KR20180122677A - 선-압축된 유리 제품 - Google Patents

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KR20180122677A
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제이슨 토마스 해리스
광리 후
유세프 카예드 콰로쉬
아이린 마조리 슬레이터
비제이 서브라매니언
샘 세이머 주비
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

유리 제품의 외부 표면부터 층 깊이까지 확장되는 외부 영역을 포함하는 유리 제품이 기술된다. 상기 외부 영역은 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 의해 경계지고 고유의 중립 응력 또는 고유의 압축 응력 하에 있다. 상기 유리 제품의 코어 영역은 인장 응력 하에 있다. 압축 요소는 적어도 하나의 에지에 외부 압축 응력을 인가하여 상기 유리 제품의 상기 외부 영역 상에 고유 응력을 증가시키고 코어 영역의 인장 응력을 감소시킨다. 상기 유리 제품은 상기 외부 영역이 압축 응력 하에 있는 강화 유리 제품일 수 있고, 상기 압축 요소에 의해 인가된 외부 압축 응력은 상기 유리 제품이 0이 아닌 상기 유리 제품의 두께에 걸친 내부 응력의 적분에 의해 규정된 전체 내부 응력을 갖는 크기를 가지며, 여기서 t는 유리 제품의 두께이고, σ는 내부 응력이다. 상기 유리 제품은 상기 외부 영역이 압축 응력 하에 있는 강화 유리 제품일 수 있고, 상기 압축 요소에 의해 인가된 외부 압축 응력은 상기 유리 제품이 0이 아닌 상기 유리 제품의 두께에 걸친 내부 응력의 적분에 의해 규정된 전체 내부 응력을 갖는 크기를 갖는다.

Description

선-압축된 유리 제품
본 출원은 2016년 3월 14일 출원된 미국 가출원 제62/307,860호를 우선권 주장하고 있으며, 상기 특허 문헌의 내용은 참조를 위해 본 발명에 모두 포함된다.
본 개시의 실시예들은 일반적으로 향상된 기계적 신뢰성을 갖는 유리 제품에 관한 것이다.
이동 전화 및 태블릿과 같은 휴대용 전자 장치는 통상적으로 유리 기판인 커버 유리라고 부르는 커버 기판을 포함한다. 통상적으로, 커버 유리는 유리의 중심에 인장력(중심 장력 또는 CT)이 있고 표면 상에 압축 응력(CS)이 있는 응력 프로파일을 갖는 강화 유리 기판을 포함한다. 그러한 커버 유리의 파손 및 파괴는, 충격으로 인해 장치에 동적 하중이 작용할 경우 유리의 굴곡에 의해 야기된 굴곡 파손 뿐만 아니라, 커버 유리가 아스팔트, 화강암 등과 같은 거친 표면에 떨어질 경우 유리 표면이 움푹 패인 만입부로 인한 손상 도입에 따라 야기된 급격한 접촉 실패를 야기할 수 있다.
유리 제조자 및 휴대용 전자 장치 제조자는 급격한 접촉 실패에 대한 내성 및/또는 예방을 제공하기 위한 개선 사항을 연구해 왔다. 일부 제안된 개선 사항은 장치가 떨어졌을 때 커버 유리가 바닥에 직접 닿지 않도록 커버 유리 및 베젤(bezel)에 코팅을 포함하는 것이다. 그러나, 심미적 그리고 기능적 요구 사항의 제약으로 인해, 장치가 떨어졌을 때 커버 유리가 완전히 바닥에 닿지 않게 하는 것은 매우 어렵다. 또한, 커버 유리를 제조하기 위해 사용되는 강한 이온 교환 유리 상의 딱딱한 코팅이 굴곡 강도 성능을 저하시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다.
자동차용 유리, 건축용 유리 및 기기용 유리와 같은 다른 애플리케이션들에 사용되는 유리 또한 약 200 ㎛ 깊이의 큰 흠집을 유발할 수 있는 손상을 겪을 수 있다. 이러한 이유로, 유리의 중심에 인장력(중심 인장력, 또는 CT)이 있고 표면 상에 압축 응력(CS)이 있는 응력 프로파일을 갖는 강화 유리 기판이 각각의 이들 애플리케이션에 사용될 수 있으며, 그와 같은 강화 유리는 손상을 줄일 수 있다. 그러나, 크고 깊은 흠집이 중심 인장력 영역으로 확장되어 강화 유리 파손을 야기할 수 있다.
따라서, 다양한 애플리케이션에서 유리 기판의 신뢰성을 향상시키는 방법을 제공할 필요가 있다.
본 개시의 제1실시예는 외부 영역, 코어 영역 및 압축 요소를 포함하는 유리 제품에 관한 것이다. 상기 외부 영역은 외부 표면에서 층 깊이까지 확장되고 적어도 하나의 에지에 의해 경계진다. 상기 외부 영역은 고유의 중립 응력(neutral stress)인 고유 응력 또는 고유의 압축 응력을 갖는다. 상기 코어 영역은 인장 응력 하에 있다. 상기 압축 요소는 상기 적어도 하나의 에지에 외부 압축 응력을 인가한다.
제2실시예에서, 상기 제1실시예의 유리 제품은 주 평면을 가지며, 상기 압축 요소는 상기 주 평면과 실질적으로 동일 평면인 방향으로 외부 압축 응력을 인가한다.
제3실시예에서, 상기 제1 또는 제2실시예의 유리 제품은 외부 영역이 압축 응력 하에 있는 강화 유리 제품이며, 압축 요소에 의해 인가된 외부 압축 응력은 상기 압축 요소가 상기 외부 영역 상의 고유 응력을 증가시키고 상기 유리 제품의 코어 영역의 인장 응력을 감소시키는 크기를 갖는다.
제4실시예에서, 상기 제3실시예의 유리 제품은 0보다 작은 전체 내부 응력을 갖는다.
제5실시예에서, 상기 제1 내지 제4실시예 중 어느 한 실시예의 유리 제품은 약 2 MPa 내지 약 500 MPa의 범위의 압축 요소에 의해 인가된 외부 압축 응력을 갖는다.
제6실시예에서, 상기 제1 내지 제5실시예 중 어느 한 실시예의 유리 제품은 적어도 하나의 에지 주위로 연속으로 확장하는 압축 요소를 갖는다.
제7실시예에서, 상기 제1 내지 제6실시예 중 어느 한 실시예의 유리 제품은 단축(uniaxial)의 외부 압축 응력을 인가하는 압축 요소를 갖는다.
제8실시예에서, 상기 제1 내지 제6실시예 중 어느 한 실시예의 유리 제품은 2축(biaxial)의 외부 압축 응력을 인가하는 압축 요소를 갖는다.
제9실시예에서, 상기 제1 내지 제6실시예 중 어느 한 실시예 및 제8실시예의 유리 제품은 동일한 2축의 외부 압축 응력을 인가하는 압축 요소를 갖는다.
제10실시예에서, 상기 제1 내지 제9실시예 중 어느 한 실시예의 유리 제품은 상기 유리 제품의 적어도 하나의 에지와 압축 요소간 배치된 접착제를 더 포함한다.
제11실시예에서, 상기 제1 내지 제10실시예 중 어느 한 실시예의 유리 제품은 휴대용 장치 디스플레이 스크린, 자동차용 유리, 건축용 유리, 및 기기용 유리를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
제12실시예에서, 상기 제1 내지 제11실시예 중 어느 한 실시예의 유리 제품은 적층 유리 기판, 화학적 강화 유리 기판, 열적 강화 유리 기판, 및 이들 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 강화 유리 기판을 형성하는 외부 영역 및 코어 영역을 갖는다.
제13실시예에서, 상기 제1 내지 제12실시예 중 어느 한 실시예의 유리 제품은 유리 제품에 외부 압축 응력을 인가하는 프레임을 포함하는 압축 요소를 갖는다.
제14실시예에서, 상기 제1 내지 제13실시예 중 어느 한 실시예의 유리 제품은 유리 제품의 적어도 하나의 에지와 접촉하는 접착제를 더 포함하는 압축 요소를 갖는다.
제15실시예에서, 상기 제1 내지 제14실시예 중 어느 한 실시예의 유리 제품은 유리 제품의 내응력부식성(stresss corrosion resistance)을 증가시키는 상기 압축 요소에 의해 인가된 외부 압축 응력을 갖는다.
제16실시예에서, 소비자 전자 제품은 전면, 배면 및 측면을 갖는 하우징; 상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 제공되고, 적어도 콘트롤러, 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 상기 하우징의 전면에 인접하여 제공되는 디스플레이를 포함하는 전기 요소; 및 상기 디스플레이 상에 배치된 커버 유리를 포함하며, 상기 하우징의 일부 또는 커버 유리 중 적어도 하나는 상기 제1 내지 제15실시예 중 어느 한 실시예의 유리 제품을 포함한다.
제17실시예는 상기 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 의해 경계진 주 평면을 갖는 유리 제품에 관한 것이다. 상기 유리 제품은 외부 영역, 코어 영역, 및 압축 요소를 포함한다. 상기 외부 영역은 상기 유리 제품의 외부 표면부터 층 깊이까지 확장된다. 상기 외부 영역은 고유의 중립 응력 또는 고유의 압축 응력 하에 있다. 상기 코어 영역은 인장 응력 하에 있다. 상기 압축 요소는 유리 제품이 아래의 식에 의해 규정된 전체 내부 응력을 갖도록 주 평면과 실질적으로 동일 평면인 방향으로 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 외부 압축 응력을 인가하도록 구성된다:
Figure pct00001
여기서, t는 상기 유리 제품의 두께이고, σ는 내부 응력이다.
