KR102518151B1 - 다색 감광성(photosensitive) 유리-계 부품 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
다색 유리-계 제품 및 이의 제조 방법이 개시된다. 상기 방법은 유리-계 부품을 형성하는 단계 및 제1 영역 및 제2 영역을 복사에 노출시켜 상기 제1 및 제2 영역이 상이한 크기의 금속 나노 입자를 갖도록 하는 단계를 포함하고, 이는 다색 유리 제품을 생성한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원인은 전체가 참조로서 본원에 포함된 2016년 6월 13일 출원된, 미국 가출원 번호 제 62/349,486 호의 우선권의 이익을 주장한다.
분야
본 개시의 구체예는 일반적으로 다색 유리-계 제품과 같은 유리-계 제품 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
유리-계 제품 및 특히 강화된 유리-계 제품은 휴대전화, 스마트폰, 태블릿, 비디오 플레이어, 정보 단말기(IT device), 랩탑 컴퓨터, 내비게이션 시스템 등과 같은 휴대용 또는 이동식 전자 통신 및 엔터테인먼트(entertainment) 장치용 커버 플레이트(plate) 또는 창(window)으로서 전자 장치에 널리 사용될 뿐 아니라, 건축(예를 들어, 창, 샤워 패널(panel), 조리대(countertop)), 운송(예를 들어, 자동차, 기차, 항공기, 선박), 가정용 기기와 같은 다른 적용(application) 또는 우수한 내파괴성을 가지나 얇고 경량인 제품이 요구되는 임의의 적용에도 사용된다. 다수의 색상 및/또는 다양한 패턴을 갖는 유리-계 제품은 다양한 미학적으로 만족스러운 유리-계 제품이 제조되는 것을 가능하게 한다.
따라서, 다색 유리-계 제품을 제조하는 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 화학적으로 강화된(예를 들어, 이온-교환된) 다색 유리-계 제품을 제조하는 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 개시의 관점 (1)은 일 제품을 제공한다. 상기 제품은 유리-계 기판을 포함한다. 상기 유리-계 기판은: 제1 평균 입자 직경을 갖는 구성 요소(component)의 금속 나노 입자를 함유하는 제1 영역; 및 상기 제1 평균 입자 직경과 상이한 제2 평균 입자 직경을 갖는 상기 구성 요소의 금속 나노 입자를 함유하는 제2 영역을 포함한다.
본 개시의 관점 (2)는 관점 (1)의 제품을 제공하며, 여기서 상기 유리-계 기판은: 40-85 mol% SiO2; 0-30 mol% Al2O3; 0-20 mol% B2O3; 0-10 mol% P2O5; 0-30 mol% Li2O+Na2O+K2O+Rb2O; 0-30 mol% MgO+CaO+SrO+BaO; 0-10 mol% of ZnO; 0-10 mol% ZrO2; 0-10 mol% Y2O3; 0-10 mol% La2O3; 0-10 mol% NiO; >0-5 mol% Au; 및 0-5 mol% 의 CeO2를 포함한다.
본 개시의 관점 (3)은 관점 (1) 또는 (2)의 제품을 제공하며, 여기서 상기 유리-계 기판은: 55-75 mol% SiO2; 10-20 mol% Al2O3; 0-5 mol% B2O3; 0-5 mol% P2O5; 10-25 mol% Li2O+Na2O+K2O+Rb2O; 0-10 mol% MgO+CaO+SrO+BaO; 0-5 mol%의 ZnO; 0-5 mol% ZrO2; 0-5 mol% Y2O3; 0-5 mol% La2O3; 0-5 mol% NiO; 0.001-0.1 mol% Au; 및 > 0-1 mol%의 CeO2를 포함한다.
본 개시의 관점 (4)는 관점 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 제품을 제공하며, 여기서 상기 구성 요소는 Au, Ag 및 Cu로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 개시의 관점 (5)는 관점 (1) 내지 (4) 중 어느 하나의 제품을 제공하며, 여기서 상기 구성 요소는 Au이다.
본 개시의 관점 (6)은 관점 (1) 내지 (5) 중 어느 하나의 제품을 제공하며, 여기서 상기 유리-계 기판은 감광제(photosensitizer)를 더욱 포함한다.
본 개시의 관점 (7)은 관점 (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 제품을 제공하며, 여기서 상기 유리-계 기판은 CeO2를 더욱 포함한다.
본 개시의 관점 (8)은 관점 (1) 내지 (7) 중 어느 하나의 제품을 제공하며, 여기서 상기 제1 영역은 90°내지 170°의 범위 밖의 색조 각(hue angle)을 갖는다.
본 개시의 관점 (9)는 관점 (1) 내지 (8) 중 어느 하나의 제품을 제공하며, 여기서 상기 제2 영역은 상기 구성 요소의 금속 나노 입자가 실질적으로 없고, 실질적으로 무색이다.
본 개시의 관점 (10)은 관점 (1) 내지 (9) 중 어느 하나의 제품을 제공하며, 여기서 상기 제2 영역은 상기 제1 영역의 색조 각과 상이한 색조 각을 갖는다.
본 개시의 관점 (11)은 관점 (1) 내지 (10) 중 어느 하나의 제품을 제공하며, 여기서 상기 유리-계 기판은 제3 평균 입자 직경을 갖는 상기 구성 요소의 금속 나노 입자를 함유하는 제3 영역을 더욱 포함하고, 상기 제3 평균 입자 직경은 상기 제1 평균 입자 직경 및 상기 제2 평균 입자 직경과 상이하다.
본 개시의 관점 (12)는 관점 (1) 내지 (11) 중 어느 하나의 제품을 제공하며, 여기서 상기 제1 평균 입자 직경은 약 50 nm 내지 약 250 nm이다.
본 개시의 관점 (13)은 관점 (1) 내지 (12) 중 어느 하나의 제품을 제공하며, 여기서 상기 유리-계 기판은 상기 유리-계 기판의 표면으로부터 압축 깊이로 연장하는 압축 응력 층을 포함한다.
본 개시의 관점 (14)는 관점 (1) 내지 (13) 중 어느 하나의 제품을 제공하며, 여기서 상기 유리-계 기판은 약 3 mm 미만의 두께를 갖는다.
본 개시의 관점 (15)는 소비자 전자 생산품을 제공한다. 상기 소비자 전자 생산품은: 전면, 후면 및 측면을 갖는 하우징; 적어도 부분적으로 상기 하우징 내에 제공되는 전기 구성 요소, 상기 전기 구성 요소는 적어도 컨트롤러, 메모리 및 디스플레이를 포함하며, 상기 디스플레이는 상기 하우징의 전면에 또는 전면에 인접하게 있고; 및 상기 디스플레이 위에 배치(dispose)된 커버 유리를 포함하며, 여기서 상기 커버 유리 또는 상기 하우징의 일부 중 적어도 하나는 관점 (1) 내지 (14) 중 어느 하나의 제품을 포함한다.
본 개시의 관점 (16)은 일 방법을 제공한다. 상기 방법은: 제1 영역 내에 금속 나노 입자 핵을 포함하는 조사(irradiate)된 유리-계 기판을 형성하기 위해 자외선 소스(source)로 유리-계 기판의 제1 영역을 조사하는 단계; 및 상기 제1 영역 내의 구성 요소의 금속 나노 입자를 포함하는 열 처리된 유리-계 기판을 형성하기 위해 상기 조사된 유리-계 기판을 열 처리하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 열 처리된 유리-계 기판은 상기 제1 평균 입자 직경과 상이한 제2 평균 입자 직경을 갖는 상기 구성 요소의 금속 나노 입자를 함유하는 제2 영역을 포함한다.
본 개시의 관점 (17)은 관점 (16)의 방법을 제공하며, 상기 방법은 상기 유리-계 소스를 조사하는 단계 전에 상기 유리-계 기판 및 상기 자외선 소스 사이에 마스크(mask)를 배치하는 단계를 더욱 포함한다.
본 개시의 관점 (18)은 관점 (17)의 방법을 제공하며, 여기서 상기 마스크는 잉크 젯 프린트(ink jet print)된다.
본 개시의 관점 (19)는 관점 (17) 또는 (18)의 방법을 제공하며, 여기서 상기 마스크는 상기 제1 영역에 비해 상기 제2 영역에서의 상기 자외선 소스의 조사의 세기를 감소시킨다.
본 개시의 관점 (20)은 관점 (17) 내지 (19) 중 어느 하나의 방법을 제공하며, 상기 방법은 상기 유리-계 기판에 조사하는 단계 후에 상기 마스크를 제거하는 단계를 더욱 포함한다.
본 개시의 관점 (21)은 관점 (16) 내지 (20) 중 어느 하나의 방법을 제공하며, 여기서 상기 구성 요소는 Au, Ag 및 Cu로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 개시의 관점 (22)는 관점 (16) 내지 (21) 중 어느 하나의 방법을 제공하며, 여기서 상기 유리-계 기판은 감광제를 더욱 포함한다.
본 개시의 관점 (23)은 관점 (16) 내지 (22) 중 어느 하나의 방법을 제공하며, 여기서 상기 유리-계 기판은 CeO2를 더욱 포함한다.
본 개시의 관점 (24)는 관점 (16) 내지 (23) 중 어느 하나의 방법을 제공하며, 상기 방법은 제2 방향으로부터의 자외선 소스로 상기 유리-계 기판을 제2 조사하는 단계를 더욱 포함하며, 여기서 상기 유리-계 기판의 제1 영역을 조사하는 단계는 제1 방향으로부터이고, 상기 제1 방향은 상기 제2 방향과 상이하다.
본 개시의 관점 (25)는 관점 (16) 내지 (24) 중 어느 하나의 방법을 제공하며, 여기서 상기 유리-계 기판의 열 처리 단계는 오직 상기 유리-계 기판의 열 처리이다.
본 개시의 관점 (26)은 관점 (16) 내지 (25) 중 어느 하나의 방법을 제공하며, 여기서 상기 조사된 유리-계 제품은 상기 유리-계 기판에 비해 실질적으로 색상 변화를 나타내지 않는다.
본 개시의 관점 (27)은 관점 (16) 내지 (26) 중 어느 하나의 방법을 제공하며, 상기 방법은 상기 열-처리된 유리-계 기판을 이온 교환하는 단계를 더욱 포함한다.
본 개시의 관점 (28)은 관점 (16) 내지 (27) 중 어느 하나의 방법을 제공하며, 상기 방법은 다운-드로우(down-draw) 공정으로 상기 유리-계 기판을 형성하는 방법을 더욱 포함한다.
본 개시의 관점 (29)는 관점 (16) 내지 (28) 중 어느 하나의 방법을 제공하며, 여기서 상기 유리-계 기판은: 40-85 mol% SiO2; 0-30 mol% Al2O3; 0-20 mol% B2O3; 0-10 mol% P2O5; 0-30 mol% Li2O+Na2O+K2O+Rb2O; 0-30 mol% MgO+CaO+SrO+BaO; 0-10 mol%의 ZnO; 0-10 mol% ZrO2; 0-10 mol% Y2O3; 0-10 mol% La2O3; 0-10 mol% NiO; >0-5 mol% Au; 및 0-5 mol%의 CeO2를 포함한다.
