KR102217784B1 - 높은 표면 압축 응력을 가지는 이온 교환 가능 유리 - Google Patents

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Abstract

다운 드로우 공정, 예를 들어 슬롯 및 퓨전 드로우에 의해 125μm 이하의 두께로 형성될 수 있고, 그 표면에서 적어도 950MPA, 일부 실시예들에서 적어도 약 1000MPa, 및 다른 실시예들에서 적어도 약 1100MPa의 압축 응력을 달성하기 위해 이온 교환에 의해 화학적으로 강화될 수 있는 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하는 유리 물품. 높은 표면 압축 응력은 상기 유리가 총 압축을 유지할 수 있게 하고, 따라서 상기 유리가 타이트한 반경으로 굽혀질 때 표면 결함들을 포함한다. 상기 유리는 접기 가능한 디스플레이 응용들에 사용될 수 있다.

Description

높은 표면 압축 응력을 가지는 이온 교환 가능 유리
본 개시는 이온 교환 가능한 유리에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 높은 표면 압축 응력을 달성할 수 있는 이온 교환 가능한 알칼리 알루미노실리케이트 유리에 관한 것이다.
본 출원은 2016년 3월 4일 출원된 미국 가출원 제62/303,671호의 35 U.S.C.§119 하의 우선권의 이익을 주장하며, 그 내용은 보증되며, 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 결합된다.
전자 장치들 내의 디스플레이들로 사용되는 유리들은 보통 표면 압축 층을 생성하기 위해 화학적으로 또는 열적으로 템퍼링된다. 이 압축 층은 상기 유리의 파괴를 야기할 수 있는 결함들을 저지하는 역할을 한다. 전자 응용들을 위한 접기 가능한 디스플레이들은 얇고, 굽힘 가능한 유리로부터 이익을 얻을 수 있다. 굽혀지는 경우, 그러나, 상기 표면 압축층의 이로운 결함-저지 효과는 표면 결함들이 상기 압축 층보다 깊은 정도로 감소되며, 따라서 굽혀졌을 때 상기 유리의 파괴를 야기한다.
본 발명이 해결하려는 과제는 높은 표면 압축 응력을 달성할 수 있는 이온 교환 가능한 유리를 제공하는 것이다.
본 개시는 다운 드로우 공정, 예를 들어, 슬롯 및 퓨전 드로우에 의해 약 125μm 이하의 두께로 형성가능하고, 그 표면에서 적어도 약 950MPa, 일부 실시예들에서 적어도 약 1000MPa, 및 다른 실시예들에서 적어도 약 1100MPa의 압축 응력을 달성하기 위해 이온 교환에 의해 화학적으로 강화될 수 있는 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하는 유리 물품을 제공한다. 높은 표면 압축 응력은 상기 유리가 총 압축을 유지하고 따라서 상기 유리가 타이트한 반경으로 굽혀졌을 때 표면 결함들을 포함하게 한다. 상기 유리는 접기 가능한 디스플레이 용도들에 사용될 수 있다.
따라서, 본 개시의 일 양상은 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하는 유리 물품을 제공하는 것이다. 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 Li2O, Na2O, MgO, 및 ZnO를 포함하며, Li2O(몰%)/R2O(몰%) ≥ 0.2 이고, 여기서 R2O = Li2O + Na2O + K2O + Rb2O + Cs2O 이다. 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 P2O5를 포함하지 않으며 이온 교환 가능하다.
본 개시의 제2 양상은 이온 교환된 유리를 제공하는 것이다. 상기 이온 교환된 유리는 약 1mm 이하의 두께를 가지고 Li2O, Na2O, MgO, 및 ZnO를 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리이고, Li2O(몰%)/R2O(몰%) ≥ 0.2이고, 여기서 R2O = Li2O + Na2O + K2O + Rb2O + Cs2O 이고, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 P2O5를 포함하지 않는다. 상기 이온 교환된 유리는 상기 유리의 표면으로부터 상기 유리 내 약 30μm 이하의 층의 깊이까지 연장되는 압축 층을 가진다. 상기 압축 층은 표면에서 적어도 950MPa, 일부 실시예들에서 적어도 1000MPa, 및 다른 실시예들에서 적어도 약 1100MPa의 최대 압축 응력을 가진다.
본 개시의 제3 양상은 약 60몰% 내지 약 70몰% SiO2; 약 10몰% 내지 약 16몰% Al2O3; 약 2몰% 내지 약 10몰% Li2O; 약 8몰% 내지 약 13몰% Na2O; 0몰% 초과 내지 약 6몰% MgO; 및 약 2몰% 내지 약 6몰% ZnO를 포함하고, Li2O(몰%)/R2O(몰%) ≥ 0.2 이고, 여기서 R2O = Li2O + Na2O + K2O + Rb2O + Cs2O 인 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 제공하는 것이며, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 P2O5를 포함하지 않는다. 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 125μm 이하의 두께(t)를 가지고, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리의 표면에서 적어도 950MPa, 일부 실시예들에서 적어도 약 1000MPa, 및 다른 실시예들에서 적어도 약 1100MPa의 압축 응력, 및 상기 유리의 표면으로부터 상기 유리의 약 0.25t 이하 내의 층의 깊이까지 연장되는 압축 층을 달성하기 위해 이온 교환가능하다.
이들 및 다른 양상들, 이점들, 및 핵심적인 특징들은 다음의 상세한 설명, 첨부된 도면들, 및 첨부된 청구항들로부터 명백해질 것이다.
도 1은 이온 교환된 유리 물품의 개략적인 단면도이다.
도 2는 굽힘으로 유도된 응력 하의 이온 교환된 유리 물품의 개략적인 단면도이다.
도 3은 굽힘에 의해 유도된 응력 하의 유리 물품 내의 이온 교환 및 굽힘 유도된 응력의 중첩을 나타내는 플롯이다.
도 4는 소비자 전자 제품의 개략도이다.
다음의 설명에서, 동일한 참조 기호들은 도면들에 나타낸 여러 도면들에 걸쳐 동알하거나 대응하는 부분들을 표시한다. 달리 명시되지 않는한, 예컨대 "상", "하", "외", "내" 등과 같은 용어들은 편의를 위한 단어들이며, 제한적인 용오들로 해석되어서는 안됨이 이해될 것이다. 또한, 그룹이 구성 요소들의 그룹 및 이들의 조합들 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 기술될때마다, 그 그룹은 개별적으로 또는 서로의 조합으로, 임의의 수의 언급된 그 구성요소들을 포함하거나, 필수적으로 구성되거나, 구성될 수 있다는 것이 이해된다. 유사하게, 그룹이 구성 요소들의 그룹 도는 이들의 조합들 중 적어도 하나로 구성되는 것으로 기술될 때마다, 상기 그룹은 개별적으로 또는 서로와의 조합으로 임의의 수의 언급된 그 구성 요소들로 구성될 수 있다. 달리 명시되지 않는한, 값들의 범위는, 언급된 경우, 상기 범위의 상한 및 하한 및 그 사이의 임의의 범위들을 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 가팅, 부정관사 "a", "an" 및 대응하는 정관사 "the"는 달리 명시되지 않는한, "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미한다. 또한 본 명세서 및 도면들에 개시된 다양한 특징들은 임의의 및 모든 조합들로 사용될 수 있다는 것이 이해된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어들 "유리 물품" 및 "유리 물품들"은 전체적으로 또는 부분적으로 유리로 만들어진 임의의 물체를 포함하는 가장 넓은 의미로 사용된다. 달리 명시되지 않는한, 모든 조성들은 몰 퍼센트(mol%)로 표현된다. 열 팽창 계수(CTE)는 달리 명시되지 않는한 10-7/℃로 표현되고, 약 20℃ 내지 약 300℃의 온도 범위에 걸쳐 측정된 값을 나타낸다.
