것이 알려져 있다. 실리케이트 유형의 유리는 사용된 출발 물질(모래, 석회석, 백운석 등)의 대부분에 불순물로서 철이 존재하기 때문에 철을 항상 포함한다. 철은 제2철 Fe3+ 이온 및 제1철 Fe2+ 이온의 형태로 유리 구조 내에 존재한다. 제2철 Fe3+ 이온의 존재는 유리 상에서 낮은-파장의 가시 광의 약한 흡수 및 근자외선 영역(380 nm를 중심으로 하는 흡수 밴드)에서 보다 강한 흡수를 부여하는 반면, 제1철 Fe2+ 이온(때때로 산화물 FeO로 표현됨)의 존재는 근적외선 영역(1050 nm를 중심으로 하는 넓은 흡수 밴드)에서 강한 흡수를 야기한다. 따라서, 총 철 함량(두 가지 형태 모두)의 증가는 가시광선 영역 및 적외선 영역에서 흡수를 강화시킨다. 또한, 고농도의 제1철 Fe2+ 이온은 적외선 영역(특히, 근적외선 영역)에서 투과율을 감소시킨다. 그러나, 단지 총 철 함량을 변화시킴으로써 터치 용도를 위해 충분히 낮은 780 내지 1200 nm의 파장 범위에서 흡수 계수(coefficient of absorption)를 얻기 위해서는, 이러한 총 철 함량을 크게 감소시킬 필요가 있는데, 이는 (i) 매우 순수한 출발 물질(때때로 존재하지도 않는 충분히 순수한 것)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 가열하는데 있어서의 어려움)를 야기하게 될 것이다.
유리의 투과율을 추가로 증가시키기 위해, 유리에 존재하는 철을 산화시키는 것, 즉, 제2철 이온의 함량을 위하여 제1철 이온의 함량을 감소시키는 것이 또한 알려져 있다. 유리의 산화도는, 유리에 존재하는 철 원자의 총 중량에 대한 Fe2+ 원자의 중량비인 Fe2+/총 Fe로 정의된 이의 산화환원(redox)에 의해 제공된다. 등가의 방식으로, 산화환원은 또한 제1철(Fe2+) 및 Fe2O3으로서의 총 철의 중량으로 표현하여 결정될 수 있다. 대안적으로, 산화환원은 또한 때때로 FeO로 표현된 제1철(Fe2+)과 Fe2O3으로 표현된 총 철 사이의 중량비로서 표현된다.
유리의 산화환원을 감소시키기 위해, 출발 물질의 배치(batch)에 산화 성분을 첨가하는 것이 알려져 있다. 그러나, 대부분의 공지된 산화제(황산염, 질산염 등)는 FTIR 또는 PSD 기술을 사용하는 터치 패널 적용에 특히 요구되는 IR 투과율 값을 달성하기에 충분히 강하지 않은 산화력을 가지거나, 비용, 생산 공정과의 부적합성 등과 같은 부수적인 단점과 함께 과도하게 많은 양이 첨가되어야 한다.
최근에, 적외 방사선에 대한 투과율이 높고 가능한 한 많이 이의 고시감 투과율을 유지하는 저-철 유리 시트에 대한 매우 매력적이고 효과적인 해결책이 제안되었다. 따라서, 낮은 총 철 함량(Fe2O3에서 0.002 내지 0.06 중량%) 및 Cr2O3에서 0.0001 내지 0.06 중량% 범위의 함량의 크롬을 포함하는 조성물을 갖는 유리 시트가 특히 국제 특허 출원 WO2014128016A1, WO2014180679A1, WO2015011040A1, WO2015011041A1, WO2015011042A1, WO2015011043A1 및 WO2015011044A1에 개시되어 있다. 이러한 유리 시트는 고시감 투과율 및 특히 높은 IR 투과율(크롬이 없는 최첨단 기술의 고전적인 저-철 유리 시트에 비해)을 나타낸다.
그러나, 이러한 마지막 해결책은, IR 투과율의 관점에서 매우 효과적이라 할지라도, 색상 렌더링(rendering) 관점에서 실제로 만족스럽지 못하다. 실제로, 생성된 크롬-함유 유리 시트는 황녹색 색조를 띠며, 이는 시트의 두께가 증가하고/하거나 시트의 엣지를 통해 보는 경우(신장된 시야 경로(view path)로 인해) 더욱 두드러진다. 이러한 유리 시트는 전형적으로 CIELab 값의 관점에서 음성 a* 및 양성 b*에 의해 정의된 색상을 갖는다.
약하게 황녹색으로 착색된 유리(또는 심각하게 착색된 엣지를 갖는 유리)가 일부 응용에 적합하다 할지라도, 다른 응용에서 미적인 문제가 있을 수 있다.
