KR20120026098A - 기계적 내구성 에지를 갖는 얇은 기판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유리, 유리 세라믹 또는 세라믹의 시트를 포함하고, 향상된 에지 강도를 갖는 기판(100)을 제공한다. 중합성 에지 코팅(120)은 기판의 에지를 따라서 강도를 한정하는 결함의 형성을 방지하고, 상기 에지의 굽힘 강도를 보호한다. 상기 기판은 적어도 2개의 평행한 고강도 에지(110, 112), 및 상기 에지에 대한 결함 및 손상의 도입으로부터 고강도 에지를 보존하기 위해서 고강도 에지의 각각의 적어도 일부를 피복한 중합성 물질의 에지 코팅(120)을 포함할 수 있다. 상기 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 굽힘 강도는 50 mm의 시험길이에 걸쳐서 200 MPa의 응력 수준에서 2% 미만의 실패 확률을 가질 수 있다. 상기 기판의 제조방법을 제공한다.

Description

기계적 내구성 에지를 갖는 얇은 기판{THIN SUBSTRATES HAVING MECHANICALLY DURABLE EDGES}
본 출원은 2009년 5월 21일에 출원된 미국 가 특허출원 61/180,230의 35 USC 119(e) 하에서 우선권의 이익을 주장한다.
본 발명은 유리, 유리 세라믹 또는 세라믹의 시트를 포함하고, 향상된 에지 강도를 갖는 기판을 제공한다. 중합성 에지 코팅은 기판의 에지를 따라서 강도를 한정하는 결함의 형성을 방지하고, 상기 에지의 굽힘 강도를 보호한다. 상기 기판은 적어도 2개의 평행한 고강도 에지, 및 상기 에지에 대한 결함 및 손상의 도입으로부터 고강도 에지를 보존하기 위해서 고강도 에지의 각각의 적어도 일부를 피복한 중합성 물질의 에지 코팅을 포함할 수 있다. 상기 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 굽힘 강도는 50 mm의 시험길이에 걸쳐서 200 MPa의 응력 수준에서 2% 미만의 실패 확률을 가질 수 있다. 상기 기판의 제조방법을 제공한다.
유리 기판은 종래에 일반적으로 디스플레이 및 터치센서 장치용 보호커버 또는 윈도우로서 사용되고 있고, 또한 전자장치의 전면 및 이면용 기판으로서 사용되고 있다. 이와 같이, 이들 기판은 상기 기판의 에지에서 결함에서 발생하는 기계적 실패에 민감하다. 이러한 결함은 컷팅 및 에지 마감 공정 중에 형성되거나 또는 취급 및 사용중에 발생하는 접촉 손상으로부터 형성된다.
에지 마감, 예를 들면 기판의 에지 그라인딩, 연마, 및/또는 에칭은 컷팅 공정 중에서 발생된 주요 결함을 제거하고, 접촉 손상에 의한 치핑(chipping)을 최소화하는 것을 시도한다. 또한, 이러한 마감 공정은 점 소스로부터 에지 충격에 의한 손상을 방지하는 데에 촛점을 맞추고 있다. 마감 공정은 일반적으로 마찰 및 분쇄 공정 중에서 발생하는 결함을 제거할 수 있고, 에지 충격을 견딜 수 있는 에지 형상을 형성한다. 그러나, 이들 마감 공정은 달성가능한 것보다 낮은 에지 강도를 형성한다. 또한, 기판 두께가 약0.3 mm 미만일 때 이러한 마감 공정을 사용한 것은 곤란하다. 감소된 접촉 영역 때문에, 이러한 범위 내의 두께를 갖는 기판은 에지 마감 여부에 관계없이 에지 충격중에서 파손에 민감하다.
본 발명은 유리, 유리 세라믹 또는 세라믹의 시트를 포함하고, 향상된 에지 강도를 갖는 기판을 제공한다. 상기 기판은 적어도 2개의 평행한 고강도 에지, 및 상기 고강도 에지의 각각의 적어도 일부를 피복한 중합성 물질의 에지 코팅을 갖는다. 상기 에지 코팅은 상기 에지에 대한 결함 및 손상의 도입으로부터 고강도 에지를 보호하고 상기 에지의 굽힘 강도를 보존한다. 상기 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 굽힘 강도는 50 mm의 시험길이에 걸쳐서 200 MPa에서 2% 미만의 실패 확률을 가질 수 있다. 상기 기판의 제조방법을 제공한다.
따라서, 본 개시는 기판을 기재한다. 상기 기판은 유리, 세라믹 및 유리 세라믹의 적어도 하나를 포함하고, 제 1 면, 제 2 면 및 상기 제 1 면과 제 2 면을 접합한 적어도 2개의 평행한 고강도 에지를 갖고, 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 굽힘 강도가 50 mm의 시험길이에 걸쳐서 200 MPa의 응력에서 2% 미만의 실패 확률을 가질 수 있는 시트, 및 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 적어도 일부를 피복하고, 결함 및 손상의 도입으로부터 고강도 에지의 각각을 보호하는 중합성 에지 코팅을 포함한다.
본 개시는 전자장치 내의 기판 또는 보호 커버 유리용 기판을 기재한다. 본 기판은 유리, 세라믹, 및 유리 세라믹의 적어도 하나를 포함하고, 적어도 2개의 평행한 고강도 에지를 갖고, 상기 에지가 마감되지 않은 시트; 및 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 적어도 일부를 피복하고, 적어도 2개의 평행한 고강도 에지에서 결함 형성을 최소화함으로써 시트의 굽힘 강도를 보존한 중합성 에지 코팅을 포함한다.
또한, 본 개시는 기판의 제조방법을 기재한다. 상기 방법은 유리, 유리 세라믹 및 세라믹의 적어도 하나를 포함하고, 서로 실질적으로 평행한 제 1 면 및 제 2 면, 및 상기 제 1 면과 제 2 면 사이에 적어도 2개의 평행한 고강도 에지를 갖는 시트를 제공하는 단계, 및 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 적어도 일부에 중합성 에지 코팅을 적층하여 기판을 형성하는 단계 포함한다.
이들 및 다른 형태 및 이점 및 특징은 하기의 상세한 설명, 수반한 도면 및 수반된 청구범위로부터 명백하게 될 것이다. 비-제한 예에 의해서, 본 실시형태의 다양한 특징은 하기의 형태에 기재된 바와 같이 결합될 수 있다.
제 1 형태에 의하면,
a. 유리, 세라믹 및 유리 세라믹의 적어도 하나를 포함하고, 제 1 면, 제 2 면 및 상기 제 1 면과 제 2 면을 접합한 적어도 2개의 고강도 에지, 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 굽힘 강도가 50 mm의 시험길이에 걸쳐서 200 MPa의 응력 수준에서 2% 미만의 실패 확률을 가질 수 있는 시트, 및
b. 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 적어도 일부를 피복하고, 결함 및 손상의 도입으로부터 고강도 에지의 각각을 보호하는 중합성 에지 코팅을 포함한 기판을 제공한다.
