JP2020514242A - 応力プロファイルが操作された被覆ガラス系物品およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
被覆ガラス系物品において、
約0.1ミリメートルから3ミリメートルの範囲の基板厚(t)を規定する、第1の表面および該第1の表面と反対の第2の表面を有するガラス系基板であって、該ガラス系基板は、該ガラス系基板の該第1の表面で第1の圧縮応力CS極大値を、該第1の表面から少なくとも25μmの深さで第2の局所CS極大値を有する、圧縮深さ(DOC)まで延在する圧縮領域を有し、基板のヤング率値を有するガラス系基板、および
前記第2の表面上のコーティングであって、前記基板のヤング率値より大きいコーティングのヤング率値を有するコーティング、
を備えた、被覆ガラス系物品。
前記ガラス系基板は、第一面と第二面を有するガラス系コア基板を含み、該ガラス系コア基板はガラス系の第1のクラッド基板およびガラス系の第2のクラッド基板の間に挟まれており、共有結合によって、該第1のクラッド基板は前記第一面に結合され、該第2のクラッド基板は前記第二面に結合されている、実施形態1に記載の被覆ガラス系物品。
前記コア基板が第1のガラス組成物から作られ、前記第1のクラッド基板および前記第2のクラッド基板の各々が第2のガラス組成物から作られ、該第1のガラス組成物が該第2のガラス組成物とは異なる、実施形態2に記載の被覆ガラス系物品。
前記第1のガラス組成物が第1のイオン拡散性を有し、前記第2のガラス組成物の各々が第2のイオン拡散性を有し、該第1のイオン拡散性と該第2のイオン拡散性が異なる、実施形態3に記載の被覆ガラス系物品。
前記第1のガラス組成物が第1の熱膨張係数(CTE)を有し、前記第2のガラス組成物の各々が第2の熱膨張係数(CTE)を有し、該第1のCTEと該第2のCTEが異なる、実施形態3または4に記載の被覆ガラス系物品。
前記第2のCTEが、前記第1のクラッド基板と前記第2のクラッド基板に圧縮応力を与えるように前記第1のCTEより低い、実施形態5に記載の被覆ガラス系物品。
前記コア基板が第1の応力プロファイルを有し、前記第1のクラッド基板および前記第2のクラッド基板の各々が第2の応力プロファイルを有し、該第1の応力プロファイルが該第2の応力プロファイルと異なる、実施形態3から6いずれか1つに記載の被覆ガラス系物品。
前記第1のガラス組成物が第1のヤング率値を有し、前記第2のガラス組成物が第2のヤング率値を有し、該第1のヤング率値と該第2のヤング率値が異なり、前記コーティングのヤング率値が該第2のヤング率値より大きい、実施形態3から7いずれか1つに記載の被覆ガラス系物品。
前記第2のヤング率値が前記第1のヤング率値より大きい、実施形態8に記載の被覆ガラス系物品。
前記第2のヤング率値が前記第1のヤング率値より小さい、実施形態8に記載の被覆ガラス系物品。
前記ガラス系物品が、前記第1の表面からの深さに対する圧縮応力を有して、全ての点が比較的急な正接を有する第1の部分、および全ての点が、前記比較的急な正接と比べて比較的浅い正接を有する第2の部分を含む応力プロファイルを提供する、実施形態1から10いずれか1つに記載の被覆ガラス系物品。
前記比較的浅い正接に対する前記急な正接の比が2より大きい、実施形態11に記載の被覆ガラス系物品。
前記急な正接が10MPa/マイクロメートルから20MPa/マイクロメートルの範囲の絶対値を有し、前記浅い正接が0.5MPa/マイクロメートルから2MPa/マイクロメートルの範囲の絶対値を有する、実施形態11または12に記載の被覆ガラス系物品。
前記コーティングが、約80ナノメートルから10マイクロメートルの範囲のコーティング厚(tc)を有する、実施形態11から13いずれか1つに記載の被覆ガラス系物品。
前記基板のヤング率値が60GPaから80GPaの範囲にあり、前記コーティングのヤング率値が70GPaから400GPaの範囲にある、実施形態1から14いずれか1つに記載の被覆ガラス系物品。
前記コーティングのヤング率値が100GPaから300GPaの範囲にある、実施形態1から15いずれか1つに記載の被覆ガラス系物品。
前記コーティングが、Al2O3、Mn、AlOxNy、Si3N4、SiOxNy、SiuAlvOxNy、ダイヤモンド、ダイヤモンド状炭素、SixCy、SixOyCz、ZrO2、TiOxNy、およびその組合せから選択される耐引掻性コーティングである、実施形態1から16いずれか1つに記載の被覆ガラス系物品。