달리 명시되지 않는한, 모든 온도들은 섭씨(℃)로 표현된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "연화점(softening point)"은 유리의 점도가 약 107.6 프와즈(poise, P)인 온도를 나타낸다; 용어 "어닐링점(anneal point)"은 유리의 점도가 약 1013.2 프와즈인 온도를 나타낸다. 용어 "35kP 온도(T35kP)"는 유리의 점도가 약 35 킬로프아즈(kP)인 온도를 나타낸다; 용어 "픽티브(fictive) 온도"는 유리의 점도가 대략 1011 프와즈인 온도를 나타낸다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "지르콘 분해 온도" 또는 "T분해"는 지르콘-이는 흔히 유리 가공 및 제조 시 내화 재료로서 사용된다- 이 분해되어 지르코니아 및 실리카를 형성하는 온도를 나타내고, 용어 "지르콘 분해 점도"는 T분해에서 유리의 점도를 나타낸다. 용어 "액상 점도"는 액상선 온도에서 용융 유리의 점도를 나타내며, 상기 액상선 온도는 용용 유리가 용융 온도로부터 냉각됨에 따라 결정들이 처음 나타나는 온도, 또는 온도가 상온으로부터 증가됨에 따라 마지막으로 결정들이 용융되는 온도를 나타낸다.
용어들 "실질적으로" 및 "약"은 본 명세서에서 임의의 정량적 비교, 값, 측정, 또는 다른 표현에 기인할 수 있는 내재하는 불확실성의 정도를 나타내기 위해 사용될 수 있다는 것에 주의해야 한다. 이들 용어들은 또한 본 명세서에 문제가 되는 주제의 기본적인 기능의 변화를 야기하지 않으면서 정량적 표현이 언급된 참조로부터 변화할 수 있는 정도를 나타내기 위해 사용된다. 따라서, 예를 들어 B2O3를 "포함하지 않거나(free of)" "실질적으로 포함하지 않는" 유리는 B2O3가 능동적으로 첨가되거나 상기 유리 내로 배치(batch)되지 않으나, 오염물로서 매우 소량(예를 들어, < 0.001몰%) 존재할 수 있는 것이다. B2O3와 유사하게, 다른 성분들도 동알한 방식으로 "포함하지 않거나" "실질적으로 포함하지 않는" 것으로 특징지어질 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "최대 압축 응력"은 상기 압축 층 내에서 측정된 가장 높은 압축 응력 값을 나타낸다. 압축 응력 및 층의 깊이는 당업계에 공지된 방법들을 사용하여 측정된다. 이러한 방법들은 상업적으로 입수가능한 기기들, 예를 들어 Luceo Co. Ltd. (도쿄, 일본)에 의해 제조된 FSM-6000 등을 사용한 표면 응력 측정(FSM)을 포함하나, 이에 제한되지 않으며, 압축 응력 및 층의 깊이를 측정하는 방법들은 "화학적으로 강화된 판유리를 위한 표준 설명서"라는 제목의 ASTM 1422C-99, 및 ASTM 1279.19779 "어닐링된, 열 강화된, 및 완전히 템퍼링된 판유리의 엣지 및 표면 응력들의 비파과적인 광탄성 측정 표준 시험 방법"에 기술되며, 그 내용들은 그 전문이 참조에 의해 본 명세서에 결합된다. 표면 응력 측정들은 응력 광학 계수(SOC)의 정확한 측정에 의존하며, 이는 유리의 복굴절과 관련된다. SOC는 당 업계에 공지된 방법들, 예를 들어, 벌크 실린더 방법, 및 섬유 및 4 포인트 굽힘 방법들에 의해 측정되며, 이들 둘은 "유리 응력 광학 계수의 측정을 위한 표준 시험 방법"이라는 제목의 ASTM 표준 C770-98 (2008)에 기술되며, 그 내용은 그 전문이 참조에 의해 본 명세서에 결합된다.
전반적인 도면들 및 특히 도 1을 참조하면, 도시들은 특정한 실시예들을 기술하기 위한 목적이며, 본 개시 또는 첨부된 도면들을 제한하도록 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 도면들은 반드시 축척대로 그려지지는 않았으며, 도면들의 특정 피쳐들 및 특정 뷰들이 명확성 및 간결성을 위해 측척 상 또는 도식 상 과장되어 나타내질 수 있다.
굽힘 가능한 얇은 유리(즉, 0.150 mm(150μm) 이하)에서, 높은 수준의 표면 압축 응력은 총 압축이 굽힘 반경이 감소함에 따라 모든 표면들 상에 유지되도록 허용하기 때문에, 높은 수준의 표면 압축 응력이 바람직하다. 표면 근처의 결함들은 이들이 이러한 총 압축 하 또는 유효 표면 압축 층 내에 포함되는 경우 파괴로 연장될 수 없다.
높은 표면 압축 응력을 달성하기 위해 이온 교환에 의해 화학적으로 강화될 수 있는, 퓨전-형성 가능한 알칼리 알루미노실리케이트 유리들을 포함하는 유리 물품들이 제공된다. 높은 표면 압축 응력은 상기 유리의 모든 표면들 상에 총 압축을 유지하는 한편, 더 작은 굽힘 반경을 허용하는 역할을 하며, 따라서 얇은 유리(0.1mm 이하)가 사용되는 응용들에서 상기 유리의 굽힘 성능을 향상시킨다. 일부 실시예들에서, 이들 유리들은 약 500kP 이상의 액상 점도들 및 35 kP 온도들(T35kP)보다 작은 지르콘 분해 점도들 및 온도들을 가진다.
일부 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 유리들은 약 0.010mm(10μm) 내지 약 0.150mm(150μm) 범위, 또는 일부 실시예들에서 약 0.010mm(10μm) 내지 약 0.125mm(125μm)의 범위, 또는 또 다른 실시예들에서, 약 0.010mm(10μm) 내지 약 0.100mm(100μm) 범위의 두께(t)를 가진다.