제 2 형태에 따르면, 제 1 형태에 있어서, 상기 기판은 약 0.6 mm 이하의 두께를 갖는 기판을 제공한다.
제 3 형태에 따르면, 제 2 형태에 있어서, 상기 기판은 약 0.1 mm 이하의 두께를 갖는 기판을 제공한다.
제 4 형태에 따르면, 제 1 형태 내지 제 3 형태 중 어느 한 형태에 있어서, 상기 중합성 에지 코팅은 약 10GPa 이하의 모듈러스를 갖는 기판을 제공한다.
제 5 형태에 따르면, 제 1 형태 내지 제 4 형태 중 어느 한 형태에 있어서, 상기 중합성 에지 코팅은 실리콘, 에폭시, 아크릴레이트, 우레탄 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함한 기판을 제공한다.
제 6 형태에 따르면, 제 1 형태 내지 제 5 형태 중 어느 한 형태에 있어서, 상기 중합성 에지 코팅은 약 5㎛ 내지 약 50㎛의 범위의 두께를 갖는 기판을 제공한다.
제 7 형태에 따르면, 제 1 형태 내지 제 6 형태 중 어느 한 형태에 있어서, 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각은 슬롯 드로잉, 퓨전 드로잉, 리드로잉 또는 레이저 컷팅하는 기판을 제공한다.
제 8 형태에 따르면, 제 1 형태 내지 제 7 형태 중 어느 한 형태에 있어서, 상기 기판은 보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노실리케이트 유리 중 하나를 포함한 기판을 제공한다.
제 9 형태에 따르면, 제 8 형태에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 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 Sb2O3을 포함하고, 여기서 12 mol%≤Li2O + Na2O + K2O ≤20 mol% 및 0 mol%≤MgO + CaO≤10 mol%인 기판을 제공한다.
제 10 형태에 따르면, 제 8 형태에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 64 mol%≤SiO2 ≤68 mol%; 12 mol% ≤Na2O ≤16 mol%; 8 mol% ≤Al2O3 ≤12 mol%; 0 mol%≤B2O3 ≤3 mol%; 2 mol% ≤K2O ≤5 mol%; 4 mol% ≤MgO ≤6 mol%; 및 0 mol% ≤CaO ≤5 mol%를 포함하고, 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%, 및 상기 유리는 적어도 130 kpoise의 액상 점도를 갖는 기판을 제공한다.
제 11 형태에 따르면, 제 8 형태에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는:50-80 wt% SiO2; 2-20 wt% Al2O3; 0-15 wt% B2O3; 1-20 wt% Na2O; 0-10 wt% Li2O; 0-10 wt% K2O; 및 0-5 wt% (MgO + CaO + SrO + BaO); 0-3 wt% (SrO + BaO); 및 0-5 wt% (ZrO2 + TiO2)를 포함하고, 여기서 0≤(Li2O + K2O)/Na2O≤0.5인 기판을 제공한다.
제 12 형태에 따르면, 제 1 형태 내지 제 11 형태 중 어느 한 형태에 있어서, 상기 기판은 상기 제 1 면 및 제 2 면의 적어도 하나로부터 층의 깊이까지 확장한 적어도 하나의 강화된 표면층을 갖고, 상기 강화된 표면층은 압축응력하에 있는 기판을 제공한다.
제 13 형태에 따르면, 제 12 형태에 있어서, 상기 강화된 표면층은 이온 교환층인 기판을 제공한다.
제 14 형태에 따르면, 제 1 형태 내지 제 13 형태 중 어느 한 형태에 있어서, 상기 기판은 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면의 적어도 하나에 적층된 적어도 하나의 층을 더 포함한 기판을 제공한다.
제 15 형태에 따르면, 제 1 형태 내지 제 14 형태 중 어느 한 형태에 있어서, 상기 기판은 휴대 전자장치, 정보 단말 및 터치 센서 장치의 적어도 하나의 보호 커버 유리인 기판을 제공한다.
제 16 형태에 따르면, 제 1 형태 내지 제 6 형태 또는 제 8 형태 내지 제 15 형태에 있어서, 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각은 마감되지 않은 기판을 제공한다.
제 17 형태에 따르면,
a. 유리, 세라믹, 및 유리 세라믹의 적어도 하나를 포함하고, 적어도 2개의 평행한 고강도 에지를 갖고, 상기 에지가 마감되지 않은 시트; 및
b. 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 적어도 일부를 피복하고, 적어도 2개의 평행한 고강도 에지에서 결함 형성을 최소화함으로써 시트의 굽힘 강도를 보존한 중합성 에지 코팅을 포함한, 전자장치내에서 기판 또는 보호 커버 유리용 기판을 제공한다.
제 18 형태에 따르면, 제 17 형태에 있어서, 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 굽힘 강도는 50 mm의 시험 길이에 걸쳐서 200 MPa의 응력 수준에서 2% 미만의 실패 확률을 가질 수 있는 기판을 제공한다.
제 19 형태에 따르면, 제 17 형태 또는 제 18 형태에 있어서, 상기 중합성 에지 코팅은 약 10 GPa 이하의 모듈러스를 갖는 기판을 제공한다.
제 20 형태에 따르면, 제 17 형태 내지 제 19 형태 중 어느 한 형태에 있어서, 상기 중합성 에지 코팅은 실리콘, 에폭시, 아크릴레이트, 우레탄 및 이들의 조합의 적어도 하나를 포함한 기판을 제공한다.
제 21 형태에 따르면, 제 17 형태 내지 제 20 형태 중 어느 한 형태에 있어서, 상기 시트는 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함한 기판을 제공한다.
제 22 형태에 따르면, 제 17 형태 내지 제 21 형태 중 어느 한 형태에 있어서, 상기 기판은 제 1 면 및 제 2 면의 적어도 하나로부터 층의 깊이까지 확장한 적어도 하나의 강화된 표면층을 갖고, 상기 강화된 표면층은 압축응력하에 있는 기판을 제공한다.
제 23 형태에 따르면,
a. 유리, 유리 세라믹 및 세라믹의 적어도 하나를 포함하고, 서로 실질적으로 평행한 제 1 면, 제 2 면 및 상기 제 1 면과 제 2 면 사이에 적어도 2개의 평행한 고강도 에지를 갖고, 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 굽힘 강도가 50 mm의 시험길이에 걸쳐서 200 MPa의 응력 수준에서 2% 미만의 실패 확률을 가질 수 있는 시트를 제공하는 단계,
b. 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 적어도 일부에 중합성 에지 코팅을 적층하여 기판을 형성하는 단계를 포함한 기판의 제조방법을 제공한다.