이러한 문제는 이미 크롬-함유 유리에서 보다 청색 내지 중간 색상을 생성함으로써 부분적으로 해결되어 왔다. 따라서, WO2015091106은 크롬-함유 유리 조성물에 코발트를 첨가하는 것이 약하게 음성인 a* 및 약하게 양성인 b*를 특징으로 하는 색상을 유도한다는 것을 개시한다.
그러나, 공지된 IR 투과성 크롬-함유 유리 시트의 바람직하지 않은 황녹색 색조를 개선하기 위해, 중간에 접근 또는 도달하거나 청색 톤 외에 다른 톤(즉, 웜톤 내지 적색 톤)에 도달하지만 여전히 중간에 가깝게 접근할 수 있는 다른 해결책을 찾는 것에 여전히 관심이 있다. 특히, 본원에서 "웜톤"(특히 목재톤, 꿀톤 포함)은 a*b* 시스템에서 양성 좌표로 정의되는 색상, 즉, a*b* 다이어그램에서 첫 번째 문자열에 있는 색상을 의미한다.
유리 시트(및 결과적으로 이의 엣지)의 중간은 일반적으로 광원(a*b* 시스템에서 0;0 좌표) 근처를 통해 평가되며, 특히 다음과 같이 정의되는 "N 인자"에 의해 정량화되며, 이는 가능한 한 많이 중간에 접근하고 도달하도록 낮아야 한다:
적어도 하나의 구현예에서 본 발명의 목적은 고시감 투과율, 적외 방사선의 높은 투과율 및 기분 좋은 약한 색상 또는 거의 중간 내지 중간 색상을 갖는 유리 시트를 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 근적외 방사선, 특히 780 내지 1200 nm 파장의 범위에서 높은 투과율을 갖는 유리 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고시감 투과율, 적외 방사선의 높은 투과율 및 기분 좋은 약한 색상 또는 거의 중간 내지 중간 색상을 갖는 유리 시트를 제공하는 것이며, 이는 생산이 쉽고 저렴하다.
본 발명은 다음을 포함하는 조성물을 갖고 70% 초과의 LTD4를 갖는 유리 시트에 관한 것이다:
- 총 철(Fe2O3으로 표현됨): 0.002 내지 0.06 중량%
- 크롬(Cr2O3으로 표현됨): 3 내지 75 ppm
- 망간(MnO로 표현됨): 50 내지 1000 ppm
따라서, 본 발명은 언급된 기술적 문제를 해결할 수 있게 하므로 신규하고 진보적인 접근법에 기초한다. 실제로, 본 발명자들은 놀랍게도 특정 함량 범위 내에서 저-철 유리 조성물 크롬 및 망간을 조합함으로써, 가시 영역에서 높은 투과율, 근-IR 영역에서 높은 투명성, 및 기분 좋은 약한/중간 색상 사이의 매우 양호한 절충을 나타내는 유리 시트를 수득할 수 있다는 것을 입증하였다. 특히, 본 발명자들은 크롬-함유 유리 조성물에 망간을 특정 양으로 첨가함으로써, 시감 투과율을 현저하게 크게하지 않고(without perorating significantly the luminous transmission), 유리의 초기 색상의 a* 성분을 "중화"(보다 작은 음수 값, 0, 또는 심지어는 약간 양수 값으로 이동)시킬 수 있는 동시에, 크롬이 망간의 존재 하에 있지 않은 상황과 비교하여 주어진 수준의 IR 투과율에 도달하는 데 필요한 크롬 함량을 감소시킬 수 있다는 것을 입증하였다. 주어진 높은 IR 투과율에 도달하기 위해 필요한 크롬 함량의 이러한 감소는 IR 투과율에서 동일한 성능에 도달하기 위해 유도된 황녹색 색조의 감소를 이미 야기하기 때문에 매우 유리하다. 또한, 망간은 크롬보다 약한 경우에서도 IR 투과율에 긍정적인 방식으로 작용한다.
본 발명의 또 다른 특징 및 이점은 단순한 예시적이고 비-제한적인 예로서 주어진 바람직한 구현예에 대한 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 더욱 명확해질 것이다.
