KR20130135879A - 압축 응력 평형을 갖는 눈부심 방지 유리 시트 - Google Patents

압축 응력 평형을 갖는 눈부심 방지 유리 시트 Download PDF

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Abstract

부드러운 제1 면; 및 거친 제2 면을 포함하며, 여기서 상기 부드러운 제1 면 및 상기 거친 제2 면의 압축 응력 값이 실질적으로 평형인 화학적으로-강화된 유리 시트. 본 발명에 한정된 바와 같은, 상기 유리 시트를 제조 및 사용하는 방법은 개시된다. 본 발명에 한정된 바와 같은, 상기 유리 시트를 포함하는 디스플레이 시스템은 또한 개시된다.

Description

압축 응력 평형을 갖는 눈부심 방지 유리 시트 {ANTI-GLARE GLASS SHEET HAVING COMPRESSIVE STRESS EQUIPOISE AND METHODS THEREOF}
본 출원은 2010년 11월 30일자에 출원된 미국 가 특허출원 제 61/418,133호의 우선권을 주장하며, 상기 출원의 전체적인 내용은 참조로서 본 발명에 모두 포함된다.
본 발명은 압축 응력 평형을 갖는 눈부심 방지 유리 시트에 관한 것이다.
본 발명은 일반적으로 눈부심 방지 (anti-glare) 표면, 상기 눈부심 방지 표면을 포함하는 눈부심 방지 제품, 및 상기 눈부심 방지 표면 및 제품의 사용 및 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 눈부심 방지 유리 표면 및 상기 눈부심 방지 표면을 포함하는, 시트와 같은, 눈부심 방지 제품을 제공한다. 본 발명은 또한 압축 응력 평형 (compressive stress equipoise)을 갖는 눈부심 방지 유리 시트 및 상기 유리 시트를 제조 및 사용하는 방법을 제공한다.
본 발명의 화학적으로-강화된 유리 시트는 부드러운 제1 면; 및 거친 제2 면을 포함하며, 여기서 상기 부드러운 제1 면 및 상기 거친 제2 면의 압축 응력 값이 실질적으로 평형이다.
본 발명의 화학적으로-강화된 유리 시트는 눈부심 방지 효과가 있다.
본 발명의 구체 예에 있어서:
도 1은 선택된 샘플 그룹 1 내지 5의 평균 굴곡도 (average waviness)에 대한 측정 결과를 나타낸다.
도 2는 도 1의 샘플 그룹 1 내지 5에 대한 상기 유리 시트 샘플의 각 면에서의 표면 압축 응력을 나타낸다.
구체 예에 있어서, 본 발명의 제품, 및 본 발명의 제조 및 사용 방법은 이하 논의된 바와 같은 실시 예를 포함하는, 하나 이상의 바람직한 특성 또는 관점을 제공한다. 청구항 중 어느 것에 인용된 특성 또는 관점은 본 발명의 모든 양상에 일반적으로 적용가능하다. 어떤 한 청구항에서 인용된 단일 또는 다중 특성 또는 관점은 어떤 다른 청구항 또는 청구항들에서 어떤 다른 인용된 특성 또는 관점과 조합 또는 변경될 수 있다.
정의 (Definitions)
"눈부심 방지 (Anti-glare)," "AG," 또는 이와 유사한 용어는 디스플레이와 같은 변화하는, 본 발명의 제품의 처리된 표면에 접촉하는 광의 물리적 변형, 또는 경면 반사 (specular reflection)보다 확산 반사 (diffuse reflection)로 제품의 표면으로부터 반사된 광의 변화시키는 특성에 관한 것이다. 구체 예에 있어서, 상기 AG 표면 처리는 기계적, 또는 화학적 에칭에 의해 제조될 수 있다. 눈 부심 방지는 상기 표면으로부터 반사된 광의 양을 감소시키지 않을 뿐만 아니라, 상기 반사된 광의 특징을 변화시킨다. 눈부심 방지 표면에 의해 반사된 이미지는 선명한 경계 (sharp boundaries)를 갖지 않는다. 눈부심 방지 표면에 대조적으로, 방사방지 표면 (anti-reflective surface)은 통상적으로 굴절률 변화 (refractive-index variation)의 사용 및 몇몇 경우에 있어서, 파괴적인 간섭 (destructive interference) 기술을 통해 표면으로부터 광의 반사를 감소시키는 박막 코팅이다.
"광학 산란 (Optical scattering)" 또는 이와 유사한 용어는 상기 광 확산의 미세, 중간, 또는 거시적인 발생과 상관없이, 물질 또는 표면과 광 상호작용의 확산 (즉, 비-경면 (non-specular)) 반사 또는 투과 거동의 어떤 양에 관한 것이다.
"선형성 반사 영상 (Distinctness-of-reflected image)," "선형성 영상 (Distinctness-of-image,)" "DOI" 또는 이와 유사한 용어는 제목 "Standard Test Methods for Instrumental Measurements of Distinctness-of-Image Gloss of Coating Surfaces"의 ASTM 절차 D5767 (ASTM 5767)에 의해 정의된다. ASTM 5767의 방법 A에 따르면, 유리 반사율 (glass reflectance factor) 측정은 경면 시야각 (specular viewing angle) 및 경면 시야각에서 다소 벗어나는 각에서 유리 제품의 적어도 하나의 거친 표면에서 만들어진다. 이러한 측정에 의해 얻어진 값은 DOI 값을 제공하기 위해 조합된다. 특히, DOI은 하기 수학 식 1에 따라 계산된다:
Figure pct00001
여기서 Rs는 경면 방향에서 상대적인 반사율의 진폭 (amplitude of reflectance)이고, Ros는 비-경면 (off-specular) 방향에서 상대적인 반사율의 진폭이다. 특별한 언급이 없는 한, Ros는 상기 경면 방향으로부터 0.2°내지 0.4°의 각도 범위에 걸친 반사율 값의 평균에 의해 계산된다. Rs는 경면 방향의 중앙에서 ±0.05°의 각도 범위에 걸친 반사율의 평균에 의해 계산된다. Rs 및 Ros 모두는 ASTM 절차 D523 및 D5767에서 구체화한 바와 같이, 공인된 블랙 유리 표준 (certified black glass standard)에 의해 보정된, 측정계 (goniophotometer) (Novo-gloss IQ, Rhopoint Instruments)를 사용하여 측정된다. 상기 Novo-gloss 장치는 상기 경면 각이 검출기 어레이 (detector array)에서 가장 놓은 값에 대해 중앙에 있는 검출기 어레이로 사용한다. DOI는 또한 1-면 (유리의 근처에 연결된 블랙 흡수자) 및 2-면 (유리에 연결되지 않은, 유리 표면들 모두로부터 허용된 반사) 방법들을 사용하여 평가된다. 상기 1-면 측정은 상기 유리 제품의 단일 면 (예를 들어, 단일 거친 표면)에 대해 결정될 광택, 반사율 및 DOI를 허용하는 반면, 상기 2-면 측정은 전체로서 유리 제품에 대해 결정될 광택, 반사율, 및 DOI가 가능할 수 있다. 상기 Ros/Rs 비는 전술한 바와 같이, Rs 및 Ros에 대해 얻어진 평균값으로부터 계산될 수 있다. "20°DOI," 또는 "DOI 20°"은, ASTM D5767에서 기술된 바와 같이, 광이 상기 유리 표면의 평균을 20°벗어나 상기 샘플에 입사되는 DOI 측정에 관한 것이다. 상기 2-면 방법을 사용하여 DOI 또는 일반 광택의 측정은 이들 특성의 측정된 값이 상기 샘플이 부재인 경우 0이 되도록 암실 또는 밀봉체에서 수행되는 것이 최선일 수 있다. 눈부심 방지 표면에 있어서, DOI는 상대적으로 낮고, 수학 식 1의 반사율 비 (Ros/Rs)는 상대적으로 높은 것이 일반적으로 바람직하다. 이것은 흐려진 또는 불명확한 반사된 이미지의 시각 인식 (visual perception)을 결과한다. 구체 예에 있어서, 상기 유리 제품의 상기 적어도 하나의 거칠어진 표면은 1-면 방법 측정을 사용하여 상기 경면 방향으로부터 20°의 각에서 측정된 경우, 약 0.1 초과, 약 0.4 초과, 및 약 0.8 초과하는 Ros/Rs를 갖는다. 상기 2-면 방법을 사용하여, 상기 경면 방향으로부터 20°각에서 상기 유리 제품의 Ros/Rs은 약 0.05 초과이다. 구체 예에 있어서, 상기 유리 제품에 대해 2-면 방법으로 측정된 상기 Ros/Rs는 약 0.2 초과, 및 약 0.4 초과이다. ASTM D523에 의해 측정된 바와 같은, 일반 광택은 약한 경면 부분 (흐려진 반사 이미지)을 갖는 표면들과 강한 경면 반사 부분 (뚜렷한 반사 이미지)을 갖는 표면을 구별하기에 불충분하다. 이것은 ASTM D523에 따라 설계된 일반 광택 미터를 사용하여 측정가능하지 않는 소-각 산란 효과 (small-angle scattering effects)에 기인할 수 있다.
"평형 (Equipoise)" 또는 이와 유사한 용어는 균형잡힌 상태, 예를 들어, 힘 또는 특성을 역균형화 (counterbalancing)하는 것과 같이, 동등한 또는 균형잡힌 인장을 갖는 균형 상태에서 생성 또는 체류하는 어떤 것에 관한 것이다. 따라서, 구체 예에 있어서, 본 발명에 따라 가공된 시트의 각 면에 대한 측정된 압축 응력 값은 실질적으로 동일 또는 평형 상태로 균형을 잡힌다.
"투과 헤이즈 (transmission haze)," "헤이즈", 또는 이와 유사한 용어는 표면 거칠기에 관련된 입자화 표면 광 산란 특성에 관한 것이다. 헤이즈 측정은 이하 더욱 상세하게 설명된다
"거칠기," "표면 조도 (Ra)," 또는 이와 유사한 용어는 현미경 수준 이하에서, 하기에 기술된 평균 제곱근 (root mean squared) (RMS) 조도 또는 RMS 조도와 같은, 울퉁불퉁하거나 또는 불규칙적인 표면 조건에 관한 것이다.
"굴곡도 (Waviness)" 또는 이와 유사한 용어는 상기 유리 시트가 평편한 측정 테이블에 놓인 경우, 전-후방 두께 변형 (front-to-back thickness variation)은 포함하지 않는, 상기 유리 시트의 단일 면 또는 표면의 가장 높은 점에서 가장 낮은 점까지의 최대 높이 변형에 관한 것이다. 굴곡도는 시트의 전체 곡률, 또는 선택적으로, 평탄도 (flatness)로부터 상기 시트의 편차 (deviation)를 나타낸다. 상기 굴곡도는, 예를 들어, 성형 방법 (forming processes), 잔류 응력 (residual stresses), 및 이와 유사한 고려 사항, 또는 이들의 조합에 의해 유발될 수 있다. 굴곡도는 상기 샘플의 전체 치수를 포함하는, 상기 샘플 표면 높이에서의 긴-굴곡 변형이다. 본 출원의 목적을 위하여, 선택적인 용어 휨 (warp)은 굴곡도와 동의어 또는 동일하다. 최종 유리시트의 휨은, 예를 들어, 초기 또는 투입 유리시트의 휨에 의존될 수 있다.
"평균 굴곡도" 또는 이와 유사한 용어는 예를 들어, 두 개 이상의 샘플에 대한 굴곡도의 산술적 평균에 대한 근사값 또는 산출값에 관한 것이다.
"거친 (Roughen)," "거칠게하는 (Roughening)", 또는 이와 유사한 용어는, 예를 들어, 본 발명의 강화 또는 에칭제 처리 전에 표면보다 더 큰 고르지 않은 또는 울퉁불퉁한 표면을 갖거나, 또는 예를 들어, 거칠거나 또는 거친 유리시트의 적어도 하나의 표면을 만드는 것에 관한 것이다.
"광택," "광택 수준," 또는 이와 유사한 용어는, 예를 들어, 표면 광택 (surface luster), 밝기 (brightness), 또는 비춤 (shine)에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 ASTM 절차 D523에 따른 (예를 들어, 공인된 블랙 유리 표준과 같은) 표준에 대해 보정된 경면 반사의 측정에 관한 것이다. 일반 광택 측정은 통상적으로 20° 60° 및 85°의 입사광 각에서 수행되며, 가장 일반적으로 사용된 광택 측정은 60°에서 수행된다. 그러나, 이러한 측정의 넓게 허용된 각 때문에, 일반 광택은 종종 높고 낮은 반사된 이미지의 선명성 (distinctness-of-reflected-image) (DOI) 값을 갖는 표면들 사이에서 구별할 수 없다. 상기 유리 제품의 눈부심 방지 표면은 ASTM 절차 D523에 따라 측정된 바와 같이, 90 SGU (표준 광택 단위)까지의 광택 (즉; 특정 각에서의 표준과 비교하여 샘플로부터 경면 반사된 광의 양)을 갖고, 어떤 구체 예에 있어서, 20 SGU 내지 약 80 SGU의 범위에서 광택을 갖는다.
"ALF" 또는 "평균 특징적 대형 피쳐 크기 (average characteristic largest feature size)" 또는 이와 유사한 용어는 x- 및 y-방향, 즉, 하기에 더욱 기술된 바와 같이, 상기 기판의 평면에서, 표면 피쳐 변형의 측정에 관한 것이다.
"스파클 (Sparkle)," "디스플레이 스파클", 또는 이와 유사한 용어는 적어도 하나의 거칠어진 유리 표면 및 픽셀 피치 (pixel pitch), 특히 관심의 것 중 가장 작은 픽셀 피치에서 피쳐들의 크기 사이의 관계에 관한 것이다. 디스플레이 스파클은 일반적으로 픽셀형 (pixelated) 디스플레이에 인접하게 배치된 물질의 사람의 육안 검사 (visual inspection)에 의해 평가된다. ALF 및 디스플레이 "스파클"에 대한 이의 관계는 유리의 다양한 조성 및 입자-코팅된 폴리머 물질을 포함하는 다른 표면 모폴로지를 갖는 다른 물질에 대한 유효 매트릭 (valid metric)이라는 것을 확인했다. 평균 대형 특징적 피쳐 크기 (ALF) 및 디스플레이 스파클 심각도 (severity)의 가시적인 순위 사이의 강한 상관관계는 다중의 다른 샘플 물질 및 표면 모폴로지에 걸쳐 존재한다. 구체 예에 있어서, 상기 유리 제품은 디스플레이 시스템의 한 부분을 형성하는 유리 패널 (glass panel)일 수 있다. 상기 디스플레이 시스템은 상기 유리 패널에 인접하게 배치된 픽셀형 이미지 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 패널의 가장 작은 픽셀 피치는 ALF를 초과할 수 있다.
