KR102333169B1 - 장식 및 디스플레이 커버 적용(application)을 위한 커브드(curved) 몰딩된(molded) 플라스틱 표면에 대한 얇은 강화된 유리의 적층(laminating) - Google Patents

장식 및 디스플레이 커버 적용(application)을 위한 커브드(curved) 몰딩된(molded) 플라스틱 표면에 대한 얇은 강화된 유리의 적층(laminating) Download PDF

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Abstract

일 공정은 평면 유리 기판을 다이를 사용하여 비-평면 형상으로 냉간-성형하는 단계를 포함한다. 상기 냉간-성형된 유리 기판은 상기 다이를 사용하여 복수의 비-평면 지점에서 비-평면 강성 지지 구조물에 결합된다. 결합 방법은 상기 비-평면 강성 지지 구조물의 사출 몰딩 및 직접 결합을 포함한다. 대향하는 주 표면 및 커브드 형상을 갖는 냉간-성형된 유리 기판을 포함하는 제품 또한 제공되며, 상기 대향하는 주 표면은 서로 상이한 표면 응력을 포함한다. 상기 냉간-성형된 유리 기판은 상기 커브드 형상을 갖는 강성 지지 구조물에 부착된다. 상기 냉간-성형된 유리 기판은 상기 비-평면 강성 지지 구조물과 직접 접촉하지 않는 개방된 영역을 포함하고, 상기 개방된 영역은 상기 비-평면 강성 지지 구조물에 의해 유지되는 커브드 형상을 갖는다.

Description

장식 및 디스플레이 커버 적용(application)을 위한 커브드(curved) 몰딩된(molded) 플라스틱 표면에 대한 얇은 강화된 유리의 적층(laminating)
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 내용이 본원에 의존되고 내용 전체가 참조로서 본원에 포함된 2017년 1월 10일 출원된 미국 가출원 번호 제 62/444,470 호 및 2016년 6월 28일 출원된 미국 가출원 번호 제 62/355,542 호의 35 U.S.C. § 119 하의 우선권의 이익을 주장한다.
본 개시는 커브드 냉간-성형된(cold-formed) 유리 기판, 이러한 유리 기판을 포함하는 제품 및 관련된 공정에 관한 것이다.
커브드 유리 기판은 많은 경우에 바람직하다. 이러한 경우 중 하나는 커브드 디스플레이용 커버 유리로서의 사용으로, 이는 가정용 기기, 건축 요소(예를 들어, 벽, 창문, 모듈형 가구, 샤워 도어(door), 거울 등), 운송 수단(예를 들어, 자동차, 항공기, 선박 등) 또는 다른 적용에 포함될 수 있다. 열 성형과 같은 이러한 커브드 유리 기판의 기존 성형 방법은 광학적 왜곡 및 표면 마킹(marking)을 포함하는 결점을 갖는다. 따라서, 우수한 디스플레이 품질을 유지하면서 열적으로-성형된 커브드 유리 기판에서 전형적으로 발견되는 광학적 왜곡 및 표면 마킹을 나타내지 않는 커브드 유리 기판에 대한 필요성이 있다.
따라서, 우수한 디스플레이 품질을 유지하면서 열적으로-성형된 커브드 유리 기판에서 전형적으로 발견되는 표면 마킹 및 광학적 왜곡을 나타내지 않는 커브드 유리 기판에 대한 필요성이 있다.
본 개시는 비-평면 강성(rigid) 지지 구조물에 결합된 냉간-성형된 유리 기판을 포함하는 제품 및 이러한 제품의 제조 방법에 관한 것이다.
본 개시의 일 관점은 본원에 기술된 제품을 성형하는 공정에 관한 것이다. 일 이상의 구체예에서, 상기 공정은 다이를 사용하여 실질적으로 평면인 유리 기판을 비-평면 형상으로 냉간-성형하는 단계를 포함한다.
일 이상의 구체예에서, 상기 공정은 상기 냉간-성형된 유리 기판을 비-평면 강성 지지 구조물에 커플링(coupling)하는 단계를 포함한다. 일 이상의 구체에서, 상기 냉간-성형된 유리 기판을 비-평면 강성 지지 구조물에 커플링하는 단계는 상기 냉간-성형된 유리를 상기 비-평면 강성 지지 구조물에 결합시키는 단계를 포함한다. 몇몇 경우에, 상기 냉간-성형된 유리는 복수의 비-평면 지점에서 상기 비-평면 강성 지지 구조물에 커플링 또는 결합될 수 있다. 이러한 커플링 또는 결합은 상기 다이를 사용하여 달성될 수 있다. 일 이상의 구체예에서, 상기 공정은 상기 실질적으로 평면인 유리 기판을 냉간-성형하는 단계 및 상기 냉간-성형된 유리 기판을 상기 비-평면 강성 지지 구조물에 커플링하는 단계를 동시에 포함할 수 있다.
몇몇 구체예에서, 소정의 공정은 사출-몰딩(injection-molding) 다이를 사용하여 평면 유리 기판을 비-평면 형상으로 냉간-성형하는 단계를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 결합시키는 단계는 상기 다이가 상기 냉간-성형된 유리 기판을 상기 비-평면 형상으로 유지하는 동안 상기 비-평면 강성 지지 구조물을 상기 냉간-성형된 유리 기판 상으로 사출 몰딩시킴으로써 수행된다.
몇몇 구체예에서, 상기 냉간-성형된 유리 기판은 대향하는 주(major) 표면을 가지며, 상기 비-평면 강성 지지 구조물은 상기 주 표면 중 하나에만 결합된다.
몇몇 구체예에서, 상기 공정은, 결합시키는 단계 후에, 접착제를 상기 냉간-성형된 유리 기판 및 상기 비-평면 강성 지지 구조물 사이의 계면의 적어도 일부에 적용하는 단계를 더욱 포함한다. 몇몇 구체예에서, 상기 계면은 상기 냉간-성형된 유리 기판의 에지(edge)(또는 상기 주 표면에 직교하는 부(minor) 표면)와 상기 비-평면 강성 지지 구조물 사이에 있다. 일 이상의 구체예에서, 상기 공정은 접착제를 상기 에지의 적어도 일부 또는 상기 계면에서의 상기 비-평면 강성 지지 구조물에 적용하는 단계를 포함한다.
몇몇 구체예에서, 소정의 공정은 유리 기판을 비-평면 형상으로 냉간-성형하는 단계를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 상기 공정은 상기 냉간-성형된 유리 기판을 비-평면 강성 지지 구조물에 직접적으로 결합시키기 위해 상기 다이를 사용하는 단계를 포함한다. 일 이상의 구체예에서, 상기 비-평면 강성 지지 구조물은 상기 결합시키는 단계 전에 성형된다.
몇몇 구체예에서, 다이는 리세스(recess)를 포함하며, 상기 비-평면 강성 지지 구조물은 결합시키는 단계 전에 상기 리세스 내로 위치된다.
몇몇 구체예에서, 상기 공정은 냉간-성형하는 단계 전에 코팅 및 표면 처리 중 하나 또는 둘 모두를 상기 실질적으로 평면인 유리 기판의 표면에 적용하는 단계를 더욱 포함한다. 일 이상의 구체예에서, 상기 공정은 냉간-성형하는 단계 후에 상기 실질적으로 평면인 유리 기판의 표면에 코팅 및 표면 처리 중 하나 또는 둘 모두를 적용하는 단계를 더욱 포함한다. 어느 경우든, 상기 표면은 상기 주 표면에 직교하는 대향하는 주 표면 및 부 표면(들) 중 임의의 일 이상(에지를 형성함)을 포함할 수 있다. 일 이상의 구체예에서, 상기 코팅은 잉크 코팅, 반사 방지 코팅, 눈부심 방지(antiglare) 코팅 및/또는 임의의 다른 적절한 코팅일 수 있다. 일 이상의 구체예에서, 상기 표면 처리는 눈부심 방지 표면, 촉각 피드백(feedback) 등을 제공하는 햅틱(haptic) 표면, 표시(indicia)를 제공하는 리세스된 및/또는 융기된 부분 등을 포함할 수 있다.
몇몇 구체예에서, 상기 냉간-성형된 유리 기판은 개방된 영역을 포함한다. 상기 냉간-성형된 유리 기판이 상기 비-평면 강성 지지 구조물에 커플링되는 경우, 상기 개방된 영역은 상기 비-평면 강성 지지 구조물과 직접 접촉하지 않는다. 일 이상의 구체예에서, 상기 개방된 영역은 상기 비-평면 강성 지지 구조물에 의해 유지되는 커브드 형상을 갖는다. 디스플레이는 상기 냉간-성형된 유리 기판 및 상기 비-평면 강성 지지 구조물 중 적어도 하나에 부착되어 상기 디스플레이가 상기 냉간-성형된 유리 기판의 개방된 영역을 통해 적어도 부분적으로 보이도록 할 수 있다.
몇몇 구체예에서, 냉간-성형하는 단계 동안 및 냉간-성형하는 단계 후에, 상기 유리 기판의 온도는 이의 유리 전이 온도를 초과하지 않는다. 일 이상의 구체예에서, 상기 유리 기판의 온도는 800 ℉(또는 약 427 ℃)를 초과하지 않는다.
몇몇 구체예에서, 상기 공정은 상기 실질적으로 평면인 유리 기판을 강화하는 단계를 포함한다. 일 이상의 구체예에서, 상기 공정은 상기 실질적으로 평면인 유리 기판을 화학적으로 강화하는 단계, 상기 실질적으로 평면인 유리 기판을 열적으로 강화하는 단계, 상기 실질적으로 평면인 유리 기판을 기계적으로 강화하는 단계 또는 상기 실질적으로 평면인 유리 기판을 화학적 강화, 열적 강화 및 기계적 강화 중 임의의 일 이상을 사용하여 강화하는 단계를 포함한다.
몇몇 구체예에서, 제품은 본원에 기술된 임의의 공정에 의해 형성된다.
본 개시의 제2 관점은 대향하는 주 표면 및 굽거나 비-평면인 형상을 갖는 냉간-성형된 유리 기판을 포함하는 제품에 관한 것이며, 상기 대향하는 주 표면 각각은 서로 상이한 표면 응력을 포함한다. 일 이상의 구체예에서, 상기 냉간-성형된 유리 기판은 상기 굽거나 비-평면인 형상(즉, 상기 냉간-성형된 유리 기판과 동일한 굽거나 비-평면인 형상)을 갖는 강성 지지 구조물에 커플링된다. 일 이상의 구체예에서, 상기 냉간-성형된 유리 기판은 상기 비-평면 강성 지지 구조물에 결합된다. 몇몇 구체예에서, 상기 강성 지지 구조물은 상기 주 표면 중 하나에만 결합된다.
일 이상의 구체예에서, 상기 냉간-성형된 유리 기판은 상기 강성 지지 구조물과 직접 접촉하지 않는 개방된 영역을 포함하며, 상기 개방된 영역은 상기 강성 지지 구조물에 의해 유지되는 커브드 형상을 갖는다.
몇몇 구체예에서, 상기 강성 지지 구조물은 가전면(developable)을 갖는다. 일 이상의 구체예에서, 상기 냉간-성형된 유리 기판은 가전면을 갖는다. 몇몇 구체예에서, 상기 비-평면 강성 지지 구조물 및 냉간-성형된 유리 기판 모두는 가전면을 갖는다.
몇몇 구체예에서, 디스플레이는 상기 냉간-성형된 유리 기판 및 상기 비-평면 강성 지지 구조물 중 적어도 하나에 부착된다. 일 이상의 구체예에서, 상기 디스플레이는 상기 냉간-성형된 유리 구조물의 상기 개방된 영역을 통해 적어도 부분적으로 또는 완전히 보일 수 있다. 일 이상의 구체예에서, 상기 냉간-성형된 유리 기판은 개방된 영역이 없을 수 있고(즉, 상기 유리 기판은 연속적인 시트일 수 있고), 상기 디스플레이는 상기 냉간-성형된 유리 기판을 통해 보일 수 있다.
