KR20200062252A - 경도 및 강도를 갖는 등급이 매겨진 보호 코팅 유리, 유리-세라믹 및 세라믹 제품 - Google Patents
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Abstract
제품은: 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물을 갖고 주 표면을 포함하는 기판; 및 상기 주 표면 상에 배치된 보호 필름을 포함한다. 상기 보호 필름은 상기 기판 상에 배치된 필름 상에서 측정될 때 1.5 미크론 초과의 두께 및 500 나노미터의 깊이에서 15 GPa 초과의 최대 경도를 포함한다. 또한, 상기 보호 필름은 상기 필름 내의 산소 농도가 1.3 원자% 이상만큼 변화하도록 금속 산질화물을 포함한다. 또한, 상기 기판은 상기 필름의 탄성 계수 미만인 탄성 계수를 포함한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 내용 전체가 본원에 의존되고 본원에 참조로서 포함된 2017년 9월 29일 출원된 미국 가출원 번호 제 62/565,425 호의 35 U.S.C. § 119 하의 우선권의 이익을 주장한다.
본 개시는 일반적으로 유리, 유리-세라믹 및 세라믹 기판 및 보호 필름, 특히 등급이 매겨진 금속 산질화물 및 금속 질화물 보호 필름을 갖는 강하고, 단단하며 내스크래치성인 제품에 관한 것이다.
이들 중 다수가 다양한 강도-강화 특징을 갖도록 배열(configure)되거나 달리 처리된 유리, 유리-세라믹 및 세라믹 물질은 다양한 디스플레이 및 많은 소비자 전자 제품의 디스플레이 장치에 널리 퍼져있다. 예를 들어, 화학적으로 강화된 유리는 휴대전화, 뮤직 플레이어, e-북 리더, 노트패드, 태블릿, 랩탑 컴퓨터, ATM(automatic teller machines), 및 다른 유사한 장치를 포함하는 많은 터치-스크린 제품에서 선호된다. 이들 유리, 유리-세라믹 및 세라믹 물질 중 다수는 또한 터치 스크린 기능을 갖지 않으나, 기계적 접촉이 쉬운, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 엘리베이터 스크린, 장치 디스플레이 등을 포함하는 소비자 전자 제품의 디스플레이 및 디스플레이 장치에 사용된다.
강도-강화 특징을 갖는 몇몇 경우에서 처리되는 바와 같은 유리, 유리-세라믹 및 세라믹 물질은 또한 디스플레이- 및/또는 광학-관련 기능을 요구하고 기계적 특성 고려를 요구하는 다양한 적용(application)에 널리 퍼져있다. 예를 들어, 이들 물질은 시계, 스마트폰, 소매점 스캐너, 안경, 안경-계 디스플레이, 실외 디스플레이, 자동차 디스플레이 및 다른 관련 적용을 위한 커버 렌즈, 기판 및 하우징으로 사용될 수 있다. 이들 물질은 또한 차량용 윈드실드, 차량 창문, 차량 문-루프, 선-루프 및 파노라마 지붕 요소, 건축용 유리, 주거용 및 상업용 창문, 및 다른 유사한 적용에 사용될 수 있다.
이들 디스플레이 및 관련 적용에서 사용되는 바와 같이, 이들 유리, 유리-세라믹 및 세라믹 물질은 종종 투명 및 반-투명한, 내스크래치성 필름으로 코팅되어 내마모성을 증가시키고 그렇지 않으면 이른(premature) 파괴를 초래할 수 있는 기계적으로-유도된 결함의 발달에 저항한다. 그러나, 이들 통상적인 내스크래치성 코팅 및 필름은 종종 낮은 파괴-시-변형(strain-to-failure)을 갖는 경향이 있다. 결과적으로, 이들 필름을 사용하는 제품은 우수한 내마모성을 특징으로 할 수 있으나, 종종 강도 및 내충격성을 포함하는 다른 기계적 특성의 감소를 동반한다.
이들 고려 사항을 고려하여, 비용 및/또는 제품 치수의 상당한 증가 없이 제품 강도를 포함하는 다른 기계적 특성을 보유하는 유리, 유리-세라믹 및 세라믹 기판 및 보호 필름을 갖는 내스크래치성 필름에 대한 필요성이 있다.
본 개시의 일 관점은 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물을 포함하며, 주 표면을 포함하는 기판; 및 상기 기판의 주 표면 상에 배치된 보호 필름을 포함하는 제품에 관한 것이다. 상기 보호 필름은 상기 기판 상에 배치된 필름 상에서 측정될 때 1.5 미크론 초과의 두께 및 500 나노미터의 깊이에서 15 GPa 초과의 최대 경도를 포함한다. 또한, 상기 보호 필름은 상기 필름 내의 산소 농도가 1.3 원자% 이상만큼 변화하도록 등급이 매겨진 금속 산질화물을 포함한다. 또한, 상기 기판은 상기 필름의 탄성 계수 미만인 탄성 계수를 포함한다.
본 관점의 구체예에서, 상기 보호 필름은 알루미늄 산질화물, 실리콘 알루미늄 산질화물 또는 실리콘 산질화물을 포함한다. 또한, 상기 보호 필름은 상기 필름의 두께를 통한 산소 농도가 2 원자% 이상만큼 변화하도록 등급이 매겨진 금속 산질화물을 포함할 수 있다. 본 관점의 몇몇 이행에서, 상기 보호 필름은 상기 기판의 주 표면 및 계면으로부터 대립되는 노출된 표면에서의 계면을 정의하며, 상기 산소 농도는 상기 노출된 표면으로부터 상기 필름의 두께 내로 소정의 깊이까지 원자 퍼센트(또는 원자 분율)로 측정될 때 1.3% 이상, 또는 2.0% 이상만큼 변화한다.
본 개시의 추가의 관점은 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물을 포함하며, 주 표면을 포함하는 기판; 및 상기 기판의 주 표면 상에 배치된 보호 필름을 포함하는 제품에 관한 것이다. 상기 보호 필름은 상기 기판 상에 배치된 필름 상에서 측정될 때 1.5 미크론 초과의 두께 및 15 GPa 초과의 최대 경도를 포함한다. 또한, 상기 보호 필름은 상기 필름 내의 질소 농도가 1.3 원자% 이상만큼 변화하도록 등급이 매겨진 금속 질화물을 포함한다. 또한, 상기 기판은 상기 필름의 탄성 계수 미만인 탄성 계수를 포함한다.
전술한 관점의 구체예에서, 상기 보호 필름은 알루미늄 질화물 또는 실리콘 질화물을 포함한다. 또한, 상기 보호 필름은 상기 필름의 두께를 통한 질소 농도가 2 원자% 이상만큼 변화하도록 등급이 매겨진 금속 질화물을 포함한다. 본 관점의 몇몇 이행에서, 상기 보호 필름은 상기 기판의 주 표면 및 계면으로부터 대립되는 노출된 표면에서의 계면을 형성하고, 상기 질소 농도는 상기 노출된 표면으로부터 상기 필름의 두께 내로 소정의 깊이까지 원자 퍼센트로 측정될 때 1.3% 이상, 또는 2.0% 이상만큼 변화한다.
전술한 관점의 구체예에서, 상기 보호 필름은 약 1.5 미크론 내지 약 20 미크론의 범위 내의 두께를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 상기 두께는 약 1.5 미크론 내지 약 15 미크론 범위이다. 몇몇 구체예에서, 상기 두께는 약 1.5 미크론 내지 약 10 미크론 범위이다.
전술한 관점의 다른 구체예에서, 상기 보호 필름은 160 GPa 초과, 180 GPa 초과, 또는 200 GPa 초과의 탄성 계수를 더욱 포함한다. 몇몇 이행에 따르면, 상기 보호 필름은 상기 기판 상에 배치된 필름 상에서 측정될 때 200 GPa 초과의 탄성 계수 및 17 GPa 초과의 최대 경도를 포함한다.
전술한 관점의 추가의 구체예에서, 상기 기판 및 필름 각각은 가시 스펙트럼에서 20% 이상의 광학 투과율을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 사익 제품은 약 0.5% 이상의 균열 개시 변형(COS) 파괴 수준에 의해 더욱 특징지어진다.
전술한 관점의 몇몇 이행에 따르면, 상기 기판은 유리 조성물을 포함하고 상기 주 표면으로부터 상기 기판 내의 압축 응력의 깊이(DOC)까지 연장하는 압축 응력 영역을 더욱 포함하며, 상기 압축 응력 영역은 10 미크론 이상의 깊이에서의 DOC와 함께 150 MPa의 최대 압축 응력(CS)을 포함한다.
이들 관점의 몇몇 구체예에서, 소비자 전자 제품으로서: 전면, 후면 및 측면을 포함하는 하우징; 적어도 부분적으로 상기 하우징 내에 있는 전자 부품; 및 상기 하우징의 전면 또는 이에 인접하게 있는 디스플레이를 포함하는 것이 제공된다. 또한, 전술한 제품 중 하나는 상기 디스플레이 위에 배치되는 것 및 상기 하우징의 일부로서 배치되는 것 중 적어도 하나이다.
이들 관점의 몇몇 추가적인 구체예에서, 차량 디스플레이 시스템으로서: 전면, 후면 및 측면을 포함하는 하우징; 적어도 부분적으로 상기 하우징 내에 있는 전자 부품; 및 상기 하우징의 전면 또는 이에 인접하게 있는 디스플레이를 포함하는 것이 제공된다. 또한, 전술한 제품 중 하나는 상기 디스플레이 위에 배치되는 것 및 상기 하우징의 일부로서 배치되는 것 중 적어도 하나이다.
본 개시의 또 다른 관점에 따르면, 제품을 제조하는 방법으로서: 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물 및 주 표면을 포함하는 기판을 얻는 단계; 및 진공 침착(deposition) 공정으로 보호 필름을 상기 기판의 주 표면 위에 배치하는 단계를 포함하는 것이 제공된다. 상기 보호 필름은 상기 기판 상에 배치된 필름 상에서 측정될 때 1.5 미크론 초과의 두께 및 500 나노미터의 깊이에서 15 GPa 초과의 최대 경도를 포함한다. 또한, 상기 보호 필름은 상기 필름 내의 산소 농도 및 질소 농도 중 적어도 하나가 상기 필름 내에서 1.3 원자% 이상만큼 변화하도록 등급이 매겨진 금속 산질화물 또는 금속 질화물을 포함한다. 또한, 상기 기판은 상기 필름의 탄성 계수 미만인 탄성 계수를 포함한다.
상기 방법의 구체예에서, 상기 금속 산질화물 또는 금속 질화물은 반응성 산소 가스 또는 반응성 질소 가스의 각각의 농도를 변화시킴으로써 상기 보호 필름을 배치하는 단계 동안 등급이 매겨진다. 또한, 상기 보호 필름을 배치하는 단계는 몇몇 구체예에서 스퍼터링 공정으로 수행된다.
추가적인 특징 및 이점은 이하의 상세한 설명에서 제시될 것이며, 그 설명으로부터 본 기술 분야의 기술자에게 명백해지거나, 이하의 상세한 설명, 청구항 및 첨부된 도면을 포함하여 본원에 기술된 바와 같은 구체예를 실시함으로써 인식될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 단지 예시적이며, 본 개시 및 첨부된 청구범위의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 프레임워크를 제공하는 의도임이 이해되어야 한다.
수반된 도면은 본 개시의 원리의 추가의 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 포함되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 설명과 함께 일 이상의 구체예(들)을 예시하며, 예를 들어, 본 개시의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다. 본 명세서 및 도면에 개시된 본 개시의 다양한 특징은 임의 및 모든 조합으로 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 비-제한적인 예로, 본 개시의 다양한 특징은 다음의 구체예에 따라 서로 조합될 수 있다.
제1 구체예에 따르면, 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물을 포함하며, 주 표면을 포함하는 기판; 및 상기 기판의 주 표면 상에 배치된 보호 필름을 포함하는 제품이 제공된다. 상기 보호 필름은 상기 기판 상에 배치된 필름 상에서 측정될 때 1.5 미크론 초과의 두께 및 500 나노미터의 깊이에서 15 GPa 초과의 최대 경도를 포함한다. 또한, 상기 보호 필름은 상기 필름 내의 산소 농도가 1.3 원자% 이상만큼 변화하도록 등급이 매겨진 금속 산질화물을 포함한다. 또한, 상기 기판은 상기 필름의 탄성 계수 미만인 탄성 계수를 포함한다.
제2 구체예에 따르면, 구체예 1의 제품이 제공되며, 여기서 상기 보호 필름은 상기 필름의 두께를 통한 산소 농도가 2 원자% 이상만큼 변화하도록 등급이 매겨진 금속 산질화물을 포함한다.
제3 구체예에 따르면, 구체예 1 또는 구체예 2의 제품이 제공되며, 여기서 상기 보호 필름은 알루미늄 산질화물, 실리콘 알루미늄 산질화물 또는 실리콘 산질화물을 포함한다.