"균일성", "균일한" 또는 이와 유사한 용어는 예를 들어, 균질하게 나타나고, 가시적으로 검출할 수 있는 스트리크 (streaks), 핀홀 (pin holes), 블롯치 (blotches), 및 이와 유사한 결함 (defects)이 없는 화학적으로 에칭된 표면에 관한 것이다. 선택적으로, 균일성은 헤이즈, DOI, 및 광택의 측정일 수 있다. 구체 예에 있어서, 시트 내에 측정된 값의 편차는 평균 값의 약 10% 미만이다. 상기 외관 검사 방법 (visual inspection method)은 검수자의 육안에 기초한다. 통상적으로, 샘플은 검정 배경에 500 +/-200 룩스 형광 아래에 위치되고, 검수자의 눈과 샘플 사이의 거리는 30 +/-5 cm이다. 상기 샘플은 검사동안 출발 위치로부터 통상적으로 약 ±45°로 회전된다.
"포함한다", "포함하는" 또는 이와 유사한 용어는 배제하지 않고 포함하는 포괄적인 의미이지만, 이에 제한되지 않는다.
구체 예에 있어서, "필수적으로 이루어진"은, 예를 들어, 본 발명의 눈부심 방지 표면을 갖는 제품, 눈부심 방지 제품, 눈부심 방지 표면 및 이의 전구체를 갖는 눈부심 방지 제품의 제조방법, 눈부심 방지 표면을 갖는 제품을 포함하는 장치, 또는 어떤 장치에 관한 것이고, 특별한 반응제, 특별한 첨가제 또는 성분, 특별한 시약, 특별한 표면 개질제 또는 조건, 또는 이와 유사한 구조, 물질, 또는 선택된 다양한 공정과 같은, 본 발명의 조성물, 제품, 장치, 또는 제조 및 사용방법의 기본적이고 새로운 특성에 물질적으로 영향을 주지 않는 다른 구성성분 또는 단계에 부가한, 청구항에 기재된 구성성분 또는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 구성 성분 또는 단계의 기본 특성에 물질적으로 영향을 줄 수 있거나, 또는 본 발명에 원하지 않는 특징을 제공할 수 있는 항목은, 예를 들어, 유해한 높은 눈부심 또는 높은 광택성, 예를 들어, 중간 값 및 범위, 본 발명에 정의 및 특정된, 중간 값 및 범위를 포함하는, 상기 값을 뛰어넘는, 헤이즈, 선영성 (distinctness-of-image), 표면 조도, 균일성, 또는 이의 조합을 갖는 표면을 포함한다.
본 발명에 사용된 바와 같은, 용어들의 "단수" 또는 "복수"는 특별히 구분없이 사용하며, 비록 "단수"일지라도, 특별한 언급이 없는 한, 적어도 하나 또는 하나 이상을 의미한다.
기술 분야의 당업자들에게 잘 알려진, 약어 (예를 들어, 시간 또는 시간들에 대해서 "h" 또는 "hr", 그램에 대해서 "g" 또는 "gm", 밀리리터에 대해서 "mL", 및 실온에 대해서 "rt", 나노미터에 대해서 "nm", 및 이와 유사한 약어)는 사용될 수 있다.
구성요소 (components), 성분 (ingredients), 첨가제, 및 이와 유사한 관점 및 이의 범위에 대해 개시된 특정 및 바람직한 값은, 오직 설명을 위한 것이고; 이들은 다른 정의된 값 또는 정의된 범위 내에 다른 값을 배제하지 않는다. 본 발명의 조성물, 장치, 및 방법은 본 발명에 개시된 어떤 값 또는 상기 값의 어떤 조합, 특정 값, 더욱 특정 값 및 바람직한 값을 포함할 수 있다.
구체 예에 있어서, 본 발명은 예를 들어, 이온-교환된 Gorilla® Glass와 같은, 얇고, 화학적으로 강화된 유리 시트에 적용될 수 있다. 구체 예에 있어서, 본 발명은 상기 유리 시트의 일 면이지만, 다른 면은 아닌, 유리 시트의 적어도 일 면에 눈부심 방지 (AG) 처리를 갖는 얇고, 화학적 강화된 유리 시트의 굴곡도의 감소에 관련된다. 구체 예에 있어서, 상기 유리 시트의 일 면은 다른 면보다 더 높은 표면 조도를 가질 수 있다. 상기 시트의 다소 거친 표면이 광학적으로 매끄럽고 또는 거의 매끄러울 수 있는 반면, 상기 더 거칠어진 표면은 광학적 산란을 결과한다.
유리 에칭 및 거칠기 공정은 예를 들어, 미국 특허 제3,616,098호, 제4,921,626호, 및 제6,807,824호에서 기술되어 있다.
시트 유리에 눈부심 방지 또는 거칠어진 표면을 생성시키기 위한 많은 이유가 있다. 하나의 이유는 몇몇 적용에서 더욱 만족한 시각적 외관을 결과하는, 상기 유리로부터 반사된 거울 이미지의 선명도 (sharpness)를 감소시키는 것이다. 상기 유리가 전자 디스플레이 장치를 위한 커버 유리로서 사용된 경우, 이러한 거울 반사의 선명도에서 감소는 디스플레이의 더 좋은 시인성 (visibility) (가시성 (viewability)), 감소된 눈의 피로, 및 더 좋은 사용자의 경험을 결과할 수 있다. 거울 반사의 감소된 선명성은 ASTM D5767 및 공동 소유 및 출원한 USSN 61/242,529호에 논의된 바와 같은, 감소된 선영-반사-영상 (distinctness-of-reflected-image), 또는 DOI로 정량화될 수 있다. 상기 시트 유리가 터치-민감 장치의 커버로서 사용된 경우, 상기 거칠어진 표면은 감소된 끈적거림을 갖는 터치 장치의 표면에 걸쳐 "미끄러지기"하는, 손가락 (fingers), 철필 (styli (styluses)), 또는 이와 유사한 포인터 물체 (pointer object)의 능력을 더욱 개선시킬 수 있고, 이것은 예를 들어, 터치 입력의 개선된 정확도, 개선된 사용자 성능, 감소된 피로, 및 사용자의 유용성의 개선된 인지를 제공할 수 있다. 유리의 단일 면 눈부심 방지 시트 (즉, 오직 일 면에 거칠어진 표면을 갖는 유리시트)를 생성하기 위해 더욱 바람직하고 또는 실질적일 수 있는 여러 가지 이유가 있다. 하나의 이유는 상기 유리의 최종 용도에 관한 것이다. 몇몇 적용에 있어서, 상기 유리는 터치-센서 증착을 위한 기판으로서 사용될 수 있고, 여기서 센서 증착을 위하여 평평하고 상대적으로 매끄러운 일 표면, 및 거친 다른 표면을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 상기 거친 표면은 전술한 광학 또는 촉각 (tactile) 효과를 달성하기 위하여 보는 사람 쪽으로 향한다. 또한 상기 최종 적용에 의존하여, 눈부심 방지 처리된 유리는 점착제, 터치 센서 플레이트, 블랙 인쇄된 경계 (black printed borders) 또는 로고 (logos), 쪼개짐 방지 필름 (anti-splinter films), LCD, 및 이와 유사한 구성 성분과 같은, 다른 구성성분에 후면 (비-보는 사람면)에 결합될 수 있다. 이러한 적용의 몇몇에 있어서, 예를 들어, 다른 구성 성분에 결합을 개선, 결합 공정에서 트랩된 공기 방울을 최소화, 또는 모두를 위하여, 평평한 후면 표면을 갖는 것이 유용할 수 있다. 부가적인 이유는 균일한 눈부심 방지 표면을 생성하기 위한 상기 유리 가공의 용이함 또는 비용을 포함할 수 있다. 본 발명의 제품에 대한 많은 적용에 있어서, 상기 유리의 오직 일 면을 거칠게하는 것은 비용을 더욱 절감할 수 있다. 화학적 에칭을 포함하는 공정에 있어서, 화학적 에칭제는 상기 유리 시트의 오직 일 면이 거칠게 된 경우, 적게 사용된다. 공동 소유하고 출원한 USSN 61/329,936호 및 USSN 61/329,951호에서 개시된 바와 같은, 마스킹을 포함하는 공정에 있어서, 상기 마스크 (mask) 물질은 감소된 비용, 증가된 조작의 용이함, 및 더 적은 물질 소비를 위하여 시트의 오직 일 면에 적용될 수 있다. 예를 들어, 수송 시스템과 같은 컨베이어에서 상기 유리를 운반하는 단계를 포함하는 공정에 있어서, 운반 장치 (transporter)와 접촉하는 상기 유리의 표면은 거칠어질 필요가 없고, 따라서 운반 장치와 접촉은 거칠기 공정의 균일성을 붕괴할 수 있는 우려를 제거한다. 상기 유리 시트의 거칠어지지 않은 표면은 표면의 평탄성 또는 품질을 보존하기 위하여 베리어 필름 (barrier film) 또는 코팅에 의해 선택적으로 보호될 수 있다. 상기 광학 눈부심 방지 효과는 디스플레이 장치의 거칠어진 표면이 보는 사람을 향하는 경우, 특히 상기 눈부심 방지 유리 시트의 후면이 다른 구성 성분에 전체 면을 가로질러 완전히 결합된 경우, 단일 면에 눈부심 방지 처리를 두는 것에 의해 과도하게 낮아지지 않는다.
어떤 적절한 공정은 유리시트 표면을 거칠게 하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 적용가능한 거칠기 공정은 공유 소유되고 출원중인 특허출원 USSN 61/329,936호, 61/329,951호, 61/242,529호, 및 12/730,502호에 개시되어 있다. 공동 소유된 출원에 개시된 공정은 습식 화학 에칭을 우선적으로 사용한다. 그러나, 그라인딩, 열 거칠기, 샌드 블래스팅, 레이저 마모, 반응-이온-에칭, 플라즈마 에칭 및 이와 유사한 거칠기 방법, 또는 이들의 조합과 같은 다른 공정은 선택될 수 있다.
유리 시트의 굴곡도는 일반적으로 바람직하지 않지만, 약간의 정도는 불가피하다. 다수의 이유, 예를 들어, 광학 왜곡 (optical distortion)을 최소화하기 위해, 디스플레이 어셈블리에 적절한 핏 (fit)을 제공하기 위해, 또는 LCD 또는 터치 센서에서 사용된 투명 전도성 층을 형성하기 위해 사용된 것과 같은, 상기 유리 표면 위에 균일한 코팅 또는 증착 공정을 효과적으로 수행하기 위해 유리 시트 굴곡도를 최소화하는 것은 중요할 수 있다. 공정 관점으로부터, 유리시트에서 굴곡도는 다중 단계에 도입될 수 있다. 유리 용융 및 어닐링은 유리 응력 상태에 영향을 미칠 수 있고 굴곡도를 도입할 수 있다. 유리 그라인딩, 연마, 또는 에칭 (거칠어진 또는 매끄러운 표면을 위해)은 ("트위먼 효과 (Twyman effect)"에 관련된 것과 같은) 표면 응력 도입을 통해 굴곡도를 도입할 수 있다. 이온-교환 또는 화학적 강화, 열 강화 (tempering), 또는 이와 유사한 열 처리는 또한 유리 굴곡도에 영향을 줄 수 있다. 제품 굴곡도의 최종 절대 수준은, 예를 들어, 이러한 공정 단계의 각각 또는 어떤 것에 도입된 굴곡도의 몇몇 조합일 수 있다. 만약 높은 굴곡도가 초기 용융 및 형성동안 도입된다면, 이것은 후속 공정에 운반될 수 있다.
만약 휨이 하나 이상의 에칭 절차동안 증가된다면, 그 다음 증가된 휨은 초기 휨으로부터 검출, 측정, 및 구별될 수 있다. 상기 초기 휨은 본 발명의 어떤 처리 단계가 적용되지 전; 통상적으로 초기 용융 및 형성 바로 후에 측정된 유리시트에 대해 측정된 휨이다. 구체 예에 있어서, 최종 유리 시트의 휨은 초기 또는 투입 유리 시트의 휨에 강하게 의존할 수 있다.
구체 예에 있어서, 본 발명은;
부드러운 제1 면; 및
거친 제2 면을 포함하는 화학적으로-강화된 유리 시트를 제공하고,
여기서 상기 부드러운 제1 면 및 상기 거친 제2 면의 압축 응력 값이 실질적으로 평형이다.
"실질적으로 평형" 또는 "실질적으로 동일한 압축 응력 값"은 매끄러운 제1-면 및 거친 제2 면이 이들의 각각 압축 응력 값에서 약 10% 미만의 상대적 차이를 갖는 것을 의미한다. 선택적 또는 동등한 용어에 있어서, 단일 거친 면 및 양-면 모두 화학적으로 강화된 면을 갖는 최종 화학적으로 강화된 유리시트의 각 면 위에 압축 응력의 양은 실질적으로 동일하다.
구체 예에 있어서, 매끄러운 제1-면 및 거친 제2 면 사이의 압축 응력 사이의 차이는 예를 들어, 약 2% 미만일 수 있다.
상기 매끄러운 제1-면의 압축 응력 값은, 예를 들어, 약 400 MPa 초과일 수 있고, 거친 제2-면의 압축 응력 값은, 예를 들어, 약 400 MPa 초과일 수 있으며, 상기 유리 시트의 두 면사이의 압축 응력 값에서 차이는 예를 들어, 약 10 MPa 미만일 수 있다.