본문 전반에 걸쳐, 범위가 지시될 때, 명시적으로 또 다른 방식으로 기술된 경우를 제외하고, 말단이 포함된다. 또한, 수치 범위의 모든 정수 및 하위 도메인 값은 명쾌하게 기술된 경우와 같이 명백하게 포함된다. 또한, 본문 전반에 걸쳐, 백분율인 함량의 값은 유리의 총 중량에 대해 표현된 중량에 의한 것(또한 중량%로 언급됨)이다. 마지막으로, 유리 조성물이 주어지는 경우, 이는 유리의 대부분의 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 상세한 설명 및 청구 범위에서, 유리 시트(및 따라서 이의 엣지)의 색상을 평가하기 위해, CIELab 값을 고려한다: 광원 D65, 10°, SCI를 사용하는 투과율에서, 5 mm의 시트 두께에 대해 측정된 a* 및 b*.
본 발명의 상세한 설명 및 청구 범위에서, 유리 시트의 시감 투과율을 정량화 하기 위해, 2°(표준 ISO9050에 따름)의 관찰자의 입체각(solid angle)에서 4 mm(LTD4)의 시트 두께에 대한 광원 D65(LTD)를 사용한 총 빛 투과율을 고려한다. 빛 투과율은 유리 시트를 통해 투과된 380 nm 내지 780 nm의 파장 사이에서 방출되는 광속(light flux)의 백분율을 나타낸다.
본 발명에 따른 유리 시트는 다양하고 비교적 큰 크기를 가질 수 있다. 예컨대, 이는 3.21 m x 6 m 또는 3.21 m x 5.50 m 또는 3.21 m x 5.10 m 또는 3.21 m x 4.50 m("PLF" 유리 시트) 이하 또는 또한, 예컨대, 3.21 m x 2.55 m 또는 3.21 m x 2.25 m("DLF" 유리 시트) 이하의 범위의 크기를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 유리 시트는 0.1 및 30 mm의 두께를 가질 수 있다. 유리하게는, 터치 패널 적용의 경우에서, 본 발명에 따른 유리 시트는 0.1 및 6 mm의 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는, 터치스크린 적용의 경우에서, 중량의 이유로, 본 발명에 따른 유리 시트의 두께는 0.1 내지 2.2 mm이다. 대안적으로, 바람직하게는, 스크린 적용 외에 임의의 적용에서, 필수적으로 기계적인 강도의 이유로, 본 발명에 따른 유리 시트의 두께는 4 내지 12 mm이다.
바람직하게는, 본 발명의 유리는 완전히 무정형인 물질이며, 따라서, 임의의 결정질 물질, 심지어는 부분적으로 결정질 물질(예컨대 유리-결정질 또는 유리-세라믹 물질과 같은 것)을 배제한다.
본 발명에 따른 유리 시트는 부유 공정, 인출(drawing) 공정, 롤링 공정 또는 용융된 유리 조성물로부터 출발하여 유리 시트를 제조하는 것으로 알려진 임의의 다른 공정에 의해 수득된 유리 시트일 수 있다. 본 발명에 따른 바람직한 구현예에 따르면, 유리 시트는 부유 유리 시트이다. 용어 "부유 유리 시트"는 환원 조건 하에 용융된 주석의 배쓰(bath) 상에 용융된 유리를 붓는 것으로 이루어진 부유 유리 공정에 의해 형성된 유리 시트를 의미하는 것으로 이해된다. 부유 유리 시트는, 공지된 방식으로, "주석 면", 즉, 시트 표면에 가까운 유리 몸체 중에서 주석이 풍부한 면을 포함한다. 용어 "주석이 풍부한"은 코어에서 유리의 조성물에 대한 주석의 농도의 증가를 의미하는 것으로 이해되며, 실질적으로 0일 수도 있고(주석이 없음) 그렇지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 유리 시트는 다양한 카테고리에 속할 수 있는 유리로 제조된다. 유리는 따라서 소다-석회-실리카, 알루미노실리케이트, 또는 보로실리케이트 유형 등의 유리일 수 있다. 바람직하게는, 유리 시트 조성물은 유리의 총 중량에 대해 표현된 중량 퍼센트로 다음을 포함한다:
SiO2
40 - 78%
Al2O3
0 - 18%
B2O3
0 - 18%
Na2O
0 - 20%
CaO
0 - 15%
MgO
0 - 10%
K2O
0 - 10%
BaO
0 - 5%.
보다 바람직하게는, 특히 낮은 생산 비용의 이유 때문에, 유리 조성물은 소다-석회-규산염 유형의 유리이다. 이러한 구현예에 따르면, "소다-석회-규산염-유형 유리"는 조성물의 기본 유리 매트릭스가 유리의 총 중량에 대해 표현된 중량 퍼센트로 다음을 포함한다는 것을 의미한다:
SiO2
60 - 78 중량%
Al2O3
0 - 8 중량%
B2O3
0 - 4 중량%
CaO
0 - 15 중량%
MgO
0 - 10 중량%
Na2O
5 - 20 중량%
K2O
0 - 10 중량%
BaO
0 - 5 중량%.
