KR20200110695A - 깊이에 높은 응력 크기를 갖는 유리-계 물품 - Google Patents
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Abstract
유리-계 물품은, 제1 표면과 제2 표면 사이에 중심 및 두께 (t)를 한정하는, 제1 표면 및 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 가지며, 상기 유리-계 물품은, Li2O, 이온-교환된 칼륨 및 이온-교환된 나트륨을 함유한다. 상기 유리-계 물품은, 상기 제1 표면 (또는 제1 표면 아래의 지점)으로부터 0.001·t 내지 0.1·t 범위의 정점으로 연장되는 험프 응력 영역을 포함하는, 응력 프로파일을 갖는다. 상기 정점에서 압축 응력은 25 내지 750 MPa이다. 상기 험프 영역은, 증가하는 응력의 구역 및 감소하는 응력의 구역을 포함한다. 압축의 깊이는 0.1·t 내지 0.25·t이다. 인장 응력 영역은 압축의 깊이로부터 최대 인장 응력까지 연장된다.
Description
본 출원은, 2018년 1월 24일자에 출원된, 미국 가 특허출원 제62/621,241호의 우선권을 주장하며, 이의 전체적인 내용은 여기에 참조로서 인용되고 병합된다.
본 개시는, 깊이에서 높은 응력 크기 (high stress magnitude)를 나타내는 유리-계 물품 (glass-based articles)에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 이온-교환된 나트륨 및 칼륨을 함유하고, 깊이에서 높은 응력 크기의 영역을 포함하는 깊은 압축의 깊이 (depth of compression)를 갖는 응력 프로파일 (stress profile)을 나타내는 유리-계 물품에 관한 것이다.
유리-계 물품은, 종종 이러한 물품의 표면으로 큰 흠 (flaws)이 도입될 수 있는 심한 충격을 당한다. 이러한 흠은, 표면으로부터 약 200 micrometers까지의 깊이로 연장될 수 있다. 전통적으로, 열적으로 템퍼링된 유리 (thermally tempered glass)가, 흠이 유리 내로 추가로 전파되는 것을 방지할 수 있고, 따라서, 파손 (failure)을 방지할 수 있는, 큰 압축 응력 (CS) 층 (예를 들어, 유리의 총 두께의 대략 21%)을 종종 나타내기 때문에, 열적으로 템퍼링된 유리는, 유리 내로 이러한 흠의 도입에 의해 야기되는 파손을 방지하기 위해 사용되었다. 열 템퍼링에 의해 발생된 응력 프로파일의 예는, 도 1에 나타낸다. 도 1에서, 열적으로 처리된 유리-계 물품 (100)은, 제1 표면 (101), 두께 (t1), 및 표면 CS (110)를 포함한다. 열적으로 처리된 유리-계 물품 (100)은, 여기에서 정의된 바와 같은, 제1 표면 (101)으로부터 압축의 깊이 (DOC) (130)로 감소하는 CS를 나타내며, 이 깊이에서 응력은 압축으로부터 인장 응력 (tensile stress)으로 변화한다. 인장 응력은, 참조번호 (120)에서 최대 중심 장력 (CT)에 도달한다.
열 템퍼링은, 열적 강화 및 원하는 잔류 응력을 달성하기 위해, 충분한 열 구배가 물품의 코어와 표면 사이에 형성되어야만 하기 때문에, 두꺼운 유리-계 기판 (예를 들어, 약 3 millimeters 이상의 두께 (t 1)를 갖는 유리-계 기판)으로 현재 제한된다. 이러한 두꺼운 물품은, 디스플레이 (예를 들어, 휴대 전화, 태블릿, 컴퓨터, 내비게이션 시스템, 시계, 및 이와 유사한 것을 포함하는 소비자 전자제품), 건축물 (예를 들어, 창문, 샤워 패널, 조리대, 등), 수송 기관 (예를 들어, 자동차, 기차, 항공기, 선박, 등), 가정용 기기, 또는 내파괴성 (fracture resistance)이 우수하지만 얇고 경-량의 물품이 유용할 수 있는 임의의 적용들과 같은 많은 적용들에서 바람직하지 않거나 실용적이지 않다.
화학적 강화가 열 템퍼링과 동일한 방식으로 유리-계 기판의 두께에 의해 제한되지 않을지라도, 알려진 화학적으로 강화된 유리-계 물품은, 열적으로 템퍼링된 유리-계 물품의 응력 프로파일을 나타내지 않는다. (예를 들어, 이온 교환 공정에 의한) 화학적 강화에 의해 발생된 응력 프로파일의 예는, 도 2에 나타낸다. 도 2에서, 화학적으로 강화된 유리-계 물품 (200)은, 제1 표면 (201), 두께 (t2) 및 표면 CS (210)을 포함한다. 유리-계 물품 (200)은, 제1 표면 (201)으로부터 DOC (230)로 감소하고, 최대 CT (220)에 도달하는 CS를 나타낸다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 이러한 프로파일은, 실질적으로 평평한 CT 영역, 또는 CT 영역의 적어도 일부를 따라 일정하거나 또는 거의 일정한 인장 응력을 갖는 CT 영역을 나타낸다. 종종, 알려진 화학적으로 강화된 유리-계 물품은, 도 1에 나타낸 최대 중심 값과 비교하여, 더 낮은 최대 CT 값을 나타낸다.
물품의 낙하에 기인한 파괴에 대한 저항성 및 안정적인 균열 성장 (stable crack growth)과 같은, 개선된 특성을 나타내는 얇은 유리-계 물품에 대한 요구가 있다.
본 개시의 제1 관점은: Li2O, 이온-교환된 칼륨 및 이온-교환된 나트륨을 포함하는 유리-계 물품으로서, 제1 표면과 제2 표면 사이에 중심 및 두께 (t)를 한정하는, 제1 표면 및 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면; 및 상기 제1 표면 (또는 제1 표면 아래의 지점)으로부터 0.001·t 내지 0.1·t 범위의 정점 (apex)으로 연장되고, 상기 정점에서 압축 응력이 25 MPa 내지 750 MPa 범위이며, 여기서, 상기 제1 표면과 정점 사이에 험프 응력 영역 (hump stress region)의 적어도 하나의 지점이 25 MPa/micrometer 내지 500 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선 (tangent)을 포함하는, 험프 응력 영역, 상기 유리-계 물품이 0의 응력 값을 갖고, 압축의 깊이가 0.1·t 내지 0.25·t의 범위인 압축의 깊이에 감소하는 응력 영역 (decreasing stress region)이 도달할 때까지 상기 정점으로부터 중심을 향하여 연장되는 감소하는 응력 영역의 적어도 하나의 지점이 -20 MPa/micrometer 내지 -200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하도록 감소되는 정점으로부터 연장되는 감소하는 응력 영역, 및 상기 압축의 깊이로부터 최대 인장 응력까지 연장되는 인장 응력 영역을 포함하며, 여기서, 상기 유리-계 물품은 0.01 ㎜ 내지 3 ㎜의 두께를 포함하는, 응력 프로파일;을 포함하는 유리-계 물품에 관한 것이다.
본 개시의 또 다른 관점은: 0.1 mol% 내지 20 mol% 범위의 Li2O를 포함하는 유리-계 기판으로 나트륨 및 칼륨을 이온 교환하는 단계를 포함하며, 여기서, 상기 유리-계 기판은: 제1 표면과 제2 표면 사이에 중심 및 두께 (t) (㎜)를 한정하는, 제1 표면 및 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면; 및 상기 제1 표면 (또는 제1 표면 아래의 지점)으로부터 0.001·t 내지 0.1·t 범위의 정점으로 연장되고, 상기 정점에서 압축 응력이 25 MPa 내지 750 MPa (또는 25 MPa 내지 500 MPa)이며, 여기서, 상기 제1 표면과 정점 사이에 험프 응력 영역의 적어도 하나의 지점이 25 MPa/micrometer 내지 500 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하는, 험프 응력 영역, 상기 유리-계 물품이 0의 응력 값을 갖고, 압축의 깊이가 0.1·t 내지 0.25·t의 범위인, 압축의 깊이에 감소하는 응력 영역이 도달할 때까지 상기 정점으로부터 중심을 향하여 연장되는 감소하는 응력 영역의 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점이 -20 MPa/micrometer 내지 -200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하도록 감소되는 정점으로부터 연장되는 감소하는 응력 영역, 및 상기 압축의 깊이로부터 최대 인장 응력까지 연장되는 인장 응력 영역을 포함하며, 여기서, 상기 유리-계 물품은 0.01 ㎜ 내지 3 ㎜의 두께를 포함하는, 응력 프로파일을 포함하는, 유리-계 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
부가적인 특색 및 장점은 하기 상세한 설명에서 서술될 것이고, 부분적으로 하기 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 명백하거나, 또는 하기 상세한 설명, 청구범위뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함하는, 여기에 기재된 구현 예를 실행시켜 용이하게 인지될 것이다.
전술한 배경기술 및 하기 상세한 설명 모두는 단지 대표적인 것이고, 청구범위의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 수반되는 도면은 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 병합되며, 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 하나 이상의 구현 예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 다양한 구현 예의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다.
도 1은, 공지된, 열적으로 템퍼링된 유리-계 물품의 두께를 가로지르는 응력 프로파일의 단면도;
도 2는, 공지된, 화학적으로 강화된 유리-계 물품의 두께를 가로지르는 응력 프로파일의 단면도;
도 3은, 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른 화학적으로 강화된 유리-계 물품의 두께를 가로지르는 응력 프로파일의 단면도;
도 4는, 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른 및 실시 예 1에 따른 화학적으로 강화된 유리-계 물품의 두께를 가로지르는 응력 프로파일의 단면도;
도 5는, 비교 예 1 및 2 및 비교 예 4-6에 대한 샌드페이퍼 시험에서 증분 면 낙하 (incremental face drops)에 대한 결과를 나타내는 그래프;
도 6은, 비교 예 1 및 2 및 비교 예 4-6에 대한 샌드페이퍼 시험에서 증분 면 낙하에 대한 결과를 나타내는 그래프;
도 7a-c는, 램프된 스크래치 시험 (ramped scratch testing) 후 샘플의 이미지;
도 8a-c는, 램프된 스크래치 시험 후 샘플의 이미지;
도 9는, 두께 (t)를 한정하는 표면 상에 코팅을 갖는 유리-계 기판의 도면; 및
도 10은, 여기에 기재된 유리-계 물품의 하나 이상의 구현 예를 혼입하는 전자 장치의 정면도이다.
도 2는, 공지된, 화학적으로 강화된 유리-계 물품의 두께를 가로지르는 응력 프로파일의 단면도;
도 3은, 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른 화학적으로 강화된 유리-계 물품의 두께를 가로지르는 응력 프로파일의 단면도;
도 4는, 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른 및 실시 예 1에 따른 화학적으로 강화된 유리-계 물품의 두께를 가로지르는 응력 프로파일의 단면도;
도 5는, 비교 예 1 및 2 및 비교 예 4-6에 대한 샌드페이퍼 시험에서 증분 면 낙하 (incremental face drops)에 대한 결과를 나타내는 그래프;
도 6은, 비교 예 1 및 2 및 비교 예 4-6에 대한 샌드페이퍼 시험에서 증분 면 낙하에 대한 결과를 나타내는 그래프;
도 7a-c는, 램프된 스크래치 시험 (ramped scratch testing) 후 샘플의 이미지;
도 8a-c는, 램프된 스크래치 시험 후 샘플의 이미지;
도 9는, 두께 (t)를 한정하는 표면 상에 코팅을 갖는 유리-계 기판의 도면; 및
도 10은, 여기에 기재된 유리-계 물품의 하나 이상의 구현 예를 혼입하는 전자 장치의 정면도이다.
이하 언급은 다양한 구현 예에 대해 상세하게 만들어질 것이고, 이의 실시 예들은 수반되는 실시 예들 및 도면들에 예시된다.
하기 상세한 설명에서, 동일한 참조 문자는 도면에 나타낸 몇 가지 도들 전체에 걸쳐 동일하거나 또는 상응하는 부분을 가리킨다. 부가적으로, 군 (group)이 요소의 군 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 기재된 경우, 상기 군은 개별적으로 또는 서로 조합하여, 인용된 이들 요소의 임의의 수로 이루어지거나, 필수적으로 이루어지거나, 또는 포함할 수 있는 것으로 이해된다. 유사하게, 군이 요소의 군 및 이들의 조합 중 적어도 하나로 이루어진 것으로 기재된 경우, 상기 군은 개별적으로 또는 서로 조합하여, 인용된 이들 요소의 임의의 수로 이루어질 수 있는 것으로 이해된다. 별도의 언급이 없는 한, 인용된 경우, 값의 범위는, 상기 범위의 상한 및 하한뿐만 아니라 이들 사이의 임의의 범위 모두를 포함한다. 여기에 사용된 바와 같은, "단수" 및 "복수"는 특별히 구분없이 사용되며, 별도의 언급이 없는 한, "단수" 및 "복수" 모두 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미한다. 본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 특색은 임의의 조합 및 모든 조합으로 사용될 수 있는 것으로 또한 이해될 것이다.
여기에 사용된 바와 같은 방향 용어 - 예를 들어, 위, 아래, 우측, 좌측, 앞, 뒤, 상부, 하부 -는 오직 도시된 대로의 도면들을 참조하여 만들어진 것이고, 절대 방향을 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "유리-계"는, 유리, 유리-세라믹, 및 사파이어 (sapphire)를 포함하여, 적어도 부분적으로 유리로 만들어진 임의의 물질을 포함하는 것을 의미한다. "유리-세라믹"은, 유리의 제어된 결정화를 통해 생성된 물질을 포함한다. 구현 예에서, 유리-세라믹은, 약 1% 내지 약 99%의 결정도 (crystallinity)를 갖는다. 적합한 유리-세라믹의 예로는, Li2O-Al2O3-SiO2 시스템 (즉, LAS-시스템) 유리-세라믹, MgO-Al2O3-SiO2 시스템 (즉, MAS-시스템) 유리-세라믹, ZnO-Al2O3-nSiO2 (즉, ZAS 시스템), 및/또는 β-석영 고용체 (quartz solid solution), β-스포듀멘 (spodumene), 코디어라이트, 및 리튬 디실리케이트를 포함하는 주 결정상을 포함하는 유리-세라믹을 포함할 수 있다. 유리-세라믹 기판은, 여기에 개시된 화학적 강화 공정을 사용하여 강화될 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, MAS-시스템 유리-세라믹 기판은, Li2SO4 용융염에서 강화될 수 있으며, 이에 의해 Mg2+에 대해 Li+의 교환은 일어날 수 있다. 별도로 명시되지 않는 한, 모든 조성물은 몰 퍼센트 (mol%)의 면에서 표현된다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "약"은, 양, 크기, 제형, 파라미터, 및 기타 수량 및 특징이 정확하지 않고 정확할 필요는 없으며, 허용 오차, 변환 계수 (conversion factors), 반올림, 측정 오차 및 이와 유사한 것, 및 기술분야의 당업자에게 알려진 기타 인자들을 반영하여, 원하는 것에, 대략적이거나 및/또는 더 크거나 작을 수 있음을 의미한다. 용어 "약"이 범위의 값 또는 말단-점을 설명하는데 사용되는 경우, 본 개시는 언급된 특정 값 또는 말단-점을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 범위의 수치 값 또는 말단-점이 "약"을 언급하는지의 여부에 관계없이, 범위의 수치 값 또는 말단-점은 2개의 구현 예들: "약"에 의해 변경되는 하나, 및 "약"에 의해 변경되지 않는 다른 하나를 포함하는 것으로 의도된다. 각각의 범위의 말단점은 다른 말단점과 관련하여, 및 다른 말단점과 무관하게 모두 의미있는 것으로 더욱 이해될 것이다.
용어 "실질적인", "실질적으로" 및 이들의 변형은, 기재된 특색이 값 또는 설명과 동일하거나 거의 동일하다는 것을 나타내기 위한 것으로 의도된다. 예를 들어, "실질적으로 평면인" 표면은, 평면 또는 거의 평면인 표면을 나타내는 것으로 의도된다. 게다가, "실질적으로"는, 2개의 값이 동일하거나 거의 동일하다는 것을 나타내는 것으로 의도된다. 몇몇 구현 예에서, "실질적으로"는, 서로 약 10% 이내, 예컨대, 서로 약 5% 이내, 또는 서로 약 2% 이내에서 값을 나타낼 수 있다.
별도로 명시되지 않는 한, 모든 온도는 섭씨 온도 (℃)의 면에서 표시된다.
일반적으로 도면을 참조하면, 예시는 특정 구현 예를 설명할 목적을 위한 것이며, 본 개시 또는 이에 첨부된 청구범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는 것으로 이해될 것이다. 도면은, 반드시 축척대로 도시된 것은 아니며, 도면의 특정 특색 및 특정 도들은, 명확성 및 간결성을 위해 과장되거나 개략적으로 나타낼 수 있다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "화학적 깊이", "층의 화학적 깊이" 및 "화학적 층의 깊이"는, 상호교환적으로 사용될 수 있으며, 금속 산화물 또는 알칼리 금속 산화물의 이온 (예를 들어, 금속 이온 또는 알칼리 금속 이온)이 유리-계 물품 내로 확산되는 깊이 및 이온 농도가, Electron Probe Micro-Analysis (EPMA) 또는 Glow Discharge - Optical Emission Spectroscopy (GD-OES)에 의해 결정된 바와 같은, 최소 값에 도달하는 깊이를 지칭할 수 있다. 특히, Na+ 이온 농도 또는 Na2O 확산의 깊이는, EPMA 및 (이하 좀 더 상세히 기재되는) 표면 응력계 (surface stress meter)를 사용하여 결정될 수 있다.
별도로 언급되지 않는 한, 압축은 음의 (< 0) 응력으로 표현되고, 인장은 양의 (> 0) 응력으로 표현된다. 그러나, 본 상세한 설명 전반에 걸쳐, 그리고 별도로 언급되지 않는 한, CS는 양의 값 또는 절대값으로 표현된다 - 즉, 여기에서 열거된 바와 같이, CS = ｜CS｜이다.
알칼리-함유 유리를 포함하는 실리케이트 유리와 같은, 유리, 및 휴대용 전자 장치 및 터치-식 디스플레이용 커버 유리로서 사용될 수 있는 유리-세라믹을 포함하는 얇고, 화학적으로 강화된 유리-계 물품은 여기에 기재된다. 유리-계 물품은 또한 디스플레이 (또는 디스플레이 물품) (예를 들어, 게시판 (billboards), POS 시스템 (point of sale systems), 컴퓨터, 네비게이션 시스템, 시계, 전화, 및 이와 유사한 것), 건축용 물품 (벽, 고정물, 패널, 창, 등), 수송용 물품 (예를 들어, 자동차 적용, 기차, 항공기, 선박, 등), 가정용 기구 (예를 들어, 세탁기, 건조기, 식기 세척기, 냉장고 및 이와 유사한 것), 또는 약간의 내파괴성으로부터 이익을 얻을 수 있는 임의의 물품에 사용될 수 있다.
특히, 여기에 기재된 유리-계 물품은 얇으며, 두꺼운 유리-계 기판 (즉, 약 3 ㎜ 이상의 두께)을 열적으로 템퍼링하여 통상적으로 달성될 수 있는 응력 프로파일을 나타낸다. 유리-계 물품은, 이의 두께를 따라 독특한 응력 프로파일 (unique stress profiles)을 나타낸다. 몇몇 경우에, 여기에 기재된 유리-계 물품은, 템퍼링된 유리-계 물품보다 더 큰 표면 CS를 나타낸다. 하나 이상의 구현 예에서, 유리-계 물품은, 공지된 화학적으로 강화된 유리-계 물품보다 유리-계 물품 내로 더 깊게 연장되는 압축 응력층 (여기서, CS는 점진적으로 더 증가하고 감소함)을 가지며, 이러한 유리-계 물품은, 유리-계 물품 또는 이를 포함하는 장치가 단단한 표면 (예를 들어, 화강암) 또는 단단하고 거친 표면 (예를 들어, 아스팔트) 상에 낙하될 때 조차도, 실질적으로 개선된 내파괴성을 나타낸다. 하나 이상의 구현 예의 유리-계 물품은, 몇몇 공지된 화학적으로 강화된 유리-계 물품보다 더 큰 최대 중심 장력 (CT) 값을 나타낸다. 더군다나, 하나 이상의 구현 예에 따르면, 유리-계 기판 및 휴대용 전자 장치용 커버 유리로서 사용되는 유리-계 기판을 포함하는, 유리-계 물품은, 현존하는 유리에 비해 안정적인 균열 성장을 나타낸다.
(표면 CS 포함하는) 압축 응력은, Orihara Industrial Co., Ltd. (일본)에 의해 제작된, FSM-6000과 같은, 시판되는 기구를 사용하여 표면 응력계 (FSM)에 의해 측정된다. 표면 응력 측정은, 유리의 복굴절과 관련된, 응력 광학 계수 (SOC)의 정확한 측정에 의존한다. 결과적으로, SOC는, 명칭이 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"이고, 이의 전체적인 내용이 여기에 참조로서 병합되는, ASTM 표준 C770-16에 기재된 절차 C (Glass Disc Method)에 따라 측정된다.