제18실시예에서, 상기 제17실시예의 유리 제품은 0보다 작은 전체 내부 응력을 갖는다.
제19실시예에서, 상기 제17실시예 또는 제18실시예의 유리 제품은 약 2 MPa 내지 약 500 MPa 범위의 상기 압축 요소에 의해 인가된 외부 압축 응력을 갖는다.
제20실시예에서, 상기 제17 내지 제19실시예 중 어느 한 실시예의 유리 제품은 유리 제품의 적어도 하나의 에지 주위로 연속으로 확장하는 압축 요소를 갖는다.
제21실시예에서, 상기 제17 내지 제20실시예 중 어느 한 실시예의 유리 제품은 휴대용 장치 디스플레이 스크린, 자동차용 유리, 건축용 유리, 및 기기용 유리를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
제22실시예에서, 상기 제17 내지 제21실시예 중 어느 한 실시예의 유리 제품은 화학적 강화 유리 기판, 열적 강화 유리 기판, 및 화학적 및 열적 강화 유리 기판을 포함하는 그룹으로부터 선택된 강화 유리 기판을 형성하는 외부 영역 및 코어 영역을 갖는다.
제23실시예에서, 상기 제17 내지 제22실시예 중 어느 한 실시예의 유리 제품은 상기 유리 제품의 임계 좌굴 응력(Critical Buckling Stress)의 약 80%보다 작은 압축 응력을 인가하는 압축 요소를 갖는다.
제24실시예에서, 상기 제17 내지 제23실시예 중 어느 한 실시예의 유리 제품은 상기 유리 제품의 내응력부식성을 증가시키는 압축 요소에 의해 인가된 외부 압축 응력을 갖는다.
제25실시예에서, 소비자 전자 제품은 전면, 배면 및 측면을 갖는 하우징; 상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 제공되고, 적어도 콘트롤러, 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 상기 하우징의 전면에 인접하여 제공되는 디스플레이를 포함하는 전기 요소; 및 상기 디스플레이 상에 배치된 커버 유리를 포함하며, 상기 하우징의 일부 또는 커버 유리 중 적어도 하나는 상기 제17 내지 제24실시예 중 어느 한 실시예의 유리 제품을 포함한다.
제26실시예는 유리 제품을 강화시키는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 압축 요소에 의해 상기 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 외부 압축 응력을 인가하는 단계를 포함한다. 상기 유리 제품은 고유의 중립 응력 또는 고유의 압축 응력 하의 외부 영역 및 인장 응력 하의 코어 영역을 포함한다. 상기 유리 제품은 상기 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 의해 경계진 주 평면을 갖는다.
제27실시예에서, 상기 제26실시예 방법의 외부 압축 응력을 인가하는 단계는 상기 압축 요소에 의해 상기 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 인가된 힘을 증가시키는 단계를 포함한다.
제28실시예에서, 제26실시예 또는 제27실시예의 방법은 상기 유리 제품의 적어도 하나의 에지와 접촉하는 압축 요소를 배치하는 단계; 및 상기 압축 요소에 의해 상기 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 주 평면과 실질적으로 동일 평면인 방향으로 힘을 인가하는 단계를 더 포함한다.
제29실시예에서, 상기 제26실시예 또는 제27실시예의 방법은 압축 요소와 유리 제품의 적어도 하나의 에지간 접착제를 배치하는 단계를 더 포함한다.
제30실시예에서, 상기 제27 내지 제29실시예 중 어느 한 실시예의 방법은 휴대용 장치 디스플레이 스크린, 자동차용 유리, 건축용 유리, 및 기기용 유리를 포함하는 그룹으로부터 선택된 유리 제품을 생성한다.
제31실시예에서, 상기 제26 내지 제30실시예 중 어느 한 실시예의 방법의 압축 요소는 유리 제품의 둘레 주위에 프레임을 포함한다.
제32실시예에서, 제26 내지 제31실시예 중 어느 한 실시예의 방법은 유리 제품의 내응력부식성을 증가시키는 압축 요소에 의해 인가된 외부 압축 응력을 갖는다.
제33실시예에서, 상기 제26 내지 제32실시예 중 어느 한 실시예의 방법은 유리 제품의 임계 좌굴 응력의 약 80%보다 작은 압축 응력을 인가하는 압축 요소를 갖는다.
본 발명에 의하면, 향상된 기계적 신뢰성을 갖는 유리 제품 및 다양한 애플리케이션에서 유리 기판의 신뢰성을 향상시키는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 선-압축(pre-compression) 구성을 나타내고;
도 2는 유리 두께(mm)의 함수로서 임계 좌굴 응력(MPa)을 예측하는 그래프를 나타내고;
도 3은 외부적으로 인가된 한정 압력(confinement pressure)의 함수로서 균열에 대한 예측의 응력 강도 계수(stress intensity factor) 계산을 위한 유리 제품의 모델 개략도를 나타내고;
도 4는 도 3의 모델 유리 제품에 대한 균열 깊이를 변경하기 위한 한정 압력의 함수로서 응력 강도 계수를 예측하는 그래프를 나타내고;
도 5는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 유리 제품의 개략 사시도를 나타내고;
도 6은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 유리 제품의 개략 단면도를 나타내고;
도 7은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 유리 제품의 개략 단면도를 나타내고;
도 8은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 유리 제품의 개략 사시도를 나타내고;
도 9는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 원형 유리 제품의 상면도이고;
도 10은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 오각형 유리 제품의 상면도이고;
도 11은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 직사각형 유리 제품의 상면도이고;
도 12는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 직사각형 유리 제품의 상면도이고;
도 13은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 만곡형 유리 제품의 개략 사시도이고;
도 14는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 만곡형 유리 제품의 개략 단면도이고;
도 15a는 본원에 개시된 소정의 유리 제품을 통합하는 예시의 전자 장치의 평면도이며;
도 15b는 도 15a의 예시의 전자 장치의 사시도이다.
다수의 예시 실시예를 기술하기 전에, 본 개시가 이하의 개시에 기술된 구성 또는 공정 단계들의 세부 사항으로 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 그러한 본원에 제공된 개시는 다른 실시예가 가능하며, 다양한 방식으로 실시 또는 실행될 수 있다.
본 개시의 실시예들은 유리 제품의 강화 메카니즘 외에 장치 레벨에서 균일하게 선-압축된 유리 제품을 제공한다. 하나 이상의 실시예들에 따라 본원에 사용된 바와 같이, "선-압축된" 및 "선-압축"은 유리 제품의 적어도 하나의 영역에서 고유 응력을 변경하는 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 인가되는 외부적으로 인가된 압축 응력과 관련된다. 실시예에서, 그와 같은 유리 제품은 외부 표면부터 층 깊이까지 확장되는 외부 영역을 가지며, 그러한 외부 영역은 적어도 하나의 에지에 의해 경계지고, 상기 외부 영역은 중립 응력인 고유 응력 또는 고유의 압축 응력 하에 있고, 상기 유리 제품은 인장 응력 하의 코어 영역을 갖는다. 선-압축은 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 인가된 압축 응력을 인가하고 외부 영역의 고유 응력을 증가시키고 유리 제품의 코어 영역의 인장 응력을 감소시킨다. 본원에 제공된 하나 이상의 실시예들에 따르면, 압축 요소는, 인가된 압축 응력이 없는 경우, 외부 영역의 고유의 압축 응력이 외부 영역에서의 고유의 압축 응력의 적어도 5%까지 증가시키도록, 즉 적어도 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 또는 100% 증가시키도록 유리 제품에 외부 압축 응력을 인가한다. 하나 이상의 실시예에서, 압축 요소는, 인가된 압축 응력이 없는 경우, 인가된 압축 응력이 코어 영역에서의 고유의 인장 응력의 적어도 5%까지 유리 제품의 코어 영역에서의 고유의 인장 응력을 감소시키도록, 즉 적어도 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 또는 100% 감소시키도록 유리 제품에 외부 압축 응력을 인가한다.
본 개시의 일부 실시예는 휴대용 장치, 자동차용 유리, 건축용 유리를 위한 선-압축된 유리 제품 또는 기판, 또는 기기용 유리 제품을 생성하는 방법을 제공한다. 하나 이상의 실시예에 따르면, 유리 제품의 내응력부식성(피로) 및 내손상성이 현저히 증가하면서도, 추가의 제조 비용 또는 유리 부품 비용을 최소화하거나 추가하지 않는다. 하나 이상의 실시예에 따르면, "휴대용 장치"는 디스플레이 스크린을 갖는 휴대용 전자 장치와 관련된다. 그와 같은 휴대용 장치의 비제한의 예로는 이동 전화, 판독 장치, 음악 장치, 관찰 장치 및 네비게이션 장치를 포함한다.