제4 구체예에 따르면, 구체예 1 내지 3 중 어느 하나의 제품이 제공되며, 여기서 상기 보호 필름은 160 GPa 초과의 탄성 계수를 더욱 포함한다.
제5 구체예에 따르면, 구체예 1 내지 3 중 어느 하나의 제품이 제공되며, 여기서 상기 보호 필름은 상기 기판 상에 배치된 필름 상에서 측정될 때 200 GPa 초과의 탄성 계수 및 500 nm의 깊이에서 17 GPa 초과의 최대 경도를 더욱 포함한다.
제6 구체예에 따르면, 구체예 1 내지 5 중 어느 하나의 제품이 제공되며, 여기서 상기 기판 및 필름 각각은 가시 스펙트럼에서 20% 이상의 광학 투과율을 포함한다.
제7 구체예에 따르면, 구체예 1 내지 6 중 어느 하나의 제품이 제공되며, 여기서 상기 제품은 약 0.5% 이상의 COS 파괴 수준을 포함한다.
제8 구체예에 따르면, 구체예 1 내지 7 중 어느 하나의 제품이 제공되며, 여기서 상기 기판은 약 0.2 mm 내지 약 1 mm의 두께를 포함한다.
제9 구체예에 따르면, 구체예 1의 제품이 제공되며, 여기서 상기 보호 필름은 상기 기판의 주 표면 및 계면으로부터 대립되는 노출된 표면에서의 계면을 정의하며, 또한 여기서 상기 산소 농도는 상기 노출된 표면으로부터 상기 필름의 두께 내로 소정의 깊이까지 1.3 원자% 이상만큼 변화한다.
제10 구체예에 따르면, 구체예 2의 제품이 제공되며, 여기서 상기 보호 필름은 상기 기판의 주 표면 및 계면으로부터 대립되는 노출된 표면에서의 계면을 정의하며, 또한 여기서 상기 산소 농도는 상기 노출된 표면으로부터 상기 필름의 두께 내로 소정의 깊이까지 2 원자% 이상만큼 변화한다.
제11 구체예에 따르면, 구체예 1 내지 10 중 어느 하나의 제품이 제공되며, 여기서 상기 기판은 유리 조성물을 포함하고 상기 주 표면으로부터 상기 기판 내의 압축 응력의 깊이(DOC)까지 연장하는 압축 응력 영역을 더욱 포함하며, 상기 압축 응력 영역은 10 미크론 이상의 깊이에서의 DOC와 함께 150 MPa의 최대 압축 응력(CS)을 포함한다.
제12 구체예에 따르면, 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물을 포함하며, 주 표면을 포함하는 기판; 및 상기 기판의 주 표면 상에 배치된 보호 필름을 포함하는 제품이 제공된다. 상기 보호 필름은 상기 기판 상에 배치된 필름 상에서 측정될 때 1.5 미크론 초과의 두께 및 15 GPa 초과의 최대 경도를 포함한다. 상기 보호 필름은 상기 필름 내의 질소 농도가 1.3 원자% 이상만큼 변화하도록 등급이 매겨진 금속 질화물을 포함한다. 또한, 상기 기판은 상기 필름의 탄성 계수 미만인 탄성 계수를 포함한다.
제13 구체예에 따르면, 구체예 12의 제품이 제공되며, 여기서 상기 보호 필름은 상기 필름의 두께를 통한 질소 농도가 2 원자% 이상만큼 변화하도록 등급이 매겨진 금속 질화물을 포함한다.
제14 구체예에 따르면, 구체예 12 또는 13의 제품이 제공되며, 여기서 상기 보호 필름은 알루미늄 질화물 또는 실리콘 질화물을 포함한다.
제15 구체예에 따르면, 구체예 12 내지 14 중 어느 하나의 제품이 제공되며, 여기서 상기 보호 필름은 160 GPa 초과의 탄성 계수를 더욱 포함한다.
제16 구체예에 따르면, 구체예 12 내지 14 중 어느 하나의 제품이 제공되며, 여기서 상기 보호 필름은 상기 기판 상에 배치된 필름 상에서 측정될 때 200 GPa 초과의 탄성 계수 및 500 나노미터의 깊이에서 17 GPa 초과의 최대 경도를 더욱 포함한다.
제17 구체예에 따르면, 구체예 12 내지 16 중 어느 하나의 제품이 제공되며, 여기서 상기 기판 및 필름 각각은 가시 스펙트럼에서 20% 이상의 광학 투과율을 포함한다.
제18 구체예에 따르면, 구체예 12 내지 17 중 어느 하나의 제품이 제공되며, 여기서 상기 제품은 약 0.5% 이상의 COS 파괴 수준을 포함한다.
제19 구체예에 따르면, 구체예 12 내지 18 중 어느 하나의 제품이 제공되며, 여기서 상기 기판은 약 0.2 mm 내지 약 1 mm의 두께를 포함한다.
제20 구체예에 따르면, 구체예 12의 제품이 제공되며, 여기서 상기 보호 필름은 상기 기판의 주 표면 및 계면으로부터 대립되는 노출된 표면에서의 계면을 형성하고, 또한 여기서 상기 질소 농도는 상기 노출된 표면으로부터 상기 필름의 두께 내로 소정의 깊이까지 1.3 원자% 이상만큼 변화한다.
제21 구체예에 따르면, 구체예 13의 제품이 제공되며, 여기서 상기 보호 필름은 상기 기판의 주 표면 및 계면으로부터 대립되는 노출된 표면에서의 계면을 정의하고, 또한 여기서 상기 질소 농도는 상기 노출된 표면으로부터 상기 필름의 두께 내로 소정의 깊이까지 2 원자% 이상만큼 변화한다.
제22 구체예에 따르면, 구체예 12 내지 14 중 어느 하나의 제품이 제공되며, 여기서 상기 기판은 유리 조성물을 포함하고 상기 주 표면으로부터 상기 기판 내의 압축 응력의 깊이(DOC)까지 연장하는 압축 응력 영역을 더욱 포함하며, 상기 압축 응력 영역은 10 미크론 이상의 깊이에서의 DOC와 함께 150 MPa의 최대 압축 응력(CS)을 포함한다.
제23 구체예에 따르면, 전면, 후면 및 측면을 포함하는 하우징; 적어도 부분적으로 상기 하우징 내에 있는 전자 부품; 및 상기 하우징의 전면 또는 이에 인접하게 있는 디스플레이를 포함하는 소비자 전자 제품이 제공된다. 또한, 구체예 1 내지 22 중 어느 하나의 제품은 상기 디스플레이 위에 배치되는 것 및 상기 하우징의 일부로서 배치되는 것 중 적어도 하나이다.
제24 구체예에 따르면, 전면, 후면 및 측면을 포함하는 하우징; 적어도 부분적으로 상기 하우징 내에 있는 전자 부품; 및 상기 하우징의 전면 또는 이에 인접하게 있는 디스플레이를 포함하는 차량 디스플레이 시스템이 제공된다. 또한, 구체예 1 내지 22 중 어느 하나의 제품은 상기 디스플레이 위에 배치되는 것 및 상기 하우징의 일부로서 배치되는 것 중 적어도 하나이다.
제25 구체예에 따르면, 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물 및 주 표면을 포함하는 기판을 얻는 단계; 및 진공 침착(deposition) 공정으로 보호 필름을 상기 기판의 주 표면 위에 배치하는 단계를 포함하는 제품을 제조하는 방법이 제공된다. 상기 보호 필름은 상기 기판 상에 배치된 필름 상에서 측정될 때 1.5 미크론 초과의 두께 및 500 나노미터의 깊이에서 15 GPa 초과의 최대 경도를 포함한다. 상기 보호 필름은 상기 필름 내의 산소 농도 및 질소 농도 중 적어도 하나가 상기 필름 내에서 1.3 원자% 이상만큼 변화하도록 등급이 매겨진 금속 산질화물 또는 금속 질화물을 포함한다. 또한, 상기 기판은 상기 필름의 탄성 계수 미만인 탄성 계수를 포함한다.
제26 구체예에 따르면, 구체예 25의 방법이 제공되며, 여기서 상기 금속 산질화물 또는 금속 질화물은 반응성 산소 가스 또는 반응성 질소 가스의 각각의 농도를 변화시킴으로써 상기 보호 필름을 배치하는 단계 동안 등급이 매겨진다.
제27 구체예에 따르면, 구체예 25 또는 구체예 26의 방법이 제공되며, 여기서 상기 보호 필름을 배치하는 단계는 스퍼터링 공정으로 수행된다.
본 개시의 이들 및 다른 특징, 관점 및 이점은 본 개시의 이하의 상세한 설명이 수반된 도면을 참조하여 읽힐 때 보다 잘 이해되며:
도 1은 본 개시의 몇몇 구체예에 따른 기판 위에 배치된 보호 필름을 갖는 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 기판을 포함하는 제품의 단면 개략도이다.
도 1a는 몇몇 구체예에 따라 필름의 노출된 표면에 근접한 다양한 성분 농도를 갖는 등급이 매겨진 보호 필름으로 배열된 바와 같은 섹션 1A에서의 도 1에 도시된 제품의 확대된 단면 개략도이다.
도 1b는 몇몇 구체예에 따라 필름의 계면에 근접한 다양한 성분 농도를 갖는 등급이 매겨진 보호 필름으로 배열된 바와 같은 섹션 1B에서의 도 1에 도시된 제품의 확대된 단면 개략도이다.
도 1c는 몇몇 구체예에 따라 필름의 벌크에서 다양한 성분 농도를 갖는 등급이 매겨진 보호 필름으로 배열된 바와 같은 섹션 1C에서의 도 1에 도시된 제품의 확대된 단면 개략도이다.
도 2a는 본원에 개시된 제품 중 어느 하나를 포함하는 예시적인 전자 장치의 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 예시적인 전자 장치의 사시도이다.
도 3은 본원에 개시된 제품 중 어느 하나를 포함할 수 있는 차량 내부 시스템을 갖는 차량 내부의 사시도이다.
도 4는 x-레이 광전자 분광법(XPS) 테스팅으로부터 얻어진, 본 개시의 구체예에 따른 유리 기판 위에 배치된 등급이 매겨진 및 비교의 등급이 매겨지지 않은 금속 산질화물-함유 보호 필름 내의 깊이의 함수로서의 산소 농도의 플롯이다.
도 5는 본 개시의 구체예에 따른 이온-교환 강화된 유리 기판 위의 등급이 매겨진 및 비교의 등급이 매겨지지 않은 금속 산질화물-함유 보호 필름을 포함하는 제품에 대한 링-온-링(ROR) 테스팅으로부터 얻어진 보호 필름 COS 퍼센트 값의 플롯이다.
도 6은 본 개시의 구체예에 따른 이온-교환 강화된 유리 기판 위의 등급이 매겨진 및 비교의 등급이 매겨지지 않은 금속 산질화물-함유 보호 필름을 포함하는 제품에 대한 링-온-링(ROR) 테스팅으로부터 얻어진 유리 기판 파괴 변형 퍼센트 값의 플롯이다.
도 7은 본 개시의 구체예에 따른 이온-교환 강화된 유리 기판 위의 등급이 매겨진 및 비교의 등급이 매겨지지 않은 금속 산질화물-함유 보호 필름을 포함하는 제품의, 연필 테스팅 프로토콜로부터 얻어진 유리 기판 파괴 변형 퍼센트 값의 박스 플롯이다.
도 1은 본 개시의 몇몇 구체예에 따른 기판 위에 배치된 보호 필름을 갖는 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 기판을 포함하는 제품의 단면 개략도이다.
도 1a는 몇몇 구체예에 따라 필름의 노출된 표면에 근접한 다양한 성분 농도를 갖는 등급이 매겨진 보호 필름으로 배열된 바와 같은 섹션 1A에서의 도 1에 도시된 제품의 확대된 단면 개략도이다.
도 1b는 몇몇 구체예에 따라 필름의 계면에 근접한 다양한 성분 농도를 갖는 등급이 매겨진 보호 필름으로 배열된 바와 같은 섹션 1B에서의 도 1에 도시된 제품의 확대된 단면 개략도이다.
도 1c는 몇몇 구체예에 따라 필름의 벌크에서 다양한 성분 농도를 갖는 등급이 매겨진 보호 필름으로 배열된 바와 같은 섹션 1C에서의 도 1에 도시된 제품의 확대된 단면 개략도이다.
도 2a는 본원에 개시된 제품 중 어느 하나를 포함하는 예시적인 전자 장치의 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 예시적인 전자 장치의 사시도이다.
도 3은 본원에 개시된 제품 중 어느 하나를 포함할 수 있는 차량 내부 시스템을 갖는 차량 내부의 사시도이다.
도 4는 x-레이 광전자 분광법(XPS) 테스팅으로부터 얻어진, 본 개시의 구체예에 따른 유리 기판 위에 배치된 등급이 매겨진 및 비교의 등급이 매겨지지 않은 금속 산질화물-함유 보호 필름 내의 깊이의 함수로서의 산소 농도의 플롯이다.