굴절된 근-접장 (RNF) 방법 또는 산란광 편광기 (SCALP)는, 응력 프로파일을 측정하는데 사용될 수 있다. RNF 방법이 응력 프로파일을 측정하는데 활용되는 경우, SCALP에 의해 제공된 최대 CT 값은 RNF 방법에서 활용된다. 특히, RNF에 의해 측정된 응력 프로파일은, 힘의 균형을 이루고, SCALP 측정에 의해 제공된 최대 CT 값으로 보정된다. RNF 방법은, 명칭이 "Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample"이고, 이의 전체적인 내용이 여기에 참조로서 병합된, 미국 특허 제8,854,623호에 기재되어 있다. 특히, RNF 방법은, 유리 물품을 기준 블록 (reference block)에 인접하게 배치하는 단계, 1 Hz 내지 50 Hz의 속도로 직교 편광들 (orthogonal polarizations) 사이에서 스위칭되는 편광-스위칭된 광 빔 (polarization-switched light beam)을 발생시키는 단계, 상기 편광-스위칭된 광 빔에서 전력량을 측정하는 단계, 및 편광-스위칭된 기준 신호를 발생시키는 단계를 포함하며, 여기서, 각각의 직교 편광에서 측정된 전력량은, 서로의 50% 이내이다. 상기 방법은, 유리 샘플 및 다른 깊이에 대한 기준 블록을 통해 편광-스위칭된 광 빔을 유리 샘플 내로 전송하는 단계, 그 다음, 상기 전송된 편광-스위칭된 광 빔을 릴레이 광학 시스템 (relay optical system)을 사용하여 신호 광검출기 (signal photodetector)로 릴레이시키는 단계를 더욱 포함하며, 상기 신호 광검출기는 편광-스위칭된 검출기 신호를 발생시킨다. 상기 방법은 또한 상기 검출기 신호를 기준 신호로 나누어 정규화된 검출기 신호 (normalized detector signal)를 형성하는 단계 및 상기 정규화된 검출기 신호로부터 유리 샘플의 프로파일 특성을 결정하는 단계를 포함한다.
최대 CT 값은, SCALP를 사용하여 측정된다. 여기에서 사용된 바와 같은, 압축의 깊이 (DOC)는, 여기에 기재된 화학적으로 강화된 알칼리 알루미노실리케이트 유리 물품에서 응력이 압축에서 인장으로 변화하는 깊이를 의미한다. DOC는, 이온 교환 처리에 따라 FSM 또는 SCALP에 의해 측정될 수 있다. 유리 물품 내로 칼륨 이온을 교환하여 유리 물품에 응력이 발생되는 경우, FSM은 DOC를 측정하는데 사용된다. 나트륨 이온을 유리 물품 내로 교환하여 응력이 발생되는 경우, SCALP는 DOC를 측정하는데 사용된다. 칼륨 및 나트륨 이온 모두를 유리 내로 교환하여 유리 물품에 응력이 발생되는 경우, DOC는 SCALP에 의해 측정되는데, 이는 나트륨의 교환 깊이가 DOC를 나타내고, 칼륨 이온의 교환 깊이가 압축 응력의 크기에서 변화 (그러나 압축으로부터 인장으로 응력에서 변화는 아님)을 나타내는 것으로 믿어지기 때문이며; 이러한 유리 물품에서 칼륨 이온의 교환 깊이는 FSM에 의해 측정된다.
위에서 언급된 바와 같이, 여기에 기재된 유리-계 물품은, 이온 교환에 의해 화학적으로 강화되고, 알려진 강화된 유리-계 물품에 의해 나타나는 응력 프로파일과 구별되는 응력 프로파일을 나타낸다. 본 개시에서, 유리-계 기판은 일반적으로 강화되지 않은 유리-계 물품이고, 강화된 유리-계 물품은 일반적으로 (예를 들어, 이온 교환에 의해) 강화된 유리-계 기판을 지칭한다. 이러한 공정에서, 유리-계 물품의 표면에 또는 그 근처의 이온은, 동일한 원자가 또는 산화 상태를 갖는 더 큰 이온으로 대체되거나 또는 더 큰 이온으로 교환된다. 유리-계 물품이 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하는 구현 예에서, 상기 유리의 표면층에 이온 및 상기 더 큰 이온은, 1가 알칼리 금속 양이온, 예컨대, Li+ (유리-계 물품에 존재하는 경우), Na+, K+, Rb+, 및 Cs+이다.
이온-교환 공정은 통상적으로 유리-계 기판에 더 작은 이온과 교환될 더 큰 이온을 함유하는 용융염 욕조 (molten salt bath) (또는 둘 이상의 용융염 욕조)에 유리-계 기판을 침지시켜 수행된다. 수성염 욕조가 또한 활용될 수 있음에 유의해야 한다. 부가적으로, 하나 이상의 구현 예에 따른 욕조(들)의 조성물은, 하나를 초과하는 타입의 더 큰 이온 (예를 들어, Na+ 및 K+)을 포함한다. 욕조 조성물 및 온도, 침지 시간, 염 욕조 (또는 욕조)에 유리-계 물품의 침지 횟수, 다수의 염 욕조의 사용, 부가적인 단계들, 예컨대, 어닐링, 세척, 및 이와 유사한 것을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 이온-교환 공정에 대한 파라미터가, 일반적으로 (존재하는 임의의 결정질 상 및 제품의 구조를 포함하는) 유리-계 물품의 조성 및 강화로부터 결과하는 유리-계 물품의 원하는 DOC 및 CS에 의해 결정되는 것은 기술분야의 당업자에 의해 인식될 것이다. 예로서, 유리-계 기판의 이온 교환은, 더 큰 알칼리 금속 이온의 질산염, 황산염, 및 염화물과 같은, 염을 함유하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 적어도 하나의 용융 욕조에 유리-계 기판의 침지에 의해 달성될 수 있다. 통상적인 질산염은, KNO3, NaNO3, LiNO3, 및 이들의 조합을 포함한다. 용융염 욕조의 온도는, 통상적으로 약 350 ℃ 내지 약 480 ℃의 범위인 반면, 침지 시간은, 유리 두께, 욕조 온도 및 유리 (또는 1가 이온) 확산도 (diffusivity)에 따라 약 15분 내지 약 100시간의 범위이다. 그러나, 위에서 기재된 것과 다른 온도 및 침지 시간은 또한 사용될 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 유리-계 기판은, 유리 두께, 욕조 온도 및 유리 (또는 1가 이온) 확산도에 따라 약 15분 내지 약 약 100시간 동안 약 350 ℃ 내지 약 480 ℃의 온도를 갖는 100% NaNO3 또는 100% KNO3의 용융염 욕조에 침지될 수 있다. 본 개시에 기재된 용융 욕조에서, 모든 퍼센트는 중량 퍼센트이다. 몇몇 구현 예에서, 유리-계 기판은, 유리 두께, 욕조 온도 및 유리 (또는 1가 이온) 확산도에 따라 약 15분 내지 약 약 100시간 동안 약 350 ℃ 내지 약 480 ℃의 온도를 갖고, 약 5% 내지 약 90%의 KNO3 및 약 10% 내지 약 95%의 NaNO3를 포함하는 용융 혼합염 욕조에 침지될 수 있다.
이온 교환 조건은, 유리-계 물품에 험프 영역을 제공하도록 조정될 수 있다. 이러한 험프 영역은, 단일 욕조 또는 다중 욕조에 의해 달성될 수 있으며, 상기 욕조(들)은, 여기에 기재된 유리-계 물품에 사용된 유리 조성물의 독특한 특성으로 인해, 단일 조성물 또는 혼합 조성물을 갖는다.
도 3에 의해 예시된 바와 같이, 하나 이상의 구현 예에 따른 유리-계 물품 (300)은, 두께 (t)를 한정하는, 제1 표면 (302) 및 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면 (304)을 포함한다. 하나 이상의 구현 예들에서, 두께 (t)는, 약 3 millimeters 이하 (예를 들어, 약 0.01 millimeter 내지 약 3 millimeters, 약 0.1 millimeter 내지 약 3 millimeters, 약 0.2 millimeter 내지 약 3 millimeters, 약 0.3 millimeter 내지 약 3 millimeters, 약 0.4 millimeter 내지 약 3 millimeters, 약 0.01 millimeter 내지 약 2.5 millimeters, 약 0.01 millimeter 내지 약 2 millimeters, 약 0.01 millimeter 내지 약 1.5 millimeters, 약 0.01 millimeter 내지 약 1 millimeter, 약 0.01 millimeter 내지 약 0.9 millimeter, 약 0.01 millimeter 내지 약 0.8 millimeter, 약 0.01 millimeter 내지 약 0.7 millimeter, 약 0.01 millimeter 내지 약 0.6 millimeter, 약 0.01 millimeter 내지 약 0.5 millimeter, 약 0.1 millimeter 내지 약 0.5 millimeter, 또는 약 0.3 millimeter 내지 약 0.5 millimeter의 범위)일 수 있다. 도 3은, 두께 (t)가 0.8 millimeter인 몇몇 구현 예를 나타낸다.
도 3에서, 유리-계 물품 (300)은, 제1 표면과 제2 표면 사이에 중심 (0.5t, 일반적으로 최대 CT의 지점 (320)에 해당)과 함께 제1 표면 (302)으로부터 제2 표면 (304)까지 (또는 두께 (t)의 전체 치수를 따라) 연장되는 응력 프로파일 (301)을 포함한다. 도 3에서, 인장 응력은 음으로 나타내고, 압축 응력은 양으로 나타낸다. 도 3에 나타낸 구현 예에서, 여기에 기재된 바와 같은 SCALP 또는 RNF에 의해 측정된 대로의 응력 프로파일 (301)은 예시된다. y-축은 응력 값을 나타내고, x-축은 유리-계 물품 내에 두께 또는 깊이를 나타낸다. 더군다나, 응력 프로파일 (301)은, 표면 응력 (310), 험프 응력 영역 (315), 정점 (317), 감소하는 응력 영역 (316), 응력 프로파일 (301)이 압축에서 인장으로 바뀌는 DOC (330), 인장 응력 영역 (325), 및 최대 인장 응력 (320)을 포함한다. 나타낸 구현 예에서, 표면 응력 (310)은 표면 CS이다. 하나 이상의 구현 예에서, 표면 응력 (310)은 인장 응력일 수 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 표면 (302)에서 CS는, 약 100 MPa이다. 하나 이상의 구현 예에서, 제1 표면 (302)에서 -200 MPa 내지 0 MPa 미만의 값을 갖는 인장 응력이 있을 수 있다. 그러나, 도 3에 나타낸 구현 예에서, 제1 표면에 0 MPa 초과 내지 500 MPa, 또는 0 MPa 초과 내지 750 MPa의 압축 응력이 존재한다. CT 층 (325)은 또한 CT 영역 또는 층을 한정하는 (두께를 따라) 연관된 깊이 또는 길이 (327)를 갖는다. 간단함을 위해, 일 측 (도 3에 나타낸 바와 같은, 좌측)은, 타 측 (도 3에 나타낸 바와 같은, 우측)이 설명된 것과 동일하거나, 유사하거나, 또는 다를 수 있다는 이해와 함께 상세히 설명될 것이다. 도의 절반에 대한 CT 층 (325)은, DOC (330)와 최대 CT (320) 사이에 거리에 상응하는 반면, (이러한 도에 나타낸 바와 같이) 전체 응력 프로파일의 경우, CT 층 (325)은 일 측에 대한 DOC (330)로부터 타 측에 대한 DOC (330)까지의 전체 거리 (327)를 포함한다. DOC는 0.1·t 내지 0.25·t의 범위일 수 있다. 유리-계 물품은 0.01 ㎜ 내지 3 ㎜의 두께를 갖는다.
험프 응력 영역 (315)은 제1 표면 (302) (또는 제1 표면 (302) 아래의 지점)으로부터 정점 (317)까지 연장된다. 몇몇 구현 예에서, 정점 (317)은 0.001·t 내지 0.1·t의 범위이다. 특정 구현 예에서, 정점은 0.003·t 내지 0.03·t이다. 여기에 사용된 바와 같은 "정점"은, 험프 응력 영역의 상부 또는 가장 높은 부분을 지칭하고, 극대점 (몇몇 구현 예에서, 이것은 표면 CS보다 더 높을 수 있고, 따라서 전체 최대 CS일 수 있으며, 다른 구현 예에서, 이것은 표면 CS보다 더 낮을 수 있으며, 전체 최대값이 아닐 수 있음)일 수 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 구현 예에서, 험프 응력 영역 (315)에서의 압축 응력은, 제1 표면 (302) (또는 제1 표면 (302) 아래의 지점)으로부터 정점 (317)으로 증가한다. 유사하게, 제2 표면 (304)에 대하여, 제2 험프 응력 영역 (315)은, 제2 표면 (304) (또는 제2 표면 (304) 아래의 지점)으로부터 0.999·t 내지 0.9·t 범위의 정점 (317)까지 연장된다. 특정 구현 예에서, 정점은 0.997·t 내지 0.97·t이다. 정점 (317)은, 25 MPa 내지 500 MPa (또는 25 MPa 내지 750 MPa)의 CS를 갖는다. 하나 이상의 구현 예에서, 정점에서 CS는, 표면 응력보다 높을 것이다. 특정 구현 예에서, 정점 (317)에서 CS는, 100 MPa 내지 300 MPa이다. 특정 구현 예에서, 정점 (317)은, 25 MPa 내지 750 MPa, 또는 25 MPa 내지 700 MPa, 또는 25 MPa 내지 650 MPa, 또는 25 MPa 내지 600 MPa, 또는 25 MPa 내지 550 MPa, 또는 25 MPa 내지 575 MPa, 25 MPa 내지 450 MPa, 25 MPa 내지 400 MPa, 25 MPa 내지 350 MPa, 25 MPa 내지 300 MPa, 25 MPa 내지 250 MPa, 25 MPa 내지 200 MPa, 25 MPa 내지 150 MPa, 25 MPa 내지 100 MPa, 25 MPa 내지 50 MPa, 50 MPa 내지 450 MPa, 50 MPa 내지 400 MPa, 50 MPa 내지 350 MPa, 50 MPa 내지 300 MPa, 50 MPa 내지 250 MPa, 50 MPa 내지 200 MPa, 50 MPa 내지 150 MPa, 50 MPa 내지 100 MPa, 100 MPa 내지 450 MPa, 100 MPa 내지 400 MPa, 100 MPa 내지 350 MPa, 100 MPa 내지 300 MPa, 100 MPa 내지 250 MPa, 100 MPa 내지 200 MPa, 100 MPa 내지 150 MPa, 150 MPa 내지 750 MPa, 150 MPa 내지 700 MPa, 150 MPa 내지 650 MPa, 150 MPa 내지 600 MPa, 150 MPa 내지 550 MPa, 150 MPa 내지 500 MPa, 150 MPa 내지 450 MPa, 150 MPa 내지 400 MPa, 150 MPa 내지 350 MPa, 150 MPa 내지 300 MPa, 150 MPa 내지 250 MPa, 150 MPa 내지 200 MPa, 200 MPa 내지 750 MPa, 200 MPa 내지 700 MPa, 200 MPa 내지 650 MPa, 600 MPa 내지 550 MPa, 200 MPa 내지 500 MPa, 200 MPa 내지 450 MPa, 200 MPa 내지 400 MPa, 200 MPa 내지 350 MPa, 200 MPa 내지 300 MPa, 또는 200 MPa 내지 250 MPa의 압축 응력을 갖는다.
몇몇 구현 예에서, 험프 응력 영역 (315)의 모든 지점은, 25 MPa/micrometer 내지 500 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함한다. 몇몇 구현 예들에서, 험프 응력 영역 (315)의 적어도 하나의 지점은, 25 MPa/micrometer 내지 500 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함한다. 여기에 사용된 바와 같은, 응력 프로파일이 "값으로 기울기를 갖는 접선"을 갖는 것으로 기재되는 경우, 응력 프로파일을 나타내는 수식 또는 곡선은, 상기 곡선을 따라 하나 이상의 지점에서 이러한 접선을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 다른 구현 예에서, 험프 응력 영역 (315)은, 평평한 세그먼트 (segments)가 없거나 또는 실질적으로 없다.
몇몇 구현 예에서, 험프 응력 영역 (315)은, 제1 표면 (302)과 정점 (317) 사이에서 연장되는 증가하는 응력 영역 (312)을 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 증가하는 응력 영역 (312)에서 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점은, 20 MPa/micrometer 내지 200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 증가하는 응력 영역 (312)의 모든 지점은, 20 MPa/micrometer 내지 200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함한다. 다른 구현 예에서, 증가하는 응력 영역 (312)은, 평평한 세그먼트가 없다. 하나 이상의 구현 예에서, 험프 응력 영역 (315)은, 제1 표면 (302) 아래에 묻혀 있다, 즉, 험프 응력 영역 (315)은, 기판의 두께 방향을 따라 제1 표면 (302) 아래의 위치로부터 연장되어, 두께의 중심을 향해 연장된다. 몇몇 구현 예에서, 제2 험프 영역은, 제2 표면 (304) 아래에 유사하게 묻혀 있다.
감소하는 응력 영역 (316)은, 정점 (317)과 DOC 사이에서 연장된다. 몇몇 구현 예에서, 감소하는 응력 영역 (316)의 모든 지점은, -20 MPa/micrometer 내지 -200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함한다. 몇몇 구현 예들에서, 감소하는 응력 영역 (316)의 적어도 하나의 지점은, -20 MPa/micrometer 내지 -200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함한다. 다른 구현 예에서, 감소하는 응력 영역 (316)은, 평평한 세그먼트가 없거나 또는 실질적으로 없다.
하나 이상의 구현 예에서, 정점 (317)과 중심 (최대 CT (320)의 지점) 사이에 응력 프로파일의 모든 지점은, 거듭제곱 지수 (power exponent)를 갖는 멱-법칙 프로파일 (power-law profile)의 형태이고, 여기서, 상기 거듭제곱 지수는 약 1.2 내지 3.4이다. 몇몇 구현 예에서, 정점 (317)과 중심 사이에 응력 프로파일의 모든 지점은, 거듭제곱 지수가 약 1.3 내지 약 2.8인, 멱-법칙 함수 (power-law function)를 형성한다. 여기에 사용된 바와 같은, "멱-법칙 함수"는, 응력이 깊이 또는 두께에 지수 적으로 비례하는 곡선을 지칭한다.
도 3에 나타낸 응력 프로파일은, 2-단계 이온 교환 공정에 의해 달성될 수 있다. 여기에 기재되고, 도 3에 대표화된 응력 프로파일은, 제1 표면 (302) 및 제2 표면 (304) 아래의 프로파일의 깊은 영역에서 상당히 높은 응력을 제공한다. 하나 이상의 구현 예에서, 이러한 응력 프로파일은, 유리 내부에 다중 이온의 확산에 의해 향상될 수 있다. LiO2를 함유하는 유리-계 기판은, 칼륨 (K), 나트륨 (Na) 및 리튬 (Li)이 (예를 들어, 유리-계 기판 내에 리튬에 대해 유리-계 기판 내로 교환될 염 욕조의 나트륨에 의해, 동시에 유리-계 기판 내에 리튬에 대해 유리-계 기판 내로 교환되거나 또는 원래의 유리-계 기판 내에 - 나트륨에 대해 유리-계 기판 내로 교환될 염 욕조의 칼륨에 의해) 동시에 교환되고, 그리고 나트륨 유리-계 기판에서 단일 칼륨 이온 교환에 의해 달성되는 합리적인 이온 교환 시간으로 얻기 어려운 독특한 응력 프로파일의 생성을 가능하게 한다. 하나 이상의 구현 예에 따르면, 3개 이온의 이온 교환은, 독특한 응력 프로파일을 갖는 이온-교환된 유리-계 물품의 제조를 동시에 제공한다.
하나 이상의 구현 예에서, 종래의 이온-교환된 유리-계 물품과 비교하여 깊이에서 더 높은 압축 응력을 생성하는 것이 가능하다. 따라서, 내부에서 보다 유리-계 기판의 표면에서 응력이 더 낮은 응력 프로파일을 갖는 유리-계 물품을 제공하는 것이 가능하며, 여기서, 험프 응력 영역은 표면에서 보다 더 높은 응력을 갖는 정점을 가질 수 있다. 선택적으로, 응력은 험프 응력 영역의 정점에서 보다 표면에서 더 높을 수 있으며, 몇몇 구현 예에서, 이는 부가적인 이온 교환 단계로 달성될 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 내스크래치성 필름/코팅은, 유리-계 물품의 제1 표면 또는 제2 표면 중 하나 또는 모두에 침착될 수 있다. 이러한 내-스크래치성 코팅을 포함하는 구현 예에서, 유리-계 기판의 표면에서의 높은 응력은, 스크래치를 피하기 위해 필요하지 않다. 하나 이상의 구현 예에서, 제1 표면 아래의 깊이에서 험프 응력 영역은, 개선된 낙하 성능 또는 기타 원하는 속성을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 하나 이상의 구현 예에 따르면, 여기에 제공된 독특한 응력 프로파일은, 기존 유리-계 물품에 비해 개선된 스크래치 거동을 제공할 수 있다.