이러한 구현예에 따르면, 바람직하게는, 조성물의 기본 유리 매트릭스는 유리의 총 중량에 대해 표현된 중량 퍼센트로 다음을 포함한다:
SiO2
60 - 78 중량%
Al2O3
0 - 6 중량%
B2O3
0 - 1 중량%
CaO
5 - 15 중량%
MgO
0 - 8 중량%
Na2O
10 - 20 중량%
K2O
0 - 10 중량%
BaO
0 - 1 중량%.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 조성물은 유리의 총 중량에 대해 표현된 중량 퍼센트로 다음을 포함한다:
65 ≤ SiO2 ≤ 78 중량%
5 ≤ Na2O ≤ 20 중량%
0 ≤ K2O < 5 중량%
1 ≤ Al2O3 < 6 중량%
0 ≤ CaO < 4.5 중량%
4 ≤ MgO ≤ 12 중량%
(MgO/(MgO+CaO)) ≥ 0.5.
본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에서, 조성물은 유리의 총 중량에 대해 표현된 중량 퍼센트로 다음을 포함한다:
65 ≤ SiO2 ≤ 78%
5 ≤ Na2O ≤ 20%
0 ≤ K2O < 5%
3 < Al2O3 ≤ 5%
0 < CaO < 4.5%
4 ≤ MgO ≤ 12%;
0.88 ≤ [MgO/(MgO+CaO)] < 1.
본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에서, 조성물은 유리의 총 중량에 대해 표현된 중량 퍼센트로 다음을 포함한다:
60 ≤ SO2 ≤ 78%
5 ≤ Na2O ≤ 20%
0.9 < K2O ≤ 12%
4.9 ≤ Al2O3 ≤ 8%
0.4 < CaO < 2%
4 < MgO ≤ 12%.
본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에서, 조성물은 유리의 총 중량에 대해 표현된 중량 퍼센트로 다음을 포함한다:
65 ≤ SiO2 ≤ 78 중량%
5 ≤ Na2O ≤ 20 중량%
1 ≤ K2O < 8 중량%
1 ≤ Al2O3 < 6 중량%
2 = CaO < 10 중량%
0 ≤ MgO ≤ 8중량%
K2O/(K2O+Na2O): 0.1 - 0.7.
특히, 본 발명에 따른 조성물에 대한 기본 유리 매트릭스의 예시가 공개된 PCT 특허 출원 WO2015/150207A1 및 WO2015/150403A1, 출원된 PCT 특허 출원 WO2016/091672A1 및 WO2016/169823A1 및 및 EP 특허 출원 번호 16176447.7에 기술되어 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 조성물은 다음과 같이 총 철(Fe2O3으로 표현됨)을 포함한다: 0.002 내지 0.06 중량%. 본원의 상세한 설명에서, 유리 조성물 중의 총 철 함량에 대해 언급할 때, "총 철" 및 "Fe2O3"도 사용된다. 구현예에 따르면, 조성물은 0.004 중량% 이상의 총 철을 포함한다. 바람직하게는, 조성물은 0.005 중량% 이상의 총 철을 포함한다. 보다 바람직하게는, 조성물은 0.006 중량% 이상, 또는 심지어는 0.007 중량% 이상의 총 철을 포함한다. 최소값은 이러한 낮은 철 값이 종종 비싸고, 매우 순수한 출발 물질 및 또한 이의 정제를 요구하기 때문에 유리 비용을 과도하게 손상시키지 않을 수 있다. 구현예에 따르면, 조성물은 0.04 중량% 이하의 총 철을 포함한다. 바람직하게는, 조성물은 0.03 중량% 이하의 총 철을 포함한다. 보다 바람직하게는, 조성물은 0.02 중량% 이하, 또는 심지어는 0.015 중량% 이하, 또는 훨씬 더 좋게는 0.01 중량% 이하의 총 철을 포함한다. 총 철에서 최대값을 감소시키는 것은 더욱 더 높은 시감 투과율에 도달할 수 있도록 한다. 본원에서 임의의 의심을 피하기 위해, 총 철의 하한에 관한 각각의 구현예는 당연히 상한에 관한 임의의 가능한 구현예와 독립적으로 조합될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따르면, 조성물은 20 ppm 미만의 Fe2+ 함량(FeO의 형태로 표현됨)을 포함한다. 함량의 이러한 범위는, 특히 IR 방사선의 투과율의 관점에서, 매우 만족스러운 특성을 수득할 수 있도록 한다. 바람직하게는, 조성물은 10 ppm 미만의 Fe2+ 함량(FeO의 형태로 표현됨)을 포함한다. 매우 바람직하게는, 조성물은 5 ppm 미만의 Fe2+ 함량(FeO의 형태로 표현됨)을 포함한다.
