KR102591608B1 - 충격 파단에 대하여 커버 기판의 신뢰성을 개선하는 방법 및 장치 - Google Patents

충격 파단에 대하여 커버 기판의 신뢰성을 개선하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

내부 및 외부 주 표면, 복수의 에지 표면, 및 복수의 코너 표면을 가지며; 및 (i) 기판의 외부 주 표면의 제한된 구역에 도포되어 복합 구조물을 생성하는 코팅, (ii) 기판의 내부 주 표면에 적용된 중간층, 및 (iii) 상기 기판의 하나 이상의 코너에 배치된 신장 불연속 부; 중 적어도 하나인 기판으로, 상기 불연속 부 각각은 기판의 외부 주 표면에 동적 날카로운 충격으로부터 결과하는 기판에서 최악의 파손을 감소시키도록 작동한다.

Description

충격 파단에 대하여 커버 기판의 신뢰성을 개선하는 방법 및 장치 {METHODS AND APPARATUS FOR IMPROVING RELIABILITY OF COVER SUBSTRATE AGAINST IMPACT FRACTURES}
본 출원은 2014년 10월 22일자에 출원된 미국 가 특허출원 제62/067,045호 및 2015년 6월 1일자에 출원된 미국 가 특허출원 제62/169,239호의 우선권을 주장하며, 이들의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
본 발명은, 예를 들어, 유리 기판, 결정질 기판, 단결정 기판, 유리 세라믹 기판, 등을 포함하는 기판에 대한 충격 파단에 대하여 커버 기판의 신뢰성을 개선시키기 위한 방법 및 장치 또는 제품에 관한 것이다. 용어 장치 및 제품은 여기서 상호 교환적으로 사용된다.
많은 소비자용 및 상업용 제품은 고-품질의 커버 유리의 시트를 사용하여 제품 내의 중요한 장치를 보호하고, 입력 및/또는 디스플레이, 및/또는 기타 많은 기능을 위한 사용자 인터페이스 (interface)를 제공한다. 예를 들어, 스마트폰, mp3 플레이어, 컴퓨터 테블릿, 등과 같은 휴대용 장치는 종종 제품을 보호하고 전술된 사용자 인터페이스를 달성하기 위해 제품에 하나 이상의 고강도 유리 시트를 사용한다. 2013년에, 전 세계적으로 10억 개 이상의 스마트폰이 출하되었으며, 이는 전년 대비 40% 증가한 수치이다. 몇몇 사람들은 17억 개의 스마트폰이 2017년에 출하될 것으로 예측한다.
전술된 적용 및 다른 적용에서, 유리는 바람직하게 내구성 (예를 들어, 내스크래치성 및 내파단성), 투명성, 및/또는 반사방지성이 있다. 실제로, 스마트폰 및/또는 태블릿 적용에서, 커버 유리는 종종 사용자 입력 및 디스플레이를 위한 주요 인터페이스이며, 이는 커버 유리가 높은 내구성 및 높은 광학 성능 특성을 바람직하게 나타낼 것이라는 것을 의미한다. 제품의 커버 유리가 열악한 작동 조건에 노출을 드러내 보일 수 있는 증거 중에서, 파단 (예를 들어, 균열) 및 스크래치는 가장 흔하다. 이러한 증거는 날카로운 접촉의, 단일-사건 손상이 모바일 제품의 커버 유리에 가시적 균열 (및/또는 스크래치)의 주요 원인임을 시사한다. 2007년 이후, 몇몇 사람들은 손상된 스마트폰이 미국 소비자들에게 약 59억 달러의 비용이 들며, 그 중 76%는 스마트폰을 지면에 떨어뜨려 발생한 것으로 추정한다.
상당한 균열 또는 스크래치가 사용자 입력/디스플레이 요소의 커버 유리를 손상시킬 때, 제품의 외관이 저하되고, 빛의 산란에서 최종 증가는 디스플레이의 성능을 크게 감소시킬 수 있다. 상당한 균열 및/또는 스크래치는 또한 터치 감응 디스플레이의 정확성 및 신뢰성에 영향을 줄 수 있다. 단일의 심한 균열 및/또는 스크래치, 및/또는 다수의 보통의 균열 및/또는 스크래치가, 보기 흉하고 제품 성능에 상당한 영향을 줄 수 있으므로, 이들은 종종, 특히 스마트폰 및/또는 태블릿과 같은 모바일 장치의 경우, 고객의 주요 불만이다.
제품의 커버 유리에 균열 및/또는 스크래칭의 가능성을 줄이기 위해, 커버 유리의 경도를 약 15GPa 이상으로 증가시키는 것이 제안되어 왔다. 주어진 유리 기판의 경도를 증가시키는 하나의 방법은, 유리 기판에 필름 코팅 또는 층을 적용하여 맨 유리 기판에 비해 더 높은 경도를 나타내는 복합 구조물을 제조하는 것이다. 예를 들어, 복합 구조물의 경도 특성을 개선시키기 위해 다이아몬드-형 탄소 코팅은 유리 기판에 적용될 수 있다. 실제로, 다이아몬드는 100 GPa의 경도를 나타낸다; 그러나, 이러한 물질은 높은 재료비로 인해 드물게 사용된다. 더욱이, 유리 기판상에 코팅이 구조물의 경도를 개선시킬 수 있고, 이에 의해 균열 및/또는 스크래치에 대한 내성을 개선시킬 수 있지만, 코팅은, 유리 기판의 굴곡 강도 및/또는 유리 기판의 파손 변형률 (strain to failure)과 같은, 기판의 다른 특성을 저하시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다. 유리 기판의 파손에 대한 강도 및/또는 변형률의 감소는 균열, 특히 심한 균열에 대한 높은 민감성을 나타낼 수 있다.
따라서, 유리 기판, 결정질 기판, 단결정 기판, 유리 세라믹 기판, 등과 같은, 기판상에 고경도 코팅을 달성하고, 충격에도 기판의 파손을 피하기 위한 새로운 방법 및 장치에 대한 기술이 필요가 있다.
논의의 목적을 위해, 여기에서 개시는, 종종 유리로 형성된 커버 기판을 포함하는 장치 및 방법론을 나타낼 수 있으며; 그러나, 당업자는, 유리 기판, 결정질 기판, 단결정 기판, 유리 세라믹 기판, 날카로운 접촉 파손을 겪는 다른 물질, 등을 포함하는, 수많은 종류의 기판에 여기에서의 방법론 및 장치가 적용된다는 것을 인식할 것이다.
예를 들어, 기판은, Corning Incorporated로부터 이용 가능하고, 전술된 소비자용 전자제품의 커버 유리로서 널리 사용되는, Gorilla® Glass와 같은, 산화물 유리로 형성될 수 있다. 이러한 유리는, 종래의 유리의 파손에 대한 강도 및/또는 변형률이 원하는 성능 수준을 달성하는데 불충분한 적용에 사용된다. Gorilla® Glass는 (높은 투과율, 낮은 반사율, 및 적합한 굴절률과 같은) 원하는 광학 특성을 유지하면서 높은 수준의 강도를 달성하기 위해 화학적 강화 (이온교환)에 의해 제조된다. 이온 교환에 적합한 유리 조성물은, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함하지만, 다른 유리 조성물도 가능하다. 이온 교환 (IX) 기술은 처리된 유리에서 높은 수준의 압축 응력을 생성할 수 있으며, 얇은 유리 기판에 적합하다.
이의 파손에 대한 높은 강도와 변형률에도 불구하고, Gorilla® Glass는 지면에 떨어질 때 파단되는 것으로 확인되었다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, (스마트폰과 같은) 소비자용 장치 (10)는 이의 적어도 하나의 주 측면 상에 커버 기판 (102)을 포함할 수 있다. 커버 기판 (102)은 유리 기판, 결정질 기판, 단결정 기판, 유리 세라믹 기판, 등을 포함하는 임의의 수의 물질로 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 커버 기판 (102)의 파단의 주요 원인은 지면과 부딪치는 것이다. 도 2는, 10 ㎜의 평면 내에 수백 micrometers의 피처 크기 (feature size) 및 피크를 나타낼 수 있는, (예를 들어, 화강암과 같은) 경질의 지표면의 피쳐 크기의 예시이다. 지면으로의 낙하는 장치 (10)의 일부분, 특히 커버 기판 (102)이 지면에 부딪칠 때 유리 기판 (102)에 파손을 일으킬 수 있다.
장치 (10)가 지면에 떨어질 때, 유리 기판과 같은, 커버 기판 (102)의 2가지 주요 파손 모드가 있다는 것이 밝혀졌다. 제1 파손 모드는 장치 (10)가 지면과의 충격에 의해 유발되는 동적 하중 (dynamic load)을 받을 때 커버 기판 (102)의 상당한 벤딩 (bending)에 의해 야기된, 굴곡 파손 (flexure failure)이다. 특히, 전술한 Gorilla® Glass와 같이, 높은 굴곡 강도를 나타내는 몇몇 유리 기판은, 굴곡 파손 모드에 의해 야기되는 파단에 내성을 가질 수 있다. 실제로, Gorilla® Glass를 생산시 사용되는 이온 교환 기술은 유리의 표면에 압축 응력을 결과하고, 따라서 굴곡 파손에 저항한다.