제 24 형태에 따르면, 제 23 형태에 있어서, 상기 시트를 제공하는 단계는 퓨전 드로잉, 슬롯 드로잉 및 리드로잉의 하나에 의해서 시트를 형성하는 단계를 포함한 방법을 제공한다.
제 25 형태에 따르면, 제 23 형태 또는 제 24 형태에 있어서, 상기 시트를 제공하는 단계는 시트를 레이저 컷팅하여 적어도 2개의 평행한 고강도 에지를 형성하는 단계를 포함한 방법을 제공한다.
본 발명은 유리, 유리 세라믹 또는 세라믹의 시트를 포함하고, 향상된 에지 강도를 갖는 기판을 제공한다. 상기 기판은 적어도 2개의 평행한 고강도 에지, 및 상기 고강도 에지의 각각의 적어도 일부를 피복한 중합성 물질의 에지 코팅을 갖는다. 상기 에지 코팅은 상기 에지에 대한 결함 및 손상의 도입으로부터 고강도 에지를 보호하고 상기 에지의 굽힘 강도를 보존한다. 상기 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 굽힘 강도는 50 mm의 시험길이에 걸쳐서 200 MPa에서 2% 미만의 실패 확률을 가질 수 있다. 상기 기판의 제조방법을 제공한다.
도 1-4는 일반적인 에지 프로파일 설계를 도시한 기판의 측면의 개략도이다.
도 5는 유리 기판의 및 에지의 광학 현미경 사진이다.
도 6-9는 레이저 컷팅된 에지의 광학 현미경사진이다.
도 10은 4점 굽힘 시험을 사용하여 시험한 강도인 시료 세트에 대해서 얻어진 실패 확률의 Weibull 플롯이다.
하기의 설명에서, 동일한 부호 특성은 도면에서 나타낸 여러 도면을 통해서 동일한 또는 상응한 부분을 설정한다. 달리 기재된 바와 같이, "상부", "하부", "외부", "내부" 등은 편의상 용어이며 한정한 용어로서 해석되는 것은 아니다. 또한, 그룹은 요소의 그룹 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함한 것으로 기재된 것은 언제든지, 인용된 요소의 임의의 수치를 개별적으로 또는 서로 조합해서 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나, 이들로 이루어진 것으로 이해된다. 마찬가지로, 그룹이 요소의 그룹 또는 이들의 조합 중 적어도 하나로 이루어진 것으로 기재된 것은 언제든지, 인용된 요소의 임의의 수치를 개별적으로 또는 서로 조합해서 이루어진 것으로 이해된다. 달리 기재된 바와 같이, 인용된 수치 범위는 이러한 범위의 상한 및 하한 및 이들 사이의 임의의 범위를 포함한다.
일반적으로 도면 및 특히, 도 1-4에 대해서, 특별한 실시형태를 기재하기 위한 목적으로 도시되고 본 발명 또는 이들에 수반된 청구범위를 한정되지 않는 것으로 의도된다. 도면은 필수적으로 이러한 스케일인 것은 아니고, 특정한 피처 및 특정한 도면은 명백함 및 간결함을 위해서 스케일 확대 또는 개략적으로 나타낸다.
유리 기판은 디스플레이 및 터치 적용, 예를 들면 휴대 통신 및 오락 장치, 예를 들면 전화기, 뮤직 플레이어, 비디오 플레이어 등의 보호 커버; 및 휴대 단말(IT)(예를 들면 휴대 또는 랩톱 컴퓨터) 장치용 디스플레이 스크린으로서 사용되고; 또한 다른 적용에서 전자종이 전면 및 이면 기판을 포함하지만, 이들로 한정되지 않는다. 이러한 유리 기판은 컷팅 및 에지 마감 처리 중에 발생된 에지 결함 또는 취급 중, 장치 조작 중 및 사용 중에서 접촉 손상으로부터 발생된 기계적 실패 및 파손에 민감하다.
향상된 에지 강도를 갖는 기판은 기판의 에지를 따라서 강도를 한정하는 결함의 형성을 제거하고 상기 에지의 굽힘 강도를 보존함으로써 제공된다. 상기 기판은 유리, 유리 세라믹 또는 세라믹의 시트를 포함한다. 기판은 유리 기판으로서만 본원에 기재될 수 있지만, 상기 설명은 달리 기재되어 있지 않는 한 유리 세라믹 및 세라믹 물질, 또한 개별의 유리, 유리-세라믹 및 세라믹 조성물을 포함한 다층 구조에 적용가능한 것을 알 수 있다. 상기 시트는 제 1 면, 제 2 면 및 상기 제 1 면과 제 2 면을 접합한 적어도 2개의 평행한 고강도 에지를 갖는다. 하나의 실시형태에서, 상기 시트는 제 1 면, 제 2 면, 및 또는 둘 다에서 중합성 코팅을 포함할 수 있다. 상기 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 굽힘 강도는 50 mm의 시험 길이에 걸쳐서 200 MPa의 응력 수준에서 2% 미만의 실패 확률을 가질 수 있다. 중합성 물질의 에지 코팅은 고강도 에지의 각각의 적어도 일부를 피복하고, 차후의 손상으로부터 고강도 에지를 보존하고 상기 에지의 오염을 방지한다. 예를 들면, 상기 에지에 에지 코팅이 적용되면, 상기 에지에서 크랙이 발생하는 것을 방지한다. 표면 코팅이 존재한 이들 실시형태에서, 상기 표면 코팅 및 에지 코팅은 서로 다른 조성물을 가질 수 있고, 다른 시간에 다른 방법에 의해서 기판에 도포될 수 있다.
일 실시형태에서, 상기 기판은 약 0.6 mm 이하의 두께를 갖고, 다른 실시형태에서, 약 0.4 mm 이하의 두께를 갖는다. 제 3 실시형태에서 기판은 약 0.1 mm 이하의 두께를 갖는다. 이들의 감소된 접촉 영역에 의해서 약 0.1 mm 이하의 두께를 갖는 기판은 특히 에지 마감 여부에 관계없이 에지 충격 중에 파손에 민감할 수 있다. 또한, 연마 등과 같은 방법을 사용한 에지 마감은 비효율적이거나 약 0.1 mm 이하의 두께에서 증명되지 않았다. 따라서, 이는 에지 강도를 더 낮은, 일정한 값으로 평균하는 마감 공정을 사용한 것보다 고강도의 에지를 얻는 형성 공정 및/또는 컷팅 공정에 의존한다.
일 실시형태에서, 적어도 2개의 평행한 고강도 에지는 형성공정에 의해서 직접 형성된다. 이러한 형성공정은 상기 어닐링점 위의 온도까지 유리를 가열하는 단계를 포함한다.(즉, 유리의 점도 η가 1013 Poise인 온도; 어닐링 온도라고 칭함). 이러한 형성 공정의 비-제한 예는 다운 드로우 공정을 포함한다. 이러한 다운 드로우 공정은 공지되어 있고, 슬롯 드로우 공정, 퓨전 드로우 공정, 리드로우 공정 등을 포함한다.