몇몇 구체예에서, 상기 냉간-성형된 유리 기판은 이들의 주 표면 중 적어도 하나 상의 코팅 및 표면 처리 중 하나 또는 둘 모두를 포함한다. 상기 코팅은 잉크 코팅, 반사 방지 코팅, 눈부심 방지 코팅 및/또는 다른 적절한 코팅일 수 있다. 상기 표면 처리는 눈부심 방지 표면, 촉각 피드백을 제공하는 햅틱 표면, 표시를 제공하는 융기된 및/또는 리세스된 부분 등을 포함할 수 있다.
몇몇 구체예에서, 상기 냉간-성형된 유리 기판은 강화된 유리 기판이다. 상기 강화된 유리는 화학적으로 강화된 유리, 열적으로 강화된 유리, 기계적으로 강화된 유리 또는 화학적 강화, 열적 강화 및 기계적 강화 중 임의의 일 이상을 사용하여 강화된 유리를 포함할 수 있다.
전술한 단락의 구체예는 임의의 순열(permutation)로 조합될 수 있다.
본원에 포함된 수반된 도면은 본 명세서의 일부를 형성하고 본 개시의 구체예를 도시한다. 설명과 함께, 도면은 추가적으로 개시된 구체예의 원리를 설명하고 관련 기술 분야(들)의 기술자가 개시된 구체예를 만들고 사용할 수 있게 하는 역할을 한다. 이들 도면은 제한적인 것이 아니라, 설명하려는 의도이다. 본 개시가 이들 구체예의 경우에서 일반적으로 기술되었지만, 이는 본 개시의 범위를 이들 특정 구체예로 제한하려는 의도가 아님이 이해되어야 한다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 일 이상의 구체예에 따른 특정한 원하는 커브드 형상으로 설계된 사출 몰딩 다이 및 평면 유리 기판을 도시한다.
도 2는 일 이상의 구체예에 따른 유리 기판을 비-평면 형상으로 냉간-성형하는 도 1의 다이를 도시한다.
도 3은 재료가 다이 내의 리세스 내로 사출-몰딩되어 냉간-성형된 유리 기판의 후면에 결합된 비-평면 강성 지지 구조물을 형성하는 도 2의 다이를 도시한다.
도 4는 도 3의 다이 및 다이가 철거된 후에 생성된 제품을 도시한다. 생성된 제품은 비-평면 강성 지지 구조물에 결합된 냉간-성형된 유리이다. 냉간-형성된 커버 유리 기판은 냉간-성형된 유리 기판의 주 표면에 커플링된 비-평면 강성 지지 구조물의 강성 때문에 설계 곡률을 유지한다.
도 5는 접착제를 갖는 도 4의 비-평면 강성 지지 구조물에 결합된 냉간-성형된 유리 기판을 도시한다.
도 6은 일 이상의 구체예에 따른 비-평면 강성 지지 구조물에 결합된 냉간-성형된 유리 기판의 사시도를 도시한다.
도 7은 일 이상의 구체예에 따른 비-평면 강성 지지 구조물에 결합된 냉간-성형된 유리 기판의 평면도를 도시한다. 뷰(view)의 각도로 인해 곡률이 보이지 않는다.
도 8은 일 이상의 구체예에 따른 특정한 원하는 커브드 형상으로 설계된 직접-결합 다이, 평면 유리 기판 및 다이 내의 리세스 내로 삽입된 비-평면 강성 지지 구조물을 도시한다.
도 9는 유리 기판을 비-평면 형상으로 냉간-성형하고 비-평면 강성 지지 구조물을 냉간-성형된 유리 기판에 결합시키는 도 8의 다이를 도시한다.
도 10은 도 9의 다이 및 다이가 철거된 후에 생성된 제품을 도시한다. 생성된 제품은 비-평면 강성 지지 구조물에 결합된 냉간-성형된 유리 기판이다. 냉간-성형된 커버 유리 기판은 냉간-성형된 유리 기판의 주 표면에 커플링된 비-평면 강성 지지 구조물의 강성 때문에 설계 곡률을 유지한다.
도 11은 접착제를 갖는 도 10의 비-평면 강성 지지 구조물에 결합된 냉간-성형된 유리 기판을 도시한다.
도 12는 도 1 내지 5에 도시된 공정에 대응하는 공정 흐름도를 도시한다.
도 13은 도 8 내지 10에 도시된 공정에 대응하는 공정 흐름도를 도시한다.
도 14는 일 이상의 구체예에 따른 유리 기판을 다이 내에 위치시키는 리지(ridge)를 갖는 다이를 도시한다.
도 15는 일 이상의 구체예에 따른 비-평면 강성 지지 구조물에 결합된 냉간-성형된 유리 기판을 포함하는 자동차 내부 디스플레이를 도시한다.
도 16은 일 이상의 구체예에 따른 냉간-성형된 유리 기판에 결합된 디스플레이를 갖는 비-평면 강성 지지 구조물에 결합된 냉간-성형된 유리 기판의 평면도를 도시한다. 곡률은 뷰의 각도로 인해 보이지 않는다.
도 17은 일 이상의 구체예에 따른 단일 롤러를 사용하여 가전면을 갖는 강성 지지 구조물에 적용되는 유리 기판의 측면도이다.
운송 수단 제조사는 오늘날의 운전자와 승객을 보다 잘 연결하고 보호하며 안전하게 알려주는 인테리어를 제작하고 있다. 또한, 업계가 자율 주행을 향해 나아감에 따라, 대형 포맷의 매력적인 디스플레이 제조에 대한 필요성이 있다. 이미 몇몇 OEM의 새로운 모델에서 터치 기능을 포함하는 보다 큰 디스플레이에 대한 트렌드가 있다. 이러한 트렌드는 또한 가정용 기기, 건축 요소(예를 들어, 벽, 창문, 모듈형 가구, 샤워 도어, 거울 등) 및 다른 운송 수단(예를 들어, 항공기, 선박 등)에도 집중되어 있다. 그러나, 이들 디스플레이 대부분은 2차원적 플라스틱 커버 렌즈로 이루어진다.
자동차 인테리어 산업 및 관련 산업에서의 이러한 새로운 트렌드로 인해, 3-차원적 투명한 표면을 만들기 위해 저렴한 기술을 개발할 필요가 있다. 화학적으로 강화되거나, 열적으로 강화되거나 및/또는 기계적으로 강화된 유리 재료와 같이 강화된 유리 재료는 특히 유리 기판이 디스플레이용 커브드 커버 유리로서 사용되는 이러한 표면으로서의 사용에 특히 바람직하다.
그러나, 커브드 유리 표면을 성형하는 많은 방법은 유리 기판을 열적 성형 공정(유리 기판을 유리의 전이 온도를 초과하는 온도로 가열하는 것을 포함하는 열적 성형 공정을 포함)에 도입하는 것을 포함한다. 이러한 공정은 수반되는 고온으로 인해 에너지 집약적일 수 있으며, 이러한 공정은 제품에 상당한 비용을 추가한다. 또한, 열적 성형 공정은 강도 저하를 야기할 수 있거나 반사 방지(AR) 코팅 또는 잉크 코팅과 같은 유리 기판 상에 존재하는 임의의 코팅을 손상시킬 수 있다. 더욱이, 열적 성형 공정은 왜곡 및 마킹(marking)과 같은 바람직하지 않은 특성을 유리 자체에 부여할 수 있다.
본 개시의 다양한 관점은 커브드 형상을 나타내고 유지할 수 있는 냉간-성형된 유리 기판을 포함하는 제품에 관한 것이다. 본원에 사용된 바와 같이, "냉간-성형"은 굽거나 비-평면인 형상을 달성하도록 유리의 유리 전이 온도 미만의 온도에서 유리 기판이 휘는 것을 의미한다. 일 이상의 구체예에서, 이 온도는 약 800 ℉(또는 427 ℃) 미만의 온도이다. 생성된 굽거나 비-평면인 유리 기판은 냉간-성형된 유리 기판이다.
몇몇 구체예에서, 냉간-성형된 유리 기판은 "가전"면을 형성한다. 가전면은 0의 가우시안(Gaussian) 곡률을 갖는 표면을 갖는다. 일 이상의 구체예에서, 가전면은 0과 동일한 가우시안 곡률(GC)(여기서 GC는 Kmax*Kmin과 동일하며, 여기서 Kmax 및 Kmin은 Kmax = 1/R' 및 Kmin = 1/R"으로 정의된 주곡률(principal curvature)임)을 갖는 냉간-성형된 유리 기판의 모든 지점을 의미하며, 여기서 Kmax 및 Kmin 중 하나는 0이 아니다. R'는 최대 곡률 반경이고 R"는 최소 곡률 반경이다. 일 이상의 구체예에서, 냉간-성형된 유리 기판의 표면은 표면의 면(plane) 내에서 늘어나거나 압축되지 않고 면으로 납작해질 수 있다.
가전면의 예는 콘(cone), 실린더, 올로이드(oloid), 탄젠트(tangent) 가전면 및 이들의 일부를 포함한다. 단일 곡선 상에 투영되는 표면은 가전면이다.
일 이상의 구체예에서, 상기 제품은 비-평면 형상을 갖는 냉간-성형된 유리 기판, 제1 주 표면 및 제1 주 표면에 대향하는 제2 주 표면을 포함하며, 냉간-성형된 유리 기판은 비-평면 강성 지지 구조물에 커플링된다. 일 이상의 구체예에서, 냉간-성형된 유리 기판은 결합에 의해 비-평면 강성 지지 구조물에 커플링된다. 일 이상의 구체예에서, 접착제는 냉간-성형된 유리 기판이 비-평면 강성 지지 구조물에 커플링되도록 결합하는데 사용된다. 일 이상의 구체예에서, 비-평면 강성 지지 구조물은 냉간-성형된 유리 기판 상으로 사출 몰딩된다.
일 이상의 구체예에서, 비-평면 강성 지지 구조물은 비-평면 지점일 수 있는 일 이상의 지점에서 냉간-성형된 유리 기판의 제1 주 표면에 커플링된다. 몇몇 구체예에서, 비-평면 강성 지지 구조물은 복수의 비-평면 지점에서 제1 주 표면에 결합된다.
일 이상의 구체예에서, 제1 및 제2 대향하는 주 표면 각각은 서로 상이한 표면 응력을 나타낸다. 이러한 응력의 차이는 냉간-성형에 의해 생성된다. 응력은 유리 표면에 부여된 강화 공정으로부터 존재할 수 있는 임의의 표면 응력 뿐 아니라 냉간-성형 공정에 의해 생성되는 표면 압축 응력을 포함할 수 있다. 이들 응력은 유리 기판이 유리 전이 온도보다 훨씬 낮은 온도로 유지되기 때문에 열적으로 이완되지 않는다. 몇몇 구체예에서, 냉간-성형된 유리 기판은 일 이상의 비-평면 지점, 그 근처 또는 이에 인접하여 서로 상이한 제1 및 제2 주 표면 상의 압축 응력을 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 주 표면(121 및 122)은 곡률의 방향에 따라 인장 또는 압축 상태이다. 비-평면 강성 지지 구조물(130)에 인접한 제1 위치(121A)에서의 제1 주 표면(121)은 인장 상태인 반면, 동일한 비-평면 강성 지지 구조물(130)에 인접한 제2 위치(122A)에서의 제2 주 표면(122)은 압축 상태이다. 따라서, 제2 위치(122A)에서의 제2 주 표면(122)은 제1 위치(121A)에서의 제1 주 표면(121)보다 큰 표면 압축 응력을 나타낸다. 비대칭 표면 압축 응력은 유리 기판(120)이 본원에 기술된 바와 같이 강화되고 냉간-성형되기 전에 표면 압축 응력을 나타내는 경우에도 나타난다. 일 이상의 구체예에서, 각각의 제1 및 제2 주 표면(121, 122)의 제1 위치(121A) 및 제2 위치(122A)는 동일한 비-평면 강성 지지체에 인접하여 제1 위치 및 제2 위치 중 하나 또는 둘 모두가 비-평면 강성 지지 구조물(130)로부터 5 센티미터 이하의 거리에 위치되도록 한다. 일 이상의 구체예에서, 제1 및 제2 위치 중 하나 또는 둘 모두는 비-평면 강성 지지 구조물(130)로부터 4 센티미터 이하, 3 센티미터 이하, 3 센티미터 이하, 2 센티미터 이하, 1 센티미터 이하 또는 0.5 센티미터 이하의 거리에 위치된다. 비-평면 강성 지지 구조물(130)에 대한 제1 및 제2 위치의 거리는 비-평면 강성 지지 구조물(130)의 중심(131)으로부터 제1 및 제2 위치 각각 까지로 측정된다. 몇몇 구체예에서, 제1 위치(121A) 및 제2 위치(122A)는 서로 직접적으로 대향하도록 위치되고 도 5에 도시된 바와 같이, 본원에 기술된 비대칭 표면 압축 응력을 나타낸다.