본 발명에 따르면, 조성물은 3 내지 75 ppm의 크롬(Cr2O3으로 표현됨) 및 50 내지 1000 ppm의 망간(MnO로 표현됨)을 포함한다.
바람직하게는, 조성물은 70 ppm 이상의 MnO를 포함한다. 보다 바람직하게는, 조성물은 100 ppm 이상, 또는 심지어는 150 ppm 이상의 MnO, 또는 훨씬 더 좋게는, 200 ppm 이상의 MnO를 포함한다. 이러한 최소값은 색상에서 바람직한 목표에 도달할 수 있도록 한다. 이는 또한 IR 투과율에 대해 긍정적인 효과를 갖는다. 마지막으로, 이는 또한 산업적인 조건(노)에서 망간의 감소된 일반적인 영향을 고려할 수 있도록 한다.
바람직하게는, 조성물은 900 ppm 이하의 MnO를 포함한다. 보다 바람직하게는, 조성물은 800 ppm 이하, 또는 심지어는 700 ppm 이하, 또는 훨씬 더 좋게는 600 ppm 이하의 MnO를 포함한다. 훨씬 더 바람직하게는, 조성물은 500 ppm 이하, 또는 심지어는 400 ppm 이하의 MnO를 포함한다. 이와 같이 최대값을 감소시키는 것은 고시감 투과율을 유지하고 가능한 한 많이 솔라리제이션(solarisation) 현상을 피하는 것을 가능케 한다.
본원에서 임의의 의심을 피하기 위해, MnO의 하한에 관한 각각의 구현예는 물론 상한에 관한 임의의 가능한 구현예와 독립적으로 조합될 수 있다.
바람직하게는, 조성물은 5 ppm 이상의 Cr2O3을 포함한다. 보다 바람직하게는, 조성물은 10 ppm 이상, 또는 심지어는 15 ppm 이상의 Cr2O3을 포함한다. 이러한 최소값은 망간과 조합되어 색상에서 목표에 도달하는 것을 가능케 하고, 또한 높은 IR 투과율에 도달하는 것을 가능케 한다.
바람직하게는, 조성물은 50 ppm 이하의 Cr2O3을 포함한다. 보다 바람직하게는, 조성물은 40 ppm 이하, 또는 심지어는 25 ppm 이하의 Cr2O3을 포함한다. 이와 같이 최대값을 감소시키는 것은 고시감 투과율을 유지하면서 바람직한 색상에 보다 용이하게 도달하는 것을 가능케 한다.
본원에서 임의의 의심을 피하기 위해, Cr2O3의 하한에 관한 각각의 구현예는 물론 상한에 관한 임의의 가능한 구현예와 독립적으로 조합될 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 조성물은 다음을 포함한다:
Cr2O3 = - 0.04 * MnO + (Fe2O3/100) * x; 상기 식에서, x는 15 내지 30이고, Cr2O3, MnO 및 Fe2O3은 ppm으로 표현된다. 이는 고시감 투과율 및 높은 IR 투과율의 도달을 가능케 한다. 대안적으로, 조성물은 다음을 포함한다: Cr2O3 = - 0.02 * MnO + (Fe2O3/100) * x; 상기 식에서, x는 15 내지 30이고, Cr2O3, MnO 및 Fe2O3은 ppm으로 표현된다. 이는 고시감 투과율 및 높은 IR 투과율의 도달을 가능케 하는 동시에, 또한 산업적 조건(노)에서 망간의 감소된 일반적인 영향의 고려를 가능케 한다.
특히 유리한 구현예에 따르면, 조성물은 유리 시트의 최종 색상을 더욱 양호하게 조정(adapt)하기 위해, 특히 유리 시트의 색상의 b* 성분을 "중화"하여 보다 더 중간에 접근시키기 위해 코발트를 또한 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 유리 시트는 고시감 투과율을 가지며, 특히, 이는 70% 초과의 LTD4(4 mm 시트 두께에 대한 LTD)를 갖는다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 유리 시트는 75%, 80%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89% 초과, 또는 심지어는 90% 초과, 또는 보다 좋게는 90.5%, 90.75% 초과, 또는 보다 더 좋게는 91% 초과의 LTD4를 갖는다.
바람직하게는, 유리 시트는 다음을 특징으로 한다: N ≤ 2; ≤ 1.5; ≤ 1; ≤ 0.75; ≤ 0.5; 또는 심지어는 ≤ 0.2. 이러한 구현예는 보다 더 중간으로의 접근을 가능케 한다.