본 개시의 관점 (30)은 관점 (16) 내지 (29) 중 어느 하나의 방법을 제공하며, 여기서 상기 열 처리 단계는 약 0.5 시간 내지 약 4 시간 동안 약 500 ℃ 내지 약 900 ℃의 온도에서 수행된다.
본 개시의 관점 (31)은 관점 (16) 내지 (30) 중 어느 하나의 방법을 제공하며, 여기서 상기 유리-계 기판에 조사하는 단계는 약 0.1 시간 내지 약 10 시간 동안 약 1 mW 내지 약 20 mW의 세기에서 발생한다.
특허 또는 출원 파일은 컬러로(in color) 실행되는(executed) 적어도 하나의 도면을 함유한다. 색상 도면(들)을 갖는 본 특허 또는 특허 출원 공보의 사본은 요청 및 필요한 수수료의 지불 시에 특허청에 의해 제공될 것이다.
도 1은 마스크를 통한 유리-계 부품의 복사(radiation)에의 노출의 묘사이다.
도 2는 UV 복사에 노출되고 열 처리된, 다양한 시간 동안 UV 복사에 노출된 영역을 갖는 다-색 유리-계 제품의 컬러 사진이다.
도 3은 마스크 및 UV 복사에 노출되는 유리-계 제품의 영역을 제한하기 위해 마스크를 사용한 후, 이후의 후속 열 처리에 의해 제조된 다-색 유리-계 제품의 컬러 사진이다.
도 4는 마스크, UV 복사에 노출되는 유리-계 제품의 영역을 제한하기 위해 마스크를 사용한 후, 이후의 후속 열 처리에 의해 제조된 다-색 유리-계 제품 및 UV 복사에 노출되는 유리-계 제품의 영역을 제한하기 위한 마스크를 사용한 후, 마스크 및 후속 열 처리의 제한 없는 UV 복사에의 노출 및 이후의 후속 열 처리에 의해 제조된 다-색 유리-계 제품의 컬러 사진이다.
도 5는 다양한 UV 복사 불투명도(opacity)를 갖는 마스크를 사용하여 제조된 다-색 유리-계 제품의 컬러 사진이다.
도 6a는 본원에 개시된 임의의 유리-계 제품을 포함하는 예시적인 전자 장치의 평면도이다.
도 6b는 도 6a의 예시적인 전자 장치의 사시도이다.
도 1은 마스크를 통한 유리-계 부품의 복사(radiation)에의 노출의 묘사이다.
도 2는 UV 복사에 노출되고 열 처리된, 다양한 시간 동안 UV 복사에 노출된 영역을 갖는 다-색 유리-계 제품의 컬러 사진이다.
도 3은 마스크 및 UV 복사에 노출되는 유리-계 제품의 영역을 제한하기 위해 마스크를 사용한 후, 이후의 후속 열 처리에 의해 제조된 다-색 유리-계 제품의 컬러 사진이다.
도 4는 마스크, UV 복사에 노출되는 유리-계 제품의 영역을 제한하기 위해 마스크를 사용한 후, 이후의 후속 열 처리에 의해 제조된 다-색 유리-계 제품 및 UV 복사에 노출되는 유리-계 제품의 영역을 제한하기 위한 마스크를 사용한 후, 마스크 및 후속 열 처리의 제한 없는 UV 복사에의 노출 및 이후의 후속 열 처리에 의해 제조된 다-색 유리-계 제품의 컬러 사진이다.
도 5는 다양한 UV 복사 불투명도(opacity)를 갖는 마스크를 사용하여 제조된 다-색 유리-계 제품의 컬러 사진이다.
도 6a는 본원에 개시된 임의의 유리-계 제품을 포함하는 예시적인 전자 장치의 평면도이다.
도 6b는 도 6a의 예시적인 전자 장치의 사시도이다.
몇몇 예시적인 구체예를 기술하기 전에, 본 개시는 이하의 개시에서 설명되는 구성 또는 공정 단계의 세부 사항에 제한되지 않음이 이해되어야 한다. 본원에 제공된 개시는 다른 구체예를 가능하게 하고 다양한 방식으로 실시되거나 수행되도록 할 수 있다.
본 명세서 전체에 걸친 "일 구체예", "특정 구체예", "다양한 구체예", "일 이상의 구체예" 또는 "구체예"에 대한 참조는 상기 구체예와 관련하여 기술된 특정 특징, 구조, 물질 또는 특성이 본 개시의 적어도 일 구체예 내에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 다양한 곳에서 "일 이상의 구체예에서", "특정 구체예에서", "다양한 구체예에서", "일 구체예에서" 또는 "구체예에서"와 같은 문구의 출현은 반드시 동일한 구체예를 의미하는 것은 아니다. 또한, 특정 특징, 구조, 물질 또는 특성은 일 이상의 구체예에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다. 본원에 기술된 다양한 유리-계 제품 및 방법은 건축용 유리-계 기판, 차량 글레이징(glazing), 차량 내부 유리-계 기판, 가정용 기기 유리-계 기판, 핸드헬드(handheld) 장치 유리-계 기판(스크린 커버 또는 하우징으로서 사용되는 부품과 같은) 및 웨어러블(wearable) 장치 유리-계 기판으로부터 선택될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "유리-계 제품", "유리-계 기판", "유리-계 부품" 및 "유리-계 커버"는 전체적으로 또는 부분적으로 유리로 만들어진 임의의 물체를 포함하는 가장 넓은 의미로 사용된다. 유리-계 제품은 유리 및 비-유리 물질의 적층체(laminate), 유리 및 결정질 물질의 적층체 및 유리-세라믹(비정질상 및 결정질상을 포함함)을 포함한다. 달리 명시되지 않는 한, 모든 조성은 몰 퍼센트(mol%)로 표현된다. 일 이상의 구체예에 따른 유리 기판 및 제품은 소다 석회 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리로부터 선택될 수 있다. 일 이상의 구체예에서, 기판 또는 부품은 유리 또는 유리-세라믹이고, 유리 또는 유리-세라믹은 예를 들어, 열 강화되거나, 템퍼링된(tempered) 유리/유리-세라믹 또는 화학적으로 강화된 유리/유리-세라믹과 같이 강화될 수 있다. 일 이상의 구체예에서, 강화된 유리-계 기판 또는 제품은 화학적으로 강화된 유리-계 기판 내에서 화학적으로 강화된 유리-계 기판의 표면으로부터 적어도 10 ㎛ 내지 수십 미크론의 깊이의 압축 응력 층의 깊이(DOL)로 연장하는 CS(압축 응력)를 갖는 압축 응력(CS) 층을 갖는다. 일 이상의 구체예에서, 유리-계 기판은 화학적으로 강화된 유리-계 기판이다.
용어 "실질적으로" 및 "약"은 임의의 정량적 비교, 수치, 측정 또는 다른 표현에 기인할 수 있는 고유의 불확실성의 정도를 나타내기 위해 본원에 이용될 수 있음에 주목해야 한다. 이들 용어는 또한 정량적 표현이 계쟁 중인 주제의 기본 기능의 변화를 초래하지 않고 명시된 기준으로부터 변화할 수 있는 정도를 나타내기 위해 이용된다. 따라서, 예를 들어, "실질적으로 MgO가 없는" 유리-계 제품은 MgO가 유리-계 제품 내로 적극적으로 첨가되거나 배치(batch)되지 않으나, 오염 물질로서 매우 소량 존재할 수 있는 유리-계 제품이다.
본 개시의 일 이상의 구체예는 연속적인 다색 유리-계 기판을 포함하는 다색 유리-계 제품을 제공한다. 다색 유리-계 제품 또는 기판은 평면일 수 있거나, 일 이상의 방향(예를 들어, x, y 및/또는 z 평면)으로 휘어져 3-차원적 기판 또는 제품을 제공할 수 있다. 유리-계 기판 또는 제품은 냉간-성형(cold-form)될 수 있다. 일 이상의 구체예에서, 기판 또는 제품은 적어도 하나의 방향(예를 들어, x, y 및/또는 z 평면)으로 휜다. 일 이상의 구체예에서, 유리-계 기판 또는 제품은 예를 들어, 비스듬한(beveled) 에지(edge)를 가짐으로써 2.5-차원을 가질 수 있다.
유리-계 기판은 임의의 적절한 크기 및 형상을 가질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 유리-계 기판은 약 2.5 mm 미만, 약 2 mm 미만, 약 1.5 mm 미만, 약 1 mm 미만, 약 0.7 mm 미만, 약 0.5 mm 미만과 같은 약 3 mm 미만의 두께를 가질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 유리-계 제품은 적어도 하나의 3 mm 초과하는 치수를 갖는 유리 블랭크(blank)와 같은 유리 블랭크의 형태로 제공될 수 있다.
유리-계 기판은 제1 구성 요소를 함유할 수 있으며, 여기서 제1 구성 요소는 표면 플라즈몬(plasmon) 효과를 나타내는 금속 입자를 형성할 수 있다. 제1 구성 요소는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 구성 요소는 바람직하게는 금이다. 제1 구성 요소의 함량은 0.001 mol% 내지 약 0.1 mol%과 같이 0 mol% 초과 내지 약 5 mol%의 범위 내일 수 있다. 제1 구성 요소는 계속적인 유리-계 기판의 적어도 일부에 걸쳐 분포된 나노 입자의 형태일 수 있다. 본원에서 이용된 바와 같이, "나노 입자"는 나노미터 레짐(regime)(1 nm 내지 1000 nm)에서 적어도 하나의 치수를 갖는 입자를 의미한다. 제1 구성 요소의 금속 나노 입자의 크기는 금속 나노 입자를 함유하는 유리-계 기판의 영역의 관측된 색상과 직접적으로 관련된다. 몇몇 구체예에서, 금속 나노 입자는 약 1 nm 내지 약 400 nm, 약 1 nm 내지 약 300 nm, 약 1 nm 내지 약 200 nm, 약 1 nm 내지 약 100 nm, 약 50 nm 내지 약 250 nm, 약 5 nm 내지 약 20 nm과 같이 약 1 nm 내지 약 500 nm 또는 이들에 함유된 임의의 하위-범위(sub-range)의 평균 입자 직경을 가질 수 있다. 본원에서 이용된 바와 같이, 평균 입자 직경은 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 측정된다. 일반적으로, 입자-간 간격에 의해 입증될 수 있는 나노 입자의 농도는 UV 복사 노출이 증가함에 따라 증가할 수 있다.