몇몇 구체예에서, 유리 기판의 제1 주 표면 및 제2 주 표면 중 하나 또는 둘 모두는 코팅 또는 표면 처리를 포함한다. 일 이상의 구체예에서, 코팅은 잉크 코팅, 반사 방지 코팅, 눈부심 방지 코팅 및/또는 임의의 다른 적절한 코팅일 수 있다. 일 이상의 구체예에서, 표면 처리는 눈부심 방지 표면, 촉각 피드백을 제공하는 햅틱 표면, 표시를 제공하는 리세스된 및/또는 융기된 부분 등을 포함할 수 있다.
몇몇 경우에, 제품은 냉간-성형된 유리 기판과 비-평면 강성 지지 구조물 사이의 계면에 적용되는 에지 접착제를 포함할 수 있다. 일 이상의 구체예에서, 계면은 일 이상의 냉간-성형된 유리 기판의 부 표면(들)과 비-평면 강성 지지 구조물의 사이에 있을 수 있다. 일 이상의 구체예에서, 에지 계면은 일 이상의 부 표면이 노출되도록 접착제 또는 다른 재료가 실질적으로 없을 수 있다.
몇몇 경우에, 냉간-성형된 유리 기판은 비-평면 강성 지지 구조물과 직접 접촉하지 않는 개방된 영역을 포함하며, 상기 개방된 영역은 비-평면 강성 지지 구조물에 의해 유지되는 커브드 형상을 갖는다. 몇몇 예에서, 제품은 유리 기판 및 비-평면 강성 지지 구조물 중 적어도 하나 상에 배치된 디스플레이를 포함하며, 여기서 디스플레이는 냉간-성형된 유리 기판을 통해 보일 수 있다. 몇몇 경우에, 디스플레이는 유리 기판과 비-평면 강성 지지 구조물 사이에 배치된다. 몇몇 예에서, 디스플레이는 유리 기판 및 비-평면 강성 지지 구조물 중 적어도 하나에 부착될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 냉간-성형된 유리 기판은 본원에 기술된 바와 같은 가전면을 갖는다. 몇몇 경우에, 냉간-성형된 유리 기판은 콘, 실린더, 올로이드, 면(plane) 및 탄젠트 가전면과 같은 2 이상의 가전면의 조합인 복합(complex) 가전면을 포함한다. 예를 들어, 복합 가전면은 적어도 평면 및 적어도 오목한 표면, 또는 적어도 평면 및 적어도 볼록한 표면, 또는 적어도 오목한 표면 및 적어도 볼록한 표면의 조합일 수 있다.
몇몇 구체예에서, 복합 가전면은 또한 평면, 원뿔형, 실린더형 및 다른 가전면에 의해 형성될 수 있으며, 내측 및 외측 굽힘을 모두 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 평면, 원뿔형, 실린더형 및 다른 가전면의 조합은 하나의 가전면에서 다른 가전면으로 진행되는 동안 날카로운 에지가 형성되지 않는 방식일 수 있다.
몇몇 구체예에서, 복합 가전면 또는 복합 가전면들은 일 이상의 평면 부분, 일 이상의 원뿔형 부분, 일 이상의 실린더형 부분 및/또는 일 이상의 다른 가전면 부분을 포함할 수 있다.
나타낸 구체예에서, 냉간-성형된 유리 기판은 실질적으로 일정하고 대향하는 주 표면 사이의 거리로 정의된 두께(t)를 갖는다. 본원에 사용된 두께(t)는 유리 기판의 최대 두께를 의미한다. 일 이상의 구체예에서, 냉간-성형된 유리 기판은 약 1.5 mm 이하의 두께(t)를 갖는다. 예를 들어, 두쎄는 약 0.1 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.15 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.25 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.35 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.45 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.55 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.6 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.65 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.7 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.4 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.3 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.2 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.05 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.95 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.85 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.75 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.65 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.55 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.4 mm 또는 약 0.3 mm 내지 약 0.7 mm의 범위 내일 수 있다.
일 이상의 구체예에서, 냉간-성형된 유리 기판은 약 5 cm 내지 약 250 cm, 약 10 cm 내지 약 250 cm, 약 15 cm 내지 약 250 cm, 약 20 cm 내지 약 250 cm, 약 25 cm 내지 약 250 cm, 약 30 cm 내지 약 250 cm, 약 35 cm 내지 약 250 cm, 약 40 cm 내지 약 250 cm, 약 45 cm 내지 약 250 cm, 약 50 cm 내지 약 250 cm, 약 55 cm 내지 약 250 cm, 약 60 cm 내지 약 250 cm, 약 65 cm 내지 약 250 cm, 약 70 cm 내지 약 250 cm, 약 75 cm 내지 약 250 cm, 약 80 cm 내지 약 250 cm, 약 85 cm 내지 약 250 cm, 약 90 cm 내지 약 250 cm, 약 95 cm 내지 약 250 cm, 약 100 cm 내지 약 250 cm, 약 110 cm 내지 약 250 cm, 약 120 cm 내지 약 250 cm, 약 130 cm 내지 약 250 cm, 약 140 cm 내지 약 250 cm, 약 150 cm 내지 약 250 cm, 약 5 cm 내지 약 240 cm, 약 5 cm 내지 약 230 cm, 약 5 cm 내지 약 220 cm, 약 5 cm 내지 약 210 cm, 약 5 cm 내지 약 200 cm, 약 5 cm 내지 약 190 cm, 약 5 cm 내지 약 180 cm, 약 5 cm 내지 약 170 cm, 약 5 cm 내지 약 160 cm, 약 5 cm 내지 약 150 cm, 약 5 cm 내지 약 140 cm, 약 5 cm 내지 약 130 cm, 약 5 cm 내지 약 120 cm, 약 5 cm 내지 약 110 cm, 약 5 cm 내지 약 100 cm, 약 5 cm 내지 약 90 cm, 약 5 cm 내지 약 80 cm 또는 약 5 cm 내지 약 75 cm의 범위 내의 너비를 갖는다.
일 이상의 구체예에서, 냉간-성형된 유리 기판은 약 5 cm 내지 약 250 cm, 약 10 cm 내지 약 250 cm, 약 15 cm 내지 약 250 cm, 약 20 cm 내지 약 250 cm, 약 25 cm 내지 약 250 cm, 약 30 cm 내지 약 250 cm, 약 35 cm 내지 약 250 cm, 약 40 cm 내지 약 250 cm, 약 45 cm 내지 약 250 cm, 약 50 cm 내지 약 250 cm, 약 55 cm 내지 약 250 cm, 약 60 cm 내지 약 250 cm, 약 65 cm 내지 약 250 cm, 약 70 cm 내지 약 250 cm, 약 75 cm 내지 약 250 cm, 약 80 cm 내지 약 250 cm, 약 85 cm 내지 약 250 cm, 약 90 cm 내지 약 250 cm, 약 95 cm 내지 약 250 cm, 약 100 cm 내지 약 250 cm, 약 110 cm 내지 약 250 cm, 약 120 cm 내지 약 250 cm, 약 130 cm 내지 약 250 cm, 약 140 cm 내지 약 250 cm, 약 150 cm 내지 약 250 cm, 약 5 cm 내지 약 240 cm, 약 5 cm 내지 약 230 cm, 약 5 cm 내지 약 220 cm, 약 5 cm 내지 약 210 cm, 약 5 cm 내지 약 200 cm, 약 5 cm 내지 약 190 cm, 약 5 cm 내지 약 180 cm, 약 5 cm 내지 약 170 cm, 약 5 cm 내지 약 160 cm, 약 5 cm 내지 약 150 cm, 약 5 cm 내지 약 140 cm, 약 5 cm 내지 약 130 cm, 약 5 cm 내지 약 120 cm, 약 5 cm 내지 약 110 cm, 약 5 cm 내지 약 100 cm, 약 5 cm 내지 약 90 cm, 약 5 cm 내지 약 80 cm 또는 약 5 cm 내지 약 75 cm의 범위 내의 길이를 갖는다.
일 이상의 구체예에서, 주 표면 중 하나 또는 둘 모두의 일부는 볼록한 형상을 포함하며, 볼록한 형상의 R'는 약 37.5 mm 내지 약 500 mm 범위 내이다. 볼록한 표면을 갖는 몇몇 구체예에서, 기판의 두께는 0.4 mm일 수 있고 R'는 약 100 mm 내지 약 200 mm, 약 125 mm 내지 약 200 mm, 약 150 mm 내지 약 200 mm, 약 175 mm 내지 약 200 mm, 약 100 mm 내지 약 175 mm, 약 100 mm 내지 약 150 mm 또는 약 100 mm 내지 약 125 mm의 범위 내일 수 있다. 볼록한 표면을 갖는 몇몇 구체예에서, 기판의 두께는 0.55 mm일 수 있고 R'는 약 150 mm 내지 약 250 mm, 약 175 mm 내지 약 250 mm, 약 200 mm 내지 약 250 mm, 약 225 mm 내지 약 250 mm, 약 150 mm 내지 약 225 mm, 약 150 mm 내지 약 200 mm 또는 약 150 mm 내지 약 175 mm의 범위 내일 수 있다. 볼록한 표면을 갖는 몇몇 구체예에서, 기판의 두께는 0.7 mm일 수 있고 R'는 약 200 mm 내지 약 300 mm, 약 225 mm 내지 약 300 mm, 약 250 mm 내지 약 300 mm, 약 275 mm 내지 약 300 mm, 약 200 mm 내지 약 275 mm, 약 200 mm 내지 약 250 mm 또는 약 200 mm 내지 약 225 mm의 범위 내일 수 있다. 볼록한 표면을 갖는 몇몇 구체예에서, 기판의 두께는 1.1 mm일 수 있으며 R'는 약 350 mm 내지 약 450 mm, 약 375 mm 내지 약 450 mm, 약 300 mm 내지 약 450 mm, 약 325 mm 내지 약 450 mm, 약 350 mm 내지 약 425 mm, 약 350 mm 내지 약 400 mm 또는 약 350 mm 내지 약 375 mm의 범위 내일 수 있다. 볼록한 표면을 갖는 몇몇 구체예에서, 기판의 두께는 1.3 mm일 수 있고 R'는 약 450 mm 내지 약 550 mm, 약 475 mm 내지 약 550 mm, 약 400 mm 내지 약 550 mm, 약 425 mm 내지 약 550 mm, 약 450 mm 내지 약 525 mm, 약 450 mm 내지 약 500 mm 또는 약 450 mm 내지 약 475 mm의 범위 내일 수 있다.
