KR20180054716A - 리튬을 함유하는 이온-교환된 화학적으로 강화된 유리의 특성화 방법 - Google Patents
리튬을 함유하는 이온-교환된 화학적으로 강화된 유리의 특성화 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180054716A KR20180054716A KR1020187010574A KR20187010574A KR20180054716A KR 20180054716 A KR20180054716 A KR 20180054716A KR 1020187010574 A KR1020187010574 A KR 1020187010574A KR 20187010574 A KR20187010574 A KR 20187010574A KR 20180054716 A KR20180054716 A KR 20180054716A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- mode
- stress
- spike
- spectrum
- dol
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 123
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 77
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 6
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title abstract description 6
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 title 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 claims abstract description 111
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 75
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 47
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 122
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 25
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 21
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 19
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 16
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 14
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 7
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 claims description 7
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 27
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 27
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 23
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 abstract description 19
- 239000011734 sodium Substances 0.000 abstract description 14
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000011591 potassium Substances 0.000 abstract description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 abstract description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 29
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 20
- 230000008859 change Effects 0.000 description 17
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 15
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 14
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 11
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 11
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 11
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 7
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 7
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 6
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 6
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 6
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 description 2
- 101150069031 CSN2 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 238000003426 chemical strengthening reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 244000144992 flock Species 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000006123 lithium glass Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003763 resistance to breakage Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000012421 spiking Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
- C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
- C03C21/002—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions to perform ion-exchange between alkali ions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/60—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrostatic variables, e.g. electrographic flaw testing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
- G01N33/386—Glass
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
리튬을 함유하는 이온-교환된 화학적으로 강화된 유리를 특성화하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 칼륨-함유 염(salt), 특히 칼륨 및 나트륨 모두를 갖는 염에서 생성된 표면 응력 스파이크를 갖는 화학적으로 강화된 Li-함유 유리에서의 응력 프로파일의 품질 제어를 수행할 수 있게 한다. 상기 방법은, 표면 압축 및 스파이크 깊이의 측정, 및 스파이크 하단에서의 압축 및 전체 중심 장력 뿐만 아니라 중심 장력에 대한 기여도의 측정, 및 응력 프로파일의 깊은 영역과 스파이크가 교차하는 무릎에서의 응력의 계산을 허용한다. 상기 측정들은 스파이크 이외의 상기 기판 내부의 대부분에서 거의-포물선 형상인 상업적으로 중요한 프로파일에 대한 측정이다.
Description
본 출원은 2015년 9월 17일 출원된 미국 가특허출원 제62/219,949호와 관련되며, 상기 특허 문헌의 내용은 참조를 위해 본 발명에 포함된다.
본 개시는 화학적으로 강화된 유리에 관한 것으로, 특히 리튬을 함유하는 이온-교환된 화학적으로 강화된 유리를 특성화하는 방법에 관한 것이다.
화학적으로 강화된 유리는, 경도, 파괴에 대한 내성 등과 같은 적어도 하나의 강도-관련 특성을 개선하기 위해 화학적인 변형을 거친 유리이다. 화학적으로 강화된 유리는 특히 디스플레이-기반 전자 장치, 예를 들어 스마트폰 및 태블릿과 같은 휴대용 장치를 위한 커버 유리로서 사용한다.
하나의 방법에 있어서, 그러한 화학적 강화는 유리 매트릭스 내의 이온이 외부에서, 예를 들어 용융조(molten bath)로부터 도입된 이온으로 대체되는 이온-교환 프로세스에 의해 달성된다. 그러한 강화는 일반적으로 대체 이온이 본래의 이온(예를 들어, K+ 이온으로 대체된 Na+ 이온)보다 클 때 발생한다. 상기 이온-교환 프로세스는 유리 표면에서 유리 매트릭스로 확장되는 굴절률 프로파일을 야기한다. 그러한 굴절률 프로파일은 유리 표면에 대해 측정된 이온-확산 층의 크기, 두께 또는 "깊이"를 규정하는 층 깊이 또는 DOL을 갖는다. 상기 굴절률 프로파일은 또한 응력 프로파일, 표면 응력, 중심 장력, 복굴절 등을 포함한 다수의 응력-관련 특성을 규정한다. 상기 굴절률 프로파일은 그러한 프로파일이 특정 기준을 충족할 때 광 도파로를 규정한다.
최근, 매우 큰 DOL(및 특히 큰 압축 깊이)을 갖는 화학적으로 강화된 유리는 단단한 거친 표면 상에 면 낙하시 우수한 파괴 내성을 갖는 것으로 나타났다. 리튬을 함유하는 유리( "Li-함유 유리")는 큰 DOL을 얻기 위해 빠른 이온 교환(예를 들어, Na+ 또는 K+와의 Li+ 교환)을 허용할 수 있다. 실질적으로 포물선 응력 프로파일은 Li-함유 유리에서 쉽게 얻어지고, 여기서 Na+의 이온 교환 농도 프로파일은 그러한 기판의 중심 평면에서 연결되며, 이에 따라 깊이-불변 중심 장력의 통상적인 중심 구역이 0 또는 무시할 만한 두께로 줄어든다. 관련된 응력 프로파일은, 예를 들어 샘플 두께의 20% 정도와 같은 예상 가능한 큰 압축 깊이를 가지며, 이러한 압축 깊이는 제조 조건의 변화에 상당히 유연하다.
특정 상업적으로 중요한 응력 프로파일은 표면 부근에 "스파이크(spike)"를 갖는 거의-포물선(실질적으로 포물선) 프로파일이다. 그러한 프로파일의 포물선 부분과 스파이크 사이의 변이부는 무릎 형태(knee shape)이다. 상기 스파이크는 특히 유리가 그 에지(예를 들어, 낙하된 스마트폰)에 힘이 가해질 때 또는 유리가 심하게 구부러질 때 파괴되는 것을 방지하는 데 유용하다. 상기 스파이크는 KNO3를 함유한 욕조(bath)에서 이온-교환에 의해 Li-함유 유리에서 달성될 수 있다. 종종 Na+ 이온도 교환되도록 KNO3와 NaNO3의 혼합물을 갖는 욕조에서 스파이크를 얻는 것이 바람직하다. 그러한 Na+ 이온은 K+ 이온보다 빠르게 확산되므로 그 K+ 이온보다 적어도 더 깊게 확산된다. 결과적으로, 더 깊은 프로파일 부분은 주로 Na+ 이온에 의해 형성되고 더 얕은 프로파일 부분은 주로 K+ 이온에 의해 형성된다.
화학적으로 강화된 Li-함유 유리가 커버 유리 및 다른 용도로서 상업적으로 실행 가능하기 위해서는, 제조 동안 그것들의 품질이 특정 사양으로 제어되어야 한다. 이러한 품질 제어는 굴절률(또는 응력) 프로파일과, 특히 "무릎 응력(knee stress)"이라고 부르는 무릎 부분에서의 응력을 신속하게 그리고 비파괴적으로 측정할 수 있는 능력이 요구되는 제조 과정에서 이온-교환 프로세스를 제어하는 능력에 크게 좌우된다. 불행하게, 스파이크 응력 프로파일을 갖는 유리의 품질 제어는 비파괴 방식으로 프로파일을 적절히 특성화할 수 없기 때문에 바람직하지 않다. 이러한 불가능으로 인해 화학적으로 강화된 Li-함유 유리의 제조가 어려워져 시장에서 화학적으로 강화된 Li-함유 유리의 채택이 느려지고 있다.
본 발명은 리튬을 함유하는 이온-교환된 화학적으로 강화된 유리를 특성화하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 개시의 관점은 이온-교환 프로세스(즉, 알칼리 이온의 내부-확산)에 의해 생성되는 것과 같은 표면 응력 스파이크를 갖는 화학적으로 강화된 Li-함유 유리를 특성화하는 방법에 관한 것이며, 이에 의해, 일 예에서 Li+는 K+ 및 Na+ 이온(즉, Li+⇔K+, Na+)과 교환된다. 상기 방법은 표면 압축 및 스파이크 깊이의 측정, 및 스파이크의 하단에서의 압축 및 전체 중심 장력 뿐만 아니라 중심 장력에 대한 기여도의 측정을 제공한다.
바람직하게, 상기 방법은 상업적으로 중요한 응력 프로파일, 예를 들어 기판 표면에 인접한 스파이크 이외의 상기 기판 내부의 대부분에서 거의-포물선 형상인 응력 프로파일을 얻도록 수행된다. 상기 스파이크는 일반적으로 더 느린 확산(및 따라서 더 얕은) K+ 이온에 의해 형성되는 반면, 실질적으로 포물선 부분은 더 빠른(및 따라서 더 깊은) 확산 Na+ 이온에 의해 형성된다. 상기 방법은 프로파일이 거의-포물선 영역에 도달했는지, 예를 들어, 자기-일관성 검사를 했는지를 확인할 수 있게 한다. 상기 방법은 또한 프로세스 중인 유리 샘플의 품질 제어를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 그와 같은 품질 제어는 상업적으로 실현 가능한 제조 프로세스에 중요하다.
본 개시는 칼륨-함유 염(salt), 특히 칼륨 및 나트륨 모두를 갖는 염에서 생성된 표면 응력 스파이크를 갖는 화학적으로 강화된 Li-함유 유리에서의 응력 프로파일의 품질 제어 방법을 제공한다. 상기 방법은, 스파이크 이외의 상기 기판 내부의 대부분에서 거의-포물선 형상인 상업적으로 중요한 프로파일에 대해, 표면 압축 및 스파이크 깊이의 측정, 및 스파이크 하단에서의 압축 및 전체 중심 장력 뿐만 아니라 중심 장력에 대한 기여도의 측정을 허용한다. 상기 방법은 프로파일이 거의-포물선 영역에 도달했는지, 예를 들어 자기-일관성 검사를 했는지 확인할 수 있게 한다. 상기 방법은 이러한 중요한 프로파일의 제조를 허용하는 리튬-함유 유리의 채택에 필요한 품질 제어에 매우 중요한 도구를 제공한다.
스파이크의 하단에서의 응력 레벨(즉, 무릎 응력)을 측정하는 종래의 방법은 횡전계(TE; transverse electric) 각도 커플링 스펙트럼의 임계각 변이의 위치를 측정하는 비교적 낮은(즉, 좋지 않은) 정밀도로 제한되었다. 이러한 낮은 정밀도는, 넓기 때문에 프리즘-결합 스펙트럼에서 뚜렷하게 보이지 않는 TE 변이의 본래의 관점이다. 이러한 뚜렷함의 결여는 모드 라인의 측정된 위치가 단순한 이미지 노이즈 뿐만 아니라 조명의 각도 분포의 불균일성(예를 들어, 배경 불균일성)으로부터의 간섭을 쉽게 받게 한다.
본원에 개시된 방법들 중 일부는 정확하게 TE 변이의 임계각의 위치를 측정 할 필요성을 회피한다. 그러한 방법의 한 관점에서, 스파이크의 깊이(층 깊이, 또는 DOL) 뿐만 아니라, 스파이크에서의 표면 응력 및 그 응력의 기울기가 측정되며, 여기서 상기 DOL은 단지 TM 파(wave)의 임계각 변이만을 사용하여 매우 정확하게 측정된다. 이러한 TM 변이는 TE 변이보다 더 뚜렷하기 때문에 훨씬 더 정확한 측정을 가능하게 한다. 따라서, 상기 방법의 예에서, TE 모드 스펙트럼(및 특히 TE 스펙트럼의 TE 변이)은 스파이크의 DOL을 결정하는 데 사용되지 않는다.
스파이크의 표면 응력 및 기울기, 및 스파이크의 깊이(상술한 DOL)를 알면, 스파이크의 하단에서의 응력이 결정되며, 여기서 상기 스파이크의 하단은 깊이=DOL에서 발생한다. 이것은 "무릎 응력(knee stress)"이며, 본원에서 CS knee 또는 CS k 또는 보다 일반적인 형태의 σ knee 로 표시된다. 그 후, 응력 프로파일 속성의 나머지 계산은 종래의 방법에 따라 진행된다.
본원에 개시된 제2방법은 무릎 응력의 직접 측정을 피하고, TM 및 TE 편광 모두에 공통인 최종 유도 모드의 복굴절 및, 무릅에서의 응력과 상기 공통의 최종 유도 모드의 복굴절간 미리 결정된 관계를 사용하여 무릎 응력을 산출한다. 장점은 임계각, 특히 Li-함유 유리에서의 스파이크된 깊은 프로파일의 경우에 TE 파의 임계각의 측정 정밀도와 비교하여 모드 위치의 측정의 정밀도, 즉 일반적으로 더 양호한 측정의 정밀도를 갖는 점이다.
본원에 개시된 방법들의 장점은 화학적으로 강화된 유리의 제조시 확산 프로세스와 관련된 임계 파라미터를 결정하기 위해 비파괴적이면서 높은 처리량 및 높은 정밀도로 수행될 수 있다는 점이다. 이들 임계 파라미터는 CS, 스파이크의 깊이, 압축 깊이의 추정 및 취약성(frangibility) 상태(상기 방법으로 제공되는 CT의 추정에 기초한)를 포함한다. 또 다른 장점은 현재 생산된 화학적으로 강화된 유리의 품질 제어에 사용된 기존의 하드웨어에 대해 비교적 간소한 소프트웨어 향상으로 상기 방법들을 실시할 수 있다는 점이다.
본원에 개시된 새로운 방법들의 하나의 주요한 장점은 TE 임계각의 직접 측정에서 큰 에러의 영향을 피함으로써 무릎-응력 추정의 정밀도가 현저히 향상된다는 점이다. 이러한 정밀도 향상은 화학적으로 강화된 유리 제품의 품질 제어를 향상시킬 수 있기 때문에 중요하다.
본원에 개시된 방법의 또 다른 장점은 상기 방법들의 적용 가능성 범위의 증가, 즉 측정 프로세스 윈도우(process window) 크기의 증가이다. 종래의 방법은 TM 및 TE 스펙트럼에 대한 임계각 변이 부근에서 누설 모드가 발생하지 않는 측정을 위한 프로세스 윈도우 또는 "스위트 스폿(sweet spot)"을 갖는다. 그와 같은 누설 모드는 그러한 변이 부근에서 강도의 각도 분포의 현저한 변형을 야기시키고, 실제 상황에서 제거하거나 효과적으로 보상하기가 매우 어려운 매우 심각한 그리고 용인할 수 없는 에러의 원인이다.
새로운 방법들 중 첫 번째 방법에서, TM 스펙트럼만이 평균적으로 스위트 스폿의 범위를 두 배로 하는 누설-모드 간섭이 없도록 요구된다.
새로운 방법 모두에서, 임계각이 무릎 응력의 직접 측정에 사용되지 않기 때문에, 임계각 측정에서의 에러의 영향이 상당히 감소된다. 이는 스위트 스폿의 범위를 효과적으로 증가시킨다.
추가의 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명에서 설명되며, 부분적으로는 그러한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이고, 첨부된 도면 뿐만 아니라, 서술된 설명 및 그 청구범위에 기술된 실시예들을 실시함으로써 인식될 것이다. 상술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 단지 예시적인 것이며, 청구범위의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 기초를 제공하기 위한 것임을 이해해야 한다.