구체 예에 있어서, 상기 화학적으로 강화된 유리 제품은 Al2O3 , ZrO2, 또는 모두의 약 2 mol%을 초과하여 함유할 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 화학적으로 강화된 유리 제품은 예를 들어, 약 350 MPa을 초과하는 표면 압축 응력 및 약 15 마이크론을 초과하는 이온-교환 층 깊이를 가질 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 화학적으로 강화된 유리 제품은 약 4 mol% CaO 미만을 포함할 수 있다. 구체 예에 있어서, 매끄러운 제1 면은, 예를 들어, 약 10 nm 미만의 RMS 거칠기를 가질 수 있고, 거친 제2 면은 예를 들어, 약 50 nm를 초과하는 RMS 거칠기를 가질 수 있다.
상기 가공된 시트는 예를 들어, 약 90 미만의 20도 반사 DOI 및 약 50 미만의 투과 헤이즈 (transmission haze)를 갖는 것과 같이 눈부심 방지 특성을 가질 수 있다.
상기 시트는, 예를 들어, 적어도 200 ㎜ × 200 ㎜의 치수를 가질 수 있고, 화학적 강화 후 최대 굴곡도는 예를 들어, 약 200 마이크론 미만 일수 있다. 구체 예에 있어서, 본 발명은:
조화제 (roughenant), 즉 조화제 (roughening agent)로 유리 시트의 일-면을 거칠게 하는 단계;
비-조화 에칭제 (non-roughening etchat)로 단일 거칠어진 면을 갖는 상기 유리 시트의 양-면을 에칭시키는 단계; 및
상기 단일 거칠어진 면을 갖는 최종 유리 시트의 양-면을 화학적으로 강화시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 최종 유리 시트의 각 면의 압축 응력은 실질적으로 동일한 유리 시트에서 압축 응력의 조절방법을 제공한다.
상기 거칠게 하는 단계는 거칠게 하는 단계 전의 상기 유리 시트의 일-면에서의 초기 거칠기 또는 투입 거칠기보다, 약 50 nm RMS 이상, 또는 적어도 100%를 초과하는 거칠기의 유리 시트 또는 제품의 가공된 영역에 표면 조도를 생성한다.
구체 예에 있어서, 상기 비-조화 에칭제로 달성한 경우, 상기 에칭은, 약 20 nm RMS 이하로 양쪽 면 (either side)의 표면 조도를 증가시킨다.
단일 거칠어진 면을 갖는 최종 유리 시트의 화학적으로 강화된 양-면은 예를 들어, 용융 알칼리염 (molten alkali salt), 및 이와 유사한 이온-교환 매체 및 방법과 같은, 이온-교환 매체에 의해 달성될 수 있다.
상기 거칠게 하는 에칭제는, 예를 들어, HF, 어떤 다른 무기산, 또는 이들의 혼합물일 수 있고, 상기 조화제는, 예를 들어, 에칭제, 마스크, 다공성 마스크, 샌드블라스팅 (sandblasting), 그라인딩 (grinding), 열적 조화 (thermal roughening), 레이저 절삭 (laser ablation), 반응성-이온-에칭 (reactive-ion-etching), 플라즈마 에칭 (plasma etching), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 비-조화 에칭제에서 산의 농도 또는 산의 조합의 농도는 상기 비-조화 에칭제가 상당한 거칠기를 생성하지 못하도록 선택될 수 있다.
구체 예에 있어서, 본 발명의 방법은 먼저 거칠기 공정 전에 베리어 필름으로 유리 시트의 일 면을 보호하는 단계를 더욱 포함할 수 있는데, 이는 상기 거칠기 단계가 상기 시트의 보호되지않은 면에 표면 조도를 생성하기 때문이다.
구체 예에 있어서, 상기 유리 시트는, 예를 들어, 가시광 산란이 없는 광학적으로 매끄러운 일-면을 가질 수 있고, 대립-면은 광산란 특성을 갖는 광학적으로 거친 표면을 가질 수 있다.
구체 예에 있어서, 상기 이온-교환 매체로 양-면을 강화시키는 단계는 유리 시트를 강화할 수 있고, 상기 유리 시트의 두 면 사이의 평균 압축 응력에서 차이는, 예를 들어, 표면 압축 응력의 조합된 평균 값의 약 2% 미만일 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 시트의 거칠어진 단일-면은, 예를 들어, 약 50 nm 초과의 RMS 거칠기를 가질 수 있고, 상기 거칠어지지 않은 표면은, 예를 들어, 약 10 nm 미만의 RMS 거칠기 (이들 거칠기 값은 상기 시트의 양면 모두를 화학적으로 강화하기 전 및 후에 실질적으로 동일하다)를 가질 수 있다. 상기 최종 유리 시트에서 휨의 양은, 예를 들어, 중간 값을 포함하는, 약 1 내지 약 250 마이크론, 약 5 내지 약 200 마이크론, 약 10 내지 약 150 마이크론, 및 이와 유사한 값일 수 있다. 상기 최종 유리 시트는 약 0.1 ㎜ 내지 약 3 ㎜의 두께를 가질 수 있고, 원하는 눈부심 방지특성을 나타낼 수 있다.
구체 예에 있어서, 본 발명은 약 2 ㎜ 두께를 갖고 또는 눈부심 방지 특성을 적게 갖는 유리시트를 제공하고, 여기서 상기 시트의 일 표면은 가시광 산란이 없는 광학적으로 매끄러울 표면을 갖고, 상기 대립 표면은 광 산란 특성을 제공하는 광학적으로 거친 표면을 가질 수 있다. 화학적으로 강화된 상기 시트가 예를 들어, 400 MPa 초과의 상기 시트의 각 표면 위에 압축 응력을 가질 수 있는 경우, 상기 유리 시트의 두 면 사이에 평균 압축 응력에서 차이는 표면 압축 응력의 조합된 평균 값의 2% 미만이다. 구체 예에 있어서, 상기 유리 시트의 두 개의 대립 표면 위에 상기 압축 응력은 예를 들어, 통계상으로 구별할 수 없다.
구체 예에 있어서, 본 발명은 약 2 ㎜ 이하의 두께를 갖는 유리 시트를 제공하고, 여기서 상기 시트의 일 표면은 약 50 nm를 초과하는 RMS 거칠기를 갖고, 상기 대립 표면은 약 10 nm 미만의 RMS 거칠기를 갖는다.
구체 예에 있어서, 본 발명은 약 2 ㎜이하의 두께를 갖고, 눈부심 방지 특성을 나타내는 유리 시트를 제공하고, 여기서 상기 시트의 일 표면은 약 50 nm 초과 RMS 거칠기를 갖고, 상기 대립 표면은 약 10 nm 미만의 RMS 거칠기를 가지며, 여기서 상기 시트의 투과 헤이즈는 약 50% 미만이고, 상기 시트의 20도 DOI는 약 90 미만이다. 구체 예에 있어서, 본 발명은 1.25 ㎜ 이하의 두께를 갖고, 눈부심 방지 특성을 나타내는 유리 시트를 제공하고, 여기서 상기 시트의 일 표면은 가시광 산란이 없는 광학적 매끄러운 표면을 갖고, 대립 표면은 광 산란을 제공하는 광학적으로 거친 표면을 갖는다. 상기 시트가 400 MPa 초과의 표면 압축 응력이 발생하도록 화학적으로 강화된 경우, 상기 최종 시트는 두 개의 선택적 매끄러운 표면 (즉, 표면 거칠기가 없는)으로 동일한 투입 용융 및 형성 공정을 사용하여 제작된 동일한 또는 이와 유사한 유리 조성물보다 약 두 (2)배 미만으로 최대 굴곡도 (엣지 상승 또는 굴곡도의 최대 높이) 나타낸다.
구체 예에 있어서, 본 발명은 1.25 ㎜ 이하의 두께를 갖고, 눈부심 방지 특성을 나타내는 유리 시트를 제공하고, 여기서 상기 시트의 일 표면은 가시광 산란이 없는 광학적 매끄러운 표면을 갖고 상기 대립 표면은 광 산란을 제공하는 광학적으로 거친 표면을 갖는다. 상기 시트가 400 MPa 초과의 표면 압축 응력이 발생하기 위하여 화학적으로 강화된 경우, 상기 최종 시트는 화학적 강화 전에 동일한 유리 시트보다 약 세 (3)배 미만으로 최대 굴곡도 (엣지 상승 또는 굴곡도의 최대 높이) 나타낸다.
구체 예에 있어서, 본 발명은 약 1.25 ㎜ 이하의 두께를 갖고, 눈부심 방지 특성을 나타내는 유리 시트를 제공하고, 여기서 상기 시트의 일 표면은 가시광 산란이 없는 광학적 매끄러운 표면을 갖고 상기 대립 표면은 광 산란을 유도하는 광학적으로 가시적인 거칠기의 양을 갖으며, 여기서 상기 시트의 투과 헤이즈는 예를 들어, 약 50% 미만이고, 상기 시트의 20도 DOI는 약 90 미만이다. 상기 시트가 400 MPa 초과의 표면 압축 응력이 발생하도록 화학적으로 강화된 경우, 상기 최종 시트는 두 개의 선택적 매끄러운 표면 (즉, 표면 거칠기가 없는)으로 제작된, 동일한 또는 이와 유사한 유리 조성물의 시트보다 약 두 (2)배 미만으로 최대 굴곡도 (엣지 상승 또는 굴곡도의 최대 높이) 나타낸다.
구체 예에 있어서, 본 발명은 약 0.75 ㎜ 이하의 두께를 갖고, 눈부심 방지 특성을 나타내는 유리 시트를 제공하고, 여기서 상기 시트의 일 표면은 약 40 nm 초과 RMS 거칠기를 갖고, 상기 대립 표면은 약 10 nm미만의 RMS 거칠기를 갖는다. 상기 시트의 200 x 200 ㎜ 부분이 400 MPa 초과의 표면 압축 응력이 발생하도록 화학적으로 강화된 경우, 최종 200 x 200 ㎜ 시트는 약 200 마이크론 미만 최대 굴곡도 (굴곡도의 최대 높이 또는 엣지 상승)를 나타낸다.
구체 예에 있어서, 본 발명은 눈부심 방지 특성을 나타내는 유리 시트를 제공하고, 여기서 상기 시트의 일 표면은 약 40 nm 초과 RMS 거칠기를 갖고, 상기 대립 표면은 약 10 nm 미만의 RMS 거칠기를 갖는다. 본 방법은, 상기 유리의 실리카 네트워크를 해소하는 습식-에칭 기술을 사용하여 각 유리 표면으로부터 유리의 적어도 0.1 마이크론을 제거하는, 예를 들어, 상기 유리의 에칭된 두 표면을 포함한다. 상기 에칭 공정은 일 표면 위에 거칠기가 다른 표면보다 더 크게 달성될 수 있고, 이것은 다양한 방법을 사용하여 달성될 수 있다. 상기 에칭 공정 후에,상기 에칭된 유리 시트는 그 다음 화학적으로 강화될 수 있다. 상기 최종 유리 시트는, 예를 들어, 약 0.1 ㎜ 내지 약 3 ㎜의 두께로 얇을 수 있고, 화학적 강화 후, 예를 들어, 양쪽 면에 에칭 처리가 없는 유사한 화학적으로 강화된 유리 시트 또는 양 면에 실질적으로 동일한 표면 거칠기를 갖는 유사한 시트의 굴곡도 수준의 약 두 (2)배 이하의 낮은 굴곡도를 갖는다.
구체 예에 있어서, 상기 에칭 공정은 화학적 강화 후에 달성될 수 있고, 여기서 유리의 유사한 양은 상기 시트의 양 면으로부터 제거되지만, 일 표면은 광학적으로 매끄럽고, 다른 표면은 거칠다. 제거된 유리의 유사한 양은 양 표면 위에, 상기 두 개 표면의 거칠기가 실질적으로 다르다 하더라도, 상응하는 낮은 굴곡도 및 실질적으로 유사한 압축 응력을 결과한다.
구체 예에 있어서, 본 발명은 눈부심 방지 특성을 나타내는 유리 시트를 생성하는 방법을 제공하고, 여기서 하나의 표면은 약 40 nm 초과의 RMS 거칠기를 갖고, 대립 표면은 약 10 nm 미만의 RMS 거칠기를 갖는다. 상기 유리 시트의 일 면은 예를 들어, 제1 에칭 공정 동안 베리어 필름에 의해 보호될 수 있고, 여기서 상기 제1 에칭 공정은 예를 들어, 전술한 공동 소유되고, 출원중인 USSNs 61/329,936호, 61/329,951호, 61/242,529호 및 12/730,502호에서 개시된 방법에 따라 상기 시트의 보호되지 않는 면 위에 표면 거칠기를 생성한다. 제1 에칭 공정 후, 상기 유리 시트는 헹굴 수 있고, 상기 베리어 필름은 개별적으로 또는 동시에 제거될 수 있으며, 하부의 비-에칭된 매끄러운 표면을 노출시킨다. 상기 유리 시트은 그 다음 실질적으로 매끄러운 상기 시트의 양 면을 에칭하는 제2 "비-거칠기" 에칭 공정에 적용될 수 있다 (즉, 상기 유리 시트의 양쪽 면의 표면 조도의 변경하는 것 없이, 상당히, 예를 들어, 상기 거칠기는 약 50 nm RMS 미만 또는 초기 또는 투입 거칠기를 초과하는 약 25 % 미만일 수 있다.) 구체 예에 있어서, 상기 비-거칠기 에칭 공정은 바람직하게는 약 20 nm RMS 이상 표면 조도가 증가시키지 않는다. 구체 예에 있어서, 상기 비-거칠기 에칭 공정은 예를 들어, 0 내지 약 25% 이상으로 표면 조도를 감소시킬 수 있다. 구체 예에 있어서, 물질의 적어도 0.1 마이크론 (단, 100 마이크론 미만)은 예를 들어, 상기 유리의 표면 실리카 네트워트를 해소하는 습식-에칭 기술을 사용하여, 제2 "비-거칠기" 에칭 공정동안 각 유리 표면으로부터 제거될 수 있다. 상기 유리 시트는 그 다음 예를 들어, 약 400 MPa 초과하는 유리 시트의 각 면에 표면 압축 응력을 결과하는 상기 에칭 공정 후 화학적으로 강화될 수 있고, 여기서 상기 유리의 각 표면 위에 평균 압축 응력이, 예를 들어, 통계상 실질적으로 동일한, 평형에 있다. 상기 최종 유리 시트는, 예를 들어, 약 0.1 내지 약 3 ㎜의 두께로 얇을 수 있고, 양 면 (either side)에 에칭 처리없는 유사한 화학적으로 강화된 유리 시트 또는 모든 면 (both sides)에 동일한 표면 조도를 실질적으로 갖는 유사한 시트의 약 두 배의 굴곡도 수준을 초과하지 않는, 화학적 강화 후에 낮은 굴곡도 수준을 갖는다.