몇몇 구체예에서, 연속적인 유리-계 기판은 제1 평균 입자 직경을 갖는 제1 구성 요소의 금속 나노 입자를 갖는 제1 영역을 함유할 수 있다. 유리-계 기판의 제2 영역은 제1 평균 입자 직경과 상이한 제2 평균 입자 직경을 갖는 제1 구성 요소의 금속 나노 입자를 함유할 수 있다. 이러한 평균 입자 직경의 차이는 제1 및 제2 영역 사이의 관측된 색상의 차이를 만든다. 본원에서 이용된 바와 같이, 금속 나노 입자가 실질적으로 없거나 금속 나노 입자가 없는 영역은 0 nm의 평균 금속 나노 입자 입자 직경을 갖는 금속 나노 입자 및/또는 색상을 만들기에는 너무 작은 금속 입자를 함유하는 것으로 간주된다. 몇몇 구체예에서, 연속적인 유리-계 기판은 연속적인 유리-계 기판의 다른 영역 내에 금속 나노 입자의 평균 입자 크기와 상이한 평균 입자 크기를 갖는 금속 나노 입자를 함유하는 제3 영역과 같은 추가적인 영역을 함유할 수 있다. 연속적인 유리-계 기판은 적어도 2개의 상이한 착색(colored) 영역을 함유할 수 있으며, 몇몇 구체예에서는 2개를 초과하는 상이한 착색 영역을 포함할 수 있다. 연속적인 유리-계 기판은 적어도 2개의 상이한 착색 영역을 함유할 때 "다색"으로 간주되며, 이 목적을 위해 착색 영역으로 간주되는 투명(clear) 또는 무색 영역이 있다.
유리-계 기판은 다양한 색상을 나타낼 수 있다. 몇몇 구체예에서, 유리-계 기판은 90°내지 170°외의 색조 각을 갖는 색상을 나타낼 수 있다. 다르게 말하면, 유리-계 기판은 0° 내지 90° 및 170° 및 360°의 색조 각을 갖는 색상을 나타낼 수 있다. 몇몇 구체예에서, 유리-계 기판에 의해 나타나는 색상의 채도 값(C)은 1 내지 40의 범위 내일 수 있다. 몇몇 구체예에서, 30 초과의 채도 값(C)이 나타났다. 유리-계 기판은 80 내지 65의 L* 값, -5 내지 40의 a* 값 및 -15 내지 5의 b* 값을 갖는 색상을 나타낼 수 있다. 유리-계 기판에 의해 나타나는 색상은 핑크색, 청색, 마젠타색(magenta) 및 적색을 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 유리-계 기판은 무색 영역과 함께 일 이상의 색상을 나타낸다.
유리-계 기판은 감광성이다. 몇몇 구체예에서, 유리-계 기판은 제2 구성 요소로 감광제를 함유할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 감광제는 자외선 복사에 반응하여 유리-계 기판 내에 전자-홀(hole) 페어(pair)를 형성하는 금속 산화물을 포함할 수 있다. 이후, 전자-홀 페어는 전자가 제1 구성 요소와 반응하여 제1 구성 요소의 금속 나노 입자의 핵 형성이 가능한 핵을 형성하기에 충분한 시간 동안 존재하도록 유리-계 기판의 밴드 갭(band gap)과 상호 작용할 수 있다.
감광제는 본 기술분야에서 사용되는 임의의 감광제를 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 감광제는 산화 세륨, 산화 유로퓸, 산화 구리 또는 이들의 조합일 수 있다. 감광제의 함량은 0 mol% 초과 내지 약 4 mol%, 0 mol% 초과 내지 약 3 mol%, 0 mol% 초과 내지 약 2 mol%, 0 mol% 내지 약 1 mol% 또는 이들에 함유되는 임의의 하위-범위와 같이 약 0 mol% 내지 약 5 mol%일 수 있다. 몇몇 구체예에서, 감광제는 유리-계 기판의 밴드 갭을 초과하는 에너지를 갖는 UV 복사 소스가 사용되는 경우 필요하지 않을 수 있다.
유리-계 기판은 연속적인 것으로 언급될 수 있다. 본원에 이용된 바와 같이, "연속적인 유리-계" 기판은 단일 조각이고 단일 벌크(bulk) 조성물을 갖는 유리-계 기판을 의미한다.
몇몇 구체예에서, 다색 유리-계 기판은 색상의 깊이를 갖는 것으로 언급될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 다색 유리-계 제품은 선 또는 격자의 주기적인 배열을 포함할 수 있으며, 다색 유리-계 제품은 몇몇 구체예에서 색상 구배를 나타낼 수 있다.
몇몇 구체예에서, 다색 유리-계 제품은 보다 나은 "촉감(feel to hand)"을 제공하기 위한 텍스처드(textured) 표면을 가질 수 있다. 텍스처드 표면은 대안적으로 "헤이징된(hazed)" 표면으로 언급될 수 있으며 "끈적-부드러움"으로부터 "벨벳같은-부드러움" 내지 "거침" 범위의 "손-느낌(hand-feel)"을 제공하는 거칠기의 범위를 가질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 텍스처(texture)는 착색 패턴을 보완하거나 정렬(align)하는 방식으로 수행될 수 있다.
일 이상의 구체예에 따르면, 코팅을 더욱 포함하는 유리-계 제품이 제공된다. 일 이상의 구체예에서, 유리-계 제품은 내스크래치성, 손상(날카로운 첩촉에 의해 유도된 파괴와 같은)으로부터의 보호, 항균 특성, 반사 방지 특성, 용량성(capacitive) 터치 감도, 포토크로믹(photocromic) 코팅 또는 다른 광학적 성질과 같은 기능을 위해 적용되는 코팅을 포함한다. 코팅은 화학적 증착(chemical vapor deposition)(예를 들어, 플라즈마 강화 화학적 증착, 저-압 화학적 증착, 대기압 화학적 증착 및 플라즈마 강화 대기압 화학적 증착), 물리적 증착(예를 들어, 반응성 또는 비-반응성 스퍼터링(sputtering) 또는 레이저 제거(ablation)), 열 또는 e-빔 증발 및/또는 원자 층 침착(deposition)과 같은 임의의 적절한 기술에 의해 적용될 수 있다. 코팅은 또한 딥-코팅(dip-coating), 분무, 브러싱(brushing), 스핀-코팅(spin-coating) 및 다른 적절한 코팅 적용 기술에 의해 적용될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 유리-계 기판은: 40-85 mol% SiO2; 0-30 mol% Al2O3; 0-20 mol% B2O3; 0-10 mol% P2O5; 0-30 mol% Li2O+Na2O+K2O+Rb2O; 0-30 mol% MgO+CaO+SrO+BaO; 0-10 mol%의 ZnO; 0-10 mol% ZrO2; 0-10 mol% Y2O3; 0-10 mol% La2O3; 0-10 mol% NiO; >0-5 mol% Au; 및 0-5 mol%의 CeO2를 포함하는 벌크 조성을 가질 수 있다. 또 다른 구체예에서, 유리-계 기판은: 55-75 mol% SiO2; 10-20 mol% Al2O3; 0-5 mol% B2O3; 0-5 mol% P2O5; 10-25 mol% Li2O+Na2O+K2O+Rb2O; 0-10 mol% MgO+CaO+SrO+BaO; 0-5 mol%의 ZnO; 0-5 mol% ZrO2; 0-5 mol% Y2O3; 0-5 mol% La2O3; 0-5 mol% NiO; 0.001-0.1 mol% Au; 및 >0-1 mol%의 CeO2를 포함하는 벌크 조성을 가질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 유리-계 기판은 0.001 mol% 내지 0.01 mol%, 0.001 mol% 내지 0.1 mol%, 0.001 mol% 내지 2 mol%, 0.001 mol% 내지 3 mol%, 0.001 mol% 내지 4 mol% 또는 이들에 함유되는 하위-범위와 같이, 0 mol% 초과 내지 5 mol%인 금, 은 및/또는 구리의 농도를 포함할 수 있다.
몇몇 구체예에서, 유리-계 기판은 이온-교환 가능하다. 몇몇 구체예에서, 유리-계 기판은 이온 교환 가능한 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물이다. 몇몇 구체예에서, 유리-계 기판은 이온 교환 가능한 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리 조성물이다.
유리-계 제품은 UV 복사에 유리-계 기판의 제1 영역을 노출시키는 단계 및 그 후 다색 유리-계 기판을 제조하기 위해 상기 UV 조사된 유리-계 기판을 열 처리하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다. 유리-계 기판 내에 제조된 색상은 복사 노출 및 열 처리 조건에 기초하여 결정된다.
유리-계 기판의 UV 조사는 조사된 영역 내에 금속 입자 핵을 제조한다. UV 복사는 유리-계 기판 내에 용해된 금속 구성 요소와 반응하기에 충분한 시간 주기 동안 생존하는 전자를 갖는 유리-계 기판 내의 전자-홀 페어 및 금속 입자 핵을 형성하기에 충분한 에너지를 갖는다. 몇몇 구체예에서, 전자-홀 페어는 유리-계 기판 내에 감광화 작용제(photosensitizing agent)를 갖는 UV 복사의 반응에 의해 형성될 수 있다. 임의의 특정 이론에 구속되기를 바라지 않고, 금속 입자 핵은 후속의 열 처리 단계 동안 금속 나노 입자의 성장의 핵 생성을 가능하게 하는 매우 작은 금속 입자일 수 있다. 유리-계 기판 내에 형성된 금속 입자 핵의 농도는 후속 열 처리 단계 동안 형성된 금속 나노 입자의 크기와 반비례 관계이고, 금속 입자 핵의 보다 큰 농도는 보다 작은 평균 입자 직경을 갖는 금속 나노 입자를 생성한다. 이러한 방식으로, 보다 긴 복사 노출 시간은 보다 작은 금 입자 및 적색 색조를 갖는 영역을 생성한다. 유사하게, 보다 짧은 복사 노출 시간을 갖는 금 입자의 입자 크기가 증가하면, 이는 보다 청색의 색조를 생성한다. 유리-계 기판 내에 생성된 색상 또는 색조는 주로 복사에의 노출 동안의 노출 플럭스(flux)의 함수로서 간주될 수 있다. 노출에서 제공되는 노출 플럭스의 정도는 시간 및 세기의 곱으로 표현된다. 식으로는, 노출 플럭스 = 세기 × 시간이다.
몇몇 구체예에서, UV 복사 소스에 노출되는 유리-계 제품은 제조된 형태로 있을 수 있다. 예를 들어, UV 조사에 도입된 유리-계 기판은 초기 형성 후, 이온 교환 또는 이온 주입(implantation)을 통한 것과 같은 추가의 또 다른 요소(element)에 도입되지 않을 수 있다.
UV 복사는 임의의 적절한 UV 복사 소스에 의해 제조될 수 있다. 몇몇 구체예에서, UV 광은 플러드(flood) 노출의 방식으로 사용될 수 있다. 몇몇 구체예에서, UV 소스는 시준된(collimated) 크세논 램프일 수 있다. 또 다른 구체예에서, UV 소스는 레이저일 수 있으며, 몇몇 구체예에서 레이저는 유리-계 기판에 대해 이동되어 유리-계 기판의 특정 영역을 UV 복사에 노출시킬 수 있다. UV 복사 노출은 다양한 노출 시간 및 노출 세기에 대해 수행될 수 있다. 몇몇 구체예에서, UV 복사 노출은 약 0.5 시간 내지 약 9 시간, 약 1 시간 내지 약 8 시간, 약 2 시간 내지 약 7 시간, 약 3 시간 내지 약 6 시간, 약 4 시간 내지 약 5 시간 또는 이들에 함유된 하위 범위와 같이, 약 0.1 시간 내지 약 10 시간 동안 수행될 수 있다. 몇몇 구체예에서, UV 복사 노출은 약 10 mW와 같이, 약 1 mW 내지 약 20 mW의 세기에서 수행될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 마스크는 유리-계 기판 및 UV 소스 사이에 배치될 수 있다. 마스크의 사용은 UV 소스가 플러드 노출을 생성하는데 사용될 때 특히 매력적이다. 도 1을 참조하면, UV 노출 동안 마스크(360)는 몇몇 구체예에 따른 감광성 유리-계 기판(340) 사이에 배치될 수 있다. 마스크(360)는 복사 차폐(blocking) 패턴을 제공하며, 이는 복사에 노출된 조사된 영역(345)을 초래한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 복사는 마스크(360)를 향하는 화살표에 의해 표현된다. 복사 노출 시간 및/또는 세기는 유리-계 기판(340)의 상이한 영역에서 변화되어 상이한 금속 입자 핵 농도를 갖는 조사된 영역(345)을 제공할 수 있고, 이는 열 처리 후의 상이한 색상을 초래한다.