일 이상의 구체예에서, 주 표면 중 하나 또는 둘 모두의 일부는 오목한 형상을 포함하며 오목한 형상의 R'(최대 곡률 반경)는 약 20 mm 내지 약 500 mm의 범위 내이다. 오목한 표면을 갖는 몇몇 구체예에서, 기판의 두께는 0.4 mm일 수 있고 R'는 약 15 mm 내지 약 100 mm, 약 30 mm 내지 약 100 mm, 약 50 mm 내지 약 100 mm, 약 75 mm 내지 약 100 mm, 약 15 mm 내지 약 75 mm, 약 15 mm 내지 약 50 mm 또는 약 15 mm 내지 약 30 mm의 범위 내일 수 있다. 오목한 표면을 갖는 몇몇 구체예에서, 기판의 두께는 0.55 mm일 수 있고 R'는 약 20 mm 내지 약 150 mm, 약 40 mm 내지 약 150 mm, 약 50 mm 내지 약 150 mm, 약 75 mm 내지 약 150 mm, 약 20 mm 내지 약 125 mm, 약 20 mm 내지 약 100 mm 또는 약 20 mm 내지 약 75 mm의 범위 내일 수 있다. 오목한 표면을 갖는 몇몇 구체예에서, 기판의 두께는 0.7 mm일 수 있고 R'는 약 25 mm 내지 약 175 mm, 약 50 mm 내지 약 175 mm, 약 75 mm 내지 약 175 mm, 약 100 mm 내지 약 175 mm, 약 150 mm 내지 약 175 mm, 약 25 mm 내지 약 150 mm, 약 25 mm 내지 약 125 mm, 약 25 mm 내지 약 100 mm 또는 약 25 mm 내지 약 75 mm의 범위 내일 수 있다. 오목한 표면을 갖는 몇몇 구체예에서, 기판의 두께는 1.1 mm일 수 있고 R'는 약 40 mm 내지 약 225 mm, 약 50 mm 내지 약 225 mm, 약 75 mm 내지 약 225 mm, 약 100 mm 내지 약 225 mm, 약 150 mm 내지 약 225 mm, 약 40 mm 내지 약 200 mm, 약 40 mm 내지 약 175 mm, 약 40 mm 내지 약 150 mm 또는 약 40 mm 내지 약 100 mm의 범위 내일 수 있다. 오목한 표면을 갖는 몇몇 구체예에서, 기판의 두께는 1.3 mm일 수 있고 R'는 약 150 mm 내지 약 250 mm, 약 175 mm 내지 약 250 mm, 약 200 mm 내지 약 250 mm, 약 225 mm 내지 약 250 mm, 약 150 mm 내지 약 225 mm, 약 150 mm 내지 약 200 mm 또는 약 150 mm 내지 약 175 mm의 범위 내일 수 있다.
몇몇 구체예에서, 냉간-성형된 유리 기판은 강화된다(냉간-성형되기 전). 예를 들어, 유리 기판은 열적 강화, 화학적 강화, 기계적 강화 중 임의의 일 이상 또는 이들의 조합에 의해 강화될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 강화된 유리 기판은 이들의 기판의 표면으로부터 압축 응력 깊이(또는 압축 응력 층의 깊이 또는 DOL)까지 연장하는 압축 응력(CS) 층을 갖는다. 압축 깊이는 압축 응력이 인장 응력으로 전환되는 깊이이다. 인장 응력을 나타내는 유리 기판 내의 영역은 종종 중심 장력 또는 CT층으로 언급된다.
본원에 사용된 바와 같이, "열적으로 강화된"은 기판의 강도를 향상시키기 위해 열 처리된 유리 기판을 의미한다. 열적으로-강화된 유리 기판에서, CS 층은 기판을 유리 전이 온도(즉, 유리 연화점에 가깝거나 근접한)를 초과하는 상승된 온도로 가열한 후 유리 표면 영역을 유리의 내부 영역보다 빠르게 냉각시킴으로써 성형된다. 표면 영역과 내부 영역 사이의 차등 냉각 속도는 표면에 잔류 CS 층을 생성한다.
열적 강화 공정에 의해 생성되는 표면 압축의 정도에 영향을 미치는 요소는 에어-퀀치(air-quanch) 온도, 부피 및 제곱 인치 당 적어도 10,000 파운드(psi)의 표면 압축을 생성하는 다른 변수를 포함한다. 화학적으로 강화된 유리 기판에서, 유리 네트워크(network)가 이완될 수 있는 온도 미만에서의 보다 작은 이온의 보다 큰 이온으로의 대체는 응력 프로파일을 생성하는 유리의 표면에 걸친 이온의 분포를 생성한다. 들어오는(incoming) 이온의 보다 큰 부피는 표면으로부터 연장하는 CS 층 및 유리의 중심에서의 CT 층을 생성한다.
화학적 강화는 유리 기판의 표면(들) 또는 표면(들) 근처에서의 이온을 염 욕(bath)으로부터의 보다 큰 금속 이온으로 교환할 수 있도록 미리 결정된 주기의 시간 동안의 용융된 염 욕 내로의 유리 기판의 침지(immersion)를 포함하는 이온 교환 공정에 의해 수행된다. 몇몇 구체예에서, 용융된 염 욕의 온도는 약 375 ℃ 내지 약 450 ℃이고 미리 결정된 시간 주기는 약 4 내지 약 8 시간 범위 내이다. 일 예에서, 유리 기판 내의 나트륨 이온은 질산 칼륨 염 욕과 같은 용융된 욕으로부터의 칼륨 이온에 의해 대체되지만, 루비듐 또는 세슘과 같은 보다 큰 원자 반지름을 갖는 다른 알칼리 금속 이온은 유리 내의 보다 작은 알칼리 금속 이온을 대체할 수 있다. 또 다른 예에서, 유리 기판 내의 리튬 이온은 질산 칼륨, 질산 나트륨 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는 용융된 염 욕으로부터의 칼륨 및/또는 나트륨 이온에 의해 대체되지만, 루비듐 또는 세슘과 같은 보다 큰 원자 반지름을 갖는 다른 알칼리 금속 이온은 유리 내의 보다 작은 알칼리 금속 이온을 대체할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 유리 기판 내의 보다 작은 알칼리 금속 이온은 Ag+ 이온에 의해 대체될 수 있다. 유사하게, 황산염, 인산염, 할라이드 등과 같은, 그러나 이에 제한되는 것은 아닌 다른 알칼리 금속 염이 이온 교환 공정에서 사용될 수 있다. 유리 기판은 단일 욕 또는 서로 동일 또는 상이한 조성 및/또는 온도를 가질 수 있는 다수 및 연속적인 욕 내에 침지될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 이러한 다수의 욕 내의 침지는 서로 상이한 주기의 시간 동안일 수 있다.
기계적으로-강화된 유리 기판에서, CS 층은 유리 기판의 부분들 간 열 팽창 계수의 불일치로 인해 생성된다.
강화된 유리 기판에서, DOL은 다음의 근사 관계(식 1)에 의해 CT 값과 관계된다.
Figure 112019005879902-pct00001
(1)
여기서 두께(thickness)는 강화된 유리 기판의 총 두께이다. 달리 명시되지 않는 한, CT 및 CS는 본원에서 메가파스칼(MPa) 단위로 표현되는 반면, 두께 및 DOL은 밀리미터 또는 미크론 단위로 표현된다. 달리 명시되지 않는 한, CS 값은 표면에서 측정된 값이고 CT 값은 인장 응력 값(식 1에 의해 결정되는)이다. 본원에 제공된 CS 값 및 CT 값은 절대값으로 제공된다.
몇몇 구체예에서, 강화된 냉간-성형된 유리 기판은 300 MPa 이상, 예를 들어, 400 MPa 이상, 450 MPa 이상, 500 MPa 이상, 550 MPa 이상, 600 MPa 이상, 650 MPa 이상, 700 MPa 이상, 750 MPa 이상 또는 800 MPa 이상의 표면 CS를 가질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 표면 CS는 냉간-성형된 유리 기판 내의 최대 CS이다. 강화된 냉간-성형된 유리 기판은 15 마이크로미터 이상, 20 마이크로미터 이상(예를 들어, 25, 30, 35, 40, 45, 50 마이크로미터 이상)의 DOL을 가질 수 있다. 일 이상의 구체예에서, 강화된 냉간-성형된 유리 기판은 10 MPa 이상, 20 MPa 이상, 30 MPa 이상, 40 MPa 이상(예를 들어, 42 MPa, 45 MPa 또는 50 MPa 이상)이나 100 MPa 미만(예를 들어, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55 MPa 이하)의 최대 CT 값을 포함할 수 있다. 일 이상의 특정 구체예에서, 강화된 냉간-성형된 유리 기판은 다음 중 하나 이상을 갖는다: 500 MPa 초과의 표면 CS, 15 마이크로미터 초과의 DOL, 18 MPa 초과의 최대 CT.
CS 및 DOL은 Orihara Industrial, Co., Ltd. (Tokyo, Japan)에 의해 제조된, 상업적으로 구매 가능한 FSM-6000 기기와 같은 표면 응력계에 의해 결정될 수 있다. 표면 응력 측정은 유리의 복굴절(birefringence)과 관련된 응력 광학 계수(SOC)의 정확한 측정에 의존한다. SOC는 차례로 모두 내용 전체가 참조로서 본원에 포함된 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"로 명명된 ASTM 표준 C770-98 (2013)에 기술된 섬유 및 4점 굽힘 방법 및 벌크 실린더(bulk cylinder) 방법과 같은 본 기술분야에서 공지된 방법에 의해 측정된다.
유리 기판의 재료는 다양할 수 있다. 본원에 기술된 제품을 형성하는데 사용되는 유리 기판은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 이와 관련하여, 용어 "유리"의 사용은 일반적이며, 보다 엄밀하게는 비정질 재료를 포괄하는 것으로 의도된다. 몇몇 구체예에 따른 비정질 유리 기판은 소다 석회 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리로부터 선택될 수 있다. 결정질 유리 기판의 예는 유리-세라믹, 사파이어 또는 스피넬(spinel)을 포함할 수 있다. 유리-세라믹의 예는 Li2O-Al2O3-SiO2 시스템(즉. LAS-시스템) 유리 세라믹, MgO-Al2O3-SiO2 시스템(즉. MAS-시스템) 유리 세라믹, 뮬라이트(mullite), 스피넬, α-석영, β-석영 고용체, 페타라이트(petalite), 리튬 디실리케이트, β-스포듀민(spodumene), 네펠린(nepheline) 및 알루미나 중 임의의 일 이상의 결정상을 포함하는 유리 세라믹을 포함한다.
유리 기판은 다양한 상이한 공정을 사용하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 유리 기판 형성 방법은 플로트(float) 유리 공정 및 퓨전 드로우(fusion draw) 및 슬롯 드로우(slot draw)와 같은 다운-드로우(down-draw) 공정을 포함한다. 플로트 유리 공정에 의해 제조된 유리 기판은 매끄러운 표면에 의해 특징지어지고 균일한 두께는 용융된 유리를 용융된 금속, 전형적으로 주석(tin)의 베드(bed) 상에 플로팅함으로써 만들어진다. 예시적인 공정에서, 용융된 주석 베드의 표면 상으로 공급되는 용융된 유리는 플로팅 유리 리본을 형성한다. 유리 리본이 주석 욕을 따라 유동할 때, 온도는 유리 리본이 주석으로부터 롤러 상으로 리프트(lift)될 수 있는 고체 유리 기판으로 응고될 때 까지 점차 감소된다. 일단 욕에서 꺼내면, 유리 기판은 더욱 냉각되고 어닐링되어 내부 응력을 감소시킬 수 있다.
다운-드로우 공정은 비교적 깨끗한(pristine) 표면을 갖는 균일한 두께를 갖는 유리 기판을 제조한다. 유리 기판의 평균 굽힘 강도는 표면 결함의 양 및 크기에 의해 제어되기 때문에, 최소의 접촉을 가진 깨끗한 표면은 보다 큰 초기 강도를 갖는다. 다운-드로우된 유리 기판은 약 2 밀리미터 미만의 두께를 갖는 시트로 드로우될 수 있다. 또한, 다운 드로우된 유리 기판은 비용이 큰 그라인딩(grinding) 및 폴리싱(polishing) 없이 최종 적용에 사용될 수 있는 매우 평탄하고 매끄러운 표면을 갖는다.
예를 들어, 퓨전 드로우 공정은 용융된 유리 원료를 수용하기 위한 채널을 갖는 드로잉 탱크를 사용한다. 채널은 채널의 양 측 상의 채널의 길이를 따른 탑(top)에 개방된 위어(weir)를 갖는다. 채널이 용융된 재료로 채워지면, 용융된 유리는 위어를 오버플로우(overflow)한다. 중력으로 인해, 용융된 유리는 2개의 유동 유리 필름으로서 드로잉 탱크의 외부 표면을 아래로 유동한다. 이들 드로잉 탱크의 외부 표면은 아래 및 내측으로 연장하여 이들이 드로잉 탱크의 아래 에지에서 합쳐지도록 한다. 2개의 유동 유리 필름은 이 에지에서 합쳐져서 융합하며 단일 유동 유리 시트를 성형한다. 퓨전 드로우 방법은 채널을 통해 유동하는 2개의 유리 필름이 함께 융합하기 때문에, 생성된 유리 시트의 외부 표면 모두가 장치의 어느 부분과도 접촉하지 않는다는 이점을 제공한다. 따라서, 퓨전 드로우된 유리 시트의 표면 특성은 이러한 접촉에 의해 영향을 받지 않는다.