제2 파손 모드는 지면에 충격시 커버 기판 (102)의 표면상에 날카로운 압입 (sharp indentation)에 의해 야기된 날카로운 접촉 파손을 포함한다. 예를 들어, 유리 기판 (102)의 경우, Gorilla® Glass는 굴곡 파손에 대한 개선된 내성을 나타낼 수 있지만, 이러한 파손이 접촉 물체로부터의 국부적인 압입에 의해 야기되는 매우 높은 응력 집중을 특징으로 함에 따라 동적 날카로운 접촉 파손은 여전히 문제가 있다. 장치 (10)의 낙하로부터 결과하는 보고된 커버 유리 파손들 중에서, 유리 기판 (102)에 대한 손상의 92%는 날카로운 접촉 파손에 의해 야기되는 것으로 밝혀졌다. 부가적으로, 이들 날카로운 접촉 파손 중에서, 대부분은 유리 기판 (102)의 에지 및/또는 코너에 대한 충격에 의해 야기된다.
여기에서 개시는, 독립적으로 또는 조합하여 사용될 수 있는, 다른 방식으로 날카로운 접촉 파손의 문제를 다룬다.
하나의 기술은 날카로운 접촉 파손에 대한 내성 및/또는 그 효과를 증가시키기 위해 커버 기판 (102)의 외부 표면을 부분적으로 코팅하는 데 있다. 이 기술은, 오직 커버 기판 (102)의 에지 구역 및/또는 코너 구역 (예를 들어, 날카로운 접촉의 확률이 상대적으로 높은 구역)과 같은, 커버 기판 (102)의 특정 구역에만 코팅을 적용하는 단계, 및 미코팅된 커버 기판 (102)의 외부 표면의 상대적으로 큰 중심 구역을 남기는 단계를 포함한다. 코팅된 커버 기판 (102)의 표면적에 대한 제한은, 그렇지 않으면, 커버 기판 (102)의 전체 외부 표면의 코팅으로부터 결과하는 커버 기판 (102)의 굴곡 강도 특성의 감소를 완화시킨다. 여기에서 보다 상세하게 논의되는 바와 같이, 코팅은 투명하고, 에너지 흡수성이며, 소성 변형가능하고 (plastically deformable) 및/또는 초-경질 (ultra-hard)일 수 있으며, 여기서 코팅의 특별한 특성 (예를 들어, 에너지 흡수, 가소적 변형 또는 초-경질)은, 다른 방식으로 커버 기판 (102)의 파손 가능성의 감소를 초래할 수 있다.
상기 다른 방식으로, 부분 코팅 기술은, 서로 이격된 내부 및 외부 주 표면, 내부 및 외부 주 표면의 각각의 주변 에지들 사이에 걸친 다수의 에지 표면, 및 상기 내부 및 외부 주 표면의 각각의 주변 에지와 상기 에지 표면 중 인접한 표면들 사이에 걸친 다수의 코너 표면을 포함하는 장치를 결과할 수 있다. 상기 장치는 또한 복합 구조물을 제조하기 위해 커버 기판의 외부 주 표면의 제한된 구역에 적용된 코팅을 포함할 수 있으며, 상기 제한된 구역은 외부 주 표면의 총 면적 미만이며, 여기서 상기 코팅은 외부 주 표면에 대한 동적 날카로운 충격으로부터의 커버 기판에 대한 충격을 완화하도록 작동한다. 몇몇 구체 예에서, 코팅은 충격으로부터 운동 에너지를 흡수한다. 제한된 구역은 커버 기판의 외부 주 표면의 중심 영역을 향하여 제1 미리 결정된 거리와 주변 에지 사이에 걸친 적어도 하나의 에지 구역을 포함할 수 있다. 부가적으로 및/또는 선택적으로, 제한된 구역은 적어도 하나의 각각의 코너 표면에 인접하여 연장되고, 커버 기판의 외부 주 표면의 중심 영역을 향하여 제2 미리 결정된 거리와 주변 에지 사이에 걸친 적어도 하나의 코너 구역을 포함할 수 있다.
날카로운 접촉 파손의 문제점을 해결하기 위한 또 다른 기술은, 파단을 분리하고, 균열 전파를 완화시키며, 및 커버 기판 (102)의 특히 중심 영역의 파단을 방지하기 위해, 하나 이상의 전략적 위치에서 커버 기판 (102)을 분할하는 하나 이상의 메커니즘을 제공하는 데 있다. 따라서, 장치 (10)가 낙하되고, 날카로운 충격 파손이, 예를 들어, 커버 기판 (102)의 코너에서 시작되더라도, 상기 분할 (partitioning)은 커버 기판 (102)의 중심 영역을 향한 및/또는 중심 영역 내로 임의의 균열 전파의 저지를 결과할 것이다. 다수의 장치 (10)의 기하학적 구조로 인해, 커버 기판 (102)의 코너는 날카로운 충격 파손이 발생하기 쉬운 영역이다. 따라서, 분할 메커니즘의 전략적 위치는, 코너로부터 커버 기판 (102)의 중심 구역으로 균열이 전파되는 것을 방지하여 사용자의 관점에서 장치 (10)의 낙하 특성 (drop characteristics)을 개선할 수 있다.
다른 방법으로, 분리 기술 (isolation technique)은, 서로 이격된 내부 및 외부 주 표면, 내부 및 외부 주 표면의 각각의 주변 에지 사이에 걸친 다수의 에지 표면, 및 상기 내부 및 외부 주 표면의 각각의 주연 에지 사이 및 상기 에지 표면 중 인접한 에지 표면 사이에 걸친 다수의 코너 표면을 포함하는 장치를 결과할 수 있다. 상기 장치는 또한 근위 단부 및 원위 단부를 가지며, 상기 근위 단부는 복수의 에지 표면 중 제1 에지 표면에 또는 인접하여 위치되고, 및 상기 원위 단부는 상기 복수의 에지 표면 중 제1 에지 표면에 인접한, 복수의 에지 표면 중 제2 에지 표면에 또는 인접하여 위치되는, 제1 신장 불연속 부 (elongate discontinuity)를 포함하여, 상기 제1 신장 불연속 부가 상기 기판의 코너 표면 중 제1 코너 표면에 근접하여 배치된다. 상기 제1 신장 불연속 부는, 주변 에지와 제1 신장 불연속 부 사이에서 기원하는 커버 기판의 외부 주 표면에 대한 동적 날카로운 충격으로부터 결과하는 균열 전파를 방해하도록 작동할 수 있다. 부가적으로 및/또는 선택적으로, 상기 제1 신장 불연속 부는 상기 균열 전파를 제1 및 제2 에지 표면들 중 적어도 하나에 향하도록 작동할 수 있다. 부가적으로 및/또는 선택적으로, 상기 제1 신장 불연속 부는 상기 커버 기판의 외부 주 표면의 중심 영역을 향하여 상기 제1 신장 불연속 부를 가로지르는 균열 전파를 완화시키도록 작동할 수 있다.
날카로운 접촉 파손의 문제점을 해결하기 위한 또 다른 기술은, 커버 기판과 커버 기판이 연결되는 장치의 몸체 사이에, 접착제 층 또는 코팅과 같은, 중간층을 제공하는 데 있다. 상기 중간층의 특성은 커버 기판에 대한 충격으로부터 결과하는 운동 에너지를 흡수하고 파손의 가능성을 감소시키는 능력을 포함한다.
다른 관점들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 이해하면 여기에서의 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다.
예시의 목적을 위해, 도면에 나타낸 형태가 현재 바람직하지만, 여기에 개시되고 기재된 구체 예는 나타낸 정확한 배열 및 수단으로 제한되지 않는 것으로 이해될 것이다.
도 1은, 유리 기판과 같은, 커버 기판을 갖는 소비자용 장치의 개략도이다;
도 2는 도 1의 장치가 접촉을 일으킬 수 있는, (화강암과 같은) 경질의 지표면의 피처 크기의 예시이다;
도 3은 도 1의 소비자용 장치에서 사용하기에 적합한 커버 기판의 개략도이다;
도 4는 여기에서의 하나 이상의 구체 예에 따라 부분적으로 코팅된 도 3의 커버 기판의 개략도이다;
도 5는 커버 기판의 표면상에 부분 코팅을 형성하기 위해 코팅 공정이 적용되는 미코팅된 커버 기판의 개략도이다;
도 6은, 날카로운 충격 파손의 개시 후에, 균열 전파를 완화하기 위한 하나 이상의 분리 메커니즘을 포함하는 커버 기판의 개략도이다;
도 7은 도 6의 커버 기판에 사용하기에 적합한 분리 메커니즘의 하나 이상의 구체 예의 단면도이다;
도 8은 도 6의 커버 기판에 사용하기에 적합한 분리 메커니즘의 하나 이상의 또 다른 구체 예의 단면도이다;
도 9는 커버 기판과 장치의 몸체 사이에 적용된 에너지 흡수 중간층의 하나 이상의 구체 예의 단면도이다;
도 10은 도 9에 예시된 구체 예에서 사용하기에 적합한 에너지 흡수 중간층의 하나 이상의 구체 예의 특정 상세의 예시이다;
도 11은 도 9에 예시된 구체 예에서의 사용하기에 적합한 에너지 흡수 중간층의 하나 이상의 구체 예의 다른 상세의 예시이다;
도 12는 장치의 커버 기판의 외부 표면에 적용된 에너지 흡수 코팅의 하나 이상의 구체 예의 단면도이다; 및
도 13은 장치의 커버 기판의 외부 표면에 적용된 선택적인 에너지 흡수 코팅의 하나 이상의 구체 예의 단면도이다;
전술한 바와 같이, 여기에서 개시는 부분 코팅의 적용에 의해 및/또는 균열이 개시된 후에 균열 전파를 분리함으로써 커버 기판 (102)에서 날카로운 접촉 파손의 문제를 다룬다. 논의의 목적을 위해, 이하 논의되는 구체 예는, 바람직한 물질인, 유리로 형성된 커버 기판 (102)과 관련된다. 그러나, 구체 예가, 결정질 기판, 단결정 기판, 유리 세라믹 기판, 날카로운 접촉 파손을 겪는 다른 물질, 등과 같은, 커버 기판 (102)을 구현하기 위한 다른 물질을 사용할 수 있는 점에 주목된다.