본 명세서에 기술된 알칼리 알루미노실리케이트 유리들(본 명세서에서 또한 "유리들" 또는 "유리"로도 지칭됨)은 P2O5를 포함하지 않으며, SiO2, Al2O3, Li2O, Na2O, MgO, 및 ZnO를 포함하고, Li2O(몰%)/R2O(몰%) ≥ 0.2 이고, 여기서 R2O = Li2O + Na2O + K2O + Rb2O + Cs2O 이다. 일부 실시예들에서, Li2O(몰%)/R2O(몰%) ≤ 0.95 이고, 다른 실시예들에서, Li2O(몰%)/R2O(몰%) ≤ 0.90 이고, 또 다른 실시예들에서, Li2O(몰%)/R2O(몰%) ≤ 0.50 이다. 상기 알칼리 산화물들 K2O, Rb2O, Cs2O 은 상기 유리 내에 반드시 포함될 필요는 없을 수 있다; 따라서 이들 산화물들의 첨가는 선택적이다.
일부 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 알칼리 알루미노실리케이트 유리들은 약 60 몰% 내지 약 70 몰% SiO2 (60 몰% ≤ SiO2 ≤ 70 몰%); 약 10 몰% 내지 약 16 몰% Al2O3 (12 몰% ≤ Al2O3 ≤ 14 몰%); 약 2 몰% 내지 약 10 몰% Li2O (2 몰% ≤ Li2O ≤ 10 몰%); 약 8 몰% 내지 약 13 몰% Na2O (8 몰% ≤ Na2O ≤ 13 몰%); 0 몰% 초과 내지 약 6 몰% MgO (0 몰% < MgO ≤ 6 몰%); 및 약 2 몰% 내지 약 6 몰% ZnO (2 몰% ≤ ZnO ≤ 6 몰%)를 포함하거나 필수적으로 구성된다.
일부 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 알칼리 알루미노실리케이트 유리들은 약 62 몰% 내지 약 68 몰% SiO2 (62 몰% ≤ SiO2 ≤ 68 몰%); 약 12 몰% 내지 약 14 몰% Al2O3 (12 몰% ≤ Al2O3 ≤ 14 몰%); 약 2 몰% 내지 약 6 몰% Li2O (2 몰% ≤ Li2O ≤ 6 몰%); 약 8 몰% 내지 약 13 몰% Na2O (8 몰% ≤ Na2O ≤ 13 몰%); 0 몰% 초과 내지 약 3 몰% MgO (0 몰% < MgO ≤ 3 몰%); 및 약 2 몰% 내지 약 5 몰% ZnO (2 몰% ≤ ZnO ≤ 5 몰%)를 포함하거나 필수적으로 구성된다.
일부 실시예들에서, 상기 유리는 청징제(fining agent)로서 약 1 몰% SnO2 (0 몰% ≤ SnO2 < 1 몰%) 및, 다른 실시예들에서, 약 0.5 몰% 이하 SnO2 (0 몰% ≤ SnO2 ≤ 0.5 몰%)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이들 유리들은 B2O3, K2O, CaO, 및 BaO 중 적어도 하나를 포함하지 않을 수 있다.
표 1은 본 명세서에 기술된 알칼리 알루미노실리케이트 유리들의 비제한적인 예시적인 조성들을 나열한다. 표 2는 표 1에 나열된 예들에 대해 결정된 선택된 물리적 성질들을 나열한다. 표 2에 나열된 물리적 성질들은: 밀도, 저온 CTE; 변형, 어닐링, 및 연화 점들; 픽티브(1011 프와즈) 온도, 지르콘 분해 및 액상 점도들; 푸아송 비; 영률; 전단 탄성률; 굴절률; 및 을력 광학 계수를 포함한다.
표 1. 본 명세서에 기술된 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성들의 예들
Figure 112018096637712-pct00001
표 2. 표 1에 나열된 유리들의 선택된 물리적 성질들
Figure 112018096637712-pct00002
Figure 112018096637712-pct00003
본 명세서에 기술된 베이스 및 이온 교환된 유리들의 각각의 산화물 성분들은 기능을 수행하며 및/또는 상기 유리의 제조 가능성 및 물리적 성질들에 영향을 가진다. 예를 들어, 실리카(SiO2)는 주요 유리 형성 산화물이고, 용융 유리를 위한 네트워크 백본(backbone)을 형성한다. 순수한 SiO2는 낮은 CTE를 가지고 알칼리 금속을 포함하지 않는다. 그 극히 높은 용융 온도로 인하여, 그러나, 순수한 SiO2는 퓨전 드로우 공정이 적용될 수 없다. 점도 곡선 또한 적층 구조에서 임의의 코어 유리와 맞추기에 너무 높다. 일부 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 유리들은 약 60몰% 내지 약 70몰% SiO2, 다른 실시예들에서 약 62몰% 내지 약 68몰% SiO2를 포함한다.
실리카에 더하여, 본 명세서에 기술된 유리들은 안정적인 유리 형성, 낮은 CTE, 낮은 영률, 낮은 전단 탄성률을 달성하고 용융 및 성형을 용이하게하기 위해 네트워크 형성제 Al2O3를 포함한다. SiO2와 마찬가지로, Al2O3는 상기 유리 네트워크에 강성을 부여한다. 알루미나는 상기 유리 내에 4배위 또는 5배위로 존재할 수 있으며, 이는 상기 유리 네트워크의 패킹 밀도를 증가시키고 따라서 화학적 강화로부터 야기되는 압축 응력을 증가시킨다. 일부 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 유리들은 약 10몰% 내지 약 16몰% Al2O3 및 다른 실시예들에서, 약 12몰% 내지 약 14몰% Al2O3를 포함한다.
유리가 이온 교환에 의해 강화된 경우 그 존재가 압축 응력에 부정적인 영향을 미치므로, 본 명세서에 기술된 유리들은, 일부 실시예들에서, 보론 산화물(B2O3)을 포함하지 않는다.
본 명세서에 기술된 유리들은 약 6몰% 이하의 Li2O를 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 유리는 약 2몰% 내지 약 10몰% Li2O 및, 다른 실시예들에서 약 2몰% 내지 약 6몰% Li2O 및, 일부 실시예들에서, 약 2.5몰% 내지 약 5.5몰% Li2O를 포함한다. Na2O를 대체하는 경우, Li2O는 지르콘 분해 온도를 감소시키고 유리를 연화시키며, 이는 유리에 추가적인 Al2O3가 첨가되는 것을 허용한다. 다른 알칼리 산화물들(Na2O, K2O, Rb2O, 및 Cs2O)에 비하여, Li2O는 주어진 온도에서 유리의 점도를 감소시켜, Al2O3의 첨가에 의해 오프셋될 때, 유리의 패킹 밀도가 증가되고 이온 교환된 유리 내의 압축 응력이 증가된다. 본 명세서에 기술된 유리들에서, Li2O는 유리의 전체 알칼리 산화물 성분 중 적어도 약 20%를 차지한다. 따라서, Li2O(몰%)/R2O(몰%) ≥ 0.2 이고, 일부 실시예들에서, 0.3 ≥ Li2O(몰%)/R2O(몰%) ≥ 0.2 이며, 여기서 R2O = Li2O + Na2O + K2O + Rb2O + Cs2O 이다. 일부 실시예들에서, 유리 내에 존재하는 Na2O의 양이 Li2O의 그것을 초과하거나( 즉, Li2O(몰%) < Na2O(몰%), 또는 Li2O(몰%)/Na2O(몰%) < 1) 일부 실시예들에서, Li2O(몰%)/Na2O(몰%) < 0.75 이다.
