KR20160056924A - 내파괴성 적층-기판 및 이를 포함하는 제품 - Google Patents
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Abstract
기판 및 그 위에 배치된 층을 포함하는 적층-기판의 구체 예는 개시되고, 여기서 상기 적층-기판은 낙하 표면상으로 적어도 100㎝의 높이로부터 낙하된 장치로 조립된 경우 파괴를 견딜 수 있다. 상기 적층-기판은 적어도 약 10GPa 또는 적어도 약 20GPa의 경도를 나타낼 수 있다. 상기 기판은 비결정질 기판 또는 결정질 기판을 포함할 수 있다. 비결정질 기판의 예는, 선택적으로 화학적으로 강화된, 유리를 포함한다. 결정질 기판의 예는 단결정 기판 (예를 들어, 사파이어) 및 유리-세라믹을 포함한다. 이러한 적층-기판을 포함하는 제품 및/또는 장치 및 이러한 장치의 제조방법은 또한 개시된다.
Description
본 출원은 2013년 9월 13일자에 출원된 미국 가 특허출원 제61/877,371호의 우선권을 주장하고, 이들의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
본 개시는 내파괴성 적층-기판 (fracture-reistant layered-substrates), 이러한 적층-기판을 포함하는 제품 및 장치, 및 이러한 적층-기판, 제품 및/또는 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 개시는, 낙하 표면 (drop surface) 상으로 떨어지거나 또는 그 위에 떨어진 다른 물체에 노출된 제품 (예를 들어, 전자 장치, 건축용 구조물, 가전제품, 자동차용 부품, 등.)으로 조립된 경우 파괴를 견딜 수 있는 기판 및 층을 포함하는 적층-기판에 관한 것이다.
전자 장치 (예를 들어, 휴대폰, 스마트폰, 테블릿, 비디오 플레이어, 정보 단말기, 랩탑 컴퓨터, 등), 건축용 구조물 (예를 들어, 조리대 또는 벽), 가전제품 (예를 들어, 쿡탑, 냉장고 및 식기세척기의 문들, 등), 정보 디스플레이 (예를 들어, 화이트보드 (whiteboards)), 및 자동차용 부품 (예를 들어, 계기판 패널, 방풍, 창 부품, 등)과 같은 제품은 내부 부품 또는 외부 부품으로서 다양한 기판을 혼입한다. 이러한 제품에 사용된 경우, 상기 기판은 하우징 또는 디스플레이의 일부일 수 있다. 디스플레이에 사용된 경우, 상기 기판은 커버 기판으로 언급될 수 있고, 몇몇 경우에서, 터치 모듈의 부분을 형성할 수 있다. 커버 기판은 종종 투명하고 내-스크레치성이다. 하우징으로 사용된 기판은 하우징의 측면, 후면 및 전면부를 형성할 수 있고, 내-스크레치성 및 투명성을 나타내는 대신에, 불투명성을 나타낼 수 있다.
몇몇 제품 또는 제품의 부품을 더 가볍고 더 얇게 만들고, 더 많은 기능성을 포함하기 위한 계속적인 노력으로, 커버 기판 또는 하우징 기판으로 사용되든지 간에, 기판들은 점점 더 박형화되고 있다. 기판이 점점 더 박형화되기 때문에, 이들은 또한 이러한 기판들을 혼입한 제품의 일상 사용 동안 발생할 수 있는 손상에 더욱 민감해진다. 특히 "실세계" 사용 및 적용에서 경험되는, 물체의 낙하 및/또는 아스팔트 또는 콘크리트와 같은 단단하고/날카로운 표면과 접촉하여 유발된 인장 응력에 적용된 경우, 개선된 생존성 (survivability)을 갖는 기판을 개발하는 것이 좀 더 중요해 지고 있다.
더욱이, 이러한 기판이 단일 스크레치 손상을 유발하는 스크레치 및/또는 마모 손상을 유발하는 스크레치에 대하여 내성을 나타낼 것을 요구하고 있다. 단일 스크레치 손상은 마모 손상과 대조될 수 있다. 몇몇 경우에서, 전자 장치와 같은, 장치에서 외부 부품으로 사용된 기판은, 마모 손상이 일반적으로 단단한 반대 면 물체 (예를 들어, 모래, 자갈 및 사포)로부터 반복하는 슬라이딩 접촉에 의해 유발되기 때문에 통상적으로 마모 손상을 경험하지 않는다. 대신에, 커버 기판은 통상적으로, 손가락과 같은, 부드러운 물체와 단지 반복하는 슬라이딩 접촉을 견딘다. 부가적으로, 이러한 기판이 층 (또는 코팅)과 조합되는 경우, 마모 손상은 이러한 층에서 화학적 결합을 분해할 수 있고, 벗겨짐 (flaking) 및 다른 타입의 손상을 유발할 수 있는, 열을 발생시킬 수 있다. 마모 손상이 종종 장기간에 걸쳐 경험되기 때문에, 마모 손상을 경험한 기판 상에 배치된 층은 또한 산화될 수 있고, 그래서 층 및 따라서 적층-기판의 내구성을 더욱 저하시킨다. 스크레치 손상을 유발하는 단일 접촉은 일반적으로 마모 손상을 유발하는 접촉과 동일한 조건을 포함하지 않으며, 따라서, 마모 손상을 방지하기 위해 종종 활용된 해법은 기판 또는 적층-기판에서 단일 접촉 스크레치 손상을 방지할 수 없다. 더욱이, 알려진 스크레치 및 마모 손상 해법은 종종, 기판, 적층-기판 또는 이를 혼입한 제품의 대부분 사용에서 허용 가능하지 않은, 광학 특성을 양보해야 한다.
본 개시의 하나 이상의 구체 예는, 장치 또는 제품이 낙하 표면 (예를 들어, 아스팔트 또는 180 그릿 사포 (grit sandpaper))상으로 적어도 100㎝의 높이로부터 낙하된 경우, 파괴에 견딜 수 있는 내파괴성 적층-기판을 포함하는 장치 또는 제품과 관련된다. 상기 적층-기판은 대향하는 주 표면을 갖는 기판 및 제1 대향하는 주 표면상에 배치된 층을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 적층-기판은 제1 평균 휨 강도를 나타내고, 마모 후에 제2 평균 휨 강도를 나타내며, 여기서 상기 제2 평균 휨 강도는 상기 제1 평균 휨 강도의 적어도 80%이다. 상기 적층-기판은 실질적으로 투명할 수 있거나 및/또는 적어도 90%의 투과율 (transmittance)을 나타낼 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 적층-기판은 실질적으로 불투명할 수 있거나 및/또는 20% 미만 또는 10% 미만의 투과율을 나타낼 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 적층-기판은 층으로부터 기판으로 하나 이상의 흠의 흠 침투 (flaw penetration)에 대한 내성을 나타낼 수 있다. 상기 흠들은 적층-기판 및 낙하 표면 사이에 접촉에 의해 층으로 도입될 수 있거나, 또는 충격 시험에 적용되기 전에 층에 존재할 수 있다. 충격 시험은 낙하 시험 및 물체들이 적층-기판상으로 낙하되는 시험을 포함한다. 하나 이상의 선택적인 구체 예에서, 상기 층은 기판으로 새로운 흠의 도입을 실질적으로 방지할 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 기판은 투명 또는 불투명일 수 있고, 비결정질 기판 (예를 들어, 소다 라임 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 및/또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리), 결정질 기판 (예를 들어, 사파이어 및/또는 유리-세라믹 기판과 같은 단결정 기판) 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 기판은 약 1.45 내지 약 1.55 범위에서 굴절률 (refractive index)을 나타낸다. 또 다른 구체 예에서, 상기 기판은 0.5% 이상인 대향하는 주 표면 중 하나 이상의 표면에서 평균 파단 변형률 (strain-to-failure)을 나타낸다. 비결정질 기판이 활용된 경우, 상기 기판은 선택적으로 강화 또는 화학적으로 강화된 유리일 수 있다. 예를 들어, 몇몇 유리 기판은 화학적으로 강화된 유리의 표면으로부터 층의 깊이 DOL (㎛)로 화학적으로 강화된 유리 내에서 확장하는 압축 응력 (CS) 층을 포함할 수 있다. 상기 CS는 적어도 250MPa일 수 있고, 상기 DOL은 적어도 10㎛ 또는 심지어 ≥ 75㎛일 수 있다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, CSs/DOL 비는 ≤ 15일 수 있고, 여기서 CSs는 기판의 표면에서 압축 응력이다. 좀 더 특정 구체 예에서, 강화 유리 기판은 표면 50㎛ 아래의 중간 임계 깊이 (intermediate critical depth)에서 압축 응력 CSD이 CSs의 적어도 5%가 되도록 응력 프로파일을 가질 수 있다. 하나 이상의 선택적인 구체 예에서, 상기 강화 유리 기판은 표면 CSs에서 압축 응력 내에 스파이크 (spike)를 나타낼 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 적층-기판은 기판 단독 또는 조합이 기판에 내스크레치성을 제공하고, 및 예를 들어, 약 100㎚ 이상 (예를 들어, 약 100㎚ 내지 약 300㎚, 약 100㎚ 내지 약 400㎚, 약 100㎚ 내지 약 500㎚, 또는 약 100㎚ 내지 약 600㎚)의 압입 깊이 (indentation depth)에 따라 (여기에 기재된 바와 같은) 베르코비치 압입자 경도 시험 (Berkovich Indenter Hardness Test)에 의해 측정된 것으로, 약 8GPa 초과와 같은, 특정 경도를 나타낼 수 있는 층을 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 층 또는 기판과 조합한 층 (즉, 적층-기판)의 경도는 약 100㎚ 이상 (예를 들어, 약 100㎚ 내지 약 300㎚, 약 100㎚ 내지 약 400㎚, 약 100㎚ 내지 약 500㎚, 또는 약 100㎚ 내지 약 600㎚)의 압입 깊이에 따라 적어도 약 10GPa, 적어도 약 15GPa, 적어도 약 20GPa 또는 적어도 약 23GPa이다. 상기 층은 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물 (oxynitride), 금속 탄화물, 금속 붕화물, 다이아몬드-형 탄소 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 대표적인 금속은 B, Al, Si, Ti, V, Cr, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Hf, Ta 및 W을 포함한다. 상기 층은 원자 층 침착 (deposition), 화학적 기상 침착, 물리적 기상 침착 또는 열 증발에 의해 형성될 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 층은 또한 적층-기판의 광학 특성을 개선할 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 층은 기판의 반사도 (reflectivity)를 감소시킬 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 적층-기판은 하나 이상의 부가적인 층을 포함할 수 있다. 상기 부가적인 층은 층 위에, 층과 기판 사이, 또는 층 위에 및 층과 기판 사이 모두에 배치될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 하나 이상의 부가적인 층은 적층-기판의 하나 이상의 광학 특성 (예를 들어, 반사도, 투과 (transmission), 반사율 (reflectance), 투과율 (transmittance), 반사율에서 색상 및/또는 투과율에서 색상)을 조종할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 부가적인 층은 층의 굴절률 미만인 굴절률을 나타낼 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 상기 부가적인 층은 층과 다르거나 또는 동일한 두께를 가질 수 있다. 하나 이상의 부가적인 층의 두께 및 굴절률은 적층-기판의 반사도, 투과, 반사율, 투과율, 반사율에서 색상 및/또는 투과율에서 색상을 변경할 수 있다.
하나의 변형에서, 하나 이상의 부가적인 층은 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물 및/또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 대표적인 금속은 B, Al, Si, Ti, V, Cr, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Hf, Ta 및 W을 포함한다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 층은 AlOxNy를 포함할 수 있고, 상기 부가적인 층은 SiO2 또는 Al2O3를 포함할 수 있다. 또 다른 변형에서, 상기 적층-기판은 두 개의 부가적인 층을 포함할 수 있고, 제1 부가적인 층은 SiO2 또는 Al2O3 중 하나를 포함할 수 있으며, 제2 부가적인 층은 SiO2 또는 Al2O3 중 다른 하나를 포함할 수 있다. 제1 부가적인 층 및 제2 부가적인 층은 또한 동일한 적층-기판을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 부가적인 층은 서로 같거나 또는 다른 두께 또는 층으로서 (각각 또는 함께) 같거나 또는 다른 두께를 나타낼 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 상기 부가적인 층은 균열 완화층 (crack mitigating layer)을 포함할 수 있고, 이러한 층은 층과 기판 사이에 배치될 수 있다. 균열 완화층의 예로는 2013년 10월 11일자에 출원된 미국 특허출원 제14/052,055호, 2013년 10월 14일자에 출원된 미국 특허출원 제14/053,093호, 및 2013년 10원 14일자에 출원된 미국 특허출원 제14/053,139호에 기재되어 있으며, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
장치의 제조방법은 또한 제공된다. 하나 이상의 구체 예에서, 하나 이상의 구체 예에서, 상기 방법은 대향하는 주 표면을 포함하는 기판을 제공하는 단계, 장치와 조립되고 상기 장치가 적어도 100㎝의 높이로부터 낙하 표면상으로의 낙하 시험한 경우 파괴를 견딜 수 있는 적층-기판을 형성하기 위해 제1 대향하는 주 표면상에 여기에 기재된 바와 같은 층을 배치하는 단계, 및 상기 장치와 적층-기판을 조립하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 관점은 사용자 인터페이스를 제공하고, 초기 내스크레치성 및 초기 내충격성을 갖는 기판 및 그 위에 배치되어 향상된 내스크레치성 및 향상된 내충격성을 나타내는 적층-기판을 형성하는 층을 포함하는 휴대용 장치와 관계가 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 향상된 내충격성은 적층-기판이 마모되기 전의 적층-기판의 평균 휨 강도의 적어도 80%인 적층-기판을 마모한 후의 평균 휨 강도를 포함한다. 상기 향상된 내스크레치성은 약 100㎚ 이상의 압입 깊이를 따라, 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 적어도 약 20GPa의 경도를 포함할 수 있다.
부가적인 특색 및 장점은 하기 상세한 설명에서 서술될 것이고, 부분적으로 하기 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 명백할 것이며, 하기 상세한 설명, 청구항뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함하는, 여기에 기재된 구체 예를 실행시켜 용이하게 인지될 것이다.
전술한 배경기술 및 하기 상세한 설명 모두는 다양한 구체 예를 설명하고, 청구된 주제의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 수반되는 도면은 다양한 구체 예의 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서의 일부를 구성하고 혼입된다. 도면은 여기에 기재된 다양한 구체 예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 작동을 설명하기 위해 제공된다.
도 1은 하나 이상의 구체 예에 따른 적층-기판의 측면도이다.
도 1a는 하나 이상의 구체 예에 따른 층의 평면도이다.
도 1b는 선 1B-1B에 따라 도 1a에 나타낸 층의 단면도이다.
도 1c는 하나 이상의 구체 예에 따른 층의 평면도이다.
도 1d는 하나 이상의 구체 예에 따른 적층-기판의 측면도이다.
도 1e는 하나 이상의 구체 예에 따른 적층-기판의 측면도이다.
도 1f는 하나 이상의 구체 예에 따른 적층-기판의 측면도이다.
도 2는 하나 이상의 구체 에에 따른 기판의 예시이다.
도 3은 하나 이상의 구체 예에 따른 936MPa의 CSs 및 80㎛의 DOL을 갖는 1㎜ 두께의 강화 유리 기판의 응력 프로파일의 그래프이다.
도 4는 하나 이상의 구체 예에 따른 897MPa의 CSs 및 108㎛의 DOL을 갖는 1㎜ 두께의 강화 유리 기판의 응력 프로파일의 그래프이다.
도 5는 하나 이상의 구체 예에 따른 372MPa의 CSs 및 80㎛의 DOL을 갖는 1㎜ 두께의 강화 유리 기판의 응력 프로파일의 그래프이다.
도 6은 하나 이상의 구체 예에 따른 225MPa의 CSs 및 112㎛의 DOL을 갖는 1㎜ 두께의 강화 유리 기판의 응력 프로파일의 그래프이다.
도 7은 하나 이상의 구체 예에 따른 기판의 압축 응력 프로파일의 개략도이다.
도 8은 하나 이상의 구체 예에 따른 기판의 압축 응력 프로파일의 개략도이다.
도 9는 알려진 기판 및 하나 이상의 구체 예에 따른 적층-기판의 낙하 시험 성능을 나타낸 그래프이다.
도 10은 알려진 기판의 마모 강도 및 하나 이상의 구체 예에 따른 적층-기판의 마모 강도를 나타낸 그래프이다.
도 11은 알려진 기판의 마모 강도 및 하나 이상의 구체 예에 따른 적층-기판의 마모 강도를 나타낸다.
도 12는 실시 예 6에 따른 휴대폰 샘플의 생존력 %를 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시 예 6의 휴대폰 샘플 중 몇몇의 파단시 높이를 나타낸 그래프이다. 도 14는, 맨 (bare) 유리 기판과 비교하는, 실시 예 N, O, 및 P 및 맨 결정질 기판의 스크레치 깊이 감소를 나타낸 그래프이다.
도 15a는, 실시 예 6에 따른, 실시 예 N 및 선택 기판의 L*a*b* 색 공간에서 투과율 색 좌표 a* 및 b*의 플롯 (plot)이다.
도 15b는, 실시 예 6에 따른, 실시 예 O 및 선택 기판의 L*a*b* 색 공간에서 투과율 색 좌표 a* 및 b*의 플롯이다.
도 15c는, 실시 예 6에 따른, 실시 예 P 및 선택 기판의 L*a*b* 색 공간에서 투과율 색 좌표 a* 및 b*의 플롯이다.
도 1a는 하나 이상의 구체 예에 따른 층의 평면도이다.
도 1b는 선 1B-1B에 따라 도 1a에 나타낸 층의 단면도이다.
도 1c는 하나 이상의 구체 예에 따른 층의 평면도이다.
도 1d는 하나 이상의 구체 예에 따른 적층-기판의 측면도이다.
도 1e는 하나 이상의 구체 예에 따른 적층-기판의 측면도이다.
도 1f는 하나 이상의 구체 예에 따른 적층-기판의 측면도이다.
도 2는 하나 이상의 구체 에에 따른 기판의 예시이다.
도 3은 하나 이상의 구체 예에 따른 936MPa의 CSs 및 80㎛의 DOL을 갖는 1㎜ 두께의 강화 유리 기판의 응력 프로파일의 그래프이다.
도 4는 하나 이상의 구체 예에 따른 897MPa의 CSs 및 108㎛의 DOL을 갖는 1㎜ 두께의 강화 유리 기판의 응력 프로파일의 그래프이다.
도 5는 하나 이상의 구체 예에 따른 372MPa의 CSs 및 80㎛의 DOL을 갖는 1㎜ 두께의 강화 유리 기판의 응력 프로파일의 그래프이다.
도 6은 하나 이상의 구체 예에 따른 225MPa의 CSs 및 112㎛의 DOL을 갖는 1㎜ 두께의 강화 유리 기판의 응력 프로파일의 그래프이다.
도 7은 하나 이상의 구체 예에 따른 기판의 압축 응력 프로파일의 개략도이다.
도 8은 하나 이상의 구체 예에 따른 기판의 압축 응력 프로파일의 개략도이다.
도 9는 알려진 기판 및 하나 이상의 구체 예에 따른 적층-기판의 낙하 시험 성능을 나타낸 그래프이다.
도 10은 알려진 기판의 마모 강도 및 하나 이상의 구체 예에 따른 적층-기판의 마모 강도를 나타낸 그래프이다.
도 11은 알려진 기판의 마모 강도 및 하나 이상의 구체 예에 따른 적층-기판의 마모 강도를 나타낸다.
도 12는 실시 예 6에 따른 휴대폰 샘플의 생존력 %를 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시 예 6의 휴대폰 샘플 중 몇몇의 파단시 높이를 나타낸 그래프이다. 도 14는, 맨 (bare) 유리 기판과 비교하는, 실시 예 N, O, 및 P 및 맨 결정질 기판의 스크레치 깊이 감소를 나타낸 그래프이다.
도 15a는, 실시 예 6에 따른, 실시 예 N 및 선택 기판의 L*a*b* 색 공간에서 투과율 색 좌표 a* 및 b*의 플롯 (plot)이다.
도 15b는, 실시 예 6에 따른, 실시 예 O 및 선택 기판의 L*a*b* 색 공간에서 투과율 색 좌표 a* 및 b*의 플롯이다.
도 15c는, 실시 예 6에 따른, 실시 예 P 및 선택 기판의 L*a*b* 색 공간에서 투과율 색 좌표 a* 및 b*의 플롯이다.
이하 참조는 다양한 구체 예에 대해 매우 상세하게 만들어질 것이고, 이의 몇몇 구체 예는 수반되는 도면에 예시된다. 가능한 한, 동일한 참조 번호는 동일하게나 또는 유사한 부품에 대하여 도면 도처에 사용될 것이다.
본 개시의 제1 관점은 개선된 생존성을 갖는 적층-기판과 관계가 있다. 여기에 사용된 바와 같은, "생존성"은, 여기에 기재된 바와 같은, 낙하 시험 동안, 또는 물체가 적층-기판상에 낙하된 후에, 파괴를 견디거나 또는 저항하는 적층-기판의 능력을 의미한다. 도 1에서 나타낸 바와 같이, 적층-기판 (10)은, 제품 및/또는 장치에서 이의 사용에 의존하여 커버 기판 또는 하우징 기판으로 기재될 수 있는, 기판 (100), 및 그 위에 배치된 층 (200)을 포함할 수 있다. 상기 기판 (100)은 대향하는 주 표면 (110, 112) 및 대향하는 부 표면 (도시되지 않음)을 포함한다. 상기 층 (200)은 제1 대향하는 주 표면 (110)에 배치된 것으로, 도 1에 도시된다; 그러나, 상기 층 (200)은 제1 대향하는 주 표면 (110) 상에 배치된 것에 부가하여 또는 대신에, 제2 대향하는 주 표면 (112) 및/또는 대향하는 부 표면 중 하나 또는 모두에 배치될 수 있다.