제1 에칭 공정 후, 상기 유리 시트는 헹굴 수 있고, 상기 베리어 필름은 개별적으로 또는 동시에 제거될 수 있으며, 하부 보호된 또는 비-에칭된 매끄러운 표면을 노출시킨다. 상기 시트은 그 다음 실질적으로 매끄러운 상기 시트의 양 면을 에칭하는 제2 "비-거칠기" 에칭 공정 (즉, 상기 유리 시트의 양쪽 면의 표면 조도의 상당한 변경없이)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 거칠기는 약 50 nm RMS 미만 또는 초기 또는 투입 거칠기를 초과하는 약 25 % 미만일 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 비-거칠기 에칭 공정은 바람직하게는 약 20 nm RMS 이상 표면 조도가 증가시키지 않는다. 구체 예에 있어서, 상기 비-거칠기 에칭 공정은 예를 들어, 중간 값 및 범위를 포함하는 0 내지 약 25% 이상, 0 내지 약 20%까지 표면 조도를 감소시킬 수 있다. 구체 예에 있어서, 물질의 적어도 0.5 마이크론 (단, 10 마이크론 미만)은 예를 들어, 상기 유리의 표면 실리카 네트워트를 해소하는 습식-에칭 기술을 사용하여, 제2 "비-거칠기" 에칭 공정동안 각 유리 표면으로부터 제거될 수 있다. 상기 유리 시트는 그 다음 예를 들어, 약 400 MPa 초과하는 유리 시트의 각 면에 표면 압축 응력을 결과하는 상기 에칭 공정 후 화학적으로 강화될 수 있고, 여기서 상기 유리의 각 표면 위에 평균 압축 응력이, 예를 들어, 통계상 실질적으로 동일한, 평형에 있다. 상기 최종 유리 시트는, 예를 들어, 약 0.1 내지 약 3 ㎜의 두께로 얇을 수 있고, 양 면 (either side)에 에칭 처리없는 유사한 화학적으로 강화된 유리 시트 또는 모든 면 (both sides)에 동일한 표면 조도를 실질적으로 갖는 유사한 시트의 약 두 배의 굴곡도 수준을 초과하지 않는, 화학적 강화 후에 낮은 굴곡도 수준을 갖는다.
구체 예에 있어서, 상술한 시험에서 유리시트는, 예를 들어, 약 Al2O3의 2 mol%를 초과하는 함량을 갖는 알루미노실리케이트 유리 제품일 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 알루미노실리케이트 유리는, 예를 들어, 60-75 mol% SiO2; 6-15 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 포함하며; 여기서 12 mol ≤ Li2O + Na2O + K2 ≤ 20 mol% 및 0 mol ≤ MgO + Ca ≤ 10 mol%인 알칼리 알루미노실리케이트 조성물일 수 있다.
구체 예에 있어서, 본 발명은 전술한 어떤 유리 시트에 근접하게 위치된, LCD, OLED 디스플레이, 및 이와 유사한 디스플레이와 같은, 픽셀화된 이미지-디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 시스템을 제공한다.
구체 예에 있어서, 본 발명은 컴퓨터 또는 휴대폰과 같은, 정보 처리 또는 통신 장비를 위한 입력 장치를 제공하고, 여기서, 상기 입력 장치는 터치 스크린과 같은, 외부 물체의 접촉 또는 접근에 대해 민감하고, 여기서, 상기 입력 장치는 전술한 유리 시트에 근접하게 위치된 또는 직접 코팅된 전기적 또는 광학 민감 요소로 이루어진다.
구체 예에 있어서, 본 발명은 상기 시트의 양면 위에 유사하나의 거칠어진 표면 (두-면의 눈부심 방지)을 생성하여 감소된 굴곡도 눈부심 방지 시트를 제공할 수 있다. 그러나, 본 발명의 피쳐는, 전술된 이유 때문에, 실질적으로 일-면 또는 단일-면 눈부심 방지 시트를 제공하는 것이다.
감소된 굴곡도는 광학 품질, 낮은 디스플레이 이미지 왜곡, 품질의 소비자 인식, 및 상기 유리의 표면 위에 균일하게 박막 또는 센서의 증착을 가능하게 하기 위한 중요한 요인일 수 있다.
본 발명에서와 같이, 유리 시트에서 휨 또는 굴곡도의 양을 감소 또는 조절하기 위한 능력은 적어도 하나 이상의 다음과 같은 장점일 수 있다: 유리 시트의 개선된 광학 품질; 상기 유리 시트에 또는 상기 유리 시트를 통해 투사된 디스플레이된 이미지의 낮은 왜곡; 향상된 소비자 수용, 인지된 더 높은 품질, 코팅 및 결합 공정의 개선된 수율, 예를 들어, 디스플레이 어셈블리에서, 상기 유리에 증착된 박막 또는 센서의 개선된 성능 및 균일성, 및 이와 유사한 특성, 또는 이들의 조합.
본 발명의 실험은 거칠어진 면의 이온-교환 화학적 강화를 수반하는 얇은 유리 시트의 단일-면 거칠기 단계가 거칠기 단계 및 화학적 강화 전에 존재하는 것보다 상기 시트에서 더 높은 굴곡도를 유발할 수 있음을 발견하였다. 시험된 거칠기 공정은 상기 공동 소유하고 출원중인 출원에 개시된 것과 같은 습식 화학적 에칭을 포함한다. 굴곡도는 거칠기 및 이온 교환의 조합 후 보다는, 오직 거칠기 후에 증가하는 것이 나타나지 않았다. 본 발명은 이온 교환을 수반하는 단일-면 거칠기를 포함하는 공정의 과정 동안 도입된 굴곡도를 조절, 제한, 또는 감소시키기 위한 방법을 제공한다. 구체 예에 있어서, 본 발명의 공정을 달성할 수 있는 굴곡도 감소의 수준은, 예를 들어, 화학적으로 강화된 및 거칠기 처리 공정 없는 투입 유리와 실질적으로 동일하다.
도면을 참조하면, 도 1은 샘플 그룹의 평균 굴곡도에 대해 측정된 결과를 보여준다. 샘플 처리 목록: 에칭 처리: 제1-면/제2-면: 없음/없음 (다이아몬드); 없음/"AG" (사각형); 없음/"HF" (삼각형); "HF"/"AG" (십자표시); 및 "HF"/"HF" (원). 샘플 그룹 4 및 5는 습식 에칭된 그룹 4 및 5의 표면 모두에 상응하는, 대조구 샘플 그룹 1에 유사한, 감소된 굴곡도를 갖는다. 상기 낮은 굴곡도는 그룹 4 샘플의 일 면의 표면 조도가 그룹 4 샘플의 다른 면 보다 휠씬 더 높다하더라도, 그룹 4에서 발생한다.
도 1은 본 발명의 여러 가지 중요한 관점을 설명한다. 이러한 데이터는 5개의 다른 샘플 셋트의 후-이온-교환 굴곡도를 비교한다. 이런 셋트의 샘플 모두는 Corning 2318 알루미노실리케이트 유리를 사용하여 만든, 200 ㎜ × 200 ㎜ × (0.6 내지 0.65) ㎜ 치수이다. 굴곡도는 (Corning, Inc. (www.corning.com)에서 시판하는) Tropel® Flatmaster®을 사용하여 측정되는데, 이것은 굴곡도를 측정하는 용어 "평탄도"를 사용한다. 상기 샘플은 이온-교환 강화 전에 에칭된다. 샘플 굴곡도는 에칭 전, 에칭 후, 및 이온-교환 후에 측정된다. 굴곡도에서 분명하지 않은 변화는 단독 에칭 후에 측정된다. 그러나, 약 60 마이크론의 평균을 갖는, 약 30 내지 약 90 마이크론의 에칭 전에 (용융된 상태로서) 다소 증가된 굴곡도 수준이 있다. 이러한 증가된 초기 굴곡도 수준은 이들 실험적 샘플에서 후속 공정 단계 후 최종 굴곡도의 절대적 수준에 영향을 미칠 수 있다. 90 마이크론을 초과하는 초기 (용융된 바와 같은) 굴곡도를 갖는 몇몇 샘플은 이들 샘플 셋트로부터 제거된다.
도 2는 도 1에서 도시된 동일한 샘플에 대한 유리 시트 샘플의 각 면 위에 표면 압축 응력을 나타낸다. 샘플 그룹 1, 4 및 5는 이들 샘플에서 더 낮은 굴곡도에 상응하는, 양 표면에 유사한 압축 응력을 갖는다. 샘플 그룹 2 및 3은 이들 샘플에서 더 높은 굴곡도에 상응하는, 샘플의 두 개의 표면 사이의 평균 표면 압축 응력에서 불균형을 갖는다. 눈부심 방지 ("AG") 표면에 대한 측정 오류는 이들 표면의 조도 및 산란 때문에 다소 더 높지만, 이러한 경향은 재생가능하고 뚜렷하다.
상기 샘플 셋트는 이들의 1st / 2nd 면 에칭 처리에 따라 명명된다. 샘플 그룹-1은 양쪽 면 (either side)위에 거칠기 또는 에칭 없이 이온 교환된, 대조구 샘플 셋트이다. 그룹-1은 이온-교환 전 평균에 약 50 마이크론과 비교하여, 이온-교환 후 약 150 마이크론의 평균 굴곡도를 갖는다. 이러한 굴곡도 수준은 표준 생산에서 예상될 수 있는 것에 상대적으로 다소 증가되고, (초기 용융 및 형성 후 상기 시트의 초기에 다소 증가된 50 마이크론 굴곡도에 의해 나타나는 것과 같이) 초기 용융 및 형성 동안 도입된 비-균일한 응력에 기인할 수 있다. 이들 유리 샘플은 "융합" 공정을 사용하여 형성되고, 여기서 용융 및 형성 후 유리 시트의 표면 모두는 유사한 용융 표면을 나타낸다.
상기 눈 부심 방지 ("AG") 표면 거칠기는 공동 소유된 USSN 12/730,502호에서 기술된 바와 유사한 다중-단계 화학적 에칭 처리에 따라 수행된다. 이러한 AG처리에서 최종 단계는 3M / 3.6M HF / H2SO4 욕에서 10 분간 에칭된다. 상기 불산 (hydrofluoric acid) ("HF") 처리는 AG 처리에서 최종 단계에서, 즉, 3M / 3.6 M HF / H2SO4에서 10분간 에칭하는 단계로 이루어지는 단일-단계 에칭 공정이다. 이러한 에칭 처리는 약 10 마이크론 이상과 같은, 표면으로부터 유리 물질의 고려할 만한 양을 제거한다. 따라서, 상기 "AG" 에칭된 표면 및 상기 "HF" 에칭된 표면의 유리 표면 화학이 에칭 후 실질적으로 동일한 것이 합리적인 예측이다. 상기 "AG" 및 "HF" 에칭된 표면 사이의 중요한 물리적 차이는 이들 각각의 상대적인 거칠기인데, 여기서, 상기 AG 표면은 일반적으로 약 100 nm RMS 초과와 같이, 높은 거칠기를 갖고, 상기 HF 표면은 일반적으로 약 10 nm RMS 이하의 거칠기 및 가시적 광학 산란을 갖지 않는 실질적으로 매끄럽다.
도 1에 나타낸 데이터는 일 면 위에 에칭이 없고, 상기 대립 면 위에 "AG" 또는 "HF" 에칭을 갖는 샘플 (샘플 그룹-2 및-3)이 일반적으로 약 250 마이크론 (측정가능한 한계)의 초과에서, 증가된 굴곡도를 갖는다. 상기 비-에칭된 면은 예를 들어, 공동 소유하고, 출원중인 USSN 61/329,951호에 기술된 바와 같이, 내산성 중합 필름을 사용하여 보호된다. 본 Flatmaster®시스템에서 측정가능한 최대 굴곡도는 250 마이크론이고, 그룹-2 및 -3에서 다수의 샘플은, 보고된 수치 값이 250 마이크론인 250 마이크론을 초과하는 굴곡도를 갖는다 (따라서, 그룹-2 및-3에 대해 도 1에 나타낸 오류 바는 의미있지 않다).
도 1에서 샘플 그룹-4 및 -5는 평균 약 100 내지 약 150 마이크론의 감소된 굴곡도를 갖고, 이것은 상기 대조구 샘플 그룹-1과 통계적으로 동일하다. 이들 샘플은 이전에 기술된 동일한 10-분 "HF" 처리로 후면을 에칭시키고, 상기 전면은 "AG" 또는 "HF"로 처리된다. 이들 감소된-굴곡도 샘플은 화학적 강화 후에 처리되지 않은 유리에 비교할 만한 굴곡도를 갖는 유리의 단일-면 거칠어진 AG 시트의 생성을 입증한다. 상기 감소된 굴곡도는 상기 "HF" 또는 "AG" 에칭된 샘플 (그룹-4)에 비교할만한 굴곡도를 갖는 두 면 (그룹-5)위에 "HF" 에칭을 한 샘플에 의해 설명된 바와 같이, 상기 AG 표면의 거칠기에 독립적이다. 상기 "HF" 에칭된 표면은 광학적으로 매끄럽다. 비대칭 거칠기, 즉 일 면 거칠기 때문에, 예상하지 못한 표면 조도에 관한 독립은, 굴곡도를 촉진할 수 있는, 화학적 강화 후에 불균형된 응력을 생산하는 것을 합리적으로 예상할 수 있다. 이러한 결과는 화학적 강화에서 불균형된 응력을 생성하지 않는 비대칭 표면 거칠기를 생성하는 것, 및 비-에칭된 또는 거칠어지지 않은 샘플과 비교할 만한 낮은 굴곡도를 유지하는 것이 가능하다는 것을 설명하고 있다.
