KR20190034708A

KR20190034708A - 표면-개질 유리 기판

Info

Publication number: KR20190034708A
Application number: KR1020197008620A
Authority: KR
Inventors: 찰리스 앤드류 파울손
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2012-10-03
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2019-04-02
Also published as: KR102047017B1; KR101964492B1; WO2014055491A1; CN104718071B; JP2015535804A; TWI585053B; WO2014055491A9; US20140090864A1; TW201420530A; US9328016B2; CN104718071A; KR20150067278A; EP2903823A1; EP2903823B1; JP6257103B2; CN109081603A

Abstract

기판의 주 표면에 걸쳐 단단한, 내-스크래치 층을 포함하는 내-스크래치 유리 기판은 개시된다. 상기 층은 층의 두께의 적어도 일부를 따라 x-선 비정질 구조 및 적어도 10 GPa의, 베르코비치 압입자를 사용하여 측정된 바와 같은, 경도를 나타낼 수 있다. 상기 층은 적어도 70%의 광학 투명도 및/또는 적어도 10 MPa의 압축 응력을 선택적으로 나타낼 수 있다.

Description

표면-개질 유리 기판 {SURFACE-MODIFIED GLASS SUBSTRATE}

본 출원은 2012년 10월 3일자에 출원된 미국 가 특허출원 제61/709,339호의 우선권을 주장하고, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.

본 개시는 일반적으로 표면-개질 유리 기판, 및 좀더 구체적으로 기판의 주 표면에 걸쳐 제공된 내-스크래치성 층을 갖는 유리 기판에 관한 것이다.

스크래치는 휴대용 장치 및 모니터 및 다른 디스플레이와 같은 다른 장치에서 유리 커버 적용에 대한 근심거리이다. 스크래치는 광의 산란을 증가시키고, 이러한 스크린상에 나타나는 이미지 및 문서의 휘도 및 명암을 감소시킬 수 있다. 더욱이, 장치-오프 상태에서, 스크래치는 디스플레이를 흐리고, 손상되며 보기 안 좋게 만들 수 있다. 특히 디스플레이 및 휴대용 장치에 대하여, 내스크래치성은 중요한 속성일 수 있다.

스크래치는 이들의 폭뿐만 아니라 깊이를 특징으로 할 수 있다. 깊은 스크래치는 물질의 표면으로 적어도 2 미크론 정도 확장되고, 폭 스크래치는 2 미크론 폭을 초과한다. 상기 스크래치의 물리적 정도에 기인하여, 파쇄 (fragmentation) 또는 칩핑 (chipping)은 통상적으로 깊고 및/또는 폭넓은 스크래치를 수반한다. 유리 기판과 같은, 깨지기 쉬운 고체에 있어서, 깊고 및 넓은 스크래치에 대한 내성은 유리 화학, 즉, 유리 조성물의 최적화를 통해 개선될 수 있다.

다른 한편으로, 스크래치는 또한 얕고 및/또는 좁을 수 있다. 얕은 스크래치는 2 미크론 미만의 깊이를 특징으로 하고, 좁은 스크래치는 2 미크론 미만의 폭을 특징으로 한다. 이들 치수 규모에서 스크래치는 때때로 "미세연성 (microductile)" 스크래치로 묘사된다. 유리 커버가 산화물 유리로부터 형성될 수 있는, 디스플레이 및 휴대용 장치에 있어서, 사용동안 축적된 많은 부분의 스크래치는 미세연성 스트래치인 것으로 믿어진다. 미세연성 스크래치가 통상적으로 큰 부피의 파쇄되거나 또는 칩핑된 물질과 연관되지 않을지라도, 미세연성 스크래치는 유리 커버의 광학 특성에 악영향을 미칠 수 있다. 더욱이, 크고, "심한" 스크래치에 대조적으로, 미세연성 스크래치는 유리 화학의 변형을 통해 쉽게 방지되지 않는다.

미세연성 스크래치의 형성은 스크래치될 표면의 경도 (hardness)를 조정하여 약화될 수 있다. 더 단단한 표면은 통상적으로 미세연성 스크래칭에 대해 좀더 내성이 있다. 많은 유리 커버에 사용된 유리 기판을 형성하는 산화물 유리 (oxide glasses)가, 여기에 개시된 바와 같은, 6 내지 9 GPa의 범위에서의 경도 값을 통상적으로 갖는 반면, 미세연성 스크래치 형성의 경향은 산화물 유리 상에 더 단단한 표면층을 형성시켜 극적으로 감소될 수 있다.

전술된 관점에 있어서, 기저 유리 (underlying glass)와 경제적, 및 물리적 및 화학적으로 호환가능한 단단한 유리 커버에 적용될 수 있는 단단하고, 광학적으로-투명하며, 내-스크래치 층을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

개질된 표면을 갖는 유리 기판은 여기에서 제공된다. 상기 유리 기판은 대립하는 주 표면을 갖는 유리 주 몸체 및 제1 주 표면의 대부분에 걸쳐 제공된 층을 포함한다. 상기 층의 적어도 일부의 속성은 적어도 10 GPa의 베르코비치 압입자 경도 (Berkovich indenter hardness) 및 x-선 비정질 구조, 및 선택적으로, 적어도 70%의 광학 투명도 및/또는 적어도 10 MPa의 압축 응력을 포함한다.

상기 유리 기판은 상기 층이 외부-면 층으로서 제공되는 전자 장치를 위한 하우징의 일부로서 또는 커버 유리로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치 하우징에서, 상기 유리 기판은 (a) 전자 장치 앤클로저 (enclosure)용 전방 표면을 제공하도록 위치되고 고정된 전방 유리 커버, 및/또는 (b) 전자 장치 엔클로저용 후방 표면을 제공하도록 위치되고 고정된 후방 유리 커버의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 상기 전방 유리 커버 및 후방 유리 커버 중 하나 또는 모두는 또한 상기 엔클로저에 대한 측면을 제공하도록 상기 하우징의 측면으로 확장하는 모양일 수 있다.

본 발명의 부가적인 특색 및 장점들은 하기의 상세한 설명에서 더욱 서술될 것이고, 부분적으로는, 하기의 상세한 설명, 청구항, 뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함하는, 여기에 기재된 바와 같은 본 발명을 실행하여 인지되거나 또는 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 쉽게 명백해 질 것이다.

전술한 일반적인 설명 및 하기 상세한 설명 모두는 본 발명의 구현 예들을 제시하며, 청구된 바와 같은 본 발명의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다. 첨부하는 도면은 본 발명의 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 혼입되며, 일부를 구성한다. 도면은 본 발명의 다양한 구현 예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리 및 작동을 설명하기 위해 제공된다.

도 1은 유리 기판의 주 표면에 걸쳐 제공된 층의 개략도이다;
도 2는 몇몇 구현 예에 따른 유리 기판상에 층을 형성시키기 위한 단일 챔버 스퍼터 도구 (sputter tool)의 개략도이다;
도 3은 단조 하중 주기 (monotonic loading cycle) 하에 유리 표면에서 스크래치 형성을 나타내는 개략도이다;
도 4는 다양한 구현 예에 따른 내-스크래치 유리로 형성된 커버 플레이트를 갖는 모바일 전자 장치의 평면도이다;
도 5는 다양한 구현 예에 따른 전자 장치 구조의 도면이다;
도 6은 맨 유리 주 몸체와 비교한 하나 이상의 구현 예에 따른 유리 기판의 스크래치 깊이 및 폭 감소를 예시한다.