하나의 구체 예에서, 상기 적층-기판은 기판 (100) 및 층 (200), (층 (200), 다른 적층-기판 층 및/또는 박막 층을 포함하는) 서로 결합된 다른 층, 여기에 기재된 바와 같은, 기판 및 불연속 층 (200), 및/또는 층 (200) 및 불연속 다른 층을 포함할 수 있다.
용어 "층"은 단일 층을 포함할 수 있거나 또는 하나 이상의 서브-층을 포함할 수 있다. 이러한 서브-층은 서로 직접 접촉될 수 있다. 상기 서브-층은 동일한 물질 또는 둘 이상의 기타 물질로 형성될 수 있다. 하나 이상의 선택적인 구체 예에서, 이러한 서브-층들은 이들 사이에 배치된 기타 물질의 삽입층 (intervening layer)을 가질 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 층은 하나 이상의 인접하고 연속 (uninterrupted) 층 및/또는 하나 이상의 불연속 및 차단 층 (즉, 서로 인접하게 형성된 기타 물질을 갖는 층)을 포함할 수 있다. 층 또는 서브-층은, 개별 침착 (deposition) 또는 연속 침착 공정을 포함하는, 기술분야에서 알려진 어떤 방법에 의해 형성될 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 층은 오직 연속 침착 공정, 또는 선택적으로 오직 개별 침착 공정을 사용하여 형성될 수 있다.
여기에 사용된 바와 같이, 용어 "배치"은 기술분야에서 어떤 알려진 방법을 사용하여 표면상에 물질을 코팅, 침착 및/또는 형성하는 단계를 포함한다. 상기 배치된 물질은, 여기에 정의된 바와 같이, 층을 구성할 수 있다. 문구 "상에 배치된"은 물질이 표면과 직접 접촉하도록 표면상에 물질을 형성의 경우를 포함하고, 또한 배치된 물질 및 표면 사이에 있는 하나 이상의 삽입 물질과 함께, 상기 물질이 표면상에 형성된 경우를 포함한다. 상기 삽입 물질은, 여기에 정의된 바와 같이, 층을 구성할 수 있다.
"불연속 층"과 관련하여, 이러한 층은 기판 (100)의 전체 표면을 피복하지 않는 층을 포함할 수 있거나, 또는 기판 (100)이 층에 의해 피복되지 않는 면적을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1a 및 1b에서 나타낸 바와 같이, 상기 층 (200)은 서로 연결되지 않을 수 있게 기판 (100) 상에 물질의 개별 섬 (discrete island)으로 배치될 수 있어, 층 (200)의 섬들 사이에 기판 (100) 상에 미 피복된 공간 (210)을 남긴다. 선택적으로, 도 1c에 나타낸 바와 같이, 상기 층 (200)은 층 (200)의 라인들 사이에 미 피복 공간 (210)이 있도록 표면 (100)의 표면을 가로지르는 개별 라인에 배치될 수 있다. 몇몇 경우에서, 상기 층 (200)의 개별 라인은 층 (200)이 라인들 사이에 미 피복 공간 (210)의 존재에도 불구하고, 기판 (100) 상에 결합층 (cohesive layer)을 형성하도록 교차할 수 있다.
기판
여기에 기재된 바와 같은, 상기 기판 (100)은 제품 및/또는 장치에서 하우징 기판 또는 (예를 들어, 디스플레이에서) 커버 기판으로 사용될 수 있다. 디스플레이에 사용된 경우, 상기 기판 (100)은 터치 모듈의 부분을 형성할 수 있다. 제품 및/또는 장치에서 하우징 기판으로 사용된 기판 (100)은 상기 하우징의 측면, 후면 및 전면 표면의 일부를 형성할 수 있다.
상기 기판 (100)은 비결정질 기판, 결정질 기판 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 상기 기판 (100)은 인공 물질 및/또는 자연 발생 물질로부터 형성될 수 있다. 몇몇 특정 구체 예에서, 상기 기판 (100)은 구체적으로 플라스틱 및/또는 금속 기판을 배제할 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 기판은 약 1.45 내지 약 1.55 범위에서 굴절률을 나타낸다. 특정 구체 예에서, 상기 기판 (100)은 적어도 5, 적어도 10, 적어도 15, 또는 적어도 20 샘플들을 사용하는 볼-온-링 (ball-on-ring) 시험을 사용하여 측정된 것으로, 0.5% 이상, 0.6% 이상, 0.7% 이상, 0.8% 이상, 0.9% 이상, 1% 이상, 1.1% 이상, 1.2% 이상, 1.3% 이상, 1.4% 이상 1.5% 이상 또는 심지어 2% 이상인 하나 이상의 대향 주 표면에 대한 표면에서 평균 파단 변형률을 나타낼 수 있다. 특정 구체 예에서, 상기 기판 (100)은 약 1.2%, 약 1.4%, 약 1.6%, 약 1.8%, 약 2.2%, 약 2.4%, 약 2.6%, 약 2.8%, 또는 약 3% 이상의 하나 이상의 대향 주 표면에 대한 이의 표면에서 평균 파단 변형률을 나타낼 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 비결정질 기판은 강화되거나 또는 비-강화될 수 있는, 유리를 포함할 수 있다. 적합한 유리의 예로는 소다 라임 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함한다. 몇몇 변형에서, 상기 유리는 산화리튬 (lithia)이 없을 수 있다. 하나 이상의 선택적 구체 예에서, 상기 기판 (100)은 (강화 또는 비-강화될 수 있는) 유리 세라믹 기판과 같은 결정질 기판을 포함할 수 있거나 또는 사파이어와 같은, 단결정 구조를 포함할 수 있다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 기판 (100)은 비정질 기반 (예를 들어, 유리) 및 결정질 클래딩 (예를 들어, 사파이어층, 다결정 알루미나층 및/또는 스피넬 (MgAl2O4) 층)을 포함한다.
상기 기판 (100)은, 비록 다른 구체 예가 곡면 또는 형상화 또는 형태화된 기판을 활용할 수 있을지라도, 실질적으로 평면 또는 시트-형일 수 있다. 상기 기판 (100)은 실질적으로 광학적으로 맑고, 투명하며, 광 산란이 없을 수 있다. 이러한 구체 예에서, 상기 기판은 약 85% 이상, 약 86% 이상, 약 87% 이상, 약 88% 이상, 약 89% 이상, 약 90% 이상, 약 91% 이상 또는 약 92% 이상의 가시 스펙트럼 (예를 들어, 380nm - 780nm)에 걸친 평균 투과율을 나타낼 수 있다. 하나 이상의 선택적인 구체 예에서, 상기 기판 (100)은 불투명일 수 있거나 또는 약 10% 미만, 약 9% 미만, 약 8% 미만, 약 7% 미만, 약 6% 미만, 약 5% 미만, 약 4% 미만, 약 3% 미만, 약 2% 미만, 약 1% 미만, 또는 약 0% 미만의 가시 스펙트럼 (예를 들어, 380㎚ - 780㎚)에 걸친 평균 투과율을 나타낼 수 있다. 상기 기판 (100)은 백색, 검정, 적색, 청색, 녹색, 황색, 오렌지색 등과 같은, 색상을 선택적으로 나타낼 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같은, 용어 "광 투과율"은 매체를 통해 투과된 빛의 양을 의미한다. 광 투과율의 측정은 매체에 유입된 빛의 양과 매체를 빠져나가는 빛 (즉 매체에 의해 반사 또는 흡수되지 않은 빛)의 양 사이에 차이이다. 용어 "평균 광 투과도"는, CTE 표준 관측자에 의해 설명된 바와 같은, 발광 효율 함수 (luminous efficiency function)에 의해 곱해진 광 투과율의 분광 평균을 의미한다. 여기에서 사용된 바와 같은, 용어 "투과율"은 물질 (예를 들어, 제품, 무기 산화물 기판 또는 적층 기판 또는 이의 일부)을 통해 투과된 주어진 파장 범위 내에서 입사 광파워 (incident optical power)의 퍼센트로 정의된다. 용어 "반사율"은 유사하게 물질 (예를 들어, 제품, 무기 산화물 기판 또는 적층 기판 또는 이의 일부)로부터 반사된 주어진 파장 범위 내에서 입사 광파워의 퍼센트로서 정의된다. 투과율 및 반사율은 특정 선폭 (specific linewidth)을 사용하여 측정된다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 투과율 및 반사율의 특징의 분광 해상도 (spectral resolution)는 5㎚ 미만 또는 0.02 eV이다.
부가적으로 또는 선택적으로, 상기 기판 (100)의 두께는 미관상 및/또는 기능상 이유로 하나 이상의 이의 치수에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판 (100)의 가장자리는 기판 (110)의 중심 부위와 비교하여 더 두꺼울 수 있다. 상기 기판 (100)의 길이, 폭 및 두께 치수는 또한 상기 적층-기판 (100)의 적용 또는 사용에 따라 변할 수 있다.
상기 기판 (100)은 다양한 다른 공정을 사용하여 제공될 수 있다. 상기 기판 (100)이 유리와 같은 비결정질 기판을 포함하는 경우에서, 다양한 형성 방법은 퓨전 인발 및 슬롯 인발과 같은 다운-인발 공정 및 플로우트 유리 공정을 포함할 수 있다.
플로우트 유리 공정에 의해 제조된 유리 기판은 매끄러운 표면을 특징으로 할 수 있고, 균일한 두께는 용융 금속, 통상적으로 주석의 층 (bed)상에서 플로우팅 용융 유리에 의해 만들어진다. 대표 공정에서, 용융 주석 층의 표면상에 주입된 용융 유리는 플로우팅 유리 리본을 형성한다. 유리 리본이 주석 욕조에 따라 흐름에 따라, 온도는 유리 리본이 주석으로부터 롤러 상으로 들어올려 질 수 있는 고체 유리 기판으로 고형화될 때까지, 점진적으로 감소된다. 상기 욕조에서 떨어질 때, 상기 유리 기판은 내부 응력을 감소시키기 위해 더욱 냉각 및 어닐링될 수 있다.
다운-인발 공정은 상대적으로 고유한 표면을 보유하는 균일한 두께를 갖는 유리 기판을 생산한다. 유리 기판의 평균 휨 강도가 표면 결함의 양 및 크기에 의해 조절되기 때문에, 최소 접촉을 갖는 상대적으로 고유한 표면은 더 큰 초기 강도를 갖는다. 이 큰 강도 유리 기판이 그 다음 (예를 들어, 화학적으로) 더욱 강화된 경우, 최종 강도는 겹쳐지고 연마된 표면을 갖는 유리 기판의 것보다 더 클 수 있다. 다운-인발 유리 기판은 약 2㎜ 미만의 두께로 인발될 수 있다. 부가적으로, 다운 인발 유리 기판은 고가의 그라인딩 및 연마 없이 최종 적용에서 사용될 수 있는 매우 평평하고, 매끄러운 표면을 갖는다.
퓨전 인발 공정은, 예를 들어, 용융 유리 원료를 수용하기 위한 채널을 갖는 인발 탱크를 사용한다. 상기 채널은 채널의 양면 상에 채널의 길이에 따라 상부에 개방된 웨어 (weirs)를 갖는다. 상기 채널이 용융 물질로 채워진 경우, 상기 용융 유리는 웨어를 넘친다. 중력에 기인하여, 상기 용융 유리는 두 흐름 유리막으로 인발 탱크의 외부 표면을 흘러내린다. 상기 인발 탱크의 이들 외부 표면은 이들이 인발 탱크 아래 가장자리에서 합쳐지도록 하향 내측으로 확장한다. 상기 두 흐름 유리막은 상기 가장자리에서 합쳐져 단일 흐름 유리 기판을 융합하고 형성한다. 퓨전 인발 방법은, 채널을 넘쳐 흐르는 두 유리막이 서로 융합하기 때문에, 최종 유리 기판의 외부 표면 중 어떤 것도 장치의 어떤 부분과 접촉하지 않는 장점을 제공한다. 따라서, 상기 퓨전 인발 유리 기판의 표면 특성은 이러한 접촉에 의해 영향받지 않는다.
상기 슬롯 인발 공정은 퓨전 인발 방법과 구별된다. 슬롯 인발 공정에서, 용융 원료 유리는 인발 탱크에 제공된다. 상기 인발 탱크의 버텀은 슬롯의 길이를 확장하는 노즐을 갖는 개방 슬롯을 갖는다. 상기 용융 유리는 슬롯/노즐을 통해 흐르고, 연속성 기판으로서 어닐링 영역으로 아래로 인발된다.
형성시, 유리 기판은 강화 유리 기판을 형성하기 위해 강화될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "강화 유리 기판"은, 예를 들어, 유리 기판의 표면에 더 작은 이온에 대해 더 큰 이온의 이온-교환을 통해 화학적으로 강화된 유리 기판을 의미할 수 있다. 그러나, 압축 응력 및 중앙 장력 부위들을 생성하는 기판의 부분들 사이에 열팽창계수의 불일치를 활용하거나 또는 열적 템퍼링과 같은, 기술분야에서 알려진 다른 강화 방법들은 강화 유리 기판을 형성하는데 활용될 수 있다.
상기 유리 기판은 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화될 수 있다. 이 공정에서, 상기 유리 기판의 표면층에서 이온은 동일한 원자가 또는 산화 상태를 갖는 더 큰 이온에 의해 대체 -또는 교환-된다. 유리 기판이 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하는 이들 구체 예에서, 유리의 표면층에서 이온 및 더 큰 이온들은 Li+ (유리에 존재하는 경우), Na+, K+, Rb+, 및 Cs+와 같은, 일가 알칼리 금속 양이온이다. 선택적으로, 상기 표면층에서 일가 양이온은 Ag+ 또는 이와 유사한 것과 같은, 알칼리 금속 양이온 이외에 일가 양이온으로 대체될 수 있다.
이온 교환 공정은 통상적으로 유리 기판의 더 작은 이온과 교환될 더 큰 이온을 함유하는 용융염 욕조에 유리 기판을 함침시켜 수행된다. 욕조 조성물 및 온도, 함침 시간, 염 욕조 (또는 욕조들)에 기판의 함침의 수, 다중 염 욕조의 사용, 어닐링, 세척, 및 이와 유사한 것과 같은 부가적 단계를 포함하지만, 이에 제한하지 않는, 이온 교환 공정에 대한 파라미터가 일반적으로 유리 기판의 조성물 및 강화 작용으로부터 결과하는 유리 기판의 압축 응력 및 압축 층의 원하는 깊이에 의해 결정되는 것으로 당업자들은 인식할 것이다. 예로서, 알칼리 금속-함유 유리 기판의 이온 교환은 더 큰 알칼리 금속 이온의 질산염, 황산염, 및 염화물과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 염을 함유하는 적어도 하나의 용융 욕조에 함침시켜 달성될 수 있다. 상기 용융염 욕조의 온도는 통상적으로 약 380℃ 내지 약 450℃의 범위이고, 반면에 함침 시간은 약 15분 내지 약 40시간의 범위이다. 그러나, 전술된 것과 다른 온도 및 함침 시간은 또한 사용될 수 있다.
부가적으로, 유리 기판이 복수의 이온 교환 욕조에 함침되고, 함침 사이에 세척 및/또는 어닐링 단계를 갖는 이온 교환 공정의 비-제한 실시 예들은 2008년 7월 11일자에 출원된 미국 가 특허출원 제61/079,995호를 우선권 주장하여, Douglas C. Allan 등에 의해, 2009년 7월 10일자에 발명의 명칭이 "Glass with Compressive Surface for Consumer Applications"로 출원된, 미국 특허출원 제12/500,650호, 여기서 유리 기판은 다른 농도의 염 욕조에서 복수의, 연속, 이온 교환 처리에서 함침에 의해 강화되고; 및 Christopher M. Lee 등에 의해, 2008년 7월 29일자에 출원된, 미국 가 특허출원 제61/084,398호를 우선권 주장하여, 발명의 명칭이 "Dual Stage Ion Exchange for Chemical Strengthening of Glass"로, 2012년 11월 20일자에 등록된, 미국특허 제8,312,739호에 기재되며, 여기서 유리 기판은 용출 이온 (effluent ion)으로 희석된 제1 욕조에서 이온 교환시킨 다음, 상기 제1 욕조보다 더 작은 농도의 용출 이온을 갖는 제2 욕조에서 함침시켜 강화된다. 미국 특허출원 제12/500,650호 및 미국특허 제8,312,739호의 전체적인 내용은 여기에서 참조로서 혼입된다.
이온 교환에 의해 달성된 화학적 강화의 정도는 중앙 장력 (CT), 압축 응력 (CS), 및 압축 층의 깊이 (DOL)의 파라미터에 기초하여 정량화될 수 있다. 압축 응력, DOL 및 DOC는 기술분야에서 알려진 수단들을 이용하여 측정된다. 이러한 수단들은 Luceo Co., Ltd. (Tokyo, Japan)에 의해 제작된 FSM-6000, 또는 이와 유사한 것과 같은 상업적으로 이용 가능한 기구를 사용하여 표면 응력의 측정 (FSM)을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 압축 응력 및 층의 깊이를 측정하는 방법들은 ASTM 1422C-99에서, 명칭 "Standard Specification for Chemically Strengthened Flat Glass," 및 ASTM 1279.19779 "Standard Test Method for Non-Destructive Photoelastic Measurement of Edge and Surface Stresses in Annealed, Heat-Strengthened, and Fully-Tempered Flat Glass"로 기재되어 있으며, 이들 모두는 참조로서 여기에 혼입된다. 표면 응력 측정은, 유리 기판의 복굴절 (birefringence)과 관련된, 응력 광학 계수 (SOC)의 정확한 측정에 의존한다. SOC는 궁극적으로, ASTM standard C770-98 (2008)에서, 명칭 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"로 모두 기재되고, 이들 모두가 참조로서 여기에 혼입되는, 섬유 및 4점 굽힘 방법들 및 벌크 실린더 (bulk cylinder) 방법과 같은, 기술분야에 알려진 방법들에 의해 측정된다.
CS는 다양한 깊이에서 강화 유리 내 또는 표면 근처에서 측정될 수 있다. 최대 압축 응력 값은 강화 유리 기판의 표면 (CSs)에서 측정된 압축 응력을 포함할 수 있다. DOL로 특화된 압축 응력 층의 두께는, FSM-6000과 같은 상업적으로 이용 가능한 장비를 사용하여 표면 응력 미터 (FSM) 측정에 의해 결정될 수 있다. 상기 압축 응력은 또한, 유리 내에서 응력이 압축으로부터 인장 응력으로 변화되는 깊이를 의미하는, DOC 면에서 특징화될 수 있다. 상기 DOC에서, 상기 응력은 양의 (압축) 응력으로부터 음의 (인장) 응력으로 교차하며, 따라서 0의 값을 갖는다. 몇몇 경우에서, 유리 기판 내에 압축 응력 층에 인접한 내부 영역에 대해 계산된, CT는 압축 응력 CS, 두께 t, 및 DOL로부터 계산될 수 있다. CS 및 중심 장력 CT 사이 관계는 하기 수학식 1에 의해 제공된다:
[수학식 1]
CT = (CS · DOL)/(t - 2 DOL)
여기서 t는 ㎛로 표현된, 유리 제품의 두께이다. 본 개시의 여러 섹션에서, 중심 장력 CT 및 압축 응력 CS는 메가파스칼 (MPa)에 여기에서 표시되고, 두께 t는 마이크론 (㎛) 또는 밀리미터 (㎜)로 표시되며, 층의 깊이 DOL은 마이크론 (㎛)으로 표시된다. DOC가 활용되는 경우, 이것은 또한 마이크론 (㎛)으로 표시될 수 있다.
하나의 구체 예에서, 강화 유리 기판 (100)은 250MPa 이상, 300MPa 이상, 예를 들어, 400MPa 이상, 450MPa 이상, 500MPa 이상, 550MPa 이상, 600MPa 이상, 650MPa 이상, 700MPa 이상, 750MPa 이상 또는 800MPa 이상의 표면 압축 응력을 가질 수 있다. 상기 강화 유리 기판은 10㎛ 이상, 15㎛ 이상, 20㎛ 이상 (예를 들어, 25㎛, 30㎛, 35㎛, 40㎛, 45㎛, 50㎛ 이상)의 압축 층의 깊이 및/또는 10MPa 이상, 20MPa 이상, 30MPa 이상, 40MPa 이상 (예를 들어, 42MPa, 45MPa, 또는 50MPa 이상)이지만 100MPa 미만 (예를 들어, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55MPa 이하)의 중심 장력을 가질 수 있다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 강화 유리 기판은 500MPa를 초과하는 표면 압축 응력, 15㎛를 초과하는 압축 층의 깊이, 및 18MPa를 초과하는 중심 장력 중 하나 이상을 갖는다.