유리 기판의 상세
유리 기판 (102)에서 날카로운 접촉 파손의 문제점에 대한 해법을 논의하는 것과 관련하여, 유리 기판 (102)에 관한 일부 배경 상세는 유익한 것으로 믿어진다. 이와 관련하여, 언급은 도 1의 소비자용 장치 (10) (및/또는 여기에서 언급된 임의의 다른 장치들)에 사용하는데 적합한 유리 기판 (102)의 개략적인 예시인 도 3을 참조한다.
기하학적 특성과 관련하여, 여기에 제시된 예시된 실시 예는, 실질적으로 평평한 구조에 초점을 맞추지만, 다른 구체 예는 만곡되거나 또는 다른 모양의 또는 조각된 유리 기판 (102)을 사용할 수 있다. 부가적으로 또는 선택적으로, 유리 기판 (102)의 두께는, 좀 더 중심 영역과 비교하여 유리 기판 (102)의 에지에서 더 두꺼운 두께를 사용하는 것과 같이, 미적 및/또는 기능적 이유로 변할 수 있다.
도 3을 참조하면, 유리 기판 (102)은 서로 이격된 내부 및 외부 주 표면 (110, 112)을 포함할 수 있다. 각각의 내부 및 외부 주 표면 (110, 112)은 유리 기판 (102)의 외부 윤곽 또는 형상을 한정하는 각각의 주변 에지 (110-1, 112-1)를 포함할 수 있다. 예시된 실시 예에서, 유리 기판 (102)의 외부 윤곽은 종종 스마트폰을 제조하는데 사용되며, 각각의 주변 에지 (110-1, 112-1)는 한 쌍의 대립하고 (및 상대적으로 긴) 측면 에지 세그먼트 (edge segments), 한 쌍의 대립하고 (및 상대적으로 짧은) 측면 에지 세그먼트 및 4개의 둥근 코너 세그먼트를 특징으로 한다. 유리 기판 (102)은 또한 내부 및 외부 주 표면 (110, 112)의 각각의 주변 에지 (110-1, 112-1) 사이에 각각 걸친 다수의 에지 표면 (114)을 포함할 수 있다. 예시된 실시 예에서, 에지 표면들 (114-1 및 114-3)은 주변 표면 (110-1, 112-1)의 상대적으로 짧은 측면 에지 세그먼트들 사이에 걸치고, 및 에지 표면들 (114-2, 114-4)은 주변 표면 (110-1, 112-1)의 상대적으로 긴 측면 에지 세그먼트들 사이에 걸친다. 부가적으로, 유리 기판 (102)은 또한, 내부 및 외부 주 표면 (110, 112)의 각각의 주변 에지 (110-1, 112-1) 사이에 각각 걸치고, 및 에지 표면들 (114) 중 인접한 에지 표면들 사이에 걸친, 다수의 코너 표면 (116)을 포함할 수 있다. 예시된 실시 예에서, 제1 코너 표면 (116-1)은 인접한 에지 표면 (114-1 및 114-2)이 합치는 코너에서 주변 에지 (110-1, 112-1) 사이에 걸쳐 있을 수 있다. 유사하게, 제2 코너 표면 (116-2)은 인접한 코너 표면 (114-2, 114-3)이 합치는 다른 코너에서 주변 에지 (110-1, 112-1) 사이에 걸쳐 있을 수 있다. 더욱이, 제3 코너 표면 (116-3)은 인접한 코너 표면 (114-3, 114-4)이 합치는 또 다른 코너에서 주변 에지 (110-1, 112-1) 사이에 걸쳐 있고, 및 제4 코너 표면 (116-4)은 인접 에지 표면 (114-4, 114-1)이 합치는 또 다른 코너에서의 주변 에지 (110-1, 112-1) 사이에 걸쳐 있다.
물질 특성과 관련하여, 유리 기판 (102)은 비-이온 교환된 유리 또는 이온 교환된 유리로 형성될 수 있다.
이온 교환 유리로 형성된 유리 기판 (102)과 관련하여, 이러한 기판은 이온 교환 가능한 유리, 구체적으로 화학적 강화 (이온 교환, IX)에 의해 강화된 종래의 유리 물질로 형성되는 것으로 고려될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은 "이온 교환 가능한"은 유리가 유리 표면에 또는 그 근처에 위치한 양이온을 크기가 더 크거나 작거나 동일한 원자가의 양이온으로 교환될 수 있는 것을 의미한다. 전술한 바와 같이, 이러한 이온 교환 가능한 유리 중 하나는 코닝사로부터 이용 가능한 Corning Gorilla® Glass이다.
임의의 수의 특정 유리 조성물은 가공되지 않은 유리 기판 (102)을 제공하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 여기에서의 구체 예에 사용하기에 적합한 이온-교환 가능한 유리는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함하지만, 다른 유리 조성물은 고려될 수 있다.
예를 들어, 적합한 유리 조성물은 SiO2, B2O3 및 Na2O를 포함하며, 여기서 (SiO2 + B2O3) ≥ 66 mol.% 및 Na2O ≥9 mol.%이다. 하나의 구체 예에서, 유리 시트는 적어도 6 mol.%의 산화알루미늄을 포함한다. 또 다른 구체 예에서, 유리 시트는, 알칼리토 산화물의 함량이 적어도 5 mol.%이도록, 하나 이상의 알칼리토 산화물을 포함한다. 적합한 유리 조성물은, 몇몇 구체 예에서, K2O, MgO 및 CaO 중 적어도 하나를 더욱 포함한다. 특정 구체 예에서, 유리는 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.
하이브리드 유리 적층을 형성하는데 적절한 또 다른 대표 유리 조성물은: 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 포함하고; 여기서 12 mol.% ≤ (Li2O + Na2O + K2O) ≤ 20 mol.% 및 0 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 10 mol.%이다.
여전히 다른 대표 유리 조성물은: 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 포함하고; 여기서 14 mol.% ≤ (Li2O + Na2O + K2O) ≤ 18 mol.% 및 2 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 7 mol.%이다.
또 다른 구체 예에서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 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 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나 또는 이루어진다.
특정 구체 예에서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 알루미나, 적어도 하나의 알칼리 금속 및, 몇몇 구체 예에서, 50 mol.% 초과의 SiO2, 다른 구체 예에서, 적어도 58 mol.%의 SiO2, 및 또 다른 구체 예에서, 적어도 60 mol.%의 SiO2를 포함하고, 여기서 비는 이며, 상기 비에서 성분은 mol.%로 표시되고, 상기 개질제는 알칼리 금속 산화물이다. 상기 유리는, 특정 구체 예에서, 58-72 mol.% SiO2; 9-17 mol.% Al2O3; 2-12 mol.% B2O3; 8-16 mol.% Na2O; 및 0-4 mol.% K2O를 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나 또는 이루어지며, 여기서 비는 이다.
또 다른 구체 예에서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 기판은: 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 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나 또는 이루어지며; 여기서 12 mol.% ≤ Li2O + Na2O + K2O ≤ 20 mol.% 및 0 mol.% ≤ MgO + CaO ≤ 10 mol.%이다.　
또 다른 구체 예에서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 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.% CaO를 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나 또는 이루어지며; 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.　
가공되지 않은 유리 기판 (102)의 표면에서 이온을 교환하는 특정 공정에 관련해서, 이온 교환은 가공되지 않은 유리 기판 (102)을 용융염 욕조에 미리 결정된 시간 동안 침지하여 수행되고, 여기서 가공되지 않은 유리 기판 (102) 내에 이온은 그 표면에서 또는 그 부근에서, 예를 들어, 염 욕조 유래의 더 큰 금속 이온으로 교환된다. 가공되지 않은 유리 기판은 약 4-24시간, 바람직하게는 약 4-10시간의 범위의 시간 동안 약 400-500 ℃ 범위의 온도에서 용융염 욕조에 침지될 수 있다. 유리 내로 더 큰 이온의 혼입은 근 표면 영역에서 압축 응력을 생성함으로써 이온-교환된 유리 기판 (102')을 강화시킨다. 상응하는 인장 응력은 압축 응력과 균형을 이루기 위해 이온-교환된 유리 기판 (102')의 중심 영역 내에서 유도된다. 나트륨-계 유리 조성물 및 KNO3의 염욕을 가정하면, 가공되지 않은 유리 기판 (102) 내에 나트륨 이온은 용융염 욕조 유래의 더 큰 칼륨 이온으로 대체되어 이온-교환된 유리 기판 (102')을 생성할 수 있다.