첨부된 도면은 추가의 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 그러한 도면은 하나 이상의 실시예(들)를 나타내고, 상세한 설명과 함께 다양한 실시예의 원리 및 동작을 설명하기 위해 제공된다. 그와 같이, 본 개시는 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 완전하게 이해될 것이다:
도 1a는 평면 기판 형태의 예시의 DIOX 유리 기판의 입면도이고;
도 1b는 x-z 평면으로 취해진 도 1a의 확대 단면도이고, 이는 기판 표면에 걸쳐 그리고 기판의 몸체 내에서 야기되는 이중 이온-교환 프로세스를 나타내고;
도 1c는 DIOX 기판을 형성하는 DIOX 프로세스의 결과를 개략적으로 나타내고;
도 2는 도 1c에 나타낸 DIOX 기판에 대한 예시의 굴절률 프로파일 n(z)를 나타내고;
도 3a 및 3b는 각각 NaNO3와 KNO3의 혼합물을 사용하여 이온-교환 프로세스에 의해 형성된 Li-함유 유리의 측정된 모드 스펙트럼에 기초한 모드 스펙트럼의 사진 및 개략도이며, 상기 모드 스펙트럼은 TM 스펙트럼(상부) 및 TE 스펙트럼(하부)을 나타내며, 또한 본원에 개시된 방법의 수행에 적절한 선택 프로파일 측정 파라미터들을 나타내며;
도 4는 K+ 및 Na+ 이온-교환이 이루어지는 화학적으로 강화된 Li-함유 유리 샘플에 대한 모델 응력 프로파일(실선)을 나타내는 정규화된 위치 좌표 z/L에 대한 압축 응력 CS(MPa)의 플롯이며, 여기서 점선 곡선은 단지 Na+ 확산에 대한 모델 프로파일만을 나타내는 데, 이는 상기 모델 프로파일이 z/T = -0.5 및 +0.5에 각각 존재하는 2개의 표면에서 이온-교환을 수행한다는 것을 가리키며;
도 5는 응력 프로파일의 스파이크 부분, 긴 확산 포물선 부분 및 상기 스파이크 부분 플러스 상기 포물선 부분에 대한 개별 플롯을 나타내는 정규화된 위치 좌표 z/L에 대한 응력(MPa)의 플롯이고;
도 6a 및 6b는 각각 측정된 모드 스펙트럼에 기초한 그리고 예시의 화학적으로 강화된 Li-함유 유리 샘플에 대한 TE 및 TM 모드 스펙트럼을 나타내는 모드 스펙트럼의 사진 및 개략도이고;
도 6c 및 6d는 각각 도 6a의 TE 및 TM 스펙트럼의 모드 라인 또는 프린지(fringe)에 대한 모드 스펙트럼에 따른 강도(I) 대 거리(x')의 플롯이고;
도 7a 내지 7c는 예시의 화학적으로 강화된 유리 기판에서 측정된 일련의 모드 스펙트럼을 나타내며, 여기서 그러한 측정은 각기 다른 확산 시간에 이루어지고;
도 8a 및 8b는 측정된 DOR(㎛) 대 시간의 플록이며, 여기서 영역 R1은 589 nm에서 2개의 프린지(TM 모드)에 기초한 측정을 나타내고, 영역 R2는 589 nm에서 3개의 프린지(TM 모드)를 사용하는 동안의 변이를 나타내며, 영역 R3은 589 nm에서 3개의 프린지(TM 모드)를 사용한 측정을 나타내고;
도 9a, 9b 및 도 10a, 10b는 측정된 압축 응력 CS (MPa) 대 시간(hrs)의 플롯이고, 도 8a 및 8b와 동일한 영역 R1, R2 및 R3을 나타내고;
도 11은 다수의 상이한 유리 샘플에 대한 프로파일 파라미터의 계산을 나타내는 표 1을 나타내고;
도 12는 편광 당 2개가 아닌 편광 당 3개 이상의 광학 모드(피팅된 곡선 A)를 사용하여 슬로프(slope) 추출(피팅된 곡선 B)을 위한 개선된 알고리즘을 적용한 후 DOL의 범위를 커버하는 측정된 샘플에 대한 CS에 대한 CS k 의 감소된 범위 및 감소된 의존성을 나타내고;
도 13은 유리 기판에 형성된 예시의 도파로에 대한 CSk, CS 및 DOL의 여러 개의 상이한 추정된 값에 대한 TM 및 TE 편광 모두에 대한 3개의 유도 모드의 산출된 유효 인덱스를 포함하는 표 3을 나타내고;
도 14a는 일 실시예에서 CSk 측정의 시스템적인 에러를 정정하기 위해 동적으로 조정된 CS-의존 인자를 적용하도록 시뮬레이션된 이온-교환된 Li-함유 유리의 예에 대한 압축 응력 CS에 대한 무릎-응력 스케일링 인자 K3의 의존성을 나타내며, 시스템적인 에러는 일정하다고 가정되는 K3으로터 야기되고;
도 14b는 시스템적인 에러가 일정하다고 가정되는 K3으로부터 야기되는 일 실시예에서 CS k 에서의 시스템적인 에러를 정정할 목적으로, CS(dK3/dCS)에 대한 스케일링 인자 K3의 미분 계수 및 CS 값에 대한 그 미분 계수의 작은 의존성을 나타내고;
도 15는 K3이 일정하고 DOL과 무관하다는 가정에 기인한 CS k 에서의 시스템적인 에러를 정정할 목적으로, DOL의 범위를 커버하는 시뮬레이션된 프로파일에 대해, DOL에 대한 스케일링 인자 K3의 의존성을 나타내며;
도 16은 비교적 작은 변화의 미분 계수 영역, 및 실질적으로 절대값으로 증가하는 순간변화의 미분 계수 영역을 갖는 DOL(dK3/dDOL)에 대한 스케일링 인자 K3의 미분 계수를 나타낸다.
도 1a는 평면 기판 형태의 예시의 DIOX 유리 기판의 입면도이고;
도 1b는 x-z 평면으로 취해진 도 1a의 확대 단면도이고, 이는 기판 표면에 걸쳐 그리고 기판의 몸체 내에서 야기되는 이중 이온-교환 프로세스를 나타내고;
도 1c는 DIOX 기판을 형성하는 DIOX 프로세스의 결과를 개략적으로 나타내고;
도 2는 도 1c에 나타낸 DIOX 기판에 대한 예시의 굴절률 프로파일 n(z)를 나타내고;
도 3a 및 3b는 각각 NaNO3와 KNO3의 혼합물을 사용하여 이온-교환 프로세스에 의해 형성된 Li-함유 유리의 측정된 모드 스펙트럼에 기초한 모드 스펙트럼의 사진 및 개략도이며, 상기 모드 스펙트럼은 TM 스펙트럼(상부) 및 TE 스펙트럼(하부)을 나타내며, 또한 본원에 개시된 방법의 수행에 적절한 선택 프로파일 측정 파라미터들을 나타내며;
도 4는 K+ 및 Na+ 이온-교환이 이루어지는 화학적으로 강화된 Li-함유 유리 샘플에 대한 모델 응력 프로파일(실선)을 나타내는 정규화된 위치 좌표 z/L에 대한 압축 응력 CS(MPa)의 플롯이며, 여기서 점선 곡선은 단지 Na+ 확산에 대한 모델 프로파일만을 나타내는 데, 이는 상기 모델 프로파일이 z/T = -0.5 및 +0.5에 각각 존재하는 2개의 표면에서 이온-교환을 수행한다는 것을 가리키며;
도 5는 응력 프로파일의 스파이크 부분, 긴 확산 포물선 부분 및 상기 스파이크 부분 플러스 상기 포물선 부분에 대한 개별 플롯을 나타내는 정규화된 위치 좌표 z/L에 대한 응력(MPa)의 플롯이고;
도 6a 및 6b는 각각 측정된 모드 스펙트럼에 기초한 그리고 예시의 화학적으로 강화된 Li-함유 유리 샘플에 대한 TE 및 TM 모드 스펙트럼을 나타내는 모드 스펙트럼의 사진 및 개략도이고;
도 6c 및 6d는 각각 도 6a의 TE 및 TM 스펙트럼의 모드 라인 또는 프린지(fringe)에 대한 모드 스펙트럼에 따른 강도(I) 대 거리(x')의 플롯이고;
도 7a 내지 7c는 예시의 화학적으로 강화된 유리 기판에서 측정된 일련의 모드 스펙트럼을 나타내며, 여기서 그러한 측정은 각기 다른 확산 시간에 이루어지고;
도 8a 및 8b는 측정된 DOR(㎛) 대 시간의 플록이며, 여기서 영역 R1은 589 nm에서 2개의 프린지(TM 모드)에 기초한 측정을 나타내고, 영역 R2는 589 nm에서 3개의 프린지(TM 모드)를 사용하는 동안의 변이를 나타내며, 영역 R3은 589 nm에서 3개의 프린지(TM 모드)를 사용한 측정을 나타내고;
도 9a, 9b 및 도 10a, 10b는 측정된 압축 응력 CS (MPa) 대 시간(hrs)의 플롯이고, 도 8a 및 8b와 동일한 영역 R1, R2 및 R3을 나타내고;
도 11은 다수의 상이한 유리 샘플에 대한 프로파일 파라미터의 계산을 나타내는 표 1을 나타내고;
도 12는 편광 당 2개가 아닌 편광 당 3개 이상의 광학 모드(피팅된 곡선 A)를 사용하여 슬로프(slope) 추출(피팅된 곡선 B)을 위한 개선된 알고리즘을 적용한 후 DOL의 범위를 커버하는 측정된 샘플에 대한 CS에 대한 CS k 의 감소된 범위 및 감소된 의존성을 나타내고;
도 13은 유리 기판에 형성된 예시의 도파로에 대한 CSk, CS 및 DOL의 여러 개의 상이한 추정된 값에 대한 TM 및 TE 편광 모두에 대한 3개의 유도 모드의 산출된 유효 인덱스를 포함하는 표 3을 나타내고;
도 14a는 일 실시예에서 CSk 측정의 시스템적인 에러를 정정하기 위해 동적으로 조정된 CS-의존 인자를 적용하도록 시뮬레이션된 이온-교환된 Li-함유 유리의 예에 대한 압축 응력 CS에 대한 무릎-응력 스케일링 인자 K3의 의존성을 나타내며, 시스템적인 에러는 일정하다고 가정되는 K3으로터 야기되고;
도 14b는 시스템적인 에러가 일정하다고 가정되는 K3으로부터 야기되는 일 실시예에서 CS k 에서의 시스템적인 에러를 정정할 목적으로, CS(dK3/dCS)에 대한 스케일링 인자 K3의 미분 계수 및 CS 값에 대한 그 미분 계수의 작은 의존성을 나타내고;
도 15는 K3이 일정하고 DOL과 무관하다는 가정에 기인한 CS k 에서의 시스템적인 에러를 정정할 목적으로, DOL의 범위를 커버하는 시뮬레이션된 프로파일에 대해, DOL에 대한 스케일링 인자 K3의 의존성을 나타내며;
도 16은 비교적 작은 변화의 미분 계수 영역, 및 실질적으로 절대값으로 증가하는 순간변화의 미분 계수 영역을 갖는 DOL(dK3/dDOL)에 대한 스케일링 인자 K3의 미분 계수를 나타낸다.
이제, 본 개시의 다양한 실시예가 상세하게 참조되며, 그 예들은 첨부된 도면에 나타난다. 가능할 때마다, 동일하거나 유사한 부분을 나타내기 위해 도면 전체에서 동일하거나 유사한 참조번호 및 기호가 사용된다. 도면은 반드시 축척 된 것은 아니며, 당업자는 본 개시의 핵심 관점을 설명하기 위해 도면이 단순화된 곳을 인식할 것이다.
이하에 기술된 청구범위는 본 상세한 설명에 통합되어 그 일부를 구성한다.
도 1a는 몸체(21) 및 (상부) 표면(22)을 갖는 평면 이온-교환 기판(20) 형태의 예시의 유리 기판의 입면도이며, 여기서 상기 몸체는 베이스 (벌크) 굴절률 n s , 표면 굴절률 n 0 및 z-방향의 두께(T)를 나타낸다. 도 1b는 y-z 평면에서 취해진 이온-교환 기판(20)의 확대 단면도이며, 표면(22)을 가로질러 z-방향으로 몸체(21) 내에서 발생하는 이중 이온-교환(DIOX) 프로세스의 예를 나타낸다.
본원에 개시된 방법와 관련되어 기술된 상기 DIOX 프로세스에서, 2개의 상이한 타입의 Na+ 및 K+ 이온은 유리 몸체(21)의 일부인 다른 상이한 Li+ 이온을 대체한다. 그러한 Na+ 및 K+ 이온은 공지된 이온-교환 기술을 사용하여 순차적으로 또는 동시에 유리 몸체(21) 내로 도입될 수 있다. 상기 나타낸 바와 같이, 상기 Na+ 이온은 K+ 이온보다 더 빠르게 확산하여 상기 유리 몸체(21) 내로 더 깊숙이 들어간다. 이는 후술하는 바와 같이 결과의 굴절률 프로파일 및 응력 프로파일에 영향을 미친다.
도 1c는 그러한 결과의 DIOX 프로세스의 개략도이고, 도 2는 도 1c에 나타낸 바와 같은 굴절률 프로파일을 갖는 그리고 DIOX 프로세스를 거친 기판(20)에 대한 예시의 굴절률 프로파일 n(z)를 나타낸다. 대응하는 응력 프로파일을 σ(z)로 나타낼 수 있다. 상기 굴절률 프로파일 n(z)는 더 얕은 이온-교환(K+ 이온)과 관련된 영역(R1)과 연관된 제1 "스파이크" SP를 포함하고, 본원에서 이후 DOLsp로도 표시된 "스파이크에 대한 층 깊이"를 규정하는 몸체(21) 내에 깊이 D1을 갖는다. 상기 굴절률 프로파일 n(z)는 또한 더 깊은 이온-교환(Na+ 이온)과 관련된 제2영역(R2)을 포함하고, 층 깊이(DOL)를 규정하고 DOLp로도 표시되는 깊이 D2를 갖는다. 일 예에서, 제2영역(R2)에서의 굴절률 프로파일 n(z)의 부분은 포물선 형태 또는 일반적으로 거듭제곱 형태(power-law shape)를 갖기 때문에 PP로 표시된다. 스파이크 SP 및 거듭제곱 프로파일 PP는 무릎(knee) 형태를 갖는 위치 KN에서 교차한다.
더 깊은 제2영역(R2)은 실제로 더 얕은 영역 전에 생성될 수 있다. 상기 제1영역(R1)은 기판 표면(22)에 인접하고 상대적으로 가파르고 얕으며, 반면 상기 제2영역(R2)은 덜 가파르고 기판 내로 상술한 깊이(D2)까지 비교적 깊게 확장한다. 일 예에서, 상기 제1영역(R1)은 기판 표면(22)에서 최대 굴절률(n 0 )을 갖고 중간 굴절률(n i )까지 가파르게 가늘어지며, 반면 상기 제2영역(R2)은 중간 굴절률에서 기판 (벌크) 굴절률(n s ) 아래로 점점 더 가늘어진다. 상기 제1영역(R1)에 대한 굴절률 프로파일 n(z)의 부분은 깊이 DOS를 갖는 굴절률의 스파이크 SP를 나타낸다.