강화 유리 기판의 하나 이상의 특정 구체 예의 개략적인 단면도는 도 2에 나타낸다. 상기 강화 유리 기판 (300)은 두께 t, 제1 표면 (310), 및 제2 표면 (312)를 갖는다. 상기 강화 유리 기판 (300)은 유리 기판 (300)의 벌크로 제1 표면 (310)으로부터 층의 깊이 DOC1로 확장하는 제1 압축 층 (320)을 갖는다. 도 2에 나타낸 구체 예에서, 상기 강화 유리 기판 (300)은 또한 제2 표면 (312)으로부터 제2 층의 깊이 DOL2로 확장하는 제2 압축 층 (322)을 갖는다. 상기 강화 유리 기판 (300)은 또한 압축 층들 (320 및 322) 사이에 중심 영역 (330)을 갖는다. 중심 영역 (330)은, 각각의 층들 (320 및 322)의 압축 응력을 균형을 이루거나 또는 상쇄하는, 인장 응력 또는 중심 장력 (CT) 하에 있다.
도 2에 나타낸 구체 예에서, 상기 강화 유리 기판 (300)은 압축 응력 층 (320 및 322) 내에서 중간 임계 깊이 CD1 및 CD2를 포함한다. 이론에 제한되는 것을 원하지는 않지만, 이들 중간 임계 깊이 CD1 및 CD2 및 이들 임계 깊이에서 압축 응력은, 층 (200) (도시되지 않음)을 갖거나 또는 갖지 않는, 강화 유리 기판 (300)의 생존성을 증가시키는데 충분할 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 강화 유리 기판 (300)은 75㎛ 이상의 표면 CS (CSs) 및 DOL를 포함할 수 있고, 여기서 비 CSs/DOL ≤ 15, 또는 심지어 ≤ 12이다. 몇몇 경우에서, 비 CSs/DOL는 약 0.1 내지 약 12 범위일 수 있다. 특정 구체 예에서, 상기 강화 유리 기판 (300)은 표면 50㎛ 아래의 중간 임계 깊이에서 압축 응력 CSD이 CSs의 적어도 5%, CSs의 적어도 10%, CSs의 적어도 25%, 또는 CSs의 약 25% 내지 약 75% 범위에 있도록 응력 프로파일을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, DOL은 약 80 내지 약 120㎛ 범위일 수 있다. CSs는 ≥250MPa 또는 약 350MPa 내지 약 500MPa 범위일 수 있다. 몇몇 예에서, CSs는 ≥ 500MPa (예를 들어, 약 700 내지 약 1200MPa)일 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, CSD는 약 70MPa 내지 약 200MPa 범위일 수 있다.
또 다른 예시로서, 도 3-6은 깊이 DOL (즉, DOL ≥ 75㎛)를 갖는 1㎜ 두께의 강화된 알칼리 알루미노실리케이트 유리 기판의 응력 프로파일을 나타낸다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 936MPa의 CSs 및 80㎛의 DOL을 갖는 강화 유리 기판은 유리 기판의 표면에서 압축 응력의 스파이크 또는 증가를 갖는다. 50㎛의 중간 깊이에서, 압축 응력 CSD 는 대략 100MPa이다. 도 3에 도시된 유리 기판과 유사하게, 도 4는 표면상에 압축 응력 스파이크를 갖는 강화 유리 기판을 나타낸다. 897MPa의 CSs 및 108㎛의 DOL을 갖는, 강화 유리 기판은 50㎛의 깊이에서 약 100MPa의 압축 응력을 갖는다. 도 5 및 6은 표면에서 압축 응력 스파이크를 포함하지 않는 강화 유리 기판을 나타낸다. 도 5에 나타낸 강화 유리 기판은 372MPa의 CSs 및 80㎛의 DOL을 갖고, 50㎛의 CD에서 약 100MPa의 CSD를 포함한다. 도 6의 강화 유리 기판은 225MPa의 CSs 및 112㎛의 DOL을 갖고, 50㎛의 CD에서 약 110MPa의 CSD를 포함한다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 강화 유리 기판은 기판의 표면으로부터 기판 내에 적어도 약 45㎛의 DOC로 확장하는 적어도 하나의 깊은 압축 층을 가질 수 있다. 하나의 구체 예에서, 상기 강화 유리 기판의 압축 응력 프로파일은 표면으로부터 압축의 깊이 DOL로 확장하는 단일 선형 세그먼트 (segment)를 포함한다. 선택적으로, 상기 강화 유리 기판의 압축 응력 프로파일은 두 개의 대략적인 선형 부분; 표면에서 상대적으로 얇은 깊이로 확장하고, 가파른 기울기를 갖는 제1부분; 및 얕은 깊이에서 압축의 깊이로 확장하는 제2부분을 포함한다. 구체 예에서, 여기에 기재된 강화 유리 기판은 적어도 약 150MPa의 최대 압축 응력 CSs을 갖는다. 몇몇 구체 예에서, 상기 최대 압축 응력 CSs은 적어도 약 210MPa 및, 다른 구체 예에서, 적어도 약 300MPa이다. 몇몇 구체 예에서, 상기 최대 압축 응력 CSs는 표면 (도 2에서 310, 312)에 위치된다. 다른 구체 예에서, 그러나, 상기 최대 압축 CSs은 강화 유리 기판의 표면 아래 깊이에서 압축 영역 (320, 322)에 위치될 수 있다. 상기 압축 영역은 강화 유리 기판의 표면에서 적어도 약 45 microns (㎛)의 압축의 깊이 DOC까로 확장한다. 몇몇 구체 예에서, DOC는 적어도 약 60㎛이다. 다른 구체 예에서, DOC는 적어도 약 70㎛, 몇몇 구체 예에서, 적어도 약 80㎛이고, 다른 구체 예에서, DOC는 적어도 약 90㎛이다. 어떤 구체 예에서, 압축의 깊이 DOC는 적어도 100㎛이고, 몇몇 구체 예에서 적어도 약 140㎛이다. 어떤 구체 예에서, 상기 압축의 깊이는 약 100㎛의 최대값을 갖는다.
상기 압축 응력은 강화 유리 기판의 표면 아래 깊이의 함수로서 변화하여, 압축 영역 (도 2에서 330)에서 압축 응력 프로파일을 생산한다. 상기 강화 유리 기판은 발명의 명칭 "Strengthened Glass with Deep Depth of Compression"으로, 2014년 6월 19일자에 출원되고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된, 미국 가 특허출원 제62/014,464호에 기재된 바와 같은 특정 압축 응력을 나타낼 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 압축 응력 프로파일은, 도 7에 개략적으로 나타낸 바와 같은, 압축 영역 내에 실질적으로 선형이다. 도 7에서, 상기 압축 응력은 실질적으로 선형으로 거동하여, CSs에서 정점의 y (CS) 축을 구분하는, MPa/㎛로 표시된, 기울기 ma을 갖는 직선 a를 결과한다. CS 프로파일 a은 압축의 깊이 DOC에서 x 축을 구분한다. 이 점에서, 총 응력은 0이다. DOC 아래에서, 유리 제품은 장력 CT 내에 있어, 중심 값 CT에 도달한다. 하나의 비-제한 실시 예에서, 장력이 0에서 CT와 동일한 최대 (절대값) 장력으로 변하는 서브-영역, 및 장력이 CT와 동일한, 실질적으로 일정한 영역이 있을 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 유리 제품의 압축 응력 프로파일은 명시된 범위 내에 있는 기울기 ma을 갖는다. 도 7에서, 예를 들어, 선 a의 기울기 ma는 상한 경계 δ2 및 하한 경계 δ1 사이에 놓인다; 즉, δ2 ≥ ma ≥ δ1이다. 몇몇 구체 예에서, 2MPa/㎛ ≤ ma ≤ 200MPa/㎛이다. 몇몇 구체 예에서, 2MPa/㎛ ≤ ma ≤ 8MPa/㎛, 몇몇 구체 예에서, 3MPa/㎛ ≤ ma ≤ 6MPa/㎛, 및 또 다른 구체 예에서, 2MPa/㎛ ≤ ma ≤ 4.5MPa/㎛이다.
어떤 구체 예에서, 기울기 ma은 약 1.5MPa/㎛ 미만 및, 몇몇 구체 예에서, 약 0.7MPa/㎛ 내지 약 2MPa/㎛이다. 상기 기울기 ma이 이러한 값을 갖고, 압축의 깊이 DOC가 적어도 약 100㎛인 경우, 어떤 장치 디자인을 파단하는 분야에서 일반적일 수 있는 적어도 하나의 타입의 파단 모드 (예를 들어, 매우 깊은 구멍)에 대한 강화 유리의 내성은 특히 이점이 있다.
다른 구체 예에서, 상기 압축 응력 프로파일은 도 8에서 개략적으로 나타낸 바와 같은, 하나 이상의 실질적인 선형 함수의 조합이다. 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 압축 응력 프로파일은 제1 세그먼트 또는 부분 a' 및 제2 세그먼트 또는 부분 b를 갖는다. 제1부분 a는 유리 제품의 강화된 표면에서 깊이 da로 실질적인 선형 거동을 나타낸다. 부분 a'는 기울기 ma을 갖고, y는 CSs를 구분한다. 압축 응력 프로파일의 제2부분 b는 대략 깊이 da에서 압축의 깊이 DOC로 확장하고, 기울기 mb를 갖는다. 깊이 da에 압축 응력 CS (da)은 하기 수학식 2에 의해 제공된다:
[수학식 2]
CS(da) ≒ CSs - da(ma')
몇몇 구체 예에서, 깊이 da는 약 3㎛ 내지 약 8㎛ 범위 내에 있다; 즉, 3㎛ ≤ da ≤ 8㎛이다. 다른 구체 예에서, 3㎛ ≤ da ≤ 10㎛이다. 도 다른 구체 예에서, 3㎛ ≤ da ≤ 12㎛이다.
몇몇 구체 예에서, 상기 압축 응력 프로파일은 부가적인 세그먼트를 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 압축 응력 프로파일의 다른 선형 부분 또는 세그먼트는 프로파일의 기울기가 제1 기울기에서 제2 기울기로 (예를 들어, ma'에서 mb로) 이행하는 이행 영역 (transitional region) (도시되지 않음)에 의해 합쳐질 수 있다.
도 8에서 나타낸 바와 같이, 압축 응력 프로파일의 기울기 부분 a'은 부분 b의 기울기보다 훨씬 더 가파르다 - 즉, │ma'│≥│mb│. 이는 유리 제품의 표면에서 "스파이크"를 갖는 압축 응력 프로파일이 충격을 통해 생산된 약간의 흠의 도입 또는 성장을 견디기에 충분한 압축 응력을 갖는 표면을 제공하기 위하여 연속하여 수행된 다수의 이온 교환 공정에 의해 생성된 조건에 상응한다.
몇몇 구체 예에서, 여기에 기재된 유리 제품의 압축 응력 프로파일 a 및 b은 명시된 범위 내에 있는, 각각의 기울기 ma' 및 mb를 갖는다. 도 8에서, 예를 들어, 라인 a'의 기울기 ma'는 상한 경계 δ3 및 하한 경계 δ4 사이에 놓이고, 및 라인 b의 기울기 mb는 상한 경계 δ5 및 하한 경계 δ6 사이에 놓인다; 즉, δ4 ≥ ma' ≥ δ3 및 δ6 ≥ mb ≥ δ5이다. 몇몇 구체 예에서, 40MPa/㎛ ≤ ma' ≤ 200MPa/㎛, 및 2MPa/㎛ ≤ mb ≤ 8MPa/㎛이다. 몇몇 구체 예에서, 40MPa/㎛ ≤ ma' ≤ 120MPa/㎛ 및, 몇몇 구체 예에서, 50MPa/㎛ ≤ ma ' ≤ 120MPa/㎛이다.
몇몇 구체 예에서, 상기 유리 기판은 유리 제품의 표면에서 적어도 약 150MPa의 압축 응력 CSs을 갖는 압축 영역을 갖고, 여기서 상기 압축 영역은 표면으로부터 적어도 약 45㎛의 압축의 깊이 DOC로 확장되며, 및 표면으로부터 적어도 약 45㎛의 깊이 da로 확장하고 기울기 ma를 가지며, 여기서 2MPa/㎛ ≤ ma ≤ 8MPa/㎛인 갖는 제1부분 a, 및 선택적으로 표면으로부터 적어도 약 3㎛의 깊이 da '로 확장하며, 여기서 40MPa/㎛ ≤ ma ' ≤ 200MPa/㎛ (또는 40MPa/㎛ ≤ ma ' ≤ 120MPa/㎛ 또는 3MPa/㎛ ≤ ma ≤ 6MPa/㎛)인 제2부분 a'를 갖는 압력 영역 프로파일을 갖는다. 몇몇 구체 예에서, 상기 압축 응력 프로파일은: 표면으로부터 깊이 da로 확장하고 기울기 ma를 갖고, 여기서 3㎛ ≤ da ≤ 8㎛ 및 40MPa/㎛ ≤ ma ≤ 200MPa/㎛ (또는 40MPa/㎛ ≤ ma ≤ 120MPa/㎛ 또는 50MPa/㎛ ≤ ma ≤ 120MPa/㎛)인 제1부분; 및 da로부터 압축의 깊이 DOC로 확장하고 기울기 mb을 가지며, 여기서 2MPa/㎛ ≤ mb ≤ 8MPa/㎛인 제2부분 b를 포함한다.
상기 깊이 da는 압축의 깊이와 동일할 수 있고, 제1부분 a는 표면에서 da로 확장한다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제2부분 a'는 표면에서 깊이 da'로 확장하고, 제1부분 a는 da '에서 깊이 da로 확장한다. 두께는 약 0.1 ㎜ 내지 약 1.5 ㎜의 범위일 수 있다.
여기에 기재된 상기 강화 유리 기판에 사용될 수 있는 대표적인 이온-교환 가능한 유리는, 비록 다른 유리 조성물이 고려될지라도, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있다. 여기서 사용된 바와 같은, "이온 교환 가능한"은 유리 기판이 크기에서 더 크거나 또는 더 작은 동일한 원자가의 양이온으로 유리 기판의 표면에 또는 근처에 위치된 양이온을 교환할 수 있다는 것을 의미한다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 유리 기판을 형성하는데 활용된 유리 조성물은 적어도 130 kilopoise의 액상 점도를 나타낼 수 있다. 하나의 대표적인 유리 조성물은 SiO2, B2O3 및 Na2O를 포함하고, 여기서 (SiO2 + B2O3) ≥ 66 mol.%, 및 Na2O ≥ 9 mol.%이다. 구체 예에서, 상기 강화 유리 기판은 적어도 6 wt.% 산화알루미늄을 갖는 유리 조성물을 포함한다. 또 다른 구체 예에서, 상기 강화 유리 기판 (또는 비-강화 유리 기판)은, 알칼리 토 산화물의 함량이 적어도 5 wt.%가 되도록, 하나 이상의 알칼리 토 산화물을 갖는 유리 조성물을 포함한다. 적합한 유리 조성물은, 몇몇 구체 예에서, K2O, MgO, 및 CaO 중 적어도 하나를 더욱 포함한다. 특정 구체 예에서, 상기 강화 유리 기판 (또는 비-강화 유리 기판)에 사용된 유리 조성물은 61-75 mol.% SiO2; 7-15 mol.% Al2O3; 0-12 mol.% B2O3; 9-21 mol.% Na2O; 0-4 mol.% K2O; 0-7 mol.% MgO; 및 0-3 mol.% CaO를 포함할 수 있다.
상기 강화 유리 기판 또는 비-강화 유리 기판용으로 적합한 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; 50ppm 미만의 As2O3; 및 50ppm 미만의 Sb2O3를 포함하고; 여기서 12 mol.% ≤ (Li2O + Na2O + K2O) ≤ 20 mol.% 및 0 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 10 mol.%이다.
상기 강화 유리 기판 또는 비-강화 유리 기판용으로 적합한 또 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; 50ppm 미만의 As2O3; 및 50ppm 미만의 Sb2O3를 포함하고; 여기서 14 mol.% ≤ (Li2O + Na2O + K2O) ≤ 18 mol.% 및 2 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 7 mol.%이다.
특정 구현 예에서, 상기 강화 유리 기판 또는 비-강화 유리 기판용으로 적합한 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물은 알루미나, 적어도 하나의 알칼리 금속 및, 몇몇 구현 예에서, 50 mol.% 초과의 SiO2, 다른 구현 예에서 적어도 58 mol.%의 SiO2, 및 또 다른 구현 예에서, 적어도 60 mol.%의 SiO2를 포함하고, 여기서 비는 
이며, 여기서 상기 비에서 성분은 mol.%로 표시되고, 상기 개질제는 알칼리 금속 산화물이다. 상기 유리 조성물은, 특정 구현 예에서, 58-72 mol.% SiO2; 9-17 mol.% Al2O3; 2-12 mol.% B2O3; 8-16 mol.% Na2O; 및 0-4 mol.% K2O를 포함하며, 여기서 비는 
이다.
또 다른 구현 예에서, 상기 강화 유리 기판 또는 비-강화 유리 기판은 하기 성분을 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있다: 64-68 mol.% SiO2; 12-16 mol.% Na2O; 8-12 mol.% Al2O3; 0-3 mol.% B2O3; 2-5 mol.% K2O; 4-6 mol.% MgO; 및 0-5 mol.% CaO, 여기서: 66 mol.% ≤ SiO2 + B2O3 + CaO ≤ 69 mol.%; Na2O + K2O + B2O3 + MgO + CaO + SrO > 10 mol.%; 5 mol.% ≤ MgO + CaO + SrO ≤ 8 mol.%; (Na2O + B2O3) ≤ Al2O3 ≤ 2 mol.%; 2 mol.% ≤ Na2O ≤ Al2O3 ≤ 6 mol.%; 및 4 mol.% ≤ (Na2O + K2O) ≤ Al2O3 ≤ 10.
선택적인 구현 예에서, 상기 강화 유리 기판 또는 비-강화 유리 기판은 하기 성분을 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있다: 2 mol% 이상의 Al2O3 및/또는 ZrO2, 또는 4 mol% 이상의 Al2O3 및/또는 ZrO2.
몇몇 구체 예에서, 상기 유리 기판용으로 사용된 조성물은, Na2SO4, NaCl, NaF, NaBr, K2SO4, KCl, KF, KBr, 및 SnO2를 포함하는 군으로부터 선택된 0-2 mol.%의 적어도 하나의 청징제 (fining agent)와 함께 일괄 배합될 수 있다.
상기 기판 (110)이 결정질 기판을 포함하는 경우, 상기 기판은, Al2O3를 포함할 수 있는, 단결정을 포함할 수 있다. 이러한 단결정 기판은 사파이어로 언급된다. 결정질 기판용 다른 적합한 물질은 다결정 알루미나층 및/또는 스피넬 (MgAl2O4)을 포함한다.
선택적으로, 상기 결정질 기판 (100)은 강화되거나 또는 강화되지 않을 수 있는, 유리 세라믹 기판을 포함할 수 있다. 적합한 유리 세라믹의 예로는 Li2O-Al2O3-SiO2 시스템 (즉, LAS-System) 유리 세라믹, MgO-Al2O3-SiO2 시스템 (즉, MAS-System) 유리 세라믹, 및/또는 β-석영 고용체, β-스포듀멘 ss, 근청석 (cordierite), 및 리튬 디실리케이트 (lithium disilicate)를 포함하는 주 결정상을 포함하는 유리 세라믹을 포함할 수 있다. 상기 유리 세라믹 기판은 여기에 개시된 유리 기판 강화 공정을 사용하여 강화될 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, MAS-시스템 유리 세라믹 기판은 Li2SO4 용융염에서 강화될 수 있고, 이에 의해 Mg2+에 대한 2Li+의 교환은 발생할 수 있다.
하나 이상의 구체 예에 따른 기판 (100)은 약 100㎛ 내지 약 5㎜의 두께 범위를 가질 수 있다. 대표 기판 (100)의 두께 범위는 약 100㎛ 내지 약 500㎛ 범위 (예를 들어, 100, 200, 300, 400 또는 500㎛)이다. 또 다른 대표 기판 (100)의 두께 범위는 약 500㎛ 내지 약 1000㎛ 범위 (예를 들어, 500, 600, 700, 800, 900 또는 1000㎛)이다. 상기 기판 (100)은 약 1㎜ 초과 (예를 들어, 약 2, 3, 4, 또는 5㎜)의 두께를 가질 수 있다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 기판 (100)은 2㎜ 이하 또는 1㎜ 이하의 두께를 가질 수 있다. 상기 기판 (100)은 표면 결함의 영향을 제거 또는 감소시키기 위해 산 연마 또는 처리될 수 있다.