유리 네트워크가 완화될 수 있는 온도 아래의 온도에서 더 큰 이온에 의한 더 작은 이온의 대체는, 전술한 응력 프로파일을 결과하는 이온-교환된 유리 기판 (102')의 표면을 가로지르는 이온의 분포를 생성시킨다. 더 큰 부피의 유입 이온은 이온-교환된 유리 기판 (102')의 표면상에 압축 응력 (CS) 및 중심 영역에서 장력 (중심 장력, 또는 CT)을 생성한다. 상기 압축 응력은 하기 수학식에 의해 중심 장력과 관련된다:
여기서 t는 유리 기판 (102)의 총 두께이고, DOL은 또한 압축 층의 깊이로 언급되는, 이온 교환의 층의 깊이이다. 압축 층의 깊이는, 경우에 따라서, 약 15 microns을 초과하고, 경우에 따라서, 20 microns을 초과한다.
당업자에게는 이온 교환 공정에 이용 가능한 특정 양이온에 관한 많은 선택이 있다. 예를 들어, 알칼리 금속은 이온 교환 공정을 위한 실행 가능한 양이온 공급원이다. 알칼리 금속은 주기율표 제1족에서 확인되는 화학 원소이며, 구체적으로 리튬 (Li), 나트륨 (Na), 칼륨 (K), 루비듐 (RB), 세슘 (Cs), 및 프란슘 (Fr)을 포함하다. 엄밀히 말하면 알칼리 금속은 아니지만, 탈륨 (Tl)은 이온교환 공정을 위한 양이온의 또 다른 실시 가능한 공급원이다. 탈륨은 이온성 염으로서 +3 및 +1 산화 상태로 산화하는 경향이 있으며, +3 상태는 붕소, 알루미늄, 갈륨, 및 인듐과 것과 유사하다. 그러나, +1 상태의 탈륨 산화는 알칼리 금속의 화학 작용을 야기한다.
부분 코팅 기술
전술한 바와 같이, 날카로운 접촉 파손에 대한 내성을 증가시키는 하나의 기술은, 유리 기판 (102)의 표면 (110,112) 중 하나, 바람직하게는 외면 (112)을 부분적으로 코팅하는 것을 포함한다. 특히, 코팅 (104)은 유리 기판 (102)의 주 표면 (112)의 제한된 구역 위에 적용되어 복합 구조물을 생성한다. 제한된 구역은 외부 주 표면 (112)의 총 면적 미만이어서, 코팅 (104)이 동적 날카로운 충격으로부터 손상을 완화시키지만, 또한 코팅 (104) 자체로부터 유리 기판 (102)의 굴곡 강도에서 임의의 감소를 완화시키록 작동할 수 있다.
이 기술은 오직 유리 기판 (102)의 에지 구역 및/또는 코너 구역 (예를 들어, 날카로운 접촉 확률이 상대적으로 높은 구역)과 같은, 오직 유리 기판 (102)의 특정 구역에만 코팅 (104)을 적용하는 단계 및 미코팅된 유리 기판 (102)의 외부 표면의 상대적으로 큰 중심 구역을 남기는 단계를 포함한다. 코팅은 투명하고, 소성 변형 가능하며 및/또는 초-경질일 수 있으며, 여기서 코팅 (104)의 특정 특성은 이하 좀 더 상세히 논의될 것이다.
부분 코팅 구역 한정
코팅 (104)이 적용되는 특정 구역(들)과 관련하여, 여기에서의 하나 이상의 구체 예에 따라 부분적으로 코팅된 유리 기판 (102)의 개략적 예시인 도 4를 참조한다. 코팅 (104)은 유리 기판 (102)의 외부 주 표면 (112) 상에 하나 이상의 에지 구역 (122) 및/또는 하나 이상의 코너 구역 (124)과 같은, 하나 이상의 부분 구역에 적용될 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 각각의 에지 구역 (122)은, 주변 에지 (112-1)와 유리 기판 (102)의 주 표면 (112)의 중심 영역 (102-1)을 향하여, 이러한 주변 에지 (112-1) 안쪽으로, 하나 이상의 미리 결정된 거리 (Di) 사이에 걸친 유리 기판 (102)의 주 표면 (112) 상에 각각의 부분 에지 구역에 의해 한정된다. 예를 들어, 제1 부분 에지 구역 (122-1)은, 상대적으로 짧은 측면 에지 표면 (114-1)에 인접한 주변 에지 (112-1)의 세그먼트를 따라 길이 방향으로 연장되고, 및 주변 에지 (112-1)로부터 외부 주 표면 (112)의 중심 영역 (102-1)을 향하여 가로-방향으로 연장되는, 유리 기판 (102)의 외부 주 표면 (112) 상에 한정될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 부분 에지 구역 (122-1)의 가로-방향의 연장은 미리 결정된 거리 (D1)일 수 있다. 또 다른 실시 예로서, 제2 부분 에지 구역 (122-2)은, 상대적으로 긴 측면 에지 표면 (114-2)에 인접한 주변 에지 (112-1)의 다른 세그먼트를 따라 길이 방향으로 연장되고, 및 주변 에지 (112-1)로부터 외부 주 표면 (112)의 중심 영역 (102-1)을 향하여 가로-방향으로 연장되는, 유리 기판 (102)의 외부 주 표면 (112) 상에 한정될 수 있다. 다시, 제2 부분 에지 구역 (122-2)의 가로-방향의 연장은 미리 결정된 거리 (D2)일 수 있다. 유사하게, 제3 부분 에지 구역 (122-3)은, 상대적으로 짧은 측면 에지 표면 (114-3)에 인접하고 주변 에지 (112-1)의 또 다른 세그먼트를 따라 종 방향으로 연장될 수 있고, 및 주변 에지 (112-1)로부터 외부 주 표면 (112)의 중심 영역 (102-1)을 향하여 가로-방향으로 연장될 수 있다 (여기서, 가로-방향 연장은 미리 결정된 거리 (D3)일 수 있다). 마지막으로, 제4 부분 에지 구역 (122-4)은, 다른 상대적으로 긴 측면 에지 표면 (114-4)에 인접한 주변 에지 (112-1)의 또 다른 세그먼트를 따라 종 방향으로 연장될 수 있고, 및 주변 에지 (112-1)로부터 외부 주 표면 (112)의 중심 영역 (102-1)을 향하여 가로-방향으로 연장될 수 있다. (즉, 가로-방향 연장은 미리 결정된 거리 (D4)일 수 있다.
부가적으로 및/또는 선택적으로, 각각의 코너 구역 (124)은, 각각의 코너 표면 (116) 중 하나에 인접하고 및/또는 주변으로 연장하고, 및 주변 구역 (112-1)과 유리 기판 (102)의 외부 주 표면 (112)의 중심 영역 (102-1)을 향하여, 이러한 주변 구역 (112-1) 안쪽으로, 미리 결정된 거리 (Ci) 사이에 걸친, 유리 기판 (102)의 주 표면 (112) 상에 각각의 부분 코너 구역에 의해 한정될 수 있다.
예를 들어, 제1 부분 코너 구역 (124-1)은, 제1 코너 표면 (116-1)에 인접한 주변 에지 (112-1)의 세그먼트를 따라 주변으로 연장되고, 및 주변 에지 (112-1)로부터 외부 주 표면 (112)의 중심 영역 (102-1)을 향하여 가로-방향으로 연장되는, 유리 기판 (102)의 외부 주 표면 (112) 상에 한정될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 부분 코너 구역 (124-1)의 가로-방향의 연장은 미리 결정된 거리 (C1)일 수 있다. 또 다른 실시 예로서, 제2 부분 코너 구역 (124-2)은, 제2 코너 표면 (116-2)에 인접한 주변 에지 (112-1)의 또 다른 세그먼트를 따라 주변으로 연장되고, 및 주변 에지 (112-1)로부터 외부 주 표면 (112)의 중심 영역 (102-1)을 향하여 가로-방향으로 연장되는, 유리 기판 (102)의 외부 주 표면 (112) 상에 한정될 수 있다. 유사하게, 제3 부분 코너 구역 (124-3)은, 제3 코너 표면 (116-3)에 인접한 주변 에지 (112-1)의 또 다른 세그먼트를 따라 주변으로 연장될 수 있고, 및 중심 영역 (102-1)을 향해 가로-방향으로 미리 결정된 거리 (C3) 만큼 연장될 수 있다. 마지막으로, 제4 부분 코너 구역 (124-4)은 제4 코너 표면 (116-4)에 인접한 주변 에지 (112-1)의 또 다른 세그먼트를 따라 주변으로 연장될 수 있고, 및 중심 영역 (102-1)을 향해 가로-방향으로 미리 결정된 거리 (C4) 만큼 연장될 수 있다.