본 발명에 따른 유리 시트는 다소 크기가 큰 패널을 필요로 하고 (i) 주요 면을 통한 또는 이의 전단된 엣지로부터 출발한, 상기 패널을 통한 적외 방사선의 높은 투과율, 및 (ii) 가시 영역에서의 높은 투과율, 및 또한 기분 좋은 중간 내지 약한 착색을 요구하는 기술을 사용하는 임의의 장치에서 유리하게 사용될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유리 시트는 유리의 전단된 엣지에서 전파하는 IR 방사선을 사용하는 임의의 기술에서 유리하게 사용될 수 있다. 특히, 시트는 상기 시트의 표면에서 하나 이상의 사물(예컨대, 손가락 또는 스타일러스)의 위치를 탐지하기 위한 "평면 산란 탐지"(PSD) 또는 또한 "부진한 내부 전반사"(FTIR) 광학 기술의 가치를 높일 수 있다. 또한, 가시 영역에서 이의 높은 투과율 및 이의 기분 좋은 중간 내지 약한 착색으로 인해, 본 발명에 따른 유리 시트는 터치 표면으로서, 특히 디스플레이 표면 위에 적합하게 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 유리 시트는 높은 투과율의 IR 방사선을 갖는다. 보다 구체적으로, 본 발명의 유리 시트는 근적외 영역에서 높은 투과율의 방사선을 갖는다.
근적외 영역에서 유리의 높은 투과율을 정량화하기 위해, 본원의 상세한 설명에서, 1050, 950 및 850 nm의 파장에서의 흡수 계수가 사용되며, 이는 결과적으로 높은 투과율을 수득하기 위해서는 가능한 한 낮아야만 한다. 흡수 계수는 주어진 매질에서 전자기 방사선이 이동한 광학 경로의 길이에 대한 흡수 비율로 정의된다. 이는 m-1로 표현된다. 따라서, 이는 재료의 두께와는 무관하지만 흡수된 방사선의 파장과 재료의 화학적 성질의 함수이다.
유리의 경우, 선택된 파장(λ)에서의 흡수 계수(μ)는 투과율(T)의 측정 및 재료의 굴절률(n)로부터 계산될 수 있으며, n, ρ, 및 T 값은 선택된 파장(λ)의 함수이다:
상기 식에서, ρ = (n - 1)²/(n + 1)²임.
본 발명에 따르면, 유리 시트는 최신 기술의 "초투명(extra-clear)" 저 철 유리(예컨대, 1050 nm에서 약 6.5 m-1)보다 낮은 1050, 950 및 850 nm 파장에서의 흡수 계수를 갖는다.
유리하게는, 본 발명에 따른 유리 시트는 1050 nm의 파장에서 5 m-1 미만의 흡수 계수를 갖는다. 바람직하게는, 이는 1050 nm의 파장에서 2 m-1 이하의 흡수 계수를 갖는다. 매우 바람직하게는, 이는 1050 nm의 파장에서 1 m-1 이하의 흡수 계수를 갖는다.
다시 유리하게는, 본 발명에 따른 유리 시트는 950 nm의 파장에서 5 m-1 미만의 흡수 계수를 갖는다. 바람직하게는, 이는 950 nm의 파장에서 2 m-1 이하의 흡수 계수를 갖는다. 매우 바람직하게는, 이는 950 nm의 파장에서 1 m-1 이하의 흡수 계수를 갖는다.
다시 유리하게는, 본 발명에 따른 유리 시트는 850 nm의 파장에서 5 m-1 미만의 흡수 계수를 갖는다. 바람직하게는, 이는 850 nm의 파장에서 2 m-1 이하의 흡수 계수를 갖는다. 매우 바람직하게는, 이는 850 nm의 파장에서 1 m-1 이하의 흡수 계수를 갖는다.
고시감 투과율, 적외 방사선의 높은 투과율 및 기분 좋은 약한 또는 중간 색상에 도달하는 것 사이에서 본 발명에 따른 타협을 정량화하기 위해, 다음과 같이 정의되는 Q 인자를 사용할 수 있다:
고시감 투과율, 적외 방사선의 높은 투과율 및 중간 사이의 최선의 타협을 수득하기 위해, Q 인자 값은 가능한 한 낮아야 한다. 특히, 본 발명에 따르면, Q는 5 이하, 바람직하게는 Q는 4 이하, 3 이하, 또는 심지어는 2 이하이다. 가장 바람직한 구현예에서, Q는 1 이하다.
유리 시트 조성물은, 특히 출발 물질에 존재하는 불순물 이외에도, 낮은 비율의 첨가제(예컨대 유리의 용융 또는 정제를 돕는 제제) 또는 용융로를 구성하는 내화물의 용해에 기인하는 성분을 포함할 수 있다.