층
여기에 기재된 층 (200)의 구체 예는 기판 (100) 및/또는 적층-기판 (10)에 내-스크레치성, 내-파괴성 또는 내손상성을 부여하기 위해 활용될 수 있다. 선택적으로, 상기 층 (200)은 기판 (100) 및/또는 적층-기판 (10)의 광학 특성을 개선하는데 활용될 수 있다. 상기 층 (200)의 이러한 속성은 조합하여 사용될 수 있다. 따라서, 상기 층 (200)은 여기에서 "내-스크레치성" 층, "내파괴성" 층, 또는 좀 더 일반적으로, "내-손상성" 층으로 언급될 수 있다. 상기 층 (200)은 연속 또는 불연속 층일 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 적층 기판 (10) 및/또는 층 (200) 및/또는 층을 형성하는 하나 이상의 서브-층의 경도는 이의 측정된 경도를 특징으로 할 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 경도는, 다이아몬드 베르코비치 압입자로 표면을 압입시켜 이의 표면상에 물질의 경도를 측정하는 단계를 포함하는, "베르코비치 압입자 경도 시험"을 사용하여 측정된다. 상기 베르코비치 압입자 경도 시험은, 일반적으로 Oliver, W.C.; Pharr, G. M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. J. Mater. Res., Vol. 7, No. 6, 1992, 1564-1583; 및 Oliver, W.C.; Pharr, G.M. Measurement of Hardness and Elastic Modulus by Instrument Indentation: Advances in Understanding and Refinements to Methodology. J. Mater. Res., Vol. 19, No. 1, 2004, 3-20에 서술된 방법들을 사용하여, 약 50㎚ 내지 약 1000㎚ 범위의 (또는 물질 또는 층의 전체 두께 중 더 얇은) 압입 깊이를 갖는 압흔을 형성하기 위해 다이아몬드 베르코비치 압입자로 표면을 압입하는 단계 및 전체 압입 깊이 범위 또는 이러한 압입 깊이의 세그먼트를 따라 이러한 압입으로부터 최대 경도를 측정하는 단계를 포함한다. 상기 압입 깊이는 표면 물질 또는 층으로부터 만들어지고 측정된다. 여기에 사용된 바와 같은, 경도는 최대 경도를 의미하는 것이지 평균 경도를 의미하는 것은 아니다.
통상적으로 기저 기판보다 더 단단한 코팅의 (베르코비치 압입자를 사용한 것과 같은) 나노압입 측정 방법에서, 측정된 경도는 얕은 압입 깊이에서 플라스틱 존 (plastic zone)의 발달에 기인하여 초기에 증가하는 것으로 나타날 수 있고, 그 다음 증가하며 더 깊은 압입 깊이에서 최대 값 또는 안정기에 도달한다. 이후, 경도는 기저 기판의 영향에 기인하여 더 깊은 압입 깊이에서 조차도 감소하기 시작한다.
어떤 압입 깊이 범위에서 압입 깊이 범위 및 경도 값은, 기저 기판의 영향 없이, 여기에 기재된, 물질 또는 층의 특별한 경도 반응을 확인하기 위해 선택된다. 베르코비치 압입자로 (기판상에 배치된 경우의) 물질 또는 층의 경도를 측정하는 경우, 물질의 영구 변형의 영역 (플라스틱 존)은 물질의 경도와 관련된다. 압입 동안, 탄성 응력장 (elastic stress field)은 상기 영구 변형의 영역을 훨씬 넘어 확장한다. 압입 깊이가 증가함에 따라, 겉보기 경도 (apparent hardness) 및 모듈러스 (modulus)는 기저 기판과 응력 장 상호작용에 의해 영향을 받는다. 경도에 영향을 받는 기판은 더 깊은 압입 깊이에서 (즉, 통상적으로 물질 또는 층 두께의 약 10%를 초과하는 깊이에서) 발생한다. 더욱이, 또 다른 문제는 경도 반응이 압입 공정 동안에 전체 가소성 (plasticity)을 발달시키기 위해 어떤 최소 하중을 요구한다는 점에 있다. 그 어떤 최소 하중 전에, 경도는 일반적으로 증가하는 경향을 나타낸다.
(또한, 작은 하중을 특징으로 할 수 있는) 작은 압입 깊이 (예를 들어, 약 100㎚까지, 또는 약 70㎚ 미만)에서, 물질의 겉보기 경도는 압입 깊이에 비해 극적으로 증가하는 것으로 나타난다. 이 작은 압입 깊이 영역은 참 미터법 (true metric)의 경도를 나타내지 못하지만, 대신, 상기 압입자의 유한 곡률 반경 (finite radius of curvature)과 관련된, 전술된 플라스틱 존의 발달을 반영한다. 중간 압입 깊이에서, 상기 겉보기 경도는 최대 수준에 도달한다. 더 깊은 압입 깊이에서, 상기 기판의 영향은 압입 깊이가 증가함에 따라 좀 더 확연해진다. 경도는 압입 깊이가 광학 필름 구조 두께 또는 층 두께의 약 30%를 초과할 때 극적으로 하락하기 시작할 수 있다.
(경도가 최대 수준에 도달하고 유지되는) 중간 압입 깊이 및 더 깊은 압입 깊이에서 측정은 물질 또는 층의 두께에 의존하는 것이 관찰되었다. 다른 두께 (500㎚ 두께, 1000㎚ 두께, 1500㎚ 두께, 및 2000㎚ 두께)를 갖는 작은 물질의 4층들의 경도 응답은 베르코비치 압입자 경도 시험을 사용하여 평가되는 경우, 500㎚-두께 층은 약 100㎚ 내지 180㎚의 압입 깊이에서 이의 최대 경도를 나타내고, 그 다음 약 180㎚ 내지 약 200㎚ 압입 깊이에서 경도가 극적으로 감소하여, (기판의 경도가 경도 측정에 영향을 미친 것으로 나타나며), 1000㎚-두께 층은 약 100㎚ 내지 약 300㎚의 압입 깊이에서 최대 경도를 나타내고, 그 다음 약 300㎚를 초과하는 압입 깊이에서 경도가 극적으로 감소하며, 1500㎚-두께 층은 약 100㎚ 내지 약 550㎚의 압입 깊이에서 최대 경도를 나타내고, 2000-nm 두께 층은 약 100㎚ 내지 약 600㎚의 압입 깊이에서 최대 경도를 나타낸다.
몇몇 구체 예에서, 약 200㎚ 초과의 압입 깊이에서 최대 경도를 갖는 물질 또는 이의 층은 기판에 의해 영향을 받지 않는, 내스크레치성을 제공하는데 충분한 경도를 갖는 물질 또는 이의 층을 제공한다. 몇몇 구체 예에서, 이러한 압입 깊이에서 최대 경도를 갖는 물질 또는 이의 층은 (통상적으로 약 200㎚ 내지 약 400㎚의 깊이를 갖는) 미세연성 (microductile) 스크레치와 같은 특정 스크레치에 대한 내성을 제공한다. 여기서 사용된 바와 같은, 문구 "미세연성 스크레치"는 확장된 길이를 갖는 물질에서 단일 홈 (groove)을 포함한다. 예를 들어, 제품 (또는 제품의 표면)은, 제품이 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 특정 압입 깊이에 따라 여기에 나열된 경도 값을 나타내기 때문에, 미세연성 스크레치에 대한 내성이 있을 수 있다.
하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 층 (200)은 약 50㎚ 이상 또는 약 100㎚ 이상 (예를 들어, 약 100㎚ 내지 약 300㎚, 약 100㎚ 내지 약 400㎚, 약 100㎚ 내지 약 500㎚, 약 100㎚ 내지 약 600㎚, 약 200㎚ 내지 약 300㎚, 약 200㎚ 내지 약 400㎚, 약 200㎚ 내지 약 500㎚, 또는 약 200㎚ 내지 약 600㎚)의 압입 깊이에 따라 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 8GPa 초과의 경도를 갖는다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 층 (200)은 이러한 압입 깊이에 따라, 약 16GPa 이상, 약 17GPa 이상, 약 18GPa 이상, 약 19GPa 이상, 약 20GPa 이상, 약 22GPa 이상의 경도를 갖는다. 상기 층 (200)은 약 50㎚ 이상 또는 약 100㎚ 이상 (약 100㎚ 내지 약 300㎚, 약 100㎚ 내지 약 400㎚, 약 100㎚ 내지 약 500㎚, 약 100㎚ 내지 약 600㎚, 약 200㎚ 내지 약 300㎚, 약 200㎚ 내지 약 400㎚, 약 200㎚ 내지 약 500㎚, 또는 약 200㎚ 내지 약 600㎚)의 압입 깊이에 따라 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 약 16GPa 이상, 약 17GPa 이상, 약 18GPa 이상, 약 19GPa 이상, 약 20GPa 이상, 약 22GPa 이상의 경도를 갖는 적어도 하나의 서브-층을 가질 수 있다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 층 (200) (또는 동일하게 형성된 적어도 하나의 서브-층)은 약 50㎚ 이상 또는 약 100㎚ 이상 (예를 들어, 약 100㎚ 내지 약 300㎚, 약 100㎚ 내지 약 400㎚, 약 100㎚ 내지 약 500㎚, 약 100㎚ 내지 약 600㎚, 약 200㎚ 내지 약 300㎚, 약 200㎚ 내지 약 400㎚, 약 200㎚ 내지 약 500㎚, 또는 약 200㎚ 내지 약 600㎚)의 압입 깊이에 따라 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 약 15GPa 내지 약 25GPa, 약 16GPa 내지 약 25GPa, 약 18GPa 내지 약 25GPa, 약 20GPa 내지 약 25GPa, 약 22GPa 내지 약 25GPa, 약 23GPa 내지 약 25GPa 및 이들 사이에 서브-범위 및 모든 범위에서 경도를 가질 수 있다. 하기에 기재된 바와 같이, 상기 층 (200)은 적층-기판 (10)에 경도를 부여한다. 상기 층 (200)의 경도는 기판 (100)의 경도를 초과하는 것으로 선택될 수 있다.
여기에 기재된 층 (200)의 구체 예는 이의 모듈러스 및/또는 상기 층을 형성하는 하나 이상의 서브-층의 모듈러스를 특징으로 할 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, "모듈러스"는 영률을 의미한다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 층 (200)은 150GPa 이상의 모듈러스를 갖는다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 층 (200)은 다이아몬드 베르코비치 압입자를 사용하는 나노-압입 방법을 사용하는 것을 포함하는, 알려진 방법에 따라 측정된 것으로, 약 160GPa 이상, 약 170GPa 이상, 약 180GPa 이상, 약 190GPa 이상, 약 200GPa 이상, 약 220GPa 이상의 모듈러스를 갖는다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 층 (200)은 약 100GPa 내지 약 250GPa 또는 약 150GPa 내지 약 240GPa, 및 이들 사이의 서브-범위 및 모든 범위에서 모듈러스를 나타낸다.
몇몇 구체 예에서, 상기 층 (200)은 스크레치 깊이 및/또는 스크레치 폭에서 감소 만큼 측정된 내스크레치성을 나타낼 수 있다. 이 방식에서, 하나 이상의 구체 예에 따른 층 (200)은 스크레치 폭 및/또는 깊이를 감소시켜 단일 충격 스크레치 손상을 명확하게 방지 또는 완화시킨다. 상기 층 (200)을 포함하는 적층-기판 (10)은, 층 (200)이 없는 (동일한 스크레치 조건을 경험하는) 기판 (100)에 의해 나타낸 스크레치 깊이 및/또는 스크레치 폭과 비교한 경우, 스크레치 깊이 및/또는 스크레치 폭에서 감소를 나타낼 수 있다. 스크레치 깊이 및/또는 폭에서 이러한 감소는 기판 (100)이 비결정질 및/또는 결정질이든 간에, 및/또는 기판 (100)이, 적용 가능한 것으로, 강화되는 또는 강화되지 않든 간에, 나타날 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 적층-기판 (10)이 (층 (200)이 배치된 적층-기판의 측면 상에서) 적층-기판의 표면을 따라 적어도 100㎛의 길이에 대해 10㎛/초의 속도로 160mN의 하중을 사용하는, 다이아몬드 베르코비치 압입자를 사용하여 스크레치된 경우, 최종 스크레치는, 그 위에 배치된 층 (200)이 없는, 기판 (100) 상에 동등하게 (즉, 동일한 압입자, 하중, 속도, 및 길이를 사용하여) 형성된 스크레치의 깊이보다 적어도 20% 적은, 및 몇몇 경우에서, 적어도 30% 적다. 하중이 120mN, 60mN 또는 30mN로 감소된 경우, 상기 스크레치 깊이 감소는 훨씬 더 많이 증가한다. 다시 말해서, 더 적은 하중에서, 최종 스크레치 깊이는 하나 이상의 구체 예에 따른 적층-기판 (10)에서 그 위에 배치된 층 (200)이 없는 기판 (100)에 나타난 것보다 훨씬 더 얕을 수 있다. 부가적으로, 이러한 내스크레치성은 적층-기판 (10)이 적어도 1㎜, 적어도 2㎜, 적어도 3㎜, 적어도 4㎜ 또는 적어도 5㎜의 길이에 대해 10㎛/초의 속도로, 다이아몬드 베르코비치 압입자를 사용하여 스크레치된 경우. 나타날 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 층 (200)은, 층 (200)을 포함하는 적층-기판 (10)이 적층-기판의 표면을 따라 적어도 100㎛의 길이에 대해 10㎛/초의 속도에서 160mN의 하중을 사용하여 다이아몬드 베르코비치 압입자에 의해 스크레치된 경우, 최종 스크레치가 300nm 미만, 290nm 미만, 280nm 미만, 270nm 미만, 260nm 미만, 250nm 미만, 240nm 미만, 230nm 미만, 220nm 미만, 210nm 미만, 200nm 미만, 180nm 미만, 170nm 미만, 160nm 미만, 150nm 미만, 140nm 미만, 130nm 미만, 120nm 미만, 110nm 미만, 100nm 미만, 90nm 미만, 80nm 미만, 70nm 미만, 60nm 미만, 50nm 미만, 40nm 미만, 30nm 미만, 20nm 미만, 10nm 미만 및 이들 사이의 서브-범위 및 모든 범위에서 스크레치 깊이를 갖도록 내스크레치성을 나타낸다. 여기에 기재된 스크레치 깊이는 층 (200)의 원래 및 영향받지 않은 표면으로부터 측정될 수 있다. 다시 말해서, 상기 스크레치 깊이는 층으로 다이아몬드 베르코비치 압입자의 침투에 의해 유발된 층 물질의 이동 (displacement)에 기인한 스크레치의 가장자리 주변에 쌓아질 수 있는 소정의 층 (200)을 포함하지 않는다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 적층-기판 (10)이 다이아몬드 베르코비치 압입자를 사용하여, (층 (200)이 배치된 적층-기판의 측면 상에서) 적층-기판의 표면을 따라 적어도 100㎛의 길이에 대해 10㎛/초의 속도로 160mN의 하중을 사용하여 스크레치된 경우, 최종 스크레치는, 그 위에 배치된 층 (200)이 없는, 기판 (100) 상에 동등하게 (즉, 동일한 압입자, 하중, 속도, 및 길이를 사용하여) 형성된 스크레치의 깊이보다 적어도 10% 적은, 및 몇몇 경우에서, 적어도 30% 적은 또는 심지어 50% 적다. 하중이 120mN, 60mN 또는 30mN로 감소된 경우, 상기 스크레치 폭 감소는 훨씬 더 증가한다. 다시 말해서, 더 낮은 하중에서, 최종 스크레치 폭은 하나 이상의 구체 예에 따른 적층-기판 (10)에서 그 위에 배치된 층 (200)이 없는 기판 (100)에 나타낸 것보다 더 좁을 수 있다. 부가적으로, 이러한 내스크레치성은 적층-기판 (10)이 적어도 1㎜, 적어도 2㎜, 적어도 3㎜, 적어도 4㎜ 또는 적어도 5㎜의 길이에 대해 10㎛/초의 속도로, 다이아몬드 베르코비치 압입자를 사용하여 스크레치되는 경우, 나타날 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 층 (200)은 층 (200)을 포함하는 적층-기판 (10)이 적층-기판의 표면을 따라 적어도 100㎛의 길이에 대해 10㎛/초의 속도에서 160mN의 하중을 사용하여 다이아몬드 베르코비치 압입자에 의해 스크레치된 경우, 최종 스크레치가 10nm 미만, 9.5nm 미만, 9nm 미만, 8.5nm 미만, 8nm 미만, 7.5nm 미만, 7nm 미만, 6.5nm 미만, 6nm 미만, 5.5nm 미만, 5nm 미만, 4.5nm 미만, 4nm 미만, 3.5nm 미만, 3nm 미만, 2.5nm 미만, 2nm 미만, 1.5nm 미만, 1nm 미만, 0.5nm 미만, 및 이들 사이의 서브-범위 및 모든 범위에서 스크레치 폭을 갖도록 내스크레치성을 나타낸다. 여기에 기재된 스크레치 폭은 층 (200)의 원래 및 영향받지 않은 표면으로부터 측정될 수 있다. 다시 말해서, 상기 스크레치 폭은 층으로 다이아몬드 베르코비치 압입자의 침투에 의해 유발된 층 물질의 이동에 기인한 스크레치의 가장자리 주변에 쌓아질 수 있는 소정의 층 (200)을 포함하지 않는다.
하나 이상의 구체 예에서, 여기에 기재된 층 (200)은 가닛 사포 시험을 사용하여 평가된 경우 내스크레치성을 나타낼 수 있다. 가닛 사포 시험은, 휴대폰과 같은, 휴대용 전자 장치에 혼입된 경우, 여기에 기재된 물질의 사용의 일상의 조건을 되풀이하거나 모방하도록 의도된다. 하나 이상의 구체 예에서, 여기에 기재된 물질은 표면을 손으로 (3M사에 공급된) 150-그릿 가닛 사포로 한번 문지른 후, 맨눈으로 관찰한 경우, 층을 포함하는 표면에 어떤 스크레치가 실질적으로 없다.
상기 층 (200)은 0.05㎛ 또는 0.1㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 층 (200)의 두께는 2㎛ 이상, 또는 3㎛ 이상일 수 있다. 특정 층 (200)은 0.05㎛, 0.06㎛, 0.07㎛, 0.08㎛, 0.09㎛, 0.1㎛, 0.2㎛, 0.3㎛, 0.4㎛, 0.5㎛, 0.6㎛, 0.7㎛, 0.8㎛, 0.9㎛, 1.0㎛, 1.1㎛, 1.3㎛, 1.4㎛, 1.5㎛, 1.6㎛, 1.7㎛, 1.8㎛, 1.9㎛, 2.1㎛, 2.2㎛, 2.3㎛, 2.4㎛, 2.5㎛, 2.6㎛, 2.7㎛, 2.8㎛, 2.9㎛, 3.0㎛ 및 이들 사이의 서브-범위 및 모든 범위의 두께를 가질 수 있다. 상기 층 (200)의 두께는 실질적으로 균일할 수 있다.