도 3a는 예시의 측정된 모드 스펙트럼(50)의 사진이고, 도 3b는 NaNO3 및 KNO3를 사용하여 이온-교환 프로세스에 의해 형성된 Li-함유 유리에 대한 도 3a의 측정된 모드 스펙트럼의 개략도이다. 상기 모드 스펙트럼(50)은 고차 모드를 나타내는 각각의 모드 라인 52TM 및 52TE를 갖는 TM 및 TE 스펙트럼 50TM 및 50TE(각각 상부 및 하부)를 포함한다. 상기 TM 및 TE 모드 스펙트럼 50TM 및 50TE에서의 저차 모드 라인들은 함께 타이트하게 다발져 있으며 54TM 및 54TE로 표시된 각각의 단색 검정 영역으로 나타나 있다. 측정된 샘플의 유리 타입은 196HLS였고 가상 온도는 638℃였다. 유리 샘플을 60 wt% KNO3 및 40 wt% NaNO3를 갖는 욕조에 넣고 390℃에서 3시간 동안 Li+⇔K+, Na+ 이온-교환 프로세스를 실시했다.
종래 기술로 공지된 바와 같이, 모드 스펙트럼에서 프린지 또는 모드 라인(52TM 및 52TE)은 광 도파로를 형성하는 이온-교환 층과 관련된 표면 압축 또는 "압축 응력" CS 및 깊이 DOL을 계산하는 데 사용될 수 있다. 본 예에서, 도 3a 및 3b에 기초한 모드 스펙트럼(50)은 상업적으로 이용 가능한 프리즘-커플링 시스템, 즉 일본 도쿄의 Luceo Co., Ltd.로부터 입수 가능한 FSM6000L 표면 응력 미터( "FSM(surface stress meter) 시스템")를 사용하여 얻어졌다. 본원에 개시된 방법을 수행하기 위해 사용하는 데 적합한 예시의 프리즘-커플링 시스템은 또한 본원에 참조를 위해 포함되는 미국 특허출원 제2014/0368808호 및 제2015/0066393호에 기술되어 있다.
CS 및 DOL의 측정 값은 각각 575 MPa 및 4.5 micron이었다. 이것들은 샘플 표면(22)에 인접한 K+ 농축 층 또는 스파이크 영역(R1)의 파라미터이다(도 2 참조). 도 3a의 스펙트럼의 좌측의 수직 점선들은, 표면 인덱스에 대응하는 스펙트럼에서의 위치로, TM에 대한 것과 TE에 대한 것의 위치를 나타낸다. 검정색 화살표들로 표시된 이들 위치의 차이는 표면 응력 또는 압축 응력 CS에 비례한다. 도 3a의 검정색 화살표들 중 하나는 CS tot 를 나타내고, 반면 다른 하나는 CS knee 또는 CS k 를 나타내며, 아래에서 설명된다. 이들 값은 DOL의 계산에 사용된다.
(Li+⇔K+, Na+) 이온 교환을 수행하는 화학적으로 강화된 Li-함유 유리에 대한 모드 스펙트럼(50)에서, TM 및 TE 모드 스펙트럼(50TM 및 50TE)의 상대적 위치가 이동된다. 이러한 이동은 최고차 유도 모드에 대응하는 마지막(즉, 가장 왼쪽) 프린지(52TM 및 52TE)들의 상대적 위치에 의해 측정될 수 있다. 상기 나타낸 바와 같이, 이러한 이동은 도 3a 및 3b에서 CS tot 로 나타내고, 스파이크 영역(R1)의 K+ 농도가 본래 기판 내에서 일정-레벨의 농도(예를 들어, 기판 몸체(21)를 구성하는 유리 매트릭스에서 공간적으로 일정한 농도)로 대략 감소하는 깊이에서의 압축 응력(CS)에 비례한다.
그러한 변이의 유효 인덱스는 응력 프로파일에서 특성 "무릎" 또는 변이 KN의 깊이에서 발생하는 유효 인덱스에 대응하며, TM 및 TE 모드 스펙트럼(50TM 및 50TE)에 대해 각각 도 3a 및 도 3b에 나타나 있다. TE 및 TM 스펙트럼간 그러한 변이의 이동은 무릎 KN의 깊이에서의 압축 응력에 비례하고 도 3a 및 3b에서 CS knee 로 나타나 있다.
상기 TE 및 TM 모드 라인(52TE 및 52TM)의 임계각 강도 변이의 복굴절로부터 무릎 응력 CS knee 의 직접 측정은 몇 가지 문제를 나타낸다. 하나의 문제는 누설 모드 또는 유도 모드가 임계각에 대응하는 그러한 인덱스에 매우 가까운한 유효 인덱스를 가질 때 그러한 변이의 명확한 위치의 이동 때문이다. 예를 들어, 더 넓은 어두운 프린지는 도 3a 및 3b의 결합된 스펙트럼의 상반부에서 임계각 변이와 대략 동일한 위치에서 발생할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 각각 예시의 측정 모드 스펙트럼의 사진 및 개략도이며, 화학적으로 강화된 Li-함유 유리 샘플의 TE 및 TM 모드 스펙트럼을 나타낸다. 도 6c 및 도 6d는 각각 도 6a의 TE 및 TM 모드 스펙트럼의 모드 라인 또는 프린지(52TE 및 52TM)에 대한 모드 스펙트럼에 따른 강도 I 대 거리 x'(I(x'))의 플롯이다. 그러한 강도 프로파일은 TM과 TE 모드에 대한 스파이크 영역과 연속체(최종 피크)간 변이 및 프린지 위치에 대응하는 픽셀들의 위치 x'의 검출을 나타낸다. 그러한 픽셀에서의 위치는 본질적으로 모드 및 변이 영역의 굴절률이다.
상기 기술한 이동-유도 에러를 회피하기 위해, 상부 스펙트럼 및 하부 스펙트럼(즉, TM 및 TE 스펙트럼 50TM 및 50TE) 모두가 아주 적은 약 0.2와 0.6 사이의 모드 수를 가지며, 이는 상당히 제한적이다. 또한, 이러한 조건이 충족되는 경우에도, TE 스펙트럼에 대한 임계각의 측정은 비교적 뚜렷하지 않은 TE 강도 변이로 인해 매우 정확하지는 않다. 예를 들어, 도 3a 및 3b의 하반부에서의 임계각 변이가 뚜렷한 것이 아니라 상대적으로 넓은지를 확인하고, 반대로 도 6a에 나타낸 임계각 TM 변이가 그것에 가까운 어두운 프린지가 없더라도 좁아지는(뚜렷한)지를 확인하자.
본원에 개시된 방법은, TM 프린지의 위치에 대한 TM 스펙트럼에서의 강도 변이(예를 들어, 전체 내부 반사(TIR)에서 부분 반사로의 변이)의 위치와 함께, 이온-교환으로 인한 칼륨 침투에 의해 제공된 프린지 스펙트럼의 측정을 이용한다. 이들 측정은 결합될 수 있으며 면 낙하 동안 우수한 파괴 내성을 높이는 데 도움이 되는 응력 프로파일 군의 효과적인 품질 제어에 사용할 수 있다. 이러한 군의 프로파일은 스파이크가 있는 거듭제곱 프로파일과 형태가 유사하다.
상기 스파이크(SP)는 기판 두께와 비교할 때 작은 두께를 갖는 표면 부근 영역이다. 예를 들어, 그러한 스파이크는 10 ㎛ 깊이일 수 있고, 반면 기판은 800㎛ 두께일 수 있다. 상기 스파이크는 erfc-형태와 유사한 형태를 가질 수 있지만, 선형 깊이 분포, 가우스 깊이 분포 또는 다른 분포와 유사할 수도 있다. 그러한 스파이크의 주요 특징은, 상대적으로 얕은 분포이고, 무릎 KN에서 끝나는 스파이크의 하단(가장 깊은 종단)에서 압축의 레벨에 비해 표면 압축의 실질적인 증가를 제공한다는 것이다.
도 4는 도 2에 나타낸 바와 같이 영역 R2에서의 거듭제곱 부분(PP) 및 영역 R1에서의 표면 스파이크(SP)를 갖는 모델 응력 프로파일을 나타낸다. 본 개시의 목적을 위해, 가정된 규약은 압축 응력이 양수이고 인장 응력이 음수라는 것이다. 도 4의 모델 프로파일은 거듭제곱 부분(PP)에 대해 깊은 2차 프로파일의 상단에 추가된 선형 스파이크(SP)를 갖는다.
도 4의 스파이크(SP)의 또 다른 특징은 또한 도 2로부터 알 수 있는 데, 즉 그러한 스파이크(SP)에서의 응력 분포의 통상적인 슬로프가 상기 프로파일의 거듭제곱 부분(PP)에서의 통상적인 슬로프보다 상당히 높다는 것이다. 일 예에서, 상기 거듭제곱 부분(PP)은 약 1.5 내지 약 4.5 범위의 거듭제곱 지수를 갖는 유리 기판의 중심-평면으로부터의 거리의 거듭제곱-함수로 잘 설명되고 있는 것으로 가정한다. 일 예에서, 이러한 보조 거듭제곱 부분(PP)은 거의-포물선이라고 가정할 수 있으며, 품질-제어 측정의 목적을 위해 포물선으로 근사(approximate)될 수 있다.
상기 방법의 일 실시예에서, 스파이크(SP)의 CS SP 및 DOL SP 는 통상적인 FSM 측정을 사용하여 측정된다. 그러한 DOL 측정의 정밀도를 높이기 위해, Na와 K의 혼합물에서 교환된 예시의 Li-함유 유리에서의 임계각 변이가 실질적으로 더 뚜렷하고 측정 에러가 적기 때문에, TM 스펙트럼만을 사용하여 스파이크의 DOL SP 가 측정되는 것이 바람직할 수 있다. 본 개시에서 용어 DOL 및 DOLSP는 동일한 양, 즉 높은 압축 응력(CS SP )을 갖는 K- 농축된 표면 부근 스파이크 층의 층 깊이를 지칭하기 위해 상호 교환적으로 사용된다.
스파이크의 중심 장력(CT) 기여도는 아래의 식을 이용하여 산출된다:
여기서 T는 샘플 두께이다(도 1 참조). Na 프로파일의 중심 장력(CT)에 대한 기여도는 측정된 무릎 응력(σ knee )과 관련될 수 있다. 그러한 Na 분포에 의해 생성된 응력을 기술하기 위해 사용된 보조 프로파일의 표면 응력이 그 무릎에서의 응력과 거의 동일하다고 가정함으로써 초기 추정치를 구할 수 있으며, 따라서 이는 아래와 같다:
여기서 σ knee 는 프로파일의 무릎에서의, 예를 들어 스파이크의 하단에서의 응력이며, 아래와 같이 주어진다:
여기서 
및 
는 도 3a 및 3b에 나타낸 바와 같은 임계각 강도 변이의 유효 인덱스이다. 파라미터 SOC는 응력-광학 계수이다. 상기 식에서의 분자는 복굴절 BR로 정의될 수 있다. 이 경우 식은 아래와 같다:
σ knee = CS knee = BR/SOC.
이 식은 또한 좀더 일반적으로 아래와 같이 쓸 수 있다:
σ knee = CS knee = (CFD)(BR)/SOC
여기서 CFD는 0.5와 1.5 사이의 보정 계수이며, 이는 TM 및 TE 강도 변이의 근본적으로 상이한 슬로프, 무릎 부근의 TM 및 TE 인덱스 프로파일의 상이한 형태, 및 강도 변이의 위치를 식별하는 방법의 세부사항과 관련된 복원된 임계각 값들 사이의 시스템적인 오프셋을 설명한다. 상기 나타낸 바와 같이, 파라미터 
, 
, 
및 CS K 모두는 동일한 양, 즉 무릎 응력과 관련된다.
도 4에 점선 곡선으로 나타낸 바와 같이, 거듭제곱 부분(PP)에 대한 가정된 거듭제곱 또는 거듭제곱 프로파일은 스파이크를 포함하진 않지만, 샘플의 모든 표면까지 거듭제곱 또는 포물선 형태를 확장하는 보조 프로파일로서 취해질 수 있다. 이러한 보조 프로파일은 자신의 고유 압축 장력(CT)을 갖는 균형된 힘을 가지며, 이에 따라 모델 스파이크 거듭제곱 프로파일의 거듭제곱 부분에서 수직으로 이동한다.
보조 거듭제곱 프로파일 관계
상기 보조 거듭제곱 프로파일에 대해 유지되는 관계의 상세한 설명 뿐만 아니라, 품질 제어의 목적을 위한 모델 스파이크 프로파일의 파라미터를 계산하기 위해 그것들을 사용하는 연관된 방법이 이제 제공된다.
보조 거듭제곱 프로파일은 중심으로부터의 거리 z의 함수로서 응력을 제공한다.
상기 스파이크 프로파일은 아래의 식에 의해 주어진 다소 작은 압축 깊이(DOC)를 갖는다:
상기 스파이크 프로파일의 압축 깊이(DOC)는 아래와 같이 대략 보조 거듭제곱 프로파일의 것보다 작다:
상기 프로파일의 스파이크에 의해 야기된 압축 깊이(DOC)의 변화는 아래와 같이 보조 거듭제곱 프로파일의 압축 장력(CT)으로 정규화될 수 있다:
포물선 보조 프로파일의 특정 예에서, 아래의 관계를 유지한다:
· 상기 보조 프로파일은 아래의 식에 의해 주어진 압축 깊이(DOC)를 갖는다:
· 상기 프로파일의 총 중심 장력(CT tot )은 스파이크 중심 장력(CT sp )과 포물선 부분 중심 장력(CT p )의 합과 동일하다:
·
· 스파이크 거듭제곱 프로파일의 압축 깊이(DOC)는 아래의 식을 이용하여 산출될 수 있다:
·
상기 식의 말미에 있는 근사 식은 스파이크의 CT 기여도가 보조 프로파일(즉, 포물선 부분 PP)의 CT 기여도보다 현저하게 작을 때 유효하다.
근사에 기초한 예시의 방법
품질 제어의 예시의 방법은 스파이크로 인한 모드 스펙트럼의 측정을 포함하는 근사 접근법을 이용한다. 이 때 상기 방법은 프로파일의 무릎(KN)에서의 압축을 추정하고 중심 장력에 대한 스파이크 기여도의 계산에서 표면 압축으로부터 무릎 압축을 감산함으로써 중심 장력(CT)에 대한 스파이크의 기여도를 추정하는 단계를 포함한다. 다음에, 상기 방법은 스파이크를 제외한 깊은 거듭제곱 프로파일 부분(PP)으로 인한 중심 장력(CT)에 대한 기여도를 추정함으로써, 추정된 무릎 응력의 장점도 얻는 단계를 포함한다. 다음에, 상기 방법은 보조의 깊은 거듭제곱 프로파일 및 스파이크의 기여도의 합으로서 총 중심 장력(CT tot )을 구하는 단계를 포함하는 데, 즉 CT tot = CT sp + CT p 이다. 일반적으로, 그러한 깊은 부분의 CT 기여도는 
로 칭하며, 이는 상기 깊은 부분이 거듭제곱 형태를 갖는 것으로 나타낼 때에는 
와 상호 교환적으로 사용될 수 있다.