이하 도 4를 참조하면, 도 3에 나타낸 응력 프로파일과 유사한 영역을 갖는 응력 프로파일 (401)을 갖는 유리-계 기판 (400)의 몇몇 구현 예를 나타낸다. 그러나, 도 4에 나타낸 유리-계 기판의 응력 프로파일에서, 표면에서 상대적으로 높은 표면 응력 영역이 존재한다. 하나 이상의 구현 예에 따른 유리-계 물품 (400)은, 제1 표면 (402) 및 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면 (404)을 포함하여, 제1 표면과 제2 표면 사이에 중심 (0.5t, 일반적으로 최대 CT (420)의 지점에 해당)을 갖는 두께 (t)를 한정한다.
도 4에서, 유리-계 물품 (400)은, 제1 표면 (402)으로부터 제2 표면 (404)으로 (또는 두께 (t)의 전체 치수를 따라) 연장되는 응력 프로파일 (401)을 포함한다. 도 4에서는, 여기에 기재된 바와 같은 SCALP 또는 RNF에 의해 측정된 대로의 응력 프로파일 (401)을 예시한다. y-축은 응력 값을 나타내고, x-축은 유리-계 물품 내에 깊이 또는 두께를 나타낸다. 이러한 예에서, 두께 (t)는 800 micrometers (microns, ㎛)이다.
도 4에 예시된 바와 같이, 응력 프로파일 (401)은, CS 층 (414) 및 CT 영역 (425) (최대 CT (420)), 및 응력 프로파일 (401)이 압축에서 인장으로 바뀌는 DOC (430)를 포함한다. CS 층 (414)은, 표면 응력 영역 (413) (또는 스파이크 영역 (spike region)), 전환부 (transition: 421), 험프 응력 영역 (415), 정점 (417), 및 감소하는 응력 영역 (416)을 포함한다. CT 층 (425)은, CT 영역 또는 층을 한정하는 (두께에 따라) 연관된 깊이 또는 길이 (427)를 갖는다. 간단함을 위해, 일 측 (도 4에 나타낸 바와 같은, 좌측)은, 타 측 (도 4에 나타낸 바와 같은, 우측)이 설명된 것과 동일하거나, 유사하거나, 또는 다를 수 있다는 이해와 함께 상세히 설명될 것이다. 도의 절반에 대한 CT 층 (425)은, DOC (430)와 최대 CT (420) 사이에 거리에 상응하는 반면, (이러한 도에 나타낸 바와 같이) 전체 응력 프로파일의 경우, CT 층 (425)은 일 측에 대한 DOC (430)로부터 타 측에 대한 DOC (430)까지의 전체 거리 (327)를 포함한다.
제1 표면 (402)에서 응력은, 0 내지 1500 MPa일 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 제1 표면 (402)에서 표면 응력은, 약 150 MPa 내지 1500 MPa, 또는 약 200 MPa 내지 약 1500 MPa, 또는 약 300 MPa 내지 약 1500, 또는 약 400 MPa 내지 약 1500, 또는 약 500 MPa 내지 약 1500 MPa, 또는 약 600 MPa 내지 약 1500 MPa이다. 전술한 범위 중 어느 하나에 대한 최대 표면 응력은, 800 MPa, 900 MPa, 1000 MPa, 1100 MPa, 또는 1200 MPa일 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 제1 표면에서 압축 응력은, 650 MPa 내지 1100 MPa이다. 도 4에서, 표면 (402)에서 CS는 약 1000 MPa이다.
표면 응력 영역 (413)은, 제1 표면 (402)과 전환부 (421) 사이에서 연장된다. 표면 응력 영역 (413)은, 최대 표면 응력 영역 (419)에서 제1 표면 (402)으로부터 전환부 (421)를 제공하는 최소 표면 응력 영역으로 이동하는 크기가 감소하는 압축 응력을 갖는다. 몇몇 구현 예에서, 표면 응력 영역 (413)의 모든 지점은, -25 MPa/micrometer 내지 -200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함한다. 특정 구현 예에서, 표면 응력 영역 (413)의 모든 지점은, -30 MPa/micrometer 내지 -170 MPa/micrometer, 보다 특정한 구현 예에서, -35 MPa/micrometer 내지 -140 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 표면 응력 영역 (413)에서 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점은, -25 MPa/micrometer 내지 -200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함한다. 특정 구현 예에서, 표면 응력 영역 (413)에서 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점은, -30 MPa/micrometer 내지 -170 MPa/micrometer, 보다 특정한 구현 예에서, -35 MPa/micrometer 내지 -140 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 표면 응력 영역 (413)은, 평평한 세그먼트가 없거나 또는 실질적으로 없다. 표면 응력 영역 (413)은 또한 스파이크 영역이라 지칭될 수 있다.
험프 응력 영역 (415)은, 증가하는 응력 영역 (412)을 포함한다. 증가하는 응력 영역 (412)의 모든 지점, 또는 적어도 하나의 지점이, 20 MPa/micrometer 내지 200 MPa/micrometer의 값을 갖는 기울기를 갖는 접선을 포함하도록, 증가하는 응력 영역 (412)은, 전환부 (421)와 정점 (417) 사이에서 연장된다. 하나 이상의 구현 예에서, 험프 응력 영역 (415)은, 제1 표면 (402) 아래에 묻혀 있다. 몇몇 구현 예에서, 제2 험프 영역 (415)은, 제2 표면 (404) 아래에 유사하게 묻혀 있다. 몇몇 구현 예에서, 증가하는 응력 영역 (412)의 모든 지점은, 20 MPa/micrometer 내지 200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함한다. 몇몇 구현 예들에서, 증가하는 응력 영역 (412)에서 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점은, 20 MPa/micrometer 내지 200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 증가하는 응력 영역 (412)은, 임의의 평평한 세그먼트를 포함하지 않는다.
정점 (417)은, 0.001·t 내지 0.1·t의 범위일 수 있다. 특정 구현 예에서, 정점 (417)은, 0.003·t 내지 0.03·t이다. 마찬가지로, 제2 표면 (404)과 관련하여, 몇몇 구현 예에서, 제2 험프 응력 영역 (415)은, 제2 표면 (404)에서의 지점 (또는 제2 표면 (404) 아래의 지점)으로부터 정점 (417)까지 0.999·t 내지 0.9·t 범위에서 연장된다. 특정 구현 예에서, 정점은 0.997·t 내지 0.97·t이다. 정점 (417)은, 정점에서 25 MPa 내지 500 MPa (또는 25 MPa 내지 750 MPa)의 CS를 갖는다. 하나 이상의 구현 예에서, 정점에서의 CS는, 표면 응력 미만일 것이다. 특정 구현 예에서, 정점 (417)에서 CS는, 100 MPa 내지 300 MPa이다. 특정 구현 예에서, 정점 (417)은, 25 MPa 내지 750 MPa, 25 MPa 내지 700 MPa, 25 MPa 내지 650 MPa, 25 MPa 내지 600 MPa, 25 MPa 내지 550 MPa, 25 MPa 내지 500 MPa, 25 MPa 내지 450 MPa, 25 MPa 내지 400 MPa, 25 MPa 내지 350 MPa, 25 MPa 내지 300 MPa, 25 MPa 내지 250 MPa, 25 MPa 내지 200 MPa, 25 MPa 내지 150 MPa, 25 MPa 내지 100 MPa, 25 MPa 내지 50 MPa, 50 MPa 내지 450 MPa, 50 MPa 내지 400 MPa, 50 MPa 내지 350 MPa, 50 MPa 내지 300 MPa, 50 MPa 내지 250 MPa, 50 MPa 내지 200 MPa, 50 MPa 내지 150 MPa, 50 MPa 내지 100 MPa, 100 MPa 내지 450 MPa, 100 MPa 내지 400 MPa, 100 MPa 내지 350 MPa, 100 MPa 내지 300 MPa, 100 MPa 내지 250 MPa, 100 MPa 내지 200 MPa, 100 MPa 내지 150 MPa, 150 MPa 내지 750 MPa, 150 MPa 내지 700 MPa, 150 MPa 내지 650 MPa, 150 MPa 내지 600 MPa, 150 MPa 내지 550 MPa, 150 MPa 내지 500 MPa, 150 MPa 내지 450 MPa, 150 MPa 내지 400 MPa, 150 MPa 내지 350 MPa, 150 MPa 내지 300 MPa, 150 MPa 내지 250 MPa, 150 MPa 내지 200 MPa, 200 MPa 내지 750 MPa, 200 MPa 내지 700 MPa, 200 MPa 내지 650 MPa, 200 MPa 내지 600 MPa, 200 MPa 내지 550 MPa, 200 MPa 내지 500 MPa, 200 MPa 내지 450 MPa, 200 MPa 내지 400 MPa, 200 MPa 내지 350 MPa, 200 MPa 내지 300 MPa, 또는 200 MPa 내지 250 MPa의 범위에서 CS를 갖는다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 표면 응력 영역 (413) 및 험프 응력 영역 (415)은, 응력 프로파일이 정점 (417)으로 증가하기 전에 표면으로부터 중심을 향해 감소되도록 한다.
감소하는 응력 영역 (416)은, 정점 (417)과 DOC (430) 사이에서 연장된다. 몇몇 구현 예에서, 감소하는 응력 영역 (416)의 모든 지점은, -20 MPa/micrometer 내지 -200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함한다. 몇몇 구현 예들에서, 감소하는 응력 영역 (416)에서의 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점은, -20 MPa/micrometer 내지 -200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 감소하는 응력 영역 (416)은, 평평한 세그먼트가 없거나 또는 실질적으로 없다. DOC는 0.1·t 내지 0.25·t이고, 인장 응력 영역 (425)은, DOC (430)로부터 최대 인장 응력 (420)으로 연장된다.
하나 이상의 구현 예에서, 정점 (417)과 중심 사이에 응력 프로파일의 모든 지점은, 거듭제곱 지수를 갖는 멱-법칙 함수의 형태이고, 여기서, 상기 거듭제곱 지수는 약 1.2 내지 약 3.4이다. 몇몇 구현 예들에서, 정점 (417)과 중심 사이에 응력 프로파일의 모든 지점은, 거듭제곱 지수를 갖는 멱-법칙 함수의 형태이고, 여기서, 상기 거듭제곱 지수는 약 1.3 내지 약 2.8이다. 여기에 사용된 바와 같은, "멱-법칙 함수"는, 응력이 깊이 또는 두께에 지수 적으로 비례하는 곡선을 지칭한다.
하나 이상의 구현 예에서, Li2O는, 유리-계 물품 및/또는 유리-계 기판에 0.1 mol% 내지 20 mol%의 범위, 보다 특정한 구현 예에서, 0.1 mol% 내지 10 mol%의 범위로 존재한다. 하나 이상의 구현 예에서, P2O5는, 유리-계 물품 및/또는 유리-계 기판에 0.1 mol% 내지 10 mol%의 범위로 존재한다. 하나 이상의 구현 예에서, 유리-계 물품 및/또는 유리-계 기판은 K2O가 없다.
하나 이상의 구현 예에 따르면, 도 4에 나타낸 프로파일 (401)을 갖는 유리-계 물품은, 3-단계 이온 교환 공정을 사용하여 제조된다.
여기에 기재된 유리-계 물품은, 2-단계 이온 교환 공정 또는 3-단계 이온 교환 공정에 의해 제조될 수 있고, 단일 단계 이온 교환 공정에 의해 제조된 유리-계 물품에 비해 개선된 균열 성장 안정성을 나타낸다. 여기에 기재된 유리-계 물품은, 제1 표면 및 제2 표면 중 하나 또는 모두에 코팅, 예를 들어, 내스크래치성 코팅을 더욱 포함할 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 유리-계 물품은, 유리-계 물품의 두께 (t)의 적어도 일부를 따라 또는 깊이 방향으로 연장되는 임의의 평평한 세그먼트가 없거나 또는 실질적으로 없는 응력 프로파일을 포함한다. 다시 말하면, 응력 프로파일은, 두께 (t)를 따라 실질적으로 연속적으로 증가하거나 또는 감소한다. 몇몇 구현 예에서, 응력 프로파일은, 약 10 micrometers 이상, 약 50 micrometers 이상, 또는 약 100 micrometers 이상, 또는 약 200 micrometers 이상의 길이를 갖는 깊이 방향에서 임의의 평평한 세그먼트가 없거나 또는 실질적으로 없다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "평평한"은, 세그먼트를 따라, 약 5 MPa/micrometer 미만, 또는 약 2 MPa/micrometer 미만, 또는 약 1 MPa/micrometer 미만, 또는 0.5 MPa/micrometer 미만, 0.3 MPa/micrometer 미만, 또는 0.2 MPa/micrometer 미만, 또는 0.1 MPa/micrometer 미만, 0 기울기까지 및 0 기울기를 포함하는 크기를 갖는 기울기를 지칭한다. 몇몇 구현 예에서, 깊이 방향에서 임의의 평평한 세그먼트가 없거나 또는 실질적으로 없는 응력 프로파일의 하나 이상의 부분은, 제1 표면 또는 제2 표면 중 하나 또는 모두로부터 약 5 micrometers 이상 (예를 들어, 10 micrometers 이상, 또는 15 micrometers 이상)의 유리-계 물품 내의 깊이에 존재한다. 예를 들어, 제1 표면으로부터 약 0 micrometers 내지 약 5 micrometers의 깊이를 따라, 응력 프로파일은, 평평한 세그먼트를 포함할 수 있지만, 제1 표면으로부터 약 5 micrometers 이상의 깊이로부터, 응력 프로파일은, 평평한 세그먼트가 없거나 또는 실질적으로 없다.
몇몇 구현 예에서, 응력 프로파일은 열처리에 의해 변경될 수 있다. 이러한 구현 예에서, 열처리는, 임의의 이온-교환 공정 전, 이온-교환 공정들 사이, 또는 모든 이온-교환 공정 후에, 일어날 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 열처리는, 표면에서 또는 그 근처에서 응력 프로파일의 기울기를 감소시킬 수 있다. 몇몇 구현 예들에서, 표면에서 더 가파르거나 또는 더 큰 기울기가 요구되는 경우, 열처리 후 이온-교환 공정은, 표면에서 또는 그 근처에서 응력 프로파일의 기울기를 증가시키거나 또는 "스파이크"를 제공하기 위해 활용될 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 응력 프로파일은, 두께의 일부를 따라 변하는 0이 아닌 농도의 금속 산화물(들)로 인해 발생된다. 전술한 바와 같이, 금속 산화물 농도에서 변화는, 여기에서 금속 산화물 농도 구배로 지칭될 수 있다.
금속 산화물의 농도는, 하나를 초과하는 금속 산화물 (예를 들어, Na2O 및 K2O의 조합)을 포함할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 2개의 금속 산화물이 활용되고, 이온의 반경이 서로 다른 경우, 더 큰 반경을 갖는 이온의 농도는, 더 얕은 깊이에서 더 작은 반경을 갖는 이온의 농도를 초과하는 반면, 더 깊은 깊이에서, 더 작은 반경을 갖는 이온의 농도는 더 큰 반경을 갖는 이온의 농도를 초과한다. 예를 들어, 단일 Na- 및 K-함유 욕조가 이온 교환 공정에 사용된 경우, 유리-계 물품에서 K+ 이온의 농도는 더 얕은 깊이에서 Na+ 이온의 농도를 초과하는 반면, Na+의 농도는 더 깊은 깊이에서 K+ 이온의 농도를 초과한다. 이는, 부분적으로, 더 작은 1가 이온에 대해 유리 내로 교환되는 1가 이온의 크기에 기인한다. 이러한 유리-계 물품에서, 표면에 또는 그 근처에 구역은, 표면에 또는 그 근처에 더 많은 양의 더 큰 이온 (예를 들어, K+ 이온)으로 인해 더 큰 CS를 포함한다. 이러한 더 큰 CS는, 표면에서 또는 그 근처에서 가파른 기울기를 갖는 응력 프로파일 (예를 들어, 표면에서의 응력 프로파일에서 스파이크)에 의해 나타날 수 있다.
하나 이상의 금속 산화물의 농도 구배 또는 변화는, 여기에서 전술한 바와 같이, 유리-계 기판을 화학적으로 강화시켜 생성되며, 여기서, 유리-계 기판의 복수의 제1 금속 이온은, 복수의 제2 금속 이온과 교환된다. 제1 이온은, 리튬, 나트륨, 칼륨, 및 루비듐의 이온일 수 있다. 제2 알칼리 금속 이온이 제1 알칼리 금속 이온의 이온 반경보다 큰 이온 반경을 갖는다는 전제하에서, 제2 금속 이온은, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 및 세슘 중 하나의 이온일 수 있다. 제2 금속 이온은, 이의 산화물 (예를 들어, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O, 또는 이들의 조합)로서 유리-계 기판에 존재한다.
하나 이상의 구현 예에서, 금속 산화물 농도 구배는, CT 층을 포함하는, 유리-계 물품의 전체 두께 (t) 또는 두께 (t)의 실질적인 부분을 통해 연장된다. 하나 이상의 구현 예에서, 금속 산화물의 농도는, CT 층에서 약 0.5 mol% 이상이다. 몇몇 구현 예에서, 금속 산화물의 농도는, 유리-계 물품의 전체 두께를 따라 약 0.5 mol% 이상 (예를 들어, 약 1 mol% 이상)일 수 있고, 제1 표면 및/또는 제2 표면에서 가장 높으며, 제1 표면과 제2 표면 사이에 지점에서 실질적으로 일정하게 값을 감소시킨다. 상기 지점에서, 금속 산화물의 농도는, 전체 두께 (t)를 따라 최소이고; 그러나, 상기 농도는 또한 상기 지점에서 0이 아니다. 다시 말하면, 특정 금속 산화물의 0이 아닌 농도는, (여기에 기재된 바와 같은) 두께 (t)의 실질적인 부분 또는 전체 두께 (t)를 따라 연장된다. 몇몇 구현 예에서, 특정 금속 산화물에서 최저 농도는 CT 층에 있다. 유리-계 물품에서 특정 금속 산화물의 총 농도는, 약 1 mol% 내지 약 20 mol%의 범위일 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 유리-계 물품은 제1 금속 산화물 농도 및 제2 금속 산화물 농도를 포함하여, 제1 금속 산화물 농도는, 약 0t 내지 약 0.5t의 제1 두께 범위에 따라 약 0 mol% 내지 약 15 mol%의 범위이고, 제2 금속 산화물 농도는, 약 0 micrometers 내지 약 25 micrometers (또는 약 0 micrometers 내지 약 12 micrometers, 또는 약 2 microns 내지 약 25 microns, 또는 약 2 microns 내지 약 22 microns, 또는 약 2 microns 내지 약 20 microns, 또는 약 2 microns 내지 약 19 microns, 또는 약 2 microns 내지 약 18 microns, 또는 약 2 microns 내지 약 17 microns, 또는 약 2 microns 내지 약 16 microns, 또는 약 2 microns 내지 약 15 microns, 또는 약 2 microns 내지 약 14 microns, 또는 약 2 microns 내지 약 12 microns, 또는 약 4 microns 내지 약 22 microns, 또는 약 5 microns 내지 약 20 microns, 또는 약 5 microns 내지 약 18 microns, 또는 약 5 microns 내지 약 16 microns, 또는 약 5 microns 내지 약 14 microns, 또는 약 5 microns 내지 약 12 microns, 또는 약 7 microns 내지 약 12 microns, 또는 약 7 microns 내지 약 14 microns, 또는 약 7 microns 내지 약 15 microns, 또는 약 7 microns 내지 약 16 microns, 또는 약 7 microns 내지 약 17 microns, 또는 약 7 microns 내지 약 18 microns, 또는 약 7 microns 내지 약 19 microns)의 제2 두께 범위로부터 약 0 mol% 내지 약 10 mol%의 범위이다; 그러나, 제1 금속 산화물 및 제2 금속 산화물 중 하나 또는 모두의 농도는 유리-계 물품의 실질적인 부분 또는 전체 두께를 따라 0이 아니다. 유리-계 물품은 선택적 제3 금속 산화물 농도를 포함할 수 있다. 제1 금속 산화물은 Na2O를 포함할 수 있는 반면, 제2 금속 산화물은 K2O를 포함할 수 있다. 금속 산화물의 농도는, 이러한 금속 산화물의 농도 구배를 포함하도록 변경되기 전에 유리-계 기판에 금속 산화물의 기초량 (baseline amount)으로부터 결정될 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 유리-계 기판은, 고정밀 표면 평활도 (surface smoothness)를 제공할 수 있는, 다운-인발 기술 (down-draw techniques) (예를 들어, 퓨전 인발, 슬롯 인발, 및 기타 유사한 방법)을 통해 유리-계 기판의 형성을 가능하게 하는 높은 액상선 점도 (liquidus viscosity)를 포함한다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "액상선 점도"는, 액상선 온도에서의 용융 유리의 점도를 지칭하고, 여기서 용어 "액상선 온도"는, 용융 유리가 용융 온도로부터 냉각됨에 따라 결정이 처음 나타나는 온도 (또는 실온으로부터 온도가 증가함에 따라 가장 마지막 결정이 용융되는 온도)를 지칭한다. 일반적으로, 여기에 기재된 유리-계 기판 (또는 물품)을 제조하는데 사용되는 유리는, 약 100 kilopoise (kP) 이상의 액상선 점도를 갖는다. 다운-인발 가공성 (processability)을 위해 더 높은 액상선 점도가 요구되는 시나리오에서, 유리-계 기판 (또는 물품)을 제조하는데 사용되는 유리는, 약 200 kP 이상 (예를 들어, 약 300 kP 이상, 또는 약 400 kP 이상, 또는 약 500 kP 이상, 또는 600 kP 이상)의 액상선 점도를 나타낸다. 액상선 점도는, 다음의 방법에 의해 결정된다. 먼저, 유리의 액상선 온도는, 명칭이 "Standard Practice for Measurement of Liquidus Temperature of Glass by the Gradient Furnace Method"인, ASTM C829-81 (2015)에 따라 측정된다. 다음으로, 액상선 온도에서 유리의 점도는, 명칭이 "Standard Practice for Measuring Viscosity of Glass Above the Softening Point"인, ASTM C965-96 (2012)에 따라 측정된다.