샘플 그룹-2 및 -3에서 발생된 더 높은 굴곡도는 도 2에서 나타낸 바와 같이, 화학적 강화 동안 생성된 (Orihara Industrial에 의해 적용된 FSM-6000을 사용하여 측정된) 표면 압축 응력에서 불균형에 상관된다. 습식-에칭된 표면은 실질적으로 이들이 거칠어졌는지 ("AG" 처리) 또는 거칠어지지 않았는지 ("HF"처리)간에, 제공된 샘플 그룹 내에 동일한 압축 응력을 보여준다. 이것은 표면 압축 응력에서 불균형이 증가된 굴곡도를 촉진한다는 것을 나타낸다. 이러한 표면 압축 응력에서 차이는 거칠기 수준과는 상관하지 않는데, 이는 놀랍고, 예상하지 못한 것이다. 압축 응력의 절대 수준은 이온-교환 조건 및 유리 특성에 의해 결정된다. 여기 상기 이온-교환은 KNO3 욕에서 410 ℃로 6시간 동안 수행된다. 굴곡도 또는 휨 감소에 대하여, 압축 응력의 절대 수준이 주요 관심사는 아니다. 상기 거칠어진 및 거칠어지지 않은 표면 위에 표면 압축 응력은, 낮고 또는 감소된 굴곡도에 상관하는, 실질적으로 동일하다는 것을 확인하였다. 표면 압축 응력의 측정 (FSM 측정)에서 몇몇 왜곡을 일으키는 거친 표면에 때문에 상기 "AG" 표면위에 압축 응력 측정에서 더 큰 표준 편차가 있다. 그럼에도 불구하고, 상기 경향은 결정적이고, 상기 매끄러운 "HF" 에칭된 표면을 측정하여 확인된다.
이론에 제한을 두는 것은 아니지만, 상기 표면 압축 응력에서 차이가, 상기 이온-교환 거동에서 미세한 변화를 구동하는, 에칭된 및 용융된 (as-melted) 표면 사이에 유리 표면 조성물 또는 구조에서 작은 차이에 의해 일어난다는 것으로 믿어진다. 이러한 차이는 용융된 또는 인발 유리 시트에 부가하여 연마된 유리 시트를 사용하는 일-면 눈부심 방지 제품을 생성하는데 효과적이고 유용한 본 발명의 절차를 만드는 것이, 에칭된 및 기계적으로 연마된 표면 사이에서 발견되는 것에 또한 주목해야 한다. 상기 유리의 표면 특성은 화학적 에칭제를 변형시켜 변형될 수 있다. 그러나, 화학적 에칭제의 선택의 범위는 속도와 같은 다른 공정 목적, 및 목표된 표면 구조의 특성에 의해 제한될 수 있다.
하기 실험에 있어서, 약산 용액 (예를 들어, 표면당 유리 물질의 2 마이크론 미만으로 제거하는 1.9 M/0.6M HF/H2SO4)에서 약 1 분 만큼 짧은 에칭 처리 시간이 거칠기 및 에칭 공정 이후에 후속하는 화학적 강화를 통한 알루미노실리케이트 유리의 일-면 거칠어진, 얇은 시트의 굴곡도를 감소하기 위해 또한 충분하다는 것을 또한 보여준다. 유리 시트의 표면 모두는 이온-교환 전에 유사한 최종 습식 에칭 처리에 대상이 된다.
화학적으로 강화된 유리는 시각적 외관 및 생산물의 기능성에 중요할 수 있는 기계적 손상에 내성이 있는 디스플레이 창 및 커버 플레이트로서 다수의 휴대용 및 터치 민감 장치에서 사용된다.
이들 디스플레이 표면으로부터 경면 반사 (specular reflection ) (눈부심에서 중요한 요인)의 감소는 눈부심이 태양에 의해 악화될 수 있는 야외 사용을 위하여 설계된 제품의 제조업자에 의해 특별하게 종종 요구된다. 광택으로 정량화된, 상기 경면 반사의 강도를 감소시키기 위한 한가지 방법은, 유리 표면을 거칠게하거나 또는 직조된 필름으로 이를 커버하는 것이다. 상기 거칠기 또는 직조의 치수는 미세한 헤이즈 또는 무광 표면 (matte surface)을 생성하는, 가시광선을 산란시키기에 충분히 커야 하지만, 상기 유리의 투명성에 상당한 영향을 줄 만큼 크지는 않아야 한다. 직조된 또는 입자-함유 폴리머 필름은 상기 유리 기판의 특성 (예를 들어, 내스크래치)을 유지하는 것이 중요치 않는 경우 사용될 수 있다. 이들 필름은 저렴하고 적용하기에 쉬울 수 있지만, 이들은 쉽게 마모되어 상기 장치의 디스플레이 기능성을 감소시킬 수 있다.
유리 표면을 거칠게하는 하나의 결과는 입자가 있는 외관으로 인지되는, 스파클을 생성하는 것일 수 있다. 스파클은 대략 픽셀-수준 스케일에 밝고 어두운 또는 색상 스팟의 외관으로 나타난다. 스파클의 존재는 픽셀화된 디스플레이의 가시성 또는 인지된 품질을 감소시킨다.
휴대폰, 랩탑, 및 다른 전자 장치의 제조자는 이들의 평평한 패널 디스플레이 장치에 상부 커버 조각을 위하여 선택된 물질로서, 일반적으로 유리, 특히 화학적으로 강화된 유리를 선택한다. 상기 사용 동안 유리 표면위에 주변 환경으로부터 눈부심/반사를 감소시키기 위하여, 두 가지 방법이 있다: 방사방지 (AR) 코팅 또는 눈부심 방지 (AG) 처리. 방사방지 (AR) 코팅은 일반적으로 파괴적 간섭 (destructive interference)에 의존하는, 효과를 달성하기 위해 디스플레이 및 주변 사이에 굴절률 분포 (refractive index profile)를 변화시킨다. 상기 표면의 거칠기를 통한, AG 처리는 다른 방향으로 산란될 수 있는 반사를 일으킨다. 일반적으로, 비교할만한 성능을 달성하기 위하여, AR 코팅은 AG 처리보다 비용이 더 들고, AR 코팅은 원하지 않는 색상의 이동 (color shifts)이 도입될 수 있다.
AG 표면은 디스플레이 표면을 거칠게 하여 생성될 수 있다. 상기 표면은 AG 코팅 또는 화학적으로 에칭된 표면과 같은, 다양한 방법으로 달성될 수 있다. AG 코팅을 위하여, 상기 표면은 유기 또는 비-유기 액적 (droplets) 또는 입자로 코팅될 수 있다. 이러한 코팅은 산란 특성을 제공할 수 있지만, 통상적으로 내스크래치성이 매우 없다. 적절하게 선택된 화학적으로 에칭된 표면은 선영성 (DOI), 헤이즈, 및 광택 (gloss)을 포함하는, 원하는 광학 요구조건을 만족시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 유리는 표면을 거칠게 하기 위하여 HF 또는 버퍼 HF 용액에서 에칭될 수 있다. 그러나, 다수의 유리 조성물에 대하여, 이러한 직접 에칭은 모든 광학 및 가시적 요구조건을 만족시키는 표면을 생성할 수 없다. 통상적으로, 더 복잡한 방법은 적용되어야 한다. 미국 특허 제4,921,626호, 제6,807,824호, 제5,989,450호, 및 WO 2002053508호에서, 유리 에칭 조성물 및 상기 조성물로 유리를 에칭하는 방법을 언급한다. 하나의 실시 예는 표면 위에 결정의 얇은 층을 성장시키기 위하여, 중불화 암모늄 (ammonium bi-fluoride) (NH4HF2) 및 프로필렌 글리콜과 같은 습식제를 사용하고, 그 다음 무기산으로 결정을 제거하고, 매우 높은 헤이즈 표면을 남긴다. 최종 단계는 원하는 표면 특징을 달성하기 위해 헤이즈를 감소시키는 HF 및 무기산의 몇몇 조합과 같은, 에칭제에 유리를 담근다. 그러나, 공정에 존재하는, 여러 가지 결점 (drawback)은 예를 들어:에칭 결과가 화학적 농도, 온도 및 에칭 용액의 순도에 민감하고; 화학제 비용이 비싸고; 상기 표면 유리 두께 손실이 통상적으로, 예를 들어, 약 50 내지 약 300 마이크로미터로 높은 것을 포함한다.
구체 예에 있어서, 적어도 일 표면의 모든 또는 선택된 부분 위에 보호 필름은, 예를 들어, 선택적인 스프레이 증착, 마스크 스프레이 증착, 잉크-젯트 증착, 스크린 인쇄, 딥 코팅, 에어로졸 스프레이, 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 구체 예에 있어서, 적어도 일 표면의 선택된 부분위에 보호 필름은, 예를 들어, 무작위 스팟 (random spots)의 배열을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 스팟은, 예를 들어, 실질적으로 무작위, 부분적으로 무작위, 완전히 무작위, 또는 이의 조합일 수 있다.
구체 예에 있어서, 상기 스팟은, 예를 들어, 적어도 일 표면의 하부 표면 영역의 약 70 내지 약 99%를 보호할 수 있다. 상기 스팟은, 예를 들어, 실질적으로 무작위, 부분적으로 무작위, 또는 이의 조합 일 수 있다. 상기 스팟은, 예를 들어, 약 0.1 내지 약 1,000 마이크로미터의 평균 치수를 가질 수 있고, 상기 스팟에 의해 전환되지 않은 적어도 일 표면에 영역은 약 1 내지 50 마이크로미터의 평균 치수를 갖는다.
구체 예에 있어서, 적어도 일 표면은, 예를 들어, 유리, 플라스틱, 복합체, 이온-교환된 강화된 유리, 열-템퍼 강화된 유리, 또는 이의 조합일 수 있다. 구체 예에 있어서, 적어도 일 표면은 예를 들어, 실질적으로 평평할 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 액체 에칭제는, 예를 들어, 불소의 소스, 무기산, 버퍼, 또는 이의 조합일 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 액체 에칭제로 접촉시키는 단계는, 예를 들어, 중간 값 및 범위를 포함하는, 약 0.1 내지 약 15 분, 약 1 내지 약 10 분, 약 5 내지 약 10 분, 및 약 1 내지 약 5 분으로 달성될 수 있다.
구체 예에 있어서, 제품의 표면으로부터 보호 필름 또는 기공-형성 중합체를 제거하는 단계는, 예를 들어, 용해 액체와 필름을 접촉시키는 단계, 액화 (liquefy) 및 배출 (drain)을 위해 필름을 가열시키는 단계, 기계적 스크러빙 (scrubbing), 초음파 교반 (ultrasonic agitation), 및 이와 유사한 제거 기술, 또는 이의 조합중 적어도 하나일 수 있다.
구체 예에 있어서, 상기 방법은, 예를 들어, 표면 조도 (Ra), 표면 헤이즈 및 선영성 중 적어도 하나를 선택하는 단계; 및 눈부심 방지 표면을 위한 선택된 표면 조도, 표면 헤이즈 및 선영성 특성 중 적어도 하나를 얻기 위하여 확인된 셋트 조건에 따라 표면을 에칭시키는 단계 (즉, 결정론적으로 차이가 있는 에칭)를 더욱 포함할 수 있다. 다른 에칭에 관하여 상당하게 나타나는 조건 또는 요인은, 예를 들어, 상기 에칭제에서 중합체 용해도, 중합 필름 두께, 양성자 대 플루오르-이온 산 비, 에칭 시간, 온도 (예를 들어, 증가된 온도는 일반적으로 필름 용해 및 기판 에칭을 증가시킨다)를 포함한다. 단일면 DOI 값은, 예를 들어, (DOI 20°에 대해) 약 40 내지 약 70일 수 있고, 상기 헤이즈는 약 10% 미만이다. 상기 표면 헤이즈는, 예를 들어, 50% 이하일 수 있고, 상기 표면 조도는 약 800 nm 미만이며, 상기 반사된 선영성은 약 95 미만이다.
구체 예에 있어서, 상기 제조 방법은 개시된 형성단계 (forming), 접촉단계 (contacting), 또는 제거 단계 (removing steps) 중 어떤 것에서 습식제를 더욱 포함할 수 있고, 상기 습식제는, 예를 들어, 글리콜, 글리세롤, 알코올, 케톤, 계면활성제,및 이와 유사한 물질 또는 이의 조합 중 적어도 하나일 수 있다.
구체 예에 있어서, 상기 유리 제품은, 예를 들어, 소다 라임 실리케이트 유리, 알칼리토 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 보로실리케이트 유리, 보로알루미노실리케이트 유리, 및 이와 유사한 물질, 또는 이의 조합 중 하나일 수 있다.
구체 예에 있어서, 적어도 일 표면은, 예를 들어, 유리, 복합체, 이온성-교환 강화된 유리, 열-템퍼 강화된 유리, 및 이와 유사한 물질, 또는 이의 조합일 수 있다. 적어도 일 표면은, 예를 들어, 실질적으로 거시적으로 평평한 유리시트일 수 있다.
구체 예에 있어서, 상기 보호 필름 또는 중합 코팅은 어떤 적절한 코팅 물질, 예를 들어, 적어도 하나의 중합체, 또는 이 중합체의 조합, 및 이와 유사한 천연 또는 합성 물질, 또는 이의 조합일 수 있다. 내구성의 여전히 제거가능한 다공성 코팅을 제공할 수 있는, 적절한 기공-형성제 (pore-former) 조성물은, 예를 들어, TSO-3100 DOD 잉크 (Diagraph로부터 에탄올 이소프로필-계 분사성 잉크), 아세톤-계 o/p-톨루엔 술폰아미드 포름알데하이드 수지, 니트로셀룰로오즈, 아크릴레이트 중합체, 아크릴레이트 공중합체, 라카 (lacquer) (휘발성 유기 화합물에 용해된 중합체) 제제, 에나멜, 왁스 및 이와 유사한 물질 또는 이들의 조합과 같은, 필름 형성 및 기공 형성 특성을 갖는, 어떤 중합체 또는 중합체 제제 또는 이와 유사한 물질 또는 혼합물일 수 있다. 구체 예에 있어서, 만약 원한다면, 중간체 필름 코팅된 기판 또는 제품의 상기 광택, 헤이즈, DOI, 균일도, 또는 이와 유사한 외관 특성은 본 발명의 모든 것을 포함하는 방법 및 제품과 호환할 수 있는 어떤 방법에 의해 조정되거나 변형될 수 있다.