유리 제품은 대립하는 주 표면을 갖는 유리 주 몸체, 및 제1 주 표면의 대부분에 걸쳐 제공된 층을 포함한다. 기저 유리에 내-스트래치성을 제공할 수 있는, 상기 층은 이의 두께의 적어도 일부를 따라 x-선 비정질 구조 및 적어도 10 GPa의 베르코비치 압입자 경도를 갖는다. 상기 층은 선택적으로 또한 적어도 70%의 광학 투명도 및/또는 적어도 10 MPa의 압축 응력을 포함할 수 있다.

상기 층은 유리 기판에 대해 내-스크래치성을 부여하는 광학적으로-투명한 단단한 코팅을 포함할 수 있다. 구현 예에 있어서, 상기 유리 기판은 화학적으로-강화된 유리를 포함한다. 상기 층은 유리의 전체적인 광학 선명도 (optical clarity)을 유지하면서 기판의 표면의 내스크래치성을 실질적으로 향상시킬 수 있다. 유리 주 몸체 (120)의 주 표면에 걸쳐 제공된 층 (11)을 포함하는 내-스크래치 유리 기판 (100)은 도 1에서 개략적으로 도시된다.

상기 유리 기판 자체는 다양한 다른 공정을 사용하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 대표 유리 기판 형성 방법은 플루오트 공정 및 융합 인발 (fusion draw), 슬롯 인발 및 롤 형성과 같은 다운-인발 공정을 포함한다.

상기 플루오트 유리 공정에 있어서, 매끄러운 표면 및 균일한 두께를 특징으로 할 수 있는 유리 기판은 용융 금속, 통상적으로 주석의 층 (bed) 상에 용융 유리를 흘러가게 하여 만들어진다. 대표 공정에 있어서, 용융 주석 층의 표면상으로 주입된 용융 유리는 플루오팅 유리 리본 (floating glass ribbon)을 형성한다. 상기 유리 리본이 주석 욕조에 따라 흐름에 따라, 온도는 상기 유리 리본이 상기 주석으로부터 롤러상으로 들어 올려질 수 있는 고체 유리 기판으로 고형화될 때까지 점진적으로 감소된다. 상기 욕조에서 떨어질 때, 상기 유리 기판은 내부 응력을 감소시키기 위해 더욱 냉각 및 어닐링될 수 있다.

다운-인발 공정은 상대적으로 원래 그대로의 표면을 보유한 균일한 두께를 갖는 유리 기판을 생산한다. 상기 유리 기판의 평균 휨강도 (average flexural strength)가 표면 흠 (flaws)의 양 및 크기에 의해 조절되기 때문에, 최소 접촉을 갖는 원래 그대로의 표면은 더 큰 초기 강도를 갖는다. 그 다음 이러한 고 강도 유리 기판이 (예를 들어, 화학적으로) 더욱 강화된 경우, 최종 강도는 연마랩으로 닦아내고 연마된 표면을 갖는 유리 기판의 것보다 더 클 수 있다. 다운-인발 유리 기판은 약 2 mm 미만의 두께로 인발될 수 있다. 부가적으로, 다운 인발 유리 기판은 비용이 드는 그라인딩 및 연마 없이 이의 최종 적용에서 사용될 수 있는 매우 평평하고, 매끄러운 표면을 갖는다.

예를 들어, 상기 융합 인발 공정은 용융 유리 원료 물질을 수용하기 위한 채널을 갖는 인발 탱크를 사용한다. 상기 채널은 채널의 양 측면 상에 채널의 길이를 따라 상부에 개방된 웨어 (weir)를 갖는다. 상기 채널이 용융 물질로 충진된 경우, 상기 용융 유리는 상기 웨어를 범람한다. 중력에 기인하여, 상기 용융 유리는 두 개의 유동 유리 필름으로 인발 탱크의 외부 표면 아래로 흐른다. 상기 인발 탱크의 이들 외부 표면은 이들이 인발 탱크 아래의 엣지에서 합류되도록 하부 및 내부 쪽으로 확장한다. 두 개의 유동 유리 필름은 이러한 엣지에서 합류하여 단일 유동 유리 기판을 융합 및 형성한다. 상기 채널에 넘쳐 흐르는 두 개의 유리 필름이 함께 융합하기 때문에, 상기 융합 인발 방법은 최종 유리 기판의 외부 표면들이 상기 장치의 어떤 부분과 접촉을 일으키지 않는 장점을 제공한다. 따라서, 상기 융합 인발 유리 기판의 표면 특성은 이러한 접촉에 영향을 받지 않는다.

상기 슬롯 인발 공정은 융합 인발 방법과 구분된다. 슬롯 인발 공정에 있어서, 용융 원료 물질 유리는 인발 탱크에 제공된다. 상기 인발 탱크의 바닥은 슬롯의 길이를 연장하는 노즐을 구비한 개방 슬롯을 갖는다. 상기 용융 유리는 상기 슬롯/노즐을 통해 흐르고, 연속적인 기판으로서 어닐링 영역으로 하향 인발된다.

몇몇 구현 예에 있어서, 유리 기판 (120)에 사용된 유리 조성물은 Na₂SO₄, NaCl, NaF, NaBr, K₂SO₄, KCl, KF, KBr, 및 SnO₂를 포함하는 군으로부터 선택된 0-2mol.%의 적어도 하나의 청징제와 함께 배치될 수 있다.

형성시, 유리 기판은 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화될 수 있다. 이러한 공정에 있어서, 통상적으로 미리결정된 시간 동안 용융염 욕조로 상기 유리 기판을 함침시켜, 상기 유리의 표면의 또는 근처의 이온은 염 욕조로부터 더 큰 금속 이온으로 교환된다. 하나의 구현 예에 있어서, 용융염 욕조의 온도는 약 400 ℃ 내지 약 430℃이고, 미리결정된 시간은 약 4 내지 약 8 시간이다. 상기 유리로 더 큰 이온의 혼입은 근 표면 영역에 압축 응력을 생성시켜 기판을 강화시킨다. 상응하는 인장 응력은 압축 응력과 균형을 이루기 위해 유리의 중심 영역 내에서 유도된다.

하나의 대표 구현 예에 있어서, 화학적으로-강화된 유리에서 나트륨 이온은, 비록 루비듐 또는 세슘과 같은, 더 큰 원자 반경을 갖는 다른 알칼리 금속 이온이 유리에서 더 작은 알칼리 금속 이온을 대체할 수 있을지라도, 용융 욕조로부터 칼륨 이온에 의해 대체될 수 있다. 특정 구현 예에 따르면, 상기 유리에서 더 작은 알칼리 금속 이온은 Ag⁺ 이온에 의해 대체될 수 있다. 유사하게, 황산염, 할라이드 및 이와 유사한 것과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 다른 알칼리 금속염은 이온 교환 공정에 사용될 수 있다.