몇몇 사례에서, 유리-계 물품은, 동일한 유리-계 물품이 여기에 기재된 개념에 따른 압축 응력 프로파일을 포함하지 않는 경우보다 여기에 기재된 개념에 따른 압축 응력 프로파일을 포함하는 경우, 개선된 낙하 파괴 성능 (drop Fracture performance)을 나타낸다. 파괴 성능은, 여기에 기재된 바와 같은, 낙하 시험으로 평가된다.
낙하 시험을 위해, 탄화 규소 (silicon carbide) 또는 알루미나 엔지니어링 샌드페이퍼 (alumina engineered sandpaper)의 연마 표면 (abrasive surface)은 30 그릿 (grit), 또는 180 그릿을 포함하여 사용된다. 낙하 시험의 몇몇 형태에서, 30 그릿을 갖는 샌드페이퍼는, 이것이 콘크리트 또는 아스팔트보다 더 일정한 표면 형상 (topography), 및 원하는 수준의 시편 표면 손상을 생성하는 입자 크기 및 날카로움 (sharpness)을 가짐에 따라, 사용된다. 여기에 사용된 바와 같은, 용어 "파괴"는, 기판이 물체에 낙하되거나 또는 물체의 의해 충격을 받을 때, 균열이 기판의 전체 두께 및/또는 전체 표면에 걸쳐 전파되는 것을 의미한다.
낙하 시험을 수행하기 위해, 유리-계 물품은, 커버 유리로서 i-phone® 3G에 새로 장착된다. 상기 전화기는 그 다음 위쪽을 향하는 (180 그릿 샌드페이퍼, 또는 30 그릿 샌드페이퍼로 지정된) 연마 표면 상으로 면-낙하된다 (face-dropped) (즉, 커버 유리가 아래쪽을 향함). 샌드페이퍼는, 표준 알루미늄 시험 스테이지 (test stage) 상에 지지된다. 전화기는 먼저 20 ㎝의 높이에서 낙하된다. 만약 유리-계 물품이 파괴되지 않으면, 전화기는, 동일한 샌드페이퍼 상으로 10 ㎝ 더 높게 (또는 30 ㎝) 유사한 방식으로 다시 낙하된다. 만약 전화기가 이전 낙하 높이에서 생존하면, 높이는, 최대 낙하 높이에 도달할 때까지, 10 ㎝씩 증분된다. 최대 낙하 높이는 명시된 시험 최대값이거나, 또는 파괴에 의한 유리-계 물품 파손이다. 샘플이 특정 낙하 높이에 파손된 경우, 낙하 높이는 검은 점으로 표시되며, 따라서, 샘플은, 검은 점으로 표시된 높이보다 10 ㎝ 낮은 낙하 높이에서 생존한 것이다. 샘플이 최대 낙하 높이를 통과하면, 이것은, 회색 점으로 표시된다. 따라서, 예를 들어, 도 5를 보면, 실시 예 1의 경우, 4개의 샘플이 220 ㎝의 최대 낙하 높이를 통과하였고, 생존한 평균 낙하 높이는 상기 도에 나타낸 10개의 샘플에 경우 192 ㎝였다. 각 샘플마다 새로운 조각의 샌드페이퍼는 사용되며, 동일 조각의 샌드페이퍼는, 해당 샘플의 모든 낙하 높이에 대해 사용된다.
도 5는, 180 그릿 샌드페이퍼, 및 220 ㎝의 시험 최대 높이를 사용하여, 다양한 샘플 (실시 예 1 및 2, 뿐만 아니라 비교 예 4-6)을 이용한 낙하 시험의 결과를 나타낸다. 도 6은, 30 그릿 샌드페이퍼, 및 220 ㎝의 시험 최대 높이를 사용하여, 다양한 샘플 (실시 예 1 및 2, 뿐만 아니라 비교 예 4-6)을 이용한 낙하 시험의 결과를 나타내며, 여기서, 각각의 샘플은 이전에 도 5의 낙하 시험에서 생존한 것, 즉, 이들 각각은, 180 그릿 샌드페이퍼 상으로 220 ㎝의 최대 낙하 높이에서 생존한 것이다. 도 6에서, 샘플 중 어느 것도 전체 220 ㎝의 낙하 높이에서 생존하지 못했지만, 실시 예 1의 경우, 예를 들어, 4개의 샘플 중 4개 (또는 100%)는 50 ㎝ 이상의 최대 높이에서 생존한 것이라고 할 수 있다.
여기에 기재된 바와 같은 낙하 시험을 사용하여 미리결정된 높이로부터 낙하된 경우 유리-계 물품의 생존율 (survivability rate)을 결정하기 위해, 유리-계 물품의 적어도 5개의 동일한 (또는 거의 동일한) 샘플 (즉, 대략 동일한 조성 및, 강화된 경우, 대략 동일한 압축 응력 및 압축의 깊이/층의 깊이를 가짐)은 시험되지만, 시험 결과의 신뢰 수준을 높이기 위해 더 많은 수 (예를 들어, 10, 20, 30, 등)의 샘플이 시험에 적용될 수 있다. 각 샘플은, 점진적으로 더 높은 높이에서 낙하되고, 파괴가 발생하지 않으면, 미리결정된 높이에 도달할 때까지, 파괴의 증거 (샘플의 전체 두께 및/또는 전체 표면에 걸친 균열 형성 및 전파)에 대해 시각적으로 (즉, 육안으로) 검사된다. 미리결정된 높이에서 낙하된 후 파괴가 관찰되지 않으면, 샘플은 낙하 시험에서 "생존"한 것으로 간주되고, 샘플이 미리결정된 높이 이하인 높이로부터 낙하된 경우 파괴가 관찰되면, 샘플은 "파손된" (또는 "생존하지 못한") 것으로 간주된다. 생존율은, 낙하 시험에서 생존한 샘플 모집단의 퍼센트로 결정된다. 예를 들어, 10개의 그룹 중 7개 샘플이 미리결정된 높이로부터 낙하된 경우 파괴되지 않은 경우, 유리의 생존율은 70%일 것이다.
전술된 낙하 시험에 적용된 경우, 여기에 기재된 유리-계 물품의 구현 예는, 지정된 높이로부터 지정된 그릿 샌드페이퍼 상으로 낙하된 경우 약 60% 이상의 생존율을 갖는다. 예를 들어, 유리-계 물품은, (이하 기재된 바와 같은) 5개의 동일한 (또는 거의 동일한) 샘플 중 3개가 규정된 높이 (여기서 100 ㎝)로부터 낙하된 경우 파괴없이 낙하 시험에서 생존할 때, 주어진 높이로부터 낙하된 경우 60% 생존율을 갖는 것으로 기재된다. 다른 구현 예에서, 강화된 유리-계 물품의 (180 그릿 샌드페이퍼로) 100 ㎝ 낙하 시험에서 생존율은, 약 70% 이상, 다른 구현 예에서, 약 80% 이상, 및 또 다른 구현 예에서, 약 90% 이상이다. 다른 구현 예에서, (30 그릿 샌드페이퍼로) 낙하 시험에서 50 ㎝의 높이로부터 낙하된 강화된 유리-계 물품의 생존율은, 약 60% 이상, 다른 구현 예에서, 약 70% 이상, 또 다른 구현 예에서, 약 80% 이상, 및 다른 구현 예에서, 약 90% 이상이다. 하나 이상의 구현 예에서, (180 그릿 샌드페이퍼로) 낙하 시험에서 225 ㎝의 높이로부터 낙하된 강화된 유리-계 물품의 생존율은, 약 50% 이상, 다른 구현 예에서, 약 60% 이상, 다른 구현 예에서, 약 70% 이상, 또 다른 구현 예에서, 약 80% 이상, 및 다른 구현 예에서, 약 90% 이상이다. 몇몇 구현 예에서, (180 그릿 샌드페이퍼로) 낙하 시험을 생존한 강화된 유리-계 물품에 대한 (시험된 적어도 10개의 샘플로) 평균 낙하 높이는, 약 150 ㎝ 이상, 몇몇 구현 예에서, 약 160 ㎝ 이상, 몇몇 구현 예에서, 약 170 ㎝ 이상, 몇몇 구현 예에서, 약 180 ㎝ 이상, 몇몇 구현 예에서, 약 190 ㎝ 이상이다. 몇몇 구현 예에서, (30 그릿 샌드페이퍼로) 낙하 시험을 생존한 강화된 유리-계 물품에 대한 (시험된 적어도 2개의 샘플로) 평균 낙하 높이는, 약 40 ㎝ 이상, 몇몇 구현 예에서, 약 50 ㎝ 이상, 몇몇 구현 예에서, 약 60 ㎝ 이상, 몇몇 구현 예에서, 약 70 ㎝ 이상이다.
여기에 기재된 유리-계 물품은 투명할 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 유리-계 물품은, 약 1 millimeter 이하의 두께를 가질 수 있고, 약 380 ㎚ 내지 약 780 ㎚ 범위의 파장에 걸쳐 약 88% 이상의 투과율 (transmittance)을 나타낼 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 유리-계 물품은, 낙하 시험에 시험된 0.8 ㎜의 유리-계 물품에 대해 180 그릿 페이퍼가 사용된 경우, 평균하여 100 ㎝를 초과하는 낙하 성능을 나타낸다.
양이온 확산도의 면에서, 기판의 선택은, 특별히 제한되지 않는다. 몇몇 예에서, 유리-계 물품은, 이온 교환을 위한 높은 양이온 확산도를 갖는 것으로 기재될 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 유리 또는 유리-세라믹은, 빠른 이온-교환 능력을 가지며, 예를 들어, 여기서, 확산도는, 500 μ㎡/hr를 초과하거나 또는 460 ℃에서 450 μ㎡/hour을 초과하는 것을 특징으로 할 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 유리 또는 유리-세라믹은, 460 ℃에서 약 450 μ㎡/hour 이상이거나 또는 460 ℃에서 약 500 μ㎡/hour 이상인 나트륨 이온 확산도를 나타낸다. 하나 이상의 구현 예에서, 유리 또는 유리-세라믹은, 460 ℃에서 약 450 μ㎡/hour 이상이거나 또는 460 ℃에서 약 500 μ㎡/hour 이상인 칼륨 이온 확산도를 나타낸다.
유리-계 물품은, 비정질 기판, 결정질 기판 또는 이들의 조합 (예를 들어, 유리-세라믹 기판)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, (여기에서 기재된 바와 같은, 유리-계 물품 내로 화학적으로 강화되기 전에) 유리-계 기판은, 몰 퍼센트 (mole%)로: 약 40 내지 약 80의 범위에서 SiO2, 약 10 내지 약 30의 범위에서 Al2O3, 약 0 내지 약 10의 범위에서 B2O3, 약 0 내지 약 20의 범위에서 R2O, 및 약 0 내지 약 15의 범위에서 RO를 포함하는 유리 조성물을 포함할 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, R2O는, Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, 및 Cs2O와 같은 알칼리 금속 산화물의 총량을 지칭한다. 여기에 사용된 바와 같은, RO는, MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO 및 이와 유사한 것과 같은 알칼리 토금속 산화물의 총량을 지칭한다. 몇몇 사례에서, 조성물은, 약 0 mol% 내지 약 5 mol%의 범위에서 ZrO2 및 약 0 내지 약 15 mol%의 범위에서 P2O5 중 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. TiO2는 약 0 mol% 내지 약 2 mol%로 존재할 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 유리 조성물은, SiO2를, mol%로, 약 45 내지 약 80, 약 45 내지 약 75, 약 45 내지 약 70, 약 45 내지 약 65, 약 45 내지 약 60, 약 45 내지 약 65, 약 45 내지 약 65, 약 50 내지 약 70, 약 55 내지 약 70, 약 60 내지 약 70, 약 60 내지 약 72, 약 68 내지 약 75, 약 70 내지 약 75, 약 70 내지 약 72, 약 50 내지 약 65, 또는 약 60 내지 약 65 범위의 양으로 포함할 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 유리 조성물은, Al2O3를, mol%로, 약 5 내지 약 28, 약 5 내지 약 26, 약 5 내지 약 25, 약 5 내지 약 24, 약 5 내지 약 22, 약 5 내지 약 20, 약 6 내지 약 30, 약 6 내지 약 10, 약 8 내지 약 30, 약 10 내지 약 30, 약 12 내지 약 30, 약 14 내지 약 30, 15 내지 약 30, 약 12 내지 약 18, 약 6 내지 약 28, 약 6 내지 약 26, 약 6 내지 약 25, 약 6 내지 약 24, 약 6 내지 약 22, 약 6 내지 약 20, 약 6 내지 약 19, 약 7 내지 약 18, 약 7 내지 약 17, 약 7 내지 약 16, 약 7 내지 약 15, 약 7 내지 약 28, 약 7 내지 약 26, 약 7 내지 약 25, 약 7 내지 약 24, 약 7 내지 약 22, 약 7 내지 약 20, 약 7 내지 약 19, 약 7 내지 약 18, 약 7 내지 약 17, 약 7 내지 약 16, 약 7 내지 약 15, 약 8 내지 약 28, 약 8 내지 약 26, 약 8 내지 약 25, 약 8 내지 약 24, 약 8 내지 약 22, 약 8 내지 약 20, 약 8 내지 약 19, 약 8 내지 약 18, 약 8 내지 약 17, 약 8 내지 약 16, 약 8 내지 약 15, 약 9 내지 약 28, 약 9 내지 약 26, 약 9 내지 약 25, 약 9 내지 약 24, 약 9 내지 약 22, 약 9 내지 약 20, 약 9 내지 약 19, 약 9 내지 약 18, 약 9 내지 약 17, 약 9 내지 약 16, 약 9 내지 약 15, 약 10 내지 약 28, 약 10 내지 약 26, 약 10 내지 약 25, 약 10 내지 약 24, 약 10 내지 약 22, 약 10 내지 약 20, 약 10 내지 약 19, 약 10 내지 약 18, 약 10 내지 약 17, 약 10 내지 약 16, 약 10 내지 약 15, 약 11 내지 약 28, 약 11 내지 약 26, 약 11 내지 약 25, 약 11 내지 약 24, 약 11 내지 약 22, 약 11 내지 약 20, 약 11 내지 약 19, 약 11 내지 약 18, 약 11 내지 약 17, 약 11 내지 약 16, 약 11 내지 약 15, 약 12 내지 약 28, 약 12 내지 약 26, 약 12 내지 약 25, 약 12 내지 약 24, 약 12 내지 약 22, 약 12 내지 약 20, 약 12 내지 약 19, 약 12 내지 약 18, 약 12 내지 약 17, 약 12 내지 약 16, 약 12 내지 약 15 범위의 양으로 포함할 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 유리 조성물은, B2O3를, mol%로, 약 0 내지 약 8, 약 0 내지 약 6, 약 0 내지 약 4, 약 0.1 내지 약 10, 약 0.1 내지 약 8, 약 0.1 내지 약 6, 약 0.1 내지 약 4, 약 0.5 내지 약 5, 약 1 내지 약 10, 약 2 내지 약 10, 약 4 내지 약 10, 약 2 내지 약 8, 약 0.1 내지 약 5, 또는 약 1 내지 약 3 범위의 양으로 포함할 수 있다. 몇몇 사례에서, 유리 조성물은, B2O3가 없거나 또는 실질적으로 없을 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 조성물의 성분과 관련한, 문구 "없거나" 또는 "실질적으로 없는"은, 성분이 초기 배칭 (batching) 동안 조성물에 능동적으로 또는 의도적으로 첨가되지 않지만, 불순물로서 약 0.001 mol% 미만의 양으로 존재할 수 있음을 의미한다.
몇몇 구현 예에서, 유리 조성물은, 하나 이상의 알칼리 토금속 산화물, 예컨대, MgO, CaO 및 ZnO를 포함할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 하나 이상의 알칼리 토금속 산화물의 총량은, 약 15 mol% 이하의 0이 아닌 양일 수 있다. 하나 이상의 특정 구현 예에서, 알칼리 토금속 산화물 중 어느 하나의 총량은, 약 14 mol% 이하, 약 12 mol% 이하, 약 10 mol% 이하, 약 8 mol% 이하, 약 6 mol% 이하, 약 4 mol% 이하, 약 2 mol% 이하, 또는 약 1.5 mol% 이하일 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 하나 이상의 알칼리 토금속 산화물의, mol%로, 총량은, 약 0.01 내지 10, 약 0.01 내지 8, 약 0.01 내지 6, 약 0.01 내지 5, 약 0.05 내지 10, 약 0.05 내지 2, 또는 약 0.05 내지 1의 범위일 수 있다. MgO의 양은, 약 0 mol% 내지 약 5 mol% (예를 들어, 약 0.001 내지 약 1, 약 0.01 내지 약 2, 또는 약 2 내지 약 4, 약 1 내지 약 4)의 범위일 수 있다. CaO의 양은, 약 0 mol% 내지 약 5 mol% (예를 들어, 약 0.001 내지 약 1, 약 0.01 내지 약 2, 또는 약 2 내지 약 4, 약 1 내지 약 4)의 범위일 수 있다. ZnO의 양은, 약 0 내지 약 3 mol%, 약 0 내지 약 2 mol% (예를 들어, 약 1 mol% 내지 약 2 mol%)의 범위일 수 있다. CaO의 양은, 약 0 mol% 내지 약 2 mol% (예를 들어, 약 1 내지 약 2)일 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 유리 조성물은, MgO를 포함할 수 있고, CaO 및 ZnO가 없거나 또는 실질적으로 없을 수 있다. 하나의 변형에서, 유리 조성물은, CaO 또는 ZnO 중 어느 하나를 포함할 수 있고, 다른 것 중 MgO, CaO 및 ZnO가 없거나 또는 실질적으로 없을 수 있다. 하나 이상의 특정 구현 예에서, 유리 조성물은, MgO, CaO 및 ZnO의 알칼리 토금속 산화물 중 오직 2개만을 포함할 수 있으며, 제3의 토금속 산화물이 없거나 또는 실질적으로 없을 수 있다. 몇몇 구현 예에서, MgO + CaO + ZnO의 총량은, mol%로, 약 0.1 내지 약 14, 약 0.1 내지 약 12, 약 0.1 내지 약 10, 약 0.1 내지 약 9, 약 0.1 내지 약 8, 약 0.1 내지 약 7, 약 0.1 내지 약 6, 약 0.1 내지 약 5이다.
유리 조성물에서 알칼리 금속 산화물 R2O의, mol%로, 총량은, 약 5 내지 약 20, 약 5 내지 약 18, 약 5 내지 약 16, 약 5 내지 약 15, 약 5 내지 약 14, 약 5 내지 약 12, 약 5 내지 약 10, 약 5 내지 약 8, 약 5 내지 약 20, 약 6 내지 약 20, 약 7 내지 약 20, 약 8 내지 약 20, 약 9 내지 약 20, 약 10 내지 약 20, 약 11 내지 약 20, 약 12 내지 약 18, 또는 약 14 내지 약 18의 범위일 수 있다. 몇몇 구현 예에서, Li2O + Na2O + K2O의 총량은, mol%로, 약 5 내지 약 15, 약 5 내지 약 14, 약 5 내지 약 12, 약 5 내지 약 10이다.
하나 이상의 구현 예에서, 유리 조성물은, 약 0 mol% 내지 약 18 mol%, 약 0 mol% 내지 약 16 mol%, 약 0 mol% 내지 약 14 mol%, 약 0 mol% 내지 약 12 mol%, 약 0 mol% 내지 약 10 mol%, 약 0 mol% 내지 약 8 mol%, 약 0 mol% 내지 약 6 mol%, 약 0.1 mol% 내지 약 6 mol%, 약 2 mol% 내지 약 18 mol%, 약 4 mol% 내지 약 18 mol%, 약 6 mol% 내지 약 18 mol%, 약 8 mol% 내지 약 18 mol%, 약 8 mol% 내지 약 14 mol%, 약 8 mol% 내지 약 12 mol%, 또는 약 10 mol% 내지 약 12 mol% 범위의 양으로 Na2O를 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 조성물은, 약 4 mol% 이상의 Na2O를 포함할 수 있다.