또한, 상기 방법은 모델 프로파일에 대한 정확한 공식, 또는 스파이크로 인한 작은 DOC 감소보다 작은 보조 거듭제곱 프로파일의 DOC로서 DOC를 제공하는 근사 식을 사용함으로써 프로파일의 압축 깊이(DOC)를 추정하는 단계를 포함할 수 있는 데, 즉 
이다(수학 공식에서 음의 
가 
에 추가된다). 또한, 본 개시에서는 
가 단순히 
로 표기되는 경우도 있음을 알아야 하는 데, 왜냐하면, 본 개시에서는 스파이크로 인한 DOC의 이동만을 고려하기 때문이다.
상기 방법의 일 예에서, 스파이크(SP)의 DOL은 프로파일의 거듭제곱 부분(PP; 도 4 참조)이 거듭제곱 프로파일 형태로 잘 표현된 영역 내에 있는지를 확인하기 위해 사용된다. 특히, 스파이크의 DOL이 증가함에 따라, Na의 침투는 그 스파이크의 DOL에 거의 비례하여 증가한다. 따라서, K와 Na의 동시 내부-확산이 사용되는 유리 기판의 경우, 프로파일의 깊은 부분이 포물선으로 고려될 수 있는 소정의 특정 유리 두께에 대해 최소 스파이크 DOLSP가 설정될 수 있다. 다른 예에서, 가정된 거듭제곱 모델로부터 실질적으로 벗어나기 시작하는 물리적 프로파일을 배제하기 위해 DOLSP의 상한이 부과될 수도 있다.
보다 정확한 방법
상술한 방법은 근사에 기초하며, 따라서 좀더 정확한 방법의 다소 더 단순화된 버전이다. 그러한 단순화는 스파이크의 CT 기여도가 보조 거듭제곱 프로파일의 CT 기여도보다 훨씬 작을 때 사소한 에러만을 야기한다. 스파이크의 CT 기여도는 보조 거듭제곱 프로파일에 비해 
양만큼 수직으로 깊은 거듭제곱 부분(PP)을 이동시킨다. 그 결과, 모델 스파이크 프로파일의 무릎에서의 압축은 실제로 
양만큼 무릎 깊이에서의 보조 프로파일의 압축보다 더 작다.
더욱이, 표면과 무릎 깊이간 보조 거듭제곱 프로파일의 압축에서의 작은 변화가 있으며, 힘 균형이 맞추어진 거듭제곱 프로파일의 경우, CT는 
와 실제로 동일하다.
다음은 화학적으로 강화된 유리 샘플의 프리즘-커플링(prism-coupling) 측정으로부터 얻어진 것과 같은 모드 스펙트럼으로부터 모델 스파이크 거듭제곱 프로파일의 파라미터를 결정하기 위한 보다 정확한 방법의 예를 나타낸다:
a) 임시의 
를 계산
b) 보조 프로파일의 임시의 표면 압축 
를 계산
c) (단계 4, 5, 및 6의 옵션의 대안) 임시의 
및 
를 계산
d) 좀더 정확한 
를 계산
e) 좀더 정확한 
및 
를 계산
f) 좀더 정확한 
를 계산
g) (옵션; 일반적으로 불필요) - 원하는 레벨의 수렴 또는 정밀도가 될 때까지 
및 
에 대한 보다 더 정확한 값들을 구하기 위해 계속해서 반복할 수 있다. 하나 이상의 반복은 거의 필요치 않다. 하나 이상의 반복은 스파이크의 깊이가 기판 두께의 약 3% 이상을 나타낼 수 있는 비교적 얇은 기판에서 유용할 수 있다.
h) (옵션) 예컨대 아래 식의 형태 중 하나를 이용하여 프로파일의 압축 깊이를 결정한다:
상술한 방법은 스파이크 거듭제곱 프로파일 모델에 의해 합리적으로 잘 기술된 응력 분포를 갖는 스파이크된 이중-이온-교환 프로파일의 QC에 대한 일반적인 보조 거듭제곱 프로파일의 적용을 허용한다. 상기 방법은 무릎 응력을 직접 측정하는 것을 회피한다. 앞서 이미 기술한 아래의 식으로부터 무릎 응력을 평가하기 위해 
를 직접 측정하는 대신, 무릎 응력은 스파이킹(spiking) 이온의 침투와 동일한 깊이, 예를 들어 스파이크 깊이 
에서 발생하는 것을 관찰함으로써 찾는다.
상기의 무릎 응력의 엄격한 정의는 프로파일이 무릎 위치에서 갑작스러운 슬로프의 변화를 보이는 경우에 가장 쉽게 이해할 수 있다. 실제로, 대부분의 프로파일은 깊이=
부근에서 빠르지만 점차적으로 슬로프를 변화시키고, 
는 모드 스펙트럼으로부터 측정된 깊이=
에서 대략 발생한다. 따라서, 서서히 변하는 응력의 깊은 영역에 연결된 가파른 선형의 절두된 응력 스파이크를 갖는 모델에 대한 단순한 명시적 설명에 있어 응력의 연속 분포와 응력 슬로프의 급격한 변화 간의 차이를 부분적으로 설명하기 위해, 
의 계산에서 종종 1에 필적하는 크기의 보정 계수가 사용된다.
표면 응력 및 그 슬로프는 CS, 응력 슬로프(Sσ) 및 스파이크의 DOL의 측정에 의해 스파이크의 깊은 영역에 한정된 TM 및 TE 모드의 유효 인덱스의 프리즘-커플링 측정으로부터 얻어진다.
상기 표면 응력과 선형 스파이크의 슬로프는 다음과 같은 분석을 통해 알 수 있다. WKB 근사법을 사용하면, 아래의 관계식을 이용하여 광 도파로에서 2개의 최저차 모드의 전환점 
및 
를 구할 수 있다:
여기서 
는 깊은 곳의 유전 감수율(dielectric susceptibility)에 따라 선형적으로 감소하는 프로파일의 표면 인덱스이고, 
은 최저차 모드의 인덱스이고, 
는 두 번째의 최저차 모드의 유효 인덱스이며, 
는 광 파장이다. 그러한 선형 프로파일의 표면 인덱스는 아래의 관계식에 의해 동일한 처음 두 모드로부터 구해진다:
상기 스파이크의 응력 프로파일과 관련된 TM 및 TE 인덱스 프로파일 각각의 인덱스 슬로프는 아래와 같이 주어진다:
상기 선형 프로파일의 표면 인덱스 및 인덱스 슬로프에 대한 상기의 관계는, TM 및 TE 표면 인덱스 
및 
와, TM 및 TE 프로파일 인덱스 슬로프 
및 
를 얻기 위해, TM 및 TE 모드 스펙트럼 모두에 적용될 수 있다. 이들로부터, 아래와 같은 표면 응력 CS, 및 응력 슬로프 
가 얻어질 수 있다:
여기서, 상기 나타낸 바와 같이, SOC는 응력-광학 계수를 나타낸다. TM 또는 TE 편광, 또는 둘 모두에서 두 가지 이상의 유도 모드가 지원되는 경우, 슬로프 측정의 정밀도는, 각 편광에 대해 다중 모드의 측정된 유효 인덱스를 단일의 슬로프와 연관시키기 위해 선형 회귀 분석을 이용하여, 편광 당 2개 이상의 모드의 측정된 유효 인덱스의 이점을 취함으로써 향상될 수 있다는 것에 주목하자.
무릎 응력을 얻기 위해 이제 한 단계, 즉 TM 스펙트럼을 분석하여 얻어진 스파이크 깊이 
의 측정 단계가 있다. TM 임계각에 대응하는 인덱스와 최고차 유도 모드 간의 인덱스 공간에는 이전 두 모드의 간격을 나타내는 분율에 따라, 그리고 더 높은 정밀도를 원할 경우 얼마나 많은 유도 모드가 유도되는지에 따라 모드의 일부가 할당된다. 이러한 타입의 DOL 계산은 FSM-6000 도구로 일상적으로 행해진다.
마지막으로, 그러한 스파이크의 깊이는 아래의 식에 의해 주어진다:
여기서, N은 마지막 유도 모드와 강도 변이의 임계 인덱스(
) 간의 공간에 할당된 모드의 분률을 포함한 유도된 TM 모드의 수이고, λ는 측정 파장이고, 
는 도 3a 및 3b에 
로 나타낸 상기 TM 스펙트럼에서의 임계각에 대응하는 유효 인덱스이다.
TM 커플링 스펙트럼으로부터 양호한 정밀도로 측정된 
에 따라, 스파이크 하단에서의 무릎 응력(CSknee)이 아래의 관계식을 이용하여 구해진다:
무릎 지점 부근의 실제 프로파일들과 스파이크 형태의 가정된 모델 간의 시스템적인 차이를 고려하면, 그러한 무릎 응력은 아래와 같은 좀더 일반적인 관계식에 의해 구해질 수 있다:
여기서, 무릎 교정 계수 KCF는 일반적으로 0.2와 2 사이이며, 실제 스파이크 분포와 스파이크 형태의 가정된 모델간 형태의 차이 뿐만 아니라 
가 모드 스펙트럼으로부터 계산되는 특정 방식을 기술하는 역할을 한다. 예를 들어, 표면 인덱스에 공통으로 사용된 식은 선형 스파이크에 정확한 1.317의 인자 대신 0.9의 인자를 사용하는 아래의 식이다:
0.9의 인자를 갖는 표면 인덱스에 대한 공식이 사용될, 그러한 결과의 계산된 DOL은 단순히 선형-스파이크 DOL보다 높게 나타난다.
무릎 응력의 간접 측정을 수반하는 다른 실시예에서, 상기 방법은 무릎 응력과 스파이크의 마지막 유도 모드의 복굴절 간의 강한 상관관계를 이용한다. 스파이크 CS 및 DOL이 매우 좁은 각각의 범위로 유지되는 경우, 스파이크의 마지막 유도된 TE 모드와 마지막 유도된 TM 모드간 유효 인덱스의 차이와 조사된 무릎 응력 사이의 강한 상관관계가 형성된다.
상기 방법은 품질 제어(QC) 측정을 위해 프리즘 커플러에 의해 획득된 스펙트럼의 마지막 유도 모드의 복굴절을 이용한다. 여기서, 우리는 지수 'n'을 갖는 일반적인 거듭제곱 프로파일에 대한 공식을 이용할 것이다. 거듭제곱 프로파일 n=2의 경우, 세제곱 n=3에 대해서만, n=2.37과 같은 분률 프로파일도 일반적인 식을 만들 수 있다. 본 개시에서, n이 프로파일의 거듭제곱을 나타낼 때, 이는 또한 보조 깊이 프로파일의 거듭제곱을 나타내기 위해 사용되는 p와 동일한 의미를 갖는다.
도 5에 따라 나타낸 거듭제곱(이 경우 n=2에 대한 포물선) 보조 프로파일을 사용하여, 아래의 표현이 힘의 균형이 맞추어진 프로파일에 사용된다:
여기서, L은 두께이다. 지수 'n'을 갖는 이러한 거듭제곱 프로파일의 깊이 부분의 층 깊이(DOL deep )는 아래와 같이 주어진다:
FSM은 대략적으로 
로 주어진 확산 깊이로 스파이크의 FSM _ DOL을 측정하며, 여기서 D는 확산 계수이고 τ는 확산 시간이다.
erfc-함수의 형태를 갖는 스파이크의 경우, 스파이크의 대부분의 응력-영역이 CT 계산에 포함되도록, ~ K 1 × FSM _ DOL = 1.25 × FSM _ DOL의 깊이에서 무릎 응력이 발생한다고 가정할 수 있다는 것이 실험적으로 밝혀졌다.
스파이크 기여도에 따른 아래와 같은 ΔCTspike에 대한 근사 식을 얻을 수 있다. 여기서, K1은 이러한 특정한 경우에 대해 1.25로 설정된 경험적 인자이다. 그러한 인자 K1은 무릎 응력이 추정되는 지점을 조정함으로써 깊이=FSM_DOL에서 스파이크 꼬리에 기여하는 0이 아닌 잔류 응력을 보상하기 위해 제공된다.
포인트 
은 스파이크된 리튬 유리 샘플의 연속체와 유도 모드들간 변이 사이의 CS에 매우 가깝다. 이러한 포인트는 합리적인 근사값으로서 도 3a 및 3b에 나타낸 바와 같이 CS knee 라고 부른다. 또한, 그러한 유리 내부에 더 깊은 CT spike 의 기여도로 인해 응력과 오프셋을 근사시키는 것이 합리적일 수 있다.
거듭제곱 프로파일은 스파이크와 비교하여 서서히 변하기 때문에, 포물선 영역에서 ~ (K2) × FSM_DOL ~ (1-3) × FSM_DOL에서의 응력이 스파이크의 존재를 느낄 수 없다고 가정할 수 있다.
아래와 같은 근사값을 사용할 수 있다:
및
여기서, 상기 (1)의 포물선 식을 사용하면, 아래가 구해진다:
및
상기 인자 K2는 모드 스펙트럼으로부터 계산된 깊이 DOLsp를 초과하는 0이 아닌 스파이크 응력 분포를 나타낸다.
3 대신에 인자 2를 사용하면 결과가 거의 같고, 어떤 경우에는 
의 1%-3%만 변한다는 것이 입증될 수 있다. 따라서, FSM에서 
또는 
의 근사값을 구할 수 있다면, 식 (6)은 이러한 에러 범위 내에서 첫 번째 응력 포물선의 원래 응력을 계산하는 데 사용될 수 있다.
실제로, Li-유리 샘플의 스파이크에서 연속체와 유도 모드들간 변이에서 생성된 응력을 관찰함으로써 대략 ~
내지 
를 측정할 수 있다.
대략 ~
내지 
인 이러한 포인트는 TM 및 TE 편광에서의 모드 라인들 간 거리 및 그것들의 복굴절률을 계산함으로써 측정될 수 있는 합리적인 근사로서 도 3a 및 3b에 나타낸 바와 같이 포인트 CS knee 로서 사용될 수 있다. 그러한 재료의 응력 광학 계수(SOC)를 고려하여, 이러한 포인트에서 SOC당 인덱스 차이를 나누면 CS knee 응력 값을 이끌어낼 수 있다.
이는 스파이크에 대해 FSM에 의해 주어진 FSM_DOL 및 CS 
에 추가된다. 따라서, CTdeep = ~ 
/n이고, 여기서 포물선 깊이 프로파일 n=2에 대해, ΔCTspike는 아래의 (3) 식(편의상 반복)과 같이 주어진다:
이로부터 (이전의 식을 반복하여) 총 중심 장력을 계산하면, 스파이크와 포물선 부분의 기여도의 합계와 같다:
원할 경우, 스파이크된 거듭제곱 프로파일의 압축 깊이는 아래의 식을 이용하여 계산/추정될 수 있다:
이들 식은 프로파일의 깊은 부분이 본질적으로 일반적인 거듭제곱 프로파일(n=2에 대한 포물선)이고 표면 부근에 스파이크가 추가된 것으로 가정한다. 스파이크가 응력 진폭이 작고 프로파일의 더 깊은 부분에 비해 그렇게 깊지 않은 경우 유효성이 좀더 잘 매칭된다.