슬롯 드로우 공정은 퓨전 드로우 방법과 구별된다. 슬롯 드로우 공정에서, 용융된 원료 유리는 드로잉 탱크에 공급된다. 드로잉 탱크의 버텀(bottom)은 슬롯의 길이를 연장하는 노즐을 갖는 개방된 슬롯을 갖는다. 용융된 유리는 슬롯/노즐을 통해 유동하며 연속적인 시트로서 아래쪽으로 및 어닐링 영역 내로 드로우된다.
일 이상의 구체예에서, 제품은 단일 유리 기판을 포함한다. 일 이상의 구체예에서, 제품은 제2 유리 기판을 포함할 수 있다. 이러한 구체예에서, 제2 유리 기판은 냉간-성형된 유리 기판과 적층체를 형성한다. 일 이상의 구체예에서, 제2 유리 기판은 냉간 성형되어 냉간-성형된 유리 기판과 동일한 굽거나 비-평면인 형상을 갖는다. 몇몇 구체예에서, 유리 기판은 중간층에 의해 분리될 수 있고, 따라서 몇몇 구체예에 따른 적층체는 중간층에 의해 함께 결합된 적어도 2개의 유리 기판을 포함한다. 이러한 구체예에서, 냉간-성형된 유리 기판의 하나의 주 표면은 비-평면 강성 지지 구조물에 커플링되고, 냉간-성형된 유리 기판의 대향하는 주 표면은 냉간-성형된 유리 기판과 제2 유리 기판 사이에 배치될 중간층과 접촉한다. 적절한 중간층의 예는 폴리(비닐부티랄)(PVB), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 이오노머(ionomer) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 포함한다. 제2 유리 기판은 전술한 바와 같이 강화(화학적으로, 열적으로 및/또는 기계적으로)될 수 있다.
제2 유리 기판은 사용자를 향할 수 있는 반면, 냉간-성형된 유리 기판은 반대 방향을 향할 수 있다. 예를 들어, 상기 제품이 운송 수단의 내부, 가정용 기기또는 건축 요소에 사용되는 경우, 제2 유리 기판은 사용자 인터페이스를 형성할 수 있다. 자동차 글레이징(glazing)과 같은 운송 수단 적용에서, 냉간-성형된 유리 기판은 운송 수단 또는 자동차 내부에 노출되고 제2 유리 기판은 자동차의 외부 환경을 향하거나, 그 역일 수 있다. 자동차 내부에서, 냉간-성형된 유리 기판은 노출되지 않고 아래에 놓인 지지체(예를 들어, 디스플레이, 대시보드(dashboard), 센터 콘솔(center console), 계기판(instrument panel), 시트 백(seat back), 시트 프런트(seat front), 바닥판(floor board), 도어 패널, 필러(pillar), 팔걸이 등)(및 강성 비-평면 지지 구조물)를 향하며, 제2 유리 기판은 운송 수단 또는 자동차 내부 및 따라서, 사용자에게 노출된다. 건축 적용에서, 제2 유리 기판은 건물, 방 또는 가구 내부에 노출되며 제1 플라이는 건물, 방 또는 가구의 외부 환경을 향한다.
본원에 개시된 제품의 몇몇 구체예는 이러한 제품이 커브드 디스플레이와 호환 가능한(compatible) 커브드 커버를 제공하기 때문에 자동차 내부에 유용하다. 커브드 디스플레이와 호환 가능하려면, 커버는 최적의 핏(fit)을 보장하고 고품질의 뷰잉(viewing)을 가능하게 하도록 커브드 디스플레이의 형상과 밀접하게 일치해야 한다. 높은 광학 품질 및 효율적인 비용의 커버를 제공하는 것이 또한 바람직하다. 커버를 정확한 형상으로 열 성형하는 것에는 원하는 모양에 이르는 데 어려움이 있다. 또한, 유리가 사용될 때, 커버를 이의 연화점으로 가열하는 것의 불리한 효과(예를 들어, 왜곡(distortion) 및 마킹(marking))를 최소화하는 것이 어렵다. 냉간-성형의 개념은 이들 문제를 해결하고 유리의 사용을 허용하지만 냉간-성형 형상을 유지하고 강성을 제공하기에 충분한 지지를 제공하는 것에 대한 새로운 문제점을 만든다. 얇은 유리 기판을 규정된 형상으로 냉간-성형하는 능력은 고품질, 비용 효율적인 해결책에 대한 기회를 갖는다.
본원에 기술된 제품의 구체예는 냉간-성형에 의해 생성되는 응력을 최소화하면서 비-평면 강성 지지 구조물에 의해 지지되어 냉간-성형된 유리 기판이 커브드 형상을 유지하는 냉간-성형된 유리 기판을 포함한다. 디스플레이가 제품에 포함되는 구체예에서, 냉간-성형된 유리 기판 표면은 디스플레이 형상과 일치한다.
고품질과 관련하여, 본원에 기술된 제품은 커브드 디스플레이에 대해 우수한 핏을 가능하게 하며 높은 광학 품질을 나타낸다. 냉간-성형된 유리 기판은 커브드 디스플레이를 수용할 수 있는 유연한 특성을 가질 수 있다. 냉간-성형은 열적 성형 공정에서 감소될 수 있는 평면 유리 기판의 고품질을 유지한다. 이러한 개념은 또한 우수한 응력 관리를 허용하여, 넓은 영역에 걸쳐 지지체를 제공함으로써 냉간-성형 응력을 최소화한다.
또한, 본원에 기술된 제품은 종종 바람직한 코팅 및 표면 처리와 호환 가능하다. 보다 구체적으로, 본원에 기술된 제품은 커브드 기판 표면 상의 고품질 코팅 및 표면 처리를 쉽게 통합할 수 있으며, 여기서 이러한 코팅은 전형적으로 평면 부분에 제한된다. 예를 들어, AR 및 AG 코팅 및 AG 표면은 다양한 힘든 주위(ambient) 광 조건에서 디스플레이 가시성을 향상시킬 수 있다; 그러나, 고-품질 다중-층 AR 코팅 공정은 전형적으로 증착(vapor deposition) 또는 스퍼터(sputter) 코팅 기술을 이용하여 적용된다. 이들 기술은 보통 공정의 본질로 인해 평탄한 표면 상에 침착(deposition)하는 것으로 제한된다. 커브드 3차원적 표면 상에 이러한 코팅을 제공하는 것은 어려우며 추가적인 공정 비용을 추가시킨다. 일 이상의 구체예에 따르면, 코팅 및/또는 표면 처리는 냉간-성형 전에 유리 기판에 적용될 수 있으며, 코팅된 및/또는 처리된 유리 기판을 냉간-성형하는 것은 차례로 열적 성형과 관련된 문제(즉, 핸들링(handling) 및/또는 높은 처리 온도로부터의 코팅 및/또는 표면 처리에 대한 손상)를 회피한다. 일 이상의 구체예에서, 코팅은 잉크 코팅, 반사 방지 코팅, 눈부심 방지 코팅 및/또는 임의의 다른 적절한 코팅일 수 있다. 일 이상의 구체예에서, 표면 처리는 눈부심 방지 표면, 촉각 피드백을 제공하는 햅틱 표면, 표시를 제공하는 리세스된 및/또는 융기된 부분 등을 포함할 수 있다. 장식용 잉크 코팅은 다양한 형상/커브드 표면에 적용될 수 있으나, 평탄한 표면에 이들 코팅을 적용하는 공정이 보다 간단하고, 보다 잘 확립되며 보다 비용 효율적이다. 또한, 표면 처리(전형적으로 에칭 처리에 의해 형성됨)는 전형적으로 평탄한 표면에 적용된다. 따라서, 본원에 기술된 제품은 이후에 커브드 형상으로 냉간-성형되는 실질적으로 평면인 유리 기판 상의 코팅 및/또는 표면 처리의 적용을 허용한다. 냉간-성형 공정은 몇몇 열적 공정에서와 동일한 방식으로 코팅 또는 표면 처리를 열화시키지 않는다.
본 개시의 또 다른 관점은 본원에 기술된 제품을 형성하는 공정에 관한 것이다. 일 이상의 구체예에서, 공정은 선택적으로 전술한 코팅 또는 표면 처리를 포함할 수 있는 실질적으로 평면인 유리 기판(본원에 기술된 것과 같은 유리 기판)을 원하는 형상을 나타내고 유지하기에 충분히 지지되는 냉간-성형된 유리 기판으로 변형시킨다. 일 이상의 구체예에서, 공정은 실질적으로 평면인 유리 기판을 커브드 디스플레이의 형상과 일치하거나 근사(approximate)하는 형상으로 냉간-성형하는 단계를 포함한다.
몇몇 구체예에서, 다이는 유리 기판을 원하는 형상으로 냉간-성형하는데 사용된다. 본원에 사용된 바와 같이, 다이는 유리 기판에 원하는 형상을 부여하고, 비-평면 강성 지지 구조물을 유리 기판에 부착하는데 사용되는 구조물을 포함한다. 다이 자체는 완성된 제품의 일부가 아니나, 많은 완성된 제품을 반복적으로 생산하는데 사용될 수 있다. 일 이상의 구체예에서, 용어 "다이"는 물체에 원하는 형상을 부여하는데 사용되는 도구이다. 이러한 구체예에서, "다이"는 적어도 2개의 부분, 함께 가압되어 제1 및 제2 부분 사이에 배치된 유연한 물체 상에 원하는 형상을 부여할 수 있는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는다. 일 이상의 구체예에서, 다이는 또한 원하는 형상을 부여하는 동안 비-평면 강성 지지 구조물을 냉간-성형된 기판에 결합시키는데 사용된다. 일단 비-평면 강성 지지 구조물이 냉간-성형된 유리 기판에 결합되면, 다이는 제거될 수 있으며, 비-평면 강성 지지 구조물은 냉간-성형된 유리 기판의 원하는 형상을 유지한다. 다이는 냉간-성형된 유리 기판에 결합된 비-평면 강성 지지 구조물을 포함하는 다수의 제품에 대해 동일한 형상을 재현 가능하고 정확하게 생성하기 위해 여러 번 재사용될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 사출 몰딩 공정은 본원에 기술된 실질적으로 평면인 유리 기판을 커브드 형상을 갖는 냉간-성형된 유리 기판으로 변형시키는데 사용된다. 일 이상의 구체예에서, 지지 구조물은 유리 기판의 주 표면 상에 사출 몰딩된다. 일 이상의 구체예에서, 유리 기판은 지지 구조물을 사출 몰딩하기 전에 냉간-성형될 수 있다. 사출 몰딩된 지지 구조물은 냉간-성형된 유리 기판을 규정된 형상으로 유지하는 비-평면 강성 지지 구조물을 성형한다. 몇몇 구체예에서, 사출 몰딩은 냉간-성형된 유리 기판의 표면에 결합된 비-평면 강성 지지 구조물을 형성하는데 사용된다. 임의의 적절한 사출 몰딩 공정 및 재료(들)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리비닐 클로라이드(PVC) 및 열가소성 폴리우레탄(TPU)은 비-평면 강성 지지 구조물을 사출 몰딩하는데 사용되는 2개의 통상의 재료이다. 반응 사출 몰딩(reaction injection molding, RIM)이 몇몇 구체예에서 사용될 수 있다. RIM에 사용되는 통상의 재료는 폴리우레탄 폴리우레아, 폴리이소시아누레이트, 폴리에스테르, 폴리페놀, 폴리에폭사이드 및 나일론 6을 포함한다. 상이한 재료는 상이한 작동 파라미터를 가질 수 있다. 기계, 작동 파라미터(예를 들어, 압력, 유속, 온도) 및 몰드 설계는 상이한 재료에 대해 상이할 수 있다. 전형적인 사출 몰딩 온도는 300 ℉ 내지 450 ℉ 범위이고, 전형적인 공정 압력은 200 psi 내지 1000 psi 초과의 범위일 수 있으나, 임의의 적절한 공정 파라미터가 사용될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 직접 결합 공정은 냉간-성형된 유리 기판에 강성을 제공하고 냉간-성형된 유리 기판을 원하는 굽거나 비-평면인 형상으로 유지하는 비-평면 강성 지지 구조물을 사용하여 실질적으로 평면인 유리 기판을 냉간-성형하고 비-평면 강성 지지 구조물에 결합시키는데 사용된다.