알칼리 산화물 Na2O는 이온 교환에 의한 유리의 화학적 강화를 달성하기 위해 사용된다. 본 명세서에 기술된 유리들은 Na2O를 포함하며, 이는 예를 들어 KNO3를 포함하는 용융된 염 욕조 내에 존재하는 칼륨 양이온들과 교환되는 Na+ 양이온을 제공한다. 일부 실시예들에서, 상기 유리는 약 8몰% 내지 약 13몰% Na2O, 및 일부 실시예들에서, 약 9몰% 내지 약 13몰% Na2O를 포함한다.
유리 내의 칼륨 산화물의 존재는 이온 교환을 통해 유리 내에 높은 수준의 표면 압축 응력을 달성하는 능력에 부정적인 효과를 미친다. 본 명세서에 기술된 유리들은, 원래 형성되었을 때는, 따라서 K2O를 포함하지 않거나 포함하지 않는(free of)다. 그러나, 칼륨을 포함하는 용융 염 (예를 들어, KNO3 포함) 배쓰 내에서 이온 교환된 경우, K2O가 (약 1 몰% 미만) 첨가될 수 있으며, 실제 양은 이온 교환 조건들(예를 들어, 이온 교환 배쓰 내 칼륨 염 농도, 배쓰 온도, 이온 교환 시간, 및 K+ 이온들이 Li+ 및/또는 Na+ 이온들을 대체하는 정도)에 의존한다. 결과적인 압축 층은 칼륨을 포함할 것이다; 유리의 표면 근처의 이온 교환된 층은 유리 표면에서 10몰% 이상의 K2O를 포함할 수 있는 반면, 압축 층의 깊이보다 큰 깊이에서 유리의 벌크는 본질적으로 칼륨-프리(free)로 남아있다.
본 명세서에 기술된 유리들은 약 2몰% 내지 약 6몰% ZnO, 및 다른 실시예들에서, 약 2몰% 내지 약 5몰% ZnO, 및 또 다른 실시예들에서, 약 2.5몰% 내지 약 4.5몰% ZnO를 포함할 수 있다. 2가 산화물 ZnO는 200 프와즈 점도에서의 온도(200P 온도, 또는 T200P)를 감소시킴으로써 유리의 용융 행동을 향상시킨다. P2O5, 및/또는 Na2O에 비하여, ZnO는 유리의 변형점을 향상시키는데 더 유리하다.
변형점에 유사한 효과를 달성하기 위하여 MgO는 ZnO를 대체할 수 있다. 일부 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 유리들은 0몰% 초과 내지 약 6몰% MgO, 다른 실시예들에서, 0몰% 내지 약 3몰% MgO를 포함하거나, 또는 또 다른 실시예들에서, 이들 유리들은 0몰% 초과 내지 약 2.5몰% MgO를 포함한다. CaO, SrO, 및 BaO를 포함하는 다른 알칼리 토금속 산화물들 또한 ZnO를 대체할 수 있으나, 그들은 ZnO 또는 MgO보다 200 프와즈 점도에서의 용융 온도를 감소시키는데 덜 효과적이며, 또한 ZnO 및 MgO보다 변형점을 증가시키는데 덜 효과적이다. 본 명세서에 기술된 유리들은, 따라서, 일부 실시예들에서, CaO, SrO, 및 BaO를 포함하지 않는다.
일부 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 알칼리 알루미노실리케이트 유리들은 당업계에 공지된 다운 드로우 공정들, 예를 들어, 슬롯 드로우 및 퓨전 드로우 공정들에 의해 형성 가능하다. 6몰% 이하의 Li2O를 포함하는 유리 조성들은 퓨전 드로우 공정과 완전히 양립가능하며, 문제 없이 제조될 수 있다. 리튬은, 일부 실시예들에서, 용융물 내에 스포듀민 또는 리튬 카보네이트로서 배치(batch)될 수 있다.
퓨전 드로우 공정은 얇은 유리 시트들의 대량 제조를 위해 사용되온 산업 기술이다. 다른 판유리 제조 기술들, 예를 들어, 플로트 또는 슬롯-드로우 공정들에 비하여, 퓨전 드로우 공정은 뛰어난 평평도 및 표면 품질을 가지는 얇은 유리 시트들을 생산한다. 그 결과, 퓨전 드로우 공정은 액정 디스플레이들을 위한 얇은 유리 기판들, 및 예컨대 노트북들, 엔터테인먼트 장치들, 타블렛들, 노트북들 등과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 개인 전자 소자들을 위한 커버 유리를 위한 제조에서 지배적인 제조 기술이 되었다.
가장 흔히 실시되는 퓨전 드로우 공정은, 흔히 지르콘 또는 다른 내화 재료로 만들어지는, "아이소파이프(isopipe)"로도 알려진, 유리 성형 장치 상으로의 용융 유리의 유동을 수반한다. 상기 용융 유리는 두 사이드들을 가지는 트러프(trough) 내로 흐르고, 이후 양 사이드들로부터 상기 아이소파이프의 상단을 넘쳐 흘러, 상기 아이소파이프의 바닥에서 만나, 하나의 시트를 형성하며, 여기서 최종 시트의 내부만이 상기 아이소파이프와 직접적인 접촉을 한다. 드로우 공정 동안 최종 유리 시트의 노출된 표면 둘 다는 상기 아이소파이프 물질과 접촉하지 않았으므로, 상기 유리의 외측 표면들 둘 다는 깨끗한 품질이며, 예를 들어 연마 및/또는 그라인딩과 같은 후속적인 마무리를 반드시 필요로하지 않는다.
본 명세서에 기술된 유리들은 지르콘 아이소파이프 및 다운 드로우 공정들에 사용된 다른 하드웨어와 화학적으로 양립가능하다; 즉, 유리 용융물은 지르콘이 분해되어, 드로우된 유리 내에 지르코니아 같은 고체 함유물을 발생시키도록 상기 아이소파이프 및 하드웨어와 눈에 띄게 반응하지 않는다. 이러한 실시예들에서, T분해-지르콘이 분해되어 상기 유리 용융물과 반응하는 온도-는 유리 또는 유리 용융물의 점도가 35kP인 온도(T35kP)보다 크다; 즉, T분해>T35kP.
퓨전 드로우 가능하기 위해, 유리는 충분히 높은 액상 점도(즉, 액상선 온도에서 용융 유리의 점도)를 가져야 한다. 일부 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 유리들은 적어도 약 200 킬로프와즈(kP) 및, 다른 실시예들에서, 적어도 약 500kP의 액상 점도를 가진다.