전술한 바와 같이, 임의의 수의 개별적인 부분 에지 구역 (122-1, 122-2, 122-3, 122-4)은, 디자인 고려 사항에 의존하여 각각 코팅 구역 (104-1, 104-2, 104-3, 104-4)으로 코팅되거나, (또는 코팅되지 않을 수 있다). 부가적으로 및/또는 선택적으로, 임의의 수의 개별적인 부분 코너 구역 (124-1, 124-2, 124-3, 124-4)은 디자인 고려 사항에 의존하여 코팅될 수 있거나 (또는 코팅되지 않을 수 있다). 더욱이, 각각의 개별 부분 코너 구역 (124i)의 가로-방향 거리 (D1, D2, D3, D4) 및/또는 각각의 개별 부분 코너 구역 (124i)의 중심 방향 거리 (C1, C2, C3, C4)는, 유리 기판 (102)의 특정 기하학, 치수, 및 적용에 의존하여, 임의의 수 유사한 크기 또는 임의의 수의 다른 크기일 수 있다.
(각각의 부분 구역 (122i 및 124i)에 존재할 수 있는 코팅 물질의 합으로 표시된) 코팅된, 제한 구역은 실질적으로 유리 기판 (102)의 외부 표면 (112)의 총 면적 미만인 것이 바람직하다. 예를 들어, (i) 외부 주 표면 (112)의 총 면적의 약 1 내지 20%; (ii) 외부 주 표면 (112)의 총 면적의 약 1 내지 10%; (iii) 외부 주 표면 (112)의 총 면적의 약 2 내지 5%; 및 (iv) 외부 주 표면 (112)의 총 면적의 약 2 내지 3%: 중 하나 이상이다. 코팅 구역에 대한 이러한 제한은, 코팅 (104)이 유리 기판 (102)의 굴곡 강도를 감소시키는 과도한 손실로 유리 기판 (102)의 충격 파단에 대한 내성을 개선시키는 가능성을 다루기 위해 중요하다.
두께 및 코팅 적용
코팅 (104)의 두께와 관련하여, 이러한 두께는 하나의 층 또는 다중 층을 통해 달성될 수 있으며, (i) 약 10 nanometers 내지 약 1000 micrometers; (ii) 약 100 nanometers 내지 약 500 micrometers; (iii) 약 1 micrometers 내지 약 100 micrometers; 및 (iv) 약 10 micrometers 내지 약 50 micrometers 중 하나에 도달한다.
이하, 미코팅된 유리 기판 (102)의 주 표면 중 하나에 부분 코팅 (104)을 형성하기 위해 코팅 공정이 적용되는 미코팅된 유리 기판 (102)의 개략도인 도 5를 참조한다. 전술한 코팅 두께 (및 적용의 제한된 구역)는, 예를 들어, 표면 흠의 부작용을 제거하거나 감소시키기 위해 유리 기판 (102)을 세정, 산 연마 및/또는 별도 처리하여, 코팅 (104)을 수용하도록 유리 기판 (102)을 전-처리하여 달성될 수 있다. 임의의 공지된 마스킹 기술은 코팅 (104)이 원하는 구역 (122i, 124i)에만 적용되는 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 코팅 (104)은, 스퍼터링, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 (PECVD) 또는 전자 (E-빔) 증발 기술을 포함할 수 있는, 기상 증착 기술을 통해 가공되지 않는 기판 (102)에 적용될 수 있다. 그러나, 기술 분야의 당업자는, 코팅 (104)이 적용되는 특정 메커니즘이 전술한 기술에 엄격히 제한되지 않고, 오히려 특정 제품 적용 또는 제조 목표의 긴급성을 다루기 위해 숙련자에 의해 선택될 수 있는 것을 이해할 것이다.
하나 이상의 선택적인 구체 예에서, 중간 코팅 (도시되지 않음)은 유리 기판 (102)과 코팅 (104) 사이에 배치될 수 있다.
소성 변형 가능한 코팅
하나 이상의 구체 예에 따르면, 코팅 (104)은 유리 기판 (102)의 외부 주 표면 (112)에 대한 동적 날카로운 충격에 대해 스프링과 같은 반응을 나타내는 소성 변형 가능한 물질로 형성될 수 있다.
예로서, 코팅 (104)이 소성 변형 가능한 물질로 형성되는 경우, 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리카보네이트 (PC), Zeonex 및 Topas로 알려진 시클로올레핀 중합체 (COP) 및 공중합체 (COC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 폴리스티렌, 아크릴, 실리콘, 폴리우레탄 엘라스토머, 폴리비닐 부티랄 (PVB), 폴리비닐 클로라이드 (PVC), 스티렌 블록 공중합체와 같은 열가소성 엘라스토머 (TPE) 중 하나 이상을 포함하며, 여기서 열거된 하나 이상의 물질은 약 1 MPa 내지 약 10 GPa 범위의 모듈러스 (Modulus)를 갖는다.
부가적으로 및/또는 선택적으로, 코팅 (104)이 소성 변형 가능한 물질로 형성되는 경우, 코팅 (104)은: 바람직하게는 (i) 약 1 GPa 미만; (ii) 약 5 GPa 미만; (iii) 약 10 GPa 미만; (iv) 약 30 GPa 미만; 및 (v) 약 50 GPa 미만 중 하나의 모듈러스를 나타낸다.
코팅 (104)의 스프링과 같은 특성은, 충격의 동력학을 특징으로 할 수 있다. 예를 들어, 유리 기판 (102)이 특정 속도로 거친 표면과 부딪치는 경우, 코팅 (104)의 소성 변형 가능한 물질은 스프링처럼 반응한다. 유리 기판 (102)과 거친 표면 사이의 접촉력 (contact force)은 날카로운 압입으로 인한 유리 파손 가능성에 직접적으로 관련된다. 장치 (10)의 질량을 m, 충격의 순간의 속도를 v, 코팅 (104)의 스프링 상수 (spring constant)를 k, 최대 스프링 압축을 x라고 가정하면, 그 다음, 시스템의 에너지 보존 방정식은 다음과 같다:
Figure 112017047416699-pct00004
및
Figure 112017047416699-pct00005
따라서, 소성 변형 가능한 스프링 (k)은 더 큰 스프링 압축을 결과하고, 및 장치 (10)는 (스프링과 같은 동력학에 비교하여) 완전히 정지하기 위해 더 먼 거리를 이동해야 할 것이다. 다시 말하면, 장치 (10)는 (스프링과 같은 동력학에 비교하여) 더 낮은 감속도를 경험한다. 뉴튼의 제2 법칙 F = ma에 따르면, 더 낮은 가속도 (또는 감속도), a는 충격시에 유리 기판 (102)과 거친 표면 사이의 반동력 (reaction force)인, 더 낮은 힘, F를 결과한다. 결과적으로, 코팅 (104)에서 소성 변형 가능한 물질을 사용하는 것은, 날카로운 충격 압입으로 인한 유리 기판 (102)에 대한 손상 가능성을 감소시킬 것이다.
초-경질 코팅
하나 이상의 또 다른 구체 예에 따르면, 코팅 (104)은 유리 기판 (102)의 외부 주 표면 (112)의 경도를 증가시키기 위해 초-경질 물질로 형성될 수 있다.
유리 기판에 초-경질 코팅 (104)의 적용은, 유리 기판 (102)의 경도를 향상시키는 것과 관련되고, 이는 날카로운 충격 압입 유래의 파단에 대한 내성을 증가시킬 것이다. 예를 들어, 가공되지 않은 Gorilla® 유리 기판 (102)은 통상적으로 약 7Gpa의 경도를 갖지만, 그라나, 파단에 저항하는 더 높은 경도는, 적어도 약 10Gpa, 또는 선택적으로 적어도 15Gpa 이상일 수 있다. 전술한 바와 같이, 더 높은 경도는 코팅 (104)을 가공되지 않는 유리 기판 (102)에 적용하여 얻어질 수 있다.
예를 들어, 코팅 (104)이 초-경질 물질로 형성되는 경우, 코팅 (104)은 바람직하게는 (i) 적어도 약 8 GPa; (ii) 적어도 약 10 GPa; (iii) 적어도 약 14 GPa; (iv) 적어도 약 18 GPa; (v) 적어도 약 22 GPa; 및 (vi) 적어도 약 30 GPa 중 하나의 경도를 나타낸다.