前記物品が、前記コーティングに始まる傷からの前記ガラス系物品の破損を防ぐための曲げ強度を提供するのに十分な前記第1の表面での第1の最大圧縮応力を持つ圧縮応力プロファイルを有する、実施形態1から17いずれか1つに記載の被覆ガラス系物品。
前記第1の最大圧縮応力が、800MPaから1200MPaの範囲にある、実施形態18に記載の被覆ガラス系物品。
被覆ガラス系物品において、
第1の表面および第2の表面を有する強化済みガラス系コア基板、
前記第1の表面に直接結合して第1のコア・クラッド界面を提供する第3の表面を有する化学強化されたガラス系の第1のクラッド基板、および
前記第2の表面に直接結合して第2のコア・クラッド界面を提供する第4の表面を有する化学強化されたガラス系の第2のクラッド基板、
を備え、
前記コア基板は、該コア基板と前記第1のクラッド基板との間に高分子なく、また該コア基板と前記第2のクラッド基板との間に高分子なく、該第1のクラッド基板および該第2のクラッド基板に結合されており、該コア基板は第1のガラス組成物から作られ、該第1のクラッド基板および該第2のクラッド基板の各々は第2のガラス組成物から作られ、該第1のガラス組成物は該第2のガラス組成物と異なり、該第1のガラス組成物は第1のヤング率値を有し、該第2のガラス組成物は第2のヤング率値を有し、前記ガラス系物品は、前記第1のクラッド基板上に第1のコーティングを備え、該第1のコーティングは、第1のコーティングのヤング率値を有するように選択された材料から作られ、該第1のコーティングのヤング率値は前記第2のヤング率値より大きい、被覆ガラス系物品。
前記第2のクラッド基板上に第2のコーティングをさらに備え、該第2のコーティングは、第2のコーティングのヤング率値を有するように選択された材料から作られ、該第2のコーティングのヤング率値は前記第2のヤング率値より大きい、実施形態20に記載の被覆ガラス系物品。
前記強化済みコア基板が化学強化されており、前記第1のクラッド基板が、深い傷からの破損に抵抗するように最適化された応力プロファイルを有する、実施形態20または21に記載の被覆ガラス系物品。
前記第1のクラッド基板が第5の表面を有し、前記ガラス系物品が、前記第1のコーティングに始まる傷からの該ガラス系物品の破損を防ぐための曲げ強度を提供するのに十分な該第5の表面での第1の最大圧縮応力を持つ圧縮応力プロファイルを有する、実施形態22に記載の被覆ガラス系物品。
前記第1の最大圧縮応力が、500MPaから1200MPaの範囲にある、実施形態23に記載の被覆ガラス系物品。
前記第1の最大圧縮応力が、800MPaから1200MPaの範囲にある、実施形態24に記載の被覆ガラス系物品。
前記第2のクラッド基板が第6の表面を有し、前記第5の表面および該第6の表面が、被覆前に約0.1ミリメートルから3ミリメートルの範囲の厚さを規定する、実施形態23から25いずれか1つに記載の被覆ガラス系物品。
前記第1のコーティングが5ナノメートルから5マイクロメートルの範囲の厚さを有する、実施形態23から26いずれか1つに記載の被覆ガラス系物品。
前記第1のコーティングが10ナノメートルから2マイクロメートルの範囲の厚さを有する、実施形態27に記載の被覆ガラス系物品。
前記第1のコーティングが、シリカ、インジウムスズ酸化物、酸窒化アルミニウム、多孔質シリカ、ガラスセラミックまたはセラミックからなる群より選択される、実施形態23から28いずれか1つに記載の被覆ガラス系物品。
前記ガラス系基板がイオン交換可能なアルカリアルミノケイ酸塩ガラス組成物から作られる、実施形態23から29いずれか1つに記載の被覆ガラス系物品。
前記ガラス系基板がイオン交換可能なアルカリアルミノホウケイ酸塩ガラス組成物から作られる、実施形態30に記載の被覆ガラス系物品。
前記第1のクラッド基板の厚さが、25から150マイクロメートルの範囲の亀裂の安定な亀裂成長を促進するように選択される、実施形態20から31いずれか1つに記載の被覆ガラス系物品。
被覆ガラス系物品を製造する方法において、
第1のクラッド基板のヤング率値を有するガラス系の第1のクラッド基板を強化済みのガラス系コア基板の第一面に結合させる工程、
ガラス系の第2のクラッド基板を前記強化済みのガラス系コア基板の第二面に共有結合させる工程、
前記第1のクラッド基板および前記第2のクラッド基板を化学強化する工程、および
コーティングのヤング率値を有するコーティングを前記第1のクラッド基板に施す工程であって、該コーティングのヤング率値が前記第1のクラッド基板のヤング率値より大きい工程、