하나 이상의 실시예에 따른 유리 제품의 2축의 로딩(loading) 시나리오가 도 1에 나타나 있으며, 이는 2축의 압축 응력 하에 얇은 판의 좌굴 굴곡 모드(buckling flexure mode)를 고려하고 있다. 얇은 단순한 지지 판에 채용된 오일러 좌굴 방정식(Euler buckling equation)에 기초하여, 임계 좌굴 응력((σ 1 )cr)이 아래의 식 (1)에 의해 주어진다:
Figure pct00002
여기서, m 및 n은 각각 좌굴의 반 파장의 수이고, t는 판 두께이고, a 및 b는 판의 치수이고, β(동일한 2축의 로딩에 대한 β=1)는 판의 측면에 인가된 응력의 비율이며, D는 아래의 식 (2)에 의해 규정된다:
Figure pct00003
여기서, E는 탄성 계수이고, ν는 푸아송 비이다. 치수 a = 70 mm, b = 140 mm, E = 70 GPa, 및 ν = 0.2를 갖는 판을 가정한다. 유리 두께(t는 mm로 주어진)의 함수로서 임계 좌굴 응력((σ 1 )cr)이 도 2에 나타나 있다.
상기 임계 좌굴 응력은 압축 응력으로 인한 응력의 재-평형(re-equilibration)에 의해 부과된 중심 인장력을 완전히 상쇄시키는 데 필요한 응력과 유사하다. 좌굴에 대한 오일러 방정식은 완벽한 외형 및 로딩의 가정 때문에 임계 하중을 과대 평가하는 경향이 있다. 그러나, 이것은 단순한 지지 판을 가정한다. 휴대용 장치에서의 유리 제품은 캔틸레버(cantilever) 지지 판에 의해 더 잘 근사될 수 있고, 유효한 판 영역은 감소될 수 있으며, 양 요소 모두 임계 좌굴 응력을 실질적으로 증가시킬 수 있다. 임계 좌굴 응력을 더 증가시키기 위해 추가적인 고정물을 제공하는 것이 가능할 수 있다.
좌굴이 발생하지 않는다고 가정하면, 주어진 균열에 대한 응력 강도 계수는 선-압축의 함수로서 계산될 수 있다. 도 3은 외부적으로 인가된 압축 응력(또는 한정 압력)의 함수로서 균열에 대한 예측 응력 강도 계수 계산을 위한 모델 개략도를 나타낸다. 도 3은 다음의 파라미터들에 기초한 계산을 위해 사용된 모델의 개략도를 나타낸다: 0.8 mm 유리 두께(t); 70 GPa의 영률(E); 0.22의 푸아송 비(v); 900 MPa의 표면 압축, 45 micron 층 깊이(DOL), 및 42.1 MPa 중심 인장력(CT)을 갖는 이온-교환 프로파일. 이러한 계산을 위해 고려된 응력 상태는 인가된 압축 응력과 함께 이온-교환된 잔류 응력이다.
도 4는 도 3의 모델 유리 제품에 대한 균열 깊이를 변경하기 위한 인가된 압축 응력(또는 한정 압력)의 함수로서 응력 강도 계수를 예측하는 그래프를 나타낸다. 도 4는 인가된 압축 응력이 주어진 균열 깊이에 대한 응력 강도 계수를 명확히 감소시킨다는 것을 이론적으로 나타낸다. 그러한 인가된 압축 응력이 그 유리의 중심 인장력(42.1 MPa)보다 더 크며, 상기 응력 강도 계수는 완전한 균열 종결로 인해 0이 되며, 응력 부식(피로 성장(fatigue growth)이라고도 함)이 효과적으로 억제된다. 상기 인가된 압축 응력이 상기 중심 인장력보다 작으면, 상기 응력 강도 계수는 낮아지지만 0이 아니며 응력 부식이 계속된다. 특정 이론에 구애되지 않고, 응력 강도 계수를 0.2 MPa·m0.5 미만으로 낮추면 유리의 응력 부식 비율이 현저히 감소할 수 있다. 초기에 100 micron 만큼 깊은 균열의 경우, 응력 강도 계수를 0.2 MPa·m0.5 미만으로 감소시키는 인가된 임계 압축 응력은 약 20 MPa이다. 얕은 균열의 경우, 이러한 임계치는 더 작으며, 이에 따라 좌굴의 경향 또한 감소한다. 궁극적으로, 허용 가능한 인가된 최대 압축 응력은 좌굴 고려 사항에 의해 영향을 받을 수 있으며, 허용 가능한 인가된 압축 응력은 응력 부식 비율을 감소시킨다. 통상적으로, 강화 유리 제품은 아래의 식 (3)에 나타낸 바와 같이 수학적으로 표현될 수 있는 힘의 평형 상태에 있어야 한다:
Figure pct00004
여기서, t는 유리 제품 두께이고, σ는 강화 공정, 예컨대, 화학적 강화, 열적 템퍼링, 또는 CTE가 일치하지 않는 재료의 적층과 같은 강화 공정으로 인한 유리 제품의 내부 응력이다. 유리 제품 상에 압축 응력이 인가되면, 아래의 식 (4)에 나타낸 바와 같이 식 (3)을 만족하지 못하며,
Figure pct00005
여기서, σconfinement는 유리 제품에 인가된 응력이고, σconfinement t는 강화 유리 제품에 인가된 단위 길이당 힘이며, σcombined는 σ+σconfinement이다. 상기 계산이 주어지면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 선-압축된 유리 제품은 2 N/mm 내지 60 N/mm 또는 그 이상 범위의 σconfinement t를 가질 수 있는 반면, 통상의 강화 유리 제품의 경우 σconfinement t는 0　N/mm이 될 것이다.
도 5를 참조하면, 본 개시의 하나 이상의 실시예는 외부 영역(210) 및 코어 영역(220)을 포함하는 유리 제품(200)에 관한 것이다. 상기 외부 영역(210)은 외부 표면(212)부터 층 깊이(214)까지 확장된다. 상기 외부 영역(210)은 적어도 하나의 에지(216)에 의해 경계진다. 상기 외부 영역(210)은 중립 응력인 고유 응력 또는 고유의 압축 응력 하에 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "중립 응력"은 제로(zero) 응력을 의미한다.
2개의 외부 영역(210)들 사이에 위치된 코어 영역(220)이 나타나 있다. 그러한 코어 영역(220)은 인장 응력 하에 있다. 통상의 기술자라면 다수의 코어 영역(220)을 둘러싸는 다수의 외부 영역(210) 또는 하나의 외부 영역(210)이 있을 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 일부 실시예는 단일의 코어 영역(220)에 인접하여 그와 접촉하는 단일의 외부 영역(210)을 갖는다.
일부 실시예는 외부 영역들 사이에 위치된 적어도 하나의 코어 영역(220)을 갖는다. 도 6은 2개의 코어 영역(220a, 220b)이 서로 접촉하는 실시예를 나타낸다. 제1외부 영역(210a)은 상기 제1코어 영역(220a)에 인접하여 그와 접촉하며, 제2외부 영역(21b)은 상기 제2코어 영역(220b)에 인접하여 그와 접촉한다. 상기 제1코어 영역(220a) 및 제2코어 영역(220b)은 동일한 정도의 인장 응력 또는 상이한 정도의 인장 응력을 가질 수 있다. 상기 제1외부 영역(210a) 및 제2외부 영역(210b)은 동일한 정도의 압축 응력 또는 상이한 정도의 압축 응력을 가질 수 있다.
도 7은 내부 영역(240)이 제1코어 영역(220a) 및 제2코어 영역(220b)에 의해 둘러싸여 그들과 접촉하는 다른 실시예를 나타낸다. 상기 제1코어 영역(220a)은 상기 제1외부 영역(210a)과 내부 영역(240) 사이에 있으며 그들과 접촉한다. 상기 제2코어 영역(220b)은 상기 제2외부 영역(210b)과 내부 영역(240) 사이에 있으며 그들과 접촉한다. 상기 각각의 내부 영역(240), 제1외부 영역(210a) 및 제2외부 영역(210b)은 소정의 또 다른 제1외부 영역(210a), 제2외부 영역(210b) 및 내부 영역(240)과 동일한 정도의 압축 응력 또는 상이한 정도의 압축 응력을 독립적으로 가질 수 있다. 상기 제1코어 영역(220a) 및 제2코어 영역(220b)은 동일한 정도의 인장 응력 또는 상이한 정도의 인장 응력을 가질 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 상기 유리 제품(200)은 주 평면(202)을 갖는다. 그러한 유리 제품(200)의 주 평면(202)은 사용자에 의해 접촉되거나 터치될 수 있는 유리 제품의 주 표면으로 규정된다. 예를 들어, 휴대용 장치(예컨대, 이동 전화)의 주 평면은 사용자가 터치하는 그러한 표면이 될 것이다. 자동차용 유리의 주 평면의 다른 예는 윈드실드 와이퍼가 차량의 내부에 면하는 내면과 접촉하거나 또는 선택적으로 그 내면을 형성하는 표면이 될 것이다. 통상의 기술자라면 유리 제품(200)의 주 평면(202)이 어느 정도의 굴곡을 가질 수 있고 평평한 표면일 필요는 없다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 차량용 윈드실드는 주 평면을 갖는 곡면이다.
설명의 목적으로, 도 5는 나타낸 직교 좌표의 x-y 평면에 걸쳐 놓여져 있는 주 평면(202)을 나타낸다. 압축 요소(230)는 적어도 하나의 에지(216)에 외부 압축 응력을 인가하여 유리 제품(200)의 외부 영역(210) 상에 압축 응력을 증가시키고 코어 영역(220)의 인장 응력을 감소시킨다. 도 5에 나타낸 압축 요소(230)는 실질적으로 x-y 평면에 걸쳐 놓여져 있으며, 인가된 압축 응력(232)은 상기 주 평면(202)과 실질적으로 동일 평면인 방향으로 x-축을 따른다. 본 명세서 및 부가된 청구범위에 사용된 바와 같이, 이와 관련하여 사용된 용어 "실질적으로 동일 평면"은 압축 응력이 동일 평면의 ±10°이내인 것을 의미하며, 여기서 완벽하게 동일 평면 응력은 0°로 규정된다.