몇몇 구현 예에서, Li2O 및 Na2O의 양은, 성형성 및 이온 교환성의 균형을 이루기 위해 특정 양 또는 비율로 제어된다. 예를 들어, Li2O의 양이 증가함에 따라, 액상선 점도는 감소될 수 있고, 따라서, 몇몇 형성 방법 (forming methods)을 사용하지 못하게 한다; 그러나, 이러한 유리 조성물은, 여기에 기재된 바와 같이, 더 깊은 DOC 수준으로 이온-교환된다. Na2O의 양은, 액상선 점도를 변경시킬 수 있지만, 더 깊은 DOC 수준으로 이온 교환을 억제할 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 유리 조성물은, 약 5 mol% 미만, 약 4 mol% 미만, 약 3 mol% 미만, 약 2 mol% 미만, 또는 약 1 mol% 미만의 양으로 K2O를 포함할 수 있다. 하나 이상의 선택적인 구현 예에서, 유리 조성물은, K2O가 없거나, 또는 실질적으로 없을 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 유리 조성물은, 약 0 mol% 내지 약 18 mol%, 약 0 mol% 내지 약 15 mol%, 약 0 mol% 내지 약 10 mol%, 약 0 mol% 내지 약 8 mol%, 약 0 mol% 내지 약 6 mol%, 약 0 mol% 내지 약 4 mol%, 약 0 mol% 내지 약 2 mol%, 약 2 mol% 내지 약 15 mol%, 약 2 mol% 내지 약 14 mol%, 약 2 mol% 내지 약 12 mol%, 약 2 mol% 내지 약 10 mol%, 약 2 mol% 내지 약 9 mol%의 양으로 Li2O를 포함할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 유리 조성물은, 약 1 mol% 내지 약 20 mol%, 2 mol% 내지 약 10 mol%, 약 4 mol% 내지 약 10 mol%, 약 5 mol% 내지 약 15 mol%, 약 5 mol% 내지 약 10 mol%, 약 6 mol% 내지 약 10 mol, 또는 약 5 mol% 내지 약 8 mol%의 양으로 Li2O를 포함할 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 유리 조성물은 Fe2O3를 포함할 수 있다. 이러한 구현 예에서, Fe2O3는, 약 1 mol% 미만, 약 0.9 mol% 미만, 약 0.8 mol% 미만, 약 0.7 mol% 미만, 약 0.6 mol% 미만, 약 0.5 mol% 미만, 약 0.4 mol% 미만, 약 0.3 mol% 미만, 약 0.2 mol% 미만, 약 0.1 mol% 미만 및 이들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 존재할 수 있다. 하나 이상의 선택적인 구현 예에서, 유리 조성물은, Fe2O3가 없거나 또는 실질적으로 없을 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 유리 조성물은 ZrO2를 포함할 수 있다. 이러한 구현 예에서, ZrO2는, 약 1 mol% 미만, 약 0.9 mol% 미만, 약 0.8 mol% 미만, 약 0.7 mol% 미만, 약 0.6 mol% 미만, 약 0.5 mol% 미만, 약 0.4 mol% 미만, 약 0.3 mol% 미만, 약 0.2 mol% 미만, 약 0.1 mol% 미만 및 약 0.1 내지 약 1, 0.1 내지 약 0.9, 약 0.1 내지 약 0.8, 약 0.1 내지 약 0.7, 약 0.1 내지 약 0.6, 약 0.1 내지 약 0.5를 포함하는, 이들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 존재할 수 있다. 하나 이상의 선택적인 구현 예에서, 유리 조성물은 ZrO2가 없거나 또는 실질적으로 없을 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 유리 조성물은, 약 0 mol% 내지 약 10 mol%, 약 0 mol% 내지 약 8 mol%, 약 0 mol% 내지 약 6mol%, 약 0 mol% 내지 약 4 mol%, 약 0.1 mol% 내지 약 10 mol%, 약 0.1 mol% 내지 약 8 mol%, 약 2 mol% 내지 약 8 mol%, 약 2 mol% 내지 약 6 mol%, 또는 약 2 mol% 내지 약 4 mol%의 범위에서 P2O5를 포함할 수 있다. 몇몇 사례에서, 유리 조성물은 P2O5가 없거나 또는 실질적으로 없을 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 유리 조성물은 TiO2를 포함할 수 있다. 이러한 구현 예에서, TiO2는, 약 6 mol% 미만, 약 4 mol% 미만, 약 2 mol% 미만, 또는 약 1 mol% 미만의 양으로 존재할 수 있다. 하나 이상의 선택적인 구현 예에서, 유리 조성물은, TiO2가 없거나 또는 실질적으로 없을 수 있다. 몇몇 구현 예에서, TiO2는, 약 0.1 mol% 내지 약 6 mol%, 또는 약 0.1 mol% 내지 약 4 mol%의 양으로 존재한다.
몇몇 구현 예에서, 유리 조성물은 다양한 조성적 관계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유리 조성물은, 약 0 내지 약 1, 약 0 내지 약 0.5, 약 0.5 내지 약 1, 약 0 내지 약 0.4, 약 0.4 내지 약 1, 약 0.1 내지 약 0.5, 또는 약 0.2 내지 약 0.4의 범위에서 Li2O (mol%)의 양 대 R2O (mol%)의 총량의 비를 포함할 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 유리 조성물은, 약 0 내지 약 5 (예를 들어, 약 0 내지 약 4, 약 0 내지 약 3, 약 0.1 내지 약 4, 약 0.1 내지 약 3, 약 0.1 내지 약 2, 또는 약 1 내지 약 2)의 범위에서 R2O (mol%)의 총량과 Al2O3 (mol%)의 양 사이에 차이 (R2O - Al2O3)를 포함할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 유리 조성물은, 약 -5 내지 약 0의 범위에서 R2O (mol%)의 총량과 Al2O3 (mol%)의 양 사이에 차이 (R2O - Al2O3)를 포함할 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 유리 조성물은, 약 0 내지 약 5 (예를 들어, 약 0 내지 약 4, 약 0 내지 약 3, 약 0.1 내지 약 4, 약 0.1 내지 약 3, 약 1 내지 약 3, 또는 약 2 내지 약 3)의 범위에서 RxO (mol%)의 총량과 Al2O3 (mol%)의 양 사이에 차이 (RxO-Al2O3)를 포함할 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, RxO는, 여기에 정의된 바와 같은, R2O 및 RO를 포함한다.
몇몇 구현 예에서, 유리 조성물은, 약 0 내지 약 5 (예를 들어, 약 0 내지 약 4, 약 0 내지 약 3, 약 1 내지 약 4, 약 1 내지 약 3, 또는 약 1 내지 약 2)의 범위에서 R2O (mol%)의 총량 대 Al2O3 (mol%)의 양의 비 (R2O/Al2O3)를 포함할 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 유리 조성물은, 약 15 mol% 초과 (예를 들어, 18 mol% 초과, 약 20 mol% 초과, 또는 약 23 mol% 초과)의 Al2O3 및 Na2O의 조합된 양을 포함한다. Al2O3 및 Na2O의 조합된 양은, 약 30 mol%, 약 32 mol% 또는 약 35 mol% 이하일 수 있다.
하나 이상의 구현 예의 유리 조성물은, 약 0 내지 약 2의 범위에서 MgO (mol%)의 양 대 RO (mol%)의 총량의 비를 나타낼 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 유리 조성물은, 핵제 (nucleating agents)가 없거나 또는 실질적으로 없을 수 있다. 통상적인 핵제의 예로는, TiO2, ZrO2 및 이와 유사한 것이다. 핵제는, 핵제가 유리에서 결정질의 형성을 개시할 수 있는 유리 내에 구성분이라는 기능의 측면에서 기재될 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 유리-계 기판에 사용되는 조성물은, Na2SO4, NaCl, NaF, NaBr, K2SO4, KCl, KF, KBr, 및 SnO2를 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 청징제 (fining agent)가 약 0 mol% 내지 약 2 mol%로 배칭될 수 있다. 하나 이상의 구현 예에 따른 유리 조성물은, 약 0 내지 약 2, 약 0 내지 약 1, 약 0.1 내지 약 2, 약 0.1 내지 약 1, 또는 약 1 내지 약 2의 범위에서 SnO2를 더욱 포함할 수 있다. 여기에 개시된 유리 조성물은, As2O3 및/또는 Sb2O3가 없거나 또는 실질적으로 없을 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 조성물은 구체적으로 약 62 mol% 내지 약 75 mol%의 SiO2; 약 10.5 mol% 내지 약 17 mol%의 Al2O3; 약 5 mol% 내지 약 13 mol%의 Li2O; 약 0 mol% 내지 약 4 mol%의 ZnO; 약 0 mol% 내지 약 8 mol%의 MgO; 약 2 mol% 내지 약 5 mol%의 TiO2; 약 0 mol% 내지 약 4 mol%의 B2O3; 약 0 mol% 내지 약 5 mol%의 Na2O; 약 0 mol% 내지 약 4 mol%의 K2O; 약 0 mol% 내지 약 2 mol%의 ZrO2; 약 0 mol% 내지 약 7 mol%의 P2O5; 약 0 mol% 내지 약 0.3 mol%의 Fe2O3; 약 0 mol% 내지 약 2 mol%의 MnOx; 및 약 0.05 mol% 내지 약 0.2 mol%의 SnO2를 포함할 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 조성물은, 약 67 mol% 내지 약 74 mol%의 SiO2; 약 11 mol% 내지 약 15 mol%의 Al2O3; 약 5.5 mol% 내지 약 9 mol%의 Li2O; 약 0.5 mol% 내지 약 2 mol%의 ZnO; 약 2 mol% 내지 약 4.5 mol%의 MgO; 약 3 mol% 내지 약 4.5 mol%의 TiO2; 약 0 mol% 내지 약 2.2 mol%의 B2O3; 약 0 mol% 내지 약 1 mol%의 Na2O; 약 0 mol% 내지 약 1 mol%의 K2O; 약 0 mol% 내지 약 1 mol%의 ZrO2; 약 0 mol% 내지 약 4 mol%의 P2O5; 약 0 mol% 내지 약 0.1 mol%의 Fe2O3; 약 0 mol% 내지 약 1.5 mol%의 MnOx; 및 약 0.08 mol% 내지 약 0.16 mol%의 SnO2를 포함할 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 조성물은, 약 70 mol% 내지 약 75 mol%의 SiO2; 약 10 mol% 내지 약 15 mol%의 Al2O3; 약 5 mol% 내지 약 13 mol%의 Li2O; 약 0 mol% 내지 약 4 mol%의 ZnO; 약 0.1 mol% 내지 약 8 mol%의 MgO; 약 0 mol% 내지 약 5 mol%의 TiO2; 약 0.1 mol% 내지 약 4 mol%의 B2O3; 약 0.1 mol% 내지 약 5 mol%의 Na2O; 약 0 mol% 내지 약 4 mol%의 K2O; 약 0 mol% 내지 약 2 mol%의 ZrO2; 약 0 mol% 내지 약 7 mol%의 P2O5; 약 0 mol% 내지 약 0.3 mol%의 Fe2O3; 약 0 mol% 내지 약 2 mol%의 MnOx; 및 약 0.05 mol% 내지 약 0.2 mol%의 SnO2를 포함할 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 조성물은, 약 52 mol% 내지 약 65 mol%의 SiO2; 약 14 mol% 내지 약 18 mol%의 Al2O3; 약 5.5 mol% 내지 약 7 mol%의 Li2O; 약 1 mol% 내지 약 2 mol%의 ZnO; 약 0.01 mol% 내지 약 2 mol%의 MgO; 약 4 mol% 내지 약 12 mol%의 Na2O; 약 0.1 mol% 내지 약 4 mol%의 P2O5; 및 약 0.01 mol% 내지 약 0.16 mol%의 SnO2를 포함할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 조성물은, B2O3, TiO2, K2O 및 ZrO2 중 임의의 하나 이상이 없거나, 또는 실질적으로 없을 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 조성물은, 0.5 mol% 이상의 P2O5, Na2O 및 선택적으로, Li2O를 포함할 수 있으며, 여기서, Li2O(mol%)/Na2O(mol%) < 1이다. 부가적으로, 이들 조성물은, B2O3 및 K2O가 없거나 또는 실질적으로 없을 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 조성물은 ZnO, MgO, 및 SnO2를 포함할 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 조성물은: 약 58 mol% 내지 약 65 mol%의 SiO2; 약 11 mol% 내지 약 19 mol%의 Al2O3; 약 0.5 mol% 내지 약 3 mol%의 P2O5; 약 6 mol% 내지 약 18 mol%의 Na2O; 0 mol% 내지 약 6 mol%의 MgO; 및 0 mol% 내지 약 6 mol%의 ZnO를 포함할 수 있다. 어떤 구현 예에서, 조성물은, 약 63 mol% 내지 약 65 mol%의 SiO2; 약 11 mol% 내지 약 17 mol%의 Al2O3; 약 1 mol% 내지 약 3 mol%의 P2O5; 약 9 mol% 내지 약 20 mol%의 Na2O; 0 mol% 내지 약 6 mol%의 MgO; 및 0 mol% 내지 약 6 mol%의 ZnO를 포함할 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 조성물은, 다음의 조성적 관계, R2O(mol%)/Al2O3(mol%) < 2를 포함할 수 있으며, 여기서, R2O = Li2O + Na2O이다. 몇몇 구현 예에서, 65 mol% < SiO2(mol%) + P2O5(mol%) < 67 mol%이다. 어떤 구현 예에서, R2O(mol%) + R'O(mol%) - Al2O3(mol%) + P2O5(mol%) > -3 mol%이고, 여기서, R2O = Li2O + Na2O이며, R'O는 조성물에 존재하는 2가 금속 산화물의 총량이다.
하나 이상의 구현 예에서, 조성물은 구체적으로: 약 68 mol% 내지 약 75 mol%의 SiO2; 약 0.5 mol% 내지 약 5 mol%의 B2O3; 약 2 mol% 내지 약 10 mol%의 Li2O; 약 1 mol% 내지 약 4 mol%의 MgO; 0.5 초과 내지 1 이하인 Li2O 대 R2O의 비를 포함할 수 있고, 여기서 R2O는 유리 기판에서 Li2O, K2O, 및 Na2O의 합 (mol.%)이며; 유리 기판은 TiO2가 실질적으로 없다. 이 단락의 몇몇 구현 예는, 다음 중 임의의 하나 이상을 더욱 포함할 수 있다: 약 5 mol.% 내지 약 28 mol.%의 Al2O3; 0 mol.% 내지 약 6 mol.%의 Na2O; ZrO2가 실질적으로 없음; R2O와 Al2O3 사이에 차이는 약 -5 내지 약 0임; RxO와 Al2O3 사이에 차이는 약 0 내지 약 3이고, 여기서 RxO는 유리 기판에서 BaO, CaO, MgO, PbO, SrO, ZnO, Li2O, K2O, 및 Na2O의 합 (mol%)임; 및 MgO 대 RO의 비는 약 0 내지 약 2이고, 여기서 RO는 유리 기판에서 BaO, CaO, MgO, PbO, SrO, 및 ZnO의 합 (mol%)임.
하나 이상의 구현 예에서, 조성물은 구체적으로: 약 45 mol.% 내지 약 80 mol.%의 SiO2; 약 5 mol.% 내지 약 28 mol.%의 Al2O3; 약 0.5 mol.% 내지 약 5 mol.%의 B2O3; 약 1 mol.% 내지 약 4 mol.%의 MgO; 및 약 2 mol.% 내지 약 10 mol.%의 Li2O를 포함할 수 있고, 여기서: R2O와 Al2O3 사이에 차이는 약 -5 내지 약 0이며, 여기서 R2O는 유리 기판에서 Li2O, K2O, 및 Na2O의 합 (mol%)이며; 유리 기판는 TiO2가 실질적으로 없다. 이 단락의 몇몇 구현 예는, 다음 중 임의의 하나 이상을 더욱 포함할 수 있다: 약 68 mol.% 내지 약 75 mol.%의 양으로 존재하는 SiO2; 약 5 mol.% 내지 약 20 mol.%의 양으로 존재하는 Al2O3; 약 0 mol.% 내지 약 6 mol.%의 Na2O; 유리는 ZrO2가 실질적으로 없음; 0.5 초과 내지 1 이하인 Li2O 대 R2O의 비; RxO와 Al2O3 사이에 차이는 약 0 내지 약 3이고, 여기서 RxO는 유리 기판에서 BaO, CaO, MgO, PbO, SrO, ZnO, Li2O, K2O, 및 Na2O의 합 (mol.%)임; 및 MgO 대 RO의 비는 약 0 내지 약 2이고, 여기서 RO는 유리 기판에서 BaO, CaO, MgO, PbO, SrO, 및 ZnO의 합 (mol%)임.
하나 이상의 구현 예에서, 조성물은 구체적으로: 약 68 mol.% 내지 약 75 mol.%의 SiO2; 약 5 mol.% 내지 약 28 mol.%의 Al2O3; 약 0.5 mol.% 내지 약 5 mol.%의 B2O3; 약 1 mol.% 내지 약 4 mol.%의 MgO; 약 2 mol.% 내지 약 10 mol.%의 Li2O를 포함할 수 있고, 여기서: RxO와 Al2O3 사이에 차이는 약 0 내지 약 3이며, 여기서 RxO는 유리에서 BaO, CaO, MgO, PbO, SrO, ZnO, Li2O, K2O, 및 Na2O의 합 (mol%)이며; 유리 기판는 TiO2가 실질적으로 없다. 이 단락의 몇몇 구현 예는, 다음 중 임의의 하나 이상을 더욱 포함할 수 있다: 약 5 mol.% 내지 약 20 mol.%의 양으로 존재하는 Al2O3; 약 0 mol.% 내지 약 6 mol.%의 Na2O; 유리는 ZrO2가 실질적으로 없음; R2O와 Al2O3 사이에 차이는 약 -5 내지 약 0임; MgO 대 RO의 비는 약 0 내지 약 2이고, 여기서 RO는 유리 기판에서 BaO, CaO, MgO, PbO, SrO, 및 ZnO의 합 (mol%)임; 및 0.5 초과 내지 1 이하인 Li2O 대 R2O의 비.
하나 이상의 구현 예에서, 조성물은 구체적으로: 약 68 mol.% 내지 약 75 mol.%의 SiO2; 약 5 mol.% 내지 약 28 mol.%의 Al2O3; 약 0.5 mol.% 내지 약 5 mol.%의 B2O3; 약 1 mol.% 내지 약 4 mol.%의 MgO; 및 약 2 mol.% 내지 약 10 mol.%의 Li2O를 포함할 수 있고, 여기서: MgO 대 RO의 비는 약 0 내지 약 2이며, 여기서 RO는 유리에서 BaO, CaO, MgO, PbO, SrO, 및 ZnO의 합 (mol.%)이고; 유리 기판는 TiO2가 실질적으로 없다. 이 단락의 몇몇 구현 예는, 다음 중 임의의 하나 이상을 더욱 포함할 수 있다: 약 5 mol.% 내지 약 20 mol.%의 양으로 존재하는 Al2O3; 약 0 mol.% 내지 약 6 mol.%의 Na2O; 유리는 ZrO2가 실질적으로 없음; R2O와 Al2O3 사이에 차이는 약 -5 내지 약 0임; RxO와 Al2O3 사이에 차이는 약 0 내지 약 3이고, 여기서 RxO는 유리에서 BaO, CaO, MgO, PbO, SrO, ZnO, Li2O, K2O, 및 Na2O의 합 (mol.%)임; 및 0.5 초과 내지 1 이하인 Li2O 대 R2O의 비.
하나 이상의 구현 예에서, 조성물은 구체적으로: 약 60 mol.% 내지 약 70 mol.%의 SiO2; 약 2 mol.% 내지 약 4 mol.%의 MgO; 및 약 2 mol.% 내지 약 10 mol.%의 Li2O를 포함할 수 있고, 여기서: Li2O 대 R2O의 비는 0.5 초과 내지 1 이하이며, 여기서 R2O는 유리에서 Li2O, K2O, 및 Na2O의 합 (mol.%)이고; 유리 기판은 TiO2가 실질적으로 없다. 이 단락의 몇몇 구현 예는, 다음 중 임의의 하나 이상을 더욱 포함할 수 있다: 약 5 mol.% 내지 약 28 mol.%의 Al2O3; 약 5 mol.% 내지 약 20 mol.%의 양으로 존재하는 Al2O3; 약 0 mol.% 내지 약 8 mol.%의 B2O3; 약 0 mol.% 내지 약 6 mol.%의 Na2O; 약 1 mol.% 내지 약 2 mol.%의 CaO; 유리는 ZrO2가 실질적으로 없음; R2O와 Al2O3 사이에 차이는 약 -5 내지 약 0임; MgO 대 RO의 비는 약 0 내지 약 2이고, 여기서 RO는 유리에서 BaO, CaO, MgO, PbO, SrO, 및 ZnO의 합 (mol.%)임; 및 약 0 mol.% 내지 약 2 mol.%의 SnO2.