유리 네트워크가 완화될 수 있는 아래의 온도에서 더 큰 이온에 의해 더 작은 이온의 대체는 유리 시트의 표면을 가로지르는 이온의 분포를 생산하여 응력 프로파일을 결과한다. 유입 이온의 더 큰 부피는 표면상에 압축 응력 (CS) 및 유리의 중심영역에서 인장 (중심 인장, 또는 CT)을 생산한다. 상기 압축 응력은 하기 적절한 관계식에 의해 중심인장과 관련된다:

여기서 t는 유리 시트의 총 두께이고, DOL은 또한 압축 층의 깊이로 언급되는, 교환의 깊이이다.

하나의 구현 예에 있어서, 화학적으로 강화된 유리 시트는 적어도 300 MPa, 예를 들어, 적어도 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750 또는 800 MPa의 표면 압축 응력, 적어도 약 20 ㎛ (예를 들어, 적어도 약 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 50 ㎛)의 층의 깊이, 및/또는 40 MPa 초과 (예를 들어, 40, 45, 또는 50 MPa 초과) 100 MPa 미만 (예를 들어, 100 미만, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 또는 55 MPa 미만)의 중심 인장을 가질 수 있다.

상기 유리 기판으로 사용될 수 있는 대표 이온-교환가능한 유리는, 비록 다른 유리 조성물이 고려될지라도, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리이다. 여기에 사용된 바와 같은, "이온 교환가능한"은 유리가 크기에서 더 크거나 또는 더 작은 동일한 원자가의 양이온으로 유리 표면에서 또는 유리 표면 근처에 위치된 양이온을 교환 가능하다는 것을 의미한다. 하나의 대표 유리 조성물은 SiO₂, B₂O₃ 및 Na₂O를 포함하고, 여기서 (SiO₂ + B₂O₃) ≥ 66 mol.%, 및 Na₂O ≥ 9 mol.%이다. 구현 예에 있어서, 상기 유리 기판은 적어도 6 wt.% 산화 알루미늄을 포함한다. 또 다른 구현 예에 있어서, 유리 기판은 알칼리 토 산화물의 함량이 적어도 5 wt.%가 되도록, 하나 이상의 알칼리 토 산화물을 포함한다. 몇몇 구현 예에 있어서, 적절한 유리 조성물은 K₂O, MgO, 및 CaO 중 적어도 하나를 더욱 포함한다. 특정 구현 예에 있어서, 상기 유리 기판은 61-75 mol.% SiO₂; 7-15 mol.% Al₂O₃; 0-12 mol.% B₂O₃; 9-21 mol.% Na₂O; 0-4 mol.% K₂O; 0-7 mol.% MgO; 및 0-3 mol.% CaO를 포함할 수 있다.

상기 유리 기판에 대해 적절한 또 다른 대표 유리 조성물은: 60-70 mol.% SiO₂; 6-14 mol.% Al₂O₃; 0-15 mol.% B₂O₃; 0-15 mol.% Li₂O; 0-20 mol.% Na₂O; 0-10 mol.% K₂O; 0-8 mol.% MgO; 0-10 mol.% CaO; 0-5 mol.% ZrO₂; 0-1 mol.% SnO₂; 0-1 mol.% CeO₂; 50 ppm 미만의 As₂O₃; 및 50 ppm 미만의 Sb₂O₃를 포함하고; 여기서 12 mol.% ≤ (Li₂O + Na₂O + K₂O) ≤ 20 mol.% 및 0 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 10 mol.%이다.

또 다른 대표 유리 조성물은: 63.5-66.5 mol.% SiO₂; 8-12 mol.% Al₂O₃; 0-3 mol.% B₂O₃; 0-5 mol.% Li₂O; 8-18 mol.% Na₂O; 0-5 mol.% K₂O; 1-7 mol.% MgO; 0-2.5 mol.% CaO; 0-3 mol.% ZrO₂; 0.05-0.25 mol.% SnO₂; 0.05-0.5 mol.% CeO₂; 50 ppm 미만의 As₂O₃ 및 50 ppm 미만의 Sb₂O₃를 포함하고, 여기서 14 mol.% ≤ (Li₂O + Na₂O + K₂O) ≤ 18 mol.% 및 2 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 7 mol.%이다.

특정 구현 예에 있어서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 알루미나, 적어도 하나의 알칼리 금속 및, 몇몇 구현 예에 있어서, 50 mol.% 초과의 SiO₂, 다른 구현 예에 있어서 적어도 58 mol.%의 SiO₂, 및 또 다른 구현 예에 있어서, 적어도 60 mol.%의 SiO₂를 포함하고, 여기서 비는

이며, 여기서 상기 성분의 비는 mol.%로 표시되고, 개질제는 알칼리 금속 산화물이다. 특정 구현 예에 있어서, 상기 유리는 58-72 mol.% SiO₂; 9-17 mol.% Al₂O₃; 2-12 mol.% B₂O₃; 8-16 mol.% Na₂O; 및 0-4 mol.% K₂O를 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나 또는 이루어지며, 여기서 비는

이다.

또 다른 구현 예에 있어서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 61-75 mol.% SiO₂; 7-15 mol.% Al₂O₃; 0-12 mol.% B₂O₃; 9-21 mol.% Na₂O; 0-4 mol.% K₂O; 0-7 mol.% MgO; 및 0-3 mol.% CaO를 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나, 또는 이루어진다.

또 다른 구현 예에 있어서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 기판은: 60-70 mol.% SiO₂; 6-14 mol.% Al₂O₃; 0-15 mol.% B₂O₃; 0-15 mol.% Li₂O; 0-20 mol.% Na₂O; 0-10 mol.% K₂O; 0-8 mol.% MgO; 0-10 mol.% CaO; 0-5 mol.% ZrO₂; 0-1 mol.% SnO₂; 0-1 mol.% CeO₂; 50 ppm 미만의 As₂O₃; 및 50 ppm 미만의 Sb₂O₃를 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나 또는 이루어지고; 여기서 12 mol.% ≤ Li₂O + Na₂O + K₂O ≤ 20 mol.% 및 0 mol.% ≤ MgO + CaO ≤ 10 mol.%이다.

또 다른 구현 예에 있어서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 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 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나, 또는 이루어지고, 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.

상기 유리 기판은 약 100 microns 내지 5 mm 범위의 두께를 가질 수 있다. 대표 기판 두께는 100 microns 내지 500 microns의 범위, 예를 들어, 100, 200, 300, 400 또는 500 microns이다. 또 다른 대표 기판 두께는 500 microns 내지 1000 microns의 범위, 예를 들어, 500, 600, 700, 800, 900 또는 1000 microns이다. 상기 유리 기판은 1 mm 초과, 예를 들어, 약 2, 3, 4, 또는 5 mm의 두께를 가질 수 있다.

상기 층은 인시튜 증착된 박막 또는 전사층 (transferred layer)일 수 있다. 전사층은 소스 웨이퍼 (source wafer)로 이온 주입 (ion implantation)에 으로 한정된 절단 평면을 따라 소스 웨이퍼 (예를 들어, Al₂O₃)를 절단하는 단계를 일반적으로 포함하는 층 전사 공정에 의해 제공될 수 있다. 통상적으로, 수소는 이온 주입 종으로서 사용된다. 층 전사 공정의 장점은 수소 주입-유도 박리 (delamination)가 여러 번 반복될 수 있어, 많은 층들이 초기 자립-형 웨이퍼 (free-standing wafer)로부터 수확될 수 있다는 점에 있다. 수확된 층은 유리 기판의 표면에 결합될 수 있다.