다른 양상에서, 본 명세서에 기술된 유리들은 강화된 유리를 제공하기 위해 화학적으로 강화된다. 이온 교환은 화학적으로 유리들을 강화하기 위해 널리 사용된다. 하나의 특정한 예에서, 이러한 양이온들의 소스(예를 들어, 용융 염, 또는 "이온 교환" 배쓰) 내의 알칼리 양이온들은 유리 내의 더 작은 알칼리 양이온들과 교환되어 유리의 표면 근처의 압축 응력(CS) 하의 층을 달성한다. 상기 압축 층은 표면으로부터 층의 깊이(DOL) 또는 유리 내의 압축까지 연장된다. 본 명세서에 기술된 유리들에서, 예를 들어, 유리를 예컨대 질산칼륨(KNO3)과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 칼륨 염을 포함하는 용융 염 배쓰에 침지시킴으로써 상기 양이온 소스로부터의 칼륨 이온들은 이온 교환 동안 유리 내의 나트륨 및 리튬 이온들과 교환된다. 이온 교환 공정에 사용될 수 있는 다른 칼륨 염들은 염화칼륨 (KCl), 황산칼륨(K2SO4), 이들의 조합들 등을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 본 명세서에 기술된 이온 교환 배쓰들은 칼륨과는 다른 알칼리 이온들 및 대응하는 염들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 이온 교환 배쓰는 또한 예컨대 질산나트륨, 황산나트륨, 염화나트륨 등과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 나트륨 염들을 포함할 수 있다.
평면의 이온 교환된 유리 물품의 단면 개략도가 도 1에 도시된다. 유리 물품(100)은 두께t), 제1 표면(110), 제2 표면(112)을 가지며, 상기 두께(t)는 약 0.010mm(10μm) 내지 약 0.150mm(150μm) 범위, 또는 일부 실시예들에서, 약 0.010mm(10μm) 내지 약 0.125mm(125μm) 범위, 또는 또 다른 실시예들에서, 약 0.010mm(10μm) 내지 약 0,100mm(100μm) 범위, 또는 또 다른 실시예들에서, 약 0.010mm(10μm) 내지 약 0.075mm(75μm) 범위, 또 다른 실시예들에서, 약 0,020mm(20μm) 내지 약 0.100mm(100μm) 범위, 또는 또 다른 실시예들에서, 약 0.030mm(30μm) 내지 약 0.100mm(100μm) 범위, 또는 또 다른 실시예들에서, 약 0,040mm(40μm) 내지 약 0.100mm(100μm) 범위, 또는 또 다른 실시예들에서, 약 0.050mm(50μm) 내지 약 0.100mm(100μm) 범위, 또는 또 다른 실시예들에서, 약 0.060mm(60μm) 내지 약 0,100mm(100μm) 범위, 또는 또 다른 실시예들에서, 약 0.070mm(70μm) 내지 약 0.100mm(100μm) 범위, 또는 또 다른 실시예들에서, 약 0.080mm(80μm) 내지 약 0,100mm(100μm) 범위이다. 도 1에 도시된 실시예는 유리 물품(100)을 평평한 평면 시트 또는 플레이트로 묘사하고 있으나, 유리 물품은 다른 구성들, 예를 들어 3차원 형상들 또는 비평면적 구성들을 가질 수 있다. 유리 물품(100)은 제1 표면(110)으로부터 상기 유리 물품(100)의 벌크 내로 층의 깊이(d1)까지 연장되는 제1 압축층(120)을 가진다. 도 1에 도시된 실시예에서, 유리 물품(100)은 또한 제2 표면(112)으로부터 제2 층의 깊이(d2)까지 연장되는 제2 압축층(122)을 가진다. 유리 물품(100)은 또한 d1부터 d2까지 연장되는 중심 영역(330)을 가진다. 중심 영역(130)은 인장 응력 또는 중심 장력(CT) 하에 있고, 이는 층들(120 및 122)의 압축 응력들과 균형을 이루거나 대항한다. 제1 및 제2 압축 층들(120, 122)의 깊이(d1, d2)는 유리 물품(100)의 제1 및 제2 표면들(110, 122)에 날칼로운 충격에 의해 도입된 흠들의 전파로부터 상기 유리 물품(100)을 보호하는 한편, 압축 응력은 흠이 제1 및 제2 압축층들(120, 122)의 깊이(d1, d2)를 통해 관통할 가능성을 최소화한다.
일 실시예에서, 본 명세서에 기술된 조성을 가지는 이온 교환된 유리는 약 1mm의 두께(t)를 가진다. 각각의 압축 층들(120, 122)은 유리(100)의 표면들(110, 122)로부터 각각 30μm 이하의 층의 깊이들(d1, d2)까지 연장된다. 각각의 압축 층은 표면에서 적어도 950MPa의 최대 압축 응력(CS)을 가진다. 일부 실시예들에서, 상기 최대 압축 응력은 적어도 약 1000MPa이고, 또 다른 실시예들에서, 적어도 약 1100MPa이다. 특정 실시예들에서, 최대 압축 응력은 약 950MPa 내지 약 1250MPa 범위, 및 다른 실시예들에서, 약 1000MPa 내지 약 1250MPa 범위이다.
표 1에 나열된 유리들은 상이한 이온 교환 조건들 하에서 이온 교환되었고, 결과적인 압축 응력들 및 층의 깊이들이 68.96몰% SiO2, 0몰% B2O3, 10.28몰% Al2O3, 15.21몰% Na2O, 0.012몰% K2O, 5.37몰% MgO, 0몰% CaO, 및 0.17몰% SnO2의 명목 조성을 가지는 대조군 유리에 대하여 얻어진 것들과 비교되었다. 이온 교환 샘플들 각각은 1mm의 두께 및 1011 프와즈 픽티브 온도를 가졌다. 한 세트의 실험들에서, 표 1의 유리들 및 대조군 유리가 순수한(질량으로 100%) KNO3 배쓰에서 410℃에서 45분 동안 이온 교환되었다. 최대 압축 응력, 압축 층의 깊이, 및 이들 실험들에 대한 대조군 샘플에 대한 압축 응력의 퍼센트 증가가 표 3에 나열된다.
제2 세트의 이온 교환 실험들에서, 표 1의 유리들 및 대조군 유리는 순수한 KNO3 배쓰 내에서 410℃에서 8시간 동안 이온 교환되었다. 최대 압축 응력, 압축 층의 깊이, 및 이들 실험들에 대한 대조군 샘플에 대한 압축 응력의 퍼센트 증가가 표 4에 나열된다.
연구된 이온 교환 조건들 하에서, 본 명세서에 기술된 알칼리 알루미노실리케이트 유리들은 대조군 유리에 대하여 얻어진 것에 비하여 실질적으로 더 큰 압축 응력들을 달성하기 위해 이온 교환되었다. 예를 들어, 대조군 유리에 대하여 관찰된 1007MPa의 압축 응력에 대하여, 조성들 G-P 및 R에 대하여 관찰된 압축 응력은 410℃에서 45분 동안 이온 교환된 경우 1100MPa을 초과한다.