마스크는 임의의 적절한 공정에 의해 제조될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 마스크는 잉크 젯 프린팅 공정에 의해 제조될 수 있다. 마스크는 유리-계 기판의 표면 또는 유리 캐리어 기판과 같은 투명 캐리어 기판 상에 직접적으로 제조될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 마스크는 UV 복사에 대해 완전히 불투명할 수 있다. 또 다른 구체예에서, 마스크는 부분적으로 UV 복사에 대해 불투명할 수 있으며, UV 복사에 대해 상이한 수준의 불투명성을 갖는 적어도 2개의 영역을 포함할 수 있다. 마스크의 상이한 수준의 불투명성은 복사 세기의 상이한 수준에 노출되는 유리-계 기판의 영역을 생성한다. 몇몇 구체예에서, 마스크는 유리-계 기판 및 여러 방향으로부터의 UV 복사 소스 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 마스크는 유리-계 기판의 제1 표면과 제1 UV 소스 사이에 배치될 수 있으며, 제2 마스크는 유리-계 기판의 제2 표면과 제2 UV 소스 사이에 배치될 수 있다. 마스크는 UV 복사 노출의 종료 후에 제거될 수 있으며, 몇몇 구체예에서는 조사된 유리-계 기판의 열 처리 전에 제거될 수 있다.
몇몇 구체예에서, UV 복사가 유리-계 기판에 충돌(impinge)하는 방향은 유리-계 기판의 조사 동안 변화될 수 있다. 일 구체예에서, 유리-계 기판은 전면으로부터의 UV 복사에 노출될 수 있고, 또한 후면으로부터의 UV 복사에 노출될 수 있다. 유리-계 기판 내에서의 금속 입자 핵 제조에서의 UV 복사의 효율성은 UV 복사의 유리-계 기판 내로의 깊이가 증가함에 따라 감소된다. 이는 유리-계 기판을 생성할 수 있으며, 여기서 유리-계 기판 내 상이한 깊이에서 제조되는 색상은 상이하다. 유리-계 기판을 반대 방향과 같은 상이한 방향으로부터의 UV 복사에 노출시키는 것은 유리-계 기판의 깊이에 걸쳐 보다 일관된(consistent) 색상을 생성할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 다양한 UV 충돌 각의 사용은 그렇지 않으면 두꺼운 유리 기판 내의 깊게 포화된 적색 색상과 같은 얻을 수 없는 효과를 가능하게 할 수 있다.
유리-계 제품은 임의의 적절한 조건 하에 열 처리될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 열 처리는 200 ℃ 내지 900 ℃, 300 ℃ 내지 800 ℃, 400 ℃ 내지 700 ℃, 500 ℃ 내지 600 ℃ 또는 이들에 함유된 임의의 하위 범위와 같이, 150 ℃ 내지 1000 ℃의 열에 조사된 유리-계 기판을 노출시키는 단계를 포함할 수 있다. 열 처리는 15분 내지 18 시간, 30분 내지 12 시간, 1 시간 내지 10 시간 또는 이들에 함유된 임의의 하위 범위와 같이, 5분 내지 24 시간의 시간 동안 수행될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 열 처리는 제한 없이 임의의 적절한 분위기에서 수행될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 열 처리는 실질적으로 동일한 효율성을 갖는 주위(ambient) 분위기 또는 불활성 분위기에서 수행된다.
몇몇 구체예에서, 다색 유리-계 제품은 복사에 대한 단일 노출 및 단일 열 처리 단계로 제조된다. 몇몇 구체예에서, 유리-계 기판은 UV 복사 노출 후 및 열 처리 전에 색상 변화를 나타내지 않는다. 은 장식이 유리 내의 NaF 결정의 팁(tip) 상에 성장된 Joseph 유리와 같은 다른 감광성 유리-계 재료는 다색상을 제조하기 위해 다중 열 처리 단계, 다중 UV 노출, 구배가 있는 열 처리 단계 또는 이들의 몇몇 조합을 요구한다.
몇몇 구체예에서, 유리-계 제품의 제조 방법은 유리-계 기판을 강화하기 위해 유리-계 기판을 이온-교환하는 단계를 추가적으로 포함한다. 몇몇 구체예에서, 이온 교환 강화는 이온-교환 가능한 유리 또는 유리-세라믹 기판의 외부 영역 내에 100 MPa 내지 1100 MPa 이상의 범위 내의 크기를 갖는 압축 응력(CS)을 형성한다. 몇몇 구체예에서, 이온 교환 강화는 이온-교환 가능한 유리 또는 유리-세라믹 기판의 외부 영역 내에 600 MPa 내지 1100 MPa 이상의 범위 내의 크기를 갖는 압축 응력(CS)을 형성한다. 몇몇 구체예에서, 이온 교환은 유리-계 제품의 열 처리 후에 발생하여 유리-계 제품이 이온 교환 처리 전에 다색으로 착색되도록 한다.
연속적인 유리-계 기판은 다양한 상이한 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 유리-계 기판 형성 방법은 플로트(float) 유리 공정 및 퓨전 드로우(fusion draw) 및 슬롯 드로우(slot draw) 공정과 같은 다운-드로우 공정을 포함한다. 플로트 유리 공정에 의해 제조된 유리-계 기판은 매끄러운 표면 및 균일한 두께에 의해 특징지어지고, 주석(tin)과 같은 용융된 금속의 베드(bed) 상에 용융 유리를 플로팅함에 의해 제조된다. 예시적인 공정에서, 용융된 주석 베드의 표면 상으로 공급되는 용융 유리는 플로팅 유리 리본을 형성한다. 유리 리본이 주석 욕을 따라 유동함에 따라, 온도는 유리 리본이 주석으로부터 롤러 상으로 리프트(lift)될 수 있는 고체 유리-계 기판으로 응고(solidify)될 때 까지 점차 감소된다. 일단 욕을 벗어나면, 유리-계 기판은 더욱 냉각되고 어닐링되어 내부 응력을 감소시킬 수 있다.
다운-드로우 공정은 비교적 깨끗한(pristine) 표면을 갖는 균일한 두께를 갖는 유리-계 기판을 제조한다. 유리-계 기판의 평균 굽힘 강도(flexural strength)가 표면 결함의 양 및 크기에 의해 제어되므로, 최소의 접촉을 갖는 깨끗한 표면은 보다 높은 초기 강도를 갖는다. 이러한 고 강도 유리-계 기판이 이후에 더욱 강화(예를 들어, 화학적으로)되면, 생성된 강도는 래핑되고(lapped) 폴리싱된(polished) 표면을 갖는 유리-계 기판의 강도보다 높을 수 있다. 다운-드로우된 유리-계 기판은 약 2 mm 미만의 두께로 드로우될 수 있다. 또한, 다운 드로우된 유리-계 기판은 추가적인 고비용의 그라인딩(grinding) 및 폴리싱 없이 기판의 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 측면 상의 채널의 길이를 따라 탑(top)에서 개방되는 위어(weir)를 갖는다. 채널이 용융된 물질로 채워지면, 용융 유리는 위어를 오버플로우(overflow)한다. 중력으로 인해, 용융 유리는 2개의 유동 유리 필름으로서 드로잉 탱크의 외부 표면을 아래쪽으로 유동한다. 드로잉 탱크의 이러한 외부 표면은 아래로 및 내측으로 연장하여 이들이 드로잉 탱크의 에지 아래에서 만나도록 한다. 2개의 유동 유리 필름은 이 에지에서 만나 융합하여 단일 유동 유리-계 기판을 형성한다. 퓨전 드로우 방법은 채널을 통해 유동하는 2개의 유리 필름이 함께 융합되기 때문에, 생성된 유리-계 기판의 외부 표면 중 어느 것도 기기의 어느 부분과도 접촉하지 않는다는 장점을 제공한다. 따라서, 퓨전 드로우된 유리-계 기판의 표면 특성은 이러한 접촉에 의해 영향받지 않는다.
슬롯 드로우 공정은 퓨전 드로우 공정과 구별된다. 슬롯 드로우 공정에서, 용융된 원료 유리는 드로잉 탱크에 제공된다. 드로잉 탱크의 버텀(bottom)은 슬롯의 길이를 연장하는 노즐(nozzle)을 갖는 개방된 슬롯을 갖는다. 용융 유리는 슬롯/노즐을 통해 유동하고 아래로 연속적인 기판으로서 어닐링 영역 내로 드로우된다. 몇몇 구체예에서, 유리-계 기판에 대해 사용되는 조성물은 Na2SO4, NaCl, NaF, NaBr, K2SO4, KCl, KF, KBr 및 SnO2를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 청징제(fining agent) 0-2 mol%과 함께 배치될 수 있다.
유리-세라믹을 포함하는 유리-계 기판은 유리 기판과 동일한 방식으로 강화될 수 있음에 유의해야 한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "강화된 기판"은 예를 들어 유리-계 기판의 표면 내에서 보다 작은 이온의 보다 큰 이온으로의 이온-교환을 통해 화학적으로 강화된 유리-계 기판을 의미할 수 있다. 그러나, 열 템퍼링 또는 열 강화와 같은 본 기술분야에서 공지된 열적 강화 방법이 강화된 유리-계 기판을 형성하기 위해 이용될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 유리-계 기판은 화학적 강화 공정 및 열적 강화 공정의 조합을 사용하여 강화될 수 있다.
유리-계 기판은 소다 석회 유리 및 다양한 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함하는 다양한 유리 조성물을 포함할 수 있다. 유리-계 제품을 제조하는데 사용될 수 있는 유리 조성물의 비-제한적인 예는 SiO2 55-69%, Al2O3 18-25%, Li2O 3-5%, Na2O+K2O 0-30%, MgO+CaO+SrO+BaO 0-5%, ZnO 0-4%, TiO2 0-5%, ZrO2 0-5%, TiO2+ZrO2+SnO2 2-6%, P2O5 0-8%, F 0-1%, 및 B2O3 0-2%를 포함하는 조성(중량%)을 갖는 리튬 알루미노실리케이트 유리를 포함한다. 다른 구체예에서, 유리-계 제품을 제조하는데 사용될 수 있는 유리 조성물은 SiO2 57-66%, Al2O3 18-23%, Li2O 3-5%, Na2O+K2O 3-25%, MgO+CaO+SrO+BaO 1-4%, ZnO 0-4%, TiO2 0-4%, ZrO2 0-5%, TiO2+ZrO2+SnO2 2-6%, P2O5 0-7%, F 0-1%, 및 B2O3 0-2%를 포함하는 조성(중량%)을 갖는 리튬 알루미노실리케이트 유리를 포함한다. 다른 구체예에서, 유리-계 제품을 제조하는데 사용될 수 있는 유리 조성물은 SiO2 57-63%, Al2O3 18-22%, Li2O 3.5-5%, Na2O+K2O 5-20%, MgO+CaO+SrO+BaO 0-5%, ZnO 0-3%, TiO2 0-3%, ZrO2 0-5%, TiO2+ZrO2+SnO2 2-5%, P2O5 0-5%, F 0-1% 및 B2O3 0-2%를 포함하는 조성(중량%)을 갖는 리튬 알루미노실리케이트 유리를 포함한다.