직접 결합 또는 사출 몰딩 외의 다양한 기술이 본원에 기술된 제품을 달성하는데 사용될 수 있다.
상기 공정의 구체예는 축척으로 도시될 필요는 없는 도면에 도시된다. 다양한 도면의 상이한 부분은 보다 나은 설명 개념을 위해 다른 부분에 비해 축척으로 도시되지 않은 일부 부분을 가질 수 있다.
도 1은 구체적인 원하는 커브드 형태로 설계된 사출 몰드 다이(110) 및 대향하는 주 표면(121 및 122)을 갖는 제1 유리 기판(120)을 도시한다. 사출 몰드 다이(110)는 2개의 부분, 제1 다이 부분(111) 및 제2 다이 부분(112)을 포함한다. 제1 및 제2 다이 부분(111 및 112)은 냉간-성형된 유리 기판에 바람직한 형상에 대응하는 커브드 형상을 갖는다. 제1 다이 부분(111)은 사출-몰딩 공정의 일부로서 용융된 재료를 수용하기에 알맞은 리세스(113)를 포함한다. 평면 유리 기판(120)은 제1 및 제2 다이 부분(111 및 112) 사이에 배치되나, 아직 냉간-성형되지는 않는다.
도 2는 유리 기판(120)을 비-평면 형상으로 냉간-성형하는 도 1의 다이(110)를 도시한다. 냉간-성형은 유리 기판이 제1 및 제2 다이 부분(111 및 112) 사이에 배치된 동안 제1 및 제2 다이 부분(111 및 112)를 함께 가압함으로써 수행된다. 도 2에서, 리세스(113)는 비어있는 채로 유지된다.
도 3은 재료가 냉간-성형된 유리 기판(120)의 후면에 결합된 비-평면 강성 지지 구조물(130)을 형성하기 위해 리세스(113) 내로 사출-몰드된 후의 도 2의 다이를 도시한다.
도 4는 도 3의 다이 및 제1 및 제2 다이 부분(111 및 112)가 철거된 후 생성된 제품을 도시한다. 생성된 제품은 비-평면 강성 지지 구조물(130)에 결합된 냉간-성형된 유리 기판(120)이다. 냉간-성형된 유리 기판(120)은 비-평면 강성 지지 구조물(130)의 강성 때문에 제1 및 제2 다이 부분(111 및 112)에 의해 부여된 곡률을 유지한다. 대향하는 주 표면(제1 주 표면(121) 및 제2 주 표면(122)) 각각은 곡률의 방향에 따라 인장 또는 압축 상태에 있다. 도 4에서, 비-평면 강성 지지 구조물(130)에 인접한 제1 위치(121A)에서의 제1 주 표면(121)은 인장 상태에 있는 반면 비-평면 강성 지지 구조물(130)에 인접한 제2 위치(122A)에서의 제2 주 표면은 압축 상태에 있다. 따라서, 제2 위치(122A)에서의 제2 주 표면(122)은 제1 위치(121A)에서의 제1 주 표면(121)보다 큰 표면 압축 응력을 나타낸다. 이는 기판(120)이 본원에 기술된 바와 같이 강화되고 냉간-성형되기 전에 표면 압축 응력을 나타내는 경우에도 나타난다.
도 5는 냉간-성형된 유리 기판(120)이 비-평면 강성 지지 구조물(130)에 결합되는 계면을 따라 추가된 추가적인 접착제(140)를 갖는 도 4의 비-평면 강성 지지 구조물(130)에 결합된 냉간-성형된 유리 기판(120)을 도시한다. 추가적인 접착제(140)는 선택적이며, 냉간-성형된 유리 기판(120)과 비-평면 강성 지지 구조물(130) 사이의 결합을 향상시키는 것을 도울 수 있다. 추가적인 접착제(140)가 몰드를 사용하지 않고 적용될 수 있지만, 전체 구조물은 여전히 냉간-성형된 유리 기판(120)을 비-평면 강성 지지 구조물(130)에 결합시키기 위해 몰드를 사용함으로써 얻어지는 정밀도로부터 이익을 갖는다.
도 6은 비-평면 강성 지지 구조물(130)에 결합된 냉간-성형된 유리 기판(120)의 사시도를 도시한다.
도 7은 비-평면 강성 지지 구조물(130)에 결합된 냉간-성형된 유리 기판(120)의 평면도를 도시한다. 곡률은 뷰의 각도로 인해 보이지 않는다. 선 7-7'는 도 1 내지 5에 의해 도시된 단면을 도시하며, 도 8-11은 유사한 단면을 도시한다.
도 8은 특정의 원하는 커브드 형상으로 설계된 직접-결합 다이(810) 및 평면 유리 기판(820)을 도시한다. 직접-결합 다이(810)는 2개의 부분, 제1 다이 부분(811) 및 제2 다이 부분(812)를 포함한다. 제1 및 제2 다이 부분(811 및 812)은 냉간-성형된 유리 기판에 바람직한 형상에 대응하는 커브드 형상을 갖는다. 제1 다이 부분(811)은 별도의 공정에 의해 성형된 비-평면 강성 지지 구조물(830)을 수용하기에 알맞은 리세스(813)를 포함한다. 비-평면 강성 지지 구조물(830)은 사출 몰딩과 같은 임의의 적절한 공정에 의해 성형될 수 있다. 비-평면 강성 지지 구조물(830)은 제1 다이 부분(811) 내의 리세스(831) 내로 삽입된다. 선택적으로, 접착 층(831)은 비-평면 강성 지지 구조물(830)이 리세스(831) 내로 삽입되기 전 또는 후에 임의의 적절한 공정에 의해 비-평면 강성 지지 구조물(830)에 적용될 수 있다. 평면 유리 기판(820)은 제1 및 제2 다이 부분(811 및 812) 사이에 배치되나, 아직 냉간-성형되지는 않는다.
도 9는 유리 기판(820)을 비-평면 구조로 냉간-성형하고 비-평면 강성 지지 구조물을 냉간-성형된 유리 기판에 결합하는 도 8의 다이(810)을 도시한다. 냉간-성형은 유리 기판이 제1 및 제2 다이 부분(811 및 812) 사이에 배치되는 동안 제1 및 제2 다이 부분(811 및 812)을 함께 가압함으로써 수행된다. 이처럼 제1 및 제2 다이 부분(811 및 812)을 함께 가압하는 것은 또한 비-평면 강성 지지 구조물(830)을 유리 기판(820)과 직접 결합시키고, 비-평면 강성 지지 구조물(830)을 유리 기판(820)에 직접-결합한다. 리세스(813)는 유리 기판(820)에 대한 비-평면 강성 지지 구조물(830)의 정확한 위치를 보장한다.
도 10은 도 9의 다이(810) 및 다이(810)가 철거된 후 생성된 제품을 도시한다. 생성된 제품은 비-평면 강성 지지 구조물(820)에 결합된 냉간-성형된 기판(820)이다. 선택적으로, 접착 층(831)은 이러한 결합을 도울 수 있다. 냉간-성형된 유리 기판(820)은 비-평면 강성 지지 구조물(830)의 강성 때문에 제1 및 제2 다이 부분(811 및 812)에 의해 부여된 곡률을 유지한다.
도 11은 냉간-성형된 유리 기판(820)이 비-평면 강성 지지 구조물(830)에 결합되는 계면을 따라 추가되는 추가적인 접착제(840)를 갖는 도 10의 비-평면 강성 지지 구조물(830)에 결합된 냉간-성형된 유리 기판(820)을 도시한다. 추가적인 접착제(840)는 선택적이며, 냉간-성형된 유리 기판(820)과 비-평면 강성 지지 구조물(830) 사이의 결합을 향상시키는 것을 도울 수 있다. 추가적인 접착제(840)가 몰드의 사용 없이 적용될 수 있지만, 전체 구조는 여전히 냉간-성형된 유리 기판(820)을 비-평면 강성 지지 구조물(830)에 결합시키기 위해 몰드를 사용함으로써 얻어지는 정밀도로부터의 이점을 갖는다.
도 12는 도 1 내지 5에 도시된 공정에 대응하는 공정 흐름도를 도시한다. 이하의 단계는 순서대로 수행된다:
단계 1210 - 다이(110)는 유리 기판(120)을 원하는 형상으로 냉간-성형하는데 사용된다.
단계 1220 - 강성 지지 구조물(130)은 리세스(113) 내에서 성형되며 사출 몰딩에 의해 냉간-성형된 유리 기판(120)에 결합된다.
단계 1230 - 다이(110)는 제거된다.
단계 1240 - 선택적으로, 추가적인 접착제(140)가 적용된다.
도 13은 도 8 내지 10에 도시된 공정에 대응하는 공정 흐름도를 도시한다. 이하의 공정은 순서대로 수행된다:
단계 1310 -강성 지지 구조물(830)은 리세스(813) 내에 위치된다.
단계 1320 - 다이(810)는 강성 지지 구조물(830)이 냉간-성형된 유리 기판(820)에 직접 결합하는 동안 유리 기판(820)을 원하는 형상으로 냉간-성형하는데 사용된다.
단계 1330 - 다이(810)는 제거된다.
단계 1340 - 선택적으로, 추가적인 접착제(840)가 적용된다.
도 14는 제1 다이 부분(1411) 및 제2 다이 부분(1412)을 갖는 다이(1410)를 도시한다. 제1 다이 부분(1413)은 리세스(1413)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 제1 다이 부분(1411) 및 제2 다이 부분(1412) 모두는 유리 기판(1420)을 제1 및 제2 다이 부분(1411 및 1412)에 대해 정확하게 위치시키는데 유용한 리지(1414)를 포함한다. 이는 강성 지지 구조물이 사출 몰딩, 직접 결합 또는 다른 다이-계 공정에 의한 것인지 여부에 관계 없이 유리 기판(1420)에 대해 정확하게 위치되도록 한다. 몇몇 구체예에서, 리지는 제1 다이 부분(1411) 및 제2 다이 부분(1412) 중 하나에만 존재할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 리지(1414)는 없을 수 있다.
도 15는 부분의 예, 몇몇 구체예에서 만들어질 수 있는, 모니터를 갖는 계기판, 콘솔 디스플레이 또는 센터 스택(center stack) 디스플레이를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아닌 자동차 내부의 섹션을 도시한다. 냉간-성형된 유리 기판은 강성 지지 구조물(1530)에 결합된다. 냉간-성형된 유리 기판(1510)은 비-평면 강성 지지 구조물(1530)과 직접 접촉하지 않는 개방된 영역(1550)을 포함한다. 개방된 영역(1550)은 비-평면 강성 지지 구조물(1530)에 의해 유지되는 커브드 형상을 갖는다. 모니터 또는 디스플레이는 개방된 영역(1550)에 적층될 수 있다. 강성 지지 구조물(1530)은 자동차의 다른 부분(대시보드, 센터 콘솔, 계기판, 시트 백, 시트 프런트, 바닥판, 도어 패널, 필러, 암 레스트 등과 같은) 또는 건축 적용(벽, 창문, 벽 패널, 가구, 가정용 기기, 문 등)에 부착되도록 설계될 수 있다. 도 15의 구체예는 도 12의 구체예 및 도 13의 구체예를 포함하여 본원에 기술되는 임의의 다양한 공정에 의해 성형될 수 있다.