다양한 실시예의 유리 제품(200)은 외부 영역(210)이 압축 응력 하에 있는 강화 유리 제품이고, 압축 요소(230)에 의해 인가된 외부 압축 응력(232)은 유리 제품(200)이 아래의 식 (5)에 의해 규정된 전체 내부 응력을 갖는 크기를 갖는다:
Figure pct00006
여기서, t는 상기 유리 제품(200)의 두께이고, σ는 내부 응력이다. 그러한 내부 응력(σ)은 유리 제품(200)의 두께(t)에 걸친 측정 위치의 함수이다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 상기 전체 내부 응력은 제품 두께(t)를 걸쳐 상면(201)부터 하면(203)까지 측정된다.
일부 실시예에서, 유리 제품(200)의 전체 내부 응력은 0보다 크다. 일부 실시예에서, 유리 제품(200)의 전체 내부 응력은 0보다 작다. 하나 이상의 실시예에 따라 본원에 사용된 바와 같이, "전체 내부 응력"은 주 평면에 직각인 내부 응력 측정의 합을 의미한다. 유리 제품의 응력 프로파일은 한정하진 않지만 굴절된 근접장(RNF; refracted near-field) 방법 또는 산란광 편광기(SCALP; scattered light polariscope) 방법을 포함하는 소정의 적절한 기술을 이용하여 결정될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 유리 제품의 전체 내부 응력은 -1　MPa·mm, -2　MPa·mm, -3　MPa·mm, -4　MPa·mm, -5　MPa·mm, -6　MPa·mm, -7　MPa·mm, -8　MPa·mm, -9　MPa·mm, -10　MPa·mm, -100　MPa·mm, -1,000　MPa·mm, -1,500　MPa·mm 이하와 같이, 약 -0.75　MPa·mm 이하이다. 하나 이상의 실시예에서, 유리 제품의 전체 내부 응력은 1　MPa·mm, 2　MPa·mm, 3　MPa·mm, 4　MPa·mm, 5　MPa·mm, 6　MPa·mm, 7　MPa·mm, 8　MPa·mm, 9　MPa·mm, 10　MPa·mm, 100　MPa·mm, 1,000　MPa·mm, 1,500 MPa·mm 이상과 같이, 약 0.75　MPa·mm 이상이다.
일부 실시예에서, 유리 제품의 두께의 함수로서 유리 제품의 강화로 인한 잔류 응력은 대략 0과 같으며, 압축 요소로 인한 외부적으로 인가된 응력은 유리 제품의 두께에 걸쳐 거의 일정하다. 예를 들어, 유리 제품의 두께에 걸친 외부적으로 인가된 응력은 약 2　MPa·mm 내지 약 1,000　MPa·mm, 약 10　MPa·mm 내지 약 500　MPa·mm, 또는 그 안에 포함된 소정의 하위 범위와 같이, 약 0.75　MPa·mm 내지 약 1,750　MPa·mm의 범위가 된다.
일부 실시예에서, 상기 유리 제품의 두께는 약 0.1　mm 내지 약 3　mm, 약 0.2　mm 내지 약 2.5　mm, 약 0.3　mm 내지 약 1.5　mm, 또는 그 안에 포함된 소정의 하위 범위와 같이, 약 75　μm 내지 약 3.5　mm의 범위가 된다.
하나 이상의 실시예에서, 외부 압축 응력은 약 5　MPa 내지 약 500　MPa, 약 10　MPa 내지 약 500　MPa, 약 20　MPa 내지 약 500　MPa, 약 25　MPa 내지 약 500　MPa, 약 30　MPa 및 약 500　MPa, 35　MPa 내지 약 500　MPa, 또는 그 안에 포함된 소정의 하위 범위와 같이, 약 2　MPa 내지 약 500　MPa의 범위가 된다.
그러한 압축 요소(230)의 크기는 예를 들어 인가되는 외부 압축 응력에 따라 변경될 수 있다. 도 5에 나타낸 실시예에서, 상기 압축 요소(230)는 유리 제품(200)의 한 측면보다 더 작다. 도 6 및 7에서, 상기 압축 요소(230)는 이 압축 요소가 유리 제품의 두께와 동일한 두께를 갖도록 유리 제품(200)의 상면(201)부터 하면(203)까지 확장된다. 통상의 기술자라면, 도면들의 상대적 치수(높이, 폭 및 길이)가 일정한 크기로 정해지지 않으며, 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다는 것을 알아야 할 것이다.
상기 압축 요소(230)는 유리 제품(200)의 하나 이상의 측면에 위치될 수 있다. 도 5에 나타낸 실시예에서, 상기 압축 요소는 유리 제품의 한 측면에 위치된다. 그러나, 통상의 기술자는 상기 압축 요소가 나타낸 사시도로 인해 볼 수 없는 유리 제품의 측면에도 위치될 수 있다는 것을 알아야 할 것이다. 도 8에서, 예를 들어, 상기 압축 요소(230)는 유리 제품의 적어도 하나의 에지 주위로 연속으로 확장한다. 도 9는 원형 또는 타원형 유리 제품의 상면도이며, 여기에서는 단지 하나의 에지(216)만이 있다. 이러한 실시예에서, 압축 요소(230)는 유리 제품의 에지(216) 주위로 연속으로 확장한다. 도 10은 5개의 에지(216)를 갖는 일반적인 오각형 제품을 갖는 다른 실시예를 나타낸다. 압축 요소(230)는 이 실시예의 모든 5개의 에지(216) 주위로 연속으로 확장하는 것을 나타낸다.
그러한 압축 요소에 의해 인가된 압축 로딩은 단축의 외부 압축 응력 또는 2축의 외부 압축 응력을 인가할 수 있다. 도 5에서, 단축의 압축 응력 로딩이 나타나 있으며, 제품의 좌측에 있는 압축 요소(230)만을 볼 수 있다. 그러나, 인가된 "단축의" 압축 응력은 예를 들어 XYZ 좌표축의 X 평면과 같은 단일 축 또는 평면에서의 제품의 2개의 측면에 인가된 응력을 의미하는 것으로 이해해야 할 것이다. 도 11은 제품의 좌측 및 우측 상에 위치된 압축 요소(230)를 나타내는 제품(200)의 상면도를 나타낸다. 이러한 제품의 압축 로딩은 인가된 압축 응력이 단일 축 또는 평면을 따라 인가되기 때문에 단축이다. 그러한 인가된 압축 응력은 양 측면에서 동일하거나, 또는 동일하지 않을 수 있다.
일부 실시예에서, 압축 요소(230)는 유리 제품(200)에 2축의 외부 압축 응력을 인가한다. 도 12는 4개의 압축 요소(230)가 있는 유리 제품(200)의 상면도를 나타낸다. 나타낸 실시예는 압축 요소 230a가 y-축을 따라 외부 압축 응력을 인가하고 압축 요소 230b가 x-축을 따라 외부 압축 응력을 인가하기 때문에 2축의 압축 응력을 갖는다. 그러한 압축 요소들에 의해 x-축 및 y-축을 따라 인가된 압축 응력의 정도는 서로 달라질 수 있다. 압축 요소 230a가 응력 232a를 인가하는 한편, 압축 요소 230b는 응력 232b를 인가한다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 그러한 압축 응력 232a, 232b 벡터의 크기는 응력의 정도가 다르다는 것을 나타내기 위해 상이하다.
일부 실시예에서, 그러한 압축 요소(230)들은 동일한 2축의 외부 압축 응력을 인가한다. 이와 관련하여, 사용된 바와 같이, 그러한 용어 "동일한 2축의 외부 압축 응력"은 2개의 축(예컨대, x-축 및 y-축)을 따라 인가된 압축 응력이 실질적으로 동일하다는 것을 의미한다. 본 명세서에 그리고 부가된 청구범위에 사용된 바와 같이, 이러한 방식으로 사용된 용어 "실질적으로 동일"은 x-축에 따른 압축 응력 및 y-축에 따른 압축 응력이 서로 ±4%, ±3%, ±2%, 또는 ±1% 내와 같이, 서로 ±5% 내에 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 도 9에 나타낸 것과 같이 원형 유리 제품(200)은 에지(216)에 인가된 압축 응력이 2축이다. 동일하지 않은 2축의 응력을 갖는 실시예에서는 유리 제품의 굴절률 또는 다른 광학 특성의 변경이 있을 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 도 13에 나타낸 바와 같이, 유리 제품은 유리 제품(200)의 적어도 하나의 에지(216)와 압축 요소(230) 사이에 위치된 접착제(250)를 포함한다. 나타낸 그러한 유리 제품(200)은 상부에 곡면(207)을 그리고 하부에 접착제(250)를 포함한다. 도 13에 나타낸 압축 요소(230)는 옵션의 요소이다. 상기 접착제(250)는 압축 요소(230)를 유리 제품에 접착시키는데 사용되거나 또는 그 유리 제품을 다른 표면(나타내지 않음)에 접착시키는 것 외에 압축 요소로서 작용할 수 있다.
유리 제품은 소정의 적절한 유리 제품이거나 또는 더 큰 제품의 유리 요소일 수 있다. 예를 들어, 그러한 유리 제품은 한정하진 않지만 디스플레이 스크린을 위한 커버 유리를 포함하는 휴대용 장치의 요소일 수 있다.