일반적인 거듭제곱 'n' 프로파일 외에, 본 개시와 선행 기술 방법 사이의 중요한 차이점은 FSM_DOL을 계산하는 방법과 TM 및 TE 스펙트럼 모두에 나타나는 최고차 유도 모드를 참조하여, 측정된 "마지막 공통 모드"를 이용하여 CS knee =
를 구하는 방법이다. 일 예에서, 각각의 TM이 3개의 모드를 갖고 TE 스펙트럼이 3개의 모드를 갖는 경우, 유효 인덱스를 내림차순으로 하여 모드를 정렬하면, 마지막 공통 모드는 각 스펙트럼의 제3모드로 할당된다. TM 스펙트럼이 3개의 모드를 갖고 TE 스펙트럼이 2개의 모드를 갖는 경우, 유효 인덱스를 내림차순으로 하여 각 스펙트럼의 모드를 정렬하면, 마지막 공통 모드는 각 스펙트럼에서 제2모드이다.
이것은 합리적인 노이즈 및 확실성으로 측정이 가능한 값의 범위에 직접 대응한다. 이것은 화학적으로 강화된 유리 기판의 형성 동안 예시의 모드 스펙트럼을 각각 나타내는 도 7a 내지 7c에 나타나 있다. 그러한 모드 스펙트럼은 380℃의 온도에서 51 wt%의 KNO3 및 49 wt%의 NaNO3로 구성된 욕조에서 1.1시간(도 7a), 2.2시간(도 7b) 및 3.8시간(도 7c) 동안 확산 후 취해졌다.
프리즘 커플러 시스템 및 카메라를 사용한 측정 광의 파장은 598 nm였다. 확산 시간에 따라, "새로운 모드/프린지"가 스크린의 에지에 나타나기 시작한다는 것을 관찰할 수 있다. 이로 인해 이미지에 노이즈를 야기하고 응력 프로파일의 스파이크와 긴 꼬리간 변이의 불안정한 결정이 이루어진다. 이러한 포인트는 인덱스 nTE knee 및 nTM knee가 발견될 수 있는 위치로서 도 3a 및 3b에 나타낸 응력 곡선 상의 굴곡으로 인한 경계/연속체 또는 "무릎 지점"이라 부른다.
도 7a는 2개의 프린지만을 나타낸다. 도 7b는 경계에 나타나는 모드를 갖는 2번째와 3번째 사이의 변이 영역(TR)을 나타낸다. 도 7c는 3개의 프린지만을 나타낸다. 이러한 개념은 FSM_DOL 및 CS knee 를 결정하기 위해 특히 '마지막 공통 모드/프린지'를 사용하는 알려진 모드(상기 기술한 "열적 모드")만을 사용하여 측정하는 경우와 비교하여 경계/연속체 또는 무릎 지점 외에 모든 모드("화학적 모드"로 알려진)을 사용할 때 정확도에 관계 없이 측정의 안정성을 확인하는 것이다.
상기 기술한 샘플의 시계열에서 몇몇 측정을 수행함으로써, 상당한 경향이 관찰될 수 있다. 도 8a 및 8b는 층 깊이 DOL(μm) 대 시간(hrs)의 플롯이다. 이러한 플롯에서, 영역 R1은 589 nm에서 2개의 프린지(TM 모드)에 기초한 측정을 나타내고, 영역 R2는 589 nm에서 3개의 프린지(TM 모드)를 사용하는 동안의 변이를 나타내며, 영역 R3은 589 nm에서 3개의 프린지(TM 모드)를 사용한 측정을 나타낸다. 도 8a 및 8b는 마지막 프린지와 무릎 지점간 분리가 계산(도 8a)에 사용되고 "열적 모드" 또는 "모든 모드 프린지"가 단지 마리막 프린지에 의해 제한되는 계산(도 8b)에 사용되는 것 외에 상기 기술한 "화학적 모드" 또는 "모든 모드 프린지"를 사용한 스파이크의 층 깊이(DOL)의 시계열 측정(FSM_DOL)을 나타낸다.
도 8a 및 8b는 측정된 FSM_DOL이 변동하지 않는 FSM_DOL에 대한 비교적 안정한 측정을 제공하는 영역 R1 및 R3을 명확하게 관찰할 수 있게 한다(여기에서는 연속체 영역에 어떠한 모드도 없다). 그러나, 때로는 모드 스펙트럼의 연속체 영역에서 여분의 모드를 계산하는 경우가 있기 때문에 FSM_DOL이 영역 R2에서는 변동한다.
우리의 목적을 위해, 2개 이상의 모드를 갖는 영역이 수용 가능하지만, 실제로 우리는 설정-포인트로서 T ~ 3.5 시간의 확산 시간의 경우에 관심이 있다. 이러한 경우, '모든 프린지들'만을 사용하여 측정하고 마지막 알려진 프린지 및 연속체 사이의 간격을 포함하지 않을 때(도 6b의 54TE, 54TM 참조), FSM_DOL 측정은 확산이 적다(즉, 보다 작은 표준 편차). 따라서, 프로세스를 보다 견고하게 제어하고 이러한 안정한 측정 영역 R1 및 R4의 위치를 보다 효율적으로 식별할 수 있는 수단을 제공할 수 있다.
도 9a 및 9b는 도 8a 및 8b와 유사하며, 표면에서의 압축 응력 CS(MPa) 대 시간의 플롯이다. 도 9a의 플롯은, 열적 모드 또는 "모든 모드 프린지"를 사용하는 도 9b와 비교하여, 계산에 있어 마지막 프린지와 무릎 지점간 분리 외에 화학적 모드 또는 "모든 모드 프린지"를 사용하며, 상기 계산은 마지막 프린지로 제한된다. 이러한 경우, 첫 번째 2개의 프린지들만이 CS의 계산에 사용되기 때문에 값의 큰 변화가 예상되지 않고, 이것은 실제로 관찰되는 것이다.
도 10a 및 10b는 도 9a 및 9b와 유사하다. 도 10a는 화학적 모드 또는 경계/연속체 또는 무릎 지점을 사용하여 무릎에서의 응력을 계산한다. 도 10b는 무릎 지점이 아닌 열적 모드 또는 "마지막 공통 모드"를 사용하여 무릎에서의 근사 응력을 추정하기 위해 스케일링 상수가 곱해지는 국부 응력을 계산한다.
이러한 경우, FSM-6000 프리즘-커플링 응력 미터의 "화학적 모드", 임계각 및 이에 대응하는 유효 인덱스가 이산 모드를 갖는 TIR 영역 사이의 식별되고 저장된 경계, 및 깊은 영역에 커플링된 방사선 모드의 연속체의 위치에 의해 구해진다는 언급이 중요하며, 상기 무릎 응력은 아래의 식에 의해 계산될 수 있다:
FSM-6000 도구의 "열적 모드"는 TM 및 TE 스펙트럼에 공통인 각각의 모드에 대응하는 이론적인 응력 값을 계산한다. 이러한 이론적인 응력 값은 현안의 TM 및 TE 모드의 유효 인덱스의 차이를 응력-광학 계수(SOC)로 나눔으로써 얻어진다. 본 발명자들은 "마지막 공통 모드"에 대응하는 이론적인 응력이 무릎에서의 응력을 계산하는 데 사용될 수 있다는 것을 결정했다. 왜냐하면 스파이크에서 유도된 마지막 모드의 공간 분포와 응력 프로파일에서 무릎의 영역 사이에 상당한 공간 겹침이 있기 때문이다. 하나의 상대적인 초기의 실시에서, 무릎 응력은 대리의 마지막 공통 모드 응력에 스케일링 인자(K3)를 곱함으로써 대략 얻을 수 있다. 이러한 보정 계수는 마지막 공통 모드의 대리의 응력을 독립적인 수단으로 측정한 실제 무릎 응력과 비교함으로써 경험적으로 구한다(예를 들어, 굴절-근거리장 기술에 의해, 또는 편광계 응력 측정에 의해, 또는 확산의 컴퓨터 시뮬레이션 및 결과의 응력 분포에 의해).
그러한 실험적 인자(K3)는 "무릎 지점"에서의 측정 및 특정 범위의 처리에 사용될 수 있는 스케일링을 생성하기 위한 마지막 공통 모드의 대리 응력의 계산을 통해 획득될 필요가 있다.
본원의 특정한 경우에 있어서, 약 T=3.5 시간의 확산 시간 동안, 이러한 스케일링 인자는 K3=0.646이다. 따라서, "마지막 공통 모드"를 사용하면 무릎에서의 응력을 계산할 수 있으며, 아래에 주어진 바와 같이 앞의 식에서 이러한 정보를 이용할 수 있다:
마지막 단계는 K2 인자를 구하는 것이다. 일 예에서, 이는 다른 수단에 의한 응력 프로파일의 측정에 의해(예를 들어, 파괴 측정을 통해) 실험적으로 행해지고, 이후 FSM_DOL을 사용하여 구해진 값과 비교한다. 앞서 언급한 바와 같이, K2의 값은 1과 3 사이이다. 따라서, K2는 특정 범위의 샘플에 대해 측정된 FSM_DOL의 함수로서 무릎의 정정 위치의 스케일링이다. 앞서 언급한 바와 같이, 프로파일의 깊은 부분이 서서히 변하기 때문에, 여기에서 일정 수준의 부정확성으로 인해 큰 에러가 발생하지는 않는다.
마지막으로, FSM에 의해 측정된 CS는 선형 확산 프로파일을 고려한 근사값인 것으로 알려져 있다. 어떤 경우에는 다른 정정 인자 K4에 의해 정정될 수 있는 CS의 보다 정확한 결정이 필요하다. 이러한 인자는 보통 1에 매우 가깝다. 실제로, 약 1.08의 K4는 중요한 범위에서 CS의 보다 정확한 표현을 유도한다. 따라서, 필요한 경우 CS 결정에 대한 보다 정확한 정보를 얻기 위해 아래의 관계를 사용할 수도 있다:
"마지막 공지의 모드" 방법에 대한 상기 모든 공식의 사용 예가 도 11의 표 1에 제시되어 있다. 표 1에서, 일정 시간 범위의 유리 샘플에 대한 응력 프로파일의 모든 임계 파라미터를 생성하기 위해 상기 공식이 사용되었다. 사용된 상수들은 n=2(포물선 깊이 부분 PDP의 거듭제곱 프로파일), K1=1.25, K2=2, K3=0.646 및 K4=1(CS를 위해 정정되지 않음)이었다. 그러한 샘플들은 380℃의 온도에서 51 wt%의 KNO3 및 49 wt%의 NaNO3로 구성된 욕조에 준비되었다.
상기 방법의 또 다른 실시예에서, 이온-교환의 결과로서 샘플의 중량 증가는 프리즘-커플링 측정과 조합하여 사용된다. 그러한 중량 증가는 포물선-프로파일 모델의 사용이 품질 제어에 유효하도록 충분한 Na+ 이온이 Li+ 이온으로 교환되었는지를 확인하는 데 사용될 수 있다. 그러한 목적을 위해, 목표의 허용 가능한 중량 증가 범위는 샘플의 총 표면적 및 샘플 두께에 기초하여 이온-교환을 위해 규정된다. 대표 샘플의 중량은 이온-교환 전후에 측정되며, 품질-제어 프리즘-커플링 측정은 샘플당 측정된 중량 증가가 목표 범위에 있는 경우 유효한 것으로 간주된다.
상기 방법의 또 다른 실시예에서, 샘플 형태의 정확한 제어 및 일부 제조 프로세스에서 공통적인 개별 샘플 두께 측정의 장점이 취해진다. 이러한 경우, 높은 정밀도(예컨대, +/- 1 micron)를 갖는 샘플 두께를 간단히 측정하고, 그 샘플의 이온-교환 후 중량을 측정함으로써, 샘플의 중량이 적절하게 증가했는지를 확인할 수 있다. 공지된 형태 명세, 측정된 두께, 및 선-이온-교환된 유리의 공지된 밀도로부터, 선-이온-교환된 샘플의 중량이 계산된다.
이온-교환의 결과로서 통상적인 볼륨 변화를 설명하는 정정 인자가 적용될 수 있다. 다음에, 중량 증가는 추정된 선-이온-교환된 중량을 측정된 이온-교환 후 중량에서 감산함으로써 추정한다. 상기 중량 증가가 목표 범위 내에 있으면, 프로파일은 품질-제어 모델 프로파일에 의해 적절하게 표현되고, 프리즘-커플링 QC 측정은 유효한 것으로 간주된다.
CS k 의 간접 측정을 위한 응력-슬로프 방법의 또 다른 실시예는 스파이크의 DOL 및 첫 번째 2개의 유도 모드의 유효 인덱스들로만 측정된 스파이크의 슬로프를 사용하는 실시예에 비하여 CS k 의 측정 정밀도를 상당히 향상시킨다. 상기 기술한 본래의 방법은 이러한 모드들에 대응하는 커플링 스펙트럼에서 프린지들의 위치의 검출에 있어 정상적인 가변성과 관련된 정밀도 한계들로 인해 어려움을 겪었다.
본 발명의 향상된 방법은 이용 가능한 경우, 실질적으로 개선된 정밀도로 응력 슬로프를 계산하기 위해 적어도 하나의 편광에 대해 3개 이상의 모드를 이용함으로써, CS k 의 훨씬 더 정확한 계산을 허용한다. 이웃하는 프린지 간격에서의 이미지-노이즈에 의해 유발된 에러가 상호 상관되지 않고, 3개 이상의 프린지 위치를 통한 단일의 선형 피트가 사용될 때 실질적으로 제거되기 때문에, 상기 방법은 양호하게 잘 수행된다.
상기 방법은 2개의 편광(TM 및/또는 TE)들 중 적어도 하나에서 적어도 3개의 프린지들을 사용함으로써 실질적으로 선형의 스파이크에 대한 CS k 측정 및 CS 측정의 정밀도를 실질적으로 향상시킨다(이하 소개 및 개시된 도 12 및 표 2A 및 2B 참조). 거의 정확한 CS k 값을 얻기 위해서는 선형과의 형태 편차에 대한 정정이 필요할 수도 있지만, 실질적으로 선형인 형태에서 약간 내지 보통으로 벗어나는 스파이크 형태는 여전히 정밀도 향상에 도움이 된다. 이러한 타입의 정정은, 예를 들어 각각의 특정 스파이크 형태에 대한 1회 교정으로 얻어질 수 있다. 그러한 교정에는 CS k 가 계산되는 DOL의 분율을 식별하는 과정이 포함될 수 있으며, 그러한 분률은 1보다 크거나 작을 수 있다(그 분률은 완전히 선형 스파이크인 경우 1이다).
무릎 응력 계산 방법.