を有してなる方法。
前記ガラス系コア基板が化学強化されており、前記第1のクラッド基板を化学強化する工程が、該第1のクラッド基板を前記コア基板に結合させる工程の後に行われ、前記第2のクラッド基板を化学強化する工程が、該第2のクラッド基板を前記コア基板に結合させる工程の後に行われる、実施形態33に記載の方法。
前記コア基板は第1の結合面および該第1の結合面と反対の第2の結合面を有し、前記第1のクラッド基板は第3の結合面を有し、前記第2のクラッド基板は第4の結合面を有し、
前記方法は、前記コア基板、前記第1のクラッド基板および前記第2のクラッド基板を洗浄して、前記第1の結合面、前記第2の結合面、前記第3の結合面および前記第4の結合面上にヒドロキシル基を提供する工程、および
前記第1の結合面を前記第3の結合面に接触するように配置し、前記第2の結合面を前記第4の結合面と接触するように配置して、積層板積層体を提供する工程、
をさらに含む、実施形態34に記載の方法。
前記積層板積層体を加熱する工程をさらに含む、実施形態35に記載の方法。
前記積層板積層体を加熱する工程は、前記第1の結合面と前記第3の結合面との間に共有結合を、前記第2の結合面と前記第4の結合面との間に共有結合を形成するのに十分な時間に亘り十分な温度に加熱する工程を含み、前記共有結合が、高分子または接着剤を含まずに形成される、実施形態36に記載の方法。
前記積層板積層体を少なくとも30分の期間に亘り少なくとも約400℃の温度に加熱する工程をさらに含む、実施形態36に記載の方法。
前記第1のクラッド基板および前記第2のクラッド基板を化学強化する工程をさらに含む、実施形態38に記載の方法。
家庭用電子機器において、
前面、背面、および側面を有する筐体、
前記筐体内に少なくとも部分的に内部にある電気部品であって、少なくとも、制御装置、メモリ、および前記筐体の前面にまたはそれに隣接したディスプレイを含む電気部品、および
実施形態1から19いずれか1つに記載の被覆ガラス系物品、
を備えた家庭用電子機器。
家庭用電子機器において、
前面、背面、および側面を有する筐体、
前記筐体内に少なくとも部分的に内部にある電気部品であって、少なくとも、制御装置、メモリ、および前記筐体の前面にまたはそれに隣接したディスプレイを含む電気部品、および
実施形態20から32いずれか1つに記載の被覆ガラス系物品、
を備えた家庭用電子機器。
50 圧縮応力領域内の亀裂
55 外面
60 圧縮応力領域
80 中央張力領域
90 中央張力領域中に貫通する亀裂
100 被覆ガラス系物品
110 コア基板
115、228 第1の表面
120、221 第1のクラッド基板
122 第3の表面
125 第1のコア・クラッド界面
135、248 第2の表面
140、241 第2のクラッド基板
142 第4の表面
145 第2のコア・クラッド界面
160 第1のコーティング
180 第2のコーティング
200、410 ガラス系物品
211 ガラス系コア基板
212 第一面
214 第二面
215、242 層の深さ
220 圧縮領域
240 第2の圧縮領域
260 コーティング
400 リング・オン・リング機械式試験装置
420 底部リング
430 上部リング
1900 家庭用電子機器
1902 筐体
1904 前面
1906 背面
1908 側面
1910 ディスプレイ
1912 カバー基板
Claims (14)
- 被覆ガラス系物品において、
約0.1ミリメートルから3ミリメートルの範囲の基板厚(t)を規定する、第1の表面および該第1の表面と反対の第2の表面を有するガラス系基板であって、該ガラス系基板は、該ガラス系基板の該第1の表面で第1の圧縮応力CS極大値を、該第1の表面から少なくとも25μmの深さで第2の局所CS極大値を有する、圧縮深さ(DOC)まで延在する圧縮領域を有し、基板のヤング率値を有するガラス系基板、および
前記第2の表面上のコーティングであって、前記基板のヤング率値より大きいコーティングのヤング率値を有するコーティング、
を備えた、被覆ガラス系物品。 - 前記ガラス系基板は、第一面と第二面を有するガラス系コア基板を含み、該ガラス系コア基板はガラス系の第1のクラッド基板およびガラス系の第2のクラッド基板の間に挟まれており、共有結合によって、該第1のクラッド基板は前記第一面に結合され、該第2のクラッド基板は前記第二面に結合されている、請求項1記載の被覆ガラス系物品。