부가적으로 및/또는 선택적으로, 코팅 (104)이 초-경질 물질로 형성되는 경우, 코팅 (104)은 실리콘 질화물, 실리콘 옥시-질화물, 실리콘 카바이드, 실리콘 옥시-카바이드, 알루미늄 질화물, 알루미늄 옥시-질화물 (AlON), 알루미늄 카바이드, 알루미늄 옥시-카바이드, 알루미늄 산화물, 다이아몬드-형 탄소, 나노결정질 다이아몬드, 산화물 및 인듐 주석 산화물 (ITO) 중 하나 이상을 포함한다. 코팅 (104)용 물질의 또 다른 예로는, MgAl2O4, CaAl2O4, 이와 가까운 조성물인, MgAl2O4 -x, MgAl2O4 -x, Mg(1- y)Al(2+y)O4 -x, 및/또는 Ca(1-y)Al(2+y)O4 -x, SiOxCy, SiOxCyNz, Al, AlN, AlNxOy, Al2O3, Al2O3/SiO2, BC, BN, DLC, 그라핀 (Graphene), SiCNx, SiNx, SiO2, SiC, SnO2, SnO2/SiO2, Ta3N5, TiC, TiN, TiO2,　및/또는 ZrO2 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
유리 분할 기술
전술한 바와 같이, 날카로운 접촉 파손을 다루기 위한 또 다른 기술은, 유리 기판 (102)의 중심 영역 (102-1)의 파단을 분리하고, 균열 전파를 완화시키며, 및/또는 파단을 방지하기 위해, 하나 이상의 전략적 위치에서 유리 기판 (102)을 분할하기 위한 하나 이상의 메커니즘을 제공하는 단계를 포함한다. 많은 장치 (10)의 기하학적 구조로 인해, 유리 기판 (102)의 코너는 날카로운 충격 파손이 시작될 가능성이 있는 영역이다. 따라서, 유리 기판 (102)의 코너에 대한 분할 메커니즘의 전략적 위치는, 코너에 근접하여 중심 영역 (102-1)으로 일어나는 균열의 전파를 방지하고, 따라서 사용자의 관점으로부터 장치 (10)의 낙하 특성에서 개선을 결과할 수 있다.
이와 관련하여, 날카로운 충격 파손의 개시 이후에 균열 전파를 완화시키기 위한 하나 이상의 분리 메커니즘 (130)을 포함하는 유리 기판 (102)의 개략적 예시인 도 6을 참조한다. 각 분리 메커니즘은: (i) 코너 (118)에서 또는 그 근처에서 기원하는 유리 기판 (102)의 외부 주 표면 (112)에 동적 날카로운 충격으로 결과하는 균열 전파를 중단, (ii) 하나 이상의 인접한 에지 표면 (114)을 향하여 (예를 들어, 측면으로) 균열 전파를 유도, 및/또는 (iii) 유리 기판의 중심 영역 (102-1)을 향한 코너 (118)로부터 분리 메커니즘 (130)을 가로지르는 균열 전파를 완화, 중 적어도 하나가 이루어지도록 작동한다.
분리 메커니즘 (130)이 특정 균열 전파 동력을 중단, 방향 전환 및/또는 완화시키는 것을 고려해 볼 때, 이들은 적어도 균열 전파와 관련하여 "불연속 부"를 제공하는 메커니즘일 수 있다. 이와 관련하여, 불연속 부는 유리 기판 (102)의 체적 내에서, 트렌치 (trench), 노치 (notch), 함몰부, 오목부, 새긴 금 (score), 언더컷, 유리 강도 변형, 잔류 응력 변형, 등 중 하나 이상을 제공함으로써 달성될 수 있다. 상기 불연속 부는 신장될 수 있고, 유리 기판 (102)의 두께를 통해 적어도 부분적으로 연장될 수 있다.
예를 들어, 도 7을 참조하면, 상기 신장 불연속 부 (130)는 유리 기판 (102)의 두께를 통해 이의 내부 및 외부 주 표면 (110, 112) 사이에서 완전히 연장될 수 있으며, 이에 의해 유리 기판 (102)을 각각의 부분으로 분리시킨다. 선택적으로, 도 8을 참조하면, 상기 신장 불연속 부 (130)는, 바람직하게는 내부 주 표면 (110)을 분리하고, 외부 주 표면 (112)을 향해 연장되지만, 이를 관통하지 않고, 유리 기판 (102)의 두께를 통해 부분적으로 연장될 수 있다. 어떤 경우에서도, 장치 (10)가 낙하되고, 예를 들어, 유리 기판 (102)의 코너 (118)에서 날카로운 충격 파손이 시작되더라도, 불연속 부 (예를 들어, 분할)는 유리 기판 (102)의 중심 영역 (102-1)으로의 및/또는 향하는 임의의 균열 전파의 저지를 결과할 것이다.
좀 더 구체적으로, 제1 신장 불연속 부 (130-1)는 유리 기판 (102)의 제1 코너 (118-1)에 인접하여 배치될 수 있다. 또 다른 상세 (및 또 다른 실시 예)로서, 상기 제1 신장 불연속 부 (130-1)는 근위 단부 (132-1) 및 원위 단부 (134-1)를 가질 수 있다. 근위 단부 (132-1)는 제1 에지 표면 (114-1)에 또는 인접하여 위치될 수 있다. 원위 단부 (134-1)는, 제1 에지 표면 (114-1)에 인접한, 제2 에지 표면 (114-2)에 또는 적어도 인접하여 위치될 수 있다. 따라서, 제1 신장 불연속 부 (130-1)는 유리 기판 (102)의 제1 코너 (118-1) (및 제1 코너 표면 (116-1))에 대해 근접하여 (또는 이격되어) 배치된다. 따라서, 제1 분리 메커니즘 (130-1)은, 주변 에지 (112-1)와 제1 신장 불연속 부 (130-1) 사이에서 기원하는 것과 같은, 제1 코너 (118-1)에서 또는 그 근처에서 기원하는 유리 기판 (102)의 외부 주 표면 (112)에 동적 날카로운 충격으로부터 결과하는 균열 전파를 방해할 수 있다. 부가적으로 및/또는 선택적으로, 제1 분리 메커니즘 (130-1)은 제1 및 제2 인접 에지 표면 (114-1, 114-2) 중 적어도 하나를 향하여 균열 전파를 유도할 수 있고, 및/또는 유리 기판 (102)의 중심 영역 (102-1)을 향하여 제1 신장 불연속 부 (130)를 가로지르는 균열 전파를 완화시킬 수 있다.
선택적으로, 제2 신장 불연속 부 (130-2)는 유리 기판 (102)의 제2 코너 (118-2) (및 제2 코너 표면 (116-2))에 인접하여 (또는 근접하거나 또는 이격되어) 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 신장 불연속 부 (130-2)는, 제2 에지 표면 (114-2)에 또는 그 근처에 위치된 근위 단부 (132-2), 및 제3 에지 표면 (114-3)에 또는 적어도 인접하여, 위치된 원위 단부 (134-2)를 가질 수 있다. 또 다른 대안은, 유리 기판 (102)의 제3 코너 (118-3) (및 제3 코너 표면 (116-3))에 인접하게 (또는 근접하거나 또는 이격되어) 배치된 제3 신장 불연속 부 (130-3)를 포함할 수 있다. 상기 제3 신장 불연속 부 (130-3)는 제3 에지 표면 (114-3)에 또는 적어도 인접하여 위치된 근위 단부 (132-3), 및 제4 에지 표면 (114-4)에 또는 적어도 인접하여 위치된 원위 단부 (134-3)를 가질 수 있다. 또한, 제4 신장 불연속 부 (130-4)는, 제4 에지 표면 (114-4)에 또는 인접하여 위치된 근위 단부 (132-4), 및 제1 에지 표면 (114-1)에 또는 인접하여 위치된 원위 단부 (134-4)를 포함하는, 유리 기판 (102)의 제4 코너 (118-4)에 인접하여 배치될 수 있다.
트렌치, 노치, 함몰부, 오목부, 새긴 금, 언더컷, 등의 형태의 하나 이상의 신장 불연속 부 (130-i)의 경우에서, 이러한 공극은 소성 변형 가능한 (및/또는 투명한) 물질로 채워질 수 있다.
부가적으로, 도 6의 유리 기판 (102)은 또한 이전 구체 예에서 논의된 임의의 수의 부분 구역 (122i, 124i) 상에 코팅 (104i)을 포함할 수 있다.
미세구 (MICROSPHERES)를 통한 에너지 흡수
커버 기판 후면 상에 중간층
날카로운 접촉 파손을 다루기 위한 또 다른 기술은, 커버 기판 (102)의 후면 상에 에너지 흡수 중간층을 제공하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 도 9를 참조하면, (예를 들어, 스마트폰 등과 같은) 장치 본체 (200)는, 상기 구체 예들 중 하나 이상에서 논의된 구성 중 몇몇과 유사한, (유리 기판과 같은) 커버 기판 (102)을 포함한다. 그러나, 특히, 에너지 흡수 중간층 (202) (또한, 접착층으로서 작용할 수 있음)은, 장치 본체 (200)와 커버 기판 (102) 사이에 이 배치된다. 중간층 (202)은 커버 기판 (102)의 외부 주 표면 (112)에 대한 (도 2에 예시된 바와 같은) 표면 (12)에 의한 동적 날카로운 충격으로부터 생성된 운동 에너지의 대부분을 흡수하도록 작동하고, 및 이에 의해 커버 기판 (102) 및 장치 본체 (200)에 대한 손상을 완화시킨다.
도 9에 예시된 구성을 고려해 볼 때, 사람들은 동적 날카로운 충격으로부터 생성된 운동 에너지를 흡수하는 중간층 (202)과 관련하여 생기는 이론적 메커니즘을 고려할 수 있으며, 이에 의해 커버 기판 (102)에 대한 손상을 감소시킨다. 충격시 장치의 위치 에너지 (potential energy)의 전환을 통해 발생된 운동 에너지는, (예를 들어, 균열을 통한 것과 같은) 커버 기판 (102)의 파손의 확률과 직접 관련되는 것으로 관찰된다. 장치가 높이 (h)에서 낙하되는 것으로 가정하면, 장치의 운동 에너지는 하기 수학식에 의해 주어진다:
Figure 112017047416699-pct00006
여기서, EKE는 장치의 운동 에너지이고; EPE는 높이 (h)에서 장치의 위치 에너지이며, m은 장치의 질량이고, v는 충격 순간의 속도이며, g는 중력에 의한 가속 상수이다.