또 다른 구현 예에 있어서, 상기 층은 화학 기상 증착 (예를 들어, 플라즈마 강화 화학 기상 증착), 물리적 기상 증착 (예를 들어, 스퍼터 증착 또는 레이저 어블레이션 (laser ablation)) 또는 유리 기판상에 또는 이미 표면-개질된 유리 기판상에 직접 적절한 출발 물질의 열 증발에 의해 형성될 수 있다.

스퍼터링 공정은 반응성 스퍼터링 또는 비-반응성 스퍼터링을 포함할 수 있다. 이러한 층을 형성하기 위해 단일-챔버 스퍼터 증착 장치 (200)는 도 2에서 개략적으로 예시된다. 상기 장치 (200)는 하나 이상의 유리 기판 (212)이 탑재될 수 있는 기판 탑재대 (substrate stage) (210), 및 기판의 한정된 영역 상으로 층의 패턴화된 증착을 위한 쉐도우 마스크 (shadow masks) (222)를 탑재하는데 사용될 수 있는, 마스크 탑재대 (mask stage) (220)를 갖는 진공 챔버 (205)를 포함한다. 상기 챔버 (205)는 내부 압력을 조절하기 위한 진공 포트 (240)뿐만 아니라, 수냉 포트 (250) 및 가스 주입 포트 (260)로 장착된다. 상기 진공 챔버는 크라이오-펌프 (CTI-8200/Helix; MA, USA)될 수 있고, 증발 공정 (~ 10^-6Torr) 및 RF 스퍼터 증착 공정 (~ 10^-3Torr) 모두에 대해 적절한 압력에서 작동할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 유리 기판 (212)상으로 물질을 증발시키기 위한 선택적 상응 쉐도우 마스크 (222)를 각각 갖는, 다중 증발 픽스쳐 (multiple evaporation fixtures) (280)는 각각의 전원 (290)에 전도성 리드 (conductive leads) (282)를 통해 연결된다. 증발될 출발 물질 (200)은 각각 픽스쳐 (280)에 배치될 수 있다. 두께 모니터 (286)는 증착된 물질의 양의 제어에 영향을 미치기 위해 제어기 (293) 및 제어실 (control station) (295)을 포함하는 피드백 제어 루프 (feedback control loop)로 통합될 수 있다.

대표 시스템에 있어서, 상기 증발 픽스쳐 (280)의 각각은 약 80-180 Watt의 작동 전력에서 DC 전류를 제공하도록 한 쌍의 동 리드 (282)가 갖춰져 있다. 효과적인 픽스쳐 저항은 일반적으로, 정밀한 전류 및 전력량 (wattage)을 결정할, 이의 기하학의 함수일 것이다.

스퍼터 표적 (310)을 갖는 RF 스퍼터 건 (300)은 또한 유리 기판상에 물질 (예를 들어, 금속 산화물, 질화물, 탄화물, 또는 붕소화물)의 층을 형성하기 위해 제공된다. 상기 RF 스퍼터 건 (300)은 RF 전원 (390) 및 피드백 제어기 (393)를 통해 제어실 (395)에 연결된다. 스퍼터링에 의해 층을 형성하기 위해, 수-냉식 실린더형 RF 스퍼터링 건 (Onyx-3™, Angstrom Sciences, Pa)은 챔버 (105) 내에 위치될 수 있다. 적절한 RF 증착 조건은, 약 ~ 5 Å/초의 통상적 증착 속도에 상응하는, 50-150 W 순방향 전력 (< 1 W 반사 전력)을 포함한다 (Advanced Energy, Co, USA). 구현 예에 있어서, 스퍼터링 속도는, 예를 들어, 초당 0.1 및 10 옹스트롬 (angstroms) 사이에서 변할 수 있다.

상기 유리 기판이 화학적으로-강화된 유리 기판인 구현 예에 있어서, 상기 기판 내에 응력 프로파일에 역효과를 나타내지 않기 위하여, 상기 기판의 표면에 걸쳐 층을 형성하는 작용은 500℃의 최대 온도로 상기 유리 기판을 가열시키는 단계를 포함한다. 상기 층을 형성하는 작용 동안 상기 기판의 온도는 약 -200℃ 내지 500℃의 범위일 수 있다. 구현 예에 있어서, 상기 기판 온도는 상기 층의 형성 동안 약 실온 및 500℃ 사이의 온도, 예를 들어, 500℃ 이하 또는 300℃ 이하의 온도에서 유지된다.

상기 층 (전사층 또는 증착층)은 이의 화학적, 기계적 및/또는 광학적 특성에 의해 특징화될 수 있다. 다양한 구현 예에 따르면, 내-스크래치 유리 기판은, 저중량, 높은 내충격성, 및 높은 광학 투명도를 포함할 수 있는, 다수의 특성을 보유할 수 있다. 조성적으로, 상기 층은 산화 금속층, 질화 금속층, 탄화 금속층, 붕소화 금속층 또는 다이아몬드-형 탄소층을 포함할 수 있다. 이러한 산화물, 질화물, 탄화물, 또는 붕소화물 층에 대한 대표 금속은 붕소, 알루미늄, 실리콘, 티타늄, 바나듐, 크롬, 이트륨, 지르코늄, 니오븀, 몰리브덴, 주석, 하프늄, 탄탈륨, 및 텅스텐을 포함한다. 상기 층은 무기 물질을 포함할 수 있다. 비-제한 대표 무기 층은 산화 알루미늄 및 산화 지르코늄층을 포함한다.

상기 층은 화학양론적 조성물 (예를 들어, Al₂O₃) 또는 비-화학양론적 조성물 (예를 들어, Al₂O_3-x, 0.05<x<0.3)을 포함할 수 있다. 더욱이, 둘 이상의 금속 첨가물을 포함하는 합성 산화물은 사용될 수 있다. 예를 들어, 층의 전체 조성물은, 알루미나와 같은 기초 산화물에 부가하여, 5-40 wt.%의 CaO 또는 MgO와 같은 알칼리 토 산화물을 포함할 수 있다.

구현 예에 있어서, 상기 층은 사용 동안 박리 또는 탈리되지 않도록 기저 유리 기판에 적절하게 부착된다. 상기 층이 유리 기판과 직접 물리적으로 접촉하는 구현 예에 있어서, 상기 층 및 유리 기판 사이의 접착력은 10 내지 100 J/㎡ 이상, 예를 들어, 100 또는 150 J/㎡를 초과하는 범위에서 계면 에너지를 특징으로 할 수 있다.

상기 층의 하나의 속성은 내약품성일 수 있다. 외부-면 층으로서, 물, 염수, 암모니아, 이소프로필 알코올, 메탄올, 아세톤 및 다른 상업적 세정 용액과 같은, 일반적 용매에서 층의 불용성은 상기 층의 내구성 및 수명을 연장할 수 있다. 만약 상기 층이 자외선 광을 포함하는 주변 광에 노출에 기인한 분해에 대해 내성이 있다면 또한 유리할 수 있다. 구현 예에 있어서, 상기 층은 1000 hr 후 또는 10000 hr 후의 광 노출에 기인한 인식가능한 황변을 나타내지 않는다.