하나 이상의 구현 예에서, 조성물은 구체적으로: 약 60 mol.% 내지 약 70 mol.%의 SiO2; 약 5 mol.% 내지 약 28 mol.%의 Al2O3; 약 5 mol.% 미만의 MgO; 및 약 2 mol.% 내지 약 10 mol.%의 Li2O를 포함할 수 있고, 여기서: RxO와 Al2O3 사이에 차이는 약 0 내지 약 3이며, 여기서 RxO는 유리에서 BaO, CaO, MgO, PbO, SrO, ZnO, Li2O, K2O, 및 Na2O의 합 (mol.%)이고; 유리는 TiO2가 실질적으로 없다. 이 단락의 몇몇 구현 예는, 다음 중 임의의 하나 이상을 더욱 포함할 수 있다: 약 5 mol.% 내지 약 20 mol.%의 Al2O3; 약 0.1 mol.% 내지 약 4 mol.%의 B2O3; 유리는 B2O3가 실질적으로 없음; 약 0 mol.% 내지 약 6 mol.%의 Na2O; 약 0 mol.% 내지 약 2 mol.%의 ZnO; 유리는 TiO2가 실질적으로 없음; MgO 대 RO의 비는 약 0 내지 약 2이고, 여기서 RO는 유리 기판에서 BaO, CaO, MgO, PbO, SrO, 및 ZnO의 합 (mol.%)임; 약 0 mol.% 내지 약 2 mol.%의 SnO2; 및 약 0.1 mol.% 내지 약 10 mol.%의 P2O5.
하나 이상의 구현 예에서, 조성물은 구체적으로: 약 60 내지 약 72 mol%의 양으로 SiO2; 약 6 내지 약 10 mol%의 양으로 Al2O3; MgO + CaO + ZnO의 총량은 약 0.1 내지 약 8임; Li2O + Na2O + K2O의 총량은 약 5 내지 약 15임; 약 6 내지 약 10 mol%의 양으로 Li2O; 약 0 내지 약 10 mol%의 양으로 Na2O; 약 2 mol% 미만의 양으로 K2O; 및 약 0.1 내지 약 1 mol%의 양으로 ZrO2를 포함할 수 있고, 여기서: 유리 조성물은 Ti2O가 실질적으로 없으며; 유리 조성물은 Fe2O3가 실질적으로 없고; Li2O 대 (Li2O + Na2O + K2O)의 비는 약 0.5 내지 약 1이다. 이 단락의 몇몇 구현 예는, 다음 중 임의의 하나 이상을 더욱 포함할 수 있다: 유리 조성물은 B2O3가 실질적으로 없음; 유리 조성물은 Na2O를 약 0.1 내지 약 6 mol%의 양으로 포함함; 유리 조성물은 ZnO를 약 0 내지 약 3 mol%의 양으로 포함함; 유리 조성물은 CaO를 약 0 내지 약 5 mol%의 양으로 포함함; MgO (mol%)의 양 대 RO (mol%)의 총량의 비는 약 0 내지 약 2임.
하나 이상의 구현 예에서, 조성물은 구체적으로: 약 60 내지 약 72 mol%의 양으로 SiO2; 약 6 내지 약 10 mol%의 양으로 Al2O3; 약 0.1 내지 약 8 mol%인 MgO + CaO + ZnO의 총량; 약 5 내지 약 15 mol%인 Li2O + Na2O + K2O의 총량; 약 6 내지 약 10 mol%의 양으로 Li2O; 약 0 내지 약 10 mol%의 양으로 Na2O; 약 2 mol% 미만의 양으로 K2O; 및 약 0.1 내지 약 1 mol%의 양으로 ZrO2를 포함할 수 있고, 여기서: 유리 기판은 TiO2가 실질적으로 없으며; 유리 기판은 Fe2O3가 실질적으로 없고; Li2O 대 (Li2O + Na2O + K2O)의 비는 약 0.5 내지 약 1이다. 이 단락의 몇몇 구현 예는, 다음 중 임의의 하나 이상을 더욱 포함할 수 있다: 유리 조성물은 이온 교환 가능하고 비정질임; 조성물은 B2O3가 실질적으로 없음; 약 0.1 내지 약 6 mol%의 양으로 Na2O; 약 0 내지 약 3 mol%의 양으로 ZnO; 약 0 내지 약 5 mol%의 양으로 CaO; 및 MgO (mol%)의 양 대 RO (mol%)의 총량의 비는 약 0 내지 약 2임.
하나 이상의 구현 예에서, 조성물은 구체적으로: 약 60 내지 약 70 mol%의 양으로 SiO2; 약 6 내지 약 10 mol%의 양으로 Al2O3; 약 15 mol% 이하의 0이 아닌 양인 MgO + CaO + ZnO의 총량; 약 5 내지 약 15 mol%인 Li2O + Na2O + K2O의 총량; 약 6 내지 약 10 mol%의 양으로 Li2O; 약 0 내지 약 10 mol%의 양으로 Na2O; 약 2 mol% 미만의 양으로 K2O; 및 약 0.1 내지 약 1 mol%의 양으로 ZrO2를 포함할 수 있고, 여기서: 조성물은 TiO2가 실질적으로 없으며; 조성물은 Fe2O3가 실질적으로 없고; MgO (mol%) 대 RO (mol%)의 비는 약 0 내지 약 2이며, 여기서 RO는 유리에서 BaO, CaO, MgO, PbO, SrO, 및 ZnO의 합 (mol%)이다. 이 단락의 몇몇 구현 예는, 다음 중 임의의 하나 이상을 더욱 포함할 수 있다: 유리는 이온-교환 가능하고 비정질임; 조성물은 B2O3가 실질적으로 없음; 약 0.1 내지 약 6 mol%의 양으로 Na2O; 약 0 내지 약 3 mol%의 양으로 ZnO; 약 0 내지 약 5 mol%의 양으로 CaO; 및 약 12 mol% 이하의 0이 아닌 양의 MgO + CaO + ZnO의 총량.
하나 이상의 구현 예에서, 조성물은 구체적으로: 약 60 내지 약 70 mol%의 양으로 SiO2; 약 6 내지 약 10 mol%의 양으로 Al2O3; 약 15 mol% 이하의 0이 아닌 양인 MgO + CaO + ZnO의 총량; 약 5 내지 약 15 mol%인 Li2O + Na2O + K2O의 총량; 약 6 내지 약 10 mol%의 양으로 Li2O; 약 0 내지 약 10 mol%의 양으로 Na2O; 약 2 mol% 미만의 양으로 K2O; 및 약 0.1 내지 약 1 mol%의 양으로 ZrO2를 포함할 수 있고, 여기서: 조성물은 TiO2가 실질적으로 없으며; 조성물은 Fe2O3가 실질적으로 없다. 이 단락의 몇몇 구현 예는, 다음 중 임의의 하나 이상을 더욱 포함할 수 있다: Na2O 농도는 이로부터 제조된 유리 기판의 깊이를 따라 변함; 유리는 이온-교환 가능하고 비정질임; 조성물은 B2O3가 실질적으로 없음; 약 0.1 내지 약 6 mol%의 양으로 Na2O; 약 0 내지 약 3 mol%의 양으로 ZnO; 약 0 내지 약 5 mol%의 양으로 CaO; 및 약 14 mol% 이하의 0이 아닌 양의 MgO + CaO + ZnO의 총량.
하나 이상의 특정 구현 예에서, 유리-계 기판은, 교환 전에 약 63.60 mol%의 SiO2, 15.67 mol%의 Al2O3, 6.24 mol%의 Li2O, 10.81 mol%의 Na2O, 1.16 mol%의 ZnO, 2.48 mol%의 P2O5, 및 0.04 mol%의 SnO2의 공칭 조성물 (nominal composition)을 가질 수 있다.
유리-계 기판이 유리-세라믹을 포함하는 경우, 결정상 (crystal phases)은, β-스포듀멘 (β-spodumene), 루틸 (rutile), 가나이트 (gahnite) 또는 기타 공지된 결정상 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 유리-세라믹의 예로는, Li2O-Al2O3-SiO2 시스템 (즉, LAS-시스템) 유리-세라믹, MgO-Al2O3-SiO2 시스템 (즉, MAS-시스템) 유리-세라믹, ZnO-Al2O3-nSiO2 (즉, ZAS 시스템), 및/또는 예를 들어, β-석영 고용체, β-스포듀멘, 코디어라이트 (cordierite), 및 리튬 디실리케이트를 포함하는 주 결정상을 포함하는 유리-세라믹을 포함할 수 있다.
유리-계 물품 및/또는 유리-계 기판은, 비록 다른 구현 예가 곡면화된 또는 형상화된 또는 조각된 기판을 활용할 수 있지만, 실질적으로 평면일 수 있다. 몇몇 사례에서, 유리-계 물품 및/또는 유리-계 기판은, 3D 또는 2.5D 형상을 가질 수 있다. 유리-계 물품 및/또는 유리-계 기판은, 실질적으로 광학적으로 맑은, 투명이고, 광 산란 (light scattering)이 없거나 또는 실질적으로 없을 수 있다. 유리-계 물품 및/또는 유리-계 기판은, 약 1.45 내지 약 1.55의 굴절률을 가질 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, 굴절률 값은 550 ㎚의 파장과 관련된다.
부가적으로 또는 선택적으로, 유리-계 물품 및/또는 유리-계 기판의 두께는, 하나 이상의 치수를 따라 일정할 수 있거나 또는 심미적 및/또는 기능적인 이유로 하나 이상의 이의 치수를 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 유리-계 물품 및/또는 유리-계 기판의 에지는, 유리-계 물품 및/또는 유리-계 기판의 더 중심 영역에 비해 더 두꺼울 수 있다. 유리-계 물품 및/또는 유리-계 기판의 길이, 폭 및 두께 치수는 또한 물품 적용 또는 사용에 따라 변할 수 있다.
유리-계 기판은, 이것이 형성되는 방식을 특징으로 할 수 있다. 예를 들어, 유리-계 기판은, 플로우트-형성 가능한 (float-formable) (예를 들어, 플로우트 공정에 의해 형성됨), 롤러블한 (rollable), 다운-인발 가능한, 특히, 퓨전-형성 가능한 (fusion-formable) 또는 슬롯-인발 가능한 (퓨전 인발 공정 또는 슬롯 인발 공정과 같은 다운 인발 공정에 의해 형성됨) 것을 특징으로 할 수 있다.
플로우트-형성 가능한 유리-계 기판은, 매끄러운 표면을 특징으로 할 수 있고, 균일한 두께는, 용융된 금속, 통상적으로 주석의 층 (bed) 상에 용융된 유리를 플로우팅시켜 만들어진다. 대표 공정에서, 용융 주석 층의 표면 상으로 공급되는 용융 유리는, 플로우팅 유리 리본을 형성한다. 유리 리본이 주석 욕조를 따라 유동함에 따라, 유리 리본이 주석으로부터 롤러 상으로 들어올려질 수 있는 고체 유리-계 기판으로 응고될 때까지, 온도는 점진적으로 감소된다. 일단 욕조를 벗어나면, 유리-계 기판은 더욱 냉각될 수 있고 어닐링될 수 있어 내부 응력을 줄인다. 유리-계 기판이 유리 세라믹인 경우, 플로우트 공정으로부터 형성된 유리-계 기판은, 하나 이상의 결정질 상을 발생시키는 세라믹화 공정 (ceramming process)에 적용될 수 있다.
다운-인발 공정은, 상대적으로 자연 그대로의 표면을 갖는 균일한 두께를 갖는 유리-계 기판을 생성한다. 유리-계 기판의 평균 휨 강도 (flexural strength)가 표면 흠의 양 및 크기에 의해 제어되기 때문에, 최소 접촉을 가진 자연 그대로의 표면은, 더 높은 초기 강도를 갖는다. 이러한 고강도 유리-계 기판이 그 다음 (예를 들어, 화학적으로) 더욱 강화된 경우, 그 결과로 생긴 강도는, 랩핑되고 (lapped) 연마된 표면을 갖는 유리-계 물품의 강도보다 더 높을 수 있다. 다운-인발 유리-계 기판은, 약 3 ㎜ 미만의 두께로 인발될 수 있다. 부가적으로, 다운-인발 유리-계 물품은, 고가의 그라인딩 (grinding) 및 연마 없이 이의 최종 적용에 사용될 수 있는, 매우 평평하고, 매끄러운 표면을 갖는다. 유리-계 물품이 유리 세라믹인 경우, 다운 인발 공정으로부터 형성된 유리-계 물품은, 하나 이상의 결정질 상을 발생시키는 세라믹화 공정에 적용될 수 있다.
퓨전 인발 공정은, 예를 들어, 용융 유리 원료를 수용하기 위한 채널 (channel)을 갖는 인발 탱크를 사용한다. 채널은, 채널의 양 측에 채널의 길이를 따라 상단에서 개방된 위어 (weirs)를 갖는다. 채널이 용융된 물질로 채워지면, 용융된 유리는 위어를 넘쳐 흐른다. 중력으로 인해, 용융 유리는 2개의 유동하는 유리 필름으로서 인발 탱크의 외부 표면 아래로 흐른다. 인발 탱크의 이러한 외부 표면들은 아래로 및 안쪽으로 연장되어, 인발 탱크 아래에 에지에서 합쳐진다. 2개의 유동하는 유리 필름은, 이 에지에서 합쳐져 단일의 유동하는 유리-계 기판을 융합하고 형성한다. 퓨전 인발 방법은, 채널을 넘쳐 흐르는 2개의 유리 필름이 서로 융합하기 때문에, 그 결과로 생긴 유리-계 기판의 외부 표면이 장치의 어느 부분과도 접촉하지 않는다는 장점을 제공한다. 따라서, 퓨전 인발된 유리-계 기판의 표면 특성은, 이러한 접촉에 의해 영향을 받지 않는다. 유리-계 물품이 유리 세라믹인 경우, 퓨전 공정으로부터 형성된 유리-계 기판은, 하나 이상의 결정질 상을 발생시키는 세라믹화 공정에 적용될 수 있다.
슬롯 인발 공정은 퓨전 인발 방법과는 다르다. 슬롯 인발 공정에서, 용융된 원료 유리는 인발 탱크에 제공된다. 인발 탱크의 바닥은, 슬롯의 길이를 연장하는 노즐을 갖는 개방 슬롯을 갖는다. 용융된 유리는 슬롯/노즐을 통해 흐르고, 연속 유리-계 기판으로서 아래쪽 및 어닐링 영역으로 인발된다.
유리-계 기판은, 표면 흠의 영향을 제거하거나 또는 감소시키기 위해 산 연마되거나 또는 별도로 처리될 수 있다.
본 개시의 몇몇 구현 예는, 여기에 기재된 유리-계 물품을 포함하는 장치에 관한 것이다. 예를 들어, 장치는 디스플레이를 포함하는 임의의 장치를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 장치는 전자 장치이며, 이는 휴대 전화, 랩탑, 태블릿, mp3 플레이어, 시계, 내비게이션 장치 및 이와 유사한 것과 같은 모바일 장치 (mobile devices), 또는 컴퓨터, 차량 정보/오락 시스템에서 전자 디스플레이, 광고판, 판매시점관리 시스템 (point of sale systems), 내비게이션 시스템, 및 이와 유사한 것과 같은 고정 장치 (stationary devices)를 포함할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 여기에 기재된 유리-계 물품은, 건축용 물품 (벽, 고정구, 패널, 창문, 등), 수송용 물품 (예를 들어, 자동차 적용, 기차, 항공기, 선박, 등에서 글레이징 (glazing) 또는 내부 표면), 가정용 기구 (예를 들어, 세탁기, 건조기, 식기세척기, 냉장고 및 이와 유사한 것), 또는 약간의 내파괴성으로부터 득을 보는 임의의 물품으로 혼입될 수 있다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 전자 장치 (1000)는, 여기에 기재된 하나 이상의 구현 예들에 따른 유리-계 물품 (100)을 포함할 수 있다. 장치 (1000)는, 전면 (1040), 후면 (1060) 및 측면 (1080)을 갖는 하우징 (1020); 상기 하우징 내에 전체적으로 또는 그 내부에 적어도 부분적으로 있고, 적어도 컨트롤러, 메모리를 포함하는 전기 구성요소 (미도시), 및 상기 하우징의 전면에 또는 인접한 디스플레이 (1120)를 포함한다. 유리-계 물품 (100)은, 디스플레이 (1120) 위에 있도록 하우징의 전면에 또는 걸쳐 배치된 커버로서 나타낸다. 몇몇 구현 예에서, 유리-계 물품은 후면 커버로서 사용될 수 있다.
본 개시의 몇몇 구현 예는, 유리-계 물품을 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 약 3 millimeter 이하 (예를 들어, 약 0.01 millimeter 내지 약 3 millimeters, 약 0.1 millimeter 내지 약 3 millimeters, 약 0.2 millimeter 내지 약 3 millimeters, 약 0.3 millimeter 내지 약 3 millimeters, 약 0.4 millimeter 내지 약 3 millimeters, 약 0.01 millimeter 내지 약 2.5 millimeters, 약 0.01 millimeter 내지 약 2 millimeters, 약 0.01 millimeter 내지 약 1.5 millimeters, 약 0.01 millimeter 내지 약 1 millimeter, 약 0.01 millimeter 내지 약 0.9 millimeter, 약 0.01 millimeter 내지 약 0.8 millimeter, 약 0.01 millimeter 내지 약 0.7 millimeter, 약 0.01 millimeter 내지 약 0.6 millimeter, 약 0.01 millimeter 내지 약 0.5 millimeter, 약 0.1 millimeter 내지 약 0.5 millimeter, 또는 약 0.3 millimeter 내지 약 0.5 millimeter의 범위)의 두께를 한정하는 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 유리-계 기판을 제공하는 단계, 및 내-파괴성 유리-계 물품을 제공하기 위해 (도 3 또는 도 4에 나타낸 바와 같은) 여기에 기재된 바와 같은, 유리-계 기판에서 응력 프로파일을 발생시키는 단계를 포함한다. 하나 이상의 구현 예에서, 응력 프로파일을 발생시키는 단계는, 유리-계 기판 내로 복수의 알칼리 이온을 이온 교환하여 (여기에 기재된 바와 같은) 두께의 실질적인 부분을 따라 또는 전체 두께를 따라 변하는 0이 아닌 알칼리 금속 산화물 농도를 형성한다. 하나의 예에서, 응력 프로파일을 발생시키는 단계는, 약 350 ℃ 이상 (예를 들어, 약 350 ℃ 내지 약 500 ℃)의 온도를 갖는, Na+, K+, Rb+, Cs+, 또는 이들의 조합의 질산염을 포함하는 용융염 욕조에 유리-계 기판을 침지시키는 단계를 포함한다. 하나의 예에서, 용융 욕조는 NaNO3, KNO3 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 약 485 ℃ 이하의 온도를 가질 수 있다. 또 다른 예에서, 욕조는 NaNO3 및 KNO3의 혼합물을 포함할 수 있으며, 약 460 ℃의 온도를 갖는다. 유리-계 기판은, 약 2시간 이상, 최대 약 48시간 (예를 들어, 약 2시간 내지 약 10시간, 약 2시간 내지 약 8시간, 약 2시간 내지 약 6 시간, 약 3시간 내지 약 10시간, 또는 약 3.5시간 내지 약 10시간) 동안 욕조에 침지될 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 상기 방법은 단일 욕조에서, 또는 하나 이상의 욕조에서 연속 침지 단계를 사용하는 하나 이상의 단계에서, 유리-계 기판을 화학적으로 강화시키는 단계 또는 이온 교환시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 둘 이상의 욕조는, 연속적으로 사용될 수 있다. 하나 이상의 욕조의 조성물은, 단일 금속 (예를 들어, Ag+, Na+, K+, Rb+, Cs+) 또는 동일한 욕조에서 금속의 조합을 포함할 수 있다. 하나를 초과하는 욕조가 활용되는 경우, 욕조는 서로 같거나 다른 조성물 및/또는 온도를 가질 수 있다. 각각의 이러한 욕조에서 침지 시간은 동일할 수 있거나 또는 원하는 응력 프로파일을 제공하기 위해 변할 수 있다.
본 방법의 하나 이상의 구현 예에서, 제2 욕조 또는 후속 욕조들은, 더 큰 표면 CS를 발생시키기 위해 활용될 수 있다. 몇몇 사례에서, 상기 방법은, 화학적 층의 깊이 및/또는 DOC에 크게 영향을 미치지 않으면서, 유리-계 기판을 제2 또는 후속 욕조에 침지시켜 더 큰 표면 CS를 발생시키는, 침지 단계를 포함한다. 이러한 구현 예에서, 제2 또는 후속 욕조는, 단일 금속 (예를 들어, KNO3 또는 NaNO3) 또는 금속의 혼합물 (KNO3 및 NaNO3)을 포함할 수 있다. 제2 또는 후속 욕조의 온도는, 더 큰 표면 CS를 발생시키기 위해 조정될 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 제2 또는 후속 욕조에서 유리-계 기판의 침지 시간은, 화학적 층의 깊이 및/또는 DOC에 영향을 미치지 않으면서, 더 큰 표면 CS를 발생시키기 위해 또한 조정될 수 있다. 예를 들어, 제2 또는 후속 욕조들에서 침지 시간은, 10시간 미만 (예를 들어, 약 8시간 이하, 약 5시간 이하, 약 4시간 이하, 약 2시간 이하, 약 1시간 이하, 약 30분 이하, 약 15분 이하, 또는 약 10분 이하)일 수 있다.