유리하게는, 본 발명의 유리 시트는 기계적으로 또는 화학적으로 강화(tempered)될 수 있다. 이는 또한 구부러지거나(bended)/굽거나(curved), 또는 일반적인 방식으로, 변형되어 임의의 바람직한 형태(냉간-굽힘, 열성형 등)에 도달할 수 있다. 이는 또한 적층될 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 유리 시트는 적어도 하나의 투명하고 전기적으로 전도성인 박층으로 코팅된다. 본 발명에 따른 투명하고 전도성인 박층은, 예컨대 SnO2:F, SnO2:Sb 또는 ITO(인듐 주석 옥시드), ZnO:Al 또는 또한 ZnO:Ga에 기초한 층일 수 있다.
본 발명의 또 다른 유리한 구현예에 따르면, 유리 시트는 적어도 하나의 반사 방지 층으로 코팅된다. 이러한 구현예는 본 발명의 유리 시트를 스크린의 정면으로 사용하는 경우 명백하게 유리하다. 본 발명에 따른 반사 방지 층은, 예컨대 낮은 굴절률을 갖는 다공성 실리카를 기초로 한 층일 수 있거나, 몇몇 층(스택), 특히 저 굴절율과 고 굴절율을 갖는 교번 층과 저 굴절율을 갖는 층에서 끝나는 유전체 물질 층의 스택으로 구성될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 유리 시트는 적어도 하나의 지문 방지 층으로 코팅되거나 지문이 등록되는 것을 감소시거나 방지하도록 처리된다. 이러한 구현예는 또한 본 발명의 유리 시트가 터치스크린의 전면으로 사용되는 경우 유리하다. 이러한 층 또는 이러한 처리는 대향 면 상에 증착된 투명하고 전기적으로 전도성인 박막과 조합될 수 있다. 이러한 층은 동일한 면 상에 증착된 반사 방지 층과 조합될 수 있으며, 지문 방치 층은 스택의 바깥면에 위치하여 반사 방치 층을 덮는다.
또 다른 구현예에 따르면, 유리 시트는 적어도 하나의 층으로 코팅되거나 눈부심(glaring) 및/또는 반짝임(sparkling)을 감소 또는 방지하도록 처리된다. 이러한 구현예는 물론 본 발명의 유리 시트가 디스플레이 장치의 전면에 사용되는 경우 유리하다. 이러한 눈부심 방지 또는 반짝임 방지 처리는 예컨대 유리 시트의 처리된 면의 특정 조도(roughness)를 생산하는 산-에칭이다.
또 다른 구현예에 따르면, 유리 시트는 항박테리아 특성을 얻기 위해 처리된다(즉, 공지된 은 처리를 통해). 이러한 처리는 또한 본 발명의 유리 시트를 디스플레이 장치의 전면에 사용하는 경우 유리하다.
또 다른 구현예에 따르면, 유리 시트는 에나멜, 유기 페인트, 락커 등을 포함하는 적어도 하나의 페인트 층으로 코팅된다. 이러한 페인트 층은 유리하게는 유색이거나 백색일 수 있다. 이러한 구현예에 따르면, 유리 시트는 적어도 하나의 면에거 전체 면에서 또는 부분적으로만 코팅될 수 있다.
본 출원서 및 바람직한 특성에 따르면, 다른 층/처리가 본 발명에 따른 유리 시트의 면 상에 및/또는 다른 면 상에 증착/수행될 수 있다.
다음의 실시예는 본 발명의 범위를 임의의 방식으로 제한하려는 의도 없이 본 발명을 설명한다.
실시예
본 발명에 따른 다양한 소다-석회 실리카 유리 시트를 다양한 양의 철, 크롬 및 망간을 사용하여, 고전적인 소다-석회 기반 유리 매트릭스(세트 #1-2) 및 보다 높은 알루미늄 함량을 갖는 조정된(adapted) 소다-석회 유리 매트릭스(세트 #3)에서 제조하였다.
본 발명에 따른 샘플 제조를 위해, 출발 물질을 분말 형태로 혼합하고 다양한 양의 크롬, 망간 및 철을 최종 조성물에서 목표로 하는 함량의 함수로 포함하는 출발 물질을 첨가한 미리 정의된 기본 유리에 매트릭스에 따라 용융을 위한 도가니에 넣었다(철은 불순물로서 기본 조성물의 출발 물질에 적어도 부분적으로 이미 존재한다는 것에 유의해야함).