또한, 고강도 에지는 고강도 절단 방법에 의해서 형성될 수 있고, 이는 레이저 컷팅 방법을 포함하지만, 이들로 한정하지 않는다. 이러한 레이저 컷팅 방법은 10.6㎛의 파장인 CO2 레이저를 사용한 전신 레이저 분리를 포함한다. CO2 전신 레이저 컷팅에서, 유리 기판은 유리의 변형점 근방(즉, ±50℃)인 온도까지 가열하여 벤트(vent)를 형성한다. 유리 기판의 레이저 컷팅은 본원에 기재되어 있지만, 본원에 기재된 레이저 컷팅 방법을 사용하여 다른 형태의 기판을 컷팅하거나 분리할 수 있다(예를 들면, 본원에 기재된 세라믹, 유리 세라믹). 일 실시형태에서, 유리는 레이저로 가열한 후 일반적으로 워터 제트로 빠르게 쿠엔칭된다. 쿠엔칭은 상기 유리 벤트 위에서 인장력을 생성하고, 상기 유리 기판의 상대 운동의 방향에서 벤트를 열리게 한다. 쿠엔칭은 유리에서 벤트를 열리게 하고 전파하는 데에 충분히 강한 레이저(레이저측)에 의해서 조사된 유리 기판의 측에서 인장력을 형성한다. 레이저측에서 인장력은 유리의 두께에 걸쳐서 균형을 이루어야 하기 때문에, 압축력은 레이저측의 반대의 유리측(이면측)에서 발생되어, 유리에서 굽힘 운동량을 형성한다. 굽힘 운동량 때문에 에지 품질을 제어하는 것은 곤란하다. 레이저 컷팅 에지는 유리 기판의 레이저 측 또는 이면측에 장력을 가한 여부에 따라서 다르게 작용할 수 있다. 심각한 굽힘은 결함으로서 작용하고 상기 유리의 에지 강도를 감소시킨 파손 면 특징을 일으킬 수 있다. 낮은 에지 강도를 갖는 시료에서 지배적인 파손 모드는 파손 단계에서 전단 및 트위스트 결함 또는 변동 및 "핵클(hackle)"로 공지된 면이다. 에지 면에서 비틀림 핵클의 존재 때문에 저강도 에지는 실패한다. 도 5에는 트위스트 핵클(210)을 갖는 레이저 컷팅 유리 기판(200)의 에지(205)의 광학 현미경사진이 도시된다. 도 5에서, 트위스트 핵클(210)은 유리 기판(200)의 이면측(202)(도 5에서 상부 우측)으로부터 하부 좌측까지 진행한다.
고강도 에지는 결함, 예를 들면 트위스트 핵클 등을 제거함으로써 CO2 전신 레이저 컷팅에 의해서 형성될 수 있다. 이러한 결함은 컷팅 형태에서 제거될 수 있고, 여기서 온도는 기판의 두께에 걸쳐서 적당한 레이저 파워 밀도에서 밸런스를 이룬다. 이러한 레이저 컷팅 에지의 중간 강도는 일반적으로 약 400 MPa를 초과한다. 레이저 빔과 쿠엔층 워터 제트 사이의 레이저 파워 및 거리의 효과는 도 3-9에 도시되고, 이는 레이저 컷팅 에지의 광학 현미경 사진이다. 도 6-9에 도시된 시료에서 사용된 워터 제트와 레이저 사이의 레이저 파워 및 거리는 a) 도 6:26W 파워, 14 mm 거리; b) 도 7:26 W 파워, 24 mm 거리; c) 도 8:35W 파워, 14 mm 거리; 및 d)도 9:35W 파워, 24 mm 거리이다. 핵클(310)이 도 6-8에서 사용된 레이저 컷팅 조건하에서 관찰된 반면, 도 9에 도시된 에지를 컷팅하기 위해서 사용된 조건은 임의의 가시적인 핵클 또는 다른 결함이 갖지 않는 에지를 생성했다.
컷팅 변수는 저강도 에지를 일으킨 핵클을 제거하기 위해서 최적화 한, 이러한 전신 CO2 레이저 컷팅 또는 분리 방법의 하나의 비제한 예는 2009년 5월 21일에 출원된 "Waterless CO2 Laser Full-Body Cutting of Thin Glass Substrates" 명칭의 Sean M. Garner 등에 의한 미국 특허출원 12/469794에서 기재되어 있고, 여기서 유리 기판을 워터 제트를 사용하지 않고 CO2 레이저로 절단한 방법이 기재되어 있다. 연장된 CO2 레이저 빔 및 열확산을 사용하여 유리 기판의 벌크 가열을 달성하고, 그 다음에 표면 대류 손실은 유리의 두께를 통해서 장력/압축력/인장응력을 생성한다. 레이저 컷팅/분리 방법의 제 2 비제한 예는 2009년 2월 19일에 출원된 "Method of Separating Strengthened Glass" 명칭의 Anatoli A. Abramov 등에 의한 미국 특허 출원 12/388,935에서 기재되어 있고, 이는 유리의 강화된 표면층의 깊이보다 큰 깊이에서 유리에서 결함을 일으키고, 유리를 레이저로 처리해서 벤트를 형성하고, 유리의 변형점 미만의 약50℃로부터 유리의 어닐링점과 변형점 사이의 온도까지 범위에서 온도까지 가열하고, 상기 벤트는 강화된 표면층의 깊이보다 큰 벤트 깊이에서 결함으로부터 확장하여 적어도 부분적으로 유리를 분리한 강화된 유리 시트의 전신 또는 완전한 절단 또는 분리를 기재한다. 2개의 상기 기재된 미국 특허 출원의 내용은 본원에 참조로 포함된다. 부분적인 벤트 또는 중간의 크랙이 형성되고, 마찰 및 분쇄에 의해서 최종 분리가 달성된 다른 레이저 분리 방법을 사용하여 기판(100)에 고강도 에지에 제공할 수 있다.