다음은 여러 모드를 동시에 이용하는 슬로프 피트 방법(slope fit method)에 의해 소정의 특정 모드의 노이즈에 대한 감수율이 감소된 무릎 응력(CS k )을 계산하는 예시의 방법을 기술한다.
아래의 식은, 상기 방법에서 사용되며, 스파이크 내에 제한된 2개의 임의의 모드 m 및 l을 관련시키는 선형 프로파일에 대한 것으로, 그것들의 유효 인덱스는 
및 
이고 인덱스 슬로프는 
이다.
상기 식은 선형 회귀 분석, 또는 각 모드 쌍으로부터 
의 평가를 수행하고 
에 대한 평균을 계산하는 데 사용할 수 있다. 모드 카운팅은 최저차 모드에서 m=0부터 시작한다. 매개 변수 λ는 측정에 사용된 광 파장이다.
따라서, 무릎 응력을 계산하는 방법의 예는 다음의 단계들을 포함한다:
1) 모든 측정된 모드를 실제 유효 인덱스로 가져오기 위해 기준 인덱스를 설정하는 단계. 유효한 기준 인덱스는 일반적으로 TM 임계각 변이에 대응하는 인덱스이다. Zepler 및 FORTE 유리의 경우, 이러한 인덱스는 일반적으로 지정된 원래의 기판 인덱스에 매우 가깝다.
2) 유도 모드의 각 프리즘-커플링 스펙트럼을 사용하여, 각 편광에 대한 모든 모드 유효 인덱스 
을 측정하는 단계, 여기서 m=0, 1, 2, ...이다.
3) 원하는 경우, 
이 거의 변하지 않는다고 가정하고, 그것을 
과 동일한 상수로 지정하는 단계.
4) 각 쌍의 정수 
에 대해, 
를 계산하는 단계.
5) 주요한 슬로프(S)를 찾기 위해, 식 
의 선형 회귀 분석을 수행하는 단계.
6) 원하는 경우, 선형 회귀의 품질이 적절한지 검사하는 단계(예를 들어, 
가 최소 요구 사항보다 높음).
7) 
를 사용하여 인덱스 슬로프를 찾는 단계.
8) 아래의 식을 이용하여 다음 무릎-응력을 계산하기 위해 표면 인덱스를 찾는 단계:
9) 더 높은 정확도를 원할 경우, 앞에서 언급한 것과 같이 각 쌍의 모드에 대한 
를 측정된 값들의 실제 합(
)으로 대체하는 단계.
10) 
의 계산에 사용된 
의 계산을 위해, 옵션으로 반복 절차를 사용하는 단계로, 여기서 첫 번째 반복의 제1단계에서는 
을 사용하고, 두 번째 반복에서는 
를 사용하는 데, 예를 들어, 표면 및 제1모드의 평균을 계산하기 위해 첫 번째 반복에서 그러한 추정된 표면 인덱스를 사용한다. 보다 빠른 계산을 위해, 아래의 식을 사용한다:
11) 무릎 응력을 구하기 위해 표면 CS를 산출하는 단계: 
.
12) 무릎 응력을 구하기 위해 응력 슬로프를 계산하는 단계: 
13) 더 높은 정밀도를 위해 상위 TM 스펙트럼으로부터 DOL을 찾는 단계.
14) 무릎 응력을 계산하는 단계: 
15) 스파이크의 더 깊은 단부가 깊은 면에서 잘린 것과 같이 선형과 다소 다를 경우, 정정 인자를 적용하는 단계: 
, 여기서 F는 정정 인자로, 일반적으로 약 0.4와 1 사이이지만, 음의 곡률의 영역을 갖는 스파이크의 경우에는 1을 초과할 수 있다. 그러한 정정 인자는 2차-이온 질량 분광기(SIMS), 글로우(glow)-방사 방출 분광기(GDOES), 또는 전자 마이크로프로브에 의해 측정한 칼륨(K)의 실제 농도 프로파일을 계산하여 산출될 수 있으며, 또는 측정된 무릎 응력을 위의 식과 비교하여 그것들을 동일하게 하는 F의 값을 맞추어 경험적으로 구할 수 있다.
명백하게, 상기 방법은 CS 및 CS k 의 정밀도를 향상시키기 위해 칼륨-보강된 스파이크의 TM 및 TE 인덱스 프로파일 중 하나 또는 둘 모두에 적용될 수 있다. 이러한 향상은 TM 및 TE 스펙트럼 모두에 적용될 때 가장 크지만, 스펙트럼 중 하나가 2개의 유도 모드(예를 들어, TE 스펙트럼)만을 갖는 경우에 사용될 수 있으며, 이 경우 선형 회귀 분석은 적어도 3개의 유도 모드를 갖는 스펙트럼에만 적용된다. 더욱이, 동일한 수의 TM 및 TE 모드가 사용될 때 정확도가 가장 높을 수 있지만, 일반적으로는 상이한 수의 TM 및 TE 모드를 사용하여 명확히 적용할 수 있다.
상이한 DOL의 범위를 커버하는 몇몇 샘플의 실제 프리즘-커플링 측정에 대한 간접 CS k 계산을 위한 슬로프 방법의 2가지 주요 실시예의 적용으로부터의 데이터가 아래의 표 2A 및 2B에 나타나 있다. 표 2A는 2개의 모드를 사용하는 종래의 계산 방법의 결과를 나타내고, 반면 표 2B는 추가의 모드를 사용하는 본원에 개시된 바와 같은 향상된 계산 방법의 결과를 나타낸다.
표 2A 및 2B의 데이터로부터, 첫 번째 2개의 모드(피팅된 곡선 A)만을 사용하는, 그리고 슬로프 계산을 위한 모든 이용 가능한 모드(피팅된 곡선 B)를 사용하는 2가지 방법을 사용한 CS 대 추출된 CS k 의 플롯이 도 12에 나타나 있다. 표 2B의 마지막 행은 표 2A(피팅된 곡선 A)의 방법에서 사용된 2개의 최저차 모드만이 아니라 모든 모드(3개 이상)들을 사용하여 슬로프를 추출할 때 CS k 의 간접 측정에서 실질적으로 감소된 표준 편차를 나타낸다.
그러한 동일한 향상된 방법에 대한 도 12의 데이터는 감소된 표준 편차를 나타내는 CS k 에 대해 실질적으로 더 작은 확산을 갖는다. 그러한 데이터는 또한 CS에 대한 의존도가 훨씬 적다는 것을 보여 주며, 첫 번째 2개의 프린지에서만 CS k 의 추출이 CS k 를 CS와 상관시키는 측정 에러의 영향을 받고 있슴을 나타내고 있다.
본 방법의 2개의 다른 실시예는 앞서 개시된 다른 간접 방법, 즉 CS k 를 추정하기 위해 스파이크의 최고차 유도 모드의 복굴절을 이용하는 방법에 기초하여 CS k 의 측정 정확도를 실질적으로 향상시킨다. 그러한 최고차 유도 모드는 응력 프로파일의 무릎이 발생하는 깊이에 대응하는 유효 인덱스보다 약간 더 높은 유효 인덱스만을 갖고 있다. 따라서, 그 모드의 복굴절은 무릎 응력에 의해 크게 영향을 받는다. 스파이크 CS 및 DOL이 일정하게 유지되면, 그 무릎 응력(CS k )은 본질적으로 최고차 스파이크 모드의 복굴절 변화의 유일한 유발자가 된다.
상기 기술한 방법은 최고차 스파이크 모드의 복굴절의 분률로서 무릎 응력(CS k )을 계산한다. 이러한 방법의 문제는 화학적으로 강화된 커버 유리와 같이 상대적으로 광범위한 제품 사양에 따라 스파이크의 CS 및 DOL이 보통 또는 크게 변경될 경우 발생할 수 있다.
아래에 개시된 무릎 응력(CS k )을 계산하기 위한 방법의 2개의 향상된 실시예는, CS k 의 간접적으로 복원된 값이 더 정확해지도록, 대리의 유도 모드의 복굴절에 대한 스파이크의 CS 및 DOL을 변화시키는 효과를 정정한다. CS k 측정의 정확성 향상은 마지막-프린지 방법에 의해 간접적으로 추출된 CS k 값의 중요한 왜곡(무릎-응력-유도 복굴절의 대리로서 최고차 유도 모드의 복굴절)을 정정함으로써 얻어진다.
상기 방법의 하나의 관점에서, 목표의 결과를 위해 CS, DOL 및 CS k 의 공칭 값들로부터의 편차들과 관련된 선택된 대리의 유도 모드의 복굴절의 미분 계수가 계산된다. 다음에, 목표 값들로부터의 CS 및 DOL의 대응하는 측정된 편차, 및 이러한 계산된 또는 경험적으로 추출된 미분 계수의 결과와 관련된 정정을 적용한 후, CS k 가 그러한 측정된 대리의 모드 굴절률로부터 계산된다.
일 예에서, 스파이크 형태는 표면부터 무릎의 깊이까지 선형 분포를 갖는 것으로 가정될 수 있다. 이는 단일-단계 프로세스에 대한 양호한 접근법이다. erfc-형태의 스파이크는 2-단계 프로세스의 양호한 접근법을 고려할 수 있는 데, 여기서 제1단계는 실질적으로 0이 아닌 낮은 칼륨 농도를 욕조에서 사용하고 제2단계보다 실질적으로 더 낮은 CS를 형성하고, 제2단계는 상기 제1단계와 거의 동일하거나 또는 보다 낮은 온도에서 실질적으로 더 짧은 이온-교환 시간을 갖는다. 그러한 프로파일의 특정 형태는 정정 방법에 영향을 미치지 않고 정정 인자의 절대값에만 영향을 미친다.
본 예에서, 마지막-프린지 복굴절은 선형-스파이크 접근법을 사용하여 계산되었다. 그러한 제조 프로세스는 대략 20% NaNO3 및 80% KNO3를 갖는 혼합물에서 약 1.6시간 동안 380℃에서 이온-교환되는 0.5 mm 두께의 Corning 2321 유리 샘플을 포함한다. 그러한 타겟에 대한 공칭 CS는 675 MPa이고, 공칭 DOL은 9 micron이다.
표 3이 도 13에 제공되며, 이는 CS k , CS, 및 DOL의 몇 개의 상이한 추정된 값들에 대한 TM 및 TE 편광 모두를 위한 3개의 유도 모드의 산출된 유효 인덱스를 나타낸다. 유효 인덱스는, 예를 들어 파동 식을 수치적으로 푸는 모드 솔버(mode solver) 또는 예컨대 전달-매트릭스 접근법(transfer-matrix approach)에 의해 수치적으로 계산될 수 있다. 이러한 방법은 당업계에 잘 알려져 있다.
제8열은 제3유도 모드(모드 인덱싱은 0부터 카운트하기 때문에, 제3유도 모드는 TM2/TE2이다)의 복굴절을 나타낸다. 제9열은 최고차 유도 모드(이 경우, 세 번째)의 복굴절에 대응하는 이상적인 압축 응력(CSn2)를 나타낸다. 이러한 이상적인 압축 응력은 모드 복굴절을 응력-광학 계수(SOC)로 나눔으로써 얻어진다.
최우측 열은 대응하는 파라미터의 단위 변화(즉, CS k 의 1 MPa 변화, 표면 CS의 1 MPa 변화, 또는 DOL의 1 micron 변화)에 의해 계산된 이상적인 압축 응력의 계산된 변화를 나타낸다. 이는 대략 구동 파라미터의 변화에 대한 이상적인 압축 응력의 미분 계수로 사용될 수 있다. 표 3으로부터, 그렇게 계산된 미분 계수는 동일한 파라미터의 감소 측보다 파라미터의 증가 측에서 약간 다를 수 있음을 알 수 있다. 이것은 미분 계수를 계산할 때 유한 간격을 사용하기 때문이다. 추정에 더 작은 간격을 사용하면 차이를 줄일 수 있다. 실제로, 파라미터 변경의 양과 음의 평균 미분 계수는 상당히 양호한 정정을 제공하기 위해 전체 간격에 걸쳐 사용될 수 있다.
최고차 유도 공통 모드의 복굴절로부터 계산된 대리의 이상적인 모드 압축 응력이 
로 라벨되면, 정정된 무릎 응력 값은 CS, DOL, 및 
의 측정 값을 사용하고 CS, DOL, 
및 
에 대한 공칭 값을 사용하여 계산할 수 있다. 일반적으로, 그 계산은 아래의 형식을 사용할 수 있다:
여기서, 정정 CorrCS 및 CorrDOL은 CS sp 및 DOL sp 의 공칭 값들로부터의 편차들의 결과와, CS sp 및 DOL sp 의 변화에 대한 대리의 응력(CS sur )의 대응하는 민감도로부터 계산된다. 본 개시에서, CS가 첨자 없이 사용되는 경우, 그것은 스파이크 CS sp 의 표면 압축 응력을 의미한다는 것을 염두해 두자.
상기한 방법의 간단한 실시예는 아래의 식을 이용한다:
상기 예에서, 상기 식은 아래와 같이 축소한다:
CS sp 및 DOL sp 의 공칭 값으로부터의 편차와, 그 대응하는 정정 CorrCS 및 CorrDOL 사이의 상기 선형 관계의 사용은 CS sp 및/또는 DOL sp 의 측정이 상당한 랜덤 에러(노이즈)를 겪을 때 CS k 가 증가된 표준 편차에 민감하게 만든다. 일부의 경우, 이러한 증가된 표준 편차는 문제가 될 수 있다. CS sp 또는 DOL sp 의 공칭 값에서 각 정정과 대응하는 편차 사이의 비선형 관계를 사용하여 정정의 양을 제한하면 계산된 CS k 가 안정화될 수 있다. 일 예에서, 아래의 식을 통해 정정이 계산될 수 있다:
및
여기서, 
및 
는 CS sp 및 DOL sp 값의 노이즈로 인한 과다-보상을 방지하는 정정의 제한 값이다.
상기 방법의 다른 실시예에서, 조사된 무릎 응력(CS k ) 및 대리의 응력(마지막 유도 모드의 복굴절로부터 계산된)을 관련시키기 위해 사용된 인자 K3는 표면 CS 및 스파이크 DOL에 따라 변할 수 있기 때문에, 대리의 응력의 측정으로부터 추출된 CS k 의 값은 다양한 CS 및 DOL 조합을 통해 실제 무릎 응력과 더 잘 일치할 수 있다.
일 예에서, 상기 CS 및 DOL은 150 MPa 부근의 무릎 응력, 500 MPa 부근의 CS, 및 10 micron 부근의 DOL을 갖는 화학적으로 강화된 샘플의 광학 모드의 시뮬레이션에서 약간 변화되었다. 그러한 시뮬레이션에 입력된 무릎 응력은, 인자 K3가 CS 및 DOL에 의해 어떻게 변하는지를 찾기 위해, 그 시뮬레이션에 의해 계산된 대리의 이상적인 모드 응력에 의해 나누어진다.