하나 이상의 선택적인 구현 예에서, 상기 방법은 여기에 기재된 이온-교환 공정과 함께 사용될 수 있는 하나 이상의 열처리 단계를 포함할 수 있다. 열처리는 원하는 응력 프로파일을 얻기 위해 유리-계 물품을 열처리하는 단계를 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 열처리 단계는, 유리-계 기판을 약 300 ℃ 내지 약 600 ℃ 범위의 온도로 어닐링, 템퍼링 또는 가열하는 단계를 포함한다. 열처리는 1분 내지 약 18시간 동안 지속될 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 열처리는 하나 이상의 이온-교환 공정 후에, 또는 이온-교환 공정들 사이에서 사용될 수 있다.
본 개시의 구현 예는, 응력 프로파일의 깊은 영역에서 상당히 높은 응력을 제공하는 유리-계 물품 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 하나 이상의 구현 예에서, 4개 이온 상호작용에서 칼륨 (K)과 나트륨 (Na)의 확산은, K, Li, Na가 표면 근처에서 상호작용하여, 도 3 및 4에 나타낸 응력 프로파일을 갖지 않는 물품에 비해 개선된 낙하 저항성을 갖는 유리-계 물품 및 고유한 응력 프로파일을 제공한다. 칼륨 (K)이 매우 느리고, 확산 계수가 낮기 때문에, 이것은 근 표면 (near surface)에 대분분 존재할 것이지만, 나트륨 (Na)은 다른 수준으로 유리에 침투하는 리튬 (Li)과 함께 표면 및 유리 내부에 존재할 것이다. 하나 이상의 구현 예에 따르면, 개선된 응력 프로파일 및 낙하-유도된 파괴 성능을 제공하는 것에 부가하여, 유리-계 물품은 또한 항균 특성을 가질 수 있다.
하나 이상의 구현 예에 따르면, 이온 교환 단계에서 이온 교환의 다른 Na/K 비 및 다른 상대 지속기간을 사용하여 응력 프로파일 형상을 더욱 조정하는 것은 가능하다. 특정 구현 예에서, 표면 근처의 높은 압축 응력은 필요하지 않을 수 있는데, 이는 응력 프로파일의 부가적인 조정이 묻혀진 피크의 형태로 기판의 중심을 더 향해 표면 근처의 응력을 사용하는 것을 가능하게 한다. 이는 샘플 내부에서 응력이 0인 매우 깊은 DOC를 계속 유지하면서 달성될 수 있다. 이것이 적용될 수 있는 특정한 경우는 코팅, 특히, 두께를 한정하는 한쪽 또는 양쪽 표면에 내스크래치성 코팅을 갖는 유리의 경우일 수 있다. 코팅이 유리-계 기판을 어느 정도 보호할 수 있기 때문에, 표면 근처의 응력은, 이제 유리 내부의 다른 곳에서 사용될 수 있다.
따라서, 하나 이상의 구현 예에서, 예를 들어, 도 9에 나타낸 바와 같은, 유리-계 물품은, 두께 (t)를 한정하는 제1 표면 (702) 및 제2 표면 (704), 및 코팅 (720)을 갖는 기판 (700)을 포함한다. 코팅은 제1 표면 및/또는 제2 표면 상에 있을 수 있어서, 날카로운 접촉 유도된 파괴 및 표면 스크래치와 같은, 손상으로부터 유리-계 물품을 보호할 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 하나 이상의 코팅은, 정전용량 터치 센서 (capacitive touch sensor)용과 같은 다른 기능 또는 다른 광학적 품질을 위해 적용될 수 있다. 따라서, 본 개시의 구현 예는, 유리-계 물품 상에 다층의 코팅층을 갖는 유리-계 물품에 관한 것이다. 몇몇 구현 예에서, 대략 2 micrometers의 두께를 갖는 다층 내-스크래치성 코팅 (예를 들어, 8-층 내스크래치성 코팅)은 제공되며, 이는 유일한 코팅일 수 있거나, 이는 (기초를 이루는 유리-계 기판에 대해 코팅의 굴절률을 일치시키기 위한) 다른 반사방지 코팅과 조합될 수 있거나, 또는 이는 다른 기능성 코팅과 조합될 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 내-스크래치성 코팅은, 100 GPa 내지 300 GPa의 영률 (Young's modulus) 값을 갖는다. 하나 이상의 구현 예에서, 내스크래치성 코팅은, Al2O3, Mn, AlOxNy, Si3N4, SiOxNy, SiuAlvOxNy, 다이아몬드, 다이아몬드-형 탄소, SixCy, SixOyCz, ZrO2, TiOxNy 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
하나 이상의 구현 예에서, 세척-용이성 (ETC) 코팅은, 여기에 기재된 유리-계 물품의 제1 표면 및/또는 제2 표면 상에 있다. 하나 이상의 구현 예에서, ETC 코팅은, 화학식 (RF)y-SiX4-y의 퍼플루오로알킬 실란 (perfluoroalkyl silane)을 포함하며, 여기서, y = 1, 2 또는 3이고, RF 기는 규소 원자로부터 가장 긴 길이에서 사슬의 말단까지 6-130 탄소 원자의 탄소 사슬 길이를 갖는 퍼플루오로알킬기이며, X는 -Cl, 아세톡시, -OCH3 또는 OCH2H3이다. ETC 코팅은, 유리-계 물품 상에 얼룩 및/또는 지문을 최소화 및/또는 방지하기 위해 적용된다.
여기에 기재된 유리 조성물의 하나 이상의 구현 예는, 여기에 기재된 조성물의 범위, 뿐만 아니라 하기 실시 예 1-3을 포함하는, 여기에 기재된 바와 같은 유리-계 물품을 제조하는데 사용될 수 있다.
실시 예
다양한 구현 예는 하기 실시 예에 의해 더욱 명백해질 것이다. 실시 예에서, 강화되기 전에, 실시 예는 "기판"으로 지칭된다. 강화에 적용된 후, 실시 예는 "물품" 또는 "유리-계 물품"으로 지칭된다.
하기 각각의 실시 예는, 약 63.60 mol%의 SiO2, 15.67 mol%의 Al2O3, 6.24 mol%의 Li2O, 10.81 mol%의 Na2O, 1.16 mol%의 ZnO, 2.48 mol%의 P2O5, 및 0.04 mol%의 SnO2의 공칭 조성물을 갖는 유리-계 기판을 활용한다. 상기 유리-계 기판은 0.8 ㎜의 두께를 갖는다.
실시 예 1
유리 기판은, 약 74 wt% KNO3 및 26 wt% NaNO3를 함유한 욕조에 380 ℃의 온도에서 10시간의 지속기간 동안 침지된다. 기판의 중심에서 측정된 중심 장력은 59.56 MPa였다. 제2 이온 교환 단계에서, 유리 기판은, 100 wt%의 NaNO3를 함유한 욕조에 380 ℃의 온도에서 3시간의 지속기간 동안 침지된다. 그 결과로 생긴 응력 프로파일은 도 3에 나타낸다. 기판 중심에서 측정된 중심 장력은 59.41 MPa였다. 혼합 욕조에 제1 이온-교환 단계는, 도 2의 프로파일과 유사한 K 및 Na의 동시 확산으로 인해 이중 IOX 프로파일을 생성했다. 제2 이온-교환 단계는, 유리 기판 내로 Li 및 Na 확산에 기인하여 매우 깊은 DOC를 갖는 묻혀진 피크 또는 험프 응력 영역을 생성했다.
실시 예 2
유리 기판은 약 74 wt% KNO3 및 26 wt% NaNO3를 함유한 욕조에 380 ℃의 온도에서 10시간의 지속기간 동안 침지된다. 제2 이온 교환 단계에서, 유리 기판은 100 wt% NaNO3를 함유한 욕조에 380 ℃의 온도에서 3시간의 지속기간 동안 침지된다. 제3 이온-교환 단계에서, 유리 기판은, 100 wt%의 KNO3를 함유하는 욕조에 380 ℃의 온도에서 0.2시간의 지속기간 동안 침지된다. 그 결과로 생긴 응력 프로파일은 도 4에 나타낸다. 제3 이온-교환 단계는 표면 근처에 스파이크 영역을 생성했다. 기판의 중심에서 측정된 중심 장력은 64.43 MPa였다.
비교 예 3
유리 기판은 약 15 wt% KNO3 및 85 wt% NaNO3를 함유하는 욕조에 380 ℃의 온도에서 3.6시간의 지속기간 동안 침지된다. 제2 이온 교환 단계에서, 유리 기판은 95 wt% KNO3 및 5 wt% NaNO3를 함유하는 욕조에 390 ℃의 온도에서 0.5시간의 지속기간 동안 침지된다.
비교 예 4
유리 기판은, 약 51 wt% KNO3 및 49 wt% NaNO3를 함유하는 욕조에 380 ℃의 온도에서 3.75시간의 지속기간 동안 침지된다.
비교 예 5
유리 기판은 약 80 wt% KNO3 및 20 wt% NaNO3를 함유하는 욕조에 390 ℃의 온도에서 3시간의 지속기간 동안 침지된다.
비교 예 6
유리 기판은, 약 80wt% KNO3 및 20wt% NaNO3를 함유하는 욕조에 390 ℃의 온도에서 7.5시간의 지속기간 동안 침지된다.
실시 예 7 - 낙하 시험
전술된 낙하 시험은, 실시 예 1-2 및 비교 예 3-6에 따라 제조된 기판 상에 활용된다. 도 5는, 180 그릿 샌드페이퍼에 대한 결과를 나타내며, 여기서: 실시 예 1은 적어도 10개의 샘플에 대해 192 cm (190 ㎝ 초과)의 평균 낙하 높이를 갖고, 이러한 낙하 높이는 비교 예 3-6의 것과 비슷하며; 실시 예 2는 적어도 10개의 샘플에 대해 153 cm (150 ㎝ 초과)의 평균 낙하 높이를 갖고, 이는 비교 예 3-6의 것보다 약간 더 낮으며; 실시 예 1은 225 ㎝의 최대 낙하 높이에서의 낙하 시험에서 적어도 10개의 샘플에 대해 50%의 생존율을 갖고; 실시 예 2는 225 ㎝의 최대 낙하 높이에서의 낙하 시험에서 적어도 10개의 샘플에 대해 20%의 생존율을 갖는다. 도 6은, 30 그릿 샌드페이퍼에 대한 결과를 나타내며, 여기서: 실시 예 1은 적어도 4개의 샘플에 대해 73 ㎝ (70 ㎝ 초과)의 평균 낙하 높이를 갖고, 이러한 낙하 높이는 비교 예 3-6의 것과 비슷하며; 실시 예 2는 적어도 2개의 샘플에 대해 45 ㎝ (40 ㎝ 초과)의 평균 낙하 높이를 갖고, 이는 비교 예 3-6의 것보다 약간 낮으며; 실시 예 1은, 최대 낙하 높이가 50 ㎝인, 적어도 4개의 샘플에 대해 100%의 생존율을 가졌다. 낙하 성능과 관련하여, 2-단계 IOX (실시 예 1)는 매우 잘 수행되는 반면, 3 단계 IOX (실시 예 2)는, 2-단계 IOX 또는 비교 예만큼 잘 수행되지 않는 것으로 보였다. 그러나, 3 단계 IOX는, 후술하는 바와 같이, 136° 4-면 다이아몬드 팁을 사용하는 제2 세트의 스크래치 시험에서 (실시 예 1 또는 비교 예 3-6보다) 훨씬 더 우수한 성능을 보였으며, 따라서, 몇몇 적용들에 대해 낙하 및 스크래치 저항성 사이에서 양호한 균형이다.
실시 예 7 - 스크래치 시험
제1 시험에서, 구체의 팁형 콘 프로파일 팁 (spherical tipped cone profile tip) (코노스피어 (conosphere)의 구형 부분의 20 micron 직경)을 사용한 램프된 스크래치 시험은, 비교 예 4, 실시 예 1 및 실시 예 2에 대해 수행된다. 팁 상에 하중은, 20초의 시험 지속기간에 걸쳐, 0에서 2N으로 선형적으로 램프된다. 팁은, 0.4 ㎜/초의 속도로, 8 ㎜를 이동하고, 하중은 10초당 1N의 비율로 선형적으로 램핑된다. 비교 예 4에 대한 스크래치 결과는 도 7a에 나타내고, 실시 예 1에 대한 스크래치 결과는 도 7b에 나타내며, 실시 예 2에 대한 스크래치 결과는 도 7c에 나타낸다. 더 좁은 스크래치 패턴으로 나타낸 바와 같이, 실시 예 1 및 2는 비교 예 4보다 성능이 우수하였다. 도 7a에서, 비교 예 4는, 3가지 샘플에 대해, 345 microns, 406 microns, 및 345 microns의 스크래치 "길이" (스크래치의 가장 넓은 부분에서, 이중 화살표 선으로 나타낸, 수직선 사이에 수평 거리)를 나타낸다. 평균 스크래치 길이는 365 microns이고, 가장 짧은 길이는 345 microns이다. 도 7b에서, 실시 예 1은, 3개의 샘플에 대해, 233 microns, 224 microns, 및 294 microns의 스크래치 길이를 나타낸다. 평균 스크래치 길이는 250 microns이고, 가장 짧은 길이는 224 microns이다. 따라서, 예를 들어, 몇몇 구현 예는, 300 microns 미만, 또는 275 microns 미만, 또는 250 microns 미만, 또는 225 microns 미만의 스크래치 길이를 포함한다. 몇몇 구현 예는, 300 microns 미만, 또는 275 microns 미만, 또는 250 microns 이하의 (구체의 팁형 콘 프로파일 팁으로, 3 이상의 샘플 크기를 갖는) 평균 스크래치 길이를 포함한다. 도 7c에서, 실시 예 2는, 3개의 샘플에 대해, 311 microns, 371 microns, 및 319 microns의 스크래치 길이를 나타낸다. 평균 스크래치 길이는 334 microns이고, 가장 짧은 길이는 311 microns이다. 따라서, 예를 들어, 몇몇 구현 예는, 340 microns 미만, 또는 325 microns 미만, 또는 320 microns 미만의 스크래치 길이를 포함한다. 몇몇 구현 예는, 350 microns 미만, 또는 340 microns 미만, 또는 334 microns 이하의 (구체의 팁형 콘 프로파일 팁으로, 3 이상의 샘플 크기를 갖는) 평균 스크래치 길이를 포함한다. 전술한 바에 따르면, 실시 예 1 (도 7b)은 최상의 내스크래치성을 제공하는 것으로 나타났다.
제2 세트의 스크래치 시험은, 비교 예 4, 실시 예 1 및 실시 예 2에 대해 136° 4-면 다이아몬드 팁을 사용하여 수행된다. 팁 상에 하중은, 10초당 1 N 힘의 비율로 0에서 0.5 N으로 선형적으로 램핑된다. 시험 지속기간은 5초이고, 팁은 0.4 ㎜/초의 속도로 2 ㎜ 이동했다. 비교 예 4에 대한 스크래치 결과는 도 8a에 나타내고, 실시 예 1에 대한 스크래치 결과는 도 8b에 나타내며, 실시 예 2에 대한 스크래치 결과는 도 8c에 나타낸다. 도 8a는 비교 예 4가 195 microns의 스크래치 길이를 가졌음을 보여준다. 도 8b는, 실시 예 1이 141 microns의 스크래치 길이를 가졌음을 보여준다. 그리고, 도 8c는 실시 예 2가 이러한 램프된 시험에 사용된 이들 하중 하에서 균열을 형성하지 않았음을 보여준다. 여기서, 다시, 묻혀진 험프 응력 영역을 갖는, 실시 예 1 및 실시 예 2 모두는, 더 좁은 (더 짧은 균열 "길이") 균열에 의해 입증되는 바와 같이, 비교 예 4보다 더 우수하게 수행되었다. 따라서, 몇몇 구현 예는, 190 microns 미만, 또는 175 microns 미만, 또는 150 microns 미만, 또는 145 microns 미만, 또는 125 microns 미만, 또는 100 microns 미만, 또는 75 미만 microns, 또는 50 microns 미만, 또는 40 microns 미만, 또는 30 microns 미만, 또는 25 microns 미만, 또는 20 microns 미만, 또는 15 microns 미만, 또는 10 microns 미만, 또는 5 microns 미만, 또는 4 microns 미만, 또는 3 microns 미만, 또는 0 내지 190 microns 미만, 또는 상기 값들 중 어느 하나 사이에 모든 서브-범위의 (0.4 ㎜/초의 프로브 속도에서 5초의 시험 지속기간에 걸쳐, 10초당 1N 힘의 비율로 0으로부터 0.5 N으로 램프된 136° 4-면 다이아몬드 팁으로 시험된 경우) 스크래치 길이를 포함한다.
본 개시의 사상 또는 범주를 벗어나지 않고 다양한 수경 및 변화가 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 특색들의 다양한 대표적인 조합은 다음의 구현 예에서 서술된다.
구현 예 1. 유리-계 물품은:
Li2O, 이온-교환된 칼륨 및 이온-교환된 나트륨을 포함하는 유리-계 물품으로서, 제1 표면과 제2 표면 사이에 중심 및 두께 (t)를 한정하는, 제1 표면 및 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면; 및
상기 제1 표면 (또는 제1 표면 아래의 지점)으로부터 0.001·t 내지 0.1·t 범위의 정점으로 연장되고, 상기 정점에서 압축 응력이 25 MPa 내지 750 MPa 범위이며, 여기서, 상기 제1 표면과 정점 사이에 험프 응력 영역에서 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점이 25 MPa/micrometer 내지 500 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하는, 험프 응력 영역, 상기 유리-계 물품이 0의 응력 값을 갖고 압축의 깊이가 0.1·t 내지 0.25·t의 범위인 압축의 깊이에 감소하는 응력 영역이 도달할 때까지 상기 정점으로부터 중심을 향하여 연장되는 감소하는 응력 영역에서 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점이 -20 MPa/micrometer 내지 -200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하도록 감소되는 정점으로부터 연장되는 감소하는 응력 영역, 및 상기 압축의 깊이로부터 최대 인장 응력까지 연장되는 인장 응력 영역을 포함하며, 여기서, 상기 유리-계 물품은 0.01 ㎜ 내지 3 ㎜의 두께를 포함한다.
구현 예 2. 구현 예 1의 유리-계 물품에서, 상기 정점에서의 응력은 100 MPa 내지 300 MPa의 압축 응력이다.
구현 예 3. 구현 예 1 또는 구현 예 2의 유리-계 물품에서, 상기 제1 표면에 인장 응력이 있고, 상기 인장 응력의 절대값은, 200 MPa 내지 0 MPa의 범위이며, 상기 험프 응력 영역은, 제1 표면으로부터 정점으로 연장되는 증가하는 응력 영역에서 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점이 20 MPa/micrometer 내지 200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하도록, 제1 표면으로부터 정점까지 연장되는 증가하는 응력 영역을 포함하고, 여기서, 상기 증가하는 응력 영역에서, 상기 응력은 점점 압축된다.
구현 예 4. 구현 예 1 또는 구현 예 2의 유리-계 물품에서, 상기 제1 표면에 압축 응력이 있고, 상기 압축 응력의 절대값은 0 MPa 초과 내지 750 MPa이며, 상기 험프 응력 영역은, 제1 표면으로부터 정점으로 연장되는 증가하는 응력 영역에서 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점이 20 MPa/micrometer 내지 200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하도록, 제1 표면으로부터 정점까지 연장되는 증가하는 응력 영역을 포함하고, 여기서, 상기 증가하는 응력 영역에서, 상기 응력은 점점 압축된다.
구현 예 5. 구현 예 1-4 중 어느 하나의 유리-계 물품에서, 상기 험프 영역은 제1 표면 밑에 지점으로부터 연장된다.
구현 예 6. 구현 예 1 또는 구현 예 2의 유리-계 물품에서, 상기 응력 프로파일은, 이온-교환된 칼륨 및 이온-교환된 나트륨을 포함하는 압축 응력층을 더욱 포함하고, 상기 압축 응력층은 제1 표면으로부터 험프 응력 영역으로 연장되는 표면 응력 영역을 한정하며, 상기 표면 응력 영역은, 제1 표면으로부터 험프 영역으로의 전환부로 연장되는 표면 응력 영역에서 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점이 -25 MPa/micrometer 내지 -200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하도록, 제1 표면으로부터 이동하는 크기가 감소하는 압축 응력을 포함한다.
구현 예 7. 구현 예 6의 유리-계 물품에서, 상기 제1 표면으로부터 험프 영역으로의 전환부로 연장되는 표면 응력 영역의 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점은, -30 MPa/micrometer 내지 -170 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함한다.
구현 예 8. 구현 예 6 또는 구현 예 7의 유리-계 물품에서, 상기 제1 표면에서 압축 응력은, 500 MPa 내지 1500 MPa이다.
구현 예 9. 구현 예 8의 유리-계 물품에서, 상기 제1 표면에서 압축 응력은 650 MPa 내지 1100 MPa이다.
구현 예 10. 구현 예 1-9 중 어느 하나의 유리-계 물품에서, Li2O는, 0.1 mol% 내지 20 mol%의 범위로 유리-계 물품에 존재한다.
구현 예 11. 구현 예 1-10 중 어느 하나의 유리-계 물품에서, B2O3는, 0.1 mol% 내지 10 mol%의 범위로 유리-계 물품에 존재한다.