구체 예에 있어서, 상기 보호 표면 마스크는 예를 들어, 스프레이 코터 또는 이와 유사한 장치 또는 방법으로 거시적 또는 미시적 스케일로, 선택적인 적용에 의한 것과 같이, 어떤 적절한 코팅 방법을 사용하여 제품의 적어도 일 표면과 접촉시켜 달성될 수 있다.
액체 에칭제는, 예를 들어, 불소 이온 (fluoride ion)의 소스, 무기산, 버퍼, 또는 이의 조합일 수 있다. 불소의 소스는, 예를 들어, 불화 암모늄, 중불화 암모늄, 불화 나트륨, 중불화 나트륨, 불화 칼륨, 중불화 칼륨, 및 이와 유사한 염, 또는 이의 조합으로부터 선택된 염일 수 있다. 무기산은, 예를 들어, 불산, 황산, 염산, 질산, 및 인산 및 이와 유사한 산, 또는 이의 조합중 하나일 수 있다.
상기 액체 에칭제로 다공성 중합체 층을 접촉시키는 단계는, 예를 들어, 약 0.1 내지 5분에서 달성될 수 있다. 상기 제품의 표면으로부터 에칭제-접촉된 다공성 중합체 층을 제거시키는 단계는, 예를 들어, 용해된 액체로 중합체 층을 접촉시키는 단계, 액상에 중합체 층을 가열시키는 단계 및 상기 액체 중합체를 배출시키는 단계, 또는 이의 조합 중 적어도 하나일 수 있다. 표면 조도 (Ra), 표면 헤이즈, 및 선영성, 또는 이의 조합 중 적어도 하나를 선택하는 단계; 및 조건의 확인된 셋트에 따라 표면에 에칭시키는 단계, 예를 들어, 상기 선택된 표면 조도, 표면 헤이즈, 및 선영성 중 적어도 하나를 얻기 위하여, 2 M HF 및 2.4 M H2SO4의 혼합물로 1 분 동안 에칭하는 단계. 구체 예에 있어서, 단일-면 DOI 값은, 예를 들어, (DOI 20°에 대해) 약 1 내지 약 70일 수 있고, 상기 헤이즈는 약 10% 미만이다. 상기 표면 헤이즈는, 예를 들어, 50% 이하일 수 있고, 상기 표면 조도는 약 800nm 미만이다. 선택적으로 상기 반사된 선영성은 약 95 미만일 수 있다. 상기 방법은 글리콜, 글리세롤, 알코올, 케톤, 계면활성제, 또는 이의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 습식제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 유리 제품은, 예를 들어, 소다 라임 실리케이트 유리, 알칼리토 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 보로실리케이트 유리, 및 이와 유사한 유리, 또는 이들의 조합중 하나일 수 있다. 상기 유리 제품은, 예를 들어: 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 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리일 수 있고; 여기서 12 mol ≤ Li2O + Na2O + K2 ≤ 20 mol% 및 0 mol ≤ MgO + Ca ≤ 10 mol%이다. 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는, 예를 들어: 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% CaO; 또는 예를 들어: 60-72 mol% SiO2; 9-16 mol% Al2O3; 5-12 mol% B2O3; 8-16 mol% Na2O; 및 0-4 mol% K2O일 수 있고, 여기서 상기 비는
Figure pct00002
이다.
구체 예에 있어서, 상기 유리 제품은, 즉, 검출가능한 스트리크 (streak), 핀홀, 블로치 (blotche), 및 이와 유사한 결함이 부재하는, 우수한 균일도 특성을 가질 수 있다. 상기 유리 제품은, 예를 들어, 휴대용 전자 장치, 정보-관련 터미널, 또는 터치 센서 장치 중 적어도 하나를 위한 보호 커버를 제공하는 유리의 시트일 수 있다. 상기 유리 제품의 눈부심 방지 표면은, 예를 들어, 약 1 내지 약 50 마이크로미터의 평균 치수를 갖는 토포그래피 피쳐 (topographic feature)의 분포일 수 있다. 상기 눈부심 방지 표면은, 예를 들어, 정보 디스플레이 장치, 의료 디스플레이 장치, 및 이와 유사한 장치와 같은, 디스플레이 장치를 위한 보호성 커버 유리일 수 있다.
구체 예에 있어서, 본 발명은 유리 제품의 오직 일 표면이 약 50 내지 약 300 nm의 표면 조도 (Ra)을 갖는 눈부심 방지 표면을 갖고, 유리 제품의 대립 표면은 약 10nm 이하의 표면 조도 (Ra)로 광학적으로 매끄러운 유리 제품을 제공한다. 구체 예에 있어서, 상기 유리는, 예를 들어, 약 2.0 mol% Al2O3를 초과하여 갖는 알루미노실리케이트 유리일 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 유리는, 예를 들어, 화학적으로 강화될 수 있고, 400MPa 초과 표면 압축 응력을 갖는다.
구체 예에 있어서, 본 발명은:
약 20% 미만의 헤이즈를 포함하는 적어도 하나의 거친 표면을 갖는 유리 패널; 약 1 내지 약 75의 선영성 (DOI 20°); 및 눈부심 방지 표면을 제공하는 특성인, 약 80 내지 약 300nm의 표면 조도 (Ra); 및 상기 유리 패널에 조정된 픽셀화된 이미지-디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 시스템을 제공한다.
구체 예에 있어서, 본 발명은 눈부심 방지 표면을 갖는 유리 제품의 제조 방법, 및 유리 제품의 표면 위에 눈부심 방지 표면을 형성하는 방법을 제공한다.
구체 예에 있어서, 본 발명은 본래의 기계적 표면 특성을 보존하면서 상기 유리 위에 눈부심 방지 표면을 발생시키기 위한 습식 에칭 방법을 제공한다. 공정 동안, 다공성 중합체 층을 갖는 유리 표면은 가시광선을 산란시키는 표면 조도 치수를 변형하기 위해 유리 표면을 바람직하게 분해할 수 있는 화학제에 노출된다. 이동성 알칼리이온의 상당한 양이 소다 라임 실리케이트 유리와 같이, 상기 유리에 존재하는 경우, 거칠어진 표면은, 예를 들어, 플루오르 이온을 함유하는 용액과 같이, 산 에칭제 용액으로 또는 안에, 유리 표면 또는 상기 유리 표면의 부분, 또는 상기 유리 표면의 제한된 부분의 초과하여 접촉시키는 단계에 의해 형성될 수 있다. 본 발명의 이들 및 다른 관점들은 설명되고 입증된다.
구체 예에 있어서, 상기 제품은 소다 라임 실리케이트 유리, 알칼리토 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 보로실리케이트 유리, 및 이들의 조합 중 하나로 이루어지거나, 필수적으로 이루어지거나, 또는 포함한다. 이러한 유리의 실시 예는 본 발명에 기술되었다. 실리카 물질 및 관련된 금속 산화물 물질의 부가적인 정의, 설명, 및 방법에 대하여는, 예를 들어, R. K. Iler, The Chemistry of Silica, Wiley-Interscience, 1979를 참조.
구체 예에 있어서, 상기 유리 제품은 커버 플레이트 및 디스플레이 및 터치 스크린 적용, 예를 들어, 전화기, 음악 플레이어, 비디오 플레이어, 또는 이와 유사한 장치; 및 정보-관련된 터미널 (IT) (예를 들어, 휴대용 또는 랩탑 컴퓨터) 장치를 위한 디스플레이 스크린; 및 이와 유사한 적용과 같은, 휴대용 통신 및 오락장치에 대한 창으로 사용될 수 있는 바와 같은, 투명 또는 반-투명 유리시트 일 수 있다. 상기 유리 제품 또는 기판은 약 3 밀리미터 (mm)까지의 두께를 가질 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 두께는 약 0.2 내지 약 3 mm이다. 구체 예에 있어서, 상기 유리 제품은 연마되지 않은 적어도 일 표면을 가질 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 제품 또는 기판의 표면을 코팅하는 단계는 기술 분야에서 알려진 방법, 예를 들어, 비누 또는 계면활성제로 세척하는 단계, 초음파 세정, 계면 활성제로 처리, 및 이와 유사한 방법을 포함하는 방법을 사용하여 적어도 일 표면으로부터 에칭을 억제할 수 있는, 부가적인 선택적 준비, 선 처리, 또는 후 처리 절차, 예를 들어, 오일, 이물질, 또는 다른 파편을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
단일-면 산-에칭이 유리 시트에 요구되는 경우, 상기 유리의 일 면은 상기 에칭 용액으로부터 보호될 수 있다. 보호는 아크릴릭 왁스와 같은 불용성 비-다공성 코팅, 또는 접착층, 예를 들어, 아크릴, 실리콘, 및 이와 유사한 접착 물질, 또는 이들의 조합을 갖는 적층 필름을 적용하여 달성될 수 있다. 코팅 적용 방법은, 예를 들어, 브러싱, 롤링, 스프레이, 적층, 및 이와 유사한 방법을 포함할 수 있다. 상기 산 에칭 노출 불용성 비-다공성 코팅은 에칭 공정을 견디고, 상기 보호 필름 또는 다공성 중합층의 제거로부터 동시에 또는 개별적으로, 공정 후 쉽게 제거될 수 있다.
구체 예에 있어서, 유리제품은 제공된다. 상기 유리 제품은 이온 교환가능할 수 있고, 적어도 하나의 거칠어진 표면을 갖는다. 상기 거칠어진 표면은 20°의 입사각에서 측정된 경우 90 미만의 선영성 (DOI)를 갖는다. 유리 제품을 포함하는 픽셀화된 디스플레이 시스템은 또한 제공된다. 유리 제품은, 예를 들어, 상기 유리 제품이 3 차원 형상과 같은, 다른 형상으로 형성될 수 있을 지라도, 적어도 하나의 엣지 주변에 결합된 두 개의 주 표면을 갖는 평면 시트 또는 패널일 수 있다. 상기 표면의 적어도 하나는 예를 들어, 돌출부 (projections), 돌기부 (protrusions), 함몰부 (depressions), 피트 (pits), 폐쇄 또는 개방 셀 구조 (closed or open cell structures), 입자 (particles), 및 이와 유사한 구조 또는 기하학, 또는 이들의 조합과 같은 토포그래피 또는 모폴로지를 포함하는 거친 표면이다.
구체 예에 있어서, 본 발명은 알루미노실리케이트 유리 제품을 제공한다. 적어도 2 mol% Al2O3을 포함하는 상기 알루미노실리케이트 유리 제품은 이온-교환가능할 수 있고, 적어도 하나의 거칠어진 표면을 가질 수 있다. 상기 알루미노실리케이트 유리 제품은 복수의 형태적 피쳐를 포함하는 적어도 하나의 거칠어진 표면을 갖는다. 복수의 형태적 피쳐는 약 1 마이크로미터 내지 약 50 마이크로미터의 평균 특징적 대형 피쳐 크기 (ALF)를 가질 수 있다.
구체 예에 있어서, 본 발명은 디스플레이 시스템을 제공한다. 상기 디스플레이 시스템은 적어도 하나의 알루미노실리케이트 유리 패널 및 상기 알루미노실리케이트 유리 패널에 근접한 픽셀화된 이미지-디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 상기 이미지-디스플레이 패널은 최대 네이티브 픽셀 피치 치수를 갖는다. 상기 유리 패널의 평균 특징적 대형 피쳐 크기는 상기 디스플레이 패널의 최소 네이티브 픽셀 피치 치수 미만일 수 있다. 상기 픽셀화된 이미지 디스플레이 패널은, 예를 들어, LCD 디스플레이, OLED 디스플레이, 또는 이와 유사한 디스플레이 장치일 수 있다. 상기 디스플레이 시스템은 또한 터치-민감 요소 또는 표면을 포함할 수 있다. 상기 알루미노실리케이트 유리는 이온-교환될 수 있고, 평균 최대 피쳐 크기, 또는 ALF를 갖는 복수의 피쳐를 포함하는 적어도 하나의 거칠어진 표면을 갖고, 상기 이미지-디스플레이 패널은 최대 네이티브 픽셀 피쳐를 갖는다. 상기 최소 네이티브 픽셀 피치는, 예를 들어, 알루미노실리케이트 유리 패널의 거칠어진 표면의 ALF를 초과할 수 있다.
ALF는 거칠어진 유리 표면 (즉, x- 및 y-방향 또는 평행하는)의 평면에서 측정되고, 따라서 조도에 독립적이다. 조도는 상기 거칠어진 유리 표면에 수직인, z-방향 (두께 방향)에서 피쳐 (feature) 편차의 측정이다. 가장 큰 특징적인 피쳐를 선택하는 것은 좀더 전체적인 평균 피쳐 크기를 결정하는 다른 방법으로부터의 유용한 구별이다. 가장 큰 피쳐는 육안으로 가장 쉽게 보여지고, 따라서 상기 유리 제품의 가시적 수용을 결정하는데 가장 중요하다. 구체 예에 있어서, 적어도 하나의 거칠어진 표면의 상기 토포그래피 또는 모폴로지 특징은 중간값 및 범위를 포함하는, 약 1 마이크로미터 내지 약 50 마이크로미터, 약 1 마이크로미터 내지 약 40 마이크로미터; 약 1 마이크로미터 내지 약 30 마이크로미터의 평균 특성 대평 피쳐 (ALF) 크기를 갖는다. 상기 평균 특성 대형 피쳐 크기는 거칠어진 표면 위에 시계 (viewing field)내에 20개의 가장 큰 반복 피쳐의 평균 단면 직선 치수이다. 표준 보정된 광학 광 현미경은 통상적으로 피쳐 크기를 측정하는데 사용될 수 있다. 상기 시계는 상기 피쳐 크기에 비례하고, 통상적으로 대략 30(ALF) x 30(ALF)의 영역을 갖는다. 만약, 예를 들어, 상기 ALF가 대략 10 마이크로미터라면, 그 다음 상기 시계로부터 선택된 20개 가장 큰 피쳐는 대략 300 마이크로미터 x 300 마이크로미터이다. 상기 시계의 크기에서 작은 변화는 ALF에 상당한 영향이 없다는 것이다. ALF를 결정하기 위해 사용된 20개의 가장 큰 피쳐의 표준 편차는 일반적으로 상기 평균값의 약 40% 미만일 수 있고, 즉, 주요 특이 값들 (outliers)은 "특징적인" 피쳐로 고려되지 않기 때문에 무시할 수 있다.