일부 실시예에서, 유리 제품은 차량의 전방 또는 후방 윈드실드 또는 측면 윈도우와 같은 자동차용 유리이다. 하나 이상의 실시예에서, 유리 제품은 건축용 유리(예컨대, 빌딩에 사용된 유리 패널) 또는 기기용 유리(예컨대, 오븐 도어용 유리 요소)이다.
본 개시의 일부 형태는 유리 제품을 강화시키는 방법에 관한 것이다. 외부 압축 응력은 압축 요소를 이용하여 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 인가될 수 있다. 상기 유리 제품은 고유의 중립 응력인 고유 응력 또는 고유의 압축 응력 하의 외부 응력 및 인장 응력 하의 코어 영역을 포함할 수 있고, 상기 유리 제품은 적어도 하나의 에지에 의해 경계진 주 평면을 갖는다.
도 8에 나타낸 실시예를 다시 참조하면, 일부 실시예에서, 압축 요소(230)는 유리 제품의 둘레에 외부 압축 응력을 인가하는 프레임을 포함한다. 그러한 프레임형 압축 요소(230)는 예를 들어 유리 제품(200)의 형태에 따라 소정의 적절한 형태를 가질 수 있다. 도 8은 직사각형의 프레임형 압축 요소를 나타내는 반면, 도 9는 원형 또는 타원형의 프레임형 압축 요소를 나타낸다. 도 8에 나타낸 실시예에서의 압축 요소(230)는 유리 제품의 상면 또는 하면으로 확장하지 않는다. 이것은 하나의 가능한 구성을 나타낼 뿐이며, 통상의 기술자는 그러한 압축 요소(230)의 크기가 달라질 수 있다는 것을 알아야 할 것이다. 상기 프레임형 압축 요소는 소정의 적절한 기술에 의해 그 유리 제품에 압력을 인가할 수 있다. 예를 들어, 그러한 압축 요소(230)는 유리 제품의 에지 주위에 배치하기 전에 그 압축 요소의 형태를 팽창시키기 위해 가열될 수 있다. 냉각시, 그 압축 요소(230)는 유리 제품에 외부 압축 응력을 인가하기 위해 수축될 수 있다. 대안의 실시예에서, 상기 프레임형 압축 요소(230)는 기계적인 힘에 의해 유리 제품에 압력을 인가할 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임형 압축 요소(230)는 사용자가 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 압축력을 증가시킬 수 있게 하는 디텐트(detent)를 포함하거나, 또는 프레임은 나사형 패스너를 포함하거나, 또는 프레임은 그 프레임이 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 스프링력을 인가하도록 이루어질 수 있다.
일부 실시예에서, 압축 요소에 의해 인가된 외부 압축 응력은 유리 제품의 좌굴을 완화시키도록 디자인 또는 구성된다. 예를 들어, 그러한 외부 압축 응력은 상기 기술한 좌굴 방정식(식 (1))을 고려하여 디자인될 수 있고, 다른 디자인 형태가 그러한 좌굴 굴곡의 위험성을 줄일 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 압축 요소(230)는 유리 제품의 임계 좌굴 응력의 약 80%보다 작은 압축 응력을 인가한다. 다양한 실시예에서, 상기 압축 요소(230)는 유리 제품의 임계 좌굴 응력의 약 60%보다 작거나 또는 50%보다 작은 것과 같이, 그 유리 제품의 임계 좌굴 응력의 약 70%보다 작은 압축 응력을 인가한다.
일부 실시예에서, 압축 요소는 유리 제품의 적어도 하나의 에지와 접촉하여 위치되며, 그러한 압축 요소는 상기 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 주 평면과 실질적으로 동일 평면인 방향으로 힘을 인가한다. 일부 실시예에서, 접착제가 압축 요소를 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 연결하기 위해 사용된다.
도 14를 참조하면, 일부 실시예는 유리 제품(200)의 배면(209)을 가로질러 응력을 인가하기 위해 압축 요소(230)를 적용하는 것을 포함한다. 유리 제품의 에지 대신 유리 제품의 배면(209)에 압축 로딩이 인가된다. 유리 제품의 한 측면이 투명할 필요가 없다면, 압축 요소(230)는 경화될 때 수축될 수 있는 불투명 또는 반투명 에폭시일 수 있다. 수축되는 에폭시는 경화될 때 유리 제품에 압력을 인가할 수 있다.
일부 실시예에서, 수축되는 에폭시는 유리 제품의 굴곡을 야기한다. 그러한 유리 제품은 수축시 유리 제품이 평탄해지도록 미리 굴곡되어 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 2차 구속 요소는 수축 후에도 실질적으로 평탄을 유지하도록 유리 제품에 인접하여 위치된다.
본원에 사용된 유리 제품은 비결정성 제품 또는 결정성 제품일 수 있다. 하나 이상의 실시예에 따른 비결정성 제품은 소다 림(soda lime) 유리, 알칼리 알루미노실리케이트(alkali aluminosilicate) 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트(alkali containing borosilicate) 유리, 및 알칼리 알루미노보로실리케이트(alkali aluminoborosilicate) 유리로부터 선택된 유리를 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예에 따른 결정성 제품은 유리 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 화학적으로 강화할 때, 유리 제품은 화학적 강화 유리의 표면부터 적어도 10　㎛ 내지 수십 ㎛ 깊이의 압축 응력 층 깊이까지 화학적 강화 유리 내에서 확장되는 압축 응력(CS)을 갖는 압축 응력 층을 가질 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 유리 제품은 열적 강화 유리 제품, 화학적 강화 유리 제품, 또는 열적 강화 유리 제품 및 화학적 강화 유리 제품의 조합을 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 유리 제품은 비-강화 유리, 예를 들어 코닝사로부터 이용가능한 Eagle XG®를 포함할 수 있다.
본원에 사용한 바와 같이, "열적 강화"는 유리 제품의 강도를 향상시키기 위해 열 처리된 제품과 관련되며, "열적 강화"는 템퍼링된 제품 및 열-강화된 제품, 예를 들어 템퍼링된 유리 및 열-강화된 유리를 포함한다. 템퍼링된 유리는 그 유리에서 더 높은 표면 압축 및/또는 에지 압축을 생성하는 가속 냉각 공정을 통해 생성된다. 그러한 표면 압축의 정도에 영향을 미치는 요소들로는 공기-급냉 온도, 부피, 및 제곱인치당(psi) 적어도 10,000 파운드의 표면 압축을 생성하도록 선택된 기타 변수들을 포함한다. 템퍼링된 유리는 통상 어닐링되거나 처리되지 않은 유리보다 4배 내지 5배 더 강하다. 열-강화된 유리는 템퍼링된 유리보다 느린 냉각에 의해 생성되며, 이는 표면에서 낮은 압축 강도를 야기하고 열-강화된 유리는 어닐링되거나 처리되지 않은 유리보다 약 2배 강하다.
화학적 강화 유리 제품에서, 유리 조직이 약화될 수 있는 온도 이하의 온도에서 더 큰 이온으로 작은 이온을 대체하면 유리에서의 이온의 분포 및 결과의 응력 프로파일이 생성된다. 들어오는 이온의 더 큰 부피는 표면에 압축 응력(CS)을 그리고 유리의 중심에 인장력(중심 인장력 또는 CT)을 생성한다. 그러한 압축 응력은 아래의 식 (6)에서 주어진 근사 관계에 의해 중심 인장력과 연관된다:
Figure pct00007
여기서, 두께는 강화 유리 제품의 총 두께이고, 압축 층 깊이(DOL)는 이온 교환의 깊이이다. 이온 교환의 깊이는 이온 교환 공정에 의해 촉진된 이온 교환이 확장되는 강화 유리 또는 유리 세라믹 제품 내의 깊이(즉, 유리 제품의 표면부터 유리 또는 유리 세라믹 제품의 내부 영역까지의 거리)로 기술될 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 중심 인장력(CT) 및 압축 응력(CS)은 본원에서 메가파스칼(MPa; megaPascal)로 표시되는 한편, 두께 및 층 깊이(DOL)는 mm 또는 micron으로 표시된다.
압축 응력(표면 CS를 포함하는) 및 층 깊이(DOL)는 Orihara Industrial Co., Ltd.(일본)에 의해 제조된 FSM-6000과 같은 상업적으로 이용가능한 기구를 사용하여 표면 응력계(FSM)에 의해 측정된다. 표면 응력 측정은 유리의 복굴절률과 관련된 응력 광학 계수(SOC)의 정확한 측정에 의존한다. SOC는 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient,"로 명칭된 ASTM 표준 C770-16에 기술된 절차 C(유리 디스크 방법)에 따라 차례로 측정되며, 이들 전체 내용은 본원에 참고로 통합된다.
CS 층이 유리 제품 내의 더 깊은 깊이까지 확장되는 강화 유리 제품의 경우, 그러한 FSM 기술은 관측된 DOL 값에 영향을 미치는 콘트라스트(contrast) 문제로 어려움을 겪을 수 있다. 더 깊은 DOL 값에서는 횡전자(TE; transverse electronic)와 횡자기(TM; transverse magnetic) 스펙트럼간의 부적절한 콘트라스트가 있을 수 있으므로, TE와 TM 스펙트럼간의 차이를 계산하고 DOL을 결정하는 것이 더 어렵다. 더욱이, FSM 기술은 응력 프로파일(즉, 유리-기반 제품 내의 깊이의 함수로서 CS의 변화)을 결정할 수 없다. 또한, 그러한 FSM 기술은, 예를 들어 나트륨, 리튬과 같은 특정 원소의 이온 교환으로 인한 DOL을 결정할 수 없다.