도 1-4은 본원에 기재된 기판의 측면도의 개략도이고, 일반적인 에지 프로파일 설계를 도시한다. 기판(100)은 제 1면(102), 제 2 면(104), 및 적어도 2개의 평행한 고강도 에지(110, 112)를 갖고, 그 고강도 에지 중 하나가 도 1-4에 도시된다. 일 실시형태에서, 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각은 직사각형 프로파일(110)을 갖는다(도 1 및 2). 일 실시형태에서, 직사각형 에지 프로파일(110)은 컷팅 방법, 예를 들면 본원에 기재된 레이저 컷팅 또는 분리 방법을 포함하지만, 이들로 한정되지 않는 방법에 의해서 형성된다. 제 2 실시형태에서, 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각은 둥근 프로파일(112)를 갖는다(도 3 및 4). 일 실시형태에서, 둥근 에지 프로파일(112)은 슬롯-드로우 방법에 의해서 형성된다. 에지 프로파일(110, 112)는 가시적인 결함을 실질적으로 갖지 않는 에지 면을 가지므로 기계적인 연마 방법에 의해서 형성된 에지보다 큰 굽힘 강도를 갖는다. 화학적인 방법에 의해서 마감된 에지, 예를 들면 에징(edging)는 기계적 연마에 의해서 달성된 것보다 큰 에지 강도를 갖는 둥근 에지 프로파일을 생성한다. 그러나, 화학적 에칭 방법은 기판에서 제작된 구조 또는 기판과 양립할 수 없다. 기판(100)의 고강도 에지(110, 112)의 각각은 50 mm의 시험 길이에 걸쳐서 200 MPa의 응력 수준에서 2% 미만의 실패 확률을 가질 수 있는 굽힘 강도, 예를 들면 4점 굽힘 에지 강도를 갖는다.
고강도 에지의 적어도 일부는 종래에 공지된 이러한 유연한 또는 탄성 중합성 물질과 같은 중합성 물질을 포함하지만, 이들로 한정되지 않는 에지 코팅(120)으로 코팅된다(도 1-4). 일 실시형태에서, 중합성 물질은 약 10 GPa 미만의 모듈러스 갖는, 실리콘,에폭시, 아크릴레이트, 우레탄 및 이들의 조합의 적어도 하나를 포함한다. 중합성 물질의 비제한 예는 UV 경화성 광 접착제 또는 광 시멘트, 예를 들면 Norland™ 광 접착제 (NOA60. NOA61, NOA63, NOA65, NOA68, NOA68T, NOA71, NOA72, NOA73, NOA74, NOA75, NOA76, NOA78, NOA81, NOA83H, NOA84, NOA88, NOA89), Dow Corning™ (Sylgard 184 및 다른 열경화된 실리콘), Dymax™ 등을 포함한다. 특히, 이러한 물질의 비제한 예는 1976년 10월 19일에 출원된 "Pigment-Free Coating Compositions" 명칭의 Howard A. Clark에 의한 미국 특허 3,986,997에서 기재되고, 이는 알콜-물 매질에서 하이드록실화 세스퀴실록산 및 콜로이드 실리카의 산성 분산액을 기재한다. 미국 특허 3,986,997의 내용은 본원에 참조로 포함된다.
중합성 물질의 에지 코팅(120)은 약 5㎛ 내지 50㎛의 범위의 두께를 갖고, 공지된 방법, 예를 들면 염료로부터 침지, 페인팅, 분사, 분산에 의해서 도포될 수 있다. 기판은 장치 제조에 사용되거나 패턴층이 기판에 형성되면, 에지 코팅은 장치 처리 전 또는 후에 기판에 적용될 수 있다. 에지 코팅(120)은 주로 기계적 기능을 하고, 기판 에지를 손상으로부터 보호함으로써 형성된 또는 커팅된 고강도 에지의 높은 굽힘 강도를 보존한다. 일부 실시형태에서, 에지 코팅(120)은 투명하게 될 필요는 없다.
적어도 2개의 평행한 고강도 에지는 마감되지 않고; 즉 이들은 형성되고 기계적 또는 화학적 수단에 의해서 마감되지 않는다; 즉 이들은 연마되거나 에칭되지 않는다. 본원에 기재된 적어도 2개의 평행한 고강도 에지 및 에지 코팅(120)의 결합은 이러한 마감을 필요로 하지 않는다. 따라서, 전체 기판 생산량을 증가시키면서 기판(100)의 제조공정의 수가 감소한다.
상술한 바와 같이, 에지 코팅(120)은 각각의 고강도 에지의 적어도 일부를 코팅한다. 일부 실시형태에서, 도 2 및 4에서 도시된 예에서 에지 코팅은 고강도 에지에 인접한 제 1 및 제2 표면(102, 104)의 일부를 피복한다. 그러나, 기판(100)은 제 1 면(102) 및 제 2 면(104)에서 보호 코팅을 필요로 하지 않는다.
일부 예에서, 다양한 코팅 또는 필름, 예를 들면 강화, 안티스크래치, 항반사, 안티클레어 또는 필름 등, 예를 들면 공지된 것은 기판(100)의 제 1면(102) 및 제 2 면(104)의 적어도 하나에 적용될 수 있다. 에지 코팅(120)은 이러한 코팅의 동일한 조성을 가지 않고, 또는 에지 코팅(120)은 존재할 수 있는 임의의 다른 표면 코팅과 함께 적용될 필요는 없다. 예를 들면, 코팅은 기판(100)이 형성된 직후에 제 1 면(102) 및 제 2 면(104)의 적어도 하나에 적용되는 반면, 고강도 에지는 장치가 기판(120)에 제작되거나 기판(100)을 장치에 포함시키기 직전에 컷팅되거나 고강도 에지에 적용된 에지 코팅(120) 및 기판(100)에 형성될 수 있다.
기판(100)은 박막(즉, 0.6mm 이하 또는 0.4 mm 이하)과 같은 도포에 적당한, 유리, 유리 세라믹 물질 또는 세라믹 물질을 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나 이들로 이루어진다. 기판은 예를 들면 이온 교환에 의해서 유리의 화학적 강화에 의해서 제조된 것과 같은 하나의, 복합의 또는 등급별 조성을 가질 수 있고, 일 실시형태에서 이는 회전가능(즉, 기판의 연속 시트가 회전가능) 또는 굽힘가능하다. 이러한 유리 세라믹 및 세라믹 물질의 비제한 예는 β-유휘석, β-쿼츠, 네페린 등을 들 수 있다.
일부 실시형태에서, 기판(100)은 보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리 및 알칼리알루미노실리케이트 유리의 하나를 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나 이들로 이루어진다. 일 실시형태에서, 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 ppm미만의 As2O3; 및 50 ppm 미만의 Sb2O3을 포함하고; 여기서 12 mol% ≤Li2O + Na2O + K2O ≤20 mol% 및 0 mol% ≤MgO + CaO ≤10 mol%인 알칼리 알루미노실리케이트 유리이다. 또 다른 실시형태에서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 64 mol% ≤SiO2≤68 mol%; 12 mol% ≤Na2O ≤16 mol%; 8 mol% ≤Al2O3 ≤12 mol%; 0 mol% ≤B2O3 ≤3 mol%; 2 mol% ≤K2O ≤5 mol%; 4 mol% ≤MgO ≤6 mol%; 및 0 mol% ≤CaO ≤5 mol%,를 포함하고, 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. 제 3 실시형태에서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 50-80 wt% SiO2; 2-20 wt% Al2O3; 0-15 wt% B2O3; 1-20 wt% Na2O; 0-10 wt% Li2O; 0-10 wt% K2O; 및 0-5 wt% (MgO + CaO + SrO + BaO); 0-3 wt% (SrO + BaO); 및 0-5 wt% (ZrO2 + TiO2)을 포함하고, 여기서 0 ≤(Li2O + K2O)/Na2O ≤0.5이다.