상기 층의 두께는 10 nm 내지 2 microns의 범위일 수 있다. 예를 들어, 평균 층 두께는 약 10, 20, 50, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1500 또는 2000 nm일 수 있다. 구현 예에 있어서, 상기 층의 두께는 50 내지 200 nm의 범위일 수 있다. 예를 들어, 약 100 및 200 nm 두께 사이의 전사층은 유리 기판에 결합이 쉽고, 전사 공정에 대해 적절한 기계적 컴플라이언스 (mechanical compliance)를 가질 수 있다. 단결정 (즉, 전사-층) 층에 대하여, 결정질 물질 내에 전위 밀도 (dislocation density)는 10⁸/㎠ 미만, 즉, 약 10⁵ 및 10⁸/㎠ 사이일 수 있다.

상기 층은 상기 기판의 경도를 초과하는 경도 (예를 들어, 기판의 경도의 적어도 10% 초과)를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 층 경도는 기판 경도보다 적어도 10, 20, 30, 40 또는 50% 초과일 수 있다. 대표 층은 적어도 10 GPa, 예를 들어, 10 및 30 GPa 사이의 베르코비치 압입자 경도의 100 nm보다 더 얕은 압입에 대한 베르코비치 압입자 경도를 가질 수 있다.

상기 층의 영의 계수는 50 내지 200 GPa, 예를 들어, 60 내지 100 GPa 또는 100 내지 200 GPa의 범위에 있을 수 있다. 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 층의 영의 계수는 200 GPa를 초과할 수 있다.

구현 예에 있어서, 상기 층은 비-다공성이거나, 치밀하거나 또는 실질적으로 치밀한 층이다. 이의 이론적 밀도에 대하여, 상기 층은 적어도 70%, 예를 들어, 적어도 80% 또는 90%의 상대 밀도를 가질 수 있다. 구현 예에 있어서, 상기 층의 밀도는 이의 이론적 밀도의 약 70-90%이다.

하나 이상의 구현 예에 있어서, 상기 층은 비정질 또는 x-선 비정질 구조를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 하나 이상의 특별한 구현 예에 있어서, 상기 층은 약 20vol.% 이하의 결정 분획 (crystalline fraction)을 포함하거나, 또는 선택적으로 결정 분획이 없다. 상기 층은 약 18 vol.% 이하, 약 16 vol.% 이하, 약 14 vol.% 이하, 약 12 vol.% 이하, 약 10 vol.% 이하, 약 8 vol.% 이하, 약 6 vol.% 이하, 약 4 vol.% 이하, 약 2 vol.% 이하, 약 1 vol.% 이하, 및 이들 사이의 모든 범위 및 서브-범위의 결정 분획을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현 예에 있어서, 상기 x-선 비정질 층은 결정질 또는 다결정질 물질과 비교한 경우 균일한 특징을 가질 수 있다. 예시적인 목적을 위하여, 다결정질 물질은 원자가 기저 표면상으로 증착되는 방법에 기초하여 다른 방향을 갖는 성장 또는 형성된 결정을 포함한다. 층으로서 형성된 다결정질 물질을 생성하는 이들 다른 결정 성장 배향은, 힘이 이에 적용된 경우 또는 다결정질 층이 스크래치된 경우, 다결정질층의 일부가 떨어져 나갈 수 있다.

하나 이상의 선택적인 구현 예에 있어서, 상기 층의 적어도 일부는 단결정질 층 및/또는 다결정질 층일 수 있다. 이러한 단결정질 층 및/또는 다결정질 층은 상기 층 내에 서브-층으로 간주될 수 있다. 하나의 변형에 있어서, 상기 결정질 서브-층 및/또는 다결정질 서브-층은 상기 층의 비정질 부분 사이에 배치될 수 있다. 다시 말해서, 상기 층의 비정질 부분은 결정질 층 및/또는 다결정질 층 아래 및 위에 비정질 서브-층을 형성할 수 있다. 단결정 서브-층은, 예를 들어, 층 전사 공정을 사용하여 제공될 수 있다. 다결정질 서브-층은 증착된 박막으로 형성될 수 있다. 다결정질 서브-층은 등방상 결정 입자 (equiaxed crystal grain)를 포함할 수 있다. 결정질 및/또는 다결정질 서브-층 내에서, 복수의 입자는 무작위 배향될 수 있거나, 또는 바람직한 배향을 가질 수 있다. 다결정질 서브-층은, 어떤 구현 예에 있어서, 비정질 분획을 포함할 수 있다. 이러한 다결정질 물질에서 결정질 함량은 적어도 50%, 예를 들어, 적어도 50, 60, 70, 80, 90 또는 95%일 수 있다. 예를 들어, 다결정질 서브-층은 50-80% 범위에서 결정질 함량을 가질 수 있다.

다결정질 서브-층은 이들의 입자 크기를 특징으로 할 수 있다. 구현 예에 있어서, 다결정질 서브-층에서 평균 입자 크기는 10 microns를 초과할 수 있다. 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 입자 크기는 50 nm 초과이고, 약 200 nm 내지 5000 nm 범위의 입자를 포함할 수 있다.

상기 층은 유리 기판과 CTE-일치될 일 수 있다. 구현 예에 있어서, 상기 층은 많아야 10 ppm 만큼의 상기 유리 기판의 열팽창계수와 다른 열팽창계수를 가지며, CTE 차이는 10 또는 5 ppm 미만이다. 구현 예에 있어서, 상기 층 및 유리 기판 사이의 열팽창계수에서 차이는 5 및 10 ppm 사이이다.

전사된 단-결정 사파이어층에 대하여, 예를 들어, 상기 열팽창계수는 기반 (c-축) 평면에 등방성 (isotropic)이다. 따라서, a-축, m-축 또는 r-축 사파이어의 제공에 부가하여, 전사된 사파이어층은 c-축 물질을 포함할 수 있다.

상기 층은 압축 응력의 상태하에 있을 수 있다. 약간의 압축 응력은 층 내에 또는 층을 통한 균열 전파에 대한 내성을 개선할 수 있다. 상기 층이 압축 응력의 상태 하에 있는 구현 예에 있어서, (통상적으로 압축에 대해 음 및 장력에 대해 양인) 상기 응력의 절대값은 10 및 500 MPa 사이일 수 있다.

상기 층은, 몇몇 구현 예에 따르면, 0.1 내지 0.8의 범위, 예를 들어, 0.1 내지 0.3 또는 0.3 내지 0.8 범위의 마찰 계수를 가질 수 있다. 상기 층에 대한 대표 마찰 계수의 값은 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 및 0.8을 포함한다.

상기 층의 외부-면 표면은 텍스쳐될 수 있지만, 구현 예에 있어서, 상기 외부-면 표면은 100 nm 이하, 예를 들어, 5 내지 100 nm의 1 ㎟의 면적에 걸친 평균 제곱근 (rms) 조도를 특징으로 할 수 있는, 매끄럽고, 평평한 표면이다. 구현 예에 있어서, 상기 층의 rms 표면 조도는 5 nm 미만이다.