도 5는 본 개시의 구체예에 따른 이온-교환 강화된 유리 기판 위의 등급이 매겨진 및 비교의 등급이 매겨지지 않은 금속 산질화물-함유 보호 필름을 포함하는 제품에 대한 링-온-링(ROR) 테스팅으로부터 얻어진 보호 필름 COS 퍼센트 값의 플롯이다.
도 6은 본 개시의 구체예에 따른 이온-교환 강화된 유리 기판 위의 등급이 매겨진 및 비교의 등급이 매겨지지 않은 금속 산질화물-함유 보호 필름을 포함하는 제품에 대한 링-온-링(ROR) 테스팅으로부터 얻어진 유리 기판 파괴 변형 퍼센트 값의 플롯이다.
도 7은 본 개시의 구체예에 따른 이온-교환 강화된 유리 기판 위의 등급이 매겨진 및 비교의 등급이 매겨지지 않은 금속 산질화물-함유 보호 필름을 포함하는 제품의, 연필 테스팅 프로토콜로부터 얻어진 유리 기판 파괴 변형 퍼센트 값의 박스 플롯이다.
다음의 상세한 설명에서, 설명의 목적 및 비 제한의 목적을 위해, 구체적인 세부 사항을 개시하는 예시적인 구체예가 본 개시의 다양한 원리의 철저한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 본 개시의 이점을 알고 있는 본 기술 분야의 통상의 기술자에게, 본 개시가 본원에 개시된 구체적인 세부 사항으로부터 벗어난 다른 구체예에서 실시될 수 있음이 명백해질 것이다. 또한, 공지된 장치, 방법 및 물질의 설명은 본 개시의 다양한 원리의 설명을 모호하게 하지 않기 위해 생략될 수 있다. 마지막으로, 적용 가능한 경우, 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 지칭한다.
범위는 본원에서 "약" 하나의 특정 값으로부터, 및/또는 "약" 또 다른 특정 값으로 표현될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "약"은 양, 크기, 제형, 파라미터, 및 다른 양 및 특성이 정확하지 않고 정확할 필요는 없으나, 허용 오차, 전환 인자, 반올림, 측정 오차 등, 및 본 기술 분야의 기술자에게 공지된 다른 인자를 반영하여 원하는 바와 같이 근사하거나 및/또는 보다 크거나 작을 수 있음을 의미한다. 용어 "약"이 값 또는 범위의 끝점을 기술하는데 사용될 때, 본 개시는 언급된 특정 값 또는 끝점을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서 내의 수치 값 또는 범위의 끝점이 "약"을 인용하는지 여부에 관계 없이, 수치 값 또는 범위의 끝점은 2개의 구체예: "약"에 의해 변형된 것, 및 "약"에 의해 변형되지 않은 것을 포함하도록 의도된다. 각 범위의 끝점이 다른 끝점과의 관계에서, 및 다른 끝점과 독립적으로 모두 중요하다는 것이 더욱 이해될 것이다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "실질적인", "실질적으로", 및 이들의 변형은 기술된 특징이 소정의 값 또는 설명과 동일하거나 거의 동일하다는 것을 나타내려는 의도이다. 예를 들어, "실질적으로 평면인" 표면은 평면이거나 거의 평면인 표면을 나타낸다. 또한, "실질적으로"는 동일하거나 거의 동일한 두 값을 나타내는 의도이다. 몇몇 구체예에서, "실질적으로"는 서로 약 5% 이내, 또는 서로 약 2% 이내와 같이 서로 약 10% 이내인 값을 나타낼 수 있다.
본원에 사용된 바와 같은 방향 용어-예를 들어, 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽, 앞, 뒤, 탑(top), 버텀(bottom)-는 도시된 바와 같은 도면을 참조하여서만 만들어지며, 절대적인 방향을 의미하는 의도는 아니다.
달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본원에 제시된 임의의 방법은 그 단계가 특정 순서로 수행될 것을 요구하는 것으로 해석되도록 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 실제로 그 단계에 뒤따르는 순서를 인용하지 않거나, 청구항 또는 설명에서 단계가 특정 순서로 제한되어야 한다는 것이 구체적으로 언급되지 않은 경우, 어떤 식으로든 순서가 추론되어야 한다는 의도는 아니다. 이는 단계의 정렬(arrangement) 또는 작동 흐름과 관련된 논리의 문제; 문법적 구성 또는 구두법으로부터 유래된 일반적 의미; 본 명세서에 기술된 구체예의 수 또는 유형을 포함하는 해석을 위한 임의의 가능한 비-표현적 근거를 유지한다.
본원에 사용된 바와 같이, 단수형 "하나의(a, an)" 및 "상기(the)"는 문맥 상 명백히 달리 지시하지 않는 한 복수의 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "구성 요소"에 대한 언급은 문맥 상 명백히 달리 지시하지 않는 한 2 이상의 이러한 구성 요소를 갖는 구체예를 포함한다.
본 개시의 구체예는 일반적으로 유리, 유리-세라믹 및 세라믹 기판 및 보호 필름, 특히 변화하는 산소 및/또는 질소 농도 수준을 갖는 등급이 매겨진 금속 산질화물 및 금속 질화물 보호 필름을 갖는 강하고, 단단하며 내스크래치성인 제품에 관한 것이다. 이들 등급이 매겨진 보호 필름은 이들 기판의 일 이상의 주 표면 상에 배치될 수 있으며 필름 내의 산소 농도 및 질소 농도 중 적어도 하나가 1.3 원자% 이상만큼 변화하도록 등급이 매겨진 금속 산질화물 또는 금속 질화물을 포함할 수 있다. 또한, 보호 필름은 실질적인 투명성, 예를 들어, 가시 스펙트럼에서 20% 이상의 광학 투과율에 의해 특징지어질 수 있다. 이들 보호 필름은 또한 높은 경도, 예를 들어, 500 nm의 깊이에서 15 GPa 초과에 의해 특징지어질 수 있다. 보호 필름은 또한 160 GPa 초과 및/또는 기판의 탄성 계수 초과인 높은 탄성 계수에 의해 특징지어질 수 있다. 본 개시는 또한 압축 응력 영역, 및 기판의 일 이상의 주 표면 상에 배치된 보호 필름을 갖는 유리 기판을 갖는 제품에 관한 것이다. 본 개시에서 언급된 기판에 대한 영률(또는 탄성 계수) 값은 "Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts"로 명명된 ASTM E2001-13에 제시된 일반적 유형의 공명 초음파 분광학 기술에 의해 측정된 바와 같은 값을 의미한다.
도 1을 참조하면, 제품(100)은 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물을 포함하는 기판(10)을 포함하도록 도시된다. 즉, 기판(10)은 이들 내부의 유리, 유리-세라믹, 또는 세라믹 물질 중 일 이상을 포함할 수 있다. 기판(10)은 한 쌍의 대립하는 주 표면(12, 14)을 포함한다. 또한, 제품(100)은 주 표면(12) 위에 배치된 외부 표면(92b)을 갖는 보호 필름(90)을 포함한다. 또한 도 1에 도시된 바와 같이, 보호 필름(90)은 두께(94)를 갖는다. 구체예에서, 제품(100)은 기판(10)의 일 이상의 주 표면(12, 14) 위에 배치된 일 이상의 보호 필름(90)을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일 이상의 필름(90)은 기판(10)의 주 표면(12) 위에 배치된다. 몇몇 이행에 따르면, 보호 필름 또는 필름(90)은 또한 기판(10)의 주 표면(14) 위에 배치될 수 있다.
몇몇 이행에 따르면, 도 1에 도시된 제품(100)은 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물 및 주 표면(12, 14); 및 주 표면(12, 14) 상에 배치된 보호 필름(90)을 포함하는 기판(10)을 포함한다. 보호 필름(90)은 필름 내의 산소 및/또는 질소 농도가 1.3 원자% 이상, 1.5 원자% 이상, 또는 2 원자% 이상만큼 변화하도록 등급이 매겨진 금속 산질화물 및 금속 질화물 중 적어도 하나를 포함한다. 또한, 구체예에서, 보호 필름(90) 내의 등급은 실질적으로 필름의 두께 방향 내이다. 제품(100)의 몇몇 관점에서, 보호 필름(90) 내의 산소 및/또는 질소 농도는 약 1.3% 이상, 예를 들어, 1.4%, 1.5%, 1.6%, 1.7%, 1.8%, 1.9%, 2%, 2.1%, 2.2%, 2.3%, 2.4%, 2.5%, 3%, 3.5%, 4%, 4.5%, 5%, 5.5%, 6%, 6.5%, 7%, 7.5%, 8%, 8.5%, 9%, 9.5%, 10%, 또는 몇몇 이행에서 그 이상만큼 변화할 수 있다. 보호 필름(90)은 또한 1.5 미크론 초과의 두께(94)에 의해 특징지어질 수 있다. 몇몇 관점에서, 보호 필름(90)의 두께(94)는 0.1 미크론, 0.2 미크론, 0.3 미크론, 0.4 미크론, 0.5 미크론, 0.6 미크론, 0.7 미크론, 0.8 미크론, 0.9 미크론, 1 미크론, 1.1 미크론, 1.2 미크론, 1.3 미크론, 1.4 미크론, 1.5 미크론, 1.6 미크론, 1.7 미크론, 1.8 미크론, 1.9 미크론, 2 미크론, 2.1 미크론, 2.2 미크론, 2.3 미크론, 2.4 미크론, 2.5 미크론 초과, 및 두께(94)에 대한 이들 최저 임계값 수준 사이의 다른 두께 수준 초과이다. 박막 요소(예를 들어, 보호 필름(90) 및 필름(90) 상에 또는 그 아래에 배치된 다른 필름 요소)의 두께는 광학 엘립소메트리(예를 들어, n & k 분석기) 또는 박막 반사계에 의해 단면의 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 측정되었다. 다중 층 요소(예를 들어, 보호 필름(90) 및 필름(90) 상에 배치된 플루오로실란 지문-방지 코팅(미도시))의 경우, SEM에 의한 두께 측정이 바람직하다.
다시 도 1에 도시된 제품(100)을 참조하면, 기판(10) 및 필름(90) 각각은 가시 스펙트럼에서 20% 이상의 광학 투과율을 포함할 수 있다. 몇몇 이행에서, 기판(10) 및 필름(90) 중 하나 또는 둘 모두는 가시 스펙트럼에서 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 90% 이상, 및 이들 광학 투과율 수준 사이의 모든 값의 광학 투과율을 포함할 수 있다.
다시 도 1에 도시된 제품(100)을 참조하면, 보호 필름(90)은 베르코비치 나노 압입자로 기판(10) 상의 필름(90) 상에서 측정될 때 500 nm의 깊이에서 15 GPa 초과의 최대 경도를 포함한다. 몇몇 이행에서, 보호 필름(90)은 후술되는 바와 같이, 베르코비치 나노 압입자로 측정될 때, 500 nm의 깊이에서 15 GPa, 16 GPa, 17 GPa, 18 GPa, 19 GPa, 20 GPa, 21 GPa, 22 GPa, 23 GPa, 24 GPa, 25 GPa 초과, 또는 이를 초과하는 최대 경도를 포함한다. 또한, 제품(100)은 기판(10)이 보호 필름(90)의 탄성 계수 미만인 탄성 계수를 포함하도록 배열된다. 제품(100)의 관점에서, 보호 필름(90)은 160 GPa 초과, 또는 200 GPa 초과인 탄성 계수를 포함한다. 다른 관점에서, 보호 필름(90)은 160 GPa, 170 GPa, 180 GPa, 190 GPa, 200 GPa, 210 GPa, 220 GPa, 230 GPa, 240 GPa, 250 GPa 초과, 또는 이를 초과하는 탄성 계수를 포함한다.