커버 기판 (102)이 주어진 속도에서 (일상생활에서 발견되는 다수의 거친 표면 중 임의의 것과 같은) 표면 (12)과 충격할 때, 운동 에너지는, 커버 기판 (102)의 작은 접촉 구역에 집중된다. 이러한 집중, 특히 거친 표면 (12)과의 날카로운 접촉 충격은, 엄청난 양의 압력을 발생시킬 수 있다. 충격 동안 커버 기판 (102) 및/또는 장치 본체 (200)에 대한 과도한 손상을 방지하기 위한 효과적인 측정은, 충격시 장치의 운동량에 의해 발생된 힘을 적어도 부분적으로 흡수하는 것이다. 현재, 많은 장치들은, 광학적으로 투명한 접착제 (OCA)와 같은, 접착제를 통해 장치 본체 (200)에 결합된 커버 기판으로 설계된다. 접착제는 통상적으로 약 1-10 MPa의 범위와 같은 상대적으로 낮은 영률을 갖는 엘라스토머 물질로 형성될 수 있다. 이러한 상대적으로 낮은 영률로 인해, 접착제 층은 (접착제에서 매우 작은 탄력적으로 저장된 에너지를 결과하는) 충격 동안 즉시 변형되는 경향이 있으며, 그러므로 작은 운동 에너지는 접착제에 의해 흡수된다. 따라서, 충격으로 인한 운동 에너지의 대부분은 거친 표면 (12)에 의한 커버 기판 (102)의 전술한 작은 접촉 구역에 집중되며, 이는 종종 커버 기판 (102) 및/또는 장치의 다른 민감한 요소의 파국적 파손을 결과한다.
그러나, 도 9의 중간층 (202)의 특정 에너지 흡수 특색에 따르면, 사람들은, 다음과 같이 표현된, 간단한 에너지 보존 관점 (energy conservation viewpoint)에서 이의 이점을 생각할 수 있다:
EDE = EKE - Edissipated - ESE
여기서, EDE는 장치에 손상을 야기하는데 이용 가능한 운동 에너지이고, EKE는 장치의 운동 에너지이며, Edissipated는 중간층 (202) 내에 특정 물질에 의해 소멸된 에너지이고, ESE는, 충격 이후에 시스템으로 다시 방출될, 장치의 임의의 수의 구성분의 탄성 변형으로 인한 변형 에너지이다. 분명히, 충격으로부터 결과하는 장치의 운동 에너지의 상당 수준을 흡수하는 (예를 들어, 접착제 층의 개질된 특성을 통하는 것과 같은) 중간층 (202)을 생성하는데 상당한 이점이 있고, 이에 의해 장치에 손상을 유발하는데 이용 가능한 에너지를 더 적게 남긴다.
도 9, 10, 11에 예시된 시스템의 하나 이상의 구체 예에 따르면, 중간층 (202)의 에너지 흡수 물질은, 고분자 바인더, 엘라스토머 바인더, 및/또는 수지를 통해 함께 결합된 구체 (204) 및/또는 구체 (206)로 구성될 수 있다. 각각의 구체들 (204) 및 구체들 (206)의 몇몇 주목할만하고 다른 특색들은 이하 좀 더 상세하게 논의될 것이다. 바람직하게는, 구체 (204 및/또는 206)는 바인더 또는 수지 전체에 실질적으로 균일하게 분포된다. 구체 (204 및/또는 206)는 바람직하게는, 예를 들어, 약 5-120㎛의 평균 직경을 갖는, 10대의 microns의 직경을 갖는 실질적으로 구 모양의 형상이다. 어느 정도까지는, 구체 (204 및/또는 206)의 평균 직경이 약 50 ㎛ 내지 약 1000 ㎛의 두께에서 변할 수 있는 중간층 (202)의 두께를 결정할 것이다. 중간층 (202)의 코팅 물질은, 투명성이 요구되거나 또는 바람직한 구역에서 투명할 수 있으며, 및 완전한 투명성이 요구되지 않거나 또는 원하지 않는 구역에서 완전히 또는 부분적으로 불투명할 수 있다.
구체 (204) 및/또는 구체 (206)를 함유하는 중간층 (202)은 희생 층 (sacrificial layer)으로 반응하여, 거친 표면 (12)에 의한 장치 충격의 경우, 장치의 상당량의 운동 에너지가 다수의 구체 (204) 및/또는 구체 (206)의 압착 (crushing), 압축, 및/또는 변형에 의해 소멸될 것이다. 따라서, 장치에 손상을 유발하는데 이용 가능한 잔여 운동 에너지의 양은 감소된다.
도 10의 구체 예에서, 구체 (204)는, 유리, 세라믹, 및/또는 유리 세라믹 중공 구체와 같이, 단단하지만 압착 가능한, 물질로 형성되는 것과 같이, 중공 및 압착 가능한 것을 특징으로 할 수 있다. 따라서, 압착 가능한, 중공 구체 (204)를 함유하는 중간층 (202)은 희생 층으로 반응하여, 거친 표면 (12)에 의한 장치 충격의 경우, 장치의 상당량의 운동 에너지는, 중공의, 압착 가능한 구체 (204)의 압착에 의해 소멸될 것이다.
하나 이상의 구체 예에서, 중간층 (202)은 고분자 바인더에 중공의 압착 가능한 구체 (204)를 포함할 수 있으며, 여기서, 중공의 압착 가능한 구체 (204)의 부피 분율 (volume fraction)은, 중공의 압착 가능한 구체 (204) 및 고분자 바인더의 전체 부피의 약 25-75%이다. 부가적으로 및/또는 선택적으로, 상기 조합은: 약 5-120 ㎛의 중공의 압착 가능한 구체 (204)의 평균 직경; 약 2MPa - 200MPa의 중공의 압착 가능한 구체 (204)의 압착 강도 (crush strength); 약 50-1000 ㎛의 중간층 (202)의 두께; 및 유리, 세라믹 및/또는 유리-세라믹 물질로 형성된 중공의 압착 가능한 구체 (204) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 중공의 압착 가능한 구체 (204)를 함유하는 전술된 중간층 (202)의 형성 방법은: (1) 전술한 비율의 중공의 압착 가능한 구체 (204) (예를 들어, 실리케이트 유리 중공 미소구체)와 3M™ Printable Liquid Optically Clear Adhesive 1088과 같은 액체 수지의 실질적으로 균일하게 혼합된 용액을 제조하는 단계; (2) 상기 혼합물을 커버 기판 (102)의 적절한 부분 (예를 들어, 커버 기판 (102)의 에지, 코너 및/또는 전술된 다른 제한된 구역들이지만, 이의 외부 주요 표면 (112) 대신에 내부 주요 표면 (110)에 적용됨)에 코팅 또는 스크린 인쇄하는 단계; (3) 커버 기판 (102) 및 혼합물을 (장치의 프레임과 같은) 장치 본체 (200)와 접촉하여 배치하는 단계; 및 (4) 액체 OCA를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다. 고분자 결합 물질의 탄력성으로 인해, 중간층 (202)은 그 내부에 내장된 구체 (204)의 변형 후에도 원래의 형상을 유지할 것이다.
하나 이상의 또 다른 구체 예에서, 중간층 (202)은 수지 내에 (중공의 압착 가능한 구체 (204) 대신에) 압축성, 중공 구체 (204')를 포함할 수 있다. 따라서, 압축성, 중공 구체 (204')를 함유하는 중간층 (202)은 희생 층으로 반응하여, 거친 표면 (12)에 의한 장치 충격의 경우, 장치의 상당량의 운동 에너지는 압축성, 중공 구체 (204')의 압축에 의해 소멸될 것이다. 예로서, 이러한 구성은 압축성, 중공 구체 (204')와 수지의 총 부피의 약 25-90% 사이에서 압축성, 중공 구체 (204')의 부피 분율을 포함할 수 있다. 부가적으로 및/또는 선택적으로, 조합은: 약 20-120 ㎛의 압축성 중공 구형 (204')의 평균 직경; 및 약 50-1000 ㎛의 중간층 (202)의 두께 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
압축성 중공 구체 (204')를 함유하는 전술된 중간층 (202)을 형성하는 방법은: (1) 전술한 비율의 압축성 중공 미소구체 (예를 들어, AkzoNobel Expancel 미소구체)와 액체 OCA 수지 (예를 들어 3M™ Printable Liquid Optically Clear Adhesive 1088)의 실질적으로 균일하게 혼합된 용액을 제조하는 단계; (2) 상기 혼합물을 커버 기판 (102)의 적절한 부분 (예를 들어, 커버 기판 (102)의 에지, 코너 및/또는 전술된 다른 제한된 구역들이지만, 이의 외부 주요 표면 (112) 대신에 내부 주요 표면 (110)에 적용됨)에 코팅 또는 스크린 인쇄하는 단계; (3) 커버 기판 (102) 및 혼합물을 (장치의 프레임과 같은) 장치 본체 (200)와 접촉하여 배치하는 단계; 및 (4) 액체 OCA를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다. Expancel 미세구의 상대적으로 높은 탄력성으로 인해, 중간층 (202)은 파괴 없이 여러 번의 로딩/언로딩 (unloading)의 사이클을 견딜 수 있다.