- 前記ガラス系物品が、前記第1の表面からの深さに対する圧縮応力を有して、全ての点が比較的急な正接を有する第1の部分、および全ての点が、前記比較的急な正接と比べて比較的浅い正接を有する第2の部分を含む応力プロファイルを提供する、請求項1または2記載の被覆ガラス系物品。
- 前記比較的浅い正接に対する前記急な正接の比が2より大きい、請求項3記載の被覆ガラス系物品。
- 前記急な正接が10MPa/マイクロメートルから20MPa/マイクロメートルの範囲の絶対値を有し、前記浅い正接が0.5MPa/マイクロメートルから2MPa/マイクロメートルの範囲の絶対値を有する、請求項3または4記載の被覆ガラス系物品。
- 前記コーティングが、Al2O3、Mn、AlOxNy、Si3N4、SiOxNy、SiuAlvOxNy、ダイヤモンド、ダイヤモンド状炭素、SixCy、SixOyCz、ZrO2、TiOxNy、およびその組合せから選択される耐引掻性コーティングである、請求項1から5いずれか1項記載の被覆ガラス系物品。
- 前記物品が、前記コーティングに始まる傷からの前記ガラス系物品の破損を防ぐための曲げ強度を提供するのに十分な前記第1の表面での第1の最大圧縮応力を持つ圧縮応力プロファイルを有する、請求項1から6いずれか1項記載の被覆ガラス系物品。
- 被覆ガラス系物品において、
第1の表面および第2の表面を有する強化済みガラス系コア基板、
前記第1の表面に直接結合して第1のコア・クラッド界面を提供する第3の表面を有する化学強化されたガラス系の第1のクラッド基板、および
前記第2の表面に直接結合して第2のコア・クラッド界面を提供する第4の表面を有する化学強化されたガラス系の第2のクラッド基板、
を備え、
前記コア基板は、該コア基板と前記第1のクラッド基板との間に高分子なく、また該コア基板と前記第2のクラッド基板との間に高分子なく、該第1のクラッド基板および該第2のクラッド基板に結合されており、該コア基板は第1のガラス組成物から作られ、該第1のクラッド基板および該第2のクラッド基板の各々は第2のガラス組成物から作られ、該第1のガラス組成物は該第2のガラス組成物と異なり、該第1のガラス組成物は第1のヤング率値を有し、該第2のガラス組成物は第2のヤング率値を有し、前記ガラス系物品は、前記第1のクラッド基板上に第1のコーティングを備え、該第1のコーティングは、第1のコーティングのヤング率値を有するように選択された材料から作られ、該第1のコーティングのヤング率値は前記第2のヤング率値より大きい、被覆ガラス系物品。 - 前記第2のクラッド基板上に第2のコーティングをさらに備え、該第2のコーティングは、第2のコーティングのヤング率値を有するように選択された材料から作られ、該第2のコーティングのヤング率値は前記第2のヤング率値より大きい、請求項8記載の被覆ガラス系物品。
- 前記強化済みコア基板が化学強化されており、前記第1のクラッド基板が、深い傷からの破損に抵抗するように最適化された応力プロファイルを有する、請求項8または9記載の被覆ガラス系物品。
- 前記第1のクラッド基板が第5の表面を有し、前記ガラス系物品が、前記第1のコーティングに始まる傷からの該ガラス系物品の破損を防ぐための曲げ強度を提供するのに十分な該第5の表面での第1の最大圧縮応力を持つ圧縮応力プロファイルを有する、請求項10記載の被覆ガラス系物品。
- 前記第1のコーティングが、シリカ、インジウムスズ酸化物、酸窒化アルミニウム、多孔質シリカ、ガラスセラミックまたはセラミックからなる群より選択される、請求項11記載の被覆ガラス系物品。
- 家庭用電子機器において、
前面、背面、および側面を有する筐体、
前記筐体内に少なくとも部分的に内部にある電気部品であって、少なくとも、制御装置、メモリ、および前記筐体の前面にまたはそれに隣接したディスプレイを含む電気部品、および
請求項1から12いずれか1項記載の被覆ガラス系物品、
を備えた家庭用電子機器。 - 被覆ガラス系物品を製造する方法において、
第1のクラッド基板のヤング率値を有するガラス系の第1のクラッド基板を強化済みのガラス系コア基板の第一面に結合させる工程、
ガラス系の第2のクラッド基板を前記強化済みのガラス系コア基板の第二面に共有結合させる工程、
前記第1のクラッド基板および前記第2のクラッド基板を化学強化する工程、および
コーティングのヤング率値を有するコーティングを前記第1のクラッド基板に施す工程であって、該コーティングのヤング率値が前記第1のクラッド基板のヤング率値より大きい工程、
を有してなる方法。
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