이하에 설명된 기술들은 유리 기판 내의 응력이 압축 응력에서 인장 응력으로 변하는 깊이로서 규정된 압축 깊이(DOC) 및 강화된 유리-기반의 제품에 대한 응력 프로파일을 보다 정확하게 결정하기 위해 개발되었다.
Rostislav V. Roussev 등에 의해 2012년 5월 3일에 출원된 "Systems And Methods for Measuring the Stress Profile of Ion-Exchanged Glass(이하 "Roussev I라 칭함")"로 명칭되고, 동일한 명칭으로 2011년 5월 25에 출원된 미국 가특허출원 제61/489,800호를 우선권 주장하고 있는 미국 특허 제9,140,543호에는, 템퍼링되거나 또는 화학적으로 강화된 유리의 상세하고 정밀한 응력 프로파일(깊이의 함수로서의 응력)을 이끌어 내기 위한 2가지 방법이 개시되어 있다. TM 및 TE 편광에 대한 바운드 광학 모드(bound optical mode)의 스펙트럼은 프리즘 커플링 기술을 통해 수집되어 상세하고 정밀한 TM 및 TE 굴절률 프로파일 nTM(z) 및 nTE(z)를 얻기 위해 전체적으로 사용된다. 상기한 애플리케이션들의 내용은 참조를 위해 본원에 모두 포함된다.
일 실시예에서, 상세한 굴절률 프로파일은 IWKB(Inverse Wentzel-Kramers-Brillouin) 방법을 이용하여 모드 스펙트럼으로부터 얻어진다.
다른 실시예에서, 그러한 상세한 굴절률 프로파일은 굴절률 프로파일의 형상을 기술하고 최적의 기능으로부터의 기능적 형태의 파라미터를 얻는 사전 규정된 기능적 형태의 수치로 계산된 스펙트럼에 그러한 측정된 모드 스펙트럼을 맞춤으로써 얻어진다. 그러한 상세한 응력 프로파일 S(z)는 아래의 식 (7)에 규정된 바와 같은 응력-광학 계수(SOC)의 공지된 값을 이용함으로써 그 복원된 TM 및 TE 굴절률 프로파일의 차이로부터 산출된다:
S(z) = [nTM(z) - nTE(z)]/SOC
상기 SOC의 작은 값으로 인해, 소정의 깊이 z에서의 복굴절률 nTM(z) - nTE(z)은 굴절률 nTM(z) 및 nTE(z) 중 어느 하나의 작은 부분(통상적으로 1% 정도)이다. 상기 측정된 모드 스펙트럼에서의 노이즈로 인해 크게 왜곡되지 않는 응력 프로파일을 얻는 것은 0.00001 굴절률 단위(RIU) 정도의 정밀도로 모드 유효 굴절률을 결정해야 한다. Roussev I에 개시된 방법들은 수집된 TE 및 TM 모드 스펙트럼 또는 그 모드 스펙트럼의 이미지에서 노이즈 및/또는 빈약한 콘트라스트가 있음에도 불구하고, 그 측정된 모드 굴절률에 대해 그와 같은 높은 정밀도를 보장하기 위해 미처리의 데이터에 적용된 기술들을 더 포함한다. 그와 같은 기술들은 서브-픽셀 해상도의 모드에 대응하는 극단의 위치를 찾기 위해 노이즈-평균화, 필터링, 및 커브 피팅(curve fitting)을 포함한다.
유사하게, Rostislav V. Roussev 등에 의해 2013년 9월 23일에 출원된 "Systems and Methods for Measuring Birefringence in Glass and Glass-Ceramics(이하 "Roussev II라 칭함")"로 명칭되고, 동일한 명칭으로 2012년 9월 28에 출원된 미국 가출원 제61/706,891호를 우선권 주장하고 있는 미국 특허 제8,957,374호에는 불투명 유리 및 유리 세라믹을 포함하는 유리 및 유리 세라믹의 표면 상의 복굴절률을 광학적으로 측정하기 위한 장치 및 방법이 개시되어 있다. 모드의 이산 스펙트럼이 식별되는 Roussev I와는 달리, Roussev II에 개시된 방법들은 측정의 프리즘-커플링 구성에서의 프리즘-샘플 인터페이스에 의해 반사된 TM 및 TE 광에 대한 각도 강도 분포의 신중한 분석에 의존한다. 상기 출원들의 내용은 그 모두가 참조를 위해 본원에 포함된다.
따라서, 반사된 광 강도 대 각도의 정확한 분포는 이산 모드의 위치만 탐색되는 통상의 프리즘-커플링 응력-측정보다 훨씬 더 중요하다. 이를 위해, Roussev I 및 Roussev II에 개시된 방법들은 기준 이미지 또는 신호에 대한 정규화, 검출기의 비선형성에 대한 보정, 이미지 노이즈 및 스펙클(speckle)을 감소시키기 위한 다수의 이미지 평균화, 및 그러한 강도 각도 스펙트럼을 더욱 스므스(smooth)하게 하기 위한 디지털 필터링의 적용을 위한 기술들을 포함한한다. 게다가, 하나의 방법은 TM 신호와 TE 신호 사이의 형상의 근본적인 차이를 보정하기 위해 추가로 정규화되는 콘트라스트 신호의 형성을 포함한다. 상술한 방법은 가장 가파른 영역들을 포함하는 신호들의 부분들을 비교함으로써 서브-픽셀 해상도와의 그들의 상호 변위를 거의 동일하게 결정하는 두 신호를 얻는 것에 의존한다. 그러한 복굴절은 프리즘 형태 및 굴절률, 렌즈의 초점 길이, 및 센서 상의 픽셀 간격을 포함하여 장치 디자인에 의해 결정된 계수와 함께 상호 변위에 비례한다. 그러한 응력은 측정된 복굴절률에 공지된 응력-광학 계수를 곱함으로써 결정된다.
또 다른 개시된 방법에서, TM 및 TE 신호들의 도함수는 상술한 신호 조절 기술들의 일부 조합의 적용 후에 결정된다. TM 및 TE 신호들의 최대 도함수의 위치는 서브-픽셀 해상도로 얻어지고, 그 복굴절은 장치 파라미터에 의해 이전에 결정된 계수와 함께 상기 2개의 최대값의 간격에 비례한다.
정확한 강도 추출에 대한 요구 사항과 관련하여, 장치는 조명의 각도 균일성을 향상시키기 위해 프리즘 입사면에 근접하여 또는 그 프리즘 입사면 상의 광-산란 표면(정적 확산기), 광원이 가간섭성이 있거나 또는 부분적으로 가간섭성이 있을 때 스펙클 감소를 위한 이동 확산기, 및 강도 신호를 왜곡시키는 경향이 있는 기생 배경(parasitic background)을 감소시키기 위해 프리즘의 입력면 및 출력면의 일부분 및 그 프리즘의 측면 상의 광-흡수 코팅을 사용하는 것과 같은, 몇가지의 개선점을 포함한다. 게다가, 상기 장치는 불투명 재료의 측정을 가능하게 하는 적외선 광원을 포함할 수 있다.
더욱이, Roussev II는 연구된 샘플의 파장 및 감쇠 계수의 범위를 개시하고 있으며, 여기서 측정은 설명된 방법 및 장치 개선에 의해 가능해진다. 그러한 범위는 αsλ＜250πσs로 정의되며, 여기서 αs는 측정 파장(λ)에서의 광 감쇠 계수이며, σs는 실제 애플리케이션에서 일반적으로 요구되는 정밀도로 측정되는 응력의 예상 값이다. 이러한 넓은 범위는 큰 광 감쇠가 이전에 존재하는 측정 방법을 적용할 수 없는 파장에서 얻어지는 실질적인 중요도를 측정할 수 있게 한다. 예를 들어, Roussev II는 1,550　nm 파장에서 불투명 백색 유리-세라믹의 응력-유도 복굴절률의 성공적인 측정을 개시하고 있으며, 여기서 감쇠는 약 30　dB/mm보다 크다.
FSM이 더 깊은 DOL 값에서 FSM 기술에 몇가지 문제가 있다고 상기 기술했지만, FSM은 더 깊은 DOL에서 최대 ±20%의 오차 범위가 가능하다는 이해와 함께 이용될 수 있는 여전히 유효한 기존의 기술이다. 본원에 사용된 바와 같은 DOL은 FSM 기술을 사용하여 계산된 압축 응력 층 값의 깊이를 지칭하는 반면, DOC는 Roussev I 및 II에 기술된 방법에 의해 결정되는 압축 응력 층의 깊이를 지칭한다.
본 개시에 언급된 영률 값은 "Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts."로 명칭된 ASTM E2001-13에 기술된 일반적인 타입의 공명 초음파 분광 기술에 의해 측정된 값을 지칭한다. 본 개시에 언급된 푸아송 비의 값은 "Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts."로 명칭된 ASTM E2001-13에 기술된 일반적인 타입의 공명 초음파 분광 기술에 의해 측정된 값을 지칭한다.