도 16은 비-평면 강성 지지 구조물(130)에 결합된 냉간-성형된 유리 기판(120)의 평면도를 도시한다. 곡률은 뷰의 각도로 인해 보이지 않는다. 비-평면 강성 지지 구조물(130)의 내부는 비-평면 강성 지지 구조물과 직접 접촉하지 않는 냉간-성형된 유리 기판의 개방된 영역(1610)을 정의한다. 개방된 영역(1610)은 비-평면 강성 지지 구조물에 의해 유지되는 커브드 형상을 갖는다. 디스플레이(1620)는 냉간-성형된 유리 기판(120)에 부착된다. 디스플레이(1620)는 냉간-성형된 유리 기판(120)의 개방된 영역(1610)을 통해 보일 수 있다.
몇몇 구체예에서, 유리 기판은 가전면 또는 복합 가전면을 포함할 수 있는 커브드 형상으로 냉간-성형된다. 이러한 형상으로 냉간-성형된 유리를 유지하는 힘이 비-평면 강성 지지 구조물에 커플링된 냉간-성형된 유리의 상이한 부분 또는 전체에 걸쳐 적용되고 유지된다. 일 이상의 구체예에서, 상기 힘은 상기 커플링이 형상을 유지하기에 충분할 때 까지 복수의 비-평면 지점에 적용되고 유지된다. 예를 들어, 도 1 내지 5의 구체예에서, 사출 몰드 다이(110)는 비-평면 강성 지지 구조물(130)의 재료가 충분히 응고되고 유리 기판(120)에 결합되어 사출 몰드 다이(110) 없이 유리 기판(120)의 냉간 성형된 형상을 유지할 때 까지 도 3에 도시된 위치 내에서 유지될 수 있다. 유사하게, 도 8 내지 10의 구체예에서, 직접-결합 다이(810)는 접착 층(831)이 충분히 경화(cured)되고, 유리 기판(820)이 강성 지지 구조물(830)에 결합되어 직접 결합 다이(810) 없이 유리 기판(820)의 냉간 성형된 형상을 유지할 때 까지 도 9에 도시된 위치에서 유지될 수 있다.
힘은 상기 영역의 이격되거나(spaced) 주기적인 부분 내의 힘의 적용에 의해 영역 내에서 "유지"될 수 있다. 예를 들어, 직접 결합 다이(810)는 도 9에 도시된 바와 같이, 강성 지지 구조물(830)이 존재하는 곳을 제외한 모든 곳에서 유리 기판(820)과 접촉할 수 있다. 또는, 이러한 접촉에 갭(gap)이 있을 수 있으며, 여기서 접촉은 유리 기판(820)이 접착 층(830)이 경화될 수 있을 때 까지 위치에 유지되기에 충분한 지점에서 유지된다.
힘이 복합 가전면의 상이한 영역에 걸쳐 적용되고 유지되지 않으면, 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 다이 공정 또는 힘을 적용하고 유지하는 다른 공정의 사용 대신 단일 롤러가 사용된다면, 유리 기판을 복합 가전면을 갖는 강성 지지 구조물에 결합하는 것이 어려울 수 있다. 최소한, 수율은 감소될 것으로 예상된다. 이론에 구애됨이 없이, 내부 응력은 냉간-성형된 유리 내에 존재한다. 외부적인 제한이 없으면, 이 응력은 유리를 초기의 형상으로 이동시킬 것이다.
예를 들어, 도 17에 도시된 바와 같이, 단일 롤러(1790)는 복합 가전면-3개의 인접한 실린더형 표면, 여기서 중간 표면은 외측의 2개의 표면에 대향하는 오목한 형태-을 갖는 강성 지지 구조물(1730)에 대해 초기의 평면 유리 기판(1720)을 가압하는데 사용된다. 접착 층(1731)은 강성 지지 구조물(1730) 상에 존재한다. 롤러(1790)가 왼쪽으로부터 오른쪽으로 통과할 때, 롤러(1790)의 왼쪽에 대한 냉간-성형된 유리 기판(1720) 내의 응력은 유리 기판을 화살표(1780)에 의해 도시된 바와 같이, 평면 형상으로 돌려놓으려는 경향이 있을 것이다. 이들 응력은 박리(delamination) 또는 낮은 수율로 이어질 수 있다. 단순한 형상의 경우, 이러한 현상은 존재하지 않을 수 있으며(예를 들어, 평면에서), 또는 다른 방법으로 해결될 수 있다(예를 들어, 유리를 실린더의 내부에 접착제로 부착하는 경우, 접착제가 경화될 때 유리의 평면에 걸친 약간의 압축력이 유리를 모든 곳에서 접착제에 대해 밀어낼 수 있다). 그러나, 복합 가전면, 특히 상이한 오목한 형태를 갖는 상이한 영역을 갖는 가전면의 경우, 힘의 적용 및 유지가 바람직하다.
또 다른 관점은 비-평면 지지 구조물 및 비-평면 지지 구조물 상에 배치된 냉간-성형된 유리 기판(또는 본원에 기술된 바와 같은, 냉간-성형된 기판을 포함하는 적층체)를 포함하는 베이스(base)를 포함하는 운송 수단 내부 시스템에 관한 것이다. 일 이상의 구체예에서, 베이스는 비-평면 지지 구조물과 냉간-성형된 기판(또는 냉간-성형된 기판을 포함하는 적층체) 사이에 배치되는 디스플레이를 포함한다. 디스플레이는 굽을 수 있다. 일 이상의 구체예에서, 냉간-성형된 유리 기판은 1.5 mm 이하(또는 약 0.4 mm 내지 약 1.3 mm)의 두께를 포함한다.
일 이상의 구체예에서, 이러한 운송 수단 내부 시스템에 사용되는 냉간-성형된 유리 기판은 유리 표면을 포함하며, 여기서 유리 표면의 모든 지점은 0과 동일한 가우시안 곡률(GC)을 가지며(GC = Kmax*Kmin, 여기서 Kmax 및 Kmin는 Kmax = 1/R' 및 Kmin = 1/R"로 정의된 주 곡률이다), 여기서 Kmax 및 Kmin 중 하나는 0이 아니고, R'은 최대 곡률 반경이며, R"는 최소 곡률 반경이다. 유리 표면은 냉간-성형된 유리 기판의 대향하는 주 표면 중 하나 또는 둘 모두일 수 있다.
일 이상의 구체예에서, 베이스는 센터 콘솔, 대시보드, 암 레스트, 필러, 시트 백, 바닥판, 헤드레스트(headrest), 도어 패널 및 스티어링 휠(steering wheel) 중 임의의 일 이상을 포함한다. 운송 수단은 자동차, 선박 및 항공기 중 임의의 일 이상일 수 있다.
본 개시의 구체예는 수반된 도면에 도시된 바와 같은 이들의 구체예를 참조하여 본원에서 상세하게 기술되며, 여기서 동일한 참조 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 나타내기 위해 사용된다. "일 구체예", "구체예", "몇몇 구체예", "특정 구체예에서" 등에 대한 참조는, 기술된 구체예가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수 있으나, 모든 구체예가 반드시 특정한 특징, 구조 또는 특성을 가질 수 있다는 것은 아님을 나타낸다. 또한, 이러한 문구는 반드시 동일한 구체예를 의미하는 것은 아니다. 또한, 특정한 특징, 구조 또는 특성이 구체예와 관련하여 기술되는 경우, 명시적으로 기술되어 있는지에 관계 없이 다른 구체예와 관련하여 이러한 특징, 구조 또는 특성에 영향을 미치는 것은 본 기술분야의 기술자의 지식 범위 내라고 생각된다.
본원에 사용된 바와 같이, "포함하는"은 개방형 연결구이다. 연결구 "포함하는" 다음의 요소의 목록은 비-배타적인 목록으로, 목록에 구체적으로 열거된 요소외의 요소 또한 존재할 수 있도록 한다.
하기 예는 본 개시의 예시일 뿐 제한은 아니다. 본 기술분야의 기술자에게 자명하고, 본 기술분야에서 일반적으로 접하는 다양한 조건 및 파라미터의 다른 적절한 수정 및 변형은 본 개시의 사상 및 범위 내이다.
본 개시의 관점 (1)은 다음을 포함하는 공정에 관한 것이다: 평면 유리 기판을 다이를 사용하여 비-평면 형상으로 냉간 성형하는 단계; 및 상기 냉간-성형된 유리 기판을 상기 다이를 사용하여 복수의 비-평면 지점에서 비-평면 강성 지지 구조물에 결합시키는 단계.
본 개시의 관점 (2)는 관점 (1)의 공정에 관한 것으로, 여기서 상기 다이는 사출-몰딩 다이이고, 상기 결합시키는 단계는 상기 다이가 상기 냉간-성형된 유리 기판을 상기 비-평면 형상으로 유지하는 동안 상기 비-평면 강성 지지 구조물을 상기 냉간-성형된 유리 기판 상으로 사출 몰딩시킴으로써 수행된다.
본 개시의 관점 (3)은 관점 (1)의 공정에 관한 것으로, 여기서 상기 비-평면 강성 지지 구조물은 상기 결합시키는 단계 전에 성형되고, 및 상기 결합시키는 단계는 상기 냉간-성형된 유리 기판을 상기 비-평면 강성 지지 구조물 상으로 직접적으로 결합시키기 위해 상기 다이를 사용하는 단계를 포함한다.
본 개시의 관점 (4)는 관점 (3)의 공정에 관한 것으로, 상기 공정은 결합시키는 단계 전에 상기 비-평면 강성 지지 구조물을 상기 다이 내의 리세스 내로 위치시키는 단계를 더욱 포함한다.
본 개시의 관점 (5)는 관점 (3) 또는 관점 (4)의 공정에 관한 것으로, 상기 공정은 결합시키는 단계 전에 접착제를 상기 비-평면 강성 지지 구조물 및 상기 평면 유리 기판 중 적어도 하나에 적용하는 단계를 더욱 포함한다.
본 개시의 관점 (6)은 관점 (1) 내지 (5) 중 어느 하나의 공정에 관한 것으로, 상기 공정은, 결합시키는 단계 후에, 접착제를 상기 냉간-성형된 유리 기판 및 상기 비-평면 강성 지지 구조물 사이의 계면의 에지에 적용하는 단계를 더욱 포함한다.
본 개시의 관점 (7)은 관점 (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 공정에 관한 것으로, 상기 공정은 냉간-성형하는 단계 전에 코팅을 상기 평면 유리 기판에 적용하는 단계를 더욱 포함한다.
본 개시의 관점 (8)은 관점 (7)의 공정에 관한 것으로, 여기서 상기 코팅은 잉크 코팅이다.
본 개시의 관점 (9)는 관점 (7)의 공정에 관한 것으로, 여기서 상기 코팅은 반사 방지 코팅이다.
본 개시의 관점 (10)은 관점 (7) 내지 (9) 중 어느 하나의 공정에 관한 것으로, 여기서 상기 냉간-성형된 유리 기판은, 상기 비-평면 강성 지지 구조물에 결합시키는 단계 후에, 상기 비-평면 강성 지지 구조물과 직접 접촉하지 않는 개방된 영역을 포함하며, 상기 개방된 영역은 상기 비-평면 강성 지지 구조물에 의해 유지되는 커브드 형상을 갖는다.
본 개시의 관점 (11)은 관점 (10)의 공정에 관한 것으로, 상기 공정은 디스플레이를 상기 냉간 성형된 유리 기판 및 상기 비-평면 강성 지지 구조물 중 적어도 하나에 부착하는 단계를 더욱 포함하고, 이는 상기 디스플레이가 상기 냉간-성형된 유리 기판의 상기 개방된 영역을 통해 보일 수 있도록 한다.
본 개시의 관점 (12)는 관점 (1) 내지 (11) 중 어느 하나의 공정에 관한 것으로, 여기서, 냉간-성형하는 단계 동안 및 냉간-성형하는 단계 후에, 상기 유리 기판의 온도는 800 ℉를 초과하지 않는다.
본 개시의 관점 (13)은 관점 (1) 내지 (12) 중 어느 하나의 공정에 관한 것으로, 여기서 상기 유리 기판은 강화된 유리를 포함한다.
본 개시의 관점 (14)는 관점 (1) 내지 (13) 중 어느 하나의 공정에 관한 것으로, 여기서 상기 냉간-성형된 유리 기판은 대향하는 주 표면을 가지고, 여기서 하나의 주 표면은 상기 비-평면 강성 지지 구조물이 없다.