전술된 바와 같이, 상기 층은 유리 기판의 표면상으로 직접 제공될 수 있다. 선택적으로, 상기 층은 이미 표면-개질된 유리 기판상으로 제공될 수 있다. 만약 포함한다면, 상기 층 및 유리 기판 사이에 하나 이상의 삽입층 (intervening layer)은 반사-방지층, 스파클-방지층, 방-현층 및 접착-촉진층을 포함할 수 있다.

상기 층의 광학 특성은 광의 산란 및 흡수를 최소화하도록 조정될 수 있어, 고 광학-품질의 유리 제품을 결과할 수 있다. 상기 유리 기판이 디스플레이 커버 유리로 사용되는 적용에 있어서, 상기 층은 광학적으로 맑고 (예를 들어, 무색 투명 (water clear)) 및 광학적으로 투명할 수 있다. 예를 들어, 상기 층은 약 3 미만, 예를 들어, 약 1.4 내지 2, 약 1.45 내지 1.55, 또는 약 1.7 내지 2.7의 가시 스펙트럼 내에서 굴절률 (refractive index) 및 40% 미만, 예를 들어, 40, 30, 20, 10 또는 5% 미만의 가시 스펙트럼 내에서 반사율 (reflectance)을 가질 수 있다. 상기 층의 굴절률은 유리 기판의 굴절률과 실질적으로 동일할 수 있다.

구현 예에 있어서, 상기 층은 입사광의 70% 초과, 예를 들어, 적어도 70% 또는 80%를 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 층은 입사광의 80 및 90% 사이를 투과시킬 수 있다. 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 층은 입사광의 95% 이상, 예를 들어, 적어도 95, 96, 97, 98 는 99%를 투과시킬 수 있다. 무색 투명 층은 입사광의 98%를 초과하여 투과시킨다.

디스플레이 유리 커버 내에 이의 사용을 가능하게 할 수 있는, 상기 층의 광학 투명도에 부가하여, 상기 층은 라디오 주파수에 대해 투명할 수 있다. 구현 예에 있어서, 상기 층의 라디오 주파수 (RF) 투명도는 적어도 50%일 수 있다. 예를 들어, 상기 층의 RF 투명도는 50, 60, 70, 80, 90 또는 95%일 수 있다. 상기 층은, 미세연성 스크래치 (microductile scratches)를 포함하는, 스크래치가 실질적으로 없을 수 있다.

내-스크래치 시험 동안 적용된 하중 사이클은 통상적으로 세 개의 다른 반응 레짐 (regime)를 생기게 한다. 상기 스크래치 패턴은 도 3에서 개략적으로 도시된 적용된 하중의 함수로서 유리 표면상에서 만들어진다. 도 3에서 화살표 A는 스크래치의 방향을 나타낸다. 제1 레짐은, 압입자 (400)하에서 소성 변형 (plastic deformation) 및 영구적인 홈 (permanent groove) (410)의 외형에 상응하는, 미세-연성 레짐 (I)이다. 이러한 제1 레짐에 있어서, 서브-표면 측면 균열은 또한 나타낼 수 있다. 미세-연성 레짐의 특징은 홈 (410)의 측면 상에 손상 또는 잔해 (debris)의 부재이다. 하중이 증가하는 경우 경험하는, 제2 레짐 (II)은 소위 미세-균열 레짐으로 불린다. 칩 및 파편 (420) 형성은 상기 표면과 측면 균열의 교차점의 결과로 미세-균열 레짐에서 발생한다. 방사 (V형 무늬) 균열 (425)는 또한 미세-균열 레짐에서 형성될 수 있다. 이러한 균열은 유리의 광학 투명도에 극적으로 영향을 미칠 수 있다. 제3 레짐 (III)은 미세-마모 레짐으로 칭하고, 벌크 잔해 (430)의 형성을 특징으로 한다.

하나 이상의 구현 예에 있어서, (예를 들어, 여기에 기재된 바와 같은, 층을 포함하는) 개질된 표면을 갖는 유리 기판은, 이러한 유리 기판이 다양한 하중에서 베르코비치 압입자를 사용하여 스크래치된 경우, 이러한 층 없는 유리 기판 (또는 맨 유리 (bare glass) 기판)과 비교한 경우, 스크래치 폭 및/또는 스크래치 깊이 감소를 나타낼 수 있다. 이러한 하중은 그 내부에 이러한 유리 기판을 혼입하는 전자 장치의 사용을 모의실험할 수 있다. 예를 들어, 이러한 하중은 60mN, 120 mN 및/또는 160 mN를 포함할 수 있다. 이러한 하중에서 베르코비치 압입자를 사용하여 생성된 스크래치의 스크래치 깊이는 층을 포함하지 않는 유리 기판 (또는 맨 유리 기판), 및 동일한 방식으로 스크래치된 유리 기판과 비교한 경우, 60% 만큼 더 크게 감소될 수 있다. 하나 이상의 구현 예에 있어서, 층을 포함하는 이러한 유리 기판의 스크래치 깊이는, 이러한 층이 없는 유리 기판 (또는 맨 유리 기판)과 비교한 경우, 60mN 하중, 120mN 하중 및 160mN 하중 하에서 베르코비치 압입자를 사용하여 스크래치된 후에, 각각 35% 이상, 또는 40% 이상 또는 60% 이상만큼 감소될 수 있다. 하나 이상의 구현 예에 있어서, 상기 스크래치 폭는 상기 유리 기판이 여기에 기재된 바와 같은 층을 포함하는 것으로 개질된 경우 유사하게 개선될 수 있다. 예를 들어, 상기 스크래치 폭는 이러한 유리 기판이 60mN, 120mN 또는 160mN 하중 하에서 베르코비치 압입자를 사용하여 스크래치된 경우, 이러한 층을 포함하지 않는 유리 기판 (또는 맨 유리 기판)과 비교한 경우, 적어도 35% 만큼 감소될 수 있다.

스크래치 내성으로부터 이익을 얻을 수 있는 유리 제품을 혼입하는 기술은 시계 뚜껑 유리, 식료품점에서 스캐너 창, 복사기에 스캐너 창, 및 LCD 스크린 보호장치, 하드 디스크 메모리 표면, 엔진에서 피스톤 링, 공작 기계, 및 다른 이동 및 슬라이딩 부품을 포함하는, 군대 및 민간 광학을 포함한다.

적어도 일부가 투명한 커버 플레이트를 포함하는 모바일 전자 장치는 또한 개시된다. 이러한 모바일 전자 장치는 개인용 데이터 보조장치, 휴대폰, 무선호출기, 시계, 라디오, 랩탑 컴퓨터 및 노트북, 및 이와 유사한 것과 같은, 휴대용 통신 장치를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 여기에 사용된 바와 같은, "커버 플레이트"는 영상 디스플레이 (visual display)를 커버하는 유리 시트 또는 창을 의미한다. 상기 커버 플레이트의 적어도 일부는 투명하여 디스플레이의 뷰잉을 허용한다. 상기 커버 플레이트는 충격, 파괴 및 스크래칭에 대해 어느 정도로 내성일 수 있고, 높은 표면 강도, 경도, 및 내스크래치성을 갖는 창이 바람직한 전자 장치에 적용을 확인할 수 있다. 하나의 구현 예에 있어서, 상기 커버 플레이트는 터치 감응식이다.