표 3. 410℃에서 45분 동안 100% KNO3 배쓰 내에서 이온 교환 후의 1.0mm 두께를 가지는 샘플들에 대한 결과들
Figure 112018096637712-pct00004
표4. 410℃에서 8시간 동안 100% KNO3 배쓰 내에서 이온 교환 후의 1.0mm 두께를 가지는 샘플들에 대한 결과들
Figure 112018096637712-pct00005
일부 실시예들에서, 이온 교환된 유리는 약 150μm(0.150mm) 이하, 또는 약 125μm(0.125mm) 이하, 또는 약 100μm 이하의 두께(t)를 가지며, 표면에서 적어도 약 950MPa 및, 일부 실시예들에서, 적어도 약 1000MPa의 최대 압축 응력을 가진다. 일부 실시예들에서, 이들 유리들 내의 압축 층의 깊이는 약 0.25t 및, 일부 실시예들에서, 층의 깊이는 10μm 이하이다. 약 3.6 mm 이하의 굽힘 반경으로 굽혀지고 굽힘 유도된 응력 하에 있을때, 이들 이온 교환된 유리들의 (유리 내의 압축과 관련된) 중첩된 또는 유효 층의 깊이는 굽힘의 외측 표면에서 약 1μm 이하이다.
도 2는 굽힘 유도된 응력 하의 이온 교환된 유리 시트의 개략적인 단면도이다. 굽힘 반경(R)로 굽혀졌을 때, 이온 교환된 유리 시트(100)의 외측 표면(110a)은 굽힘에 의해 유도된 인장 응력하에 놓이며, 이는 외측 표면(110a) 상의 압축 층의 층의 깊이를 유효 층의 깊이로 감소시키는 반면, 내측 표면(112a)은 추가적인 압축 응력 하에 놓인다. 유리가 외측 표면(110a) 상의 압축 하에 있는 유효 층의 깊이는 굽힘 반경이 증가할수록 증가하며, 굽힘 반경이 감소할수록 감소한다.
얇은 유리 플레이트를 굽힐 때, 굽힘 유도된 응력은 다음 식에 의해 주어진다.
Figure 112018096637712-pct00006
(1)
여기서 σ는 유리의 외측 표면 상의 인장 응력이고, E는 유리의 영률이고, υ는 푸아송 비이고, h는 유리의 두께(도 1의 t에 대응함)이고, R은 유리의 외측 표면의 굽힘 반경이다. 굽힘 유도된 응력은 표2에 나열된 영률 및 푸아송 비들(이들은 반경이 아니라 유리 조성에 의존한다) 및 75μm의 두께를 사용하여 다양한 굽힘 반경(R)에 대하여 계산될 수 있다.
주어진 굽힘 반경(R)에 대하여 총 응력 프로파일(이는 외측 표면에 유호 층의 깊이를 가진다)을 얻기 위하여 상기 굽힘 유도된 응력은 이온 교환된 압축 응력과 중첩될 수 있으며, 상기 굽힘 반경(R)은 도 2의 내부 반경(r)과 두께(t)의 합이다. 도 3은 표 1에 주어진 조성(C)을 가지는 75μm의 두께의 샘플에 대해 결정된 이들 응력들의 중첩을 나타낸다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 압축 응력은 음(<0)이고 인장 응력은 양(>0)이다. 75μm 두께의 유리 C 샘플의 외측 표면(도 2의 110a)으로부터 거리의 함수로서 이온 교환된 응력(A), 굽힘 유도된 인장 응력(B), 및 총 응력(C)이 도 3에 플롯된다. 유리의 외측 표면은 외측 표면에서 압축 유효 층의 깊이가 10μm에서 1μm로 감소되는 (도 3의 300) 지점인 3.58mm의 굽힘 반경(R)으로 굽혀졌다. 이온 교환 프로파일(A)은 상보적 에러 함수를 따르며, -945MPa의 최대 압축 응력 및 10μm의 압축 층의 깊이를 가진다. 위의 식 (1)을 사용하여, 외측 표면의 굽힘 반경(R)이 3.58mm일 때, 외측 표면(110a)에서 굽힘 유도된 인장 응력이 +842MPa로 계산된다. 내측 표면 상의 압축 응력은 따라서 -842MPa이다. 굽힘 유도된 응력(B)의 플롯은 외측 표면으로부터 내측 표면으로의 거리에 따라 선형이고, 샘플 두께의 절반에서 0이다 (도 3의 310). 이들 응력들의 중첩은 3.58mm의 외측 표면 굽힘 반경(R)에 대하여 유리의 외측 표면 상의 압축 유효 층의 깊이가 1μm로 감소되는 것을 나타낸다.
유리를 조심스럽게 핸들하고 가공할 때, 외측 표면 상의 결함 크기는 1μm 미만으로 제한될 수 있으며, 유효 층의 깊이가 굽힘 동안 1μm 이므로, 따라서 유리가 굽힘 유도된 파괴에 저항할 수 있다. 1μm의 유효 층의 깊이를 가지는 외측 표면이 보통 접힘가능한 장치 내에서 보호되므로, 이 층의 깊이는 3.58mm 굽힘 반경으로 반복된 굽힘에 적합한 것으로 여겨진다. 반면, 대조군 유리의 중첩은 1μm의 유효 깊이로의 굽힘 유도된 층의 깊이의 감소가 3.67mm의 더 큰 외측 표면 굽힘 반경(R)을 요구한다는 것을 나타낸다.
표 1에 나열된 75μm 두께의 유리들 C 및 E 내지 L 및 대조군 유리에 대한 이온 교환 데이터 및 10μm로부터 1μm로 유효 압축 층의 깊이(DOL)을 감소시키는 외측 표면 굽힘 반경(R)이 표 5에 나열된다. 모든 샘플들은 75μm의 두께를 가지고 410℃ 100% KNO3 배쓰에서 이온 교환된다. 표 5의 샘플들 C 및 E 내지 L의 더 높은 표면 압축 응력은, 1μm의 유효 층의 깊이를 생성하는, 더 타이트한 굽힘 반경(R)을 허용한다.
표 5. 410℃에서 100% KNO3 내의 이온 교환 이후의 75μm 두께를 가지는 샘플들에 대한 압축 응력 및 외측 표면 상에 1μm의 유효 층의 깊이를 생성하는 굽힘 반경(R)
Figure 112018096637712-pct00007
일부 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 유리 물품 및 이온 교환된 유리는 소비자 전자 제품, 예를 들어 핸드폰 또는 스마트폰, 노트북 컴퓨터들, 타블렛들 등의 일부를 형성한다. 소비자 전자 제품(예를 들어, 스마트폰)의 개략도가 도 4에 도시된다. 소비자 전자 제품(400)은 일반적으로 전면(412), 후면(414), 및 측면들(416)을 가지는 하우징(410)을 포함하고; 적어도 부분적으로 상기 하우징(410) 내에 있는 전기적 구성들(미도시)을 포함한다. 상기 전기적 구성들은 적어도 전원, 컨트롤러, 메모리, 및 디스플레이(420)를 포함한다. 상기 디스플레이(420)는, 일부 실시예들에서, 상기 하우징의 상기 전면(412) 또는 그 근처에 제공된다. 본 명세서에 기술된 이온 교환된 유리를 포함하는 커버 유리(430)는 상기 하우징(400)의 상기 전면(412)에 또는 그 상에 제공되어 상기 커버 유리(430)는 상기 디스플레이(420) 상에 위치되고 충격 또는 손상에 의해 야기된 손상으로부터 상기 디스플레이(420)를 보호한다. 일부 실시예들에서, 상기 디스플레이(420) 및/또는 커버 유리(430)는 굽힘가능하다.