하나 이상의 또 다른 구체 예에서, 중간층 (202)은 도 11에 예시된 바와 같이 바인더 내에 압축성, 고체 구체 (206)를 포함할 수 있다. 따라서, 이러한 구성에서, 중간층 (202)은 희생 층으로서 반응하여, 거친 표면 (12)에 의한 장치 충격의 경우에, 장치의 운동 에너지의 상당량은 압축성, 고형 구체 (206)를 압축함으로써 소멸될 것이다. 예로서, 이러한 구성은 압축성 고체 구체 (206)의 부피 분율을 압축성 고체 구체 (206) 및 바인더의 총 부피의 약 25-75% 사이에서 포함할 수 있다. 부가적으로 및/또는 선택적으로, 상기 조합은: 약 10 내지 1000 ㎛의 압축성 고체 구체 (206)의 평균 직경; 약 50 내지 1000 ㎛의 중간층 (202)의 두께; 폴리에틸렌, 폴리스티렌 및 폴리메틸메타크릴레이트 중 하나 이상으로 형성된 압축성 고형 구체 (206) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 12를 참조하고, 및 하나 이상의 또 다른 구체 예에 따르면, 고분자 바인더, 엘라스토머 바인더, 및/또는 수지에 결합된 전술한 구체 (204) 및/또는 구체들 (206)은 커버 기판 (102)의 외부 주 표면 (112) 상에 에너지 흡수층 (또는 코팅) (210)을 제공할 수 있다. 특히, 전술한 중간층 (202) 또는 표준 접착층 (212)은 장치 본체 (200)와 커버 기판 (102) 사이에 배치될 수 있다. 에너지 흡수 코팅 (210)은, 커버 기판 (102)의 외부 주 표면 (112), 특히 코팅 (210)에 대한 표면 (12)에 의한 동적 날카로운 충격으로부터 생성된 대부분의 운동 에너지를 흡수하도록 작동하고, 및 이에 의해 커버 기판 (102)과 장치 본체 (200)에 대한 손상을 완화시킨다. 이들 구체 예에 따르면, 에너지 흡수 코팅 (210)은 복합 구조물을 생성하기 위해 커버 기판 (102)의 외부 주 표면 (112)의 전술한 제한된 구역에 적용될 수 있다. 따라서, 제한된 구역의 특성, 구체 (204, 206)의 특성, 및/또는 고분자 바인더, 엘라스토머 바인더, 및/또는 수지의 특성에 관한 이전 구체 예의 모든 다양한 특색 및 대안은 도 12를 참조하여 고려된 구체 예들에 적용될 수 있다.
도 13을 참조하고, 및 하나 이상의 또 다른 구체 예에 따르면, 또 다른 타입의 에너지 흡수층 (또는 코팅) (220)은 커버 기판 (102)의 외부 주 표면 (112)에 적용될 수 있다. 에너지 흡수 코팅 (220)은 표면 (12)의 거칠기와 실질적으로 유사한 거칠기를 갖는 거친 외부 표면을 포함한다. 특히, 전술한 중간층 (202) 또는 표준 접착층 (212)은 장치 본체 (200)와 커버 기판 (102) 사이에 배치될 수 있다. 코팅 (220)과 표면 (12) 사이의 거칠기의 유사성에 의해, 적어도 에너지 흡수 코팅 (220)은, 커버 기판 (102)의 외부 주 표면 (112)에 대한, 구체적으로 코팅 (220)에 대한 표면 (12)에 의한 동적 날카로운 충격으로부터 생성된 대부분의 운동 에너지를 흡수하도록 작동하고, 및 이에 의해 커버 기판 (102) 및 장치 본체 (200)에 대한 손상을 완화시킨다. 이들 구체 예에 따르면, 에너지 흡수 코팅 (220)은 복합 구조물을 생성하기 위해 커버 기판 (102)의 외부 주 표면 (112)의 전술한 제한된 구역에 걸쳐 적용될 수 있다. 따라서, 제한된 구역의 특성에 관한 이전 구체 예의 다양한 특색 및 대안 모두는 도 13을 참조하여 고려된 구체 예에 적용될 수 있다.
여기에서 개시가 특정 구체 예를 참조하여 기판되었지만, 이들 구체 예는 단지 여기에서의 구체 예의 원리 및 적용을 예시하는 것으로 이해해야 한다. 따라서, 본 출원의 사상 및 범주를 벗어나지 않고, 예시적인 구체 예에 대해 많은 변경이 이루어질 수 있고, 다른 배열이 안출될 수 있는 것으로 이해해야 한다.

Claims (21)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 서로 이격된 내부 및 외부 주 표면, 상기 내부 및 외부 주 표면의 각각의 주변 에지 사이에 걸친 다수의 에지 표면, 및 상기 내부 및 외부 주 표면의 각각의 주변 에지 사이 및 상기 에지 표면 중 인접한 에지 표면들 사이에 걸친 다수의 코너 표면을 갖는 기판; 및
    상기 기판의 외부 주 표면의 제한된 구역에 걸쳐 도포되어 복합 구조물을 생성하는 코팅을 포함하며, 상기 제한된 구역은 외부 주 표면의 전체 구역 미만이고, 여기서 상기 코팅은 상기 외부 주 표면에 대한 동적 날카로운 충격으로부터 기판에 대한 손상을 완화시키도록 작동하며, 여기서, 상기 제한된 구역은:
    상기 기판의 외부 주 표면의 중심 영역을 향하여 제1 미리 결정된 거리와 주변 에지 사이에 걸친 적어도 하나의 에지 구역, 및
    적어도 하나의 각각의 코너 표면에 인접하여 연장되고 및 상기 기판의 외부 주 표면의 중심 영역을 향하여 제2 미리 결정된 거리와 주변 에지 사이에 걸친 적어도 하나의 코너 구역; 중 적어도 하나를 포함하며,
    여기서, 상기 제한된 구역은 상기 외부 주 표면의 전체 구역의 1 내지 20%를 넘지 않게 덮으며,
    여기서, 상기 기판은 유리, 결정질 물질, 단결정 물질, 및 유리 세라믹 물질 중 하나 이상으로부터 형성되는, 제품.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제한된 구역은: (i) 상기 외부 주 표면의 전체 구역의 1 내지 10%; (ii) 상기 외부 주 표면의 전체 구역의 2 내지 5%; 및 (iii) 상기 외부 주 표면의 전체 구역의 2 내지 3%; 중 하나를 넘지 않게 덮는, 제품.
  5. 청구항 3-4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅의 두께는: (i) 10 nanometers 내지 1000 micrometers; (ii) 100 nanometers 내지 500 micrometers; (iii) 1 micrometers 내지 100 micrometers; 및 (iv) 10 micrometers 내지 50 micrometers; 중 하나인, 제품.
  6. 청구항 3-4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 기판에 대한 손상을 완화시키기 위해 외부 주 표면에 동적 날카로운 충격에 대해 스프링-형 응답을 나타내는 투명하고 소성 변형 가능한 물질이며, 및 상기 코팅은: (i) 1 GPa 미만; (ii) 5 GPa 미만; (iii) 10 GPa 미만; (iv) 30 GPa 미만; 및 (v) 50 GPa 미만; 중 하나의 모듈러스를 나타내고; 및
    상기 코팅은, 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리카보네이트 (PC), Zeonex 및 Topas로 알려진 시클로올레핀 중합체 (COP) 및 공중합체 (COC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 폴리스티렌, 아크릴, 실리콘, 폴리우레탄 엘라스토머, 폴리비닐 부티랄 (PVB), 폴리비닐 클로라이드 (PVC), 스티렌 블록 공중합체와 같은 열가소성 엘라스토머 (TPE) 중 하나 이상을 포함하는 물질을 포함하며, 여기서 하나 이상의 물질은 1 MPa 내지 10 GPa 범위의 모듈러스를 갖는 것; 중 적어도 하나인, 제품.
  7. 청구항 3-4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 초-경질 물질이고, 상기 코팅은: (i) 적어도 8 GPa; (ii) 적어도 10 GPa; (iii) 적어도 14 GPa; (iv) 적어도 18 GPa; (v) 적어도 22 GPa; 및 (vi) 적어도 30 GPa 중 하나의 경도를 나타내며; 및
    상기 코팅은 실리콘 질화물, 실리콘 옥시-질화물, 실리콘 카바이드, 실리콘 옥시-카바이드, 알루미늄 질화물, 알루미늄 옥시-질화물 (AlON), 알루미늄 카바이드, 알루미늄 옥시-카바이드, 알루미늄 산화물, 다이아몬드-형 탄소, 나노결정질 다이아몬드, 산화물 및 인듐 주석 산화물 (ITO) 중 하나 이상을 포함하는 것; 중 적어도 하나인, 제품.
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