휴대폰의 평면도의 개략도는 도 5에 도시된다. 휴대폰 (500)은 여기에 기재된 바와 같은 표면-개질된 유리 기판을 포함하는 커버 플레이트 (510)를 포함한다. 휴대폰 (500)에 있어서, 커버 플레이트 (510)은 디스플레이 창으로 제공된다. 상기 커버 플레이트의 형성 동안, 다운-인발 유리의 시트는 원하는 형상 및 크기로 절단될 수 있다. 상기 커버 플레이트를 크기화하기 전 또는 후에, 상기 유리 시트는 이온 교환에 의해 강화될 수 있고, 그 다음 상기 유리의 노출된 표면에 걸쳐 무기, 내-스크래치성 층을 제공한다. 상기 커버 플레이트는 그 다음 접착제 또는 기술분야에 공지된 다른 수단을 사용하여 모바일 전자 장치의 몸체에 결합될 수 있다.

비-전자 시계뿐만 아니라 전술된 모바일 전자 장치와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 장치용 커버 플레이트는 또한 제공된다. 상기 커버 플레이트는 상기에서 개시된 유리 조성물 중 어느 하나로부터 형성될 수 있다.

지금-개시된 구현 예는 또한 전자 장치용 하우징에 관한 것이다. 구현 예에 있어서, 전자 장치 하우징은 유리로 형성된, 전방 표면 또는 후방 표면과 같은, 하나 이상의 외부 부재 (예를 들어, 노출된 주 표면)를 가질 수 있다. 하나 이상의 유리 표면은 전자 장치 하우징의 다른 부분에 고정될 수 있는 외부 부재 어셈블리의 일부일 수 있다.

전자 장치 하우징으로서, 하나의 구현 예는, 예를 들어, 전자 장치 엔클로저용 전방 표면을 제공하도록 위치되고 고정된 적어도 전방 유리 커버 및 전자 장치 엔클로저용 후방 표면을 제공하도록 위치되고 고정된 후방 유리 커버를 포함할 수 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 전자 장치 (600)는 전자 장치의 외부-대부분의 측면, 상부 및 하부 표면 (예를 들어, 표면 (610, 616, 618 및 619))의 일부 또는 모두를 한정하기 위해 전자 장치 (600)의 주변을 감싸는 외부 주변 부재 (620)를 포함한다. 외부 주변 부재 (620)는 어떤 적절한 형상을 가질 수 있고, 전자 장치 부품이 조립되고 유지될 수 있는 장치의 내부 용량을 둘러쌀 수 있다.

몇몇 구현 예에 있어서, 외부 주변 부재 (620)는 장치의 수신 부품 또는 요소를 위한 하나 이상의 개구, 손잡이, 확장자, 플랜지 (flanges), 또는 다른 특색을 포함할 수 있다. 상기 외부 주변 부재의 특색은, 예를 들어, 내부 표면 또는 외부 표면으로부터 포함하는, 외부 주변 부재의 어떤 표면으로부터 확장될 수 있다. 특히, 외부 주변 부재 (620)는 카드 또는 트래이 (tray)를 수신하기 위한 슬롯 또는 개구 (624)를 포함할 수 있다. 개구 (624)는 삽입된 부품 (예를 들어, 삽입된 SIM 카드)을 수신하고 연결하도록 가동되는 하나 이상의 내부 부품에 맞추어 조정될 수 있다. 또 다른 예로서, 외부 주변 부재 (620)는 연결장치가 전자 장치 (600)의 하나 이상의 전도성 핀과 맞물릴 수 있는 연결장치 개구 (625) (예를 들어, 30-핀 연결장치) 를 포함할 수 있다. 더욱이, 외부 주변 부재 (620)는 사용자에게 오디오를 제공하기 위한 개구 (예를 들어, 스피커에 인접한 개구), 또는 사용자로부터 오디오를 수신하기 위한 개구 (627)를 포함할 수 있다.

내부 용량 내에 부품을 유지하기 위해, 전자 장치 (600)는 상기 전자 장치의 전방 및 후방 표면을 각각 제공하는, 전방 커버 어셈블리 (650) 및 후방 커버 어셈블리 (도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 각 커버 어셈블리는, 예를 들어, 접착제, 테이프, 기계적 잠금장치, 후크, 탭 (tabs) 또는 이의 조합을 사용하여 것을 포함하는, 어떤 적절한 접근법을 사용하여 외부 주변 부재 (620)에 연결될 수 있다. 몇몇 구현 예에 있어서, 커버 어셈블리의 하나 또는 모두는, 예를 들어, 전자 장치 부품 (예를 들어, 배터리)을 제공 또는 대체를 위해, 제거될 수 있다. 몇몇 구현 예에 있어서, 커버 어셈블리는, 예를 들어, 고정 부분 및 제거가능한 부분을 포함하는, 몇 가지 개별 부품을 포함할 수 있다.

예시된 실시 예에 있어서, 전방 커버 어셈블리 (650)는 유리 기판 (654)이 조립되는 지지 구조 (652)를 포함할 수 있다. 지지 구조 (652)는 디스플레이 (655)가 제공될 수 있는 개구를 포함하는, 하나 이상의 개구를 포함될 수 있다. 몇몇 구현 예에 있어서, 지지 구조 (652) 및 유리 기판 (654)은 버튼 개구 (656) 및 수신기 개구 (657)와 같은, 장치 부품을 위한 개구를 포함할 수 있다.

상기 유기 기판 (654)은 여기에 개시된 바와 같은 표면-개질된 유리 기판을 포함할 수 있다. 하나의 예로서, 상기 하우징은 (도시된 바와 같은) 하우징용 전방 표면을 제공하는 전방 외부 유리 기판 및 하우징용 후방 표면을 제공하는 후방 유리 기판 중 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. 상기 전자 장치는 휴대용일 수 있고, 몇몇 경우에 있어서, 소형 기기 (handheld)일 수 있다.

몇몇 구현 예에 있어서, 유리 기판 (654)은 전자 장치의 내부 부품을 시야로부터 숨기는 성형 마감 (cosmetic finish)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 불투명 층은 디스플레이 회로의 비-디스플레이 부분을 시야로부터 숨기기 위해 디스플레이 (655)를 감싸는 유리 기판의 주변 영역에 적용될 수 있다. 하나 이상의 센서가 유리 기판 (654)을 통해 신호를 수신할 수 있기 때문에, 상기 불투명 층은, 유리 플레이트 뒤의 센서로 상기 플레이트를 통해 신호가 통과하도록 선택되거나, 또는 선택적으로 제거될 수 있다. 예를 들어, 유리 기판 (654)은 센서 (예를 들어, 카메라, 적외선 센서, 근접각 센서, 또는 주변 광센서)가 신호를 수신할 수 있는 영역 (659a 및 659b)을 포함할 수 있다.

여기에 사용된 바와 같은, 용어들의 "단수"는, 특별한 언급이 없는 한, 적어도 하나 또는 하나 이상을 의미한다. 따라서, 예를 들어, "층"은, 특별한 언급이 없는 한, 둘 이상의 "층들"을 갖는 실시 예들을 포함한다.