몇몇 구체예에 따르면, 도 1에 도시된 제품(100)은 12 GPa 이상의 평균 경도를 갖는 보호 필름(90)을 사용한다. 몇몇 구체예에서, 이들 필름의 평균 경도는 베르코비치 나노 압입자로 측정될 때, 500 nm의 깊이에서 12 GPa, 13 GPa, 14 GPa, 15 GPa, 16 GPa, 17 GPa, 18 GPa, 19 GPa, 20 GPa, 21 GPa, 22 GPa, 23 GPa, 24 GPa, 25 GPa 초과, 또는 이를 초과할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "평균 경도 값" 및 "최대 경도 값"은 베르코비치 나노 압입자와 같은 나노 압입 장치를 사용한 보호 필름(90)의 외부 표면(92b) 상에서의 일 세트의 측정의 각각의 평균 및 최대치로 보고된다. 동일한 나노 압입 장치로부터의 데이터는 또한 보호 필름(90)에 대한 탄성 계수 값을 얻는데 사용될 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, "경도"에 대한 언급은 최대 경도를 지칭한다. 또한, 본원에 보고된 바와 같은 보호 필름(90)과 같은 박막 코팅의 경도는 널리 수용되는 나노 압입 실시를 사용하여 결정되었다는 것이 이해되어야 한다(Fischer-Cripps, A.C., Critical Review of Analysis and Interpretation of Nanoindentation Test Data, Surface & Coatings Technology, 200, 4153 - 4165 (2006)(이하 "Fischer-Cripps"); 및 Hay, J., Agee, P., 및 Herbert, E., Continuous Stiffness Measurement During Instrumented Indentation Testing, Experimental Techniques, 34 (3) 86 - 94 (2010) (이하 "Hay") 참조). 코팅의 경우, 압입 깊이의 함수로서 경도를 측정하는 것이 전형적이다. 코팅이 충분한 두께인 한, 코팅의 특성을 결과적인 반응 프로파일로부터 분리하는 것이 가능하다. 코팅이 너무 얇은 경우(예를 들어, ~500 nm 미만), 이들은 상이한 기계적 특성을 가질 수 있는 기판의 근처로부터 영향을 받을 수 있기 때문에 코팅 특성을 완전히 분리하는 것이 가능하지 않을 수 있다(Hay 참조). 본원의 특성을 보고하는데 사용되는 방법은 코팅 자체를 대표한다. 이 공정은 경도 및 모듈러스 대 압입 깊이를 1000 nm에 이르는 깊이까지 측정하기 위한 것이다. 보다 연질인 유리 상의 경질 코팅의 경우, 반응 곡선은 비교적 작은 압입 깊이(약 200 nm 이하)에서의 경도 및 모듈러스의 최대 수준을 나타낼 것이다. 보다 깊은 압입 깊이에서, 경도 및 모듈러스 모두는 반응이 보다 연질인 유리 기판에 의해 영향을 받기 때문에 점차 감소될 것이다. 이 경우, 코팅 경도 및 모듈러스는 최대 경도 및 모듈러스를 나타내는 영역과 관련된 것으로 취해진다. 보다 깊은 압입 깊이에서, 경도 및 모듈러스는 보다 경질인 유리의 영향으로 인해 점차 증가할 것이다. 경도 및 모듈러스 대 깊이의 이들 프로파일은 전통적인 "Oliver 및 Pharr" 접근법(Fischer-Cripps에 기술됨) 또는 보다 효율적인 "연속 강성" 접근법(Hay 참조)에 의해 얻어질 수 있다. 이러한 박막에 대한 본원에 보고된 탄성 계수 및 경도 값은 베르코비치 다이아몬드 압입자 팁으로의 전술한 공지된 다이아몬드 나노 압입 방법을 사용하여 측정되었다.
다른 이행에 따르면, 도 1에 도시된 제품(100)은 유리 조성물을 갖고, 주 표면(12, 14) 및 압축 응력 영역(50)을 포함하는 기판(10)을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 압축 응력 영역(50)은 주 표면(12)으로부터 기판 내의 제1 선택된 깊이(52)까지 연장한다. 그럼에도 불구하고, 몇몇 구체예(미도시)는 주 표면(14)으로부터 제2 선택된 깊이(미도시)까지 연장하는 비교의 압축 응력 영역(50)을 포함한다. 또한, 몇몇 구체예(미도시)는 주 표면(12, 14) 및/또는 기판(10)의 에지로부터 연장하는 다중 압축 응력 영역(50)을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, "선택된 깊이"(예를 들어, 선택된 깊이(52)), "압축 깊이" 및 "DOC"는 본원에 기술된 바와 같은 기판(10) 내의 응력이 압축으로부터 인장으로 변화하는 깊이를 정의하기 위해 상호 교환적으로 사용된다. DOC는 이온 교환 처리에 따라 FSM-6000, 또는 산란 광 편광계(SCALP)와 같은 표면 응력계에 의해 측정될 수 있다. 유리 조성물을 갖는 기판(10) 내의 응력이 칼륨 이온을 유리 기판 내로 교환하여 생성되는 경우, 표면 응력계가 DOC를 측정하는데 사용된다. 응력이 나트륨 이온을 유리 제품 내로 교환하여 생성되는 경우, SCALP가 DOC를 측정하는데 사용된다. 유리 조성물을 갖는 기판(10) 내의 응력이 칼륨 및 나트륨 이온 모두를 유리 내로 교환하여 생성되는 경우, DOC는 SCALP에 의해 측정되는데, 이는 나트륨의 교환 깊이가 DOC를 나타내고 칼륨 이온의 교환 깊이가 압축 응력의 크기 변화를 나타내는 것(그러나 압축으로부터 인장으로의 응력 변화는 아님)으로 생각되기 때문이며; 이러한 유리 기판 내의 칼륨 이온의 교환 깊이는 표면 응력계에 의해 측정된다. 또한 본원에 사용되는 바와 같이, "최대 압축 응력"은 기판(10) 내의 압축 응력 영역(50) 내의 최대 압축 응력으로 정의된다. 몇몇 구체예에서, 최대 압축 응력은 압축 응력 영역(50)을 정의하는 일 이상의 주 표면(12, 14)에서, 또는 이에 매우 인접하여 얻어진다. 다른 구체예에서, 최대 압축 응력은 일 이상의 주 표면(12, 14)과 압축 응력 영역(50)의 선택된 깊이(52) 사이에서 얻어진다.
도 1에 도시된 바와 같은 제품(100)의 몇몇 구체예에서, 기판(10)은 유리 조성물을 포함한다. 예를 들어, 기판(10)은 보로실리케이트 유리, 알루미노실리케이트 유리, 소다-라임 유리, 화학적으로 강화된 보로실리케이트 유리, 화학적으로 강화된 알루미노실리케이트 유리, 및 화학적으로 강화된 소다-라임 유리를 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 유리는 무-알칼리일 수 있다. 기판(10)은 이의 표면 영역을 정의하기 위해 선택된 길이 및 폭, 또는 직경을 가질 수 있다. 기판(10)은 이의 길이 및 폭, 또는 직경에 의해 정의되는 기판(10)의 주 표면(12, 14) 사이의 적어도 하나의 에지를 가질 수 있다. 기판(10)은 또한 선택된 두께를 가질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 기판은 약 0.2 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.3 mm, 및 약 0.2 mm 내지 약 1.0 mm의 두께를 갖는다. 다른 구체예에서, 기판은 약 0.1 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.3 mm, 또는 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm의 두께를 갖는다.
도 1에 예시적인 형태로 도시된 바와 같은 제품(100)의 몇몇 구체예에서, 기판(10)은 화학적으로 강화된 알루미노실리케이트 유리로부터 선택된다. 다른 구체예에서, 기판(10)은 10 ㎛ 초과의 제1 선택된 깊이(52)까지 연장하는, 150 MPa 초과의 최대 압축 응력을 갖는 압축 응력 영역(50)을 갖는 화학적으로 강화된 알루미노실리케이트 유리로부터 선택된다. 추가의 구체예에서, 기판(10)은 400 MPa 초과의 최대 압축 응력을 갖는, 25 ㎛ 초과의 제1 선택된 깊이(52)까지 연장하는 압축 응력 영역(50)을 갖는 화학적으로 강화된 알루미노실리케이트 유리로부터 선택된다. 제품(100)의 기판(10)은 또한 일 이상의 주 표면(12, 14)으로부터 선택된 깊이(52)(또는 깊이들)까지 연장하고 약 150 MPa 초과, 200 MPa 초과, 250 MPa 초과, 300 MPa 초과, 350 MPa 초과, 400 MPa 초과, 450 MPa 초과, 500 MPa 초과, 550 MPa 초과, 600 MPa 초과, 650 MPa 초과, 700 MPa 초과, 750 MPa 초과, 800 MPa 초과, 850 MPa 초과, 900 MPa 초과, 950 MPa 초과, 1000 MPa 초과, 및 이들 값 사이의 모든 최대 압축 응력 수준의 최대 압축 응력을 갖는 일 이상의 압축 응력 영역(50)을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 최대 압축 응력은 2000 MPa 이하이다. 또한, 압축 깊이(DOC) 또는 제1 선택된 깊이(52)는 기판(10)의 두께 및 압축 응력 영역(50)을 생성하는 것과 관련된 처리 조건에 따라 10 ㎛ 이상, 15 ㎛ 이상, 20 ㎛ 이상, 25 ㎛ 이상, 30 ㎛ 이상, 35 ㎛ 이상, 및 이를 초과하는 깊이에서 설정될 수 있다. 몇몇 구체예에서, DOC는 기판(10)의 두께(t)의 0.3배 이하, 예를 들어, 0.3 t, 0.28 t, 0.26 t, 0.25 t, 0.24 t, 0.23 t, 0.22 t, 0.21 t, 0.20 t, 0.19 t, 0.18 t, 0.15 t, 또는 0.1 t이다. 표면 압축 응력(CS) 수준을 포함하는 압축 응력은 Orihara Industrial Co., Ltd. (일본)에 의해 제조된 FSM-6000 (즉, FSM)과 같은 시판 중인 장치를 사용하여 표면 응력계에 의해 측정된다. 표면 응력 측정은 유리의 복굴절과 관련된 응력 광학 계수(SOC)의 정확한 측정에 의존한다. SOC는 차례로 내용 ㅈ저전ed체가 참조로서 본원에 포함된, "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"로 명명된 ASTM 표준 C770-16에 기술된 Procedure C(유리 디스크 방법)에 따라 측정된다.
유사하게, 유리-세라믹과 관련하여, 제품(100)(도 1 참조)의 기판(10)에 대해 선택된 물질은 유리상 및 세라믹상 모두를 갖는 광범위한 물질 중 임의의 것일 수 있다. 예시적인 유리-세라믹은 유리상이 실리케이트, 보로실리케이트, 알루미노실리케이트, 또는 보로알루미노실리케이트로부터 형성되고 세라믹상이 β-스포듀민, β-석영, 네펠린, 칼실라이트, 또는 카네기에이트로부터 형성되는 물질을 포함한다. "유리-세라믹"은 유리의 제어된 결정화를 통해 생성되는 물질을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 유리-세라믹은 약 30% 내지 약 90%의 결정화도를 갖는다. 적절한 유리-세라믹의 예는 Li2O-Al2O3-SiO2 시스템(즉, LAS-시스템) 유리-세라믹, MgO-Al2O3-SiO2 시스템(즉, MAS-시스템) 유리-세라믹, ZnO Х Al2O3 Х nSiO2 (즉, ZAS 시스템), 및/또는 β-석영 고용체, β-스포듀민, 코디어라이트, 및 리튬 디실리케이트를 포함하는 지배적인 결정상을 포함하는 유리-세라믹을 포함할 수 있다. 유리-세라믹 기판은 본원에 개시된 화학적 강화 공정을 사용하여 강화될 수 있다. 일 이상의 구체예에서, MAS-시스템 유리-세라믹 기판은 Li2SO4 용융 염에서 강화될 수 있으며, 이에 의해 2 Li+의 Mg2+에 대한 교환이 발생할 수 있다.
세라믹과 관련하여, 제품(100)(도 1 참조)의 기판(10)에 대해 선택된 물질은 광범위한 무기 결정질 산화물, 질화물, 탄화물, 산질화물, 탄질화물 등 중 임의의 것일 수 있다. 예시적인 세라믹은 알루미나, 알루미나 티타네이트, 멀라이트, 코디어라이트, 지르콘, 스피넬, 페로브스카이트, 지르코니아, 세리아, 실리콘 카바이드, 실리콘 니트라이드, 실리콘 알루미늄 옥시니트라이드 또는 제올라이트상을 갖는 물질을 포함한다.
도 1에 도시된 제품(100)의 몇몇 이행에서, 보호 필름(90)은 등급이 매겨지고 무기 물질, 바람직하게는 금속 산질화물 또는 금속 질화물을 포함한다. 금속 산질화물을 포함하는 보호 필름(90)을 갖는 이들 제품(100)의 경우, 몇몇 관점에서, 알루미늄 옥시니트라이드(AlOxNy), 실리콘 알루미늄 옥시니트라이드(SiuAlxOyNz) 또는 실리콘 옥시니트라이드(SiOxNy)를 포함할 수 있다. 금속 질화물을 포함하는 보호 필름(90)을 갖는 이들 제품(100)의 경우, 보호 필름(90)은 몇몇 관점에서 알루미늄 니트라이드(AlNy), 실리콘 니트라이드(SiNy), 또는 실리콘 알루미늄 니트라이드(SiAlxNy)를 포함할 수 있다.