관점 (15)는 다음을 포함하는 제품에 관한 것이다: 비-평면 형상 및 제1 주 표면 및 대향하는 제2 주 표면을 포함하는 냉간-성형된 유리 기판, 상기 제1 및 제2 주 표면은 서로 상이한 표면 압축 응력을 포함하며; 복수의 비-평면 지점에서 상기 제1 주 표면에 결합되는 비-평면 강성 지지 구조물.
관점 (16)은 관점 (15)의 제품에 관한 것으로, 여기서: 상기 비-평면 강성 지지 구조물은 상기 냉간-성형된 유리가 상기 비-평면 형상을 포함하는 동안 상기 냉간 성형된 유리 기판 상으로 사출 몰딩된다.
관점 (17)은 관점 (15)의 제품에 관한 것으로, 여기서 상기 냉간-성형된 유리 기판은 상기 제1 주 표면에 대향하는 제2 주 표면을 포함하며, 상기 제2 주 표면은 코팅 또는 표면 처리를 포함한다.
본 개시의 관점 (18)은 관점 (15) 내지 (17) 중 어느 하나의 제품에 관한 것으로, 상기 공정은 상기 냉간-성형된 유리 기판 및 상기 비-평면 강성 지지 구조물 사이의 계면의 에지에 적용되는 에지 접착제를 더욱 포함한다.
본 개시의 관점 (19)는 관점 (15) 내지 (18) 중 어느 하나의 제품에 관한 것으로, 여기서 상기 냉간-성형된 유리 기판은 상기 비-평면 강성 지지 구조물과 직접 접촉하지 않는 개방된 영역을 포함하고, 상기 개방된 영역은 상기 비-평면 강성 지지 구조물에 의해 유지되는 커브드 형상을 갖는다.
관점 (20)은 관점 (19)의 제품에 관한 것으로, 상기 제품은 상기 제품은 상기 냉간 성형된 유리 기판 및 상기 비-평면 강성 지지 구조물 중 적어도 하나에 부착되는 디스플레이를 더욱 포함하며, 여기서 상기 디스플레이는 상기 냉간-성형된 유리 기판을 통해 보일 수 있다.
본 개시의 관점 (21)은 관점 (15) 내지 (20) 중 어느 하나의 제품에 관한 것으로, 상기 제품은 상기 냉간-성형된 유리 기판 상에 배치되는 코팅을 더욱 포함한다.
본 개시의 관점 (22)는 관점 (21)의 제품에 관한 것으로, 여기서 상기 코팅은 잉크 코팅이다.
본 개시의 관점 (23)은 관점 (21)의 제품에 관한 것으로, 여기서 상기 코팅은 반사 방지 코팅이다.
본 개시의 관점 (24)는 대향하는 주 표면 및 커브드 형상을 갖는 유리 기판을 포함하는 제품에 관한 것으로, 상기 대향하는 주 표면은 서로 상이한 표면 응력을 포함하며, 여기서 상기 유리 기판은 상기 커브드 형상을 갖는 강성 지지 구조물에 부착되고, 여기서 상기 유리 기판은 상기 비-평면 강성 지지 구조물과 직접 접촉하지 않는 개방된 영역을 포함하고, 상기 개방된 영역은 상기 비-평면 강성 지지 구조물에 의해 유지되는 커브드 형상을 갖는다.
본 개시의 관점 (25)는 다음을 포함하는 제품에 관한 것이다: 복합 가전면(complex developable surface)을 갖는 비-평면 강성 지지 구조물; 상기 비-평면 강성 지지 구조물에 결합된 냉간-성형된 유리 기판, 상기 냉간 성형된 유리 기판은 상기 복합 가전면을 갖는다.
본 개시의 관점 (26)은 관점 (25) 또는 관점 (24)의 제품에 관한 것으로, 상기 제품은 상기 유리 기판 및 상기 비-평면 강성 지지 구조물 중 적어도 하나에 부착되는 디스플레이를 더욱 포함하고, 여기서 상기 디스플레이는 상기 유리 기판의 상기 개방된 영역을 통해 보일 수 있다.
본 개시의 관점 (27)은 관점 (24) 내지 (26) 중 어느 하나의 제품에 관한 것으로, 상기 제품은 상기 유리 기판 상에 배치된 코팅을 더욱 포함한다.
본 개시의 관점 (28)은 관점 (27)의 제품에 관한 것으로, 여기서 상기 코팅은 잉크 코팅이다.
본 개시의 관점 (29)는 관점 (27)의 제품에 관한 것으로, 여기서 상기 코팅은 반사 방지 코팅이다.
본 개시의 관점 (30)은 관점 (24) 내지 (29) 중 어느 하나의 제품에 관한 것으로, 여기서 상기 유리 기판은 화학적으로 강화된 유리 기판이다.
본 개시의 관점 (31)은 관점 (24) 내지 (30) 중 어느 하나의 제품에 관한 것으로, 여기서 하나의 주 표면은 상기 비-평면 강성 지지 구조물이 없다.
본 개시의 관점 (32)는 관점 (24) 내지 (31) 중 어느 하나의 제품에 관한 것으로, 여기서 상기 냉간-성형된 유리 기판은 복합 가전면을 갖는다.
본 개시의 관점 (33)은 다음을 포함하는 운송 수단 내부 시스템에 관한 것이며: 커브드 표면을 갖는 베이스; 상기 커브드 표면 상에 배치된 냉간-성형된 유리 기판을 포함하는 제품, 여기서 상기 유리 기판은 표면을 포함하고, 여기서 상기 표면의 모든 지점은 0과 동일한 가우시안 곡률(GC)을 가지며(GC = Kmax * Kmin, 여기서 Kmax 및 Kmin는 Kmax = 1/R' 및 Kmin = 1/R"로 정의된 주 곡률이다), 여기서 Kmax 및 Kmin 중 하나는 0이 아니고, R'은 최대 곡률 반경이며 R"는 최소 곡률 반경이다.
관점 (34)는 관점 (33)의 운송 수단 내부 시스템에 관한 것으로, 여기서 상기 유리 기판은 약 1.5 mm 이하의 두께를 갖는다.
관점 (35)는 관점 (33) 또는 관점 (34)의 운송 수단 내부 시스템에 관한 것으로, 여기서 상기 표면의 일부는 오목한 형상을 포함하며 상기 오목한 형상의 R'는 약 37.5 mm 내지 약 500 mm의 범위 내이다.
관점 (36)은 관점 (33) 또는 관점 (34)의 운송 수단 내부 시스템에 관한 것으로, 여기서 상기 표면의 일부는 볼록한 형상을 포함하며 상기 볼록한 형상의 R'는 약 20 mm 내지 약 500 mm의 범위 내이다.
본 개시의 관점 (37)은 관점 (33) 내지 (36) 중 어느 하나의 운송 수단 내부 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은 디스플레이를 더욱 포함한다.
본 개시의 관점 (38)은 관점 (37)의 운송 수단 내부 시스템에 관한 것으로, 여기서 상기 디스플레이는 상기 베이스와 상기 제품 사이에 배치된다.
관점 (39)는 관점 (37) 또는 관점 (38)의 운송 수단 내부 시스템에 관한 것으로, 여기서 상기 디스플레이는 굽는다.
관점 (40)은 관점 (33) 내지 (39) 중 어느 하나의 운송 수단 내부 시스템에 관한 것으로, 여기서 상기 유리 기판은 강화된다.
다양한 구체예가 본원에 기술되지만, 이들은 단지 예로서 존재하는 것이지, 제한으로서 존재하는 것은 아니다. 수정 및 변형은 본원에 존재하는 교시 및 지침에 기초하여 개시된 구체예의 균등물의 의미 및 범위 내인 것으로 의도되었음이 명백해야 한다. 따라서, 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본원에 개시된 구체예의 형태 및 세부 사항의 다양한 변화가 만들어질 수 있음이 본 기술분야의 기술자에게 명백할 것이다. 본원에 존재하는 구체예의 요소는 상호 배타적일 필요는 없으나, 본 기술분야의 기술자에 의해 인식되는 바와 같은 다양한 요구를 충족시키기 위해 상호 교환될 수 있다.
본원에 기술되는 구체예는 임의의 순열로 조합될 수 있다.
본원에서 사용된 어법(phraseology) 또는 용어(terminology)는 설명의 목적이며, 제한의 목적이 아님이 이해되어야 한다. 본 개시의 폭 및 범위는 전술한 예시적인 구체예 중 어느 것에 의해서도 제한되어서는 안되며, 다음의 청구항 및 그 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.

Claims (32)

  1. 평면 유리 기판을 다이(die)를 사용하여 비-평면 형상으로 냉간 성형(cold-forming)하는 단계;
    상기 냉간-성형된 유리 기판의 표면을 상기 다이를 사용하여 복수의 비-평면 지점에서 비-평면 강성(rigid) 지지 구조물에 결합시키는 단계; 및
    상기 냉간-성형된 유리 기판의 표면에 디스플레이를 적층하여 상기 디스플레이가 냉간-성형된 유리 기판을 통해 보이도록 디스플레이를 적층하는 단계를 포함하는 공정으로서,
    여기서 상기 다이는 직접 결합 다이이고,
    여기서 상기 냉간-성형된 유리 기판의 표면은, 상기 비-평면 강성 지지 구조물과 직접 접촉하지 않고 상기 비-평면 강성 지지 구조물에 의해 덮이지 않은, 개방된 영역을 포함하며,
    여기서 상기 개방된 영역은 상기 비-평면 강성 지지 구조물의 내부 에지에 의해 경계를 이루고,
    여기서 상기 개방된 영역은 상기 비-평면 강성 지지 구조물에 의해 유지되는 커브드(curved) 형상을 가지며,
    여기서 상기 디스플레이는 상기 비-평면 강성 지지 구조물의 내부 에지 내의 개방된 영역에 직접 적층되어, 상기 디스플레이는 비-평면 강성 지지 구조물에 의해 덮이지 않고, 및
    상기 결합시키는 단계는 상기 냉간-성형된 유리 기판과 비-평면 강성 지지 구조물 사이에 접착제를 적용함으로써 수행되는 공정.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 운송 수단 내부 시스템으로서,
    비-평면 형상 및 제1 주 표면 및 대향하는 제2 주 표면을 포함하는 냉간-성형된 유리 기판;
    복수의 비-평면 지점에서 상기 제1 주 표면에 직접 결합되는 비-평면 강성 지지 구조물; 및
    상기 냉간-성형된 유리 기판의 제1 주 표면에 직접 적층된 디스플레이;를 포함하고,
    여기서 상기 냉간-성형된 유리 기판의 제1 주 표면은, 상기 비-평면 강성 지지 구조물과 직접 접촉하지 않고 상기 비-평면 강성 지지 구조물에 의해 덮이지 않은, 개방된 영역을 포함하며,
    여기서 상기 개방된 영역은 상기 비-평면 강성 지지 구조물의 내부 에지에 의해 경계를 이루고,
    여기서 상기 개방된 영역은 상기 비-평면 강성 지지 구조물에 의해 유지되는 커브드 형상을 가지며,
    여기서 상기 디스플레이는 상기 비-평면 강성 지지 구조물의 내부 에지 내의 개방된 영역에 직접 적층되어, 상기 디스플레이는 비-평면 강성 지지 구조물에 의해 덮이지 않는, 운송 수단 내부 시스템.
  5. 삭제
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 냉간-성형된 유리 기판의 개방된 영역은 제1 비-평면 곡률을 포함하고, 상기 디스플레이는 상기 제1 비-평면 곡률과 일치하는 제2 비-평면 곡률을 포함하는, 운송 수단 내부 시스템.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 비-평면 강성 지지 구조물은 대시보드, 센터 콘솔, 계기판, 시트 백, 시트 프런트, 바닥판, 도어 패널, 필러, 및 암 레스트 중 적어도 하나에 부착되는, 운송 수단 내부 시스템.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 냉간-성형된 유리 기판은 상기 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이의 거리로서 정의된 두께를 포함하고, 상기 두께는 2 mm 이하인, 운송 수단 내부 시스템.
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