범위는 "약" 하나의 특정 값으로부터, 및/또는 "약" 다른 특정 값으로 여기에서 표현될 수 있다. 이러한 범위로 표현된 경우, 예들은 하나의 특정 값으로부터 및/또는 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 선행하는 "약"의 사용에 의해, 값이 대략으로 표현된 경우, 특정 값이 또 다른 관점을 형성하는 것으로 이해될 것이다. 상기 범위의 각 말단 점은 다른 말단 점과 관련하여, 그리고 상기 다른 말단 점에 독립적으로 모두 의미 있는 것으로 더욱 이해될 것이다.

특별한 언급이 없는 한, 여기에서 서술된 어떤 방법의 단계들이 특정한 순서로 수행되는 것을 요구하는 것으로 해석되는 것을 의도하지 않는다. 따라서, 방법 청구항은 이의 단계를 수반하는 순서를 사실상 열거하지 않거나, 또는 상기 단계가 특정한 순서로 제한되는 청구항 또는 상세한 설명에서 구체적으로 언급되지 않는 경우, 어떤 특정 순서로 추정되는 것으로 의도되지 않는다.

하기 실시 예들은 본 개시의 어떤 비-제한 구현 예를 대표한다.

실시 예 1 및 비교 예 2는 그 위에 증착된, 층이 있는 및 층이 없는 유리 주 몸체에 의해 나타낸 스크래치 깊이 및 스크래치 폭를 예시하기 위해 준비된다. 실시 예 1의 각각의 세 개의 샘플은 대립 주 표면을 각각 갖는 세 개의 화학적으로-강화된 유리 주 몸체를 제공하고, 각 샘플의 하나의 주 표면상에 산질화-규소를 포함하는 층을 형성하여 준비된다. 상기 층은 2.6㎛의 두께를 갖는다. 상기 층은 DC Magnetron 시스템을 사용하여 이온 보조 DC 스퍼터링 공정을 통해 증착된다. 상기 층은 6 kW에 공급된 DC 전력으로, 약 60 sccm의 속도로 유동하는 아르곤의 존재하에서 약 0.5 mTorr의 압력에서 표적으로부터 스퍼터링된다. 이온 빔은 질소 및 산소 가스의 혼합물을 사용하여 0.18kW의 전력에서 발생된다. 비교 예 2의 세 개의 샘플 각각은 실시 예 1의 샘플에서 활용된 유리 주 몸체와 같은 동일한 압축 응력 및 압축 응력 층 두께를 갖는 세 개의 화학적으로-강화된 유리 주 몸체를 제공하여 준비된다. 실시 예 1 및 비교 예 2의 각각의 샘플은 베르코비치 압입자를 사용하여 세 개의 다른 하중에서 스크래치된다. 실시 예 1의 샘플에 대하여, 층을 포함하는 유리 주 몸체의 측면은 스크래치된다. 상기 샘플의 각각에 대한 스크래치의 폭 및 깊이는 측정되고, 표 1에 제공된다.

스크래치 하중 및 폭 및 깊이 측정

	샘플	폭 (㎛)	깊이 (nm)	폭 감소	깊이 감소
실시 예 1	1 (160mN 하중)	5.44	217	38.5%	35.6%
비교 예 2	1 (160mN 하중)	8.84	337	38.5%	35.6%
실시 예 1	2 (120mN 하중)	4.57	155	34.2%	43.2%
비교 예 2	2 (120mN 하중)	6.95	273	34.2%	43.2%
실시 예 1	3 (60mN 하중)	2.67	53	37.3%	63.44%
비교 예 2	3 (60mN 하중)	4.26	145	37.3%	63.44%

도 6은, 각 샘플이 스크래치된 후에, 실시 예 1 및 비교 예 2의 샘플의 원자력 현미경 (Atomic Force Microscopy) (AFM) 이미지를 나타낸다. 이것은 또한 여기에서 설명이 특정 방식에서 기능에 "구성되거나" 또는 "적용된" 구성요소를 의미하는 점에 주의한다. 이러한 점에서, 이러한 구성요소는 특정 방식에서 기능, 또는 특정한 특성을 구체화하기 위해 "구성" 또는 "적용되고", 여기서 이러한 설명은 의도된 용도의 설명과 대립하는 구조적 설명이다. 좀더 구체적으로는, 상기 구성요소가 "구성" 또는 "적용"되는 상기 방식에 대한 여기에서 참조는 상기 구성요소의 현존하는 물리적 조건을 의미하고, 이로써, 상기 구성요소의 구조적 특징의 명확한 설명으로서 받아드릴 것이다.

특정 구현 예의 다양한 특색, 요소 또는 단계들이 전환 문구 "포함하는"을 사용하여 개시될 수 있지만, 전환 문구 "이루어지는" 또는 "필수적으로 이루어지는"을 사용하여 기재될 수 있는 것을 포함하는, 선택적인 구현 예가 함축된 것으로 이해될 것이다. 따라서, 예를 들어, 유리 물질을 포함하는 유리 기판에 대해 함축된 선택적인 구현 예는 유리 기판이 유리 물질로 이루어진 구현 예 및 유리 기판이 유리 물질로 필수적으로 이루어진 구현 예를 포함한다.

당업자들이 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양한 변형 및 변경을 만들 수 있음은 명백할 것이다. 본 발명의 사상 및 물질을 혼입하는 개시된 구현 예의 변형 조합, 준-조합 및 변경이 당업자에게 일어날 수 있기 때문에, 본 발명은 첨부된 청구항의 범주 및 이들의 균등물 내의 모든 것을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

유리 기판으로서,
대립 주 표면을 갖는 유리 주 몸체; 및
제1 주 표면의 대부분에 걸쳐 제공되는, 소정의 두께를 갖는 층을 포함하고, 여기서 상기 층의 두께의 적어도 일부는 적어도 10 GPa의 베르코비치 압입자 경도 및 x-선 비정질 구조를 포함하며, 상기 층은:
적어도 70%의 광학 투명도; 및
적어도 10 MPa의 압축 응력으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 속성을 포함하는 유리 기판.
청구항 1에 있어서,
상기 층은 상기 군으로부터 선택되는 2개의 속성 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
청구항 1에 있어서,
상기 층은:
10 GPa 내지 30 GPa 범위의 베르코비치 압입자 경도;
70% 내지 90% 범위의 광학 투명도; 및
가시 파장(visible wavelength)에서 약 1.7 내지 2.8의 굴절률 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
청구항 1에 있어서,
상기 층의 두께는 약 50 nm 내지 약 200 nm 범위 내인 것을 특징으로 하는 유리 기판.
청구항 1에 있어서,
상기 층은 결정 분획(crystalline fraction)이 실질적으로 없는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
청구항 1에 있어서,
상기 층은 인접 층(contiguous layer)인 것을 특징으로 하는 유리 기판.
청구항 1에 있어서,
상기 층은 상기 유리 기판과 직접 물리적으로 접촉하여 제공되는 것을 틋징으로 하는 유리 기판.
청구항 1에 있어서,
반사-방지층, 스파클-방지층, 방-현층(anti-glare layer) 및 접착-촉진층 중일 이상은 상기 유리 기판과 상기 층 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
청구항 1에 있어서,
상기 층은 미세연성(microductile) 스크래치가 실질적으로 없는 것을 특징으로 하는 유리 기판.
청구항 1에 있어서,
상기 층은 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물, 금속 붕소화물, 다이아몬드-형 탄소 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판.