유리 제품을 위한 재료들은 변경될 수 있다. 예시의 실시예에서, 그러한 유리 제품은 유리 또는 유리-세라믹을 포함할 수 있다. 상기 유리는 소다 림 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리, 및/또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리를 포함할 수 있다. 상기 유리-세라믹은 Li2O-Al2O3-SiO2 시스템(LAS-시스템) 유리 세라믹, MgO-Al2O3-SiO2 시스템(MAS-시스템) 유리 세라믹스, 및/또는 뮬라이트(mullite), 스피넬(spinel) α-석영, β-석영 고용체, 페탈라이트(petalite), 리튬 디실리케이트, β-스포듀민(spodumene), 네페린(nepheline), 및 알루미나로부터 선택된 적어도 하나의 결정상을 포함하는 유리 세라믹을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 유리 제품에 사용되는 조성물은 Na2SO4, NaCl, NaF, NaBr, K2SO4, KCl, KF, KBr, 및 SnO2를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 청징제 0-2 mol%로 배치(batch)될 수 있다.
유리 제품은 다양한 다른 공정들을 이용하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 예시의 유리 제품 형성 방법은 플로트 유리 공정 및 퓨전 드로우 및 슬롯 드로우와 같은 다운-드로우 공정을 포함한다. 플로트 유리 공정에 의해 제공된 유리 제품은 평탄한 표면 및 균일한 두께로 특징화 되며, 용융된 금속(통상 주석)의 베드 상에 용융 유리를 부유시킴으로써 이루어진다. 예시의 공정에서, 용융된 주석 베드의 표면 상에 공급된 용융 유리는 부유 유리 리본을 형성한다. 유리 리본이 주석 배스(bath)를 따라 유동됨에 따라, 주석에서 롤러 상으로 들어 올려질 수 있는 고체 유리 제품으로 유리 리본이 응고될 때까지 온도는 점차 낮아진다. 일단 배스에서 꺼내지면, 유리 제품은 내부 응력을 감소시키기 위해 더 냉각 및 어닐링될 수 있다.
다운-드로우 공정은 비교적 청결한 표면을 갖는 균일한 두께를 갖는 유리 제품을 생산한다. 유리 제품의 평균 굴곡 강도는 표면 흠집의 양과 크기에 의해 제어되기 때문에, 최소한의 접촉을 가진 청결한 표면은 더 높은 초기 강도를 갖는다. 이어서, 이러한 고강도 유리 제품을 더욱 강화시키면(예컨대, 화학적으로), 결과의 강도는 랩핑(lapping) 및 연마된 표면을 갖는 유리 제품의 강도보다 더 높아질 수 있다. 다운-드로우된 유리 제품은 약 2 mm보다 작은 두께로 드로우될 수 있다. 또한, 다운-드로우된 유리 제품은 고가의 연삭 및 연마 없이 최종 적용에 사용될 수 있는 매우 평평하고 매끄러운 표면을 갖는다.
예를 들어, 상기 퓨전 드로우 공정은 용융된 유리의 원료를 수용하기 위한 채널을 갖는 드로잉 탱크(drawing tank)를 사용한다. 채널은 그 채널 양측 상에 채널 길이를 따라 상부에 개방된 위어(weir)를 갖춘다. 상기 채널이 용융 재료로 채워지면, 그 용융 유리는 상기 위어를 넘쳐 흐른다. 중력으로 인해, 그 용융 유리는 2개의 유동되는 유리 필름으로서 드로잉 탱크의 외측면들 아래로 유동된다. 상기 드로잉 탱크의 이러한 외측면들은 드로잉 탱크 아래의 에지에서 결합하도록 아래로 그리고 안쪽으로 확장된다. 그러한 2개의 유동되는 유리 필름은 단일의 유동성 유리 제품을 융합하여 형성하기 위한 이러한 에지에서 결합된다. 퓨전 드로우 방법은 채널을 통해 유동되는 2개의 유리 필름이 함께 융합되기 때문에, 결과의 유리 제품의 외측면들이 장치의 어떠한 부분과도 접촉하지 않는다는 이점을 제공한다. 따라서, 퓨전 드로우된 유리 제품의 표면 특성은 그와 같은 접촉에 의해 영향을 받지 않는다.
상기 슬롯 드로우 공정은 상기 퓨전 드로우 방법과 다르다. 슬롯 드로우 공정에서, 용융된 원료의 유리는 드로잉 탱크로 제공된다. 그러한 드로잉 탱크의 하부는 슬롯의 길이를 확장시키는 노즐이 있는 개방 슬롯을 갖춘다. 용융 유리는 그러한 슬롯 및 노즐을 통해 유동되고, 연속의 제품으로서 어닐링 영역으로 하향 드로우된다.
본원에 기술된 유리 제품을 제조하는데 사용될 수 있는 유리의 예로는, 다른 유리 조성물이 고려될 수도 있지만, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리 조성물을 포함한다. 그와 같은 유리 조성물은 이온 교환 가능한 것으로 특징화될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "이온 교환 가능"은 그러한 조성물을 포함하는 기판이 기판의 표면 또는 표면 근처에 위치한 양이온을 크기가 더 크거나 또는 작은 동일한 원자가의 양이온으로 교환할 수 있음을 의미한다. 일 예의 유리 조성물은 SiO2, B2O3 및 Na2O를 포함하며, 여기서 (SiO2 + B2O3)≥66 mol% 및 Na2O≥9 mol%이다. 적합한 유리 조성물은, 일부의 실시예에서, K2O, MgO 및 CaO 중 적어도 하나를 더 포함한다. 특정 실시예에서, 기판에 사용되는 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 포함한다.
상기 유리 제품에 적합한 다른 예시의 유리 조성물은 60-70 mol% SiO2; 6-14 mol% Al2O3; 0-15 mol% B2O3; 0-15 mol% Li2O; 0-20 mol% Na2O; 0-10 mol% K2O; 0-8 mol% MgO; 0-10 mol% CaO; 0-5 mol% ZrO2; 0-1 mol% SnO2; 0-1 mol% CeO2; 50 ppm 미만의 As2O3; 및 50ppm 미만의 Sb2O3를 포함하며, 여기서 12 mol%≤(Li2O+Na2O+K2O)≤20 mol% 및 0 mol%≤(MgO+CaO)≤10 mol%이다.
상기 유리 제품에 적합한 또 다른 예시의 유리 조성물은 63.5-66.5 mol% SiO2; 8-12 mol% Al2O3; 0-3 mol% B2O3; 0-5 mol% Li2O; 8-18 mol% Na2O; 0-5 mol% K2O; 1-7 mol% MgO; 0-2.5 mol% CaO; 0-3 mol% ZrO2; 0.05-0.25 mol% SnO2; 0.05-0.5 mol% CeO2; 50 ppm 미만의 As2O3; 및 50ppm 미만의 Sb2O3; 14 mol%≤(Li2O+Na2O+K2O)≤18 mol%, 2 mol%≤(MgO+CaO)≤7 mol%이다.
특정 실시예에서, 유리 제품에 적합한 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물은 알루미나, 적어도 하나의 알칼리 금속, 일부 실시예에서는 50 mol% 초과의 SiO2, 다른 실시예에서는 적어도 58 mol% SiO2, 또 다른 실시예에서는 적어도 60 mol% SiO2를 포함하며, 여기서 비율((Al2O3+B2O3)/∑개질제)＞1이고, 여기서 상기 비율에서 그러한 성분들은 mol%로 표현되고 상기 개질제는 알칼리 금속 산화물이다. 이러한 유리 조성물은, 특정 실시예에서, 58-72 mol% SiO2; 9-17 mol% Al2O3; 2-12 mol% B2O3; 8-16 mol% Na2O; 및 0-4 mol% K2O를 포함하며, 여기서 비율((Al2O3+B2O3)/개질제)＞1이다.
또 다른 실시예에서, 상기 유리 제품은 64-68 mol% SiO2; 12-16 mol% Na2O; 8-12 mol% Al2O3; 0-3 mol% B2O3; 2-5 mol% K2O; 4-6 mol% MgO; 및 0-5 mol% CaO를 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물을 포함하며, 여기서 66 mol%≤SiO2+B2O3+CaO≤69 mol%; Na2O+K2O+B2O3+MgO+CaO+SrO＞10 mol%; 5 mol%≤MgO+CaO+SrO≤8 mol%; (Na2O+B2O3)-Al2O3≤2 mol%; 2 mol%≤Na2O-Al2O3≤6 mol%; 및 4 mol%≤(Na2O+K2O)-Al2O3≤10 mol%이다.
대안의 실시예에서, 상기 유리 제품은 　2 mol% 이상의 적어도 하나의 Al2O3 및 ZrO2, 또는 4 mol% 이상의 적어도 하나의 Al2O3 및 ZrO2를 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있다.
일단 형성되면, 유리 제품은 강화 유리 제품을 형성하도록 강화될 수 있다. 유리 세라믹 재료를 포함하는 유리 제품 또한 강화 유리 제품을 형성하기 위해 강화될 수 있다는 것을 알아야 할 것이다.
본 개시의 다른 형태는 압축 요소를 이용하여 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 외부 압축 응력을 인가하는 단계를 포함하는 유리 제품을 강화하는 방법을 포함한다. 상기 유리 제품은 고유의 중립 응력 또는 고유의 압축 응력 하의 외부 영역 또는 인장 응력 하의 코어 영역을 포함하며, 상기 유리 제품은 적어도 하나의 에지에 의해 경계진 주 평면을 갖는다. 하나 이상의 실시예에서, 외부 압축 응력을 인가하는 단계는 압축 요소에 의해 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 인가된 힘을 증가시키는 단계를 포함한다. 하나 이상의 실시예에서, 상기 방법은 유리 제품의 적어도 하나의 에지와 접촉하는 압축 요소를 위치시키는 단계 및 상기 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 주 평면과 실질적으로 동일 평면인 방향으로 힘을 인가하기 위한 상기 압축 요소를 사용하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 상기 압축 요소를 연결하기 위한 접착제를 사용하는 단계를 포함한다.