도 14a는 CS에 대한 K3의 계산된 의존도(즉, K3 대 CS(MPa))를 나타낸다. 수직선들은 이러한 예에서 CS k 계산을 위해 K3이 상수로 근사될 수 있는 CS의 범위를 나타낸다. 실질적으로 더 가파른 스파이크(예를 들어, 100 MPa/micron 부근의 슬로프)를 갖는 다른 경우에, K3이 상수로서 근사될 수 있는 CS의 범위는 더 좁아질 것이다.
도 14b는 동일한 데이터로부터 계산된 CS(dK3/dCS)에 대한 K3의 미분 계수를 나타낸다. 이는 정정을 적용하여 응력 프로파일의 교정 측정(예를 들어, 편광 측정 또는 굴절-근접장 측정) 동안 얻은 공칭 K3 값으로부터 K3 값을 계산하는 데 사용될 수 있다.
도 15는 K3의 DOL에 대한 의존도를 나타낸다. 약 9.5 micron보다 작은 DOL 값에서, 의존도가 더 가파른데, 이는 아마도 세번째 TE 모드가 유도 모드에서 누설 모드로 변이하기 때문이다. 일반적으로, 측정은 그 경우 스위트 스폿에 있지 않으며, 그와 같은 영역은 피해야 한다.
도 16은 비교적 작은 변화의 미분 계수 영역 및 실질적으로 절대값으로 증가하는 순간변화의 미분 계수 영역을 갖는 DOL(dK3/dDOL)에 대한 스케일링 인자 K3의 미분 계수를 나타낸다. DOL에 대한 K3의 미분 계수가 절대값 만큼 작고 거의 변화하지 않는 영역에서의 동작은 마지막 유도 모드의 복굴절에 기초한 CS k 의 간접 측정을 포함하는 실시예에 바람직하다.
일 예에서, 그러한 정정된 K3의 값은 아래와 같이 계산될 수 있다:
다른 예에서, K3의 값은 CS 및 DOL 조합의 매트릭스에 대해 표로 만들어질 수 있고, CS 및 DOL의 측정된 값에 가장 가까운 CS/DOL 조합을 선택하는 알고리즘에 의해 측정 중에 판독될 수 있다.
상기 방법의 또 다른 실시예에서, K3의 값은 정정될 필요가 없다. 대신, CS, DOL, 및 정정되지 않은 CS k 의 조합의 범위는 여러 영역에서 분리될 수 있으며, 이에 따라 높은 CS 및 DOL을 갖고 낮은 CS k 를 갖는 조합은 품질-제어 측정 동안 거부될 수 있다. 이것은 높은 CS 및 DOL 모두가 최고-유도-모드 대리 방법에 의해 간접-측정된 CS k 를 높이는 경향이 있다는 것을 설명한다.
일 예에서, 프로세스 스페이스(프로세스 윈도우)은 CS 및 DOL 명세의 결과에 의해 규정된다. 이후, 이러한 프로세스 스페이스는 바람직하게 포인트(CSmax, DOLmin)와 포인트(CSmin, DOLmax)를 연관시키는 대각선과 평행하게 2개 이상의 영역으로 분할된다. 그런 다음, 각 영역에 대해 CS k 의 다른 하한이 일부를 거부하는 이유로 사용되며, 그렇게 요구된 CS k 하한은 CS가 증가하고 DOL이 증가함에 따라 일반적으로 증가한다. 다른 예에서, CS/DOL 프로세스 스페이스는 CS*DOL=const 또는 (CS-CS K nom )*DOL=const 조건에 대응하는 곡선에 의해 2개 이상의 하위 영역으로 분할될 수 있다.
당업자는 첨부된 청구범위에 규정된 바와 같은 개시의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 본원에 기술된 바와 같은 개시의 바람직한 실시예들에 대한 다양한 변형이 이루어질 수 있음을 명백히 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 개시는 첨부된 청구범위 및 그 균등물의 범위 내에서 변형 및 변경을 포함한다.
Claims (19)
- 상부 표면 및 몸체, 상기 상부 표면에 바로 인접한 응력의 얕은 스파이크 영역, 및 상기 몸체 내에서 서서히 변하는 응력의 깊은 영역을 갖고, 알칼리 이온의 내부-확산에 의해 형성된 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법으로서, 상기 깊은 영역은 무릎에서 상기 얕은 스파이크 영역과 교차하며, 상기 방법은:
상기 유리 기판의 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼을 측정하는 단계, 여기서 상기 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼 각각은 모드 라인 및 임계각과 연관된 변이부를 포함함;
상기 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼 또는 적어도 한 타입의 알칼리 이온의 표면 농도의 측정을 이용하여 스파이크의 표면 압축 응력(CS sp )을 결정하는 단계;
상기 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼 중 적어도 하나의 모드 라인을 이용하여 스파이크의 층 깊이(DOLsp)를 계산하고, 비-정수(non-integer) 모드 카운트를 얻기 위해 상기 변이부와 상기 변이부에 가장 인접한 모드 라인간 거리를 이용하는 단계;
복굴절의 양을 결정하기 위해 TE 변이 위치와 TM 변이 위치간 차이를 측정하는 단계; 및
무릎 응력을 CS knee = (CFD)(BR)/SOC로 계산하는 단계를 포함하며,
상기 SOC는 응력-광학 계수이고, 상기 CFD는 0.5와 1.5 사이의 보정 계수인, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 알칼리 이온은 Na 및 K이고, 상기 유리 기판은 Li를 함유하며, 프로파일의 깊은 영역은 Na로 농축되고, 얕은 영역은 K로 농축되는, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
1.3과 4 사이의 거듭제곱 계수를 갖는 거듭제곱에 의해 깊은 영역의 응력 프로파일을 근사하는 단계를 더욱 포함하는, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
층 깊이(DOLsp)는 TM 스펙트럼의 모드 라인만을 이용하여 계산하는, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
층 깊이(DOLsp)는 TM 스펙트럼의 적어도 3개의 모드 라인을 이용하여 계산하는, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법. - 상부 표면 및 몸체, 상기 상부 표면에 바로 인접한 응력의 얕은 스파이크 영역, 및 상기 몸체 내에서 서서히 변하는 응력의 깊은 영역을 갖고, 알칼리 이온의 내부-확산에 의해 형성된 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법으로서, 상기 깊은 영역은 무릎에서 상기 얕은 스파이크 영역과 교차하며, 상기 방법은:
상기 유리 기판의 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼을 측정하는 단계, 여기서 상기 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼 각각은 상기 얕은 스파이크 영역과 연관된 모드 라인, 전체 내부 반사(TIR)부, 상기 유리 기판의 깊은 영역으로 광 결합하는 부분 반사부, 및 임계각과 연관된 상기 전체 내부 반사부와 부분 반사부 사이의 변이부를 포함함;
상기 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼 또는 적어도 한 타입의 알칼리 이온의 표면 농도의 측정을 이용하여 스파이크의 표면 압축 응력(CS sp )을 결정하는 단계;
상기 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼 중 적어도 하나 또는 상기 상부 표면에 상주하는 적어도 한 타입의 알칼리 이온의 표면 농도의 측정을 이용하여 스파이크의 표면 압축 응력(CS sp )을 결정하는 단계;
상기 TE 모드 스펙트럼 및 TM 모드 스펙트럼 중 적어도 하나의 스파이크 영역의 다수의 모드 라인을 이용하여 스파이크의 응력 슬로프(sσ)를 결정하는 단계;
상기 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼 중 적어도 하나의 모드 라인을 이용하여 스파이크의 층 깊이(DOLsp)를 계산하고, 비-정수 모드 카운트를 얻기 위해 상기 변이부와 상기 변이부에 가장 인접한 모드 라인간 거리를 이용하는 단계;
표면 압축 응력(CS sp ), 응력 슬로프(sσ) 및 스파이크의 DOLsp를 이용하고, 관계식 CS knee = CS sp + (CF)(sσ)(DOLsp)를 이용하여 무릎에서 압축 응력(CS knee )의 양을 계산하는 단계를 포함하며,
상기 CF는 절대값이 0.5 내지 2 범위의 보정 계수인, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 알칼리 이온은 Na 및 K이고, 상기 유리 기판은 Li를 함유하며, 프로파일의 깊은 영역은 Na로 농축되고, 얕은 영역은 K로 농축되는, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법. - 청구항 6에 있어서,
응력 슬로프(sσ)를 결정하는 단계는 각각의 TE 모드 스펙트럼 및 TM 모드 스펙트럼의 2개의 최저차 모드 라인을 이용하여 수행되는, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법. - 청구항 6에 있어서,
응력 슬로프(sσ)를 결정하는 단계는 TE 모드 스펙트럼 및 TM 모드 스펙트럼 중 적어도 하나의 3개 이상의 모드 라인을 이용하여 수행되는, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법. - 청구항 6에 있어서,
응력 슬로프(sσ)를 결정하는 단계는 선형 회귀 분석을 이용하여 수행되거나 또는 모드 라인 쌍을 이용하는 평균화 프로세스에 의해 수행되는, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법. - 청구항 1에 있어서,
층 깊이(DOLsp)는 TM 스펙트럼의 변이 및 모드 라인만을 이용하여 계산하는, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법. - 상부 표면 및 몸체, 상기 상부 표면에 바로 인접한 응력의 얕은 스파이크 영역, 및 상기 몸체 내에서 서서히 변하는 응력의 깊은 영역을 갖고, 알칼리 이온의 확산에 의해 형성된 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법으로서, 상기 깊은 영역은 무릎에서 상기 얕은 스파이크 영역과 교차하며, 상기 방법은:
상기 유리 기판의 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼을 측정하는 단계, 여기서 상기 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼 각각은 상기 얕은 스파이크 영역과 연관된 모드 라인, 전체 내부 반사(TIR)부, 상기 유리 기판의 깊은 영역으로 광 결합하는 부분 반사부, 및 임계각에 대응하는 상기 전체 내부 반사부와 부분 반사부 사이의 변이부를 포함함;
상기 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼 중 적어도 하나 또는 상기 상부 표면 부근에 상주하는 적어도 한 타입의 알칼리 이온의 표면 농도의 측정을 이용하여 스파이크의 표면 압축 응력(CS sp )을 결정하는 단계;
상기 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼 중 적어도 하나의 모드 라인을 이용하여 스파이크의 층 깊이(DOLsp)를 계산하고, 비-정수 모드 카운트를 얻기 위해 상기 변이부와 상기 변이부에 가장 인접한 모드 라인간 거리를 이용하는 단계;
식 BR =에 의해 주어진 응력-유도 복굴절을 추정하는 단계, 여기서 상기
는 최고차 TE 스파이크 모드의 유효 인덱스이고,
는 최고차 TM 스파이크 모드의 유효 인덱스임; 및
무릎 응력을 CS knee = (CFD)(BR)/SOC로 계산하는 단계를 포함하며,
상기 SOC는 응력-광학 계수이고, 상기 CFD는 0.5와 1.5 사이의 보정 계수인, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법. - 청구항 12에 있어서,
상기 알칼리 이온은 Na 및 K이고, 상기 유리 기판은 Li를 함유하며, 프로파일의 깊은 영역은 Na로 농축되고, 얕은 영역은 K로 농축되는, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법. - 청구항 12에 있어서,
층 깊이(DOLsp)는 TM 스펙트럼의 변이 및 모드 라인만을 이용하여 계산하는, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법. - 상부 표면 및 몸체, 상기 상부 표면에 바로 인접한 응력의 얕은 스파이크 영역, 및 상기 몸체 내에서 서서히 변하는 응력의 깊은 영역을 갖고, 알칼리 이온의 확산에 의해 형성된 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법으로서, 상기 깊은 영역은 무릎에서 상기 얕은 스파이크 영역과 교차하며, 상기 방법은:
상기 유리 기판의 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼을 측정하는 단계, 여기서 상기 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼 각각은 모드 라인 및 임계각에 대응하는 변이부를 포함함;
상기 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼 중 적어도 하나 또는 상기 상부 표면 부근에 상주하는 적어도 한 타입의 알칼리 이온의 표면 농도의 측정을 이용하여 스파이크의 표면 압축 응력(CS sp )을 결정하는 단계;
상기 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼 중 적어도 하나의 모드 라인을 이용하여 스파이크의 층 깊이(DOLsp)를 계산하고, 비-정수 모드 카운트를 얻기 위해 상기 변이 영역과 상기 변이 영역에 가장 인접한 모드 라인간 거리를 이용하는 단계;
식 BR =에 의해 주어진 복굴절(BR)의 양을 결정하기 위해 TE 변이 위치와 TM 변이 위치간 차이를 측정하는 단계, 여기서 상기
는 최고차 TE 스파이크 모드의 유효 인덱스이고,
는 최고차 TM 스파이크 모드의 유효 인덱스임; 및
식 CS k = K3xBR/SOC를 이용하여 무릎 응력을 CS k 로 계산하는 단계를 포함하며,
상기 SOC는 응력-광학 계수이고, 상기 K 3 는 0.2와 2 사이 범위의 보정 계수인, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 알칼리 이온은 Na 및 K이고, 상기 유리 기판은 Li를 함유하며, 프로파일의 깊은 영역은 Na로 농축되고, 얕은 영역은 K로 농축되는, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법. - 청구항 15에 있어서,
층 깊이(DOLsp)는 TM 스펙트럼의 모드 라인만을 이용하여 계산하는, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법. - 청구항 15에 있어서,
층 깊이(DOLsp)는 TM 스펙트럼의 적어도 3개의 모드 라인을 이용하여 계산하는, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법. - 상부 표면 및 몸체, 상기 상부 표면에 바로 인접한 응력의 얕은 스파이크 영역, 및 상기 몸체 내에서 서서히 변하는 응력의 깊은 영역을 갖고, 알칼리 이온의 확산에 의해 형성된 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법으로서, 상기 깊은 영역은 무릎에서 상기 얕은 스파이크 영역과 교차하며, 상기 방법은:
상기 유리 기판의 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼을 측정하는 단계, 여기서 상기 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼 각각은 상기 얕은 스파이크 영역과 연관된 모드 라인, 전체 내부 반사(TIR)부, 상기 유리 기판의 깊은 영역으로 광 결합하는 부분 반사부, 및 임계각에 대응하는 상기 전체 내부 반사부와 부분 반사부 사이의 변이부를 포함함;
상기 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼 중 적어도 하나 또는 상기 상부 표면 부근에 상주하는 적어도 한 타입의 알칼리 이온의 표면 농도의 측정을 이용하여 스파이크의 표면 압축 응력(CS sp )을 결정하는 단계;
상기 TM 모드 스펙트럼 및 TE 모드 스펙트럼 중 적어도 하나의 모드 라인을 이용하여 스파이크의 층 깊이(DOLsp)를 계산하고, 비-정수 모드 카운트를 얻기 위해 상기 변이 영역과 상기 변이 영역에 가장 인접한 모드 라인간 거리를 이용하는 단계;
식 BR =에 의해 주어진 복굴절(BR)의 양을 결정하기 위해 TE 변이 위치와 TM 변이 위치간 차이를 측정하는 단계, 여기서 상기
는 최고차 TE 스파이크 모드의 유효 인덱스이고,
는 최고차 TM 스파이크 모드의 유효 인덱스임; 및
아래의 식을 이용하여 무릎 응력을 CS k 로 계산하는 단계를 포함하며,
상기는 대리의 응력
이고, 여기서
는 응력-광학 계수를 나타내며;
상기,
,
, 및
는
,
,
, 및 DOL의 공칭 값인, 화학적으로 강화된 유리 기판의 응력 프로파일을 특성화하는 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201562219949P | 2015-09-17 | 2015-09-17 | |
| US62/219,949 | 2015-09-17 | ||
| PCT/US2016/052045 WO2017049028A1 (en) | 2015-09-17 | 2016-09-16 | Methods of characterizing ion-exchanged chemically strengthened glasses containing lithium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180054716A true KR20180054716A (ko) | 2018-05-24 |
| KR102541006B1 KR102541006B1 (ko) | 2023-06-08 |
Family
ID=57083362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020187010574A KR102541006B1 (ko) | 2015-09-17 | 2016-09-16 | 리튬을 함유하는 이온-교환된 화학적으로 강화된 유리의 특성화 방법 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (4) | US9897574B2 (ko) |
| EP (1) | EP3350137B1 (ko) |
| JP (2) | JP6868614B2 (ko) |
| KR (1) | KR102541006B1 (ko) |
| CN (2) | CN110501099B (ko) |
| TW (2) | TWI762083B (ko) |
| WO (1) | WO2017049028A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200083773A (ko) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 삼성디스플레이 주식회사 | 윈도우 패널, 이를 포함하는 전자 장치, 및 윈도우 패널의 제조 방법 |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10206298B2 (en) | 2016-04-21 | 2019-02-12 | Apple Inc. | Witness layers for glass articles |
| US11419231B1 (en) | 2016-09-22 | 2022-08-16 | Apple Inc. | Forming glass covers for electronic devices |
| US11565506B2 (en) | 2016-09-23 | 2023-01-31 | Apple Inc. | Thermoformed cover glass for an electronic device |
| US10800141B2 (en) | 2016-09-23 | 2020-10-13 | Apple Inc. | Electronic device having a glass component with crack hindering internal stress regions |
| US11535551B2 (en) | 2016-09-23 | 2022-12-27 | Apple Inc. | Thermoformed cover glass for an electronic device |