하나 이상의 구체 예에 따른 층 (200)은 광학 영역 (즉, 약 380nm 내지 약 780nm의 파장 범위)에서 실질적으로 맑거나 또는 투명할 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 층 (200)은 적층-기판 (10)의 반사도를 유지하거나 또는 감소시키며, 상기 적층-기판 (10)의 반사도를 의도적으로 증가시키기 위한 어떤 물질을 포함하지 않는다. 하나 이상의 선택적인 구체 예에서, 상기 층 (200)은 실질적으로 불투명일 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 층 (200)은 약 1.8 내지 2.2 범위에서 평균 굴절률을 갖는다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 층 (200) 및/또는 적층-기판 (10)은 반사 또는 투과 색조 (color tone)를 제공하지 않는다 (또는, 다시 말해서, 제공된 반사 색조는 중성적이거나 무색이다). 하나 이상의 구체 예에서, 상기 적층-기판 (10)은, 광원 D65로, 분광광도계 (spectrophotometer)를 사용하여 경면 (specular) 반사율 측정으로부터 결정된, 약 -2 내지 약 2 범위 (예를 들어, -1.5 내지 1.5, -1 내지 1, -0.5 내지 0.5, -0.25 내지 0.25, -0.1 내지 0.1, 및 이들 사이의 서브-범위 및 모든 범위)에서 CIE a*; 약 -4 내지 약 4 범위 (예를 들어, 약 -3.5 내지 3.5, -3 내지 3, -2.5 내지 2, -2 내지 2, -1.5 내지 1.5, -1 내지 1, -0.5 내지 0.5, -0.1 내지 0.1, -0.05 내지 0.05, 및 이들 사이의 서브-범위 및 모든 범위)에서 CIE b*; 및 약 90 내지 약 100 범위 (예를 들어, 91 내지 100, 92 내지 100, 93 내지 100, 94 내지 100, 95 내지 100, 96 내지 100, 97 내지 100, 98 내지 100, 및 이들 사이의 서브-범위 및 모든 범위)에서 CIE L*의, 투과율에서 CIELAB 색 공간 좌표에 존재하는 색상을 갖는다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 적층-기판 (10)은, 광원 D65로, 분광광도계를 사용하여 경면 반사율 측정으로부터 결정된, 약 -2 내지 약 2 범위 (예를 들어, -1.5 내지 1.5, -1 내지 1, -0.5 내지 0.5, -0.25 내지 0.25, -0.1 내지 0.1, 및 이들 사이의 서브-범위 및 모든 범위)에서 CIE a*; 약 -4 내지 약 4 범위 (예를 들어, 약 -3.5 내지 3.5, -3 내지 3, -2.5 내지 2, -2 내지 2, -1.5 내지 1.5, -1 내지 1, -0.5 내지 0.5, -0.1 내지 0.1, -0.05 내지 0.05, 및 이들 사이의 서브-범위 및 모든 범위)에서 CIE b*; 및 50 이하 (예를 들어, 45 이하, 40 이하, 35 이하, 30 이하, 25 이하, 20 이하, 또는 15 이하, 이들 사이의 서브-범위 및 모든 범위)의 CIE L*의, CIELAB 색 공간 좌표에 존재하는 반사율 색상을 갖는다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 층 (200)은 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물, 금속 붕화물, 다이아몬드-형 탄소 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 층 (200)은 금속 산질화물 및/또는 산탄화물 (oxycarbides)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물, 금속 탄화물, 금속 산탄화물, 및/또는 금속 붕화물에 활용된 금속(들)은 B, Al, Si, Ti, V, Cr, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Hf, Ta, W 및 이의 조합을 포함할 수 있다. 상기 층 (200)에 포함될 수 있는 적절한 물질의 예로는 Si3N4, AlN, AlOxNy, SiOxNy, AlxSiyN, SiC 및 기타 유사 물질을 포함한다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 층 (200)은 상기 층 도처에 동일한 물질을 포함한다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 층 (200)은 산소 함량 구배 (gradient), 질소 함량 구배, 실리콘 함량 구배 및 알루미늄 함량 구배 및 이의 다양한 조합을 포함할 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "구배"는 층의 조성물에서 원소의 원자%에 변화를 의미한다. 원소의 원자%에서 변화는 층 (200)의 복수의 서브-층 (도시되지 않음) 중에서 발생할 수 있다. 몇몇 경우에서, 서로 원소의 다른 원자%를 갖는 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120 또는 심지어 130까지의 서브-층은 구배를 갖는 층을 형성하는데 활용될 수 있다. 산소 구배를 포함하는 층에서, 상기 층 및 기판 (100) 사이의 계면에서 또는 근처에서 층의 조성물에서 산소의 양 (원자%)은 층의 대향 면에서 또는 근처에서 (또는 여기에 기재된 바와 같은, 층 (200) 및 부가적인 층 사이 계면 근처에서) 및 이들 사이에 다른 지역에서 층의 조성물 내의 산소의 양 (원자%)과 다를 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 층 (200)에서 조성물 구배는 실리콘/알루미늄 조성물 구배를 포함할 수 있고, 여기서 실리콘 및 알루미늄의 원자%는 서로 독립적으로 또는 서로 연관되어 층의 두께에 따라 변화한다. 다른 구체 예에서, 상기 조성물 구배는 산소/질소 조성물 구배를 포함할 수 있고, 여기서 산소 및 질소의 원자%는 서로 독립적으로 또는 서로 연관되어 층의 두께에 따라 변화한다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 기판 (100) 및 층 (200) 사이에 계면에서 또는 근처에서 산소 대 질소의 비는 상기 층 (200)의 대향 면에서 (또는 여기에 기재된 바와 같은, 층 (200) 및 부가적인 층 사이에 계면 근처에서) 및 이들 사이에 다른 지역에서 산소 대 질소의 비를 초과할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판 (100) 및 층 (200) 사이의 계면에서 또는 근처에서 층 (200)에 존재하는 질소가 없거나 또는 거의 없을 수 있고, 및/또는 층 (200)의 대향 면에서 (또는 여기에 기재된 바와 같은, 층 (200) 및 부가적인 층 사이에 계면 근처에서) 층 (200)에 존재하는 산소가 없거나 또는 거의 없을 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 기판 (100) 및 층 (200) 사이의 계면에서 또는 근처에서 실리콘 대 알루미늄의 비는 상기 층 (200)의 대향 면에서 (또는 여기에 기재된 바와 같은, 층 (200) 및 부가적인 층 사이 계면 근처에서) 실리콘 대 알루미늄의 비를 초과할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판 (100) 및 층 (200) 사이의 계면에서 또는 근처에서 층 (200)에 존재하는 알루미늄이 없거나 또는 거의 없을 수 있고 및/또는 층 (200)의 대향 면에서 (또는 여기에 기재된 바와 같이, 층 (200) 및 부가적인 층 사이 계면 근처에서) 층에 존재하는 실리콘이 없거나 또는 거의 없을 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 산소 함량 구배 및/또는 질소 함량 구배는 침착 공정으로 (즉, 층 (200)이 기판 (100) 상으로 침착되는 침착 챔버로) 도입된 산소 가스 및/또는 질소 가스의 유속에 의해 조절될 수 있다. 산소 또는 질소 함량을 증가시키기 위해, 산소 또는 질소의 유속은 증가된다. 몇몇 구체 예에서, 상기 알루미늄 및/또는 실리콘 구배는 알루미늄 및/또는 실리콘 공급 물질로 향하는 전력을 조절하는 단계에 의해 조절될 수 있다 (예를 들어, 스퍼터링이 층을 형성하는데 사용된 경우, 알루미늄 및/또는 실리콘 스퍼터링 타겟으로 향하는 전력은 조절된다). 알루미늄 또는 실리콘 함량을 증가시키기 위해, 상기 알루미늄 및/또는 실리콘 공급 물질로 향하는 전력은 증가된다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 적층-기판 (10)은 하나 이상이 부가적인 층 (300)을 포함할 수 있다. 상기 부가적인 층 (300)은 (도 1d에 나타낸 바와 같이) 층 (200) 위에 또는 (도 1e에 나타낸 바와 같이) 층 (200) 및 기판 (100) 사이에 배치될 수 있다. 다수의 층이 활용되는 경우, 제1 부가적인 층 (310)은 (도 1f에 나타낸 바와 같이) 층 (200) 및 기판 (100) 사이 배치될 수 있고, 제2 부가적인 층 (320)은 층 (200)상에 배치될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 하나 이상의 부가적인 층 (300)은 적층-기판의 하나 이상의 광학 특성 (예를 들어, 평균 광 반사도, 평균 광 투과도, 반사율, 투과율, 반사율에서 색상 및/또는 투과율에서 색상)을 조종할 수 있고, 및/또는 적층-기판에 내-스크레치성을 부여할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 부가적인 층 (300)은 층의 굴절률보다 낮은 굴절률을 나타낼 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 하나 이상의 부가적인 층 (300)은 층과 같거나 또는 다른 두께를 가질 수 있고, 이의 굴절률과 조합하여, 하나 이상의 부가적인 층은 적층-기판의 평균 광 반사도, 평균 광 투과도, 반사율, 투과율, 투과율에서 색상 및/또는 반사율에서 색상을 변경할 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 하나 이상의 부가적인 층은 상기 적층-기판의 내-스크레치성을 변경시키기 위해 특정 경도 및/또는 두께를 가질 수 있다.
하나의 변형에서, 하나 이상의 부가적인 층 (300)은 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 대표적인 금속은 B, Al, Si, Ti, V, Cr, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Hf, Ta 및 W을 포함한다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 층 (200)은 AlOxNy를 포함할 수 있고, 부가적인 층 (300)은 SiO2 또는 Al2O3를 포함할 수 있다. 또 다른 변형에서, 상기 적층-기판은 SiO2 또는 Al2O3의 제1 부가적인 층 및 SiO2 및 Al2O3의 다른 층을 포함하는 제2 부가적인 층을 포함할 수 있다. 상기 제1 부가적인 층 및 제2 부가적인 층은 기타 물질 또는 동일한 물질을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 부가적인 층은 서로 같거나 또는 다른 두께 또는 층으로서 (각각 또는 함께) 같거나 또는 다른 두께를 나타낼 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 상기 부가적인 층은 균열 완화층을 포함할 수 있고, 이러한 층은 층 및 기판 사이에 배치될 수 있다. 대표적인 균열 완화층의 예들은 2013년 10원 11일자에 출원된 미국 특허출원 제14/052,055호, 2013년 10월 14일자에 출원된 미국 특허출원 제14/053,093호, 및 2013년 10월 14일자에 출원된 미국 특허출원 제14/053,139호에 기재되어 있고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 층 (200)에 활용된 물질은 이의 다양한 특성을 최적화하도록 선택될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 층 (200)의 산소 함량은 이의 광학 특성 및/또는 기계적 특성 (예를 들어, 경도, 모듈러스, 등)을 조정하기 위해 변경될 수 있다. Al2O3, SiO2, SiOxNy, AlOxNy와 같은 산소-함유 물질은, 시야각 (viewing angle)이 수직 입사 (normal incidence) (즉, 0도 (degrees))에서 경사 입사 (oblique incidence) (예를 들어, 70도 이상, 75도 이상, 80도 이상, 85도 이상, 86도 이상, 87도 이상, 88도 이상, 89도 이상 또는 89.5도 이상; 경사 입사는 90도 미만일 수 있다)로 변화됨에 따라, 반사율 색상 점 상에 변화를 최소화하는데 활용될 수 있다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 층 (200)에서 또는 이의 서브-층 중 어떤 하나에서 산소의 양은 상기 층 (200)의 굴절률 및/또는 이의 다른 특성을 조절하기 위해 조정될 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 층 (200)에 활용된 물질은 층의 내스크레치성을 최적화하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, Si3N4, AlN, SiC 및 이와 유사한 것은 특정 성질 (예를 들어, 경도)을 위해 사용될 수 있고, 층 (200)에 활용된 물질의 적어도 50중량%를 포함할 수 있다. 이들 물질은 층 (200)에 활용된 물질의 55중량% 이상, 60중량% 이상, 65중량% 이상, 70중량% 이상 또는 75중량% 이상을 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 층 (200)은 기술분야에서 알려진 어떤 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 적절한 방법은 화학적 기상 침착 (예를 들어, 플라즈마 강화 화학적 기상 침착), 물리적 기상 침착 (예를 들어, 반응성 또는 비반응성 스퍼터링 또는 레이저 절삭 (laser ablation)), 열 또는 e-빔 증발 및/또는 원자 층 침착과 같은, 불연속 또는 연속 진공 침착 공정을 포함한다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 층 (200)은 원자 레이저 침착 이외의 다른 방법들에 의해 형성될 수 있다. 상기 층 (200)은, 만약 층이 원자 층 침착에 의해 형성되는 것보다 덜 등각 (conformal)일 수 있고, 또는 원자 층 침착에 의해 형성된 다른 층보다 덜 등각일 수 있다. 몇몇 경우에서, 상기 기판 (100)은 미세균열을 포함할 수 있다; 그러나, 층 (200)은 유리에서 확인된 상당한 수의 미세균열을 채우지 못한다.
적층-기판
하나 이상의 구체 예에서, 상기 적층-기판 (10)은 약 50㎚ 이상 또는 약 100㎚ 이상 (예를 들어, 약 100㎚ 내지 약 300㎚, 약 100㎚ 내지 약 400㎚, 약 100㎚ 내지 약 500㎚, 약 100㎚ 내지 약 600㎚, 약 200㎚ 내지 약 300㎚, 약 200㎚ 내지 약 400㎚, 약 200㎚ 내지 약 500㎚, 또는 약 200㎚ 내지 약 600㎚)의 압입 깊이를 따라 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 8GPa 초과의 경도를 갖는다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 적층-기판 (10)는 이러한 압입 깊이에 따라 약 16GPa 이상, 약 17GPa 이상, 약 18GPa 이상, 약 19GPa 이상, 약 20GPa 이상, 약 22GPa 이상의 경도를 갖는다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 상기 적층-기판 (10)은 약 50㎚ 이상 또는 약 100㎚ 이상 (예를 들어, 약 100㎚ 내지 약 300㎚, 약 100㎚ 내지 약 400㎚, 약 100㎚ 내지 약 500㎚, 약 100㎚ 내지 약 600㎚, 약 200㎚ 내지 약 300㎚, 약 200㎚ 내지 약 400㎚, 약 200㎚ 내지 약 500㎚, 또는 약 200㎚ 내지 약 600㎚)의 압입 깊이에 따라 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 약 15GPa 내지 약 25GPa, 약 16GPa 내지 약 25GPa, 약 18GPa 내지 약 25GPa, 약 20GPa 내지 약 25GPa, 약 22GPa 내지 약 25GPa, 약 23GPa 내지 약 25GPa 및 이들 사이에 서브-범위 및 모든 범위에서 측정된 경도를 나타낼 수 있다. 상기 적층-기판 (10)의 경도는, 상기 층 (200)의 존재에 기인하여, 몇몇 경우에서 기저 기판 (100)의 경도를 초과한다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 적층-기판은 이의 평균 휨 강도를 특징으로 할 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "평균 휨 강도"는, 링-온-링, 볼-온-링, 또는 볼 낙하 시험과 같은 방법을 통해 시험된 것으로, 적층-기판이 휨 하중 (flexural load) 하에서 파괴 또는 파손되는 강도, 또는 적층-기판 (예를 들어, 적층-기판 (10) 및/또는 기판 (100))의 휨 강도를 의미하는 것으로 의도된다. "평균 휨 강도"는 적어도 5 샘플, 적어도 10 샘플 또는 적어도 15 샘플 또는 적어도 20 샘플을 사용하여 측정된다. "평균 휨 강도"는 또한 하중, 응력 및 기술분야에서 알려진 다른 측정 파라미터의 면에서 기계적 평균을 포함할 수 있다. 좀 더 광범위하게, "평균 휨 강도"는 또한 볼 낙하 시험과 같은 다른 시험에 의해 정의될 수 있고, 여기서 표면 휨 강도는 파단 없이 견딜 수 있는 볼 낙하 높이를 특징으로 한다. 적층-기판 표면 강도는 또한 장치 구조에서 시험될 수 있고, 여기서 적층-기판 (예를 들어, 적층-기판 (10) 및/또는 기판 (100)) 제품을 함유하는 가전제품 또는 장치는 표면 휨 응력 (즉, 낙하 시험)을 생성할 수 있는 다른 배향에서 낙하된다. "평균 휨 강도"는, 몇몇 경우에서, 또한 3-점 굽힘 또는 4-점 굽힘 시험과 같은, 기술분야에서 알려진 기타 방법에 의해 시험된 바와 같은 강도를 혼입할 수 있다. 몇몇 경우에서, 이들 시험 방법들은 제품 (예를 들어, 적층-기판 (10) 및/또는 기판 (100))의 가장자리 강도에 의해 상당한 영향을 받을 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 적층-기판은, 마모되기 전에 적층-기판의 평균 휨 강도와 실질적으로 동일한, 마모 후에 여기에 기재되고 링-온 링 시험에 의해 측정된 것으로, 평균 휨 강도를 나타낸다. 적층-기판 또는 기판이 마모된 후 평균 휨 강도는 "마모 강도"로 언급될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "마모된"은 기판 또는 적층-기판의 표면이 마모에 적용된 공정을 포함한다. 이러한 마모된 기판 또는 적층-기판의 평균 휨 강도는, 기판 또는 적층-기판이 사용에 적용된 이후에, 상기 기판 또는 적층-기판의 강도의 지표를 제공할 수 있다. 다시 말해서, 마모 강도는, 기판 또는 적층-기판의 평균 휨 강도가 흠 또는 표면 손상의 도입 이후의 서비스중에 목표 수준 이상에서 유지되도록, 기판 또는 적층-기판이 흠 또는 표면 손상에 대해 얼마나 견디는지에 대한 지표를 제공한다. 여기에 사용된 바와 같은, 기판 또는 적층-기판의 표면을 마모하는 하나의 방법은, 공기가 입자 (예를 들어, SiC)를 가속시키기 위해 사용되어 이들을 기판 또는 적층-기판의 표면과 충돌시키는 방법에 대해 일반적으로 준비된, ASTM Method C158-02에 기재되어 있다. 상기 적측-기판의 평균 휨 강도는 링-온-링 파단 시험에 의해 측정된다.
링-온-링 파단 시험은 하중 링 및 지지 링 사이에 기판 또는 적층-기판을 놓는 단계를 포함한다. 적층-기판이 시험되는 경우에서, 층 (200)이 배치된 적층-기판의 측면은, 하중 링 및 지지 링 사이에서 장력으로 유지된다. 여기에 기재된 구체 예에서, 상기 하중 링은 0.5 인치의 직경을 갖고, 상기 지지 링은 1 인치의 직경을 갖는다. 이러한 구체 예의 시험 파라미터는 약 1.6㎜인 접촉 반경, 및 1.2㎜/minute의 크로스-헤드 (cross-head) 속도를 포함한다. 평균 휨 강도를 측정하기 위해, 하중은 하중 링에 적용되어 기판 또는 적층-기판이 파괴 또는 파손되는 응력을 결정한다. 시험이 수행되기 전에, 접착 필름은 깨진 유리 파편을 함유하도록 기판 또는 적층-기판의 양 측면에 놓일 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 적층-기판 (10)은 마모되기 전 제1 평균 휨 강도, 및 마모된 후 제2 평균 휨 강도를 나타내고, 여기서 제2 평균 휨 강도는 제1 평균 휨 강도와 실질적으로 동일하거나, 또는 제1 평균 휨 강도의 적어도 80%, 적어도 82%, 적어도 84%, 적어도 86%, 적어도 88%, 적어도 90%, 적어도 92%, 적어도 94%, 적어도 96%, 적어도 98%, 또는 적어도 99%이다.
여기에 기재된 적층-기판 (10)의 구체 예는 반복된 낙하 시험에 적용되는 경우 또는 물체가 적층-기판의 주 표면상으로 낙하되는 반복된 시험에 적용되는 경우 개선된 내파괴성을 입증한다. 기술분야의 당업자가 낙하 시험에 대하여 다양한 실험적 파라미터를 고려할 수 있지만, 여기에 기재된 적층 기판 (10)은 낙하 시험에서 낙하 표면상으로 적어도 100㎝의 높이로부터, 또는 적어도 150㎝의 높이로부터, 또는 적어도 200㎝의 높이로부터, 또는 약 220㎝의 높이로부터 낙하된 경우 파괴를 견딜 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 기술분야의 당업자는 물체가 적층-기판의 주 표면상으로 낙하되는 시험에 대하여 다양한 실험적 파라미터를 고려할 수 있지만, 여기에 기재된 적층-기판 (10)은 이러한 물체가 적어도 10cm, 20cm, 30cm, 40cm, 50cm, 60cm, 70cm, 80cm, 90cm, 100cm, 110cm, 120cm, 130cm, 140cm, 150cm, 160cm, 170cm, 180cm, 190cm, 200cm, 210cm, 또는 220cm 및 이들 사이에 서브-범위 및 모든 범위의 높이로부터 적층-기판상으로 낙하된 경우 파괴를 견딜 수 있다. 이 시험은 볼 낙하 시험과 유사 또는 동일할 수 있거나 또는 적층-기판의 표면에 충격을 줄 수 있는 "실세계" 물체 (예를 들어, 물체는 특정 경도 및/또는 삐죽삐죽하거나 또는 거친 표면을 가질 수 있다)를 모의실험하도록 선택된 특정 물체를 사용할 수 있다. 여기서 사용된 바와 같은, 용어 "파괴"는 층 (200), 기판 (100) 및/또는 적층-기판 (10)에서 균열, 칩, 또는 심지어 기계적 결함을 포함한다.
상기 적층-기판의 개선된 생존성을 입증하기 위해, 상기 적층-기판 (10)은 적층-기판이 평면각에서, 비-평면 각에서, 또는 모두에서 낙하 표면과 접촉하는 경우 파괴를 견딜 수 있다. 여기서 사용된 바와 같은, "평면각"은 낙하 표면에 대해 180°를 의미한다. 낙하 표면에 대해 다양한 각은 "비-평면각"으로 고려된다. 하기 실시 예에서, 상기 비-평면각은 낙하 표면에 대해 30°이다. 유사하게 상기 적층-기판의 개선된 생존성을 입증하기 위해, 상기 적층-기판 (10)은 물체 (예를 들어, 단단하고 및/또는 날카로운 물체)가, 여기에 정의된 바와 같은, 평면각에서, 비-평면 각에서, 또는 모두에서 적층-기판과 접촉한 경우 파괴를 견딜 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 낙하 시험이 고려된 경우, 낙하 표면은 제품 및/또는 장치 (예를 들어, 전자 장치)가, 아스팔트와 같은, "실세계" 표면상에 낙하된 경우 결과할 수 있는 손상은 모의실험하도록 구성된 마모 표면이다. 마모 표면상으로 반복된 낙하에서 생존한다는 것은 아스팔트뿐만 아니라, 다른 표면, 예를 들어, 콘크리트 또는 화강암에 대하여 우수한 성능의 지표이다. 다양한 물질들은 마모 표면으로 고려된다. 특정 구체 예에서, SiC 사포, 설계제작된 사포와 같은, 사포, 또는 마모 표면이 지지체 (예를 들어, 스틸 플레이트) 상에 배치된, 기술분야의 당업자에게 알려진 비교 가능한 경도 및/또는 샤프니스 (sharpness)을 갖는 어떤 마모 물질이다. 180 그릿 및 약 80㎛의 평균 입자 크기를 갖는 SiC 사포는, 알려진 범위의 입자 샤프니스, 콘크리트 또는 아스팔트보다 더 일관성있는 표면 토포그래피 (topography), 및 바람직한 수준의 견본 표면 손상을 생산하는 입자 크기 및 샤프니스를 갖기 때문에, 사용될 수 있다. 여기에 기재된 낙하 시험에 사용될 수 있는 상업적으로 이용 가능한 180 그릿 SiC 사포의 하나의 비-제한 예는 Indasa에 의해 생산된 Rhynowet® 180 그릿 SiC 사포이다.
시험에서, 사포는 콘크리트 또는 아스팔트 낙하 표면의 반복된 사용에서 관찰된 "노화" 영향을 피하기 위해 각 낙하 후에 대체될 수 있다. 노화에 부가하여, 다른 아스팔트 모폴로지 및/또는 다른 온도 및 습도는 아스팔트의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 콘크르트 또는 아스팔트와 달리, 사포 마모 표면은 모든 샘플 전체에 걸쳐 일정 양의 손상을 전달한다.