하나의 특별한 실시형태에서, 알칼리알루미노실리케이트 유리는 하기의 조성을 포함한다: 66.7 mol% SiO2; 10.5 mol% Al2O3; 0.64 mol% B2O3; 13.8 mol% Na2O; 2.06 mol% K2O; 5.50 mol% MgO; 0.46 mol% CaO; 0.01 mol% ZrO2; 0.34 mol% As2O3; 및 0.007 mol% Fe2O3. 또 다른 특별한 실시형태에서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 하기의 조성을 갖는다: 66.4 mol% SiO2; 10.3 mol% Al2O3; 0.60 mol% B2O3; 4.0 mol% Na2O; 2.10 mol% K2O; 5.76 mol% MgO; 0.58 mol% CaO; 0.01 mol% ZrO2; 0.21 mol% SnO2; 및 0.007 mol% Fe2O3. 일부 실시형태에서 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 실질적으로 리튬을 포함하지 않는 반면, 다른 실시형태에서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 실질적으로 비소, 안티몬 및 바륨의 적어도 하나를 실질적으로 포함하지 않는다.
일 실시형태에서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 다운 드로운 가능하고; 즉 예를 들면 종래기술인 슬롯 드로우 또는 퓨전 드로우 방법에 의해서 형성가능하다. 이들 예에서, 유리는 적어도 130 kpoise의 액체 점성을 갖는다. 이러한 알칼리 알루미노실리케이트 유리의 비제한 예는 2007년 7월 31일에 출원된, "Down-Drawable, Chemically Strengthened Glass for Cover Plate"의 명칭의 Adam J. Ellison et al.에 의한 미국 특허출원 11/888,213에 기재되고, 2007년 5월 22일에 출원된 동일한 명칭의 미국 가출원 60/930,808로부터 우선권을 주장하고; 2008년 11월 25일에 출원된 "Glasses Having Improved Toughness 및 Scratch Resistance"의 명칭의 Matthew J. Dejneka et al.에 의한 미국 특허출원 12/277,573, 이는 2007년 11월 29일에 출원된 동일한 명칭의 미국 가출원 61/004,677로부터 우선권을 주장하고; 2009년 2월 25일에 출원된 "Fining Agent for silicate Glasses" 명칭의 Matthew J. Dejneka et al.에 의한 미국 특허출원 12/392,577, 이는 2008년 2월 26일에 출원된 동일한 명칭의 미국 가출원 61/067,130로부터 우선권을 주장하고; 2009년 2월 26일에 출원된 "Ion-Exchanged, Fast Cooled Glasses"명칭의, Matthew J. Dejneka et al.에 의한 미국 특허출원 12/393,241, 이는 2008년 2월 29일에 출원된 동일한 명칭의 미국 가출원 61/067,732의 우선권을 주장하고; 2008년 8월 8일에 출원된 "Chemically Tempered Cover Glass" 명칭의 미국 가출원 61/087,324의 우선권을 주장하고; 그 내용은 본원에 참조로 포함된다.
일 실시형태에서, 기판(100)은 열적으로 또는 화학적으로 강화된 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하고, 필수적으로 이루어지고, 이들로 이루어진다. 강화된 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 제 1 면(102) 및 제 2 면(104)으로부터 각각의 표면 아래의 층의 깊이까지 확장하는 강화된 표면층을 갖는다. 강화된 표면층은 압축응력하에 있고, 반면에 기판(100)의 중심 영역은 장력 또는 인장응력하에 있고 유리 내에 힘의 균형을 이룬다. 열 강화("열템퍼링"이라고 칭함)에서, 기판(100)은 유리의 변형점보다 크지만 유리의 연화점 미만의 온도까지 가열되고, 변형점 미만의 온도까지 빠르게 냉각하여 유리의 표면에서 강화된 층을 형성한다. 또 다른 실시형태에서, 기판(100)은 이온 교환으로서 공지된 방법에 의해서 화학적으로 강화될 수 있다. 이러한 방법에서, 유리의 표면층에서 이온은 동일한 가수 또는 산화상태를 갖는 더 큰 이온으로 교환되거나 대체된다. 하나의 특별한 실시형태에서, 표면층에서 이온 및 더 큰 이온은 1가의 알칼리 금속 양이온, 예를 들면 Li+(유리에서 존재), Na+, K+, Rb+ 및 Cs+이다. 또한, 표면층에서 1가의 양이온은 알칼리 금속 양이온, 예를 들면 Ag+ 등 이외의 1가 양이온으로 대체될 수 있다.
이온 교환 방법은 일반적으로 더 큰 이온을 함유한 용융된 염배쓰에서 유리를 액침하여 유리에서 더 작은 이온으로 교환함으로써 실시된다. 이온교환 방법에 의한 변수, 예를 들면 배쓰 조성 및 온도, 액침 시간, 염배쓰(또는 배쓰)에서 유리의 액침 횟수, 복합염 배쓰 사용, 어닐링, 세정 등과 같은 추가의 단계는 강화조작의 결과에 의한 유리의 압축응력 및 층의 소망의 깊이 및 유리의 조성에 의해서 결정된다. 일례로서, 알칼리 금속 함유 유리의 이온 교환은 더 큰 알칼리 금속 이온의 질산염, 황산염 및 염산염과 같은 염을 함유하지만 이들로 한정되지 않은 적어도 하나의 용융염 배쓰에서 액침에 의해서 달성될 수 있다. 용융염 배쓰의 온도는 일반적으로 380℃ 내지 450℃의 범위이고, 액침 시간은 15분 내지 16 시간의 범위이다. 그러나, 상기 기재된 것과 다른 온도 및 액침시간이 사용될 수 있다. 이러한 이온 교환 처리는 일반적으로 200 MPa 내지 800 Mpa의 범위의 압축응력을 갖고 약 100 MPa 미만의 중심 장력을 갖는 약 10㎛ 내지 적어도 50㎛의 층깊이를 갖는 강화된 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 생성한다.