다른 구체예에서, 유리-계 제품을 제조하는데 사용될 수 있는 유리 조성물은 SiO2 40-81%, Al2O3 0-6%, B2O3 0-5%, Li2O+Na2O+K2O 5-30%,MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-30%, TiO2+ZrO2 0-7% 및 P2O5 0-2%를 포함하는 조성(중량%)을 갖는 소다 석회 유리를 포함한다. 다른 구체예에서, 유리-계 제품을 제조하는데 사용될 수 있는 유리 조성물은 SiO2 50-81%, Al2O3 0-5%, B2O3 0-5%, Li2O+Na2O+K2O 5-28%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-25%, TiO2+ZrO2 0-6% 및 P2O5 0-2%를 포함하는 조성(중량%)을 갖는 소다 석회 유리를 포함한다. 다른 구체예에서, 유리-계 제품을 제조하는데 사용될 수 있는 유리 조성물은 SiO2 55-76%, Al2O3 0-5%, B2O3 0-5%, Li2O+Na2O+K2O 5-25%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-20%, TiO2+ZrO2 0-5% 및 P2O5 0-2%를 포함하는 조성(중량%)을 갖는 소다 석회 유리를 포함한다.
다른 구체예에서, 유리-계 제품을 제조하는데 사용될 수 있는 유리 조성물은 SiO2 60-85%, Al2O3 0-10%, B2O3 5-20%, Li2O+Na2O+K2O 2-16%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-15%, TiO2+ZrO2 0-5% 및 P2O5 0-2%를 포함하는 조성(중량%)을 갖는 보로실리케이트 유리를 포함한다. 다른 구체예에서, 유리-계 제품을 제조하는데 사용될 수 있는 유리 조성물은 SiO2 63-84%, Al2O3 0-8%, B2O3 5-18%, Li2O+Na2O+K2O 3-14%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-12%, TiO2+ZrO2 0-4% 및 P2O5 0-2%를 포함하는 조성(중량%)을 갖는 보로실리케이트 유리를 포함한다. 다른 구체예에서, 유리-계 제품을 제조하는데 사용될 수 있는 유리 조성물은 SiO2 63-83%, Al2O3 0-7%, B2O3 5-18%, Li2O+Na2O+K2O 4-14%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-10%, TiO2+ZrO2 0-3% 및 P2O5 0-2%를 포함하는 조성(중량%)을 갖는 보로실리케이트 유리를 포함한다.
다른 구체예에서, 유리-계 제품을 제조하는데 사용될 수 있는 유리 조성물은 SiO2 40-75%, Al2O3 10-30%, B2O3 0-20%, Li2O+Na2O+K2O 4-30%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-15%, TiO2+ZrO2 0-15 및 P2O5 0-10%를 포함하는 조성(중량%)을 갖는 알칼리 금속 알루미노실리케이트 유리를 포함한다. 다른 구체예에서, 유리-계 제품을 제조하는데 사용될 수 있는 유리 조성물은 SiO2 50-70%, Al2O3 10-27%, B2O3 0-18%, Li2O+Na2O+K2O 5-28%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-13%, TiO2+ZrO2 0-13%,and P2O5 0-9%를 포함하는 조성(중량%)을 갖는 알칼리 금속 알루미노실리케이트 유리를 포함한다. 다른 구체예에서, 유리-계 제품을 제조하는데 사용될 수 있는 유리 조성물은 SiO2 55-68%, Al2O3 10-27%, B2O3 0-15%, Li2O+Na2O+K2O 4-27%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-12%, TiO2+ZrO2 0-10% 및 P2O5 0-8%를 포함하는 조성(중량%)을 갖는 알칼리 금속 알루미노실리케이트 유리를 포함한다. 다른 구체예에서, 유리-계 제품을 제조하는데 사용될 수 있는 유리 조성물은 SiO2 50-75%, Al2O3 7-25%, B2O3 0-20%, Li2O+Na2O+K2O 0-4%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-25%, TiO2+ZrO2 0-10% 및 P2O5 0-5%를 포함하는 조성(중량%)을 갖는 저(low) 알칼리 금속 알루미노실리케이트 유리를 포함한다. 다른 구체예에서, 유리-계 제품을 제조하는데 사용될 수 있는 유리 조성물은 SiO2 52-73%, Al2O3 7-23, B2O3 0-18%, Li2O+Na2O+K2O 0-4%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-23%, TiO2+ZrO2 0-10% 및 P2O5 0-5%를 포함하는 조성(중량%)을 갖는 저 알칼리 금속 알루미노실리케이트 유리를 포함한다. 다른 구체예에서, 유리-계 제품을 제조하는데 사용될 수 있는 유리 조성물은 SiO2 53-71%, Al2O3 7-22%, B2O3 0-18%, Li2O+Na2O+K2O 0-4%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-22%, TiO2+ZrO2 0-8% 및 P2O5 0-5%를 포함하는 조성(중량%)을 갖는 저 알칼리 금속 알루미노실리케이트 유리를 포함한다.
화학적으로 강화될 수 있는 유리 및 유리-세라믹 조성물은 이온 교환 가능한 것으로 특징지어질 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "이온 교환 가능함"은 상기 조성물을 포함하는 기판이 기판의 표면 또는 표면 근처에 위치된 양이온을 크기가 보다 크거나 작은 동일한 원자가의 양이온으로 교환할 수 있음을 의미한다. 전술한 유리 조성물은 이온 교환 가능할 수 있다. 유리 조성물의 특정 예는 SiO2,B2O3 및 Na2O를 포함하며, 여기서 (SiO2+B2O3) ≥ 66 mol% 및 Na2O ≥ 9 mol%이다. 몇몇 구체예에서, 적절한 유리 조성물은, K2O, MgO 및 CaO 중 적어도 하나를 더욱 포함한다. 특정 구체예에서, 기판 내에 사용되는 유리 조성물은 61-75 mol% SiO2; 7-15 mol% Al2O3; 0-12 mol% B2O3; 9-21 mol% Na2O; 0-4 mol% K2O; 0-7 mol% MgO; 및 0-3 mol% CaO를 포함할 수 있다.
기판 또는 제품에 적합한 유리 조성물의 추가의 특정 예는: 60-70 mol% SiO2; 6-14 mol% Al2O3; 0-15 mol% B2O3; 0-15 mol% Li2O; 0-20 mol% Na2O; 0-10 mol% K2O; 0-8 mol% MgO; 0-10 mol% CaO; 0-5 mol% ZrO2; 0-1 mol% SnO2; 0-1 mol% CeO2; 50 ppm 미만의 As2O3; 및 50 ppm 미만의 Sb2O3를 포함하며, 여기서 12 mol% ≤ (Li2O+Na2O+K2O) ≤ 20 mol% 및 0 mol% ≤ (MgO+CaO) ≤ 10 mol%이다.
기판 또는 제품에 적합한 유리 조성물의 다른 추가의 예는: 63.5-66.5 mol% SiO2; 8-12 mol% Al2O3; 0-3 mol% B2O3; 0-5 mol% Li2O; 8-18 mol% Na2O; 0-5 mol% K2O; 1-7 mol% MgO; 0-2.5 mol% CaO; 0-3 mol% ZrO2; 0.05-0.25 mol% SnO2; 0.05-0.5 mol% CeO2; 50 ppm 미만의 As2O3; 및 50 ppm 미만의 Sb2O3를 포함하며, 여기서 14 mol% ≤ (Li2O+Na2O+K2O) ≤ 18 mol% 및 2 mol% ≤ (MgO+CaO) ≤ 7 mol%이다.
특정 구체예에서, 기판 또는 제품에 적합한 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물은 알루미나, 적어도 하나의 알칼리 금속 및, 몇몇 구체예에서, 50 mol% 초과의 SiO2, 다른 구체예에서 적어도 58 mol%의 SiO2, 및 또 다른 구체예에서 적어도 60 mol%의 SiO2를 포함하고, 여기서 비 ((Al2O3+B2O3)/ Σ개질제(modifiers)) > 1이고, 여기서 상기 비에서 구성 요소는 mol% 단위로 표현되며 개질제는 알칼리 금속 산화물이다. 이러한 유리 조성물은, 특정 구체예에서: 58-72 mol% SiO2; 9-17 mol% Al2O3; 2-12 mol% B2O3; 8-16 mol% Na2O; 및 0-4 mol% K2O를 포함하고, 여기서 비 ((Al2O3+B2O3)/Σ개질제) > 1이다.
또 다른 구체예에서, 기판 또는 제품은 다음을 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함할 수 있으며: 64-68 mol% SiO2; 12-16 mol% Na2O; 8-12 mol% Al2O3; 0-3 mol% B2O3; 2-5 mol% K2O; 4-6 mol% MgO; 및 0-5 mol% CaO, 여기서: 66 mol% ≤ SiO2+B2O3+CaO ≤ 69 mol%; Na2O+K2O+B2O3+MgO+CaO+SrO > 10 mol%; 5 mol% ≤ MgO+CaO+SrO ≤ 8 mol%; (Na2O+B2O3) - Al2O3≤ 2 mol%; 2 mol% ≤ Na2O - Al2O3 ≤ 6 mol%; 및 4 mol% ≤ (Na2O+K2O) - Al2O3 ≤ 10 mol%이다.
대안적인 구체예에서, 기판 또는 제품은 다음을 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있다: 2 mol% 이상의 Al2O3 및/또는 ZrO2 또는 4 mol% 이상의 Al2O3 및/또는 ZrO2.
강화된 유리/유리-세라믹 제품을 포함하는 구체예에서, 이러한 강화된 제품은 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화될 수 있다. 이온-교환 공정에서, 전형적으로 미리 정해진 주기의 시간 동안의 용융된 염 욕 내로의 유리-계 기판의 침지(immersion)에 의해, 유리 또는 유리-세라믹 기판의 표면(들) 또는 표면(들) 근처의 이온은 염 욕으로부터의 보다 큰 금속 이온으로 교환된다. 일 구체예에서, 용융된 염 욕의 온도는 약 400 ℃ 내지 480 ℃이고 상기 미리 정해진 시간 주기는 약 15분 내지 약 24 시간이다. 보다 큰 이온의 유리 또는 유리-세라믹 기판 내로의 혼입(incorporation)은 표면 근처 영역 또는 기판의 표면(들) 또는 표면(들) 부근의 영역에서 압축 응력을 생성함으로써 기판을 강화시킨다. 대응하는 인장 응력은 압축 응력과 균형을 맞추기 위해 중심 영역 또는 기판의 표면(들)으로부터 소정의 거리에 있는 영역 내에 유도된다. 이러한 강화 공정을 이용하는 유리 또는 유리-세라믹 기판은 보다 구체적으로 화학적으로-강화되거나 이온-교환된 유리 또는 유리-세라믹 기판으로서 기술될 수 있다.