전형적인 실시예들이 예시의 목적으로 제시되었으나, 전술한 설명은 본 개시 또는 첨부된 청구항들의 범위에 대한 제한으로 간주되어서는 안된다. 따라서, 본 개시 또는 첨부된 청구항들의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 다양한 수정들, 적용들, 및 대안들이 당업계의 통상의 기술자에게 발생할 수 있다. 추가적인 예시적인 실시예들은 다음을 포함한다.
실시예 1. 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하는 유리 물품으로서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 Li2O, Na2O, MgO, 및 ZnO를 포함하고, Li2O(몰%)/R2O(몰%) ≥ 0.2 이고, R2O = Li2O + Na2O + K2O + Rb2O + Cs2O 이고, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 P2O5를 포함하지 않고 이온 교환 가능한 것을 특징으로 하는 유리 물품.
실시예 2. 실시예 1에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 1mm 이하의 두께(t)를 가지고 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리의 표면으로부터 약 30μm 이하의 층의 깊이까지 연장되는 압축 층 및 상기 표면에서 적어도 약 950MPa의 최대 압축 응력 달성하기 위해 이온 교환가능한 것을 특징으로 하는 유리 물품.
실시예 3. 실시예 1 또는 실시예 2에 있어서, 상기 두께(t)는 약 125μm 이하인 것을 특징으로 하는 유리 물품.
실시예 4. 실시예 1 내지 실시예 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 층의 깊이는 약 0.25t 이하인 것을 특징으로 하는 유리 물품.
실시예 5. 실시예 1 내지 실시예 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 층의 깊이는 약 10μm 이하인 것을 특징으로 하는 유리 물품.
실시예 6. 실시예 1 내지 실시예 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 압측 응력은 적어도 약 1000MPa인 것을 특징으로 하는 유리 물품.
실시예 7. 실시예 1 내지 실시예 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리가 약 3.6mm 이하의 굽힘 반경으로 굽혀졌을 때 약 1μm 이하의 유효 층의 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 유리 물품.
실시예 8. 실시예 1 내지 실시예 7 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 적어도 약 500kP의 액상 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 유리 물품.
실시예 9. 실시예 1 내지 실시예 8 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 지르콘 분해 온도 T분해 및 35 킬로 프와즈 온도 T35kP를 가지고, T분해는 T35kP보다 큰 것을 특징으로 하는 유리 물품.
실시예 10. 실시예 1 내지 실시예 9 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 다운 드로우 가능한 것을 특징으로 하는 유리 물품.
실시예 11. 실시예 1 내지 실시예 10 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 약 60몰% 내지 약 70몰% SiO2; 약 10몰% 내지 약 16몰% Al2O3; 약 2몰% 내지 약 10몰% Li2O; 약 8몰% 내지 약 13몰% Na2O; 0몰% 초과 내지 약 6몰% MgO; 및 약 2몰% 내지 약 6몰% ZnO를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 물품.
실시예 12. 실시예 1 내지 실시예 10 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 약 62몰% 내지 약 68몰% SiO2; 약 12몰% 내지 약 14몰% Al2O3; 약 2몰% 내지 약 6몰% Li2O; 약 8몰% 내지 약 13몰% Na2O; 0몰% 초과 내지 약 3몰% MgO; 및 약 2몰% 내지 약 5몰% ZnO를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 물품.
실시예 13. 실시예 1 내지 실시예 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 B2O3, K2O, 및 CaO 중 적어도 하나를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 유리 물품.
실시예 14. 실시예 1 내지 실시예 13 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리 물품은 소비자 전자 장치를 위한 커버 유리의 적어도 일부를 형성하고,상기 소비자 전자 장치는 하우징; 적어도 부분적으로 상기 하우징 내에 제공되는 전기적 구성들을 포함하고, 상기 전기적 구성들은 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이는 상기 하우징의 전면에 또는 그 근처에 제공되고, 상기 커버 유리는 상기 하우징의 전면에 또는 그 상에 및 상기 디스플레이 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 유리 물품.
실시예 15. 이온 교환된 유리로서, 상기 이온 교환된 유리는 약 1mm 이하의 두께(t)를 가지고, Li2O, Na2O, MgO, 및 ZnO를 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리이고, Li2O(몰%)/R2O(몰%) ≥ 0.2 이고, R2O = Li2O + Na2O + K2O + Rb2O + Cs2O 이고, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 P2O5를 포함하지 않고, 상기 이온 교환된 유리는 상기 유리의 표면으로부터 상기 유리 내의 약 30μm 이하의 층의 깊이까지 연장되는 압축 층을 가지고, 상기 압축 층은 상기 표면에서 적어도 약 950MPa의 최대 압축 응력을 가지는 것을 특징으로 하는 이온 교환된 유리.
실시예 16. 실시예 15에 있어서, 상기 최대 압축 응력은 적어도 약 1000MPa인 것을 특징으로 하는 이온 교환된 유리.
실시예 17. 실시예 15 또는 실시예 16에 있어서, 상기 두께(t)는 약 125μm 이하이고, 상기 이온 교환된 유리의 상기 층의 깊이는 약 0.25t 이하인 것을 특징으로 하는 이온 교환된 유리.
실시예 18. 실시예 15 내지 실시예 17 중 어느 하나에 있어서, 상기 층의 깊이는 약 10μm 이하인 것을 특징으로 하는 이온 교환된 유리.
실시예 19. 실시예 15 내지 실시예 18 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는, 상기 이온 교환된 유리가 약 3.6mm 이하의 굽힘 반경으로 굽혀졌을 때, 약 1μm 이하의 유효 층의 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 이온 교환된 유리.
실시예 20. 실시예 15 내지 실시예 19 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 약 60몰% 내지 약 70몰% SiO2; 약 10몰% 내지 약 16몰% Al2O3; 약 2몰% 내지 약 10몰% Li2O; 약 8몰% 내지 약 13몰% Na2O; 0몰% 초과 내지 약 6몰% MgO; 및 약 2몰% 내지 약 6몰% ZnO를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 교환된 유리.
실시예 21. 실시예 15 내지 실시예 18 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환된 유리는: 약 62몰% 내지 약 68몰% SiO2; 약 12몰% 내지 약 14몰% Al2O3; 약 2몰% 내지 약 6몰% Li2O; 약 8몰% 내지 약 13몰% Na2O; 0몰% 초과 내지 약 3몰% MgO; 및 약 2몰% 내지 약 5몰% ZnO를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 교환된 유리.
실시예 22. 실시예 15 내지 실시예 21 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환된 유리는 B2O3, K2O, 및 CaO 중 적어도 하나를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 이온 교환된 유리.