이온교환 방법의 비제한 예는 상기 기재된 미국특허출원 및 가출원에서 제공된다. 또한, 유리가 액침 사이의 세정 및/또는 어닐링 단계에 의해서 복합 이온교환 배쓰에서 액침된 이온교환 방법의 비제한 예는 2008년 7월 11일에 출원된 Douglas C.Allan et al 등에 의한 "Glass with Compressive Surface for Consumer Applications" 명칭의 미국 가 특허출원 61/079,995에 기재되고, 여기서 유리는 다른 농도의 염배쓰에서 복합, 연속, 이온 교환처리에서 액침에 의해서 강화되고; 2008년 7월 29일에 출원된 "Dual Stage Ion Exchange for Chemical Strengthening of Glass" 명칭의 Christopher M. Lee et al.에 의한 미국 가출원 61/084,398에 기재되고, 여기서 유리는 방출 이온으로 희석된 제 1 배쓰에서 이온교환에 의해서 강화된 후, 제1 배쓰보다 더 작은 방출 이온농도를 갖는 제 2 배쓰에서 액침시킨다. 미국 가출원 Nos 61/079,995, 및 61/084,398의 내용은 참조로 본원에 포함된다.
상기 기재된 향상된 에지 강도를 갖는 기판의 제조방법이 제공된다. 유리, 유리 세라믹, 및 세라믹의 적어도 하나를 함유한 시트가 제공된다. 시트는 제 1 면, 제 2 면 및 적어도 2개의 평행한 고강도 에지를 갖는다. 상술한 바와 같이, 일 실시형태에서 적어도 2개의 평행한 고강도 에지는 형성방법, 예를 들면 다운-드로우 방법, 퓨전-드로우 방법, 슬롯-드로우 방법, 리드로잉 방법, 등에 의해서 직접 형성되고, 이는 시트를 그 어닐링점을 초과한 온도까지 가열하는 단계를 포함한다. 또한, 고강도 에지는 본원에 기재된 레이저 컷팅 방법을 포함하지만 이들로 한정되지 않는 고강도 절단 방법에 의해서 형성될 있다.
중합성 에지 코팅은 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 적어도 일부에 적층하여 기판을 형성한다. 일 실시형태에서, 중합성 에지 코팅은 약 10 GPa 미만의 모듈러스를 갖는다. 상기 기재된 바와 같은 중합성 물질을 포함한다. 기판의 고강도 에지의 각각은 50 mm의 시험 길이에 걸쳐서 200 MPa의 응력 수준에서 2% 미만의 실패 확률을 가질 수 있는, 굽힘 강도, 예를 들면 4점 굽힘 에지 강도를 갖는다.
실시예
하기의 실시예는 본원에 기재된 방법 및 기판의 특징 및 이점의 일부를 설명하고, 본 발명 또는 수반된 청구항을 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다.
퓨전 드로잉 Corning EAGLE XG™ 알루미노보로실리케이트 유리 샘플 및 전신 레이저 컷팅 에지의 에지 길이는 4점 굽힘 시험을 사용하여 시험하였다. 시험된 각각의 시료는 50 mm의 길이 및 0.63 mm의 두께를 갖는다. 응력 수준 280 MPa가 시료 실패없이 도달하면 소정의 시료의 시험을 중단했다.
도 10은 본원에 기재된, 낮은 길이 에지(표 1에서 Data set 1 및 도 10에서 그룹 1 및 2) 및 높은 길이 레이저 컷팅 에지(Datat set 2 및 도 10에서 그룹 3 및 4)를 갖는 일련의 시료에 대해서 얻어진 실패 확률의 Weibull 플롯이다. 낮은 에지 강도를 갖는 것으로 분류된 시료는 "핵클"로 공지된 면 파손 단계(도 5-8 참조) 및/또는 전단 및 비틀림 결함 및/또는 변동을 포함하는 전신 레이저 컷팅 에지를 갖는다(도 5-8). 고강도 에지는 전신 레이저 컷팅의 제품이지만, 레이저 컷팅 변수(예를 들면, 유리 기판의 표면에 따라서 레이저 및 쿠엔칭 스트림(필요에 따라서)의 번역 속도, 레이저와 쿠엔칭 스트림 사이의 거리)를 최적화해서 핵클 및 다른 에지 결함을 제거하므로 고강도 에지를 생성한다(도 4).
에지 강도 시험은 280 MPa의 인장 응력까지 실시했다. 에지 강도 시험의 결과는 표 1에 기재되고, 이는 개개의 시료가 실패한 인장 응력을 기재한다. "레이저 측"은 레이저 컷팅 방법 중에 레이저 레이저에 노출된 시료의 표면을 의미하는 반면, "이면측"은 레이저측 반대에 시료의 측을 의미한다. 시료는 280 MPa 이하의 인장 응력에서 실패하지 않는다면, 시료는 표 1에서 "pass"로 기재된 바와 같이, 에지 강도 시험을 성공한 것으로 생각되었다.
에지 강도 시험 결과
시료 번호 인장응력( MPa )
Data set 1 		인장 응력( MPa )
Data set 2
　 이면측 레이저측 이면측 레이저측
1 153 244 Pass Pass
2 Pass Pass Pass Pass
3 208 Pass Pass Pass
4 111 Pass Pass Pass
5 91 Pass 257 Pass
6 190 129 Pass Pass
7 Pass Pass Pass Pass
8 237 Pass Pass Pass
9 172 Pass Pass Pass
10 198 Pass Pass Pass
11 Pass Pass Pass Pass
12 Pass Pass Pass Pass
13 Pass Pass Pass Pass
14 222 140 Pass Pass
15 223 Pass Pass Pass
16 236 242 Pass 225
17 Pass Pass Pass Pass
18 Pass Pass Pass Pass
19 223 Pass Pass Pass
20 Pass Pass Pass Pass
21 Pass Pass Pass Pass
22 Pass Pass Pass Pass
23 Pass Pass Pass Pass
24 Pass Pass Pass Pass
25 Pass 170 226 Pass
26 149 204 Pass Pass
27 92 Pass Pass 224
28 Pass Pass 　 　
29 203 Pass 　 　
30 239 Pass 　 　
31 218 Pass 　 　
32 257 212 　 　
33 228 Pass 　 　
34 117 Pass 　 　
35 Pass Pass 　 　
36 Pass Pass 　 　
37 251 Pass 　 　
38 Pass Pass 　 　
39 Pass Pass 　 　
40 211 Pass 　 　
41 Pass Pass 　 　
42 158 Pass 　 　
43 178 Pass 　 　
44 165 Pass 　 　
45 Pass Pass 　 　
46 Pass Pass 　 　
47 131 Pass 　 　
48 Pass Pass 　 　
49 Pass Pass 　 　
50 　 Pass 　 　
51 　 Pass 　 　
50개의 샘플의, 낮은 강도 에지, 이면측 및 레이저 측 데이터 시료(표 1에서 Data set 1 및 도 10에서 그룹 1 및 2)를 갖는 시료에 대해서, 200 MPa의 응력 수준에서 실패 확률은 5% 내지 30%의 범위이다. 높은 강도 에지를 갖는 시료의 이면측 및 레이저측 데이터 세트(표 1에서 Data set 2 및 도 10에서 그룹 3 및 4)에 대해서, 각각은 27개의 시료로 이루어진다. 54개 시료의 결합된 수에 대해서, 200 MPa 미만의 응력 수준에서 실패가 발생하지 않고, 각각의 세트에서 2개의 시료는 280 MPa 미만에서 실패했다. 이들 결과는 200 MPa 이상의 응력 수준에서 2% 미만의 실패 확률을 가질 수 있는 높은 강도 에지를 형성하는 능력을 증명한다.