일 예에서, 루비듐 또는 세슘과 같은 보다 큰 원자 반지름을 갖는 다른 알칼리 금속 이온이 유리 내의 보다 작은 알칼리 금속 이온을 대체할 수 있지만, 강화된 유리-계 기판 내의 나트륨 이온은 질산 칼륨 염 욕과 같은 용융된 욕으로부터의 칼륨 이온에 의해 대체된다. 특정 구체예에 따르면, 유리 또는 유리-세라믹 내의 보다 작은 알칼리 금속 이온은 Ag+ 이온으로 대체되어 항균 효과를 제공할 수 있다. 유사하게, 그러나 황산염, 인산염, 할리이드 등에 제한되는 것은 아닌 것과 같은 다른 알칼리 금속 염은 이온 교환 공정에서 사용될 수 있다.
유리 네트워크(network)가 이완될 수 있는 온도 미만에서의 보다 작은 이온의 보다 큰 이온에 의한 대체는 응력 프로파일을 생성하는 강화된 기판의 표면(들)에 걸친 이온의 분포를 생성한다. 들어오는 이온의 보다 큰 부피는 표면 상의 압축 응력(CS) 및 강화된 기판의 중심에서의 장력(중심 장력 또는 CT)를 생성한다.
압축 응력(표면 CS 포함)은 Orihara Industrial Co., Ltd. (Japan)에 의해 제조되는 FSM-6000과 같은 상업적으로 구입 가능한 장치를 사용하는 표면 응력계(FSM)에 의해 측정된다. 표면 응력 측정은 유리의 복굴절과 관련된 응력 광학 계수(SOC)의 정확한 측정에 의존한다. SOC는 차례로 내용 전체가 참조로서 본원에 포함된 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"로 명명된 ASTM 표준 C770-16에 기술된 Procedure C (Glass Disc Method)에 따라 측정된다. 일 이상의 구체예에서, 유리-계 기판은 750 MPa 이상, 예를 들어, 800 MPa 이상, 850 MPa 이상, 900 MPa 이상, 950 MPa 이상, 1000 MPa 이상, 1150 MPa 이상 또는 1200 MPa의 표면 압축 응력을 가질 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, DOC는 본원에 기술된 화학적으로 강화된 알칼리 알루미노실리케이트 유리 제품 내의 응력이 압축성에서 인장성으로 변화하는 깊이를 의미한다. DOC는 FSM에 의해(Orihara Industrial Co., Ltd. (Japan)에 의해 제조되는 FSM-6000과 같은 상업적으로 구입 가능한 장치를 사용하는 표면 응력계(FSM)에 의한 것과 같은) 또는 이온 교환 처리에 의존하는 산란 광 편광기(SCALP)에 의해 측정될 수 있다. 유리 제품 내의 응력이 칼륨 이온을 유리 제품 내로 교환함에 의해 생성되는 경우, FSM이 DOL을 측정하는데 사용된다. 응력이 나트륨 이온을 유리 제품 내로 교환함에 의해 생성되는 경우, SCALP가 DOL을 측정하는데 사용된다. 유리 제품 내의 응력이 칼륨 및 나트륨 이온을 유리 내로 교환함에 의해 생성되는 경우, DOL은 SCALP에 의해 측정되며, 이는 나트륨의 교환 깊이가 DOL을 나타내고 칼륨 이온의 교환 깊이가 압축 응력의 크기의 변화(압축성으로부터 인장성으로의 변화는 아님)를 나타내는 것으로 생각되기 때문이며, 이러한 유리 제품 내 칼륨 이온의 교환 깊이는 FSM에 의해 측정된다.
유리 조성물의 예는 상기와 같이 제공된다. 특정 구체예에서, 미국 특허 제 9,156,724 호("'724 특허")는 유리 기판 또는 제품을 형성하는데 사용될 수 있다. '724 특허는 날카로운 충격으로 인한 손상에 대한 내성이 있고 빠른 이온 교환이 가능한 알칼리 알루미노실리케이트를 개시한다. 이러한 알칼리 알루미노실리케이트 유리의 예는 적어도 4 mol% P2O5를 포함하며, 이온 교환될 때, 적어도 약 3 kgf, 적어도 약 4 kgf, 적어도 약 5 kgf, 적어도 약 6 kgf 또는 적어도 약 7 kgf의 비커스 균열 개시 임계점(Vickers crack initiation threshold)을 갖는다. 일 이상의 특정 구체예에서, 제1 강화된 기판은 적어도 약 4 mol% P2O5, 및 0 mol% 내지 약 4 mol% B2O3를 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하며, 여기서 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 Li2O가 없고, 1.3 < [P2O5 + R2O/M2O3] ≤ 2.3이며; 여기서 M2O3 = Al2O3 + B2O3이고, R2O는 알칼리 알루미노실리케이트 내에 존재하는 1가 양이온 산화물의 합이다. 특정 구체예에서, 이러한 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 1 mol% 미만의 K2O, 예를 들어 0 mol% K2O를 포함한다. 특정 구체예에서, 이러한 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 1 mol% 미만의 B2O3, 예를 들어 0 mol% B2O3를 포함한다. 특정 구체예에서, 이러한 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 적어도 약 10 ㎛의 층의 두께로 이온 교환되고, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 유리의 표면으로부터 층의 깊이로 연장하는 압축 층을 가지며, 여기서 압축 층은 적어도 약 300 MPa의 압축 응력하에 있다. 특정 구체예에서, 이러한 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O, MgO, CaO, SrO, BaO, 및 ZnO로 이루어진 군으로부터 선택된다. 매우 특정한 구체예에서, 이러한 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 40 mol% 내지 약 70 mol% SiO2; 약 11 mol% 내지 약 25 mol% Al2O3; 약 4 mol% 내지 약 15 mol% P2O5; 및 약 13 mol% 내지 약 25 mol% Na2O을 포함한다. 바로 위에 기술된 유리 조성물로 만들어진 유리 기판 또는 제품은 이온-교환될 수 있다.
본원에 기술된 유리-계 제품은 디스플레이(또는 디스플레이 제품)(예를 들어, 휴대전화, 태블릿, 컴퓨터, 내비게이션 시스템 등을 포함하는 소비자 전자 생산품), 건축용 제품, 운송 수단 제품(예를 들어, 자동차, 기차, 항공기, 선박 등), 가정용 기기 제품과 같은 또 다른 제품 또는 일부 투명성, 내스크래치성, 내마모성 또는 이들의 조합을 요구하는 임의의 제품 내에 포함될 수 있다. 본원에 기술된 임의의 유리-계 제품을 포함하는 예시적인 제품은 도 6a 및 6b에 도시된다. 구체적으로, 도 6a 및 6b는 전면(604), 후면(606) 및 측면(608)을 갖는 하우징; 적어도 부분적으로 또는 완전히 상기 하우징 내에 있고 상기 하우징의 전면 또는 전면에 인접하여 적어도 컨트롤러, 메모리 및 디스플레이(610)를 포함하는 전기 구성 요소(도시되지 않음); 및 상기 디스플레이 위에 있도록 상기 하우징의 전면에 또는 전면의 위에 커버 기판(612)을 포함하는 소비자 전자 장치(600)를 도시한다. 몇몇 구체예에서, 커버 기판(612) 및/또는 하우징(602)은 본원에 개시된 임의의 유리-계 제품을 포함할 수 있다.
실시예
예시적인 유리-계 제품이 전술한 방법에 따라 제조되었다.
실시예 1
약 0.003 mol% 내지 약 0.005 mol% Au 및 약 0.04 mol% CeO2를 함유하는 평면 알칼리 알루미늄 포스포실리케이트(phosphosilicate) 유리 기판이 제조되었다. Au 및 CeO2의 첨가 전 유리 기판의 벌크 조성은 대략: 63.60 mol% SiO2, 15.67 mol% Al2O3, 10.81 mol% Na2O, 6.24 mol% Li2O, 1.16 mol% ZnO, 0.04 mol% SnO2, 및 2.48 mol% P2O5였다.
유리 기판의 다양한 영역은 상이한 노출 주기 동안 UV 소스에 노출되었고, 유리 기판은 이후 열 처리되어 착색 영역을 생성하였다. 도 2에 도시된 바와 같이, 유리 기판(100)은 UV 복사에 노출되지 않은 무색 영역(110)을 포함하였다. 영역(120)은 30분 동안 노출되었고, 영역(130)은 1 시간 동안 노출되었으며, 영역(140)은 2 시간 동안 노출되었고, 영역(150)은 3 시간 동안 노출되었으며, 영역(160)은 4 시간 동안 노출되었다. 도 2는 증가하는 노출 시간이 청색으로부터 핑크색으로의 점차적인 전이를 생성하였음을 입증한다.
실시예 2
실시예 1에 기술된 타입의 평면 알칼리 알루미늄 포스포실리케이트 유리 기판(220)이 제조되었고, 마스크(200)을 사용하여 UV 복사에 선택적으로 노출되었다. 노출된 유리 기판은 이후 열 처리되어 도 3에 도시된 바와 같은 착색 영역을 생성하였다. 마스크는 UV 복사 불투명 영역(202)을 포함하였다. 마스크의 불투명 영역(202)은 UV 복사에 노출되지 않은 유리 기판의 영역을 생성하였고, 무색(222)을 남겼다. 마스크의 불투명 영역(202)에 의해 차폐되지 않은 유리 기판의 영역은 핑크색(224)을 나타냈다. 이 실시예는 복잡한 형상을 갖는 착색 영역이 본원에 기술된 유리-계 제품 내에 제조될 수 있음을 입증한다.
실시예 3
실시예 1에 기술된 타입의 평면 알칼리 포스포실리케이트 유리 기판(420)이 제조되었고, 4 시간 동안 마스크(400)를 사용하여 UV 복사에 선택적으로 노출되었다. 제2 평면 알칼리 알루미늄 포스포실리케이트 유리 기판(440)은 동일한 방식으로 제조되었고, 이후 30분 동안 유리 기판(440)의 후면(마스크 반대쪽)으로부터의 UV 복사에 노출되었다. 이후 노출된 유리 기판은 열 처리되어 도 4에 도시된 바와 같은 착색 영역을 생성하였다. 마스크(400)는 UV 복사 불투명 영역(402)을 포함하였다. 마스크의 불투명 영역(402)은 UV 복사에 노출되지 않은 제1 유리 기판(420)의 영역을 생성하였고 무색(422)을 남겼다. 마스크의 불투명 영역(402)에 의해 차폐되지 않은 제1 유리 기판의 영역은 핑크색(424)을 나타냈다. 제2 유리 기판(440)은 유리 기판이 제1 UV 복사 노출 동안 노출되지 않은 청색 영역(442) 및 전면 및 후면 UV 복사 노출 모두 동안 노출된 영역에서의 청색 색조의 감소로 인한 보다 진한 적색(444)을 나타내었다.