더욱이, 낙하 시험 (이의 실시 예는 하기에 제공된다)에서, 다양한 낙하 높이는 활용된다. 예를 들어, 낙하 시험은 최소 낙하 높이 (예를 들어, 약 1미터의 낙하 높이)를 활용할 수 있다. 약 20개 적층-기판의 샘플 세트는 그 다음 각 샘플이 파괴되지 않거나 또는 파괴되는 것을 관찰하기 위해 이 낙하 높이로부터 각각 낙하된다. 상기 적층-기판 (또는 시험되는 기판 또는 기타 물질)이 파괴된 때, 시험을 중단된다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "파괴"는 적층 기판 또는 기판 단독 (여기서 낙하 시험은 맨 기판상에 수행됨)의 전체 두께를 침투하는 균열의 존재를 포함한다. 만약 상기 적층-기판이 낙하 높이로부터 낙하된 후에 파괴되지 않는다면, 상기 낙하 시험은 또한 중단될 수 있거나, 또는 상기 적층-기판 (또는 시험되는 기판 또는 기타 물질)은 그 최대 높이로부터 반복적으로 낙하될 수 있다. 상기 낙하 시험 절차는 적층-기판, 기판, 또는 기타 물질이 장치에 포함된 경우, 동일할 수 있고, 상기 장치는 그 다음 적층-기판, 기판 및/또는 기타 물질과 동일한 방식으로 낙하 시험에 적용된다. 상기 적층-기판의 배향은 적층-기판 및 낙하 표면 사이에 충격이 발생하는 표면을 조절하기 위해 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 적층-기판의 배향은 층이 배치된 표면상에서 충격이 발생하도록 조절될 수 있다.
물체가 적층-기판의 표면상으로 낙하하는 시험에서, 상기 층 (200)을 포함하는 적층-기판의 표면은 낙하될 물체에 노출된다. 다시 말해서, 상기 층 (200)을 포함하는 적층-기판 (10)의 표면은 낙하된 물체에 의해 부여된 휨 응력을 경험한다. 여기에서 별도로 기재된 바와 같이, 물체는 알려진 볼 낙하 시험 방법에 따라 선택될 수 있고 및/또는 특정 경도 및/또는 날카롭고 및/또는 삐죽삐죽한 표면에 대해 선택될 수 있어, 적층-기판 (10)의 표면상으로 휨 응력을 적용하기 바로 전 또는 동시에 표면상으로 손상 (예를 들어, 스크레치)을 부여한다. 이러한 구체 예에서, 상기 층 (200)을 포함하는 적층-기판 (10)의 표면은 표면 손상 및 휨 응력을 경험한다.
상기 적층 기판 (10)의 표면이 휨 응력이 적층-기판에 적용되기 바로 전 또는 동시에 손상되는 시험의 다른 변형은 활용될 수 있다. 예를 들어, 상기 적층-기판의 표면은 표면을 따라 사포를 문지르는 단계, 표면상으로 모래 입자를 낙하 또는 타격하는 단계 및 이와 유사한 것에 의해 손상될 수 있고, 그 다음 휨 응력 시험 (예를 들어, 볼 낙하, 링-온-링, 또는 볼-온-링)에 적층-기판을 적용시킨다.
물체가 적층-기판 (10)의 표면상으로 낙하되는 시험에서, 물체에 대하여 다양한 낙하 높이는 활용된다. 예를 들어, 물체가 적층-기판 (10)상으로 낙하되는 시험은 시작하는 최소 낙하 높이 (예를 들어, 약 10-20㎝의 낙하 높이)를 활용할 수 있고, 연속적 낙하를 위해 설정된 또는 변화 가능한 증분 (increments) 만큼 높이를 증가할 수 있다. 상기 적층-기판 (또는 시험될 기판 또는 기타 물질)이 파괴된 때, 시험은 중단된다. 선택적으로, 만약 낙하 높이가 최대 낙하 높이 (예를 들어, 약 220㎝의 높이)에 도달하고, 물체가 이의 표면상으로 낙하된 후에 상기 적층-기판 (또는 시험될 기판 또는 기타 물질)이 파괴되지 않는다면, 상기 시험은 또한 중단될 수 있거나, 또는 적층-기판 (또는 시험될 기판 또는 기타 물질)은 그 최대 높이로부터 반복된 물체 낙하에 적용될 수 있다. 이들 시험 절차는 적층-기판, 기판, 또는 기타 물질이 제품용 장치에 포함되는 경우와 동일할 수 있고, 상기 장치는 그 다음 적층-기판, 기판 및/또는 기타 부품과 동일한 방식으로 시험에 적용된다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 샘플의 적어도 약 60%는 여기에 기재된 낙하 시험에서 생존한다. 다른 구체 예에서, 상기 샘플의 적어도 약 65%, 적어도 약 70%, 적어도 약 75%, 적어도 약 80%, 적어도 약 85%, 또는 적어도 약 90%는 여기에 기재된 낙하 시험에 생존한다. 이러한 구체 예에서, 상기 적층 기판 (10)은 적어도 60% 생존성 (또는 적어도 65% 생존성, 적어도 70% 생존성, 적어도 75% 생존성, 적어도 80% 생존성, 적어도 85% 생존성, 또는 적어도 90% 생존성)을 갖는 것을 특징으로 한다.
하나 이상의 구체 예에서, 개선된 내스크레치성은 활용된 기저 기판 (100)과 무관하게, 여기에서의 적층-기판 (10)에 의해 나타난다. 더욱이, 상기 적층-기판 (10)의 내파괴성은 또한 기판이 강화 유리 또는 강화되지 않은 유리를 포함하는 경우 관찰된다. 상기 적층-기판 (10)의 내파괴성은 기판이 결정질 기판 및/또는 (유리를 포함하거나 또는 배제하는) 비결정질 기판을 포함하든지 간에 관찰될 수 있다. 이러한 개선은 (예를 들어, 침착 조건 또는 공정 또는 다른 원인에 의해) 층 (200)에 존재하거나 또는 (예를 들어, 적층-기판 (10) 및 낙하 표면 사이에 충격에 의해) 층으로 도입된 흠이 기판 (100)으로 도입되거나 또는 침투되는 것을 방지하는 역할을 상기 층 (200)이 하는 것으로 나타낸다.
하나 이상의 구체 예에서, 특히 기판이 유리 기판을 포함하는 경우, 상기 기판 (100)의 강도는 내파괴성의 수준에서 역할을 수행한다. 전술된 바와 같이, 강화되지 않고 층 (200)과 조합된 유리 기판은, 낙하 시험에서 개선된 내파괴성을 나타낸다; 그러나, 상기 층 (200)과 강화 기판의 조합은 (강화되지 않았지만, 층 (200)과 조합된 맨 유리 기판 및/또는 기판에 대한) 낙하 시험에서 내파괴성의 훨씬 더 큰 개선을 입증한다. 하나 이상의 구체 예에서, 깊은 층의 깊이 (예를 들어, >50㎛)를 갖는 유리 기판을 포함하고 및/또는 특정 DOC에서 약간의 CS가 있도록 강화된 물질은, 낙하 시험에 훨씬 큰 내파괴성을 입증한다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 적층-기판 (10)은 가시 범위 (예를 들어, 380nm-780nm)에 걸쳐 결정된, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 또는 90% 이상의 평균 투과율을 나타낸다. 몇몇 특정 구체 예에서, 상기 적층-기판 (10)은 약 90.5% 이상, 91% 이상, 91.5% 이상, 92% 이상, 92.5% 이상, 93% 이상, 93.5% 이상, 94% 이상, 94.5% 이상, 또는 95% 이상의 평균 투과율을 나타낸다. 몇몇 변형에서, 상기 적층-기판 (10)은 가시 범위 (예를 들어, 380㎚ - 780nm)에 걸쳐, 실질적으로 불투명이고 및/또는 약 10% 이하의 평균 투과율을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 평균 투과율은 약 9% 이하, 약 8% 이하, 약 7% 이하, 약 6% 이하, 약 5% 이하, 약 4% 이하, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 약 1% 이하 또는 심지어 0%, 및 이들 사이에 서브-범위 및 모든 범위일 수 있다.
하나 이상의 구체 예에서, 상기 적층-기판 (10)은 가시 범위 (예를 들어, 380㎚ - 780㎚)에 걸쳐, 10% 이하인 평균 총 반사도를 갖는다. 예를 들어, 상기 적층-기판 (10)은 9% 이하, 8% 이하, 7% 이하, 6% 이하의 총 반사도를 가질 수 있다. 몇몇 특정 구체 예에서, 상기 적층-기판 (10)은 6.9% 이하, 6.8% 이하, 6.7% 이하, 6.6% 이하, 6.5% 이하, 6.4% 이하, 6.3% 이하, 6.2% 이하, 6.1% 이하, 6.0% 이하, 5.9% 이하, 5.8% 이하, 5.7% 이하, 5.6% 이하, 5.5% 이하의 평균 총 반사도를 나타낸다. 하나 이상의 구체 예에 따르면, 상기 적층-기판 (10)은 기판 (100)의 총 반사도 이하인 총 반사도를 갖는다.
상기 적층-기판 (10)은 층 (200) 상에 또는 층 (200)으로부터 기판 (100)의 대향 표면상에 (예를 들어, 도 1에 나타낸, 제2 대향 주 표면 (112)상에) 배치된 하나 이상의 기능성 층(들)을 포함할 수 있다. 이러한 기능성 층 (들)은 IR 차단층, UV 차단층, 전도성층, 반도체층, 전자층, 박막 트랜지스터 층, 터치-센서 층, 영상-디스플레이 층, 형광층, 인광층 (phosphorescent layer), 발-광 (light-emitting) 층, 파장-선택성 반사층, 헤드-업 디스플레이 층, 항-반사층, 방현층, 방진층 (dirt-resistant layer), 자가-세정층 (self-cleaning layer), 배리어층 (barrier layer), 패시베이션층 (passivation layer), 밀폐층 (hermetic layer), 확산-차단층 (diffusion-blocking layer), 내지문층 (fingerprint resistant layer) 또는 이의 조합을 포함할 수 있다.
본 개시의 제2 관점은 여기에 기재된 적층-기판 (10)을 포함하는 장치 및/또는 제품과 관련된다. 상기 적층-기판 (10)은 장치 및/또는 제품의 하우징 일부 또는 전부로 사용될 수 있다. 상기 적층-기판 (10)은 또한 장치 및/또는 제품에 포함된 디스플레이용 커버로서 사용될 수 있다. 대표적인 장치는 전자 장치 (예를 들어, 휴대폰, 스마트폰, 테블릿, 비디오 플레이어, 정보 단말기, 랩탑 컴퓨터, 등), 건축용 구조물 (예를 들어, 조리대 또는 벽), 가전제품 (예를 들어, 쿡탑, 냉장고 및 식기세척기의 문들, 등), 정보 디스플레이 (예를 들어, 화이트보드), 자동차용 부품 (예를 들어, 계기판 패널, 방풍, 창 부품, 등) 및 이와 유사한 것과 같은 것을 포함한다.
본 개시의 또 다른 관점은 여기에 기재된 바와 같이, 제품 및/또는 장치를 형성하기 위한 방법과 관련되다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 방법은 대향하는 주 표면을 포함하는, 여기에 기재된 바와 같이, 기판을 제공하는 단계, 및 제품 및/또는 장치와 조립되고, 상기 장치가 낙하 표면상으로 적어도 100㎝의 높이로부터 낙하 시험에 있거나, 또는 물체가 적어도 100㎝의 높이에서 적층-기판상으로 낙하되는 시험에 적용된 경우 파괴를 견딜 수 있는 적층-기판을 형성하기 위해, 제1 대향하는 주 표면 상에 층 (200)을 배치하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 장치와 적층-기판을 조립하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 구체 예에서, 상기 방법은 원자 층 침착, 화학적 기상 침착, 물리적 기상 침착, 열 증발 또는 이의 조합에 의해 층을 배치하는 단계를 포함한다. 몇몇 구체 예에서, 상기 방법은 원자 층 침착 외에 방법들에 의해 층을 배치하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 특정 구체 예에서, 최종 층은 원자 층 침착에 의해 형성된 층 만큼 등각이 아니다.
실시 예
다양한 구체 예들은 하기 실시 예들에 의해 더욱 명확해질 것이다.
실시 예 1
실시 예 A 및 B, 및 비교 예 C 및 D는 표 1에 나타낸 바와 같이 제조된다. 다섯 개의 샘플은 실시 예 A에 따라 제조되어 두께 1㎜, 길이 110㎜ 및 폭 56㎜를 각각 갖는 다섯 개의 강화 유리 기판을 제공한다. 상기 유리 기판은 적어도 약 50 mol% SiO2, 약 12 mol% 내지 약 22 mol% Al2O3; 약 4.5 mol% 내지 약 10 mol% B2O3; 약 10 mol% 내지 약 20 mol% Na2O; 0 mol% 내지 약 5 mol% K2O; 적어도 약 0.1 mol%의 MgO, ZnO, 또는 이의 조합을 포함하는 조성물을 갖는 알루미노보로실리케이트 유리를 포함하고, 여기서 0 mol% ≤ MgO ≤ 6 mol% 및 0 ≤ ZnO ≤ 6 mol%이다. 상기 유리 기판은 3-8 지속시간 동안 약 350℃ 내지 450℃ 범위의 온도로 가열된 용융 질산칼륨 (KNO3) 욕조에 상기 유리 기판을 함침시키는 이온-교환 공정을 사용하여 적어도 약 40㎛의 DOL 및 적어도 약 700MPa의 CS를 나타내도록 강화된다. Si3N4 층은 DC 마그네트론 시스템을 사용하는 이온 보조 DC 스퍼터링 공정을 통해 각각의 유리 기판의 일 측면 상에 침착된다. 상기 층은, 2.1kW에서 공급된 DC 전력으로, 약 60sccm의 속도로 흐르는 아르곤의 존재하에서 약 109.6℃의 온도 및 약 0.5 mTorr의 압력에서 타겟으로부터 스퍼터링된다. 이온 빔은 100 sccm의 질소를 사용하여 0.2kW의 전력에서 발생된다. 실시 예 A의 샘플 상에 최종 Si3N4 층은 약 2㎛의 두께를 갖는다.
10개의 샘플은 실시 예 B에 따라 제조되어 실시 예 A의 기판과 동일한 조성물 및 치수를 갖는 10개의 유리 기판을 제공한다. 상기 유리 기판은 강화되지 않는다. 실시 예 A의 샘플에 활용된 층과 동일한 Si3N4 층은 실시 예 A와 동일한 방식으로 실시 예 B의 각각의 유리 기판의 일 측면 상에 형성된다. 실시 예 B의 샘플 상에 최종 Si3N4 층은 약 2㎛의 두께를 갖는다.
10개의 샘플은 비교 예 C에 따라 제조되어 실시 예 A의 유리 기판과 조성물, 치수, CS 및 DOL에서 동일한 10개의 유리 기판을 제공한다. 비교 예 C의 샘플에 대해 사용된 유리 기판은 어떤 층 또는 코팅과 조합되지 않는다.
하나의 샘플은 비교 예 D에 따라 제조되어 실시 예 A의 기판과 동일한 조성물 및 치수를 갖는 유리 기판을 제공한다. 상기 유리 기판은 어떤 층 또는 코팅과 조합되거나 또는 강화되지 않는다.
| 실시 예 A | 실시 예 B | 비교 예 C | 비교 예 D | |
| 기판 | 강화 유리 | 강화되지 않은 유리 | 강화 유리 | 강화되지 않은 유리 |
| 층 | Si3N4 | Si3N4 | 없음 | 없음 |
실시 예 A, 실시 예 B, 비교 예 C 및 비교 예 D에 따른 각각의 샘플은 휴대폰에 조립된다. 상기 휴대폰은 아스팔트 낙하 표면을 사용하는 낙하 시험을 사용하여 시험된다. 도 9는, 적층-기판 또는 기판이 낙하 표면을 접촉하는 경우 적어도 하나의 배향을 포함하는, 다른 배향 또는 위치를 사용하여, 각 휴대폰 샘플이 1미터의 높이로부터 낙하된 후에, (x-축을 따라) 낙하 시험에 생존한 샘플의 퍼센트를 예시한다.
비교 예 D는 상기에서 제공된 바와 같은 아스팔트 낙하 표면상에 낙하된 경우 파단된다. 비교 예 C의 샘플의 절반은 아스팔트 낙하 표면상에 낙하된 경우 파단된다. 실시 예 B의 샘플의 20퍼센트는 아스팔트 표면상에 낙하된 경우 생존한다. 실시 예 A에 따른 샘플 모두는 아스팔트 낙하 표면상에 낙하되어 생존한다.
실시 예 2
실시 예 E는 9개의 샘플로 준비되고, 이들 중 8개는, 버클리 샌트 (Berkeley Sand) 및 SiC 입자를 사용하여, 하기에 나타낸 바와 같이, 마모된다. 9개의 샘플은 두께 1㎜, 길이 50㎜ 및 폭 50㎜을 갖는 9개의 강화 유리 기판을 제공하여 준비된다. 활용된 유리 기판은 실시 예 1과 동일한 조성물을 갖고, 실시 예 1의 유리 기판과 동일한 방식으로 강화되며, 동일한 CS 및 DOL을 나타낸다. Si3N4 층은 DC 마그네트론 시스템을 사용하는 DC 스퍼터링 공정을 통해 각각의 유리 기판의 일 측면 상에 형성된다. 상기 층은 4kW에서 공급된 DC 전력으로, 약 75 sccm의 속도로 흐르는 아르곤의 존재하에서 약 6.9x 10-4 Torr의 압력에서 타겟으로부터 스퍼터링된다. 이온 빔은 115 sccm에서 흐르는 질소의 존재에서 0.310kW의 전력에서 발생된다. 침착 속도는 1.4 Å/초이고, 총 침착 시간은 230분이다. 최종 Si3N4 층은 약 2㎛의 두께를 갖는다.
실시 예 E의 샘플 1의 평균 휨 강도는 기준치 평균 휨 강도를 제공하기 위해 마모되지 않고 링-온-링 강도 시험을 사용하여 측정된다. 실시 예 E의 샘플 2-9는 마모되고, 그 다음 표 2에 나타낸 바와 같이, 링-온-링 강도 시험에 적용된다. 사용된 링-온-링 강도 시험 절차는 본 개시에 개시된다. 버클리 샌드는 샘플 2-5를 마멸하는데 사용되고, U.S. Silica에 의해 Berkeley Springs, WV로부터 공급되며, 70-100 mesh로 스크린된다. 샘플 6-9는 Washington Mills, in Niagara Falls, NY로부터, 상품명 Carborex C-6로 이용 가능한 90-그릿 SiC 입자를 사용하여 마모된다.
| 실시 예 E | |||
| 샘플 |
마모 압력 (psi) | 연마재 | 연마재의 부피 |
| 1 | (도 10에서 0 psi에 의해 나타낸) 마모되지 않음 | 없음 | |
| 2 | 1 | 버클리 샌드 | 1 milliliters |
| 3 | 2 | 버클리 샌드 | 1 milliliters |
| 4 | 3 | 버클리 샌드 | 1 milliliters |
| 5 | 4 | 버클리 샌드 | 1 milliliters |
| 6 | 1 | SiC 입자 | 1 milliliters |
| 7 | 2 | SiC 입자 | 1 milliliters |
| 8 | 3 | SiC 입자 | 1 milliliters |
| 9 | 4 | SiC 입자 | 1 milliliters |
도 10은 실시 예 E의 샘플 1-5의 평균 휨 강도를 예시한다. 도 11은 샘플 1 및 실시 예 E의 6-9의 평균 휨 강도를 예시한다. 도 10 및 11 모두에 대하여, 평균 파단 하중 (kgf)은 샘플 1 (비-마모된 샘플)에 대해 표준화된다. 다시 말해서, 각각의 마모 샘플 (예를 들어, 샘플 2-9)의 평균 파단 하중은 샘플 1 (비-마모된 샘플)의 평균 파단 하중에 의해 나눠진다. 도 10 및 11에서 나타낸 표준화된 플롯은 샘플이 마모되지 않고, 그 다음 다른 연마 및 마모 압력을 사용하여 마모되는 경우, 평균 파단 하중에서 상대적인 변화를 예시한다. 도 10 및 11은 또한 샘플이 다른 연마 및 마모 압력을 사용하여 마모에 적용된 후에 유지되는 강도의 퍼센트를 예시한다. 도 10 및 도 11에서 나타낸 바와 같이, 실시 예 E에 따른 샘플의 평균 휨 강도는 마모되기 전 및 후 실질적으로 동일하다.
실시 예 3
실시 예 F 및 비교 예 G의 3 샘플 각각은, 맨 기판과 비교한 경우, 더 얕은 스크레치 깊이 및 더 좁은 스크레치 폭을 나타내는 면에서 여기에 개시된 적층-기판의 개선된 내스크레치성을 예시하기 위해 준비된다.