다음의 기본 유리 매트릭스를 세트 #1-2에 대해 사용하였다:
다음의 기본 유리 매트릭스를 세트 #3에 대해 사용하였다:
유리 샘플 내의 SiO2의 양은 전체 중량의 100%에 도달하기 위해 총 철, Cr2O3 및 MnO의 양에 따라 조정하였다.
본 발명에 따른 각각의 유리 시트의 광학적인 특성 및 세트 #1-3의 비교예를 150 mm의 직경을 가진 적분구를 구비한 Perkin Elmer Lambda 950 분광 광도계 상에서 측정하였으며, 특히:
- 투과율 측정을 수행하였다(290 내지 1750 nm의 파장). 1050 nm의 파장에서 흡수 계수(μ)를 투과에서 이러한 측정으로부터 시작하여 계산하였다;
- 빛 투과율 LTD4를 또한 2°(광원 D65)의 관찰자의 입체각에서 측정하였다;
- CIE L*a*b* 파라미터를 다음의 측정 파라미터를 사용하여 투과에서 측정하였다: 광원 D65, 10°, 두께 5 mm.
본 발명("INV") 및 비교예("COMP")에 따른 유리 시트에 대한 조성물 및 측정된 광학적 특성을 세트 #1의 경우 표 1, 세트 #2의 경우 표 2 및 세트 #3의 경우 표 3에 나타냈다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
이러한 결과는 저-철 유리 매트릭스에서 본 발명에 따라 특정 크롬 및 망간 함량을 조합하면 본 발명의 목적으로의 도달, 즉, 동시에, IR 영역에서 고도로 투명하고(흡수 계수(μ)가 매우 낮음), 가시 영역에서 고도로 투명하며(86% 초과 및 약 91.3% 이하의 TLD4) 미적으로 기분 좋은 약한 내지 중간 색상(매우 낮은 N)을 갖는 유리 시트를 수득하는 것을 가능케 한다는 것을 보여준다. 고시감 투과율, 적외 방사선의 높은 투과율 및 기분 좋은 약하거나 중간 색상에 도달하는 것 사이의 이러한 매우 양호한 균형/타협은 각각의 비교예와 비교하여, 본 발명에 따른 실시예의 Q 인자의 낮은 값에 의해 나타난다.
결과는 또한 본 발명이 유리의 초기 색상의 a* 성분을 "중화"함으로써(보다 작은 음의 값, 0 또는 심지어는 약간의 양의 값으로 이동), 공지된 IR-투과성 크롬-함유 유리의 색상을 명확하게 개선할 수 있음을 보여준다.
마지막으로, 이러한 결과는 또한 본 발명이 크롬이 망간의 부재 하에 있는 상황(Ex10 및 11 참조)과 비교하여 주어진 수준의 IR 투과율에 도달하는데 필요한 크롬 함량을 감소시킬 수 있음을 보여준다. 주어진 높은 IR 투과율에 도달하기 위해 필요한 크롬 함량의 이러한 감소는 IR 투과에서 동일한 성능에 도달하기 위해 유도된 녹황색 색조의 감소를 이미 유도하기 때문에 매우 유리하다.
Claims (11)
- 다음을 포함하는 조성물을 갖고 70% 초과의 LTD4를 갖는 유리 시트:
- 총 철(Fe2O3으로 표현됨): 0.002 내지 0.06 중량%,
-크롬(Cr2O3으로 표현됨): 3 내지 75 ppm,
-망간(MnO로 표현됨): 50 내지 1000 ppm.
- 제1항에 있어서,
조성물은 0.002 내지 0.04 중량%의 총 철을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트.
- 제2항에 있어서,
조성물은 0.002 내지 0.02 중량%의 총 철을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
조성물은 20 ppm 미만의 Fe2 + 함량(FeO의 형태로 표현됨)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트.
- 제4항에 있어서,
조성물은 5 ppm 미만의 Fe2 + 함량(FeO의 형태로 표현됨)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
1050 nm의 파장에서 5 m-1 미만의 흡수 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 시트.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
조성물은 800 ppm 이하의 MnO를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
조성물은 Cr2O3 = - 0.04 * MnO + (Fe2O3/100) * x를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트로서, 상기 식에서, x는 15 내지 30 사이이고, Cr2O3, MnO 및 Fe2O3은 ppm으로 표현되는 것인 유리 시트.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
조성물은 Cr2O3 = - 0.02 * MnO + (Fe2O3/100) * x를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트로서, 상기 식에서, x는 15 내지 30 사이이고, Cr2O3, MnO 및 Fe2O3은 ppm으로 표현되는 것인 유리 시트.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
80% 초과의 LTD4를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 시트.
- 제10항에 있어서,
85% 초과의 LTD4를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 시트.
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