금속 산질화물 또는 금속 질화물 조성물을 갖는 보호 필름(90)을 포함하는 제품(100)에 관한 본 개시의 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 각각의 아래첨자 "u", "x", "y", 및/또는 "z"는 > 0.0 내지 1까지 변화할 수 있으며, 아래첨자의 합은 1 이하일 것이며, 조성물의 나머지는 물질 내의 제1 요소(예를 들어, Si 또는 Al)이다. 또한, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 “SiuAlxOyNz”가 "u"가 0이 되도록 배열될 수 있으며, 상기 물질이 “AlOxNy"로 기술될 수 있음을 인식할 수 있다. 또한, 보호 필름(90)에 대해 전술한 조성물은 순수한 원소 형태(예를 들어, 순수한 규소, 순수한 알루미늄 금속, 산소 가스 등)을 초래하는 아래첨자의 조합을 배제한다. 마지막으로, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 또한 전술한 조성물이 명시적으로 표시되지 않은 다른 원소(예를 들어, 수소)를 포함할 수 있으며, 이는 비-화학량론적 조성물(예를 들어, SiNx 대 Si3N4)을 초래할 수 있음을 인식할 것이다. 따라서, 보호 필름(90)에 대한 전술한 물질은 전술한 조성물 표기의 아래첨자의 값에 따라 SiO2-Al2O3-SiNx-AlN 또는 SiO2-Al2O3-Si3N4-AlN 상평형도 내의 사용 가능한 공간으로 표시될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 아래첨자 "u," "x," "y" 및 "z"에 대한 특정 수치 값 및 범위에 따라 기술된 본 개시의 "AlOxNy," "SiOxNy," 및 "SiuAlxOyNz" 물질은 본 개시의 기술 분야의 통상의 기술자에게 이해되는 바와 같이, 다양한 알루미늄 산질화물, 실리콘 산질화물 및 실리콘 알루미늄 산질화물 물질을 포함한다. 즉, Al2O3과 같은 "전체 수 화학식"으로 고체를 설명하는 것이 일반적이다. 또한, Al2O3와 균등한 Al0.4O0.6과 같은 "원자 분율 화학식" 설명을 사용하여 고체를 설명하는 것이 일반적이다. 원자 분율 화학식에서, 화학식 내의 모든 원자의 합은 0.4 + 0.6 = 1이며, 화학식 내의 Al 및 O의 원자 분율은 각각 0.4 및 0.6이다. 원자 분율 설명은 많은 일반적인 교과서에서 기술되며, 원자 분율 설명은 종종 합금을 기술하는데 사용된다(참조, 예를 들어: (i) Charles Kittel, "Introduction to Solid State Physics," Seventh Edition, John Wiley & Sons, Inc., NY, 1996, pp. 611-627; (ii) Smart 및 Moore, "Solid State Chemistry, An Introduction," Chapman & Hall University and Professional Division, London, 1992, pp. 136-151; 및 (iii) James F. Shackelford, "Introduction to Materials Science for Engineers," Sixth Edition, Pearson Prentice Hall, New Jersey, 2005, pp. 404-418.) .
다시 보호 필름(90)과 관련된 본 개시의 "AlOxNy", "SiOxNy" 및 "SiuAlxOyNz" 물질을 참조하면, 아래첨자는 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 특정 아래첨자 값을 구체화하지 않고 물질의 분류로서 이들 물질을 언급하는 것을 허용한다. 즉, 일반적으로 산화 알루미늄과 같은 합금에 대해 말하자면, 특정 아래첨자 값을 구체화하지 않고 AlvOx라고 말할 수 있다. 설명 AlvOx는 Al2O3 또는 Al0.4O0.6를 나타낼 수 있다. v + x가 합이 1이 되도록 선택되는 경우(즉, v + x = 1), 화학식은 원자 분율 설명일 것이다. 유사하게, SiuAlvOxNy와 같은 보다 복잡한 혼합물이 기술될 수 있으며, 여기서 다시, 합 u + v + x + y가 1인 경우, 우리는 원자 분율 설명 케이스를 갖는다.
다시 본 개시의 "AlOxNy", "SiOxNy", 및 "SiuAlxOyNz" 물질을 참조하면, 이들 표기법은 본 기술 분야의 통상의 기술자가 이들 물질과 다른 물질을 쉽게 비교하도록 한다. 즉, 원자 분율 화학식은 종종 비교에 사용되기 쉽다. 예를 들어, (Al2O3)0.3(AlN)0.7로 이루어지는 예시적인 합금은 화학식 설명 Al0.448O0.31N0.241 및 또한 Al367O254N198과 거의 균등하다. (Al2O3)0.4(AlN)0.6로 이루어지는 또 다른 예시적인 합금은 화학식 설명 Al0.438O0.375N0.188 및 Al37O32N16과 거의 균등하다. 원자 분율 화학식 Al0.448O0.31N0.241 및 Al0.438O0.375N0.188는 서로 비교하기 비교적 쉽다. 예를 들어, Al은 0.01만큼 원자 분율이 감소되었고, O는 원자 분율이 0.065만큼 증가하였으며, N은 원자 분율이 0.053만큼 감소하였다. 이는 전체 수 화학식 설명 Al367O254N198 및 Al37O32N16을 비교하기 위한 보다 상세한 계산 및 고려를 취한다. 따라서, EO때로 고체의 원자 분율 화학식 설명을 사용하는 것이 바람직하다. 그럼에도 불구하고, AlvOxNy의 사용은 이것이 Al, O 및 N 원자를 함유하는 임의의 합금을 포함하기 때문에 일반적이다.
도 1에 도시된 제품(100)을 다시 참조하면, 보호 필름(90)은 필름 내의 각각의 산소 및/또는 질소 농도가 1.3 원자% 이상만큼 변화하도록 등급이 매겨진 금속 산질화물 또는 금속 질화물을 포함한다. 즉, 보호 필름(90)은 이의 두께(94) 내에 이의 산소 및/또는 질소의 농도가 1.3 원자% 이상(예를 들어, 4 원자% 내지 2.7 원자%, 1 원자% 내지 2.3 원자% 등)만큼 변화하는 일 이상의 영역을 포함한다. 제품(100)의 몇몇 이행에서, 보호 필름(90)의 등급을 매기는 것은 필름 내의 각각의 산소 및/또는 질소 농도가 원자 퍼센트로 측정될 때 1% 이상, 예를 들어, 1.1%, 1.2%, 1.3%, 1.4%, 1.5%, 1.6%, 1.7%, 1.8%, 1.9%, 2.0%, 2.1%, 2.2%, 2.3%, 2.4%, 2.5%, 2.6%, 2.7%, 2.8%, 2.9%, 3%, 3.5%, 4%, 4.5%, 5%, 또는 이들 수준 내의 추가의 양만큼 변화하도록 한다. 제품(100)의 다른 이행에서, 보호 필름(90) 내의 등급이 매겨진 영역의 두께는 구성 요소(예를 들어, 산소, 질소 등)이 미크론 당 2.6 원자% 이상의 변화를 나타내는 필름(90) 내의 영역에 의해 정의된다. 따라서, 등급이 매겨진 영역은 구성 요소 농도가 일정하거나 미크론 당 2.6 원자% 미만만큼 변화하는 등급이 매겨지지 않은 영역에 의해 경계를 이룬다. 제품(100)의 몇몇 구체예에서, 보호 필름(90)의 등급이 매겨진 영역(도 1a 내지 1c에 도시된 바와 같은 등급이 매겨진 영역(80), 아래에 상세히 설명됨)의 두께는 500 nm 이상이다. 다른 구체예에서, 보호 필름(90)은 필름의 전체 두께(94)에 걸쳐 있는 등급이 매겨진 영역을 포함한다.
본원에 기술된 바와 같이, 보호 필름(90)에 대해 구체화된 원소 농도 수준(예를 들어, 산소 농도 수준) 및 후속의 실시예에서 본원에 보고된 농도 데이터는 x-레이 광전자 분광계(XPS)를 통해 정의되고 얻어진다. 이들 XPS-유래된 수준 및 XPS 데이터는 본 개시의 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 절차로 XPS 장비 상에서 얻어지거나 얻어져야 한다.
이제 도 1a 내지 1c를 참조하면, 제품(100)(도 1에 도시된 바와 같음)의 보호 필름(90)의 다양한 구체예가 도시된다. 도 1a와 관련하여, 제품(100)의 등급이 매겨진 보호 필름(90)은 몇몇 구체예에 따른 필름(90)의 노출된 표면에 인접한 다양한 구성 요소 농도(즉, 산소 및/또는 질소)를 갖는 금속 산질화물 또는 금속 질화물을 포함하는 것으로 도시된다. 제품(100)의 이러한 배열에서, 보호 필름(90)은 기판(10)의 주 표면(12)과의 계면(92a)을 정의한다(도 1 참조). 또한 도 1a에 도시된 바와 같이, 노출된 표면(92b)은 계면(92a)에 대립된다. 또한, 필름(90) 내의 산소 및/또는 질소 농도는 필름(90) 내의 등급이 매겨진 영역(80)을 정의하기 위해 노출된 표면(92b)으로부터 제1 깊이(82a)까지, 예를 들어, 1.3 원자% 이상, 2.0 원자% 이상, 또는 다른 다양한 양만큼 변화한다. 따라서, 몇몇 관점에서, 등급이 매겨진 영역(80)의 외부의 필름(90)의 벌크는 동일한 산소 및/또는 질소 구성 요소의 실질적으로 일정한 농도를 가질 수 있다. 다른 이행에서, 등급이 매겨진 영역(80) 외부의 필름(90)의 벌크는 또한 등급이 매겨진 영역(80)과 일치하는 방식으로 농도가 변화하거나, 또는 다른 크기로 변화할 수 있는 산소 및/또는 질소 구성 성분을 포함할 수 있으며, 이는 등급이 매겨진 영역(80) 내의 그것과 상이한 농도 프로파일을 정의한다.
도 1b를 참조하면, 제품(100)의 등급이 매겨진 보호 필름(100)은 몇몇 구체예에 따른 필름(90)의 계면(92a)에 인접하여 다양한 구성 요소 농도(즉. 산소 및/또는 질소)를 갖는 금속 산질화물 또는 금속 질화물을 포함하는 것으로 도시된다. 제품(100)의 이러한 배열에서, 보호 필름(90)은 또한 기판(10)의 주 표면(12)과의 계면(92a)을 정의한다(도 1 참조). 또한 도 1b에 도시된 바와 같이, 필름(90)의 노출된 표면(92b)은 계면(92a)에 대립된다. 또한, 도 1b에 도시된 필름(90) 내의 산소 및/또는 질소 농도는 필름(90) 내의 등급이 매겨진 영역(80)을 정의하기 위해 계면(92a)으로부터 제2 깊이(82b)까지, 예를 들어, 1.3 원자% 이상, 2.0 원자% 이상, 또는 다른 다양한 양만큼 변화한다. 따라서, 몇몇 관점에서, 등급이 매겨진 영역(80) 외부의 필름(90)의 벌크는 동일한 산소 및/또는 질소 구성 요소의 실질적으로 일정한 농도를 가질 수 있다. 다른 이행에서, 등급이 매겨진 영역(80) 외부의 필름(90)의 벌크는 또한 등급이 매겨진 영역(80)과 일치하는 방식으로 농도가 변화하거나, 또는 다른 크기로 변화할 수 있는 산소 및/또는 질소 구성 요소를 포함할 수 있으며, 이는 등급이 매겨진 영역(80) 내의 그것과 상이한 농도 프로파일을 정의한다.
도 1c를 참조하면, 제품(100)의 등급이 매겨진 보호 필름(100)은 몇몇 구체예에 따른 필름(90)의 벌크 내에 다양한 구성 요소 농도(즉. 산소 및/또는 질소)를 갖는 금속 산질화물 또는 금속 질화물을 포함하는 것으로 도시된다. 제품(100)의 이러한 배열에서, 보호 필름(90)은 다시 기판(10)의 주 표면(12)과의 계면(92a)을 정의한다(도 1 참조). 또한 도 1c에 도시된 바와 같이, 필름(90)의 노출된 표면(92b)은 계면(92a)에 대립된다. 또한, 필름(90)의 벌크 내의 산소 및/또는 질소 농도는 필름(90) 내의 등급이 매겨진 영역(80)을 정의하기 위해 제1 깊이(82a)로부터 제2 깊이(82b)까지, 노출된 표면(92b)과 계면(92a) 사이에서, 예를 들어, 1.3 원자% 이상, 2.0 원자% 이상, 또는 다른 다양한 양만큼 변화한다. 따라서, 몇몇 관점에서, 등급이 매겨진 영역(80) 외부의 필름(90)의 벌크는 동일한 산소 및/또는 질소 구성 요소의 실질적으로 일정한 농도를 가질 수 있다. 다른 이행에서, 등급이 매겨진 영역(80) 외부의 필름(90)의 벌크는 또한 등급이 매겨진 영역(80)과 일치하는 방식으로 농도가 변화하거나, 또는 다른 크기로 변화할 수 있는 산소 및/또는 질소 구성 요소를 포함할 수 있으며, 이는 등급이 매겨진 영역(80) 내의 그것과 상이한 농도 프로파일을 정의한다.