실시 예 F의 4 샘플 각각은 대향하는 주 표면을 각각 갖는 세 개의 화학적으로 강화 유리 기판을 제공하는 단계 및 각 샘플의 하나의 주 표면상에 SiOxNy을 포함하는 층을 형성하는 단계에 의해 준비된다. 상기 유리 기판은 실시 예 1 및 2에 사용된 유리 기판과 동일한 조성물을 포함하고, 적어도 약 700MPa의 CS 및 적어도 약 40㎛의 DOL을 나타내도록 화학적으로 강화된다. 상기 유리 기판은 약 1㎜의 두께, 약 50㎜의 길이 및 약 50㎜의 폭을 갖는다. SiOxNy 층은 약 2㎛의 두께를 갖고, 실시 예 2의 SiOxNy 층을 형성하기 위해 사용된 동일한 조건을 사용하는 DC 마그네트론 시스템을 사용하는 이온 보조 DC 스퍼터링 공정을 통해 침착된다. 비교 예 G의 4 샘플 각각은 실시 예 F의 샘플에서 활용된 유리 기판과 동일한 조성물, 치수, 압축 응력 및 압축 응력 층 두께 (DOL)를 갖는 세 개의 화학적으로 강화된 유리 기판을 제공하여 준비된다. 실시 예 F 및 비교 예 G의 각각의 샘플은 샘플의 표면에 따라 적어도 100㎛ 또는 적어도 약 1㎜의 길이 동안 10㎛/초의 속도에서 다이아몬드 베르코비치 압입자를 사용하여 네 개의 다른 하중에서 스크레치된다. 실시 예 F의 샘플에 대하여, 층을 포함하는 유리 기판의 측면은 스크레치된다. 각각의 샘플에 대한 스크레치의 폭 및 깊이는 측정되고, 표 3에 제공된다.
| 샘플 # | 폭 (㎛) | 깊이 (nm) | 폭 감소 | 깊이 감소 | |
| 실시 예 F | 1 (160mN 하중) | 6.67 | 270 | 37% | 40% |
| 비교 예 G | 1 (160mN 하중) | 10.61 | 451 | ||
| 실시 예 F | 2 (120 mN 하중) | 5.46 | 218 | 39% | 42% |
| 비교 예 G | 2 (120 mN 하중) | 9.00 | 374 | ||
| 실시 예 F | 3 (60mN 하중) | 3.81 | 130 | 31% | 40% |
| 비교 예 G | 3 (60mN 하중) | 5.56 | 216 | ||
| 실시 예 F | 4 (30mN 하중) | 2.72 | 83 | 34% | 39% |
| 비교 예 G | 4 (30mN 하중) | 4.15 | 135 |
실시 예 4
4 샘플은, 맨 기판과 비교한 경우, 더 얕은 스크레치 깊이 및 더 좁은 스크레치 폭을 나타내는 면에서 여기에 개시된 적층-기판의 개선된 내스크레치성을 예시하기 위해 실시 예 H 및 비교 예 I에 따라 준비된다.
실시 예 H의 4 샘플 각각은 대향하는 주 표면을 각각 갖는 네 개의 화학적으로 강화된 유리 기판을 제공하는 단계 및 각 샘플의 하나의 주 표면상에 AlN을 포함하는 층을 형성하는 단계에 의해 준비된다. 상기 유리 기판은 실시 예 1 및 2에 사용된 유리 기판과 동일한 조성물을 포함하고, 적어도 약 700MPa의 CS 및 적어도 약 40㎛의 DOL을 나타내도록 화학적으로 강화된다. 상기 유리 기판은 약 1㎜의 두께, 약 50㎜의 길이 및 약 50㎜의 폭을 갖는다. 각각의 유리 기판상에 배치된 AlN 층은 약 2㎛의 두께를 갖고, DC 마그네크론 시스템을 사용하는 이온 보조 DC 스퍼터링 공정을 통해 침착된다. 상기 AlN 층은 3.9kW에 공급된 DC 전력으로, 약 74.91 sccm의 속도로 흐르는 아르곤의 존재하에서 약 160℃의 온도 및 약 5.88x 10-4 Torr의 압력에서 타겟으로부터 스퍼터링된다. 이온 빔은 98.84 sccm 및 24.66 sccm에서 각각 흐르는 질소 및 아르곤의 존재하에서 0.224kW의 전력에서 발생된다. 침착 속도는 1.4 Å/초이고, 총 침착 시간은 113분이다. 실시 예 H의 샘플상에 최종 AlN 층은 약 1.175㎛의 두께를 갖는다.
비교 예 I의 4 샘플 각각은 실시 예 H의 샘플에서 활용된 유리 기판과 동일한 조성물, 치수, 압축 응력 및 압축 응력 층 두께를 갖는 네 개의 화학적으로 강화된 유리 기판을 제공하여 준비된다. 실시 예 H 및 비교 예 I의 각각의 샘플은 샘플의 표면에 따라 적어도 100㎛ 또는 적어도 약 1㎜의 길이에 대해 10㎛/초의 속도에서 다이아몬드 베르코비치 압입자를 사용하여 네 개의 다른 하중에서 스크레치된다. 실시 예 H의 샘플에 대하여, AlN 층을 포함하는 유리 기판의 측면은 스크레치된다. 각각의 샘플에 대한 스크레치의 폭 및 깊이는 측정되고, 표 4에 제공된다.
| 샘플 | 폭 (㎛) | 깊이 (nm) | 폭 감소 | 깊이 감소 | |
| 실시 예 H | 1 (160mN 하중) | 4.42 | 145 | 12% | 23% |
| 비교 예 I | 1 (160mN 하중) | 5.05 | 189 | ||
| 실시 예 H | 2 (120 mN 하중) | 3.71 | 130 | 22% | 20% |
| 비교 예 I | 2 (120 mN 하중) | 4.74 | 163 | ||
| 실시 예 H | 3 (60mN 하중) | 2.45 | 65 | 26% | 40% |
| 비교 예 I | 3 (60mN 하중) | 3.32 | 108 | ||
| 실시 예 H | 3 (30mN 하중) | 0.95 | 33 | 57% | 45% |
| 비교 예 I | 3 (30mN 하중) | 2.21 | 60 |
실시 예 5
실시 예 J 및 K는 여기에 기재된 적층-기판의 개선된 기계적 특성 (예를 들어, 스크레치 깊이 감소) 및 연관된 광학 특성 (예를 들어, 무색 투과율 및/또는 반사율)을 예시하기 위해 준비된다. 결과는 표 5 및 표 6에서 나타낸다.
실시 예 J에 따른 두 샘플은 준비되고, 표 5에서 나타낸 바와 같이, 약 2㎛의 두께를 갖는 AlN을 포함하는 층 (실시 예 J1) 및 약 2㎛의 두께를 갖는 SiOxNy를 포함하는 층 (실시 예 J2)을 갖는 유리 기판을 포함한다. 두 샘플을 형성하기 위해 사용된 기판은 실시 예 1 및 2에 사용된 기판과 동일하다. 상기 기판은 2" x 2"의 길이 및 폭을 갖고, 약 1㎜의 두께를 포함한다.
실시 예 J1는 DC 마그네트론 시스템을 사용하는 이온 보조 DC 스퍼터링 공정을 통해 AlN 층을 침착시켜 준비된다. 상기 AlN 층은 약 4kW에 공급된 DC 전력으로, 약 100 sccm의 속도로 흐르는 아르곤의 존재하에서 약 1.7 mTorr의 압력에서 타겟으로부터 스퍼터링된다. 이온 빔은 각각 50 sccm 및 70 sccm의 속도로 흐르는 아르곤 및 질소 가스의 혼합물을 사용하여 약 0.434kW 내지 약 0.345k 범위의 전력에서 발생된다. 침착 시간은 120분이고, 침착 속도는 3Å/초이다.
SiOxNy 층을 포함하는 실시 예 J2에 따른 샘플은 DC 마그네트론 시스템을 사용하는 이온 보조 DC 스퍼터링 공정을 통해 상기 층을 침착시켜 준비된다. 상기 SiOxNy 층은 약 6kW에 공급된 DC 전력으로, 약 60 sccm의 속도로 흐르는 아르곤의 존재하에서 약 0.5 mTorr의 압력에서 타겟으로부터 스퍼터링된다. 이온 빔은 질소 및 산소 가스의 혼합물을 사용하여 0.18kW의 전력에서 발생된다.
실시 예 K1 및 K2의 하나의 샘플 각각은 준비되고, (2"x2"의 길이 및 폭 및 약 1㎜의 두께를 갖는) 실시 예 1 및 2에서 사용된 기판과 동일한 기판을 활용한다. 실시 예 K1의 기판은 그 다음 AlOxNy층, 상기 AlOxNy 층 및 기판 사이에 배치된 Al2O3의 제1 부가적인 층 및 상기 AlOxNy 층상에 배치된 SiO2의 제2 부가적인 층과 조합된다. 상기 Al2O3 부가적인 층은 DC 마그네트론 시스템을 사용하는 이온 보조 DC 스퍼터링 공정을 통해 형성된다. 상기 Al2O3 부가적인 층은 약 4kW에 공급된 DC 전력으로, 약 50 sccm의 속도로 흐르는 아르곤의 존재하에서 약 0.4 mTorr의 압력에서 타겟으로부터 스퍼터링되고; 이온 빔은 (약 10 sccm의 속도로 흐르는) 아르곤 및 (약 40 sccm의 속도로 흐르는) 산소의 혼합물을 사용하여 약 0.6kW의 전력에서 발생된다. 상기 Al2O3층에 대한 침착 속도는 3 Å/초이고, 최종 두께는 300nm이다. 상기 AlOxNy 층은 DC 마그네트론 시스템을 사용하는 이온 보조 DC 스퍼터링 공정을 통해 Al2O3 부가적인 층상에 형성된다. 상기 AlOxNy 층은 약 4kW에 공급된 DC 전력으로, 약 75 sccm의 속도로 흐르는 아르곤의 존재하에서 약 0.95 mTorr의 압력에서 타겟으로부터 스퍼터링되고; 이온 빔은 (약 25 sccm의 속도로 흐르는) 아르곤, (약 2 sccm의 속도로 흐르는) 산소 및 (약 50 sccm의 속도로 흐르는) 질소의 혼합물을 사용하여 약 0.18kW의 전력에서 발생된다. 상기 AlOxNy 층에 대한 침착 속도는 1.6 Å/초이고, 최종 층은 약 2㎛의 두께를 갖는다. 상기 SiO2 부가적인 층은 각각 30 sccm 및 15 sccm의 속도로 흐르는, 아르곤 및 산소의 존재하에서 약 0.8kW의 전력을 사용하여 e-빔에 의해 형성된다. 상기 SiO2 부가적인 층에 대한 침착 속도는 5 Å/초이고, 두께는 83㎚이다.
실시 예 K2의 기판은 DC 마그네트론을 사용하는 이온 보조 DC 스퍼터링 공정을 통해 형성된 SiOxNy 층과 조합된다. 상기 SiOxNy 층은, (40 sccm로 흐르는) 아르곤 및 (20 sccm로 흐르는) 질소의 존재하에서 약 0.76 mTorr의 압력에서 발생된 이온 빔을 사용하여 세정 단계에 의해 각 사이클이 분리되는, 14번의 순차적인 침착 사이클에서 형성된다. 제1 침착 사이클은 약 4kW에 공급된 DC 전력으로, 약 75 sccm의 속도로 흐르는 아르곤의 존재하에서 약 0.86 mTorr의 압력에서 타겟으로부터 상기 SiOxNy 층을 스퍼터링하는 단계를 포함하고; 이온 빔은 (약 10 sccm의 속도로 흐르는) 산소 및 (약 115 sccm의 속도로 흐르는) 질소의 존재하에서 발생된다. 제1 침착 사이클은 약 1.4 Å/초의 침착 속도 및 10분의 총 침착 시간을 갖는다. 다음 10번의 침착 사이클은 약 4kW에 공급된 DC 전력으로, 약 75 sccm의 속도로 흐르는 아르곤의 존재하에서 약 0.75 mTorr 내지 약 8.88 mTorr 범위의 압력에서 타겟으로부터 상기 SiOxNy 층을 스퍼터링하는 단계를 포함하고; 이온 빔은 (약 5 sccm의 속도로 흐르는) 산소 및 (약 115 sccm의 속도로 흐르는) 질소의 존재하에서 발생된다. 이들 10번의 침착 사이클은 각 사이클에 대해 약 1.3 Å/초의 침착 속도 및 28분의 침착 시간을 갖는다. 12 및 14번째 침착 사이클은 약 4kW에 공급된 DC 전력으로, 약 75 sccm의 속도로 흐르는 아르곤의 존재하에서 각각 약 0.85 mTorr 및 0.82 mTorr의 압력에서 타겟으로부터 상기 SiOxNy 층을 스퍼터링시키는 단계를 포함하고; 이온 빔은 (약 2 sccm의 속도로 흐르는) 산소 및 (약 115 sccm의 속도로 흐르는) 질소의 존재하에서 발생된다. 12 및 14번째 침착 사이클 각각은 약 1.3 Å/초의 침착 속도 및 각각 21분 및 4분의 침착 시간을 갖는다. 13번째 침착 사이클은 약 4kW에 공급된 DC 전력으로, 약 60 sccm의 속도로 흐르는 아르곤의 존재하에서 약 0.68 mTorr의 압력에서 타겟으로부터 상기 SiOxNy 층을 스퍼터링시키는 단계를 포함하고; 이온 빔은 (약 100 sccm의 속도로 흐르는) 산소의 존재하에서 발생된다. 상기 13번째 침착 사이클은 약 0.5 Å/초의 침착 속도 및 10분의 총 침착 시간을 갖는다. 최종 SiOxNy 층은 약 2.434㎛의 두께를 갖는다.
| 실시 예 J |
실시 예 J1 - 층: AlN ·맨 기판과 비교하여, 스크레치 깊이에서 28% 감소를 결과하는 160mN의 베르코비치 압입자 하중 ·맨 기판과 비교하여, 스크레치 깊이에서 35% 감소를 결과하는 60mN의 베르코비치 압입자 힘 |
실시 예 J2 - 층: SiOxNy ·맨 기판과 비교하여, 깊이에서 35% 감소를 결과하는 160mN의 베르코비치 압입자 하중 ·맨 기판과 비교하여, 스크레치 깊이에서 63% 감소를 결과하는 60mN의 베르코비치 압입자 힘 |
| 실시 예 K |
실시 예 K1 - 층: AlOxNy; 기판과 AlOxNy 층 사이에 배치된 부가적인 층 Al2O3 및 AlOxNy 층상에 배치된 부가적인 층 SiO2 ·맨 기판과 비교하여, 스크레치 깊이에서 28% 감소를 결과하는 160mN의 베르코비치 압입자 하중 ·맨 기판과 비교하여, 스크레치 깊이에서 46% 감소를 결과하는 60mN의 베르코비치 압입자 하중 |
실시 예 K2 - 층: SiOxNy ·맨 기판과 비교하여, 스크레치 깊이에서 48% 감소를 결과하는 160mN의 베르코비치 압입자 하중 ·맨 기판과 비교하여, 스크레치 깊이에서 65% 감소를 결과하는 60mN의 베르코비치 압입자 하중 |
| (투과율에서) CIELAB 색 좌표: L* 96.4, A*0.079, B* 0.0071 |
(투과율에서) CIELAB 색 좌표: L* 95.2, A* 0.20, B* 2.82 |
|
| (반사율에서) CIELAB 색 좌표: L* 42.8, A*0.203, B*0.70 |
(반사율에서) CIELAB 색 좌표: L* 36.0, A* -0.87, B* -3.82 |
표 5 및 표 6에 나타낸 스크레치 깊이 감소 측정과 관련하여, 실시 예 J 및 K에 따른 샘플에 의해 나타낸 스크레치 깊이에서 감소는 맨 기판과 비교된다. 맨 기판은 실시 예 J 및 K에 따른 샘플을 제조하는데 사용된 기판과 동일하다; 그러나, 이들 비교 맨 기판은 층을 포함하지 않는 것으로 이해될 것이다. 부가적으로, 이들 비교 맨 기판은 실시 예 J 및 K에 따른 샘플 상에 형성된 스크레치가 비교되는 기준치 측정을 제공하기 위해 실시 예 J 및 K에 따른 샘플과 동일한 방식으로 스크레치된다. 스크레치 깊이에서 감소는 실시 예 J 및 K에 따른 샘플에 대해 얻어진 스크레치 깊이 측정 및 맨 기판에 대해 얻어진 기준치 스크레치 깊이 측정을 사용하여 계산된다.
표 6에서 나타낸 CIELAB 색 공간 좌표는, 광원 D65로, 분광광도계를 사용하여 경면 반사율로부터 결정된다.
실시 예 6
휴대폰의 백사십삼 (143) 개의 샘플은, 휴대폰에 조립된 경우, 다양한 기판 및 적층-기판의 내파괴성을 결정하기 위해 준비된다. 표 7은 각 샘플의 속성을 기재한다.
143개의 총 샘플 중 10개 (비교 예 L1-L10)는 휴대폰에 대해 만들어진 변경이 없는 상업적으로 이용 가능한 휴대폰이다.
상기 휴대폰 샘플 중 33개 (실시 예 M1-M33)는 비교 예 L1-L10과 동일한 상업적으로 이용 가능한 휴대폰이지만, 각 휴대폰의 커버 유리는 약 60.1 mol% SiO2, 약 15.6 mol% Al2O3, 약 16 mol% Na2O, 약 3 mol% MgO, 약 5.1 mol% P2O5 및 약 0.1 mol% SnO2를 포함하는 유리 조성물을 포함하는 유리 기판으로 대체 또는 재장착된다. 상기 유리 기판은 각각 110㎜ 및 56㎜의 길이 및 폭 치수 및 약 1㎜의 두께를 갖는다. 실시 예 M1-M33의 휴대폰으로 재장착된 각각의 유리 기판은 휴대폰에 조립되기 전에 화학적으로 강화되고, 약 900MPa의 CS 및 약 40㎛ 내지 약 45㎛ 범위의 DOL을 나타낸다.
15개의 휴대폰 샘플 (실시 예 N1-N15)은 조성물, 크기, CS 및 DOL에 대하여 실시 예 M1-M33에 사용된 유리 기판과 동일한 15개의 유리 기판을 제공하여 준비된다. 실시 예 N1-N15의 15개의 유리 기판은 15개의 유리 적층-기판을 형성하기 위해 100nm의 두께를 갖는 질화실리콘 층으로 코팅된다. 상기 Si3N4 층은 DC 마그네트론 시스템을 사용하는 이온 보조 DC 스퍼터링 공정을 통해 실시 예 N1-N15의 각각의 유리 기판의 일 측면 상으로 침착된다. 상기 층은 2.04kW에서 공급된 DC 전력으로, 약 59.92sccm의 속도로 흐르는 아르곤의 존재하에서 약 99.9℃의 온도 및 약 5.73×10-4 Torr의 압력에서 타겟으로부터 스퍼터링된다. 이온 빔은 98.81 sccm의 질소를 사용하여 0.186 kW의 전력에서 발생된다. 15개의 유리 적층-기판은 비교 예 L1-L10의 휴대폰과 동일한 15개의 휴대폰으로 재장착된다.
58개의 휴대폰 샘플 (실시 예 O1-O58)은 실시 예 M1-M33에 사용된 유리 기판과 조성물 및 크기에서 동일한 58개의 유리 기판을 제공하여 준비된다. 이들 유리 기판은 비교 예 L1-L10의 휴대폰과 동일한 휴대폰에 각각 재장착된 적층-기판을 형성하기 위해 표 7에 제공된 바와 같은 층 및 선택적으로 부가적인 층과 조합된다.
(실시 예 01-015에서 활용된) 15개 유리 기판은 실시 예 M1-M33과 동일한 방식으로 화학적으로 강화되고, 약 900MPa의 CS 및 약 40㎛ 내지 약 45㎛ 범위의 DOL을 나타낸다. 실시 예 O1-O15는 단일 AlOxNy 층과 조합된다. 상기 AlOxNy 층은 DC 마그네트론 시스템을 사용하는 이온 보조 DC 스퍼터링 공정을 통해 각각의 유리 기판의 일 측면 상에 침착된다. 상기 층은 4kW에서 공급된 DC 전력으로, 약 75sccm의 속도로 흐르는 아르곤의 존재하에서 약 200℃의 온도 및 약 7.4x 10-4 Torr의 압력에서 타겟으로부터 스퍼터링된다. 이온 빔은 각각 2 sccm, 25 sccm, 및 50 sccm의 속도로 흐르는 아르곤, 산소, 및 질소의 존재하에서 0.15kW의 전력에서 발생된다. 침착 속도는 1.3 Å/초이고, 총 침착 시간은 275분이다. 상기 AlOxNy 층은 약 2 microns의 두께를 갖는다.
(실시 예 016-030에서 활용된) 15개의 유리 기판은 450℃에서 27시간 동안 약 29wt%의 Na+ 이온의 농도를 갖는 KNO3 욕조에서 화학적으로 강화되어 375MPa의 CS 및 약 100㎛의 DOL을 제공한다. 실시 예 016-030은 실시 예 01-05와 동일한 공정을 사용하여 유리 기판에서 형성된 단일 AlON 층과 조합된다. 최종 AlOxNy 층은 약 2 microns의 두께를 갖는다.