일반적인 실시형태는 설명을 위해서 기재되면서, 상기 설명은 본 발명 또는 수반된 청구범위에서 제한되는 것이라고 생각되지 않는다. 따라서, 다양한 변경, 적응 및 대안은 본 발명의 개시 또는 수반된 청구범위의 정신 및 범위를 벗어나는 일없이 당업자에 의해서 발생할 수 있다.

Claims (25)

  1. a. 유리, 세라믹 및 유리 세라믹의 적어도 하나를 포함하고, 제 1 면, 제 2 면 및 상기 제 1 면과 제 2 면을 접합한 적어도 2개의 평행한 고강도 에지를 갖고, 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 굽힘 강도가 50 mm의 시험길이에 걸쳐서 200 MPa의 응력 수준에서 2% 미만의 실패 확률을 가질 수 있는 시트,
    b. 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 적어도 일부를 피복하고, 결함 및 손상의 도입으로부터 고강도 에지의 각각을 보호하는 중합성 에지 코팅을 포함한 기판.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 기판은 약 0.6 mm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 기판.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 기판은 약 0.1 mm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 기판.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 중합성 에지 코팅은 약 10GPa 이하의 모듈러스를 갖는 것을 특징으로 하는 기판.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 중합성 에지 코팅은 실리콘, 에폭시, 아크릴레이트, 우레탄 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함한 것을 특징으로 하는 기판.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 중합성 에지 코팅은 약 5㎛ 내지 약 50㎛의 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 기판.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각은 슬롯 드로잉, 퓨전 드로잉, 리드로잉 또는 레이저 컷팅하는 것을 특징으로 하는 기판.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 기판은 보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노실리케이트 유리 중 하나를 포함한 것을 특징으로 하는 기판.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 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 Sb2O3을 포함하고, 여기서 12 mol%≤Li2O + Na2O + K2O ≤20 mol% 및 0 mol%≤MgO + CaO≤10 mol%인 것을 특징으로 하는 기판.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 64 mol%≤SiO2 ≤68 mol%; 12 mol% ≤Na2O ≤16 mol%; 8 mol% ≤Al2O3 ≤12 mol%; 0 mol%≤B2O3 ≤3 mol%; 2 mol% ≤K2O ≤5 mol%; 4 mol% ≤MgO ≤6 mol%; 및 0 mol% ≤CaO ≤5 mol%를 포함하고, 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%, 및 상기 유리는 적어도 130 kpoise의 액상 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 기판.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는:50-80 wt% SiO2; 2-20 wt% Al2O3; 0-15 wt% B2O3; 1-20 wt% Na2O; 0-10 wt% Li2O; 0-10 wt% K2O; 및 0-5 wt% (MgO + CaO + SrO + BaO); 0-3 wt% (SrO + BaO); 및 0-5 wt% (ZrO2 + TiO2)를 포함하고, 여기서 0≤(Li2O + K2O)/Na2O≤0.5인 것을 특징으로 하는 기판.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 기판은 상기 제 1 면 및 제 2 면의 적어도 하나로부터 층의 깊이까지 확장한 적어도 하나의 강화된 표면층을 갖고, 상기 강화된 표면층은 압축응력하에 있는 것을 특징으로 하는 기판.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 강화된 표면층은 이온 교환층인 것을 특징으로 하는 기판.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 기판은 상기 제 1 면 및 상기 제 2 면의 적어도 하나에서 적층된 적어도 하나의 층을 더 포함한 것을 특징으로 하는 기판.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 기판은 휴대 전자장치, 정보 단말 및 터치 센서 장치의 적어도 하나의 보호 커버 유리인 것을 특징으로 하는 기판.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각은 마감되지 않은 것을 특징으로 하는 기판.
  17. a. 유리, 유리 세라믹 및 세라믹의 적어도 하나를 포함하고, 서로 실질적으로 평행한 제 1 면, 제 2 면, 및 상기 제 1 면과 제 2 면 사이에 적어도 2개의 평행한 고강도 에지를 갖고, 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 굽힘 강도가 50 mm의 시험길이에 걸쳐서 200 MPa의 응력 수준에서 2% 미만의 실패 확률을 가질 수 있는 시트를 제공하는 단계,
    b. 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 적어도 일부에 중합성 에지 코팅을 적층하여 기판을 형성하는 단계를 포함한 기판의 제조방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 시트를 제공하는 단계는 퓨전 드로잉, 슬롯 드로잉 및 리드로잉의 하나에 의해서 시트를 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 시트를 제공하는 단계는 시트를 레이저 컷팅하여 적어도 2개의 평행한 고강도 에지를 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 방법.
  20. a. 유리, 세라믹, 및 유리 세라믹의 적어도 하나를 포함하고, 적어도 2개의 평행한 고강도 에지를 갖고, 상기 에지가 마감되지 않은 시트
    b. 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 적어도 일부를 피복하고, 적어도 2개의 평행한 고강도 에지에서 결함 형성을 최소화함으로써 시트의 굽힘 강도를 보존한 중합성 에지 코팅을 포함한 전자장치내에서 기판 또는 보호 커버 유리용 기판.
  21. 청구항 20에 있어서, 상기 적어도 2개의 평행한 고강도 에지의 각각의 굽힘 강도는 50 mm의 시험 길이에 걸쳐서 200 MPa의 응력 수준에서 2% 미만의 실패 확률을 가질 수 있는 것을 특징으로 하는 기판.
  22. 청구항 20에 있어서, 상기 중합성 에지 코팅은 약 10 GPa 이하의 모듈러스를 갖는 것을 특징으로 하는 기판.
  23. 청구항 20에 있어서, 상기 중합성 에지 코팅은 실리콘, 에폭시, 아크릴레이트, 우레탄 및 이들의 조합의 적어도 하나를 포함한 것을 특징으로 하는 기판.
  24. 청구항 20에 있어서, 상기 시트는 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함한 것을 특징으로 하는 기판.
  25. 청구항 20에 있어서, 상기 기판은 제 1 면 및 제 2 면의 적어도 하나로부터 층의 깊이까지 확장한 적어도 하나의 강화된 표면층을 갖고, 상기 강화된 표면층은 압축응력하에 있는 것을 특징으로 하는 기판.
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