본원에 개시된 유리 제품은 디스플레이를 갖춘 제품(또는 디스플레이 제품; 예컨대, 이동 전화, 태블릿, 컴퓨터, 네비게이션 시스템 등을 포함하는 소비자 전자 제품), 건축용 제품, 운송 제품(예컨대, 자동차, 기차, 항공기, 해상 선박 등), 기구 제품, 또는 일부 투명성, 내스크레치성, 내마모성 또는 이들의 조합을 필요로하는 소정의 제품이나 그 조합의 제품과 같은 또 다른 제품에 통합될 수 있다. 본원에 개시된 소정의 강화된 제품을 통합하는 예시의 제품이 도 15a 및 15b에 나타나 있다. 특히, 도 15a 및 15b는 전면(304), 배면(306), 및 측면(308)을 갖는 하우징(302); 상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 위치하고, 적어도 콘트롤러, 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 상기 하우징의 전면에 인접한 디스플레이(310)를 포함하는 전기 요소(나타내지 않음); 및 상기 디스플레이 상부에 위치되도록 상기 하우징의 전면에 또는 그 전면 상에 위치되는 커버 기판(312)을 포함하는 소비자 전자 장치(300)를 나타낸다. 일부 실시예에서, 상기 커버 기판(312) 또는 하우징(302)은 본원에 개시된 소정의 유리 제품을 포함할 수 있다.
상술한 내용이 다양한 실시예에 관한 것이지만, 본 개시의 다른 실시예 및 추가 실시예는 본 개시의 기본 범위를 벗어나지 않고 도출될 수 있으며, 그 범위는 다음의 청구범위에 의해 결정된다.

Claims (33)

  1. 유리 제품의 외부 표면에서 층 깊이까지 확장되고, 상기 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 의해 경계지며, 고유의 중립 응력인 고유 응력 또는 고유의 압축 응력을 갖는 외부 영역;
    인장 응력 하의 코어 영역; 및
    상기 적어도 하나의 에지에 외부 압축 응력을 인가하는 압축 요소를 포함하는, 유리 제품.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 제품은 주 평면을 가지며, 상기 압축 요소는 상기 주 평면과 실질적으로 동일 평면인 방향으로 외부 압축 응력을 인가하는, 유리 제품.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 유리 제품은 외부 영역이 고유의 압축 응력을 갖는 강화 유리 제품이며, 압축 요소에 의해 인가된 외부 압축 응력은 상기 외부 영역의 압축 응력을 증가시키고 상기 유리 제품의 코어 영역의 인장 응력을 감소시키는, 유리 제품.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 유리 제품의 전체 내부 응력은 0보다 작은, 유리 제품.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    압축 요소에 의해 인가된 외부 압축 응력은 약 2 MPa 내지 약 500 MPa의 범위인, 유리 제품.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    압축 요소는 적어도 하나의 에지 주위로 연속으로 확장하는, 유리 제품.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    압축 요소는 단축의 외부 압축 응력을 인가하는, 유리 제품.
  8. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    압축 요소는 2축의 외부 압축 응력을 인가하는, 유리 제품.
  9. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항 또는 청구항 8에 있어서,
    압축 요소는 동일한 2축의 외부 압축 응력을 인가하는, 유리 제품.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 제품의 적어도 하나의 에지와 압축 요소간 배치된 접착제를 더 포함하는, 유리 제품.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 제품은 휴대용 장치 디스플레이 스크린, 자동차용 유리, 건축용 유리, 및 기기용 유리를 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 유리 제품.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
    외부 영역 및 코어 영역은 적층 유리 기판, 화학적 강화 유리 기판, 열적 강화 유리 기판, 및 이들 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 강화 유리를 형성하는, 유리 제품.
  13. 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
    압축 요소는 유리 제품에 외부 압축 응력을 인가하는 프레임을 포함하는, 유리 제품.
  14. 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    압축 요소는 유리 제품의 적어도 하나의 에지와 접촉하는 접착제를 더 포함하는, 유리 제품.
  15. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
    압축 요소에 의해 인가된 외부 압축 응력은 유리 제품의 내응력부식성(stress corrosion resistance)을 증가시키는, 유리 제품.
  16. 전면, 배면 및 측면을 갖는 하우징;
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 제공되고, 적어도 콘트롤러, 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 상기 하우징의 전면에 인접하여 제공되는 디스플레이를 포함하는 전기 요소; 및
    상기 디스플레이 상에 배치된 커버 유리를 포함하며,
    상기 하우징의 일부 또는 커버 유리 중 적어도 하나는 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항의 유리 제품을 포함하는, 소비자 전자 제품.
  17. 적어도 하나의 에지에 의해 경계진 주 평면을 갖는 유리 제품으로서, 상기 유리 제품은:
    상기 유리 제품의 외부 표면에서 층 깊이까지 확장되고, 고유의 중립 응력 또는 고유의 압축 응력 하에 있는 외부 영역;
    인장 응력 하에 있는 코어 영역; 및
    상기 유리 제품이 아래의 식에 의해 규정된 전체 내부 응력을 갖도록 주 평면과 실질적으로 동일 평면인 방향으로 상기 적어도 하나의 에지에 외부 압축 응력을 인가하도록 구성된 압축 요소를 포함하며,
    Figure pct00008

    여기서, t는 상기 유리 제품의 두께이고, σ는 내부 응력인, 유리 제품.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 유리 제품의 전체 내부 응력은 0보다 작은, 유리 제품.
  19. 청구항 17 또는 18에 있어서,
    압축 요소에 의해 인가된 외부 압축 응력은 약 2 MPa 내지 약 500 MPa 범위인, 유리 제품.
  20. 청구항 17 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
    압축 요소는 적어도 하나의 에지 주위로 연속으로 확장하는, 유리 제품.
  21. 청구항 17 내지 20 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 제품은 휴대용 장치 디스플레이 스크린, 자동차용 유리, 건축용 유리, 및 기기용 유리를 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 유리 제품.
  22. 청구항 17 내지 21 중 어느 한 항에 있어서,
    외부 영역 및 코어 영역은 화학적 강화 유리 기판, 열적 강화 유리 기판, 및 화학적 및 열적 강화 유리 기판을 포함하는 그룹으로부터 선택된 강화 유리를 형성하는, 유리 제품.
  23. 청구항 17 내지 22 중 어느 한 항에 있어서,
    압축 요소는 유리 제품의 임계 좌굴 응력(Critical Buckling Stress)의 약 80%보다 작은 압축 응력을 인가하는, 유리 제품.
  24. 청구항 17 내지 23 중 어느 한 항에 있어서,
    압축 요소에 의해 인가된 외부 압축 응력은 유리 제품의 내응력부식성을 증가시키는, 유리 제품.
  25. 전면, 배면 및 측면을 갖는 하우징;
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 제공되고, 적어도 콘트롤러, 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 상기 하우징의 전면에 인접하여 제공되는 디스플레이를 포함하는 전기 요소; 및
    상기 디스플레이 상에 배치된 커버 유리를 포함하며,
    상기 하우징의 일부 또는 커버 유리 중 적어도 하나는 청구항 17 내지 24 중 어느 한 항의 유리 제품을 포함하는, 소비자 전자 제품.
  26. 유리 제품을 강화시키는 방법으로서, 상기 방법은:
    압축 요소를 이용하여 상기 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 외부 압축 응력을 인가하는 단계를 포함하며,
    상기 유리 제품은 고유의 중립 응력 또는 고유의 압축 응력 하의 외부 영역, 인장 응력 하의 코어 영역, 및 상기 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 의해 경계진 주 평면을 갖는, 유리 제품 강화 방법.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 외부 압축 응력을 인가하는 단계는 상기 압축 요소에 의해 상기 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 인가된 힘을 증가시키는 단계를 포함하는, 유리 제품 강화 방법.
  28. 청구항 26 또는 27에 있어서,
    유리 제품의 적어도 하나의 에지와 접촉하는 압축 요소를 배치하는 단계; 및
    상기 압축 요소에 의해 상기 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 주 평면과 실질적으로 동일 평면인 방향으로 힘을 인가하는 단계를 더 포함하는, 유리 제품 강화 방법.
  29. 청구항 26 또는 27에 있어서,
    압축 요소와 유리 제품의 적어도 하나의 에지간 접착제를 배치하는 단계를 더 포함하는, 유리 제품 강화 방법.
  30. 청구항 26 내지 29 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 제품은 휴대용 장치 디스플레이 스크린, 자동차용 유리, 건축용 유리, 및 기기용 유리를 포함하는 그룹으로부터 선택되는, 유리 제품 강화 방법.
  31. 청구항 26 내지 30 중 어느 한 항에 있어서,
    압축 요소는 유리 제품의 둘레 주위에 프레임을 포함하는, 유리 제품 강화 방법.
  32. 청구항 26 내지 31 중 어느 한 항에 있어서,
    압축 요소에 의해 인가된 외부 압축 응력은 유리 제품의 내응력부식성을 증가시키는, 유리 제품 강화 방법.
  33. 청구항 26 내지 32 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 제품의 임계 좌굴 응력의 약 80%보다 작은 유리 제품의 적어도 하나의 에지에 압축 응력을 인가하는, 유리 제품 강화 방법.
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