전술한 바와 같이, 본 개시의 구체예는 일반적으로 높은 강도, 경도 및 내스크래치성을 갖는 제품(100)에 관한 것이다. 구체적으로, 이들 제품(100)은 이러한 등급이 매겨진 보호 필름이 없는 통상적인, 비교의 제품보다 높은 내스크래치성 및 인성(toughness)을 갖는 제품(100)에 기여할 수 있는 높은 인성 및 경도에 의해 특징지어지는 등급이 매겨진 보호 필름(90)을 포함할 수 있다. 제품(100) 및/또는 보호 필름(90)과 관련된 다양한 물질 및 기계적 특성은 본 개시의 다음의 섹션에서 예시적인 형태로 기술된 바와 같이 이러한 특성을 나타낸다.
높은 모듈러스 필름을 갖는 유리 기판과 같은 비교적 높은 모듈러스 기판의 인성을 증가시키는 통상적인 접근법은 필름 압축 응력을 보다 증가시키고 및/또는 필름의 탄성 계수를 감소시키는 얇은 필름의 사용을 포함한다. 이들 접근법은 아래에 놓인 기판의 인성을 증가시키는데 성공적일 수 있으나, 일반적으로 이들 제품을 사용하는 장치 및 어셈블리에 부정적인 영향을 미치는 감소된 내스크래치성 및/또는 감소된 광학 특성과 같은 트레이드-오프(trade-off)를 초래한다. 대조적으로, 본 개시의 제품(100)은 등급이 매겨진 보호 필름을 사용하며, 이들 중 일부는 필름 내의 작은 등급이 매겨진 영역을 사용하며, 이들 모두는 기판(10) 및 필름(90) 상에서 측정되고 증가된 COS 수준에 의해 입증되는 바와 같이, 제품(100)에 예상치 못한 파괴 인성을 부여한다.
도 1에 도시된 제품(100), 및 도 1a 내지 1c에 도시된 보호 필름(90)의 몇몇 구체예에서, 보호 필름(90)은 약 1 MPa·m1/2 초과, 약 2 MPa·m1/2 초과, 약 3 MPa·m1/2 초과, 약 4 MPa·m1/2 초과, 또는 심지어 약 5 MPa·m1/2 초과의 파괴 인성에 의해 특징지어진다. 박막의 파괴 인성은 D.S Harding, W.C. Oliver, 및 G.M. Pharr, "Cracking During Nanoindentation and its Use in the Measurement of Fracture Toughness," Mat. Res. Soc. Symp. Proc., vol. 356, 1995, 663-668에 기술된 바와 같이 측정된다. 보호 필름(90) 및/또는 기판(10)(즉, 보호 필름(90)을 갖는 제품(100) 내에 포함된 바와 같음)의 인성은 또한 몇몇 이행에서 높은 COS 값으로 나타날 수 있다. 예를 들어, 보호 필름(90)은 모두 ROR 테스트에 의해 측정된, 0.5%, 0.6%, 0.7%, 0.8%, 0.9%, 1.0%, 1.1%, 1.2%, 1.3%, 1.4%, 1.5%, 1.6%, 1.7%, 1.8%, 1.9%, 2.0% 초과 및 이를 초과하는 COS에 의해 특징지어질 수 있다. 또 다른 예로서, 기판(10)은 모두 ROR 테스트에 의해 측정된 0.5%, 0.6%, 0.7%, 0.8%, 0.9%, 1.0%, 1.1%, 1.2%, 1.3%, 1.4%, 1.5%, 1.6%, 1.7%, 1.8%, 1.9%, 2.0%, 2.1%, 2.2%, 2.3%, 2.4%, 2.5%, 2.6%, 2.7%, 2.8%, 2.9%, 3% 초과 및 이를 초과하는 COS에 의해 특징지어질 수 있다. 제품(100)의 몇몇 구체예에 따른 기판(10) 내의 압축 응력 영역(50)의 존재는 기판(10)과 관련된 기판 COS에 더욱 영향을 미칠 수 있음 또한 이해되어야 한다.
본원에 사용된 바와 같이, "링-온-링" 또는 "ROR" 테스트는 파괴-시-하중, 파괴 강도, 및 파괴-시-변형 값을 측정하기 위한 다음의 절차를 사용한다. 제품(예를 들어, 제품(100))은 링-온-링 기계적 테스팅 장치의 버텀 링 및 탑 링 사이에 위치된다. 탑 링 및 버텀 링은 상이한 직경을 갖는다. 본원에 사용된 바와 같이, 탑 링은 12.7 mm의 직경을 가지며 버텀 링은 25.4 mm의 직경을 갖는다. 제품(100) 및 보호 필름(90)과 접촉하는 탑 링 및 버텀 링의 부분은 단면이 원형이고 각각 1.6 mm의 반경을 갖는다. 탑 링 및 버텀 링은 강(steel)로 만들어진다. 테스팅은 45 내지 55% 상대습도에서 약 22 ℃의 환경에서 수행된다. 테스팅에 사용된 제품은 크기가 50 mm × 50 mm인 정사각형이다.
제품(100) 및/또는 보호 필름(90)의 파괴-시-변형을 결정하기 위해, 힘은 1.2 mm/분의 하중/크로스-헤드 속도를 사용하여 탑 링에 대해 아래 방향으로 및/또는 버텀 링에 대해 윗 방향으로 적용된다. 탑 링 및/또는 버텀 링 상의 힘은 증가되며, 이는 기판(10) 및 필름(90) 중 하나 또는 둘 모두의 큰 파괴 시까지 제품(100) 내의 변형을 야기한다. 광 및 카메라는 테스팅 동안의 큰 파괴를 기록하기 위해 버텀 링의 아래에 제공된다. Dewetron 수집(acquisition) 시스템과 같은 전자 제어기가 큰 손상이 카메라에 의해 관측될 때 하중을 결정하기 위해 적용된 하중과 카메라 이미지를 조정하기 위해 제공된다. 파괴-시-변형을 결정하기 위해, 카메라 이미지 및 하중 신호는 Dewetron 시스템을 통해 동기화되어 보호 필름(90)이 파괴를 나타내는 하중이 결정될 수 있도록 한다. 카메라 시스템이 전형적으로 필름(90)의 파괴 수준을 독립적으로 측정하는데 바람직하지만, 제품(100)의 파괴-시-하중은 또한 이 카메라 시스템보다는 응력 또는 변형 게이지를 사용하여 기록될 수 있다. Hu, G. 등에 의해 발견된 유한 요소 분석, "Dynamic fracturing of strengthened glass under biaxial tensile loading," Journal of Non-Crystalline Solids, 2014. 405(0): p. 153-158는 이 하중에서 샘플이 겪는 변형 수준을 분석하는데 사용한다. 요소 크기는 하중 링 아래의 응력 집중을 나타내기에 충분히 미세하도록 선택될 수 있다. 이 하중 수준은 하중 링 아래의 30 노드 포인트 이상에 걸쳐 평균내어진다. 다른 이행에 따르면, 제품(100)은 ROR 테스팅 절차에서 측정된 0.7 mm 두께의 제품(100)에 대한 약 200 kgf 초과, 250 kgf 초과, 또는 심지어 300 kgf 초과의 와이블 특성 파괴-시-하중을 가질 수 있다. 이 ROR 테스트에서, 보호 필름(90)을 갖는 기판(10)의 면은 장력 하에 위치되며, 전형적으로 이는 파괴되는 면이다.
평균 하중, 응력(강도), 및 파괴-시-하중에 더하여, 와이블 특성 하중, 응력, 또는 파괴-시-변형이 계산될 수 있다. 와이블 특성 파괴 시 하중(와이블 스케일 파라미터로도 지칭됨)은 취성 물질의 파괴 확률이 63.2%인 하중 수준이며, 공지된 통계 방법을 사용하여 계산된다. 전술한 ROR 테스트 셋업 및 기하 구조의 이들 파괴-시-하중 값, 샘플 기하 구조, 및 수치 분석을 사용함으로써, 와이블 특성 파괴-시-변형 값은 0.8% 초과, 1% 초과, 또는 1.2% 초과의 제품(100)에 대해 계산될 수 있으며 및/또는 와이블 특성 강도 값(파괴 시 응력)은 600 MPa 초과, 800 MPa 초과, 또는 1000 MPa 초과로 계산될 수 있다. 본 개시의 기술 분야의 통상의 기술자에게 인식되는 바와 같이, 파괴 하중 값과 비교한 파괴-시-하중 및 와이블 특성 강도 값은 제품(100)의 상이한 변형, 예를 들어, 기판 두께, 형상, 및/또는 상이한 하중 또는 테스팅 기하 구조와 관련하여 변형되는 바에 대해 보다 폭넓게 적용할 수 있다. 이론에 구애됨이 없이, 제품(100)은 모두 ROR 굴곡 테스트에 의해 측정되는 바와 같은 약 3.0 초과, 약 4.0 초과, 약 5.0 초과, 약 8.0 초과, 또는 약 10 초과의 와이블 모듈러스(즉, 와이블 '형상 인자' 또는 파괴 하중, 파괴 변형, 파괴 응력, 또는 이들 메트릭 중 일 초과를 사용한 파괴시까지의 샘플에 대한 와이블 플롯의 기울기)를 더욱 포함할 수 있다. 전술한 바와 같은 유한 요소 분석은 제품(100)이 파괴 하중을 겪는 변형 수준을 분석하는데 사용되며, 이후 파괴 변형 수준은 공지된 관계인 변형 = 응력 × 탄성 계수를 파괴 응력(즉, 강도) 값으로 해석될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "파괴-시-변형" 및 "평균 파괴-시-변형"은 전형적으로 본원에 정의된 바와 같은 주어진 물질, 층 또는 필름 및, 아마 또 다른 물질에 대한 브리지, 층, 또는 필름에서의 광학적으로 가시적인 파괴를 초래하는, 보호 필름(90) 및/또는 기판(10) 내의 크랙이 추가적인 하중의 적용 없이 전파하는 변형을 지칭한다. 파괴-시-변형 값은 ROR 테스팅을 사용하여 측정된다.
다시 도 1에 도시된 제품(100), 및 도 1a 내지 1c에 도시된 보호 필름(90)을 참조하면, 필름(90) 및 제품(100)의 높은 인성은 또한 연필 테스트로부터 얻어지는 통과-탈락 측정에서 나타날 수 있다. 예를 들어, 보호 필름(90)은 연필 테스트에서 "통과" 또는 "탈락"으로 특징지어질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "연필 테스트"는 다음의 프로토콜 및 테스트 배열에 따라 제품(100)과 같은 제품 상에서 수행된다. 구체적으로, 보호 필름(90)을 갖는 제품(100)은 투명 플라스틱 필름 및 부드러운, 순응(compliant) 패드(예를 들어, 전형적인 컴퓨터 마우스패드) 상에 아래를 향하도록 위치된다. 즉, 보호 필름은 투명 필름과 접촉하도록 위치되고, 필름은 패드와 접촉한다. 패드는 제품(100)(기판(10) 및 보호 필름(90)을 포함)을 지지하고, 이는 보호 필름으로부터 떨어진 기판(10)의 노출된 표면 상에서 연필에 의해 가압될 때 제품이 굽도록 하여 보호 필름이 인장 하에 위치되도록 한다. 테스트는 약 15 파운드의 힘으로 표준 연필의 지우개 끝을 제품의 버텀 표면에 대해(보호 필름으로부터 대립되는) 수동으로 적용하고, 제품이 균열(즉, "탈락")되었는지 또는 균열 없이 굽어졌는지(즉, "통과") 여부를 시각적으로 평가함으로써 단순히 수행된다.
도 1에 도시된 제품(100)의 몇몇 구체예에 따르면, 보호 필름(90)은 투명하거나 실질적으로 투명할 수 있다. 몇몇 바람직한 구체예에서, 보호 필름(90)은 50% 초과, 60% 초과, 70% 초과, 80% 초과, 90% 초과, 및 이들 하한 투과율 수준 사이의 모든 값의 가시 스펙트럼 내의 광학 투과율로 특징지어진다. 다른 이행에서, 보호 필름은 20% 초과, 30% 초과, 40% 초과, 50% 초과, 60% 초과, 70% 초과, 80% 초과, 90% 초과, 및 이들 하한 투과율 수준 사이의 모든 값의 가시 스펙트럼 내의 광학 투과율에 의해 특징지어질 수 있다.
구체예에서, 도 1에 도시된 제품(100)은 약 5 퍼센트 이하의 보호 필름(90) 및 기판(10)을 통한 헤이즈를 포함할 수 있다. 특정 관점에서, 헤이즈는 보호 필름(90) 및 기판(10)을 통해 5 퍼센트, 4.5 퍼센트, 4 퍼센트, 3.5 퍼센트, 3 퍼센트, 2.5 퍼센트, 2 퍼센트, 1.5 퍼센트, 1 퍼센트, 0.75 퍼센트, 0.5 퍼센트, 또는 0.25 퍼센트 이하(이들 수준 사이의 모든 수준의 헤이즈 포함)이다. 측정된 헤이즈는 0만큼 낮을 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 본 개시에 보고된 "헤이즈" 속성 및 측정은 BYK-Gardner 헤이즈 미터로부터 측정되거나, 또는 이로부터의 측정에 기초한다.