ALF를 계산하기 위해 사용된 피쳐는 "특징"; 즉, 적어도 20 유사한 피쳐들 (features)이 비례적인 시계 (viewing field)에 위치될 수 있다. 다른 모폴로지 또는 표면 구조는 ALF를 사용하여 특징지을 수 있다. 예를 들어, 일 표면 구조는 밀폐된-셀 반복 구조로 나타날 수 있고, 또 다른 표면 구조는 큰 플래튜 (plateaus)에 의해 분리된 작은 피트로 나타날 수 있으며, 제3의 표면은 간헐적인 큰 매끄러운 영역에 의해 중단된 작은 입자의 필드에 나타날 수 있다. 각각 경우에 있어서, 상기 ALF은 실질적으로 광학적으로 매끄러운 최대 20 반복 표면 영역을 측정하여 결정된다. 반복하는 밀폐 셀 표면 구조의 경우에 있어서, 측정될 피쳐는 상기 밀폐된-셀 매트릭스에서 가장 큰 셀이다. 큰 플래튜에 의해 분리된 작은 피트를 포함하는 표면 구조에 대하여, 피트 사이에 큰 플래튜는 측정될 수 있다. 간헐적인 큰 매끄러운 영역에 의해 중단된 작은 입자의 필드를 포함하는 표면에 대하여, 상기 간헐적인 큰 매끄러운 영역이 측정될 수 있다. 실질적으로 변화하는 모폴로지를 갖는 모든 표면은 따라서 ALF를 사용하여 특징지을 수 있다.
상기 눈부심 방지 표면의 형태는, 예를 들어, 약 1000 nm 미만의 최대 평면 밖의 치수를 갖는 돌기부 또는 돌출부, 함몰부 및 이와 유사한 것과 같은 특징을 포함할 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 눈부심 방지 표면은 중간 값 및 범위를 포함하는, 약 800 nm, 약 500 nm, 및 약 100 nm의 RMS 조도를 가질 수 있다.
구체예에 있어서, 상기 유리 제품의 적어도 하나의 거칠어진 표면은 약 10 nm 내지 약 800 nm일 수 있는 평균 RMS 조도를 갖는다. 구체 예에 있어서, 상기 평균 RMS 조도는 약 40 nm 내지 약 500 nm일 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 평균 RMS 조도는 약 40 nm 내지 약 300 nm일 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 평균 RMS 조도는 약 10 nm 초과 및 ALF의 약 10% 미만일 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 평균 RMS 조도는 중간값 및 범위를 포함하는, 약 10 nm 초과 및 ALF의 약 5% 미만, 및 약 10 nm 초과 및 ALF의 약 3% 미만일 수 있다.
낮은 DOI 및 높은 Ros/Rs의 특수화 (specification)은 특징 피쳐 크기 및 ALF에 제약 (constraints)을 제공한다. 제공된 거칠기 수준에 대하여, 더 낮은 DOI 및 더 높은 Ros/Rs에서 더 큰 피쳐 크기 결과를 확인하였다. 따라서, 디스플레이 스파클 및 DOI 목표를 균형을 맞추기 위하여, 구체 예에 있어서, 너무 크지도 너무 작지도 않은 중간 특징 피쳐 크기를 갖는 눈부심 방지 표면을 생성하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 투과된 헤이즈가 주변 광 하에서 거칠어진 제품의 유백색 외관을 일으킬수 있는 매우 높은 각으로 산란하는 경우, 반사 또는 투과된 헤이즈를 최소화시키는 것이 또한 바람직하다.
"투과 헤이즈", "헤이즈," 또는 이와 유사한 용어는 ASTM D1003에 따라 ±4.0°의 각 콘 (angular cone) 외부로 산란된 투과된 광의 퍼센트에 관한 것이다. 선택적으로 매끄러운 표면을 위하여, 상기 전달 헤이즈는 일반적으로 0에 가깝다. 두 면에 거칠어진 유리 시트의 투과 헤이즈 (Haze 2-면 )는 대략 하기 수학식 2에 따라, 오직 일 면 (Haze 1-side )만 거칠어진 동등한 표면을 갖는 유리 시트의 투과 헤이즈에 관한 것일 수 있다:
Figure pct00003
헤이즈 값은 일반적으로 퍼센트 헤이즈의 관점에서 보고된다. 상기 수학 식 2로부터 헤이즈 2-side 의 값은 100을 곱해야만 한다. 구체 예에 있어서, 본 발명의 유리 제품은 약 50% 미만 및 심지어 약 30% 미만의 투과 헤이즈를 가질 수 있다.
다단계 표면 처리 공정은 상기 거칠어진 유리 표면을 형성하기 위해 사용되어 왔다. 다단계 에칭 공정의 예는 2009년 3월 31일자에, Carlson, 등이, "Glass Having Anti-Glare Surface and Method of Making"의 발명의 명칭으로 출원된 공동 소유되고, 출원중인 미국 가 특허출원 제 61/165,154호에 개시되며, 여기서 유리 표면은 상기 표면에 결정을 형성하기 위해 먼저 에칭제로 처리되고, 그 다음 상기 유리 표면으로부터 결정을 제거를 수반하는, 원하는 조도로 상기 결정의 각각에 인접한 표면의 영역을 에칭하고, 원하는 헤이즈 및 광택을 갖는 표면에 제공하기 위해 상기 유리 제품의 표면의 조도를 감소시킨다.
에칭제로 접촉시키는 단계는, 예를 들어, 2 내지 10 wt%의 플루오로화 수소산 및 염산, 황산, 질산, 인산, 및 이와 유사한 산, 또는 이들의 조합과 같은 2 내지 30 wt%의 무기산을 포함하는 산성 에칭 용액으로, 예를 들어, 선택적으로 부분 또는 완전한 디핑, 스프레이, 침지, 및 이와 유사한 처리, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 구체 예에 있어서, 일반적인 에칭은 플루오로 이온 농도가 유리 기판 에칭의 정도에 영향을 미치는 경향이 있고, 프로트산 (protic acid) 농도는 기판 에칭 동안 보호 코팅 분해의 정도에 영향을 미치는 경향이 있는 것으로 나타나는 경향이 있다. 상기 유리 표면은 더 큰 표면 거칠기를 일반적으로 유도하는 더 긴 시간으로, 약 1 내지 10 분동안 용액에서 에칭될 수 있다. 본 발명에 개시된 농도 및 에칭 시간은 대표적인 적절한 실시 예들이다. 본 발명의 범위 밖의 농도 및 에칭 시간 또한 잠재적으로 적은 효과일지라도 상기 유리 제품의 거칠어진 표면을 얻기 위해 사용될 수 있다.
화학적 강화에 있어서, 더 큰 알칼리 금속 이온은 상기 유리 표면 근처의 더 작은 이동성 알칼리 이온과 교환된다. 이러한 이온-교환 공정은 어떤 기계적 손상에 대해 더 많은 내성을 갖도록 허용하는, 압축하의 유리 표면을 발생시킨다. 구체 예에 있어서, 상기 유리 제품의 외부면은 선택적으로 이온-교환될 수 있는데, 여기서 더 작은 금속 이온이 더 작은 이온과 같은 동일한 원자가를 갖는 더 큰 금속 이온에 의해 대체 또는 교환된다. 예를 들어, 상기 유리에서 나트륨 이온은 칼륨 이온을 함유하는 용융염 욕에서 유리의 변형점 아래의 온도로 상기 유리를 침지시킴으로서 더 큰 칼륨 이온으로 대체될 수 있다. 더 큰 이온으로 더 작은 이온의 대체는 상기 층 안에서 압축 응력을 생성한다. 구체 예에 있어서, 상기 유리의 외부 표면 근처의 더 큰 이온은, 예를 들어, 상기 유리의 변형점 (strain point) 이상의 온도에서 상기 유리를 가열하여, 더 작은 이온에 의해 대체될 수 있다. 상기 변형점 이하의 온도까지 냉각하자마자, 압축 응력은 상기 유리의 외부 층에 생성된다. 상기 유리의 화학적 강화는 상기 유리 제품의 이온-교환 거동 또는 강화에 다소 부정적 영향으로, 상기 표면 조도 처리 후에 선택적으로 수행될 수 있다.
적당한 설계 선택으로, 본 발명의 공정은 단일-면 샘플을 만들기 위한 후면 보호가 필요하지 않다. 단일-면 샘플은, 예를 들어, 단일-면 담지, 스프레이, 또는 스핀 코팅 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 다중-욕 종래의 공정은 제조 비용이 증가될 수 있는 후면 보호 필름이 필요하다.
구체 예에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는, 예를 들어: 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 As2O3 미만; 및 50 ppm Sb2O3 미만으로 이루어지거나, 필수적으로 이루어지거나, 또는 포함하며, 여기서 12 mol ≤ Li2O + Na2O + K2 ≤ 20 mol% 및 0 mol ≤ MgO + Ca ≤ 10 mol%이다. 구체 예에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 예를 들어: 60-72 mol% SiO2; 9-16 mol% Al2O3; 5-12 mol% B2O3; 8-16 mol% Na2O; 및 0-4 mol % K2O으로 이루어지거나, 필수적으로 이루어지거나, 또는 포함할 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 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% CaO로 이루어지거나, 필수적으로 이루어지거나, 또는 포함할 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 유리는 Na2SO4, NaCl, NaF, NaBr, K2SO4, KCl, KF, KBr, SnO2 및 이들의 조합과 같은, 적어도 하나의 청징제를 0 내지 2%로 배치될 수 있다.
구체 예에 있어서, 상기 알루미노실리케이트 유리는 실질적으로 리튬이 없을 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 알루미노실리케이트 유리는 비소, 안티몬, 바륨, 또는 이들의 조합중 적어도 하나가 실질적으로 없다.
구체 예에 있어서, 상기 선택된 유리는, 예를 들어, 다운 인발가능한, 즉, 기술 분야에서 알려진, 슬롯 인발 또는 융합 인발 공정과 같은 방법에 의해 형성가능할 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 상기 유리는 적어도 130 kpoise의 액상 정도를 가질 수 있다. 알칼리 알루미노실리케이트 유리의 예로는, 2007년 5월 22일자 출원된 미국 가 출원 제 60/930,808호를 우선권 주장하는, 2007년 7월 31일자에 출원되어, 공동 소유되고, 양도된 미국 특허출원 제 11/888,213호, Ellison, et al., 발명의 명칭 "Down-Drawable, Chemically Strengthened Glass for Cover Plate,"; 2007년 11월 29일자 출원된 미국 가 출원 제 61/004,677호를 우선권 주장하는, 2008년 11월 25일자에 출원된, 미국 특허출원 제 12/277,573호, Dejneka, et al., 발명의 명칭 "Glasses Having Improved Toughness and Scratch Resistance,"; 2008년 2월 26일자 출원된 미국 가 출원 제 61/067,130호를 우선권 주장하는, 2009년 2월 25일자에 출원된, 미국 특허출원 제 12/392,577호, Dejneka, et al., 발명의 명칭 "Fining Agents for Silicate Glasses,"; 2008년 2월 29일자 출원된 미국 가 출원 제 61/067,732호를 우선권 주장하는, 2009년 2월 26일자에 출원된, 미국 특허출원 제 12/393,241호, Dejneka, et al., 발명의 명칭 "Ion-Exchanged, Fast Cooled Glasses,"; 2008년 8월 8일자에 발명의 명칭 "Chemically Tempered Cover Glass"로 출원된 미국 가 출원 제 61/087,324호를 우선권 주장하는, 2009년 8월 7일자에 출원된, 미국 특허출원 제 12/537,393호, Barefoot, et al., 발명의 명칭 "Strengthened Glass Articles and Methods of Making,"; 2009년 8월 21일자에 발명의 명칭 "Crack and Scratch Resistant Glass and Enclosures Made Therefrom"로 출원된, Barefoot, et al., 미국 가 출원 제 61/235,767호; 및 2009년 8월 21일자에 발명의 명칭 "Zircon Compatible Glasses for Down Draw"로 출원된, Dejneka, et al., 미국 가 출원 제 61/235,762호에 기술되어 있다.
하기 실시 예에 따라 기술된 유리 표면 및 시트는, 예를 들어, 하기 표 1에 기재된, 유리 조성물 1 내지 11, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는, 어떤 적절한 코팅 가능하고 에칭 가능한 유리 기판 또는 이와 유사한 기판일 수 있다.
대표적인 유리 조성물
유리>
산화물 (mol%)		 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
SiO2 66.16 69.49 63.06 64.89 63.28 67.64 66.58 64.49 66.53 67.19 70.62
Al2O3 10.29 8.45 8.45 5.79 7.93 10.63 11.03 8.72 8.68 3.29 0.86
TiO2 0 - - 0.64 0.66 0.056 0.004 - 0.089
Na2O 14 14.01 15.39 11.48 15.51 12.29 13.28 15.63 10.76 13.84 13.22
K2O 2.45 1.16 3.44 4.09 3.46 2.66 2.5 3.32 0.007 1.21 0.013
B2O3 0.6 1.93 - 1.9 - - 0.82 - 2.57 -
SnO2 0.21 0.185 - - 0.127 - - 0.028 - - -
BaO 0 - - - - - - 0.021 0.01 0.009 -
As2O3 0 - - - - 0.24 0.27 - 0.02 -
Sb2O3 - - 0.07 - 0.015 - 0.038 0.127 0.08 0.04 0.013
CaO 0.58 0.507 2.41 0.29 2.48 0.094 0.07 2.31 0.05 7.05 7.74
MgO 5.7 6.2 3.2 11.01 3.2 5.8 5.56 2.63 0.014 4.73 7.43
ZrO2 0.0105 0.01 2.05 2.4 2.09 - - 1.82 2.54 0.03 0.014
Li2O 0 - - - - - - - 11.32 - -
Fe2O3 0.0081 0.008 0.0083 0.008 0.0083 0.0099 0.0082 0.0062 0.0035 0.0042 0.0048
SrO - - - 0.029 - - - - - - -
실시 예
이하 실시 예를 통하여 본 발명의 제품을 만들기 위한 방법을 더욱 기술한다.