(실시 예 031-039에서 활용된) 9개의 유리 기판은 실시 예 016-030과 동일한 방식으로 화학적으로 강화된다, 그러나, 그 후, 상기 유리 기판은 유리 기판의 표면에서 약 375MPa의 CS, 약 75㎛의 DOL 및 CS에서 스파이크를 제공하기 위해 제2 욕조에서 함침된다. 실시 예 O31-O39에 사용된 각각의 유리 기판은 AlOxNy의 층, 상기 AlOxNy층 및 유리 기판 사이에 배치된 Al2O3의 제1 부가적인 층 및 상기 AlOxNy 층상에 배치된 SiO2의 제2 부가적인 층과 조합된다. 상기 층, Al2O3의 제1 부가적인 층 및 SiO2의 제2 부가적인 층은 DC 마그네트론 시스템을 사용하는 이온 보조 DC 스퍼터링 공정을 통해 각각의 유리 기판의 일 측면 상에 형성된다. 상기 제1 부가적인 층은 약 4kW에 공급된 DC 전력으로, 약 75 sccm의 속도로 흐르는 아르곤의 존재하에서 200℃의 온도 및 약 6.5 x 10-4 Torr의 압력에서 스퍼터링된다. 이온 빔은 각각 20 sccm 및 40 sccm의 속도로 흐르는 아르곤 및 산소의 존재하에서 0.155kW의 전력에서 발생된다. 침착 속도는 3 Å/초이고, 총 침착 시간은 8분이다. 상기 Al2O3 층은 88.7㎚의 두께를 갖는다. 상기 AlOxNy 층은 약 4kW에 공급된 DC 전력으로, 약 75 sccm의 속도로 흐르는 아르곤의 존재하에서 200℃의 온도 및 약 7.6 x 10-4 Torr의 압력에서 스퍼터링된다. 이온 빔은 각각 25 sccm, 4 sccm, 및 50 sccm의 속도로 흐르는 아르곤, 산소, 및 질소의 존재하에서 0.180kW의 전력에서 발생된다. 침착 속도는 1.5 Å/초이고, 침착 시간은 217분이다. 상기 AlOxNy 층은 약 2 microns의 두께를 갖는다. 상기 SiO2의 제2 부가적인 층은 각각 30 sccm 및 15 sccm의 속도로 흐르는, 아르곤 및 산소의 존재하에서 약 0.8kW의 전력을 사용하여 e-빔에 의해 형성된다. 상기 SiO2 부가적인 층에 대한 침착 속도는 5 Å/초이고, 총 침착 시간은 3분이며, 두께는 33㎚이다.
(실시 예 040-048에서 활용된) 9개의 유리 기판은 실시 예 031-039과 동일한 방식으로 화학적으로 강화된다; 그러나, 이온 교환 공정 기간 및/또는 욕조의 조성물은 변경되어 유리 기판의 표면에서 약 375MPa의 CS, 약 75㎛의 DOL 및 CS에서 스파이크를 제공한다. 상기 유리 기판은 그 다음 AlOxNy의 층, 상기 AlOxNy 층 및 유리 기판 사이에 배치된 Al2O3의 제1 부가적인 층 및 AlOxNy 층상에 배치된 SiO2의 제2 부가적인 층과 조합된다. 상기 AlOxNy 층, 상기 제1 부가적인 층 및 상기 제2 부가적인 층은 실시 예 031-039와 동일한 조건을 사용하여 각 유리 기판상에 형성된다. 상기 층, 제1 부가적인 층 및 제2 부가적인 층의 최종 두께는 또한 실시 예 031-039와 동일하다.
(실시 예 049-058에서 활용된) 10개의 유리 기판은 실시 예 01-015와 조성물, CS 및 DOL에서 동일하다. 실시 예049-058에 사용된 각각의 유리 기판은 AlOxNy의 층, 상기 AlOxNy 층 및 유리 기판 사이에 배치된 Al2O3의 제1 부가적인 층 및 AlOxNy 층상에 배치된 SiO2의 제2 부가적인 층과 조합된다. 상기 층, 제1 부가적인 층 및 제2 부가적인 층은 DC 마그네트론 시스템을 사용하는 이온 보조 DC 스퍼터링 공정을 통해 각각의 유리 기판의 일 측면 상에 형성된다. 상기 제1 부가적인 층은 약 4kW에 공급된 DC 전력으로, 약 75 sccm의 속도로 흐르는 아르곤의 존재하에서 200℃의 온도 및 약 7.5 x 10-4 Torr의 압력에서 스퍼터링된다. 이온 빔은 각각 20 sccm 및 40 sccm의 속도로 흐르는 아르곤 및 산소의 존재하에서 0.2 kW의 전력에서 발생된다. 침착 속도는 2.5 Å/초이고, 총 침착 시간은 8분이다. 상기 Al2O3층은 88.6㎚의 두께를 갖는다. 상기 AlOxNy 층은 약 4kW에 공급된 DC 전력으로, 약 75 sccm의 속도로 흐르는 아르곤의 존재하에서 200℃의 온도 및 약 7.5 x 10-4 Torr의 압력에서 스퍼터링된다. 이온 빔은 각각 25 sccm, 4 sccm, 및 50 sccm의 속도로 흐르는 아르곤, 산소, 및 질소의 존재하에서 0.180kW의 전력에서 발생된다. 침착 속도는 1.6 Å/초이다. 상기 AlOxNy 층은 약 2 microns의 두께를 갖는다. 상기 SiO2의 제2 부가적인 층은 각각 30 sccm 및 15 sccm의 속도로 흐르는, 아르곤 및 산소의 존재하에서 약 0.8kW의 전력을 사용하여 e-빔에 의해 형성된다. 상기 SiO2 부가적인 층에 대한 침착 속도는 5 Å/초이고, 총 침착 시간은 3분이며, 두께는 33㎚이다.
27개의 휴대폰 샘플 (실시 예 P1-P27)은 실시 예 016-030과 조성물, 크기, CS 및 DOL에서 동일한 유리 기판을 제공하여 준비된다. 상기 유리 기판은 층 또는 부가적인 층과 조합되지 않는다. 각각의 유리 기판은 비교 예 L1-L10의 휴대폰과 동일한 휴대폰에 재장착된다.
| 샘플 | CS | DOL | 스파이크 | 층/부가적인 층(들) 조성물 |
층/부가적인 층(들) 두께 |
| L1-L10 | 모름 | 모름 | 모름 | 모름 | 모름 |
| M1-M33 | 900MPa | 40-45㎛ | 없음 | 없음 | N/A |
| N1-N15 | 900MPa | 40-45㎛ | 없음 | Si3N4 단일층 | 100nm |
| O1-O15 | 900MPa | 40-45㎛ | 없음 | AlOxNy 단일층 | 2㎛ |
| O16-O30 | 375MPa | 100㎛ | 없음 | AlOxNy 층 단일층 | 2㎛ |
| O31-O39 |
375MPa |
75㎛ |
있음 |
AlOxNy 층, Al2O3 제1 부가적인 층 및 SiO2 제2 부가적인 층 | AlOxNy : 2㎛ Al2O3: 88.7㎚ SiO2: 33㎚ |
| O40-O48 |
375MPa |
125㎛ |
있음 |
AlOxNy 층, Al2O3 제1 부가적인 층 및 SiO2 제2 부가적인 층 | AlOxNy: 2㎛ Al2O3: 88.7㎚ SiO2: 33㎚ |
| O49-O58 |
900MPa |
40-45㎛ |
없음 |
AlOxNy 층, Al2O3 제1 부가적인 층 및 SiO2 제2 부가적인 층 | AlOxNy: 2㎛ Al2O3: 88.6㎚ SiO2: 33㎚ |
| P1-27 | 375MPa | 100㎛ | 없음 | 없음 | N/A |
실시 예 L, M, N, O 및 P의 각각의 휴대폰 샘플은 그 다음 아스팔트 낙하 표면상으로 1m의 높이로부터 다른 배향에서 낙하된다. 표 8은 가장자리 파단을 경험한 샘플을 포함하고 및 배제하여 생존한 샘플의 퍼센트를 포함한다. 가장자리 파단을 경험한 샘플을 포함하는 생존한 샘플 퍼센트 ((가장자리 파단을 경험한 샘플을 포함하는) "생존률 %")는 (유리 기판, 층 및 선택적으로, 부가적인 층을 포함하는) 유리 기판 또는 적층-기판이 어떤 타입의 파괴를 경험한 휴대폰 샘플을 포함한다. 가장자리 파단을 경험한 샘플을 배제하는 생존한 샘플의 퍼센트 (가장자리 파단을 경험한 샘플을 배제한 생존률 %")는 1) 시험된 샘플의 총수로부터 배제된 가장자리 파단을 경험한 샘플의 수, 및 2) 생존한 샘플의 수를 배제하여 계산하는데, 이는 가장자리에서 파단이 (유리 기판, 층 및 선택적으로, 부가적인 층(들)을 포함하는) 유리 기판 또는 적층-기판의 내파괴성에 기인하지 않기 때문이다. 따라서, 가장자리 파단을 경험한 샘플을 배제한 생존률 %는, 가장자리 파단을 경험한 휴대폰 샘플이 배제된 집단으로부터, (유리 기판, 층 및 선택적으로, 부가적인 층을 포함하는) 유리 기판 또는 적층-기판의 주 표면상에 파괴 없이 경험한 휴대폰 샘플의 수를 나타낸다. 실시 예 01-058과 관련하여, 58개의 휴대폰 샘플 중, 8개 휴대폰 샘플은 가장자리 파단을 경험하여, 휴대폰 샘플의 총수를 50으로 감소하며, (유리 기판, 층 및 선택적으로, 부가적인 층을 포함하는) 유리 기판 또는 적층-기판의 주 표면상에 파괴 없이 경험한 이들 샘플의 수는 44이다. 따라서, 실시 예 01-058의 생존률 % (44/50)은 88%이다. "가장자리 파단을 경험한 샘플을 포함하는 생존률 %"가 "가장자리 파단을 경험한 샘플을 배제한 생존률 %"과 동일한 경우, 파단이 가장자리 파단이 없는 경우이다.
| 샘플 | 시험된 샘플의 총 수 | 가장자리 파단을 경험한 샘플을 포함하는) 생존률 % | 가장자리 파단을 경험한 샘플을 배제하는) 생존률 % |
| L1-L10 | 10 | 50% | 50% |
| M1-M33 | 33 | 59% | 59% |
| N1-N15 | 15 | 73% | 100% |
| O1-O15 | 15 | 73% | 100% |
| O16-O30 | 15 | 73% | 100% |
| O31-O39 | 9 | 67% | 75% |
| O40-O48 | 9 | 78% | 100% |
| O49-O58 | 10 | 90% | 90% |
| P1-27 | 27 | 86% | 86% |
도 12는 실시 예 L, M, N, O 및 P의 (가장자리 파손을 배제한) 생존률 %를 예시하는 그래프이다.
아스팔트 표면상으로 1m에서 낙하 시험에서 생존한 휴대폰 샘플은 그 다음 아스팔트 표면상으로, 30cm에서 시작하는, 증가 높이로부터 낙하된다. 이들 휴대폰 샘플은 (유리 기판, 층 및 선택적으로, 부가적인 층을 포함하는) 적층-기판 또는 유리 기판이 아스팔트 표면과 처음 그리고 직접 접촉하도록 낙하된다. 상기 낙하 높이는 각 생존한 휴대폰 샘플에 대해 10cm 증가분으로 증가된다. 시험된 샘플의 파단에 대한 평균 높이는 표 9에 제공되고, 도 13에서 그래프로 예시된다.
| 샘플 | 높이 (cm) |
| 비교 예 L1-L10 | 92 |
| 실시 예 M1-M33 | 94 |
| 실시 예 N1-N15 | 115 |
| 실시 예 O1-O58 | 148 |
| 실시 예 P1-P27 | 135 |
실시 예 N, O 및 P 및 맨 결정질 기판의 내스크레치성은 맨 유리 기판과 비교된다. 실시 예 N 및 O에 사용된 (유리 기판, 층 및 선택적으로, 부가적인 층(들)을 포함하는) 적어도 하나의 적층-기판, 실시 예 P에 사용된 적어도 하나의 유리 기판, 적어도 하나의 맨 사파이어 기판 및 적어도 하나의 맨 유리 기판은 동일한 절차를 사용하는 베르코비치 압입자를 사용하여 스크레치된다. (유리 기판, 층 및 선택적으로, 부가적인 층을 포함하는) 적층-기판의 각각, 사파이어 기판 및 유리 기판에서 최종 스크레치의 깊이는 비교된다. 상기 스크레치의 깊이는, 기술분야에서 알려진 방법을 사용하여, 원자력 현미경 (AFM)에 의해 측정된다. 도 14에서, 실시 예 N, O 및 P의 스크레치 깊이에서 감소는 맨 유리 기판과 비교된다. 부가적으로, 사파이어 기판의 스크레치 깊이에서 감소는 동일한 유리 기판과 비교된다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 상기 사파이어 기판은 맨 유리 기판과 비교하여 스크레치 깊이에서 35-38% 감소를 나타낸다. 실시 예 N은 약 5% 내지 약 10% 범위의 스크레치 깊이에서 감소를 나타낸다. 실시 예 O는 약 45% 내지 약 75%의 범위의 스크레치 깊이에서 감소를 나타낸다. 또한, 맨 유리 기판인, 실시 예 P는, 비교 맨 유리 기판과 비교한 경우 스크레치 깊이에서 어떤 감소를 나타내지 않는다.
실시 예 N 및 O에 사용된 (유리 기판, 층 및 선택적으로, 부가적인 층(들)을 포함하는) 적층-기판, 실시 예 P에 사용된 유리 기판 및 사파이어 기판의 투과율에서 색상은 제1 유리 기판 (대조구 1) 및 제2 유리 기판 (대조구 2)의 투과율에서 색상과 비교된다. 제1 유리 기판은 약 65 mol% SiO2, 약 14 mol% Al2O3; 약 5 mol% B2O3; 약 14 mol% Na2O; 및 약 2.5 mol% MgO의 명목상 조성물을 갖는다. 제1 유리 기판은 또한 적어도 약 700MPa의 CS 및 적어도 약 40㎛의 DOL을 나타내도록 강화된다. 제2 유리 기판 (대조구 2)은 약 65 mol.% SiO2; 약 14 mol.% Al2O3; 약 7 mol.% B2O3; 약 14 mol.% Na2O; 및 약 0.5 mol.% K2O의 명목상 조성물을 갖는다. 실시 예 N 및 O의 (유리 기판, 층 및 선택적으로 부가적인 층을 포함하는) 적층-기판, 실시 예 P에 사용된 유리 기판, 사파이어 기판, 제1 유리 기판 및 제2 유리 기판의 투과율에서 색상은, 도 15a, 15b 및 15c에서 예시된 바와 같이, 광원 D65로, 분광광도계를 사용하여 경면 반사율 측정으로부터 결정된, 투과율에서 CIELAB 색 공간 좌표에 존재한다.
기술분야의 당업자에게 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양한 변형 및 변화가 만들어질 수 있음은 명백할 것이다.
Claims (33)
- 외-향 표면을 포함하는 기판; 및
상기 외-향 표면상에 배치된 층을 포함하는 적층-기판으로, 여기서 상기 적층-구조는, 약 100㎚ 이상의 압입 깊이를 따라, 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 적어도 약 12GPa의 경도를 나타내며, 여기서 상기 적층-기판은 장치에 조립된 경우 파괴를 견딜 수 있고, 상기 장치는 낙하 표면상으로 적어도 100㎝의 높이로부터 낙하된 적층-기판. - 청구항 1에 있어서,
상기 기판은 비결정질 기판 또는 결정질 기판으로부터 선택된 투명 또는 불투명 기판을 포함하는 적층-기판. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 기판은 대향하는 주 표면의 하나 이상의 표면에서 평균 파단 변형률이 0.5% 이상을 나타내는 적층-기판. - 청구항 2 또는 3에 있어서,
상기 비결정질 기판은 소다 라임 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 및 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리로 이루어진 군으로부터 선택된 유리를 포함하는 적층-기판. - 청구항 4에 있어서,
상기 유리는 화학적으로 강화되고, 화학적으로 강화된 유리의 표면으로부터 적어도 10㎛의 층의 깊이 (DOL)로 상기 화학적으로 강화된 유리 내에서 확장하는 적어도 250MPa의 압축 응력 (CS)을 갖는 CS 층을 포함하는 적층-기판. - 청구항 2 또는 3에 있어서,
상기 결정질 기판은 단결정 기판 또는 유리-세라믹 기판을 포함하는 적층-기판. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 층은, 약 100㎚ 이상의 압입 깊이를 따라, 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 적어도 약 20GPa의 경도를 나타내는 적층-기판. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 층은 적어도 약 500㎚의 두께를 갖는 적층-기판. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 층은 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물, 금속 탄화물, 금속 붕화물, 다이아몬드-형 탄소 또는 이의 조합을 포함하고; 상기 금속은 B, Al, Si, Ti, V, Cr, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Hf, Ta 및 W로 이루어진 군으로부터 선택되는 적층-기판. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적층-기판은 적어도 약 85% 또는 약 10% 미만의 투과율을 나타내는 적층-기판. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적층-기판은 부가적인 층을 더욱 포함하고, 상기 부가적인 층은 층 위에 또는 층과 기판 사이에 배치될 수 있는 적층-기판. - 청구항 11에 있어서,
상기 층은 AlOxNy를 포함하고, 상기 부가적인 층은 SiO2 및 Al2O3 중 하나를 포함하는 적층-기판. - 청구항 11에 있어서,
상기 층은 AlOxNy를 포함하고, 상기 적층-기판은 SiO2 및 Al2O3 중 하나를 포함하는 제1 부가적인 층 및 SiO2 및 Al2O3 중 다른 하나를 포함하는 제2 부가적인 층을 더욱 포함하는 적층-기판. - 대향하는 주 표면을 포함하는 기판; 및
상기 기판의 제1 대향하는 주 표면상에 배치된 층을 포함하는 내파괴성 제품으로, 여기서 상기 제품은, 약 100㎚ 이상의 압입 깊이를 따라, 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 적어도 약 10GPa의 경도를 나타내고, 낙하 표면상으로 적어도 100㎝의 높이로부터의 낙하 시험에서 낙하되는 장치로 조립된 경우 파괴를 견딜 수 있는 내파괴성 제품. - 청구항 14에 있어서,
상기 낙하 표면은 아스팔트 또는 180 그릿 사포를 포함하는 내파괴성 제품. - 청구항 14 또는 15에 있어서,
상기 기판은 투명 또는 불투명 기판을 포함하고, 상기 투명 또는 불투명 기판은 비결정질 기판 또는 결정질 기판을 포함하는 내파괴성 제품. - 청구항 14-16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 대향하는 주 표면의 하나 이상의 표면에서 평균 파단 변형률이 0.5% 이상을 나타내는 내파괴성 제품. - 청구항 16 또는 17에 있어서,
상기 비결정질 기판은, 선택적으로 화학적으로 강화된, 유리를 포함하는 내파괴성 제품. - 청구항 18에 있어서,
상기 기판은 화학적으로 강화되고, 화학적으로 강화된 유리의 표면으로부터 적어도 10㎛의 층의 깊이 (DOL)로 상기 화학적으로 강화된 유리 내에서 확장하는 적어도 250MPa의 압축 응력 (CS)을 갖는 CS 층을 포함하는 내파괴성 제품. - 청구항 16 또는 17에 있어서,
상기 결정질 기판은 사파이어를 포함하는 내파괴성 제품. - 청구항 14-20 중 어느 한 항에 있어서,
상기 층은 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물, 금속 탄화물, 금속 붕화물, 다이아몬드-형 탄소 또는 이의 조합을 포함하고; 상기 금속은 B, Al, Si, Ti, V, Cr, Y, Zr, Nb, Mo, Sn, Hf, Ta 및 W로 이루어진 군으로부터 선택되는 내파괴성 제품. - 청구항 14-21 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제품은, 상기 층으로부터 하나 이상의 흠의 흠 침투에 내성을 나타내는 내파괴성 제품. - 청구항 22에 있어서,
상기 층으로부터 하나 이상의 흠은:
상기 적층-기판과 상기 낙하 표면 사이에 접촉에 의해 상기 층으로 도입된 흠; 및
낙하 전에 상기 층에 존재하는 흠 중 적어도 하나를 포함하는 내파괴성 제품. - 청구항 14-23 중 어느 한 항에 있어서,
상기 층은 상기 기판으로 새로운 흠의 도입을 실질적으로 방지하는 내파괴성 제품. - 청구항 14-24 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적층-기판은 적어도 85%의 투과율을 나타내는 내파괴성 제품. - 청구항 14-25 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 전자 장치를 포함하는 내파괴성 제품. - 사용자 인터페이스를 제공하는 주 표면을 가지며, 초기 내스크레치성 및 초기 내충격성을 갖는 기판; 및
향상된 내스크레치성 및 향상된 내충격성을 나타내는 적층-기판을 형성하는 주 표면상에 층을 포함하는 휴대용 장치. - 청구항 27에 있어서,
상기 향상된 내충격성은 적층-기판을 연마하기 전의 평균 휨 강도의 적어도 80%인 적층-기판을 연마한 후의 평균 휨 강도를 포함하는 휴대용 장치. - 청구항 27 또는 28에 있어서,
상기 향상된 내스크레치성은 약 100㎚ 이상의 압입 깊이를 따라, 베르코비치 압입자 경도 시험에 의해 측정된 것으로, 적어도 약 10GPa의 경도를 포함하는 휴대용 장치. - 청구항 27-29 중 어느 한 항에 있어서,
상기 휴대용 장치는 전자 장치를 포함하는 휴대용 장치. - 청구항 27-30 중 어느 한 항에 있어서,
상기 층은 외부 하중에 노출될 수 있는 상기 주 표면의 적어도 일부를 보호하는 실질적인 연속 층을 포함하는 휴대용 장치. - 청구항 27-31 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 적어도 상기 사용자 인터페이스의 부분에 대하여 실질적으로 투명한 휴대용 장치. - 대향하는 주 표면을 포함하는 기판; 및
상기 기판의 제1 대향하는 주 표면상에 배치되어 적층-기판을 형성하는 층을 포함하는 장치로서, 여기서 상기 적층-기판은 상기 장치가 낙하 표면상으로 적어도 100㎝의 높이로부터 떨어진 경우 파괴를 견딜 수 있는 장치.
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