실시예 23. 실시예 15 내지 실시예 22 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환된 유리는 소비자 전자 장치를 위한 커버 유리의 적어도 일부를 형성하고, 상기 소비자 전자 장치는 하우징; 적어도 부분적으로 상기 하우징 내에 제공되는 전기적 구성들을 포함하고, 상기 전기적 구성들은 적어도 하나의 컨트롤러, 메모리, 및 디스플레이를 포함하고,상기 디스플레이는 상기 하우징의 전면에 또는 그 근처에 제공되고, 상기 커버 유리는 상기 하우징의 전면에 또는 그 상에 및 상기 디스플레이 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 이온 교환된 유리.
실시예 24. 알칼리 알루미노실리케이트 유리로서, 약 60몰% 내지 약 70몰% SiO2; 약 10몰% 내지 약 16몰% Al2O3; 약 2몰% 내지 약 10몰% Li2O; 약 8몰% 내지 약 13몰% Na2O; 0몰% 초과 내지 약 6몰% MgO; 및 약 2몰% 내지 약 6몰% ZnO를 포함하고, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 P2O5를 포함하지 않고, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 125μm 이하의 두께(t)를 가지고, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리의 표면에서 적어도 약 950MPa의 압축 응력 및 약 0.25t 이하의 압축 층의 층의 깊이를 달성하기 위해 이온 교환 가능하고, 상기 압축 층은 상기 표면으로부터 상기 층의 깊이까지 연장되는 것을 특징으로 하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리
실시예 25. 실시예 24에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 약 62몰% 내지 약 68몰% SiO2; 약 12몰% 내지 약 14몰% Al2O3; 약 2몰% 내지 약 6몰% Li2O; 약 8몰% 내지 약 13몰% Na2O; 0몰% 초과 내지 약 3몰% MgO; 및 약 2몰% 내지 약 5몰% ZnO를 포함하고, Li2O(몰%)/R2O(몰%) ≥ 0.2 이고, R2O = Li2O + Na2O + K2O + Rb2O + Cs2O 인 것을 특징으로 하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리.
실시예 26. 실시예 24 또는 실시예 25에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 적어도 약 500kP의 액상 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리.
실시예 27. 실시예 24 내지 실시예 26 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 지르콘 분해 온도 T분해 및 35 킬로 프와즈 온도 T35kP를 가지고, T분해는 T35kP보다 큰 것을 특징으로 하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리.
실시예 28. 실시예 24 내지 실시예 27 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 다운 드로우 가능한 것을 특징으로 하는 알루미노실리케이트 유리.
실시예 29. 실시예 24 내지 실시예 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 압축 응력은 적어도 약 1000MPa인 것을 특징으로 하는 알루미노실리케이트 유리.
실시예 30. 실시예 24 내지 실시예 29 중 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리가 3.6mm 이하의 굽힘 반경으로 굽혀졌을 때, 약 1μm 이하의 유효 층의 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 알루미노실리케이트 유리.

Claims (30)

  1. 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하는 유리 물품으로서,
    상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 Li2O, Na2O, MgO, 및 ZnO를 포함하고,
    Li2O(몰%)/R2O(몰%) ≥ 0.2 이고,
    R2O = Li2O + Na2O + K2O + Rb2O + Cs2O 이고,
    상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 P2O5를 포함하지 않고 이온 교환 가능하고,
    상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리가 3.6mm 이하의 굽힘 반경으로 굽혀졌을 때 1μm 이상의 유효 층의 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 유리 물품.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 1mm 이하의 두께(t)를 가지고 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리의 표면으로부터 30μm 이하의 층의 깊이까지 연장되는 압축 층 및 상기 표면에서 적어도 950MPa의 최대 압축 응력 달성하기 위해 이온 교환가능한 것을 특징으로 하는 유리 물품.
  3. 이온 교환된 유리 물품으로서,
    상기 이온 교환된 유리는 1mm 이하의 두께(t)를 가지고, Li2O, Na2O, MgO, 및 ZnO를 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리이고,
    Li2O(몰%)/R2O(몰%) ≥ 0.2 이고,
    R2O = Li2O + Na2O + K2O + Rb2O + Cs2O 이고,
    상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 P2O5를 포함하지 않고,
    상기 이온 교환된 유리는 상기 유리의 표면으로부터 상기 유리 내의 30μm 이하의 층의 깊이까지 연장되는 압축 층을 가지고,
    상기 압축 층은 상기 표면에서 적어도 950MPa의 최대 압축 응력을 가지고,
    상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리가 3.6mm 이하의 굽힘 반경으로 굽혀졌을 때 1μm 이상의 유효 층의 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 이온 교환된 유리 물품.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 두께(t)는 125μm 이하인 것을 특징으로 하는 유리 물품.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층의 깊이는 0.25t 이하인 것을 특징으로 하는 유리 물품.
  6. 알칼리 알루미노실리케이트 유리 물품으로서,
    60몰% 내지 70몰% SiO2; 10몰% 내지 16몰% Al2O3; 2몰% 내지 10몰% Li2O; 8몰% 내지 13몰% Na2O; 0몰% 초과 내지 6몰% MgO; 및 2몰% 내지 6몰% ZnO를 포함하고,
    상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 P2O5를 포함하지 않고,
    상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 125μm 이하의 두께(t)를 가지고, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리의 표면에서 적어도 950MPa의 압축 응력 및 0.25t 이하의 압축 층의 층의 깊이를 달성하기 위해 이온 교환 가능하고,
    상기 압축 층은 상기 표면으로부터 상기 층의 깊이까지 연장되고,
    상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리가 3.6mm 이하의 굽힘 반경으로 굽혀졌을 때 1μm 이상의 유효 층의 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 물품.
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  8. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 3, 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 적어도 500kP의 액상 점도(liquidus viscosity)를 가지고,
    상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 지르콘 분해 온도 T분해 및 35 킬로 프와즈 온도 T35kP를 가지고,
    T분해는 T35kP보다 큰 것을 특징으로 하는 유리 물품.
  9. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 3, 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 다운-드로우(down-draw) 가능한 것을 특징으로 하는 유리 물품.
  10. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 3, 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 60몰% 내지 70몰% SiO2; 10몰% 내지 16몰% Al2O3; 2몰% 내지 10몰% Li2O; 8몰% 내지 13몰% Na2O; 0몰% 초과 내지 6몰% MgO; 및 2몰% 내지 6몰% ZnO를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 물품.
  11. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 3, 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 B2O3, K2O, 및 CaO 중 적어도 하나를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 유리 물품.
  12. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 3, 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 물품은 소비자 전자 장치를 위한 커버 유리의 적어도 일부를 형성하고,
    상기 소비자 전자 장치는 하우징; 적어도 부분적으로 상기 하우징 내에 제공되는 전기적 구성 부품들을 포함하고,
    상기 전기적 구성 부품들은 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 디스플레이를 포함하고,
    상기 디스플레이는 상기 하우징의 전면에 또는 그 근처에 제공되고,
    상기 커버 유리는 상기 하우징의 전면에 또는 그 상에 및 상기 디스플레이 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 유리 물품.
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