실시예 4
실시예 1에 기술된 타입의 평면 알칼리 알루미늄 포스포실리케이트 유리 기판(500)이 제조되었고, 3 시간 동안 증가하는 불투명도의 10개의 영역을 포함하는 마스크를 사용하여 10 mW UV 복사에 선택적으로 노출되었다. 노출된 유리 기판은 이후 분당 15 ℃의 속도로 실온으로부터 675 ℃까지 램핑(ramping)함으로써 열 처리되었고 이후 실온으로 냉각하기 전 1 시간 동안 675 ℃로 유지되어 도 5에 도시된 바와 같은 착색 영역을 생성하였다. 마스크에 의해 차폐되지 않은 유리 기판의 영역은 핑크색(540)을 나타내었고, UV 복사에 노출되지 않은 유리 기판의 영역은 무색(510)이었다. 측정된 L*, 색조 각(h), 채도 값(C), a*, b*는 아래 표 1에 보고된다. 색상은 최대로 불투명한 마스크 영역(520)에 대한 담청색(pale blue)으로부터 최소로 불투명한 마스크 영역(529)에 대한 핑크색으로의 전이를 생성하였다.
| 위치 | L* | C | h | a* | b* |
| 520 | 85.47 | 1.54 | 179.63 | -1.54 | 0.01 |
| 521 | 73.32 | 8.01 | 252.94 | -2.35 | -7.66 |
| 522 | 63.10 | 15.82 | 306.59 | 9.43 | -12.70 |
| 523 | 60.90 | 23.29 | 331.71 | 20.51 | -11.04 |
| 524 | 61.05 | 28.01 | 342.29 | 26.68 | -8.52 |
| 525 | 61.07 | 32.18 | 349.20 | 31.61 | -6.03 |
| 526 | 61.89 | 34.28 | 353.74 | 34.08 | -3.74 |
| 527 | 62.64 | 36.13 | 356.86 | 36.08 | -1.98 |
| 528 | 64.03 | 38.63 | 1.29 | 38.62 | 0.87 |
| 529 | 64.12 | 38.78 | 2.13 | 38.75 | 1.44 |
다양한 구체예가 아래에 기술된다. 이들 구체예는 다음을 포함한다:
1. 제1 구체예는 유리-계 조성물 내의 상이한 크기의 금속 입자를 포함하는 유리-계 제품을 포함하고, 상기 상이한 크기의 금속 입자는 서로 상이한 색상을 갖는 2개의 영역을 제공하는 유리-계 조성물 내의 다색 영역을 형성한다.
2. 구체예 1에 있어서, 상기 다색 영역은 금, 은, 팔라듐, 구리 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 입자의 섬(island)을 포함하며, 여기서 금속 입자의 제1 섬은 금속 입자의 제2 섬과 상이한 평균 입자 크기를 갖는다.
3. 구체예 1 또는 2에 있어서, 상기 유리-계 조성물은 세륨을 더욱 포함한다.
4. 구체예 2에 있어서, 상기 금속 입자의 제1 섬 및 금속 입자의 제2 섬은 상이한 전자기 복사에 대한 노출의 결과로서 상이한 평균 입자 크기를 갖는다.
5. 구체예 4에 있어서, 상기 복사는 가시 광선, 적외선, 자외선 및 극자외선(extreme ultraviolet light)으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
6. 구체예 2 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 금속 입자의 제1 섬 및 금속 입자의 제2 섬은 소정의 패턴으로 있다.
7. 구체예 2 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 열-처리된다.
8. 구체예 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 상기 금속 입자는 상기 유리-계 제품에 색상을 제공하기 위해 사이징된다(sized).
9. 구체예 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 색상의 범위는 상기 유리-계 제품 내에서 달성된다.
10. 구체예 9에 있어서, 상기 색상의 범위는 청색으로부터 적색까지이다.
11. 구체예 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 이온-교환 가능한 유리 조성물을 더욱 포함한다.
12. 구체예 11에 있어서, 상기 유리는 CS > 100 MPa 및 DOL > 5 마이크로미터를 갖는다.
13. 구체예 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 텍스처드 표면을 제공하기 위해 개질된 표면을 더욱 포함한다.
14. 구체예 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 시트의 형태로 있다.
15. 구체예 14에 있어서, 상기 시트는 퓨전 형성, 슬롯 드로우, 롤드(rolled) 시트, 업드로우 및 플로트 중 하나에 의해 형성된다.
16. 구체예 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 제품은 유리 또는 유리-세라믹이다.
17. 구체예 1 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 상기 상이한 영역 내의 색상은 고정된 세기의 광원에 대해 상이한 노출 시간을 받는 상기 상이한 영역에 기초하여 달라진다.
18. 구체예 1 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 상기 상이한 영역 내의 색상은 상이한 광 세기에 노출되는 상이한 영역에 기초하여 달라진다.
19. 구체예 1 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 상기 색상은 상기 유리-계 조성물이 후속의 폴리싱이 요구되지 않을 많큼 충분히 높은 점도에 있을 때 복사에 노출됨으로써 달성된다.
20. 구체예 1 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리는 또한 리쿠르고스(Lycurgus) 효과가 전도 및 반사에서 다양한 색으로 달성되기에 충분히 큰 입자를 함유한다.
21. 구체예 1 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 상기 제품은 3 mm 이하의 두께이다.
22. 구체예 1 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 상기 제품은 2 mm 이하의 두께이다.
23. 구체예 1 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 상기 제품은 1.5 mm 이하의 두께이다.
24. 구체예 1 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 상기 제품은 1 mm 이하의 두께이다.
25. 구체예 1 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 상기 제품은 0.7 mm 이하의 두께이다.
26. 구체예 1 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 상기 제품은 0.5 mm 이하의 두께이다.
27. 구체예 1 내지 26 중 어느 하나에 있어서, 상기 다색 영역은 유리의 조각 상에 상기 패턴을 잉크젯 프린팅(inkjet printing)함으로써 제조된 마스크를 사용하여 형성되었다.
28. 구체예 27에 있어서, 상기 잉크젯 프린팅은 고도의 UV 투명성 유리의 조각 상에서 수행되었다.
29. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 소다 석회 유리, 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리로부터 선택되는 유리 조성물을 포함한다.
30. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 SiO2 55-69%, Al2O3 18-25%, Li2O 3-5%, Na2O+K2O0-30%, MgO+CaO+SrO+BaO 0-5%, ZnO 0-4%, TiO2 0-5%, ZrO2 0-5, TiO2+ZrO2+SnO2 2-6%, P2O5 0-8%, F 0-1% 및 B2O3 0-2%를 포함하는 조성(wt%)을 갖는 리튬 알루미노실리케이트 유리를 포함한다.
31. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 SiO2 57-66%, Al2O3 18-23%, Li2O 3-5%, Na2O+K2O3-25%, MgO+CaO+SrO+BaO1-4%, ZnO 0-4%, TiO2 0-4%, ZrO2 0-5%, TiO2+ZrO2+SnO2 2-6%, P2O5 0-7%, F 0-1% 및 B2O3 0-2%를 포함하는 조성(wt%)을 갖는 리튬 알루미노실리케이트 유리를 포함한다.
32. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 SiO2 57-63%, Al2O3 18-22%, Li2O 3.5-5%, Na2O+K2O5-20%, MgO+CaO+SrO+BaO 0-5%, ZnO 0-3%, TiO2 0-3%, ZrO2 0-5%, TiO2+ZrO2+SnO2 2-5%, P2O5 0-5%, F 0-1% 및 B2O3 0-2%를 포함하는 조성(wt%)을 갖는 리튬 알루미노실리케이트 유리를 포함한다.
33. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 SiO2 40-81%, Al2O3 0-6%, B2O3 0-5%, Li2O+Na2O+K2O5-30%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO5-30%, TiO2+ZrO2 0-7% 및 P2O50-2%를 포함하는 조성(wt%)을 갖는 소다 석회 유리를 포함한다.
34. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 SiO2 50-81%, Al2O3 0-5%, B2O3 0-5%, Li2O+Na2O+K2O5-28%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO5-25%, TiO2+ZrO2 0-6% 및 P2O5 0-2%를 포함하는 조성(wt%)을 갖는 소다 석회 유리를 포함한다.
35. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 SiO2 55-76%, Al2O3 0-5%, B2O3 0-5%, Li2O+Na2O+K2O5-25%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO5-20%, TiO2+ZrO2 0-5% 및 P2O5 0-2%를 포함하는 조성(wt%)을 갖는 소다 석회 유리를 포함한다.
36. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 SiO2 60-85%, Al2O3 0-10%, B2O3 5-20%, Li2O+Na2O+K2O 2-16%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-15%, TiO2+ZrO2 0-5% 및 P2O5 0-2%를 포함하는 조성(wt%)을 갖는 보로실리케이트 유리를 포함한다.
37. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 SiO2 63-84%, Al2O3 0-8%, B2O3 5-18%, Li2O+Na2O+K2O3-14%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO0-12%, TiO2+ZrO2 0-4% 및 P2O50-2%를 포함하는 조성(wt%)을 갖는 보로실리케이트 유리를 포함한다.
38. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 SiO2 63-83%, Al2O3 0-7%, B2O3 5-18%, Li2O+Na2O+K2O4-14%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO0-10%, TiO2+ZrO2 0-3% 및 P2O50-2%를 포함하는 조성(wt%)을 갖는 보로실리케이트 유리를 포함한다.
39. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 SiO2 40-75%, Al2O3 10-30%, B2O3 0-20%, Li2O+Na2O+K2O 4-30%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-15%, TiO2+ZrO2 0-15% 및 P2O5 0-10%를 포함하는 조성(wt%)을 갖는 알칼리 금속 알루미노실리케이트 유리를 포함한다.
40. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 SiO2 50-70%, Al2O3 10-27%, B2O3 0-18%, Li2O+Na2O+K2O 5-28%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-13%, TiO2+ZrO2 0-13% 및 P2O5 0-9를 포함하는 조성(wt%)을 갖는 알칼리 금속 알루미노실리케이트 유리를 포함한다.
41. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 SiO2 55-68%, Al2O3 10-27%, B2O3 0-15%, Li2O+Na2O+K2O 4-27%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 0-12%, TiO2+ZrO2 0-10% 및 P2O5 0-8%를 포함하는 조성(wt%)을 갖는 알칼리 금속 알루미노실리케이트 유리를 포함한다.
42. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 SiO2 50-75%, Al2O3 7-25%, B2O3 0-20%, Li2O+Na2O+K2O 0-4%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO5-25%, TiO2+ZrO2 0-10% 및 P2O5 0-5%를 포함하는 조성(wt%)을 갖는 저 알칼리 금속 알루미노실리케이트 유리를 포함한다.
43. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 SiO2 52-73%, Al2O3 7-23%, B2O3 0-18%, Li2O+Na2O+K2O 0-4%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-23%, TiO2+ZrO2 0-10% 및 P2O5 0-5%를 포함하는 조성(wt%)을 갖는 저 알칼리 금속 알루미노실리케이트 유리를 포함한다.
44. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 SiO2 53-71%, Al2O3 7-22%, B2O30-18%, Li2O+Na2O+K2O 0-4%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO 5-22%, TiO2+ZrO2 0-8% 및 P2O5 0-5%를 포함하는 조성(wt%)을 갖는 저 알칼리 금속 알루미노실리케이트 유리를 포함한다..
45. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 SiO2, B2O3 및 Na2O를 포함하는 유리를 포함하며, 여기서 (SiO2+B2O3) ≥ 66 mol%이고 Na2O ≥ 9 mol%이다.
46. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 61-75 mol% SiO2; 7-15 mol% Al2O3; 0-12 mol% B2O3; 9-21 mol% Na2O; 0-4 mol% K2O; 0-7 mol% MgO; 및 0-3 mol% CaO를 포함하는 유리를 포함한다.
47. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 60-70 mol% SiO2; 6-14 mol% Al2O3; 0-15 mol% B2O3; 0-15 mol% Li2O; 0-20 mol% Na2O; 0-10 mol% K2O; 0-8 mol% MgO; 0-10 mol% CaO; 0-5 mol% ZrO2; 0-1 mol% SnO2; 0-1 mol% CeO2; 50 ppm 미만의 As2O3; 및 50 ppm 미만의 Sb2O3를 포함하는 유리를 포함하고, 여기서 12 mol% ≤ (Li2O+Na2O+K2O) ≤ 20 mol%이고 0 mol% ≤ (MgO+CaO) ≤ 10 mol%이다.
48. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 63.5-66.5 mol% SiO2; 8-12 mol% Al2O3; 0-3 mol% B2O3; 0-5 mol% Li2O; 8-18 mol% Na2O; 0-5 mol% K2O; 1-7 mol% MgO; 0-2.5 mol% CaO; 0-3 mol% ZrO2; 0.05-0.25 mol% SnO2; 0.05-0.5 mol% CeO2; 50 ppm 미만의 As2O3; 및 50 ppm 미만의 Sb2O3를 포함하는 유리를 포함하고, 여기서 14 mol% ≤ (Li2O+Na2O+K2O) ≤ 18 mol%이고 2 mol% ≤ (MgO+CaO) ≤ 7 mol%이다.
49. 구체예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 58-72 mol% SiO2; 9-17 mol% Al2O3; 2-12 mol% B2O3; 8-16 mol% Na2O; and 0-4 mol% K2O를 포함하는 유리를 포함하고, 여기서 비((Al2O3+B2O3)/Σ개질제) > 1이다.
50. 구체예 1 내지 49 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 0.001 mol% 내지 약 0.005 mol%의 금을 함유하는 유리 조성물을 포함한다.
51. 구체예 1 내지 49 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 제품은 0.001 mol% 내지 약 0.005 mol%의 금을 함유하는 유리 조성물을 포함한다.
52. 구체예 1 내지 51 중 어느 하나의 유리계 제품을 포함하는 이동식 장치에 있어서, 상기 이동식 장치는 휴대전화, 태블릿 및 뮤직 플레이어로부터 선택된다.
53. 유리-계 조성물 내에 상이한 크기의 금속 입자를 포함하는 유리-계 제품의 제조 방법으로서, 상기 상이한 크기의 금속 입자는 서로 상이한 색상을 갖는 2개의 영역을 제공하는 상기 유리 계 조성물 내에 다색 영역을 형성하고, 상기 방법은 유리-계 부품의 제1 영역을 복사에 노출시키는 단계 및 상기 유리-계 부품의 제2 영역을 복사에 노출시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 제1 및 제2 영역은 1 이상의 상이한 세기의 복사 또는 상이한 노출 지속 기간에 노출되고, 이는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 내의 상이한 크기의 금속 입자를 생성한다.
54. 구체예 53에 있어서, 금, 은, 팔라듐, 구리 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 입자의 섬을 포함하고, 여기서 금속 입자의 제1 섬은 금속 입자의 제2 섬과 상이한 평균 입자 크기를 갖는다.
55. 구체예 53 내지 54 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 조성물은 세륨을 더욱 포함한다.
구체예 53 내지 55 중 어느 하나에 있어서, 상기 복사는 가시 광선, 적외선, 자외선 및 극자외선으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
57. 구체예 53 내지 56 중 어느 하나에 있어서, 상기 금속 입자의 제1 섬 및 금속 입자의 제2 섬은 소정의 패턴으로 있다.
58. 구체예 53 내지 57 중 어느 하나에 있어서, 상기 방법은 상기 유리-계 제품을 열 처리하는 단계를 더욱 포함한다.
59. 구체예 53 내지 58 중 어느 하나에 있어서, 상기 금속 입자는 상기 유리-계 제품에 색상을 제공하기 위해 사이징된다.
60. 구체예 53 내지 59 중 어느 하나에 있어서, 색상의 범위는 상기 유리-계 제품 내에서 달성된다.
61. 구체예 53 내지 60 중 어느 하나에 있어서, 상기 색상의 범위는 청색으로부터 적색까지이다.
62. 구체예 53 내지 61 중 어느 하나에 있어서, 상기 방법은 텍스처드 표면을 제공하기 위해 상기 유리 계 제품의 표면을 개질시키는 단계를 더욱 포함한다.
63. 구체예 53 내지 62 중 어느 하나에 있어서, 상기 방법은 상기 유리 계 제품을 퓨전 형성, 슬롯 드로우, 롤드 시트, 업드로우 및 플로트 중 하나에 의해 시트로 형성하는 단계를 더욱 포함한다.
64. 구체예 53 내지 63 중 어느 하나에 있어서, 상이한 영역 내의 상기 색상은 고정된 세기의 광원에 대한 상이한 노출 시간을 받는 상기 상이한 영역에 기초하여 달라진다.
65. 구체예 53 내지 63 중 어느 하나에 있어서, 상이한 영역 내의 상기 색상은 상이한 광원에 노출되는 상이한 영역에 기초하여 달라진다.
66. 구체예 53 내지 65 중 어느 하나에 있어서, 상기 색상은 상기 유리-계 조성물이 후속의 폴리싱이 요구되지 않을 만큼 충분히 높은 점도에 있을 때 복사에 노출됨으로써 달성된다.
67. 구체예 53 내지 66 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리는 또한 리쿠르고스 효과가 전도 및 반사에서 다양한 색상으로 달성되기에 충분히 큰 입자를 함유한다.
68. 구체예 53 내지 67 중 어느 하나에 있어서, 상기 방법은 상기 유리-계 제품의 조각 상에 패턴을 형성하는 단계를 더욱 포함한다.
69. 구체예 68에 있어서, 상기 패턴은 잉크젯 프린팅에 의해 형성된다.
70. 구체예 68 또는 69에 있어서, 상기 유리-계 제품은 고도의 UV 투명성 유리의 조각을 포함한다.
전술한 내용이 다양한 구체예에 관한 것이지만, 본 개시의 다른 및 추가의 구체예가 이들의 기본 범위를 벗어나지 않고 고안될 수 있으며, 이들의 범위는 이하의 청구항에 의해 결정된다.
Claims (31)
- 제품으로서,
10 mol% 이상의 Al2O3 및 50 ppm 미만의 Sb2O3를 포함하는 유리-계 기판을 포함하고, 상기 유리-계 기판은:
제1 평균 입자 직경을 갖는 구성 요소(component)의 금속 나노 입자를 함유하는 제1 영역; 및
상기 제1 평균 입자 직경과 상이한 제2 평균 입자 직경을 갖는 상기 구성 요소의 금속 나노 입자를 함유하는 제2 영역을 포함하는 제품. - 청구항 1에 있어서,
상기 유리-계 기판은:
40-85 mol% SiO2;
10-30 mol% Al2O3;
0-20 mol% B2O3;
0-10 mol% P2O5;
0-30 mol% Li2O+Na2O+K2O+Rb2O;
0-30 mol% MgO+CaO+SrO+BaO;
0-10 mol%의 ZnO;
0-10 mol% ZrO2;
0-10 mol% Y2O3;
0-10 mol% La2O3;
0-10 mol% NiO;
>0-5 mol% Au; 및
0-5 mol%의 CeO2를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 구성 요소는 Au, Ag, 및 Cu로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 유리-계 기판은 감광제(photosensitizer)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 제1 영역은 90° 내지 170°의 범위 밖의 색조 각(hue angle)을 갖는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
제2 평균 입자 직경은 색상을 만들기에 너무 작으며, 제2 영역은 무색인 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 제1 평균 입자 직경은 50 nm 내지 250 nm인 것을 특징으로 하는 제품. - 소비자 전자 생산품으로서:
전면, 후면 및 측면을 갖는 하우징(housing);
적어도 부분적으로 상기 하우징 내에 제공된 전기 구성 요소, 상기 전기 구성 요소는 적어도 컨트롤러, 메모리 및 디스플레이를 포함하며, 상기 디스플레이는 상기 하우징의 전면에 또는 전면에 인접하게 있으며; 및
상기 디스플레이 위에 배치(dispose)된 커버 유리를 포함하고,
여기서 상기 커버 유리 또는 상기 하우징의 일부 중 적어도 하나는 청구항 1 또는 2의 제품을 포함하는 소비자 전자 생산품. - 제1 영역 내에 금속 나노 입자 핵을 포함하는 조사(irradiate)된 유리-계 기판을 형성하기 위해 자외선 소스(source)로 유리-계 기판의 제1 영역을 조사하는 단계; 및
상기 제1 영역 내의 구성 요소의 금속 나노 입자를 포함하는 열 처리된 유리-계 기판을 형성하기 위해 상기 조사된 유리-계 기판을 열 처리하는 단계를 포함하는 방법으로서, 여기서 상기 열 처리된 유리-계 기판은 상기 제1 평균 입자 직경과 상이한 제2 평균 입자 직경을 갖는 상기 구성 요소의 금속 나노 입자를 함유하는 제2 영역을 포함하고, 상기 유리-계 기판은 10 mol% 이상의 Al2O3 및 50 ppm 미만의 Sb2O3를 포함하는 방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 방법은 상기 유리-계 소스를 조사하는 단계 전에 상기 유리-계 기판 및 상기 자외선 소스 사이에 마스크(mask)를 배치하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 9 또는 10에 있어서,
상기 방법은 제2 방향으로부터의 자외선 소스로 상기 유리-계 기판의 제1 영역을 제2 조사하는 단계를 더욱 포함하며, 여기서 상기 유리-계 기판의 제1 영역을 조사하는 단계는 제1 방향으로부터이고, 상기 제1 방향은 상기 제2 방향과 상이한 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 9 또는 10에 있어서,
상기 유리-계 기판의 열 처리 단계는 오직 상기 유리-계 기판의 열 처리인 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 9 또는 10에 있어서,
상기 조사된 유리-계 기판은 상기 유리-계 기판에 비해 실질적으로 색상 변화를 나타내지 않는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 9 또는 10에 있어서,
상기 열 처리 단계는 0.5 시간 내지 4 시간 동안 500 ℃ 내지 900 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 9 또는 10에 있어서,
상기 유리-계 기판에 조사하는 단계는 0.1시간 내지 10시간 동안 1 mW 내지 20 mW의 세기에서 발생하는 것을 특징으로 하는 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
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