보호 필름(90)의 소스 물질은 단일 층 필름 또는 다층 필름, 코팅 또는 구조물로 침착(deposit)될 수 있다. 보다 일반적으로, 보호 필름(90)은, 단일 필름 또는 다층 구조물인지 여부에 관계 없이, 선택된 두께, 즉, 두께(94)에 의해 특징지어질 수 있다(도 1 참조). 몇몇 구체예에서, 단일 층 또는 다층 보호 필름(90)의 두께(94)는 100 nm, 110 nm, 120 nm, 130 nm, 140 nm, 150 nm, 175 nm, 200 nm, 또는 보다 큰 두께 하한 이상일 수 있다. 몇몇 구체예에서, 단일 층 또는 다층 보호 필름(90)의 두께(94)는 10000 nm, 9000 nm, 8000 nm, 7000 nm, 6000 nm, 5000 nm, 4000 nm, 3000 nm, 2000 nm, 1500 nm, 1000 nm 또는 500 nm 이하일 수 있다. 추가의 구체예에서, 단일 층 또는 다층 보호 필름(90)의 두께(94)는 약 100 nm 내지 약 10000 nm, 약 1500 nm 내지 약 10000 nm, 약 1500 nm 내지 5000 nm, 및 이들 두께 사이의 모든 두께 값일 수 있다. 본 개시의 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 본원에 보고된 바와 같은 보호 필름(90)의 두께는 단면의 주사 전자 현미경(SEM), 광학 엘립소메트리(예를 들어, n & k 분석기), 또는 박막 반사 측정에 의해 측정되는 것으로 고려되었다. 다중 층 요소(예를 들어, 층의 스택)의 경우, SEM에 의한 두께 측정이 바람직하다.
도 1에 도시된 제품(100)에 존재하는 바와 같은 도 1a 내지 1c에 도시된 보호 필름(90)은 물리적 증착("PVD"), 전자 빔 침착("e-빔" 또는 "EB"), 이온-보조 침착-EB("IAD-EB"), 레이저 융삭, 진공 아크 침착, 열 증발, 스퍼터링, 플라즈마 강화 화학적 증착(PECVD) 및 다른 유사한 침착 기술을 포함하는 다양한 방법을 사용하여 침착될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 보호 필름(90)은 진공 침착 공정(예를 들어, 스퍼터링, 메타-모드 등)에 의해 기판(10) 위에 형성된다. 진공 침착 공정에서, 반응 가스(예를 들어, 산소, 질소 등)의 농도는 등급이 매겨진 영역 내의 다양한 화학적 조성으로 나타난 바와 같이 필름(90) 내의 등급이 매겨진 영역을 발달시키도록 변화될 수 있다. 또한, 비활성 캐리어 가스(예를 들어, 아르곤)에 대한 반응성 가스의 비(예를 들어, 산소 및/또는 질소)는 원하는 챔버 압력을 유지하고 필름(90)을 침착시키기 위해 본원에 논의된 원리에 따라 설계될 수 있으며, 이는 이것이 형성된(as-formed) 압축 응력 또는 중립 응력 상태(즉, 사실상 실질적으로 인장 또는 압축이 아닌 잔류 필름 응력)를 갖도록 한다. 본 개시의 기술 분야의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 진공 침착 챔버에 사용되는 가스의 총 유량(예를 들어, 표준 cm3/분의 단위)은 특정 챔버 설계 및 다른 공정 파라미터에 의존할 수 있으며, 이들 모두는 제품 속성을 충족시키기 위해 본원에 논의된 원리에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 보호 필름(90)의 침착 동안 반응성 가스의 유량을 높은 수준으로부터 낮은 수준으로 조정하여 필름 내의 구배를 발달시킬 수 있다(예를 들어, 다른 구성 성분 가스 유량을 일정하게 유지시키면서 O2 가스 속도를 6 sccm으로부터 4 sccm으로 조정함으로써).
본 개시의 몇몇 구체예에 따르면, 제품(100)(도 1 참조)을 제조하는 방법은 다음의 단계를 포함할 수 있다: 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물을 갖고 주 표면(12)을 포함하는 기판(10)을 형성하는 단계; 및 진공 침착 공정으로 기판(10)의 주 표면(12) 위에 보호 필름(도 1a 내지 1c 참조)을 배치하는 단계. 상기 방법에 따라 형성된 보호 필름(90)은 기판(10) 상에 배치된 필름(90) 상에서 측정될 때 1.5 미크론 초과의 두께(94) 및 500 나노미터의 깊이에서 15 GPa 초과의 최대 경도를 포함할 수 있다. 또한, 보호 필름(90)은 필름(90) 내의 산소 농도 및 질소 농도 중 적어도 하나가 1.3 원자% 이상만큼 변화하도록 금속 산질화물 또는 금속 질화물을 포함할 수 있다. 또한, 기판(10)은 필름(90)의 탄성 계수 미만인 탄성 계수를 포함할 수 있다. 또한, 몇몇 구체예에서, 보호 필름(90)의 금속 산질화물 또는 금속 질화물은 반응성 산소 가스 또는 반응성 질소 가스의 각각의 농도를 변화시킴으로써 보호 필름(90)을 침착시키는 단계 동안 등급이 매겨진다. 몇몇 이행에 따르면, 보호 필름(90)을 침착시키는 단계(90)는 전술한 바와 같이 스퍼터링과 같은 진공 침착 공정으로 수행될 수 있다.
본원에 개시된 제품(100)은 디스플레이를 갖는 장치 제품(또는 디스플레이 장치 제품)과 같은 장치 제품(예를 들어, 모바일 폰, 태블릿, 컴퓨터 내비게이션 시스템, 웨어러블 장치(예를 들어, 시계) 등을 포함하는 소비자 전자 제품), 증강-현실 디스플레이, 헤드-업 디스플레이, 유리-계 디스플레이, 건축 장치 제품, 운송 장치 제품(예를 들어, 자동차, 기차, 항공기, 선박 등), 가정용 장치 제품, 또는 투명성, 내스크래치성, 내마모성 또는 이들의 조합으로부터 이점을 갖는 임의의 장치 제품 내에 포함될 수 있다. 본원에 개시된 임의의 제품을 포함하는 예시적인 장치 제품(예를 들어, 도 1에 도시된 제품)은 도 2a 및 2b에 도시된다. 구체적으로, 도 2a 및 2b는 전면(204), 후면(206), 및 측면(208)을 갖는 하우징(202); 적어도 부분적으로 또는 전체가 상기 하우징 내에 있으며 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 상기 하우징의 전면 또는 이에 인접한 디스플레이(210)를 포함하는 전자 부품(미도시); 및 상기 디스플레이 위에 있도록 상기 하우징의 전면 또는 그 위에 있는 커버 기판(212)을 포함하는 소비자 전자 제품(200)을 나타낸다. 몇몇 구체예에서, 커버 기판(212)은 본원에 개시된 임의의 제품을 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 하우징 또는 커버 유리의 일부 중 적어도 하나는 본원에 개시된 제품을 포함한다.
몇몇 구체예에 따르면, 제품(100)(도 1 내지 1c 참조)은 도 3에 도시된 바와 같이 차량 내부 시스템을 갖는 차량 내부 내에 포함될 수 있다. 보다 구체적으로, 제품(100)은 다양한 차량 내부 시스템과 함께 사용될 수 있다. 차량 내부(340)는 차량 내부 시스템의 3개의 상이한 예(344, 348, 352)를 포함하도록 도시된다. 차량 내부 시스템(344)은 디스플레이(364)를 포함하는 표면(360)을 갖는 센터 콘솔 베이스를 포함한다. 차량 내부 시스템(348)은 디스플레이(376)를 포함하는 표면(272)을 갖는 대시보드 베이스(368)를 포함한다. 대시보드 베이스(368)는 전형적으로 디스플레이를 포함할 수 있는 계기판(380)을 포함한다. 차량 내부 시스템(352)은 표면(388) 및 디스플레이(392)를 갖는 대시보드 스티어링 휠 베이스(384)를 포함한다. 일 이상의 예에서, 차량 내부 시스템은 팔걸이, 필러, 시트 백, 바닥판, 헤드레스트, 문 패널,또는 표면을 포함하는 차량의 내부의 임의의 부분인 베이스를 포함할 수 있다. 본원에 개시된 제품(100)은 차량 내부 시스템(344, 348, 및 352) 각각에서 상호 교환적으로 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
몇몇 구체예에 따르면, 제품(100)은 렌즈, 창문, 조명 커버, 안경 렌즈, 선글라스 렌즈, 또는 전자 디스플레이 또는 전자 활성 장치에 통합되거나 통합되지 않을 수 있는 다른 광학 요소와 같은 수동 광학 요소에 사용될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 디스플레이(364, 376 및 392)는 각각 전면, 후면, 및 측면을 갖는 하우징을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 전자 부품은 적어도 부분적으로 하우징 내에 있다. 디스플레이 요소는 하우징의 전면에 또는 이에 인접하게 있다. 제품(100)(도 1 참조)은 디스플레이 요소 위에 배치된다. 제품(100)이 또한 암레스트, 필러, 시트 백, 바닥판, 헤드레스트, 문 패널, 또는 전술한 표면을 포함하는 차량의 내부의 임의의 부분에 또는 이와 함께 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 다양한 예에 따르면, 디스플레이(364, 376 및 392)는 차량 시각 디스플레이 시스템 또는 차량 인포테인먼트 시스템일 수 있다. 제품(100)은 다양한 디스플레이 및 자율 주행 차량의 구조적 부품에 포함될 수 있으며 통상적인 차량과 관련하여 본원에 제공된 설명은 제한적인 것이 아님이 이해될 것이다.
실시예
제품(100)의 다양한 비-제한 구체예 및 본 개시의 보호 필름(90)은 다음의 실시예에 의해 더욱 명확해진다.
실시예 1
아래 표 1a 및 1b에 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 다양한 제품은 1 (GC1 - mol %의 공칭 조성: 67.4% SiO2; 3.7% B2O3; 12.7% Al2O3; 13.8% Na2O; 및 2.4% MgO) 및 유리 조성 2 (GC2 - mol %의 공칭 조성: 57.4% SiO2; 16.1% Al2O3; 17.1% Na2O; 2.8% MgO; 및 6.5% P2O5) 및 알루미늄 산질화물을 포함하는 등급이 매겨진 보호 필름을 포함하는 것으로 본 개시에 따라 제조되었다. 이들 샘플은 표 1에 표시된 특정 기판 조성을 포함하는 실시예 1A 내지 1F("Ex. 1A" 내지 "Ex. 1F")로 표시된다. 또한, 표 1A 및 1B에 열거된 비교예 샘플 1A 내지 1C("Comp. Ex. 1A," "Comp. Ex. 1B" 및 "Comp. Ex. 1C")은 GC1 또는 GC2 유리 기판 및 알루미늄 산질화물 조성물을 포함하는 등급이 매겨지지 않은 보호 필름으로 제조된다.
표 1A와 관련하여, 샘플 제품의 보호 필름과 관련된 기계적 특성이 열거된다. 또한, 샘플 제품에 대한 연필 테스트 성능 데이터 또한 표 1에 열거된다. 표 1의 데이터로부터 명백한 바와 같이, 등급이 매겨진 필름을 사용하는 본 개시의 제품(Ex. 1A 내지 1E)은 연필 테스트를 통과하였다. 이들 샘플은 각각 17.7 내지 20.7 GPa 및 187 내지 235 GPa 범위의 경도 및 탄성 계수를 갖는 등급이 매겨진 보호 필름을 사용하였다. 따라서, 발명 샘플(inventive sample)의 등급이 매겨진 필름은 비교예 샘플에서 사용된 등급이 매겨지지 않은 필름과 비슷한 기계적 특성을 가지나, 발명 제품은 제품-수준 연필 테스트에서 우수한 성능을 나타내었다.
표 1a의 제품의 보호 필름 각각에 대한 X-레이 광전자 분광학(XPS) 데이터는 아래 표 1b에 열거된다. 1.3 원자% 이상의 산소 구배는 발명 샘플(Ex. 1A 내지 1F)의 등급이 매겨진 알루미늄 산질화물 보호 필름에서 분명하며 0.7 원자% 이하의 산소 구배는 비교예 샘플(Comp. Exs. 1A-1C)의 등급이 매겨지지 않은 산질화물 보호 필름에서 분명하다. 비교예 제품과 비교할 때 훨씬 더 큰 알루미늄 및 질소 구배가 또한 발명 제품의 보호 필름에서 관측된다. 따라서, 발명 제품의 보호 필름의 등급이 매겨진 특성은 등급이 매겨지지 않은 보호 필름을 갖는 비교예 제품과 비교할 때 연필 테스트에서의 이들의 우수한 기계적 성능(표 1a 참조)에 기여한다는 점이 고려된다.