실시 예 1
샘플 그룹-4 제조. 도 1 및 2는 샘플 그룹-4 샘플이 균형잡힌 압축 응력 및 낮은 굴곡도를 갖는 더욱 화학적 강화된, 및 균형잡힌 화학적 처리지만 두 표면 사이의 불균형된 거칠기를 더욱 갖는 단일-면 거칠어진 눈부심 방지 유리 시트를 포함하는 것을 설명한다. 200 ㎜ × 200 ㎜ × 0.7 ㎜의 알루미노실리케이트 유리 시트 (코팅 코드 2318)는 세척제 (약 4% Semi-clean KG)를 사용하여 초음파 세척기에서 세척된다. 상기 유리 시트는 헹구고, 건조되며, 상기 유리시트의 일면 위에 보호 코팅을 형성하기 위해 내산성 접착 중합 필름 (Seil Hi-Tec사의 ANT-200)을 사용하여 일 면에 적층된다. 상기 단일-면 보호된 시트는 그 다음 10 wt% 중불화암모늄 (ammonium bifluoride) 및 20 wt% 프로필렌 글리콜 (propylene glycol) 및 나머지는 탈이온수가 되는 것으로 이루어지는 정적 욕 (static bath)에 15분 동안 담근다. 상기 시트는 그 다음 30 초 동안 탈이온수로 헹구고, 동시에 상기 샘플 홀더가 20 ㎜/초의 속도로 부드럽게 수직 교반하는 동안, 1 M 황산의 욕에서 10분 동안 담근다. 상기 시트는 그 다음 탈이온수로 30초간 헹구고, 보호 중합 필름은 수동으로 박리하여 제거되고 탈이온수로 헹군다. 노출된 표면 모두를 갖는 상기 시트는 그 다음 3 M의 불산 (hydrofluoric acid) 및 3.6M의 황산의 혼합물에서 20 ㎜/초의 속도로 수직 샘플 교반으로 10 분간 담근다. 상기 시트는 헹구고 건조되며, 그 다음 KNO3 욕에서 410 ℃에서 6 시간동안 이온 교환된다. 최종 시트는 눈부심 방지 특성 (즉, 전술된 하나의 거칠어진 표면), 두 표면 사이의 실질적으로 균형 잡힌 압축 응력, 및 대조구 샘플 (즉, 에칭되지 않고 이온교환되지 않음)과 비교하여 낮은 굴곡도를 갖는다.
실시 예 2
단일-면 거칠어진, 눈부심 방지, 화학적으로 강화된 유리 시트를 제조하기 위한 선택적인 방법. 실시 예 2의 결과는 도 1 또는 2에서 도시되지 않았다. 대신에 본 실시 예는 단일-면 거칠어진, 화학적으로 강화된 눈부심 방지 유리 시트를 생성하기 위한 선택적인 방법을 제공한다. 상기 시트는 균형잡힌 압축 응력 및 낮은 굴곡도를 갖고, 균형잡힌 화학적 처리를 갖지만, 두 표면에 대해 상대적으로 불균형된 거칠기를 갖는다. 200 ㎜ × 200 ㎜ × 0.7 ㎜의 알루미노실리케이트 유리 시트 (코팅 코드 2318)는 세척제 (약 4% Semi-clean KG)를 사용하여 초음파 세척기에서 세척된다. 상기 유리 시트는 헹구고, 건조되며, 내산성 접착 중합 필름 (Seil Hi-Tec사의 ANT-200)을 사용하여 일 면에 적층된다 (즉, 보호된다). 상기 시트는 그 다음 1 M 불화암모늄 (ammonium fluoride), 2.4 M 프로필렌 글리콜 (propylene glycol), 0.6 M 염산 (hydrochloric acid), 및 0.5 M 불산 (hydrofluoric acid) (나머지는 탈이온수임)으로 이루어진 정적 욕 (static bath)에 9분 동안 담근다. 상기 시트는 그 다음 30 초 동안 탈이온수로 헹구고, 상기 샘플 홀더가 100 ㎜/초의 속도로 부드럽게 수직 교반하는 동안 1 M 황산의 욕에서 5분 동안 담근다. 상기 시트는 그 다음 탈이온수로 30초간 헹구고, 보호 중합 필름은 수동으로 박리하여 제거되고 탈이온수로 헹군다. 노출된 표면 모두를 갖는 상기 시트는 그 다음 150 ㎜/초의 속도로 수직 샘플 교반하면서 2 M 의 불산 (hydrofluoric acid) 및 2.4 M의 황산의 혼합물에서 3 분간 담근다. 상기 시트는 헹구고 건조되며, 그 다음 KNO3 욕에서 410 ℃에서 6 시간동안 이온 교환된다. 최종 시트는 일-면 눈부심 방지 특성 (즉, 전술된 하나의 거칠어진 표면), 두 표면 사이의 실질적으로 균형 잡힌 압축 응력, 및 대조구 샘플 (즉, 에칭되지 않고 이온교환되지 않음)과 비교하여 낮은 굴곡도를 갖는다.
비교 예 1
샘플 그룹-2 제조. 비교 예 1은 도 1 및 2에서 샘플 그룹-2의 제조를 설명한다. 샘플 그룹-2는 단일-면 거칠어진, 두 표면 위에 불균형 화학 처리를 사용하여 눈부심 방지 유리 시트를 제조하기 위한 종래의 방법이다. 200 ㎜ × 200 ㎜ × 0.7 ㎜의 알루미노실리케이트 유리 시트 (코팅 코드 2318)는 세척제 (약 4% Semi-clean KG)를 사용하여 초음파 세척기에서 세척된다. 상기 유리 시트는 건조되고, 내산성 접착 중합 필름 (Seil Hi-Tec사의 ANT-200)을 사용하여 일 면위에 적층된다. 상기 시트는 그 다음 10 wt% 중불화암모늄, 20% 프로필렌 글리콜 (나머지는 탈이온수)로 이루어진 정적 욕 (static bath)에 15분 동안 담근다. 상기 시트는 그 다음 30 초 동안 탈이온수로 헹구고, 상기 샘플 홀더가 20 ㎜/초의 속도로 부드럽게 수직 교반하면서 1 M 황산의 욕에서 10분 동안 담근다. 상기 시트는 그 다음 탈이온수로 30초간 헹군다. 상기 시트는 그 다음 3 M의 불산 및 3.6 M의 황산의 혼합물에서 20 ㎜/초의 속도로 수직 샘플 교반으로 10 분간 (중합 필름 제거없이) 담근다. 상기 시트는 헹구고 건조되며, 그 다음 KNO3 욕에서 410 ℃에서 6 시간동안 이온 교환된다. 최종 시트는 일-면 눈부심 방지 특성 (즉, 전술된 바와 같은, 하나의 거칠어진 표면), 두 표면 사이의 실질적으로 불균형인 압축 응력, 및 대조구 샘플 (즉, 에칭되지 않고 이온교환되지 않음)과 비교하여 높은 굴곡도를 갖는다.
비교 예 2
비교예 2의 결과는 도 1 또는 2에 도시되지 않았다. 본 비교 예는 두 표면 위에 불균형 화학 처리를 사용하여 단일-면 거칠어진, 눈부심 방지 유리 시트를 제조하기 위한 선택적인 방법을 기술한다. 200 ㎜ × 200 ㎜ × 0.7 ㎜의 알루미노실리케이트 유리 시트 (코팅 코드 2318)는 세척제 (약 4% Semi-clean KG)를 사용하여 초음파 세척기에서 세척된다. 상기 유리 시트는 헹구고, 건조되며, 내산성 접착 중합 필름 (Seil Hi-Tec사의 ANT-200)을 사용하여 일 면위에 적층된다. 상기 시트는 그 다음 1 M 불화암모늄 (ammonium fluoride), 2.4 M 프로필렌 글리콜 (propylene glycol), 0.6 M 염산 (hydrochloric acid), 및 0.5 M 불산 (hydrofluoric acid) (나머지는 탈이온수)으로 이루어진 정적 욕 (static bath)에 9분 동안 담근다. 상기 시트는 그 다음 30 초 동안 탈이온수로 헹구고, 상기 샘플 홀더가 100 ㎜/초의 속도로 부드럽게 수직 교반하면서 1 M 황산의 욕에서 5분 동안 담근다. 상기 시트는 그런 다음 탈이온수로 30초간 헹군다. 상기 시트는 그 다음 2 M의 불산 및 2.4 M의 황산의 혼합물에서 150 ㎜/초의 속도로 수직 샘플 교반으로 1 분간 (중합 필름 제거 없이) 담근다. 상기 시트는 그 다음 헹구고, 건조하며, 중합 필름은 수동으로 박리되어 제거되고, 탈이온수로 헹군다. 상기 시트는 그 다음 1 M 황산에 5분 동안 다시 담그고, 이전과 같은 초음파 세척으로 다시 세척한다. 상기 시트는 헹구고 건조되며, 그 다음 KNO3 욕에서 410 ℃에서 6 시간동안 이온 교환된다. 최종 시트는 일-면 눈부심 방지 특성 (즉, 전술된 바와 같은, 하나의 거칠어진 표면), 두 표면 (실질적으로 매끄러운 표면의 693 MPa 평균, 및 거칠어진 표면의 679 MPa 평균) 사이의 실질적으로 불균형인 압축 응력, 및 대조구 샘플 (즉, 에칭되지 않고 이온교환되지 않음)과 비교하여 높은 굴곡도 (계측기의 한계를 넘는, 250 마이크론 이상)를 갖는다.

Claims (19)

  1. 부드러운 제1 면; 및
    거친 제2 면을 포함하며,
    여기서 상기 부드러운 제1 면 및 상기 거친 제2 면의 압축 응력 값이 실질적으로 평형인 화학적으로-강화된 유리 시트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 부드러운 제1 면 및 상기 거친 제2 면의 압축 응력 값 사이의 차이는 약 2% 미만인 것을 특징으로 하는 화학적으로-강화된 유리 시트.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 부드러운 제1 면의 압축 응력 값은 약 400 MPa을 초과하고, 상기 거친 제2 면의 압축 응력 값은 약 400 MPa을 초과하며, 상기 유리 시트의 두면 사이의 압축 응력 값에서 차이는 약 10 MPa 미만인 것을 특징으로 하는 화학적으로-강화된 유리 시트.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학적으로 강화된 유리 제품은 약 2 mol%를 초과하는 Al2O3 또는 ZrO2를 함유하는 것을 특징으로 하는 화학적으로-강화된 유리 시트.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학적으로 강화된 유리 제품은 약 350 MPa을 초과하는 표면 압축 응력 및 15 마이크론을 초과하는 이온-교환 층-깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 화학적으로-강화된 유리 시트.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학적으로 강화된 유리 제품은 약 4 mol% 미만의 CaO를 함유하는 것을 특징으로 하는 화학적으로-강화된 유리 시트.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 부드러운 제1 면은 약 10 nm 미만의 RMS 거칠기를 가지며, 상기 거친 제2 면은 약 50 nm를 초과하는 RMS 거칠기를 갖는 것을 특징으로 하는 화학적으로-강화된 유리 시트.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 시트는 90 미만의 20도 반사 DOI 및 50 미만의 투과 헤이즈를 포함하는 눈부심 방지 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 화학적으로-강화된 유리 시트.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 시트는 적어도 200 ㎜ × 200 mm의 크기이고, 화학적 강화 이후에 상기 시트의 최대 굴곡도는 200 마이크론 미만인 것을 특징으로 하는 화학적으로-강화된 유리 시트.
  10. 조화제로 유리 시트의 일-면을 거칠게 하는 단계;
    비-조화 에칭제로 단일 거칠어진 면을 갖는 상기 유리 시트의 양-면을 에칭시키는 단계; 및
    상기 단일 거칠어진 면을 갖는 최종 유리 시트의 양-면을 화학적으로 강화시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 최종 유리 시트의 각 면의 압축 응력은 실질적으로 동일한 유리 시트에서 압축 응력의 조절방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 거칠게 하는 단계는 거칠게 하는 단계 전의 상기 유리 시트의 일-면에서의 초기 거칠기보다, 약 50 nm RMS 이상의 거칠기, 또는 적어도 100%를 초과하는 거칠기를 생성하는 것을 특징으로 하는 유리 시트에서 압축 응력의 조절방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 비-조화 에칭제로 에칭시키는 단계는 약 20 nm RMS 이하로 각 면의 표면 조도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 유리 시트에서 압축 응력의 조절방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 단일 거칠어진 면을 갖는 최종 유리 시트의 양-면을 화학적으로 강화시키는 단계는 이온-교환 매체에 의해 수행되고, 상기 매체는 용융 알칼리염을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트에서 압축 응력의 조절방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 조화 에칭제는 HF, 무기산, 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 상기 조화제는 에칭제, 마스크, 다공성 마스크, 샌드블라스팅, 그라인딩, 열적 조화, 레이저 절삭, 반응성-이온-에칭, 플라즈마 에칭, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트에서 압축 응력의 조절방법.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 방법은 상기 거칠기 공정 전에 베리어 필름으로 상기 유리 시트의 일 면을 먼저 보호하는 단계를 더욱 포함하며, 여기서 상기 거칠게 하는 단계는 상기 시트의 미보호 면에 표면 조도를 생성하는 것을 특징으로 하는 유리 시트에서 압축 응력의 조절방법.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 유리 시트는 가시광 산란이 없는 광학적으로 부드러운 일-면을 가지며, 그 대립-면은 광 산란 특성을 갖는 광학적으로 거친 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 유리 시트에서 압축 응력의 조절방법.
  17. 청구항 10에 있어서,
    상기 이온-교환 매체로 양-면을 강화시키는 단계는 상기 유리 시트를 강화시키며, 상기 유리 시트의 두면 사이의 평균 압축 응력에서의 차이가 상기 압축 응력의 조합된 평균값의 약 2% 미만인 것을 특징으로 하는 유리 시트에서 압축 응력의 조절방법.
  18. 청구항 10에 있어서,
    상기 시트의 거칠어진 단일-면은 약 50 nm를 초과하는 RMS 거칠기를 가지며, 상기 비-조화된 표면은 상기 이온-교환 매체와 접촉 후에 약 10 nm 미만의 RMS 거칠기를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 시트에서 압축 응력의 조절방법.
  19. 청구항 10에 있어서,
    상기 최종 유리 시트는 약 0.1 ㎜ 내지 약 3 ㎜의 두께를 가지며, 눈부심 방지 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 유리 시트에서 압축 응력의 조절방법.
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