구현 예 12. 구현 예 1-11 중 어느 하나의 유리-계 물품에서, P2O5는, 0.1 mol% 내지 10 mol%의 범위로 유리-계 물품에 존재한다.
구현 예 13. 구현 예 1-12 중 어느 하나의 유리-계 물품에서, 상기 유리-계 물품은, K2O가 없다.
구현 예 14. 구현 예 1-13 중 어느 하나의 유리-계 물품에서, 상기 정점과 상기 중심 사이에 응력 프로파일의 모든 지점은, 거듭제곱 지수를 포함하는 멱-법칙 프로파일 형태이고, 여기서, 상기 거듭제곱 지수는 1.2 내지 약 3.4이다.
구현 예 15. 구현 예 1-14 중 어느 하나의 유리-계 물품에서, 상기 유리-계 물품은: 180 그릿 샌드페이퍼 상으로 적어도 10개의 샘플에 대해 190 ㎝ 초과의 평균 낙하 높이; 180 그릿 샌드페이퍼 상으로 적어도 10개의 샘플에 대해 192 ㎝ 이상의 평균 낙하 높이; 180 그릿 샌드페이퍼 상으로, 225cm의 최대 낙하 높이를 갖는 낙하 시험에서 적어도 10개의 샘플에 대해 50% 이상의 생존율; 30 그릿 샌드페이퍼 상으로 적어도 4개의 샘플에 대해 70 ㎝ 초과의 평균 낙하 높이; 30 그릿 샌드페이퍼 상으로 적어도 4개의 샘플에 대해 73 ㎝ 이상의 평균 낙하 높이; 30 그릿 샌드페이퍼 상으로, 최대 낙하 높이가 50 ㎝인, 적어도 4개의 샘플에 대해 100%의 생존율; 중 임의의 하나 이상을 더욱 포함한다.
구현 예 16. 구현 예 1-15 중 어느 하나의 유리-계 물품에서, (i) 300 microns 미만; 또는 (ⅱ) 275 microns 미만; 또는 (ⅲ) 250 microns 이하 중 적어도 하나의 (3 이상의 샘플 크기를 갖는, 구체의 팁형 콘 프로파일 팁으로) 평균 스크래치 길이를 더욱 포함한다.
구현 예 17. 구현 예 1-16 중 어느 하나의 유리-계 물품에서, (i) 190 microns 미만; 또는 (ⅱ) 175 microns 미만; 또는 (ⅲ) 150 microns 미만; 또는 (ⅳ) 145 microns 미만 중 적어도 하나의 (0.4 ㎜/초의 프로브 속도에서 5초의 시험 지속기간에 걸쳐, 10초당 1N 힘의 비율로 0으로부터 0.5N으로 램프된 136° 4-면 다이아몬드 팁으로 시험된 경우) 스크래치 길이를 더욱 포함한다.
구현 예 18. 구현 예 1-14 중 어느 하나의 유리-계 물품에서, 상기 유리-계 물품은: 180 그릿 샌드페이퍼 상으로 적어도 10개의 샘플에 대해 150 ㎝ 초과의 평균 낙하 높이; 180 그릿 샌드페이퍼 상으로 적어도 10개의 샘플에 대해 153 ㎝ 이상의 평균 낙하 높이; 180 그릿 샌드페이퍼 상으로 225 ㎝의 최대 낙하 높이를 갖는 낙하 시험에서 적어도 10개의 샘플에 대해 20% 이상의 생존율; 30 그릿 샌드페이퍼 상으로 적어도 2개의 샘플에 대해 40 ㎝ 초과의 평균 낙하 높이; 및 30 그릿 샌드페이퍼 상으로 적어도 2개의 샘플에 대해 43 ㎝ 이상의 평균 낙하 높이; 중 적어도 하나를 더욱 포함한다.
구현 예 19. 구현 예 1-14, 또는 18 중 어느 하나의 유리-계 물품에서, 350 microns 미만, 또는 340 microns 미만, 또는 334 microns 이하의 (3 이상의 샘플 크기를 갖는, 구체의 팁형 콘 프로파일 팁으로) 평균 스크래치 길이를 더욱 포함한다.
구현 예 20. 구현 예 1-14, 또는 18-19 중 어느 하나의 유리-계 물품에서, (i) 190 microns 미만; 또는 (ⅱ) 175 microns 미만; 또는 (ⅲ) 150 microns 미만; 또는 (ⅳ) 145 microns 미만; 또는 (v) 125 microns 미만; 또는 (ⅵ) 100 microns 미만; 또는 (ⅶ) 75 microns 미만; 또는 (ⅷ) 50 microns 미만; 또는 (ⅸ) 40 microns 미만; 또는 (x) 30 microns 미만; 또는 (xi) 25 microns 미만; 또는 (xⅱ) 20 microns 미만; 또는 (xⅲ) 15 microns 미만; 또는 (xⅳ) 10 microns 미만; 또는 (xv) 5 microns 미만; 또는 (xⅵ) 4 microns 미만; 또는 (xⅶ) 3 microns 미만; 또는 (xⅷ) 0 내지 190 microns 미만; 중 적어도 하나의 (0.4 ㎜/초의 프로브 속도에서 5초의 시험 지속기간에 걸쳐, 10초당 1N 힘의 비율로 0으로부터 0.5N으로 램프된 136° 4-면 다이아몬드 팁으로 시험된 경우) 스크래치 길이를 더욱 포함한다.
구현 예 21. 구현 예 1-20 중 어느 하나에 따른 유리-계 물품에서, 상기 제1 표면 상에 코팅을 더욱 포함한다.
구현 예 22. 구현 예 21에 따른 유리-계 물품에서, 상기 제2 표면 상에 코팅을 더욱 포함한다.
구현 예 23. 구현 예 21 또는 구현 예 22에 따른 유리-계 물품에서, 상기 코팅은 내-스크래치성 코팅을 포함한다.
구현 예 24. 장치는:
전면, 후면 및 측면을 포함하는 하우징;
상기 하우징 내부에 적어도 부분적으로 존재하는 전기 구성요소;
상기 하우징의 전면에 또는 이에 인접한 디스플레이; 및
상기 디스플레이 위에 배치된 커버 기판을 포함하며, 여기서, 상기 커버 기판은 구현 예 1-23 중 어느 하나의 유리-계 물품을 포함한다.
구현 예 25. 유리-계 물품의 제조 방법은:
0.1 mol% 내지 20 mol% 범위의 Li2O를 포함하는 유리-계 기판으로 나트륨 및 칼륨을 이온 교환하는 단계를 포함하여, 상기 유리-계 기판이:
제1 표면과 제2 표면 사이에 중심 및 두께 (t) (㎜)를 한정하는, 제1 표면 및 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면; 및
상기 제1 표면 (또는 제1 표면 아래의 지점)으로부터 0.001·t 내지 0.1·t 범위의 정점으로 연장되고, 상기 정점에서 압축 응력이 25 MPa 내지 750 MPa 범위이며, 여기서, 상기 제1 표면과 정점 사이에 험프 응력 영역의 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점이 25 MPa/micrometer 내지 500 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하는, 험프 응력 영역, 상기 유리-계 물품이 0의 응력 값을 갖고, 압축의 깊이가 0.1·t 내지 0.25·t의 범위인, 압축의 깊이에 감소하는 응력 영역이 도달할 때까지 상기 정점으로부터 중심을 향하여 연장되는 감소하는 응력 영역의 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점이 -20 MPa/micrometer 내지 -200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하도록 감소되는 정점으로부터 연장되는 감소하는 응력 영역, 및 상기 압축의 깊이로부터 최대 인장 응력까지 연장되는 인장 응력 영역을 포함하며, 여기서, 상기 유리-계 물품은 0.01 ㎜ 내지 3 ㎜의 두께를 포함하는, 응력 프로파일을 포함한다.
구현 예 26. 구현 예 25의 방법에서, 상기 응력 프로파일은, 이온-교환된 칼륨 및 이온-교환된 나트륨을 포함하는 압축 응력층을 더욱 포함하고, 상기 압축 응력층은 제1 표면으로부터 험프 응력 영역으로 연장되는 표면 응력 영역을 한정하며, 상기 표면 응력 영역은, 제1 표면으로부터 험프 영역으로의 전환부로 연장되는 표면 응력 영역의 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점이 -25 MPa/micrometer 내지 -200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하도록, 제1 표면으로부터 이동하는 크기가 감소하는 압축 응력을 포함한다.
구현 예 27. 구현 예 25 또는 구현 예 26의 방법에서, 상기 유리-계 기판을 2-단계 이온-교환 공정에 적용하는 단계를 더욱 포함한다.
구현 예 28. 구현 예 25 또는 26의 방법에서, 상기 유리-계 기판을 3-단계 이온-교환 공정에 적용하는 단계를 더욱 포함한다.
Claims (28)
- Li2O, 이온-교환된 칼륨 및 이온-교환된 나트륨을 포함하는 유리-계 물품으로서, 제1 표면과 제2 표면 사이에 중심 및 두께 (t)를 한정하는, 제1 표면 및 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면; 및
상기 제1 표면 또는 제1 표면 아래의 지점으로부터 0.001·t 내지 0.1·t 범위의 정점으로 연장되고, 상기 정점에서 압축 응력이 25 MPa 내지 750 MPa 범위이며, 여기서, 상기 제1 표면과 정점 사이에 험프 응력 영역의 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점이 25 MPa/micrometer 내지 500 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하는, 험프 응력 영역, 상기 유리-계 물품이 0의 응력 값을 갖고 압축의 깊이가 0.1·t 내지 0.25·t의 범위인 압축의 깊이에 감소하는 응력 영역이 도달할 때까지 상기 정점으로부터 중심을 향하여 연장되는 감소하는 응력 영역의 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점이 -20 MPa/micrometer 내지 -200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하도록 감소되는 정점으로부터 연장되는 감소하는 응력 영역, 및 상기 압축의 깊이로부터 최대 인장 응력까지 연장되는 인장 응력 영역을 포함하며, 여기서, 상기 유리-계 물품은 0.01 ㎜ 내지 3 ㎜의 두께를 포함하는, 응력 프로파일;을 포함하는 유리-계 물품. - 청구항 1에 있어서,
상기 정점에서의 응력은 100 MPa 내지 300 MPa의 압축 응력인, 유리-계 물품. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 제1 표면에 인장 응력이 있고, 상기 인장 응력의 절대값은, 200 MPa 내지 0 MPa의 범위이며, 상기 험프 응력 영역은, 제1 표면으로부터 정점으로 연장되는 증가하는 응력 영역의 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점이 20 MPa/micrometer 내지 200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하도록, 제1 표면으로부터 정점까지 연장되는 증가하는 응력 영역을 포함하고, 여기서, 상기 증가하는 응력 영역에서, 상기 응력은 점점 압축되는, 유리-계 물품. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 제1 표면에 압축 응력이 있고, 상기 압축 응력의 절대값은 0 MPa 초과 내지 750 MPa이며, 상기 험프 응력 영역은, 제1 표면으로부터 정점으로 연장되는 증가하는 응력 영역의 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점이 20 MPa/micrometer 내지 200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하도록, 제1 표면으로부터 정점까지 연장되는 증가하는 응력 영역을 포함하고, 여기서, 상기 증가하는 응력 영역에서, 상기 응력은 점점 압축되는, 유리-계 물품. - 청구항 1-4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 험프 영역은 제1 표면 밑에 지점으로부터 연장되는, 유리-계 물품. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 응력 프로파일은, 이온-교환된 칼륨 및 이온-교환된 나트륨을 포함하는 압축 응력층을 더욱 포함하고, 상기 압축 응력층은 제1 표면으로부터 험프 응력 영역으로 연장되는 표면 응력 영역을 한정하며, 상기 표면 응력 영역은, 제1 표면으로부터 험프 영역으로의 전환부로 연장되는 표면 응력 영역의 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점이 -25 MPa/micrometer 내지 -200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하도록, 제1 표면으로부터 이동하는 크기가 감소하는 압축 응력을 포함하는, 유리-계 물품. - 청구항 6에 있어서,
상기 제1 표면으로부터 험프 영역으로의 전환부로 연장되는 표면 응력 영역의 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점은, -30 MPa/micrometer 내지 -170 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하는, 유리-계 물품. - 청구항 6 또는 7에 있어서,
상기 제1 표면에서 압축 응력은, 500 MPa 내지 1500 MPa인, 유리-계 물품. - 청구항 8에 있어서,
상기 제1 표면에서 압축 응력은 650 MPa 내지 1100 MPa인, 유리-계 물품. - 청구항 1-9 중 어느 한 항에 있어서,
Li2O는, 0.1 mol% 내지 20 mol%의 범위로 유리-계 물품에 존재하는, 유리-계 물품. - 청구항 1-10 중 어느 한 항에 있어서,
B2O3는, 0.1 mol% 내지 10 mol%의 범위로 유리-계 물품에 존재하는, 유리-계 물품. - 청구항 1-11 중 어느 한 항에 있어서,
P2O5는, 0.1 mol% 내지 10 mol%의 범위로 유리-계 물품에 존재하는, 유리-계 물품. - 청구항 1-12 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리-계 물품은, K2O가 없는, 유리-계 물품. - 청구항 1-13 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정점과 상기 중심 사이에 응력 프로파일의 모든 지점은, 거듭제곱 지수를 포함하는 멱-법칙 프로파일 형태이고, 여기서, 상기 거듭제곱 지수는 1.2 내지 약 3.4인, 유리-계 물품. - 청구항 1-14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리-계 물품은: 180 그릿 샌드페이퍼 상으로 적어도 10개의 샘플에 대해 190 ㎝ 초과의 평균 낙하 높이; 180 그릿 샌드페이퍼 상으로 적어도 10개의 샘플에 대해 192 ㎝ 이상의 평균 낙하 높이; 180 그릿 샌드페이퍼 상으로, 225cm의 최대 낙하 높이를 갖는 낙하 시험에서 적어도 10개의 샘플에 대해 50% 이상의 생존율; 30 그릿 샌드페이퍼 상으로 적어도 4개의 샘플에 대해 70 ㎝ 초과의 평균 낙하 높이; 30 그릿 샌드페이퍼 상으로 적어도 4개의 샘플에 대해 73 ㎝ 이상의 평균 낙하 높이; 30 그릿 샌드페이퍼 상으로, 최대 낙하 높이가 50 ㎝인, 적어도 4개의 샘플에 대해 100%의 생존율; 중 임의의 하나 이상을 더욱 포함하는, 유리-계 물품. - 청구항 1-15 중 어느 한 항에 있어서,
(i) 300 microns 미만; 또는 (ⅱ) 275 microns 미만; 또는 (ⅲ) 250 microns 이하 중 적어도 하나의 (3 이상의 샘플 크기를 갖는, 구체의 팁형 콘 프로파일 팁으로) 평균 스크래치 길이를 더욱 포함하는, 유리-계 물품. - 청구항 1-15 중 어느 한 항에 있어서,
(i) 190 microns 미만; 또는 (ⅱ) 175 microns 미만; 또는 (ⅲ) 150 microns 미만; 또는 (ⅳ) 145 microns 미만 중 적어도 하나의 (0.4 ㎜/초의 프로브 속도에서 5초의 시험 지속기간에 걸쳐, 10초당 1N 힘의 비율로 0으로부터 0.5N으로 램프된 136° 4-면 다이아몬드 팁으로 시험된 경우) 스크래치 길이를 더욱 포함하는, 유리-계 물품. - 청구항 1-14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리-계 물품은: 180 그릿 샌드페이퍼 상으로 적어도 10개의 샘플에 대해 150 ㎝ 초과의 평균 낙하 높이; 180 그릿 샌드페이퍼 상으로 적어도 10개의 샘플에 대해 153 ㎝ 이상의 평균 낙하 높이; 180 그릿 샌드페이퍼 상으로 225 ㎝의 최대 낙하 높이를 갖는 낙하 시험에서 적어도 10개의 샘플에 대해 20% 이상의 생존율; 30 그릿 샌드페이퍼 상으로 적어도 2개의 샘플에 대해 40 ㎝ 초과의 평균 낙하 높이; 및 30 그릿 샌드페이퍼 상으로 적어도 2개의 샘플에 대해 43 ㎝ 이상의 평균 낙하 높이; 중 적어도 하나를 더욱 포함하는, 유리-계 물품. - 청구항 1-14, 또는 18 중 어느 한 항에 있어서,
350 microns 미만, 또는 340 microns 미만, 또는 334 microns 이하의 (3 이상의 샘플 크기를 갖는, 구체의 팁형 콘 프로파일 팁으로) 평균 스크래치 길이를 더욱 포함하는, 유리-계 물품. - 청구항 1-14, 또는 18-19 중 어느 한 항에 있어서,
(i) 190 microns 미만; 또는 (ⅱ) 175 microns 미만; 또는 (ⅲ) 150 microns 미만; 또는 (ⅳ) 145 microns 미만; 또는 (v) 125 microns 미만; 또는 (ⅵ) 100 microns 미만; 또는 (ⅶ) 75 microns 미만; 또는 (ⅷ) 50 microns 미만; 또는 (ⅸ) 40 microns 미만; 또는 (x) 30 microns 미만; 또는 (xi) 25 microns 미만; 또는 (xⅱ) 20 microns 미만; 또는 (xⅲ) 15 microns 미만; 또는 (xⅳ) 10 microns 미만; 또는 (xv) 5 microns 미만; 또는 (xⅵ) 4 microns 미만; 또는 (xⅶ) 3 microns 미만; 또는 (xⅷ) 0 내지 190 microns 미만; 중 적어도 하나의 (0.4 ㎜/초의 프로브 속도에서 5초의 시험 지속기간에 걸쳐, 10초당 1N 힘의 비율로 0으로부터 0.5N으로 램프된 136° 4-면 다이아몬드 팁으로 시험된 경우) 스크래치 길이를 더욱 포함하는, 유리-계 물품. - 청구항 1-20 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 표면 상에 코팅을 더욱 포함하는, 유리-계 물품. - 청구항 21에 있어서,
상기 제2 표면 상에 코팅을 더욱 포함하는, 유리-계 물품. - 청구항 21 또는 22에 있어서,
상기 코팅은 내-스크래치성 코팅을 포함하는, 유리-계 물품. - 전면, 후면 및 측면을 포함하는 하우징;
상기 하우징 내부에 적어도 부분적으로 존재하는 전기 구성요소;
상기 하우징의 전면에 또는 이에 인접한 디스플레이; 및
상기 디스플레이 위에 배치된 커버 기판을 포함하며, 여기서, 상기 커버 기판은 청구항 1-23 중 어느 한 항의 유리-계 물품을 포함하는, 장치. - 유리-계 물품의 제조 방법으로서:
0.1 mol% 내지 20 mol% 범위의 Li2O를 포함하는 유리-계 기판으로 나트륨 및 칼륨을 이온 교환하는 단계를 포함하여, 상기 유리-계 기판이:
제1 표면과 제2 표면 사이에 중심 및 두께 (t) (㎜)를 한정하는, 제1 표면 및 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면; 및
상기 제1 표면 또는 제1 표면 아래의 지점으로부터 0.001·t 내지 0.1·t 범위의 정점으로 연장되고, 상기 정점에서 압축 응력이 25 MPa 내지 750 MPa 범위이며, 여기서, 상기 제1 표면과 정점 사이에 험프 응력 영역의 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점이 25 MPa/micrometer 내지 500 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하는, 험프 응력 영역, 상기 유리-계 물품이 0의 응력 값을 갖고, 압축의 깊이가 0.1·t 내지 0.25·t의 범위인, 압축의 깊이에 감소하는 응력 영역이 도달할 때까지 상기 정점으로부터 중심을 향하여 연장되는 감소하는 응력 영역의 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점이 -20 MPa/micrometer 내지 -200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하도록 감소되는 정점으로부터 연장되는 감소하는 응력 영역, 및 상기 압축의 깊이로부터 최대 인장 응력까지 연장되는 인장 응력 영역을 포함하며, 여기서, 상기 유리-계 물품은 0.01 ㎜ 내지 3 ㎜의 두께를 포함하는, 응력 프로파일을 포함하는, 유리-계 물품의 제조 방법. - 청구항 25에 있어서,
상기 응력 프로파일은, 이온-교환된 칼륨 및 이온-교환된 나트륨을 포함하는 압축 응력층을 더욱 포함하고, 상기 압축 응력층은 제1 표면으로부터 험프 응력 영역으로 연장되는 표면 응력 영역을 한정하며, 상기 표면 응력 영역은, 제1 표면으로부터 험프 영역으로의 전환부로 연장되는 표면 응력 영역의 응력 프로파일의 적어도 하나의 지점이 -25 MPa/micrometer 내지 -200 MPa/micrometer의 값으로 기울기를 갖는 접선을 포함하도록, 제1 표면으로부터 이동하는 크기가 감소하는 압축 응력을 포함하는, 유리-계 물품의 제조 방법. - 청구항 25 또는 26에 있어서,
상기 유리-계 기판을 2-단계 이온-교환 공정에 적용하는 단계를 더욱 포함하는, 유리-계 물품의 제조 방법. - 청구항 25 또는 26에 있어서,
상기 유리-계 기판을 3-단계 이온-교환 공정에 적용하는 단계를 더욱 포함하는, 유리-계 물품의 제조 방법.
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