이제 도 4를 참조하면, 상기 표 1a 및 1b에 도시된 특정 샘플의 필름 깊이의 함수로서의 알루미늄 산질화물 보호 필름 내의 XPS-유래 산소 농도 수준의 플롯이 제공된다. 구체적으로, XPS 데이터는 등급이 매겨진 보호 필름을 갖는 5개의 발명 샘플 Exs. 1A 내지 1E 및 등급이 매겨지지 않은 보호 필름을 갖는 두 개의 비교예 샘플(Comp. Exs. 1A 및 1B)에 대해 제공된다. 도 4에 도시된 데이터로부터 명백한 바와 같이, 발명 샘플의 산소 농도 구배는 일반적으로 필름의 노출된 표면으로부터 필름 내로의 약 600 nm 내지 약 1000 nm 아래의 두께에 존재한다. 이 점에서, 이들 샘플의 필름 내 산소 수준은 일반적으로 수평이 유지된다(level out). 대조적으로, 비교예 샘플의 필름 내 산소 수준은 일반적으로 필름의 두께 전체에서 일정하다.
실시예 2
이 실시예에서, 다양한 제품은 본 개시에 따라 유리 조성 GC1 및 GC2(전술한 바와 같음) 및 알루미늄 옥시니트라이드를 초함하는 등급이 매겨진 보호 필름을 갖는 유리 기판을 포함하도록 제조되었다. 이들 샘플은 실시예 2A 및 2B("Ex. 2A" 및 "Ex. 2B")로 표시된다. 또한, 비교예 샘플 2A 및 2B("Comp. Ex. 2A" 및 "Comp. Ex. 2B")는 각각 GC2 및 GC1 유리 기판 및 알루미늄 옥시니트라이드 조성물을 포함하는 등급이 매겨지지 않은 보호 필름을 갖도록 유사하게 제조되었다. 도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 실시예 2A 및 2B 및 비교예 2A 및 2B의 ROR 테스팅으로부터의 데이터는 바 차트 형태로 도시된다. 특히, 도 5 및 6은 표시된 샘플 배열 각각으로부터의 5개 샘플에 대한 보호 필름 COS 수준(%) 및 기판 파괴 변형 수준(%)을 도시한다. 도 5의 데이터로부터 명백한 바와 같이, 발명 샘플 둘 모두(Exs. 2A 및 2B)는 약 0.55% 내지 약 0.61%의 등급이 매겨진 보호 필름 COS 수준을 나타내고 비교예 샘플(Comp. Exs. 2A 및 2B)은 약 0.4 내지 약 0.5%의 등급이 매겨지지 않은 보호 필름 COS 수준을 나타낸다. 유사하게, 도 6의 데이터로부터 명백한 바와 같이, 등급이 매겨진 보호 필름을 갖는 발명 샘플 모두(Exs. 2A 및 2B)는 약 0.55% 내지 약 0.8%의 기판 파괴 변형 수준을 나타내며 등급이 매겨지지 않은 보호 필름을 갖는 비교예 샘플(Comp. Exs. 2A 및 2B)은 약 0.4 내지 약 0.62%의 기판 파괴 변형 수준을 나타낸다. 이와 같이, 등급이 매겨진 보호 필름의 존재는 본 개시의 발명 제품과 관련된 증가된 인성을 나타내는 보호 필름 COS 수준 및 기판 파괴 변형 수준을 증가시키는 경향이 있음이 도 5 및 6의 데이터로부터 명백하다.
실시예 3
이 실시예에서, 다양한 제품은 유리 조성 GC1 및 GC2 및 알루미늄 옥시니트라이드를 포함하는 등급이 매겨진 보호 필름 또는 알루미늄 옥시니트라이드를 포함하는 등급이 매겨지지 않은 보호 필름을 갖는 유리 기판을 포함하도록 본 개시에 따라 제조되었다. 이들 발명 및 비교예 제품(각각 Ex. 3A 및 Comp. Ex. 3A)은 이후 본 개시에서 전술한 바와 같은 연필 테스트에 따른 테스팅에 도입되었다. 도 7의 박스 플롯에 도시된 바와 같이, 발명 샘플은 모두 연필 테스트를 통과하였고 이들 동일한 샘플은 ROR 테스팅으로부터 측정될 때 약 0.72%의 중간값(median) 유리 기판 파괴 변형 수준을 나타내었다. 대조적으로, 비교예 샘플은 모두 연필 테스트에서 탈락하였고 ROR 테스팅으로부터 측정될 때 약 0.53%의 중간값 유리 기판 파괴 변형 수준을 나타내었다. 따라서, 발명 샘플의 향상된 유리 기판 파괴 변형 수준은 성공적인 연필 테스트 성능을 나타내는 것으로 보인다. 대조적으로, 비교예 샘플의 보다 낮은 유리 파괴 변형 수준은 성공적이지 않은 연필 테스트 성능을 나타내는 것으로 보인다.
많은 변형 및 변경이 본 개시의 사상 및 다양한 원리를 실질적으로 벗어나지 않고 본 개시의 전술한 구체예에 대해 만들어질 수 있다. 이러한 변형 및 변경 모두는 본 개시의 범위 내에 있도록 본원에 포함되고 다음의 청구 범위에 의해 보호되도록 의도된다.
Claims (27)
- 제품으로서:
유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물을 포함하며, 주 표면을 포함하는 기판; 및
상기 기판의 주 표면 상에 배치된 보호 필름을 포함하고,
여기서 상기 보호 필름은 상기 기판 상에 배치된 필름 상에서 측정될 때 1.5 미크론 초과의 두께 및 500 나노미터의 깊이에서 15 GPa 초과의 최대 경도를 포함하며,
여기서 상기 보호 필름은 상기 필름 내의 산소 농도가 1.3 원자% 이상만큼 변화하도록 등급이 매겨진 금속 산질화물을 포함하고,
또한 여기서 상기 기판은 상기 필름의 탄성 계수 미만인 탄성 계수를 포함하는 제품. - 청구항 1에 있어서,
상기 보호 필름은 상기 필름의 두께를 통한 산소 농도가 2 원자% 이상만큼 변화하도록 등급이 매겨진 금속 산질화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 보호 필름은 알루미늄 산질화물, 실리콘 알루미늄 산질화물 또는 실리콘 산질화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보호 필름은 160 GPa 초과의 탄성 계수를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보호 필름은 상기 기판 상에 배치된 필름 상에서 측정될 때 200 GPa 초과의 탄성 계수 및 500 nm의 깊이에서 17 GPa 초과의 최대 경도를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판 및 필름 각각은 가시 스펙트럼에서 20% 이상의 광학 투과율을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제품은 약 0.5% 이상의 균열 개시 변형(COS) 파괴 수준을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 약 0.2 mm 내지 약 1 mm의 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 1에 있어서,
상기 보호 필름은 상기 기판의 주 표면 및 계면으로부터 대립되는 노출된 표면에서의 계면을 정의하며, 또한 여기서 상기 산소 농도는 상기 노출된 표면으로부터 상기 필름의 두께 내로의 깊이까지 1.3 원자% 이상만큼 변화하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 2에 있어서,
상기 보호 필름은 상기 기판의 주 표면 및 계면으로부터 대립되는 노출된 표면에서의 계면을 정의하며, 또한 여기서 상기 산소 농도는 상기 노출된 표면으로부터 상기 필름의 두께 내로 소정의 깊이까지 2 원자% 이상만큼 변화하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 유리 조성물을 포함하고 상기 주 표면으로부터 상기 기판 내의 압축 응력의 깊이(DOC)까지 연장하는 압축 응력 영역을 더욱 포함하며, 상기 압축 응력 영역은 10 미크론 이상의 깊이에서의 DOC와 함께 150 MPa의 최대 압축 응력(CS)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품. - 제품으로서:
유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물을 포함하며, 주 표면을 포함하는 기판; 및
상기 기판의 주 표면 상에 배치된 보호 필름을 포함하고,
여기서 상기 보호 필름은 상기 기판 상에 배치된 필름 상에서 측정될 때 1.5 미크론 초과의 두께 및 15 GPa 초과의 최대 경도를 포함하며,
여기서 상기 보호 필름은 상기 필름 내의 질소 농도가 1.3 원자% 이상만큼 변화하도록 등급이 매겨진 금속 질화물을 포함하고, 및
또한 여기서 상기 기판은 상기 필름의 탄성 계수 미만인 탄성 계수를 포함하는 제품. - 청구항 12에 있어서,
상기 보호 필름은 상기 필름의 두께를 통한 질소 농도가 2 원자% 이상만큼 변화하도록 등급이 매겨진 금속 질화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 12 또는 13에 있어서,
상기 보호 필름은 알루미늄 질화물 또는 실리콘 질화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 12 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보호 필름은 160 GPa 초과의 탄성 계수를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 12 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보호 필름은 상기 기판 상에 배치된 필름 상에서 측정될 때 200 GPa 초과의 탄성 계수 및 500 나노미터의 깊이에서 17 GPa 초과의 최대 경도를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 12 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판 및 필름 각각은 가시 스펙트럼에서 20% 이상의 광학 투과율을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 12 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제품은 약 0.5% 이상의 균열 개시 변형(COS) 파괴 수준을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 12 내지 18 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 약 0.2 mm 내지 약 1 mm의 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 12에 있어서,
상기 보호 필름은 상기 기판의 주 표면 및 계면으로부터 대립되는 노출된 표면에서의 계면을 형성하고, 또한 여기서 상기 질소 농도는 상기 노출된 표면으로부터 상기 필름의 두께 내로 소정의 깊이까지 1.3 원자% 이상만큼 변화하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 13에 있어서,
상기 보호 필름은 상기 기판의 주 표면 및 계면으로부터 대립되는 노출된 표면에서의 계면을 정의하고, 또한 여기서 상기 질소 농도는 상기 노출된 표면으로부터 상기 필름의 두께 내로 소정의 깊이까지 2 원자% 이상만큼 변화하는 것을 특징으로 하는 제품. - 청구항 12 내지 21 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 유리 조성물을 포함하고 상기 주 표면으로부터 상기 기판 내의 압축 응력의 깊이(DOC)까지 연장하는 압축 응력 영역을 더욱 포함하며, 상기 압축 응력 영역은 10 미크론 이상의 깊이에서의 DOC와 함께 150 MPa의 최대 압축 응력(CS)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품. - 소비자 전자 제품으로서:
전면, 후면 및 측면을 포함하는 하우징;
적어도 부분적으로 상기 하우징 내에 있는 전자 부품; 및
상기 하우징의 전면 또는 이에 인접하게 있는 디스플레이를 포함하며,
여기서 청구항 1 내지 22 중 어느 한 항의 제품은 상기 디스플레이 위에 배치되는 것 및 상기 하우징의 일부로서 배치되는 것 중 적어도 하나인 소비자 전자 제품. - 차량 디스플레이 시스템으로서:
전면, 후면 및 측면을 포함하는 하우징;
적어도 부분적으로 상기 하우징 내에 있는 전자 부품; 및
상기 하우징의 전면 또는 이에 인접하게 있는 디스플레이를 포함하며,
여기서 청구항 1 내지 22 중 어느 한 항의 제품은 상기 디스플레이 위에 배치되는 것 및 상기 하우징의 일부로서 배치되는 것 중 적어도 하나인 차량 디스플레이 시스템. - 제품을 제조하는 방법으로서:
유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물 및 주 표면을 포함하는 기판을 얻는 단계; 및
진공 침착(deposition) 공정으로 보호 필름을 상기 기판의 주 표면 위에 배치하는 단계를 포함하고,
여기서 상기 보호 필름은 상기 기판 상에 배치된 필름 상에서 측정될 때 1.5 미크론 초과의 두께 및 500 나노미터의 깊이에서 15 GPa 초과의 최대 경도를 포함하며,
여기서 상기 보호 필름은 상기 필름 내의 산소 농도 및 질소 농도 중 적어도 하나가 상기 필름 내에서 1.3 원자% 이상만큼 변화하도록 등급이 매겨진 금속 산질화물 또는 금속 질화물을 포함하고, 및
또한 여기서 상기 기판은 상기 필름의 탄성 계수 미만인 탄성 계수를 포함하는 제품을 제조하는 방법. - 청구항 25에 있어서,
상기 금속 산질화물 또는 금속 질화물은 반응성 산소 가스 또는 반응성 질소 가스의 각각의 농도를 변화시킴으로써 상기 보호 필름을 배치하는 단계 동안 등급이 매겨지는 것을 특징으로 하는 제품을 제조하는 방법. - 청구항 25 또는 26에 있어서,
상기 보호 필름을 배치하는 단계는 스퍼터링 공정으로 수행되는 것을 특징으로 하는 제품을 제조하는 방법.
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