| TWI766041B (zh) * | 2017-06-14 | 2022-06-01 | 美商康寧公司 | 控制壓實的方法 |
| US10900850B2 (en) * | 2017-07-28 | 2021-01-26 | Corning Incorporated | Methods of improving the measurement of knee stress in ion-exchanged chemically strengthened glasses containing lithium |
| US10611666B2 (en) | 2017-12-01 | 2020-04-07 | Apple Inc. | Controlled crystallization of glass ceramics for electronic devices |
| US11066322B2 (en) | 2017-12-01 | 2021-07-20 | Apple Inc. | Selectively heat-treated glass-ceramic for an electronic device |
| KR20200138342A (ko) | 2018-04-02 | 2020-12-09 | 코닝 인코포레이티드 | 넓은 계량 프로세스 창을 갖는 프리즘-결합 응력 계량기 |
| US11203550B2 (en) * | 2018-04-27 | 2021-12-21 | AGC Inc. | Chemically strengthened glass plate, portable information terminal, and manufacturing method of chemically strengthened glass plate |
| JP7255594B2 (ja) * | 2018-07-03 | 2023-04-11 | Ａｇｃ株式会社 | 化学強化ガラスおよびその製造方法 |
| KR20210030385A (ko) * | 2018-07-05 | 2021-03-17 | 코닝 인코포레이티드 | 비대칭 표면을 갖는 강화된 물품을 제조하는 비대칭 이온-교환 방법 |
| CN115611528B (zh) * | 2018-07-23 | 2024-02-20 | 康宁公司 | 具有改善的头部冲击性能及破裂后能见度的汽车内部及覆盖玻璃制品 |
| CN112534228B (zh) * | 2018-08-29 | 2022-08-16 | Ａｇｃ株式会社 | 强化玻璃的应力分布的取得方法及强化玻璃的制造方法 |
| US11420900B2 (en) | 2018-09-26 | 2022-08-23 | Apple Inc. | Localized control of bulk material properties |
| JP7158017B2 (ja) * | 2018-11-06 | 2022-10-21 | 有限会社折原製作所 | 応力測定装置、応力測定方法 |
| WO2020198016A1 (en) | 2019-03-22 | 2020-10-01 | Corning Incorporated | Hybrid systems and methods for characterizing stress in chemically strengthened transparent substrates |
| TW202043168A (zh) * | 2019-03-29 | 2020-12-01 | 美商康寧公司 | 抗刮玻璃及製作方法 |
| US11680010B2 (en) | 2019-07-09 | 2023-06-20 | Apple Inc. | Evaluation of transparent components for electronic devices |
| DE102019121146A1 (de) | 2019-08-05 | 2021-02-11 | Schott Ag | Heißgeformter chemisch vorspannbarer Glasartikel mit geringem Kristallanteil, insbesondere scheibenförmiger chemisch vorspannbarer Glasartikel, sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung |
| EP4010292A1 (de) | 2019-08-05 | 2022-06-15 | Schott Ag | Scheibenförmiger, chemisch vorgespannter oder chemisch vorspannbarer glasartikel und verfahren zu dessen herstellung |
| DE102019121147A1 (de) | 2019-08-05 | 2021-02-11 | Schott Ag | Scheibenförmiger, chemisch vorgespannter Glasartikel und Verfahren zu dessen Herstellung |
| WO2021041031A1 (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | Corning Incorporated | Scratch resistant glass and method of making |
| WO2021086766A2 (en) | 2019-11-01 | 2021-05-06 | Corning Incorporated | Prism-coupling systems and methods with improved intensity transition position detection and tilt compensation |
| TW202138788A (zh) | 2019-11-26 | 2021-10-16 | 美商康寧公司 | 具有波長不同的多個光源的棱鏡耦合系統及方法 |
| US11573078B2 (en) | 2019-11-27 | 2023-02-07 | Corning Incorporated | Apparatus and method for determining refractive index, central tension, or stress profile |
| US11460892B2 (en) | 2020-03-28 | 2022-10-04 | Apple Inc. | Glass cover member for an electronic device enclosure |
| CN113453458B (zh) | 2020-03-28 | 2023-01-31 | 苹果公司 | 用于电子设备壳体的玻璃覆盖构件 |
| US11666273B2 (en) | 2020-05-20 | 2023-06-06 | Apple Inc. | Electronic device enclosure including a glass ceramic region |
| WO2022140541A1 (en) | 2020-12-23 | 2022-06-30 | Apple Inc. | Laser-based cutting of transparent components for an electronic device |
| TW202240142A (zh) | 2021-04-01 | 2022-10-16 | 美商康寧公司 | 用於改進的光散射偏振量測的光源強度控制系統和方法 |
| DE202021103861U1 (de) | 2021-07-20 | 2021-10-04 | Schott Ag | Scheibenförmiger, chemisch vorgespannter oder chemisch vorspannbarer Glasartikel |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140368808A1 (en) * | 2013-06-17 | 2014-12-18 | Corning Incorporated | Prism Coupling Methods With Improved Mode Spectrum Contrast for Double Ion-Exchanged Glass |
| US20150066393A1 (en) * | 2013-08-29 | 2015-03-05 | Corning Incorporated | Prism-coupling systems and methods for characterizing curved parts |
| US20150116713A1 (en) * | 2013-10-30 | 2015-04-30 | Corning Incorporated | Apparatus and methods for measuring mode spectra for ion-exchanged glasses having steep index region |
| US20150239775A1 (en) * | 2014-02-24 | 2015-08-27 | Corning Incorporated | Strengthened glass with deep depth of compression |
| KR20170102264A (ko) * | 2014-12-22 | 2017-09-08 | 엔디씨 테크놀로지스 리미티드 | 다공성 필름의 측정 |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5937451B2 (ja) * | 1977-05-04 | 1984-09-10 | 株式会社東芝 | 化学強化ガラスの表面応力測定装置 |
| US5117469A (en) * | 1991-02-01 | 1992-05-26 | Bell Communications Research, Inc. | Polarization-dependent and polarization-diversified opto-electronic devices using a strained quantum well |
| US8873028B2 (en) * | 2010-08-26 | 2014-10-28 | Apple Inc. | Non-destructive stress profile determination in chemically tempered glass |
| US9140543B1 (en) * | 2011-05-25 | 2015-09-22 | Corning Incorporated | Systems and methods for measuring the stress profile of ion-exchanged glass |
| CN106966609A (zh) * | 2011-07-01 | 2017-07-21 | 旭硝子株式会社 | 化学强化用浮法玻璃 |
| US8773656B2 (en) * | 2011-08-24 | 2014-07-08 | Corning Incorporated | Apparatus and method for characterizing glass sheets |
| US9359251B2 (en) | 2012-02-29 | 2016-06-07 | Corning Incorporated | Ion exchanged glasses via non-error function compressive stress profiles |
| US8885447B2 (en) * | 2012-03-29 | 2014-11-11 | Hoya Corporation | Glass for magnetic recording medium substrate, glass substrate for magnetic recording medium, and their use |
| KR20130110701A (ko) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 장치용 글라스 기판 및 이의 제조 방법 |
| WO2013184205A1 (en) * | 2012-06-08 | 2013-12-12 | Corning Incorporated | Strengthened glass articles and methods of making |
| US8957374B2 (en) * | 2012-09-28 | 2015-02-17 | Corning Incorporated | Systems and methods for measuring birefringence in glass and glass-ceramics |
| US9714192B2 (en) * | 2013-02-08 | 2017-07-25 | Corning Incorporated | Ion exchangeable glass with advantaged stress profile |
| US11079309B2 (en) * | 2013-07-26 | 2021-08-03 | Corning Incorporated | Strengthened glass articles having improved survivability |
| US10160688B2 (en) * | 2013-09-13 | 2018-12-25 | Corning Incorporated | Fracture-resistant layered-substrates and articles including the same |
| US10442730B2 (en) * | 2013-11-25 | 2019-10-15 | Corning Incorporated | Method for achieving a stress profile in a glass |
| US20150166407A1 (en) * | 2013-12-08 | 2015-06-18 | Saxon Glass Technologies, Inc. | Strengthened glass and methods for making utilizing electric field assist |
| US9261429B2 (en) * | 2014-05-21 | 2016-02-16 | Corning Incorporated | Prism-coupling systems and methods for characterizing large depth-of-layer waveguides |
| KR20190090090A (ko) * | 2014-10-08 | 2019-07-31 | 코닝 인코포레이티드 | 금속 산화물 농도 구배를 포함한 유리 및 유리 세라믹 |
| JP6419595B2 (ja) | 2015-01-30 | 2018-11-07 | 有限会社折原製作所 | 表面応力測定方法、表面応力測定装置 |
| KR102121414B1 (ko) * | 2016-01-21 | 2020-06-10 | 에이지씨 가부시키가이샤 | 화학 강화 유리 및 화학 강화용 유리 |
| WO2022066574A1 (en) * | 2020-09-25 | 2022-03-31 | Corning Incorporated | Stress profiles of glass-based articles having improved drop performance |
-
2016
- 2016-09-14 TW TW109144256A patent/TWI762083B/zh active
- 2016-09-14 TW TW105129985A patent/TWI716450B/zh active
- 2016-09-16 US US15/267,392 patent/US9897574B2/en active Active
- 2016-09-16 EP EP16777836.4A patent/EP3350137B1/en active Active
- 2016-09-16 CN CN201910824098.5A patent/CN110501099B/zh active Active
- 2016-09-16 KR KR1020187010574A patent/KR102541006B1/ko active IP Right Grant
- 2016-09-16 JP JP2018514327A patent/JP6868614B2/ja active Active
- 2016-09-16 CN CN201680054449.3A patent/CN108349793B/zh active Active
- 2016-09-16 WO PCT/US2016/052045 patent/WO2017049028A1/en active Application Filing
-
2018
- 2018-02-19 US US15/898,948 patent/US10234422B2/en active Active
-
2019
- 2019-03-08 US US16/296,560 patent/US10768143B2/en active Active
-
2020
- 2020-09-03 US US17/010,942 patent/US11561199B2/en active Active
-
2021
- 2021-04-12 JP JP2021066954A patent/JP7203140B2/ja active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140368808A1 (en) * | 2013-06-17 | 2014-12-18 | Corning Incorporated | Prism Coupling Methods With Improved Mode Spectrum Contrast for Double Ion-Exchanged Glass |
| US20150066393A1 (en) * | 2013-08-29 | 2015-03-05 | Corning Incorporated | Prism-coupling systems and methods for characterizing curved parts |
| US20150116713A1 (en) * | 2013-10-30 | 2015-04-30 | Corning Incorporated | Apparatus and methods for measuring mode spectra for ion-exchanged glasses having steep index region |
| US20150239775A1 (en) * | 2014-02-24 | 2015-08-27 | Corning Incorporated | Strengthened glass with deep depth of compression |
| US20150259244A1 (en) * | 2014-02-24 | 2015-09-17 | Corning Incorporated | Strengthened glass with deep depth of compression |
| KR20170102264A (ko) * | 2014-12-22 | 2017-09-08 | 엔디씨 테크놀로지스 리미티드 | 다공성 필름의 측정 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200083773A (ko) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 삼성디스플레이 주식회사 | 윈도우 패널, 이를 포함하는 전자 장치, 및 윈도우 패널의 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102541006B1 (ko) | 2023-06-08 |
| US20180172634A1 (en) | 2018-06-21 |
| CN108349793A (zh) | 2018-07-31 |
| US10768143B2 (en) | 2020-09-08 |
| US10234422B2 (en) | 2019-03-19 |
| TW201720779A (zh) | 2017-06-16 |
| TW202126600A (zh) | 2021-07-16 |
| JP2021107319A (ja) | 2021-07-29 |
| US20190310228A1 (en) | 2019-10-10 |
| TWI716450B (zh) | 2021-01-21 |
| CN110501099A (zh) | 2019-11-26 |
| CN110501099B (zh) | 2021-10-29 |
| EP3350137A1 (en) | 2018-07-25 |
| EP3350137B1 (en) | 2021-12-01 |
| WO2017049028A1 (en) | 2017-03-23 |
| US20200400613A1 (en) | 2020-12-24 |
| JP7203140B2 (ja) | 2023-01-12 |
| JP6868614B2 (ja) | 2021-05-12 |
| JP2018527282A (ja) | 2018-09-20 |
| TWI762083B (zh) | 2022-04-21 |
| US9897574B2 (en) | 2018-02-20 |
| CN108349793B (zh) | 2019-10-01 |
| US11561199B2 (en) | 2023-01-24 |
| US20170082577A1 (en) | 2017-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20180054716A (ko) | 리튬을 함유하는 이온-교환된 화학적으로 강화된 유리의 특성화 방법 | |
| JP6694448B2 (ja) | イオン交換により化学強化されたリチウム含有ガラスを特徴付ける方法 | |
| CN113607314B (zh) | 离子交换化学强化含锂玻璃中拐点应力测量的改进方法 | |
| JP2018527282A5 (ko) | ||
| CN112534228B (zh) | 强化玻璃的应力分布的取得方法及强化玻璃的制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |