KR20200142018A - 감소된 복굴절을 갖는 유리 기판을 제조하는 방법 - Google Patents

감소된 복굴절을 갖는 유리 기판을 제조하는 방법 Download PDF

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KR20200142018A
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Abstract

복굴절 결함을 감소시키기 위해 유리-계 기판을 처리하는 방법 및 유리-계 기판이 개시된다. 일 구체예에서, 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법은 상기 유리-계 기판을 형성하기 위해 유리-계 물질을 롤링하는 단계, 및 상기 유리-계 기판의 온도를 증가시킴으로써 유리-계 기판을 열처리하는 단계, 상기 온도를 유지 기간 동안 최대 온도로 유지하는 단계, 및 이후 상기 온도를 일 이상의 냉각 속도로 감소시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 열처리 후에, 상기 유리-계 기판은 상기 유리-계 기판의 임의의 모서리로부터 5 mm 및 이의 외부 및 상기 유리-계 기판의 임의의 에지(edge)로부터 5 mm 및 이의 외부의 모든 위치에서 5 nm/mm 이하의 피크-투-밸리(peak-to-valley)의 두께에 걸친 지연(retardance)을 갖는다.

Description

감소된 복굴절을 갖는 유리 기판을 제조하는 방법
관련 출원에 대한 상호-참조
본 출원은 2018년 10월 19일 출원된 미국 가출원 번호 제 62/747,787 호 및 2018년 4월 6일 출원된 미국 가출원 번호 제 62/653,872 호의 35 U.S.C. § 119 하의 우선권의 이익을 주장하며, 각각의 내용은 전체가 참조로서 본원에 병합된다.
본 개시는 일반적으로 유리-계 기판 및 유리-계 기판을 처리하는 방법, 및 보다 구체적으로, 유리-계 기판 내의 복굴절 결함을 감소시키는 방법 및 최소화된 복굴절 결함을 갖는 유리-계 기판에 관한 것이다.
유리 기판 또는 유리 세라믹 기판과 같은 유리-계 기판은 다양한 적용에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 유리-계 기판은 스마트폰 및 태블릿과 같은 전자 장치 내의 커버 유리로 사용될 수 있다. 이들 전자 장치는 일반적으로 설형 편광, 준(quasi)-선형 편광, 원형 편광, 또는 원형 편광된 백라이트에 의해 백라이트된다.
전자 장치에 사용되는 유리-계 기판의 제조 공정은 유리-계 기판 내에 나타나는 국부적인 잔류 응력 또는 복굴절을 야기하는 비-균일 열 프로파일을 가질 수 있다. 일 예에서, 유리-계 기판은 롤링 공정에 의해 형성될 수 있다. 롤링 공정은 이것이 제조될 수 있는 물질의 점도 범위와 관련하여 몇몇 이점을 가지나, 롤러 및 컨베이어의 사용에 의한 형성의 접족 특성은 부품의 열 제어를 어렵게 할 수 있다. 이는 생성된 유리-계 기판에서의 복굴절을 추가로 유발할 수 있다.
복굴절 결함은 특히 사용자가 편광 선글라스를 사용하는 경우와 같은 교차 편광기 상황에서 전자 장치의 사용자에게 보일 수 있다. 일 이상의 결함 영역은 유리-계 기판의 에지(edge) 근처와 같은 경우에 사용자에게 보일 수 있다.
제1 구체예에서, 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법은 상기 유리-계 기판을 형성하기 위해 유리-계 물질을 롤링하는 단계, 및 상기 유리-계 기판의 온도를 증가시킴으로써 유리-계 기판을 열처리하는 단계, 상기 온도를 유지 기간 동안 최대 온도로 유지하는 단계, 및 이후 상기 온도를 일 이상의 냉각 속도로 감소시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 열처리 후에, 상기 유리-계 기판은 상기 유리-계 기판의 임의의 모서리로부터 5 mm 및 이의 외부 및 상기 유리-계 기판의 임의의 에지로부터 5 mm 및 이의 외부의 모든 위치에서 5 nm/mm 이하의 피크-투-밸리(peak-to-valley)의 두께에 걸친 지연(retardance)을 갖는다.
제2 구체예에서, 제1 구체예에 따른 방법에 있어서, 상기 유리-계 기판은 유리 물질이다.
제3 구체예에서, 제2 구체예에 따른 방법에 있어서, 상기 유리-계 물질은 알칼리-알루미노실리케이트 유리 물질이다.
제4 구체예에서, 전술한 구체예 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 상기 유리-계 기판은 리튬을 포함하지 않는다.
제5 구체예에서, 제1 또는 제4 구체예에 따른 방법에 있어서, 상기 유리-계 기판은 유리-세라믹이다.
제6 구체예에서, 전술한 구체예 중 어느 하나에 따른 방법에 있어서, 상기 열처리 전에, 유리-계 기판은 에지로부터 1 mm 이상에 위치된 복굴절 결함을 갖고, 상기 복굴절 결함의 두께에 걸친 지연은 5 nm/mm 피크-투-밸리 초과이다.
제7 구체예에서, 제6 구체예에 따른 방법에 있어서, 상기 복굴절 결함의 두께에 걸친 지연은 8 nm/mm 피크-투-밸리 이상이다.
제8 구체예에서, 전술한 구체예 중 어느 하나의 방법은 상기 유리-계 기판을 시닝(thinning)하는 단계를 더욱 포함한다.
제9 구체예에서, 제8 구체예의 방법에 있어서, 상기 시닝은 상기 열처리 전에 발생한다.
제10 구체예에서, 제8 구체예의 방법에 있어서, 상기 시닝은 열처리 이후에 발생한다.
제11 구체예에서, 제8 구체예의 방법에 있어서, 상기 시닝은 폴리싱을 포함한다.
제12 구체예에서, 전술한 구체예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 유지 기간은 끝점을 포함하여 5분 내지 8시간의 범위 내이다.
제13 구체예에서, 전술한 구체예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 유리-계 기판은 끝점을 포함하여 200 ㎛ 내지 2 mm 범위 내의 두께를 갖는다.
제14 구체예에서, 전술한 구체예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 열처리 후에, 유리-계 기판은 상기 유리-계 기판을 통한 투과 전의 광의 광 강도와 비교하여 0.2% 미만으로 변화하는 교차 편광기를 사용한 광 강도의 시각적 감지를 갖는다.
제15 구체예에서, 전술한 구체예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 온도가 증가하는 가열 속도는 끝점을 포함하여 0.1 ℃/분 내지 100 ℃/분의 범위 내이다.
제16 구체예에서, 전술한 구체예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 일 이상의 냉각 속도는 끝점을 포함하여 0.1 ℃/분 내지 100 ℃/분의 범위 내이다.
제17 구체예에서, 전술한 구체예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 일 이상의 냉각 속도는 제1 냉각 속도, 제2 냉각 속도, 및 제3 냉각 속도를 포함한다.
제18 구체예에서, 제17 구체예의 방법에 있어서, 상기 제1 냉각 속도는 620 ℃ 내지 560 ℃에서 3 ℃/분이고, 제2 냉각 속도는 560 ℃ 내지 510 ℃에서 5 ℃/분이며, 제3 냉각 속도는 상기 열처리에 사용되는 오븐에 의해 허용되는 최대 냉각 속도이다.
제19 구체예에서, 전술한 구체예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 최대 온도는 끝점을 포함하여 450 ℃ 내지 1100 ℃의 범위 내이다.
제20 구체예에서, 제19 구체예의 방법에 있어서, 상기 최대 온도는 500 ℃ 내지 700 ℃의 범위 내이다.
제21 구체예에서, 전술한 구체예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 유리-계 기판은 열처리 후 0.007 ㎛/mm2 이하의 휨/대각선2(warp/diagonal2)을 갖는다.
제22 구체예에서, 전술한 구체예 중 어느 하나의 방법은 상기 유리-계 기판을 열처리 후 이온-교환 공정에 의해 강화하는 단계를 더욱 포함한다.
제23 구체예에서, 전술한 구체예의 방법에 있어서, 상기 유리-계 기판의 두께에 걸친 지연은 상기 유리-계 기판의 임의의 모서리로부터 2 mm 및 이의 외부 및 상기 유리-계 기판의 임의의 에지로부터 1 mm 및 이의 외부의 위치에서 3 nm/mm 이하의 피크-투-밸리이다.
제24 구체예에서, 제1 내지 제23 구체예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 유리-계 기판의 두께에 걸친 지연은 상기 유리-계 기판의 임의의 모서리로부터 2 mm 및 이의 외부 및 상기 유리-계 기판의 임의의 에지로부터 1 mm 및 이의 외부에 위치된 임의의 25 mm × 25 mm 면적 내에서 3 nm/mm 이하의 피크-투-밸리이다.
제25 구체예에서, 강화된 유리 기판을 처리하기 위한 방법으로서, 상기 방법은 유리 기판을 형성하기 위해 유리 물질을 롤링하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 유리 기판은 에지로부터 1 mm 이상에 위치된 복굴적 결함을 갖고, 상기 복굴절 결함의 두께에 걸친 지연은 5 nm/mm 피크-투-밸리 초과이다. 상기 방법은 상기 유리 기판의 온도를 증가시켜 상기 유리 기판을 열처리하는 단계, 상기 온도를 유지 기간 동안 최대 온도에서 유지하는 단계, 및 이후 상기 온도를 제1 냉각 속도, 제2 냉각 속도, 및 제3 냉각 속도로 감소시키는 단계를 더욱 포함한다. 상기 열처리 후에, 상기 유리 기판은 상기 유리-계 기판의 임의의 모서리로부터 5 mm 및 이의 외부 및 상기 유리-계 기판의 임의의 에지로부터 5 mm 및 이의 외부의 모든 위치에서 5 nm/mm 이하의 피크-투-밸리의 두께에 걸친 지연을 갖는다. 상기 방법은 상기 유리 기판을 강화 공정에 의해 강화하는 단계를 더욱 포함한다.
제26 구체예에서, 제25 구체예의 방법에 있어서, 상기 제1 냉각 속도는 620 ℃ 내지 560 ℃에서 3 ℃/분이고, 상기 제2 냉각 속도는 560 ℃ 내지 510 ℃에서 5 ℃/분이며, 상기 제3 냉각 속도는 상기 열처리에 사용되는 오븐에 의해 허용되는 최대 냉각 속도이다.
제27 구체예에서, 제25 또는 제26 구체예의 방법에 있어서, 상기 열처리 후의 유리 기판의 두께에 걸친 지연은 상기 유리-계 기판의 임의의 모서리로부터 2 mm 및 이의 외부 및 상기 유리-계 기판의 임의의 에지로부터 1 mm 및 이의 외부의 위치에서 3 nm/mm 이하이다.
제28 구체예에서, 제25 또는 제26 구체예의 방법에 있어서, 상기 열처리 후의 유리-계 기판의 두께에 걸친 지연은 상기 유리-계 기판의 임의의 모서리로부터 2 mm의 외부 및 이를 포함하고 상기 유리-계 기판의 임의의 에지로부터 1 mm 및 이의 외부에 위치된 임의의 25 mm × 25 mm 면적 내에서 3 nm/mm 이하이다.
제29 구체예에서, 제26 내지 제29 구체예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 유지 기간은 끝점을 포함하여 5분 내지 8시간의 범위 내이다.
제30 구체예에서, 일 이상의 유리-계 물품을 제조하는 방법은 유리-계 시트를 형성하기 위해 유리-계 물질을 롤링하는 단계, 상기 유리-계 시트의 온도를 증가시켜 상기 유리-계 시트를 열처리하는 단계, 및 상기 온도를 유지 기간 동안 최대 온도로 유지하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 온도를 냉각 속도로 감소시키는 단계를 더욱 포함하며, 여기서 상기 열처리 후, 유리-계 시트는 상기 유리-계 시트의 임의의 에지로부터 10 mm 및 이의 외부의 모든 위치에서 5 nm/mm 이하의 피크-투-밸리의 두께에 걸친 지연을 갖는다. 상기 방법은 상기 유리-계 시트의 제1 품질 영역을 제거하는 단계, 여기서 상기 제1 품질 영역은 상기 유리-계 시트의 제1 에지로부터 적어도 10 mm 및 상기 유리-계 시트의 길이를 따라 연장하고, 상기 유리-계 시트의 길이는 상기 유리-계 물질의 롤링의 방향이며; 및 상기 유리-계 시트의 제2 품질 영역을 제거하는 단계를 더욱 포함하며, 여기서 상기 제2 품질 영역은 상기 유리-계 시트의 제2 에지로부터 적어도 10 mm 및 상기 유리-계 시트의 길이를 따라 연장한다. 상기 방법은 또한 일 이상의 유리-계 물품을 상기 유리-계 시트로부터 분리하는 단계를 포함한다.
제31 구체예에서, 제30 구체예의 방법에 있어서, 상기 유리-계 시트의 열처리 후에, 상기 유리-계 시트는 상기 제1 품질 영역 및 제2 품질 영역 중 적어도 하나에서 5 nm/mm 이상의 피크-투-밸리의 두께에 걸친 지연을 갖는다.
제32 구체예에서, 제30 또는 제31 구체예의 방법에 있어서, 상기 유리-계 물질은 유리이다.
제33 구체예에서, 제32 구체예의 방법에 있어서, 상기 유리-계 물질은 알칼리-알루미노실리케이트 유리 물질이다.
제34 구체예에서, 제30 내지 제33 구체예 중 어느 한 항의 방법에 있어서, 상기 유리-계 기판은 리튬을 포함하지 않는다.
제35 구체예에서, 제30, 31 또는 34 구체예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 유리-계 기판은 유리-세라믹이다.
제36 구체예에서, 제30 내지 제35 구체예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 일 이상의 유리-계 물품은 상기 유리-계 물품의 임의의 모서리로부터 5 mm 및 이의 외부 및 상기 유리-계 물품의 임의의 에지로부터 5 mm 및 이의 외부의 모든 위치에서 5 nm/mm 이하의 피크-투-밸리의 두께에 걸친 지연을 갖는다.
제37 구체예에서, .제30 내지 제36 구체예 중 어느 하나의 방법은 상기 일 이상의 유리-계 물품을 시닝하는 단계를 더욱 포함한다.
제38 구체예에서, 제37 구체예의 방법에 있어서, 상기 시닝은 폴리싱을 포함한다.
제39 구체예에서, 제30 내지 제38 구체예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 유지 기간은 끝점을 포함하여 5분 내지 8시간 범위 내이다.
제40 구체예에서, 제30 내지 제39 구체예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 유리-계 시트는 끝점을 포함하여 200 ㎛ 내지 2 mm 범위 내의 두께를 갖는다.
제41 구체예에서, 제30 내지 제40 구체예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 온도가 증가하는 가열 속도는 끝점을 포함하여 0.1 ℃/분 내지 100 ℃/분의 범위 내이다.
제42 구체예에서, 제30 내지 제41 구체예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 냉각 속도는 3 ℃/분 이상이다.
제43 구체예에서, 제30 내지 제42 구체예 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 최대 온도는 끝점을 포함하여 450 ℃ 내지 1100 ℃ 범위 내이다.
제44 구체예에서, 제43 구체예의 방법에 있어서, 상기 최대 온도는 500 ℃ 내지 700 ℃ 범위 내이다.
제45 구체예에서, 제30 내지 제44 구체예 중 어느 하나의 방법은 상기 일 이상의 유리-계 물품을 이온-교환 공정에 의해 강화하는 단계를 더욱 포함한다.
제 46 구체예에서, 전술한 구체예 중 어느 하나에 의해 형성되는 유리-계 기판이 제공된다.
본 개시의 추가적인 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명에 기재될 것이며, 이는 부분적으로는 그 설명으로부터 본 기술 분야의 기술자에게 용이하게 명백해지거나 첨부된 도면, 청구 범위 및 다음의 상세한 설명을 포함하는 본원에 기재된 구체예를 실시함으로써 인식될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 다양한 구체예를 설명하고 청구된 주제의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 프레임워크를 제공하는 것으로 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면은 다양한 구체예의 추가의 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 병합되어 그 일부를 구성한다. 도면은 본원에 기재된 다양한 구체예를 예시하고, 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.
도면에 제시된 구체예는 사실상 예시적이며 청구 범위에 의해 정의된 주제를 제한하려는 의도가 아니다. 예시적인 구체예의 다음의 상세한 설명은 이하의 도면과 함께 읽을 때 이해될 수 있으며, 여기서 유사한 구조는 유사한 참조 번호로 표시되며 다음과 같다:
도 1a는 본원에 기재되고 예시된 일 이상의 구체예에 따른 복굴절을 감소시키기 위해 유리-계 기판을 처리하는 방법을 도시하고;
도 1b는 본원에 기재되고 예시된 일 이상의 구체예에 따른 복굴절을 감소시키기 위해 유리-계 기판을 처리하는 또 다른 방법을 도시하며;
도 2는 에지에 근접한 복굴절 결함을 갖는 유리 기판의 디지털 이미지를 도시하고;
도 3a 내지 3d는 전자 장치에서 커버로 사용되는 유리-계 기판에서 발생하는 복굴절 결함에 대한 최악의 시나리오를 개략적으로 도시하며;
도 4는 590 nm의 파장에서 교차 편광기 시스템을 사용하여 측정된 지연에 대한 광 강도의 예상되는 변화를 개략적으로 도시하고;
도 5는 도 1에 도시된 유리-계 기판을 처리하는 방법 및 본원에 기재되고 예시된 일 이상의 구체예에 따른 유리-계 기판 내의 복굴절의 발달을 도시하며;
도 6a는 본원에 기재되고 예시된 일 이상의 구체예에 따른 유리-계 물품 내의 복굴절을 감소시키기 위한 열처리 사이클을 도시하고;
도 6b는 본원에 기재되고 예시된 일 이상의 구체예에 따른 유리-계 물품 내의 복굴절을 감소시키기 위한 또 다른 열처리 사이클을 도시하며;
도 7은 본원에 기재되고 예시된 일 일 이상의 구체예에 따른 지연을 측정하기 위한 예시적인 유리-계 기판 및 배제 구역의 평면도를 개략적으로 도시하고;
도 8은 예시적인 유리-계 기판의 예시적인 지연 프로파일을 개략적으로 도시하며;
도 9는 본원에 기재되고 예시된 일 이상의 구체예에 따른 유리-계 기판 제조 공정 동안의 지연의 측정을 도시하고;
도 10은 열처리 전후의 1.1 mm 두께의 유리 샘플에서 측정된 휨(warp)을 그래프로 도시하며; 및
도 11은 본원에 기재되고 예시된 일 이상의 구체예에 따른 품질 영역을 제거하고 개별 유리-계 물품으로 다이싱하기 전의 시트를 개략적으로 도시한다.
일반적으로 도면을 참조하면, 본 개시의 구체예는 유리-계 기판 및 비-균일 열 프로파일에 의해 초래되는 복굴절 결함의 존재 또는 출현을 최소화하기 위해 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법에 관한 것이다. 유리-계 기판은 롤러 시스템에 의해 제조될 수 있으며 여기서 롤러는 유리-계 기판과 접촉하고 유리-계 기판을 원하는 두께로 롤링한다. 비-제한적인 예로서, 유리-계 기판은 임의의 에지로부터 적어도 10 mm에서 200 ㎛ 내지 2 mm 범위 내의 평균 두께를 가질 수 있다. 롤링 공정은 선형 특성을 갖는 잔류 응력 복굴절로 이어질 수 있는 유리-계 기판 내의 비-균일 열 프로파일을 초래할 수 있다. 유리-계 기판이 선형, 준-선형, 원형, 또는 준-원형 편광 광원에 의해 백라이트된 전자 장치 내의 커버로서 사용될 때, 유리-계 기판 내의 이들 복굴절 결함은 배경보다 밝거나 어두운 강도로 나타날 수 있다. 이들 복굴절 결함은 관측자가 편광 선글라스를 착용하고 전자 장치를 볼 때와 같이, 교차 편광 상황에서 관측될 때 두드러지게 나타날 수 있다. 아래에 보다 상세히 기재된 바와 같이, 복굴절 결함은 유리-계 기판은 최종 생성물에서 보다 두꺼운 반면(즉, 유리-계 기판의 두께를 감소시키는 마무리 단계 전), 롤링 플랫폼에서 유리-계 기판을 형성한 후의 교차 편광 상황에서 더 잘 보인다. 이는 복굴절 결함이 유리-계 기판의 두께에 따라 거의 선형으로 변화함을 나타낸다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "유리-계 기판"은 유리 물질 및 유리-세라믹 물질을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 유리-계 기판은 리튬을 포함하지 않는다. 비-제한적인 예로서, 유리-계 기판은 알칼리-알루미노실리케이트 유리 물질이다. 유리-계 기판을 처리하는 다양한 방법 및 생성되는 유리-계 기판은 아래에 상세하게 기재된다.
대부분의 유리-계 기판은 물질의 점도 측정에 기초한 특정 변형점 및 어닐링 온도 지점을 갖는다. 변형 및 어닐링 온도 사이에서, 신중한 열처리에 의해 유리-계 기판의 잔류 응력을 제거할 수 있다. 변형점에서, 시간의 양은 매우 길 수 있으나 어닐링점에서는 몇 분 정도만 소요될 수 있다. 본 개시의 구체예는 이온 교환 후 화학적 강화 후와 같이, 최종 생성물에 대한 목표 속성을 여전히 달성하면서 잔류 복굴절 결함을 제거하기 위해 유리-계 기판의 응력을 의도적으로 제거하는 방법에 관한 것이다.
이제 도 1a를 참조하면, 복굴절을 감소시키기 위해 유리-계 기판을 처리하는 예시적인 방법이 일반적으로 흐름도(100A)에 의해 예시된다. 블록(102)에서, 유리-계 기판은 원하는 두께로 형성된다. 유리-계 기판은 적용에 따라 원하는 두께를 가질 수 있다. 휴대 전화와 같은 전자 장치용 커버 유리에 대한 비-제한적인 예로서, 두께는 약 0.2 mm 내지 약 2 mm일 수 있다. 그러나, 본원에 기재된 유리-계 기판의 두께는 본 개시에 의해 제한되지 않는다. 유리-계 기판은 임의의 공지 또는 아직 개발되지 않은 롤링 공정에 의해 형성될 수 있다. 롤링 공정에서, 용융된 물질은 물질을 원하는 두께로 형성하는 일 이상의 롤러의 쌍 사이를 통과한다. 전술되고 아래에서 보다 상세히 기재되는 바와 같이, 블록(102)에서의 형성 공정은 유리-계 기판 내에 일 이상의 복굴절 결함의 형성을 초래할 수 있다.
블록(104)에서, 유리-계 기판은 제어된 열처리 공정에 도입된다. 블록(104)에서의 제어된 열처리 공정은 유리-계 기판 내의 잔류 응력을 완화하고 블록(102)에서 형성 공정에 의해 초래된 복굴절 결함의 존재를 감소 또는 제거한다. 예시적인 열처리 공정은 도 6a 및 6b에 도시되고 아래에 상세하게 기재된다.
다음으로, 유리-계 기판은 유리-계 기판이 원하는 두께로 얇아지도록 블록(106)에서의 일 이상의 마무리 단계에 도입된다. 원하는 두께는 본 개시에 의해 제한되지 않는다. 일 이상의 마무리 단계는 최종 생성물을 생성하기 위한 그라인딩, 폴리싱, 에칭 또는 임의의 다른 원하는 마무리 단계를 포함할 수 있다. 마무리 후, 유리-계 기판은 원하는 압축 강도(CS) 및 층의 깊이(DOL)를 달성하기 위해 이온-교환 공정에 의해 강화될 수 있다. 임의의 공지된 또는 아직 개발되지 않은 이온-교환 공정이 이용될 수 있다.
유리 물품에서 복굴절을 감소시키기 위한 다른 대안적인 방법은 도 1b의 흐름도(100B)에 도시된다. 이 예시적인 방법에서, 블록(104)에서의 제어된 열처리는 블록(106)의 일 이상의 마무리 단계 후 및 블록(108)의 이온 교환 공정 전에 수행된다. 마무리 공정 전에 유리-계 기판을 열처리하는 것은 원래의 유리-계 물품이 최종 부품보다 두꺼운 경우, 블록(104)에서의 열처리 공정에 의해 유발된 추가적인 휨이 블록(106)에서의 마무리 단계(들)에서 수정되고, 부품의 수율을 증가시킨다는 추가의 이점을 갖는다는 것에 주목해야 한다.
아래에서 보다 상세하게 기재되는 바와 같이, 유리-계 물품의 제어된 열처리는 유리-계 물품의 복굴절 결함을 감소시킨다.
도 2는 에지(201)에 근접한 복굴절 결함(203)을 갖는 유리 기판(200)의 디지털 이미지를 도시한다. 디지털 이미지는 중국의 Suzhou PTC Optical Instrument Co. Ltd.에 의해 판매되는 Polarizing Stress Meter PSV-590를 사용하여 취해졌다. 상기 장치는 Senarmont 모드에서 작동되었다. 이 모드에서, 두 편광기 사이에 1/4 파장 판이 있다. 샘플은 편광기 중 하나와 1/4 파장 판 사이에 위치된다. 탑(top) 편광기는 버텀(bottom) 편광기에 대해 175도에 있었다. 장치는 590 nm에서 황색 광을 사용한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 복굴절 결함(203)은 에지(201) 근처에서 어두운 영역으로 나타난다. 이 복굴절 결함(203)은 관측자, 특히 편광 선글라스를 착용한 관측자의 주의를 산만하게 할 수 있다. 예를 들어, 복굴절 결함(203)은 전자 장치의 디스플레이에 의해 표시되는 정보를 흐릿하게 할 수 있다.
도 2 및 도 5의 강도 변화 중 일부는 주변으로부터의 반사로 인한 것임에 주목해야 한다. 도 2 및 도 5에서 보이는 원형 패턴은 광학 셋-업 자체로부터의 것이다. 다른 것은 카메라의 반사 및 카메라를 잡고 있는 손으로, 이는 도 5의 이미지(500C)에서 가장 잘 보인다. 이들 강도 변화는 응력 유발 결함이 아니다.
도 3a 내지 3d는 교차-편광기에 의한 유리-계 기판(200)을 통한 편광된 광원의 시나리오를 개략적으로 도시한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 전자 장치의 액정 디스플레이(LCD)(305)는 좌표계의 y-축을 따라 선형 편광 또는 준-선형 편광된 광(307)을 생성한다. 도 3b를 참조하면, LCD로부터 광(107)을 수신하는 유리-계 기판 내에 존재하는 복굴절 결함(즉, 복굴절의 국부적 변화)은 광을 두 광학 파동(307A 및 307B)으로 분해할 것이다. 이들 파동 중 하나는 다른 하나보다 빠르기 때문에 각각은 서로에 대해 상이한 속도를 갖는다. 도 3b는 광학 축의 45도의 최악의 경우의 시나리오를 나타낸다. 관측자에 대한 전체 효과는 화살표 A로 표시된 바와 같은 복굴절 결함에 의해 통과할 때의 광의 편광의 회전 감각이다. 도 3c는 복굴절 결함의 회전 효과로 인한 x- 및 y-축의 회전을 나타낸다. 출력 편광기의 존재 없이, 복굴절 결함의 시각적 인식이 없을 수 있다. 그러나, 도 3c에 도시된 바와 같이, 어떤 이유로 2차 편광기(309)(예를 들어, 편광 선글라스)가 90도에서 사용되어(최악의 경우 시나리오) 교차 편광 시나리오를 생성하는 경우, 출력 광의 강도는 도 3d에 도시된 바와 같이 결함의 지연에 따라 변화할 수 있다. 2차 편광기(309)의 배향에 따라, 2차 편광기는 광(307)의 전부가 관측자에게 보이도록 할 수 있거나, 광 중 어느 것도 관측자에게 보이지 않도록 하거나, 광 중 일부 퍼센트가 관측자에게 보이도록 할 수 있다. 따라서, 편광 선글라스 또는 교차 편광 배열을 제공하는 도구를 사용하면, 복굴절 결함이 보일 수 있다.
지연은 유리-계 기판을 가로지르는 광 빔의 경로를 따라 작용하는 복굴절 결함의 통합 효과이다. 입사 광 빔이 전술한 바와 같이 선형 편광되는 경우, 편광된 광의 두 직교 성분은 지연으로 지칭되는 상 차이와 함께 샘플을 빠져나갈 것이다. 본원에 기재된 지연 값은 나노미터 단위로 측정된다.
교차 편광기 사이에 위치된 복굴절 판의 경우에 대한 공식은 편광 광학 솔루션을 위한 Mueller 매트릭스를 사용하여 유도될 수 있다. 출력의 강도는 다음에 의해 주어진다:
Figure pct00001
여기서 지연 Γ은 다음과 같이 주어지며:
Figure pct00002
이는 nm 단위인 측정된 지연과 다음에 의해 관련될 수 있다:
Figure pct00003
.
관찰자는 유리-계 기판에 존재하는 복굴절 결함의 지연에 따른 광 강도 변화를 볼 것이다. 도 2를 참조하면, 에지(201)에 근접한 유리 기판(200)의 우측에서 복굴절 결함(203)의 형태로 응력-복굴절의 보다 높은 정도를 나타내는 어두운 밴드를 볼 수 있다. 다른 파장 또는 심지어 백색 광은 상 지연 Γ이 파장에 반비례한다는 점(식 (3))을 염두에 두고 결함을 시각화하는데 사용될 수 있다.
측정된 지연에 대한 이론을 기초로 한 유리-계 기판을 통한 전파 전의 광과 비교한 광 강도의 대략적으로 예상되는(완전 선형 편광을 가정) 변화가 계산될 수 있다. 도 4는 590 nm의 파장에서 교차 편광기 시스템을 사용하여 0 내지 20 nm의 범위에서 측정된 지연에 대한 이론을 기초로 한 예상되는 광 강도의 변화를 그래프로 도시한다. 8.5 nm의 지연에서, 강도 변화는 약 0.2%이다. 강도 변화에 대한 지연 효과는 비-선형이고, 이에 의해 적절한 지연 감소가 강도 변화에 큰 영향을 미칠 수 있음을 나타낸다. 배경이 상대적으로 어두운 경우 강도 외양의 0.2%의 작은 변화는 인간의 눈에 의한 감지에 충분하다. 따라서, 열처리 공정은 전자 장치의 유리 부분의 지연(복굴절)의 변동을 이러한 조건 하에서 인간의 눈에 의해 쉽게 감지할 수 없는 수준으로 감소시켜야 한다.
도 5는 각각의 공정 단계에서의 예시적인 유리 기판의 디지털 이미지와 함께 도 1a에 의해 도시된 유리-기판 제조 공정을 예시한다. 디지털 이미지는 590 nm 파장에서 교차 편광기(PSV-590)를 사용하여 취해졌다. 도 5의 디지털 이미지의 유리 기판은 알칼리-알루미노실리케이트 유리였다. 유리 기판은 블록(102)에서의 롤링 공정 후에 초기에 1.1 mm 두께였다. 이미지(500A)는 롤링 공정 후 유리 기판을 나타낸다. 이미지(500A)에 도시된 바와 같이, 유리 기판은 오른쪽 에지를 따라 어두운 밴드 형태의 복굴절 결함(203)을 갖는다. 복굴절 결함은 오른쪽 에지로부터 2 mm 초과로 연장하였다.
제어된 열처리는 블록(104)에서 수행되었다. 디지털 이미지(500B)는 제어된 열처리 단계 후의 유리 물품을 나타내며, 복굴절 결함이 실질적으로 제거되었음을 나타낸다. 제어된 열처리 단계는 도 6a에 의해 도시된 온도 프로파일에 따라 오븐에서 수행되었다. 온도는 20 ℃/분의 가열 속도로 20 ℃로부터 620 ℃의 최대 온도로 증가되었다. 최대 온도는 3시간 동안 유지되었다. 온도는 이후 3 ℃/분의 제1 냉각 속도로 620 ℃로부터 560 ℃로, 5 ℃/분의 제2 냉각 속도로 560 ℃로부터 510 ℃로, 및 오븐에 의해 허용되는 최대 냉각 속도의 제3 냉각 속도로 감소되었다. 구체예는 도 6a에 도시된 프로파일에 제한되지 않고, 열처리 공정에 대한 다른 열 프로파일이 이용될 수 있음이 이해되어야 한다. 피크 유지 시간 및 최대 온도는 처리되는 유리-계 기판에 따라 변화될 수 있다. 도 6b는 15분 초과의 최대 온도 유지 기간 및 600 ℃ 초과의 최대 온도를 갖는 보다 일반적인 열 프로파일을 예시한다.
표 1은 상이한 온도에서의 도 5에 도시된 알칼리-알루미노실리케이트 유리 기판의 로그10 점도를 예시한다.
온도(℃) 점도(Poise)
500 19.84572837
510 19.20423554
560 16.47108513
600 14.72604867
620 13.96593466
700 11.48260442
점도는 다른 유리-계 기판에 대해 상이하며 구체예는 표 1의 점도 및 온도에 제한되지 않음이 이해되어야 한다.
완전한 응력 완화는 필요하지 않다는 점에 주목한다. 덜 심각한 열 프로파일에서의 부분 응력 완화(예를 들어, 580 ℃에서 15분 또는 550 ℃에서 1시간)는 거의-교차된 편광기 상황을 통해 볼 때 전자 장치의 커버의 디스플레이 영역 내의 복굴절 결함에 의해 야기된 강도 밴드를 제거하기에 충분할 수 있다. 추가의 비-제한적인 예로서, 온도가 증가되는 가열 속도는 끝점을 포함하여 0.1 ℃/분 내지 100 ℃/분의 범위 내에 있을 수 있고, 온도가 감소되는 냉각 속노는 끝점을 포함하여 0.1 ℃/분 내지 100 ℃/분의 범위 내일 수 있으며, 유지 시간은 끝점을 포함하여 1분 내지 8시간의 범위 내일 수 있다. 또 다른 비-제한적인 예로서, 유지 시간은 끝점을 포함하여 5분 내지 8시간의 범위 내일 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 블록(106)에서, 추가적인 마무리 단계가 수행되어, 유리 기판의 0.8 mm의 최종 두께를 초래하였다. 디지털 이미지(500C)는 디지털 이미지(500A)에 도시된 복굴절 결함이 실질적으로 제거된 채로 남아 있음을 예시한다. 전술한 바와 같이, 그라인딩/폴리싱/마무리 단계(들) 전에 보다 큰 두께에서 열처리 단계를 수행하는 것은 열처리 단계로 인해 발생할 수 있는 유리-계 기판 내의 임의의 휨에 대해 유리할 수 있다. 그라인딩/폴리싱/마무리 단계(들)는 따라서 존재할 수 있는 임의의 휨을 수정할 수 있다. 마지막으로, 블록(108)에서 이온-교환 단계가 수행된다. 예시된 예에서, 이온-교환 공정은 93.5 wt% KNO3/6.5 wt% NaNO3의 욕에서 4.5시간 동안 430C였다. 이온-교환 공정 후에, 디지털 이미지(500D)는 복굴절 결함이 실질적으로 제거된 상태로 남아 있음을 나타낸다.
피크-투-밸리 지연은 유리-계 기판의 일 에지로부터 유리-계 기판의 반대편 에지까지의 유리-계 기판의 길이에 걸친 두께에 대한 최소 지연을 뺀 두께에 걸친 최대 지연이다. 라인을 따라 지연 피크-투-밸리 계산을 수행할 때, 측정의 방향은 제1 에지 및 제2 에지에 대해 수직이다.
도 7은 유리-계 기판(200)의 평면도 및 피크-투-밸리 용어로 두께에 걸친 지연을 측정하기 위한 방법을 개략적으로 도시한다. 유리-계 기판(200)은 제1 에지(201A), 제1 에지에 대향하는 제2 에지(201B), 제3 에지(201C), 및 제3 에지(201C)에 대향하는 제4 에지(201D)를 갖는다. 높은 지연 값이 유리-계 기판(200)의 에지에 매우 가까이에 항상 있을 수 있다. 그러나, 이들 복굴절 결함은 일반적으로 전자 장치의 관측자를 산만하게 하지 않는다. 또한, 아래에 기재되고 도 9에 도시된 바와 같이 이온-교환 공정으로 인해 유리-계 기판(200)의 모서리 부근에 높은 지연 값이 있을 수 있다. 따라서, 본원의 두께에 걸친 지연의 측정은 유리-계 기판(200)의 에지 및 모서리에 근접한 배제 구역(210)의 외부에서 이루어진다.
도 7에 도시된 바와 같이, 배제 구역(210)은 제1 에지(201A), 제2 에지(201B), 제3 에지(201C), 및 제4 에지(201D)로부터의 에지 거리 de 및 유리-계 기판(200)의 임의의 모서리로부터의 모서리 반경 rc로 연장한다. 몇몇 구체예에서, 배제 구역의 모서리 반경 rc는 에지 거리 de보다 크다. 다른 구체예에서, 배제 구역의 모서리 반경 rc는 에지 거리 re 이하이다. 비-제한적인 예로서, 모서리 반경 rc 및 에지 거리 de는 끝점을 포함하여 1 mm 내지 5 mm의 범위 내이다. 다른 비-제한적인 예로서, 모서리 반경 rc 및 에지 거리 de는 각각 5 mm이다. 다른 비-제한적인 예에서, 모서리 반경 rc 및 에지 거리 de는 각각 2 mm 및 1 mm이다. 모서리 반경 rc 및 에지 거리 de는 전자 장치의 디스플레이의 시야에 영향을 미치지 않는 유리-계 기판의 측정 영역으로부터 제외되도록 선택된다.
여전히 도 7을 참조하면, 유리-계 기판의 두께에 걸친 지연은 유리-계 기판(200)의 일 에지로부터 배제 구역(210) 외부의 유리-계 기판(200)의 대향 에지까지 측정된다. 즉, 두께 측정에 걸친 지연은 각각 에지 및 모서리부터의 에지 거리 de 및 모서리 반경 rc 값의 외부 및 이를 포함하는 위치에서 취해진다. 또한, 측정은 시작 에지로부터 종료 에지까지 수직인 방향으로 취해진다. 측정 방향(205A)은 에지 거리 de 값의 외부 및 이를 포함하는 위치에서 제1 에지(201A)(즉, 시작 에지)로부터 제2 에지(201B)(즉, 종료 에지)를 향해 취해진다. 측정 방향(205B)은 에지 거리 de 값의 외부 및 이를 포함하는 위치에서 제2 에지(201)(즉, 시작 에지)로부터 제4 에지(201D)(즉, 종료 에지)를 향해 취해진다.
본원에 기재된 구체예에서, 배제 구역 외부의 모든 위치는 최소 5 nm/mm 피크-투-밸리의 전술한 바와 같이 측정된 두께에 걸친 최소 지연을 충족한다. 도 8은 유리-계 기판의 일 에지로부터 대향 에지까지의 거리에 걸친 예시적인 지연 프로파일을 그래프로 도시한다. 피크-투-밸리는 최대 지연에서 최소 지연을 뺀 것이다. 예시된 예에서, 최대 지연은 에지로부터 66 픽셀에서 3.08 nm/mm이고 최소는 0.037 nm/mm이며, 이는 3.043 nm/mm의 피크-투-밸리 지연을 제공한다.
또한, 몇몇 구체예에서, 피크-투-밸리 지연은 배제 구역(210) 외부에 있는 미리 결정된 치수를 갖는 임의의 영역 내에서 미리 결정된 임계값 미만이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 영역(207)은 폭 및 높이를 갖는다. 피크-투-밸리 지연은 영역(207) 내의 미리 결정된 임계값 미만이다. 폭 및 높이를 갖는 그려진 임의의 영역에서, 두께에 걸친 피크-투-밸리 지연은 미리 결정된 임계값 미만이다. 일 예에서, 두께에 걸친 피크-투-밸리 지연은 배제 구역(210) 외부의 임의의 25 mm × 25 mm 영역에서 미리 결정된 임계값(예를 들어, 5 nm/mm) 미만이다.
이제 도 9를 참조하면, 도 5에 도시된 공정의 각 단계에서 샘플의 후방 지연 측정은 디지털 이미지(900A 내지 900D)에 의해 도시된다. 지연은 복굴절 결함의 ㅋ크기를 나타내기 위해 각 단계에서 StressPhotonics GFP-1400 스트레인스코프(strainscope)를 사용하여 측정되었다. 문제는 유리-계 기판의 임의의 모서리로부터 2mm 및 이의 외부 및 유리-계 기판의 임의의 에지로부터 1 mm 및 이의 외부(즉, 미리 결정된 배제 구역 외부)의 위치에서의 복굴절 결함이다. 디지털 이미지(900A)는 8.5 nm/mm 및 평균 1.3 nm/mm의 두께에 걸친 최대 복굴절(지연)을 갖는 왼쪽 에지에서 복굴절 결함(203)의 존재를 명확하게 나타낸다. 디지털 이미지(900B)에 도시된 바와 같이, 열처리 단계 후에 복굴절 결함에서의 명백한 감소가 있다(4 nm/mm 및 평균 0.68 nm/mm의 두께에 걸친 최대 지연). 디지털 이미지(900C)는 폴리싱/그라인딩/마무리 단계 후에 지연을 나타낸다(2.5 nm/mm 및 평균 0.46의 두께에 걸친 최대 지연). 디지털 이미지(900D)는 이온-교환 공정 후의 지연을 나타낸다(4 nm/mm 및 평균 1.63 nm/mm의 두께에 걸친 최대 지연). 날카로운 에지를 갖는 정사각형 또는 직사각형 부분에서 디지털 이미지(900D)에 도시된 바와 같은 이온-교환 공정으로 인한 부분의 모서리에서의 지연/복굴절의 유도(모서리 복굴절 결함(904))가 있음에 주목해야 한다. 복굴절의 이러한 유도는 모서리에서의 기하 구조의 비대칭으로 인해 이온-교환 공정에서 일반적이다. 도 9는 복굴절 결함(203)이 피크-투-밸리 용어(p-v)에서의 지연에서 8.5 nm/mm로부터 약 3 nm/mm의 범위로 감소되는 것을 나타낸다. 5 nm/mm 미만의 두께에 걸친 지연의 변화(유리-계 기판의 지연의 평균 수준에 관계 없이)는 인간의 눈으로 감지하기에 더 어려울 것이며 교차 편광기를 통한 시각화에서 불쾌감을 주지 않을 것이다.
제어된 열처리 단계는 이온-교환 강화 단계에 영향을 미칠 수 있다. 표 2는 각각 비-열처리된 유리 샘플 및 열처리된 유리 샘플의 CS(압축 표면 응력) 및 DOL(확산 길이와 관련된 층의 깊이)에 대해 FSM-6000LE를 사용한 측정 결과를 나타낸다.
사용된 열처리는 설명된 620 ℃ 사이클에서 언급된 3시간이었다. 여기서 IOX 사이클은 언급된 바와 같이 93.5 wt% KNO3/6.5 wt% NaNO3의 욕에서 4.5시간 동안 430 ℃이다. 비-열처리된 유리 샘플의 압축 응력은 648 MPa였고 열처리된 유리 샘플의 압축 응력은 702 MPa였다. 비-열처리된 유리 샘플의 DOL은 8 ㎛였고 열처리된 유리 샘플의 DOL은 7.2 ㎛였다.
파라미터 비-열처리됨 열처리됨
CS 648 702
DOL (㎛) 8 7.2
표 2는 열처리된 샘플이 비-열처리된 유리 샘플보다 작은 DOL을 갖는다는 것을 나타내며, 이는 열처리된 샘플에 대한 보다 작은 이온 확산도를 나타낸다. 유리의 이온 확산도는 이후 유리 샘플의 총 열 이력에 의해 영향을 받는다. 열처리된 샘플은 열처리되지 않은 샘플보다 느리게 확산되었다. 이러한 이유로, IOX 시간은 추가된 열처리 사이클로 인한 IOX 확산도의 변화를 보상하기 위해 수정되고 약 23%까지 연장될 수 있다. 보정의 양은 열처리 사이클에 사용되는 온도 및 시간 및 유리 조성에 따라 달라질 것으로 예상된다.
도 10은 열처리 전후의 1.1 mm 두께 유리 샘플에서 측정된 휨을 도시한다. 곡선(1001)은 열처리 전의 형성된 대로의(as-formed) 유리 샘플에 대응한다. 곡선(1000)은 유리 샘플이 3-점 지지체 상에 위치된 열처리 후의 유리-샘플에 대응한다. 휨은 OGP 레이저 좌표 측정 기계(OGP SmartScope Quest 300)로 측정되었다. 측정은 유리 샘플의 너비를 따라 1 mm 간격 및 유리 샘플의 길이를 따라 5 mm 간격으로 이루어졌다. 원시 측정에서, 최적의 평면(best-fit plane)을 빼고 휨(즉, 최대 표면 높이 - 최소 표면 높이)이 계산되었다.
열처리 후에, 전체 휨은 두 개의 상이한 유리 샘플을 사용한 테스트의 경우 여전히 100 ㎛ 미만이었다. 샘플은 열처리 공정 후에 0.007 ㎛/mm2 이하의 휨/대각선2를 나타내었다. 열처리 사이클은 도 6b에 도시된 바와 같이 620 ℃(최대 온도)에서 15분이었다. 이 유리의 실제 어닐링점은 열처리로(furnace)의 온도보다 약 22 ℃ 높았다(약 642 ℃). 최대 열처리 온도에서, 얇은(< 5 mm) 유리 조각은 특히 수직 방향으로 로드될 때 크게 휘어질 수 있다. 세터 상의 평평한 유리-계 기판을 열처리하는 것은 잠재적으로 휨을 감소시키나, 세터 평탄도를 매우 엄격하게 제어해야 한다. 따라서, 응력 완화를 위한 온도는 부품이 수직으로 로드될 때 휨을 감소시키기 위해 의도적으로 어닐링점 미만으로 선택되었다.
몇몇 구체예에서, 유리-계 기판은 물품 수준이 아닌 시트 수준에서 열처리될 수 있다. 도 11은 폭(W) 및 길이(L)를 갖는 유리-계 시트(1100)의 평면도를 개략적으로 도시한다. 상기 시트는 도 11에 도시된 유리-계 시트(1100)의 길이(L)에 평행한 방향으로 유리-계 물질를 롤링하여 형성된다. 시트(1100)는 이후에 다이싱 라인(DL)을 따라 복수의 유리-계 물품(1101A 내지 1101L)로 분할될 것이다.
시트(1100) 내의 응력은 전술한 바와 같은 롤링 공정으로 인해, 또는 다른 이유로 인해 시트(1100)의 내부 및 에지 부근 모두에 존재할 수 있다. 이 응력은 전술한 바와 같은 복굴절 결함을 야기할 수 있다. 따라서, 분리 후 유리-계 물품(1101A 내지 1101L) 중 어느 하나에 존재하는 시트 내부의 응력은 제거되거나 그렇지 않으면 감소되어야 한다.
시트(1100)는 전술한 열처리 공정에 의해 열처리될 수 있다. 특히, 시트(1100)는 시트(1100) 내의 응력이 완화되도록 유지 기간 동안 최대 온도로 가열된다. 시트(1100)는 이후 최대 온도로부터 냉각되고 임의의 공지된 또는 아직 개발되지 않은 분리 방법(예를 들어, 다이싱 라인(DL)을 따라 시트(1100)를 스크라이빙 및 파괴)에 의해 분리된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제1 품질 영역(1107A)은 시트(1100)의 제1 에지(1103A)에 근접하고 제2 품질 영역(1107B)은 시트(1100)의 제2 에지(1103B)에 근접한다. 제1 및 제2 품질 영역(1107A, 1107B)은 시트 제조 공정 동안 발생할 수 있는 결함을 제거하기 위해 시트(1100)로부터 트리밍된(trimmed off) 시트(1100)의 영역이다. 예를 들어, 시트(1100)의 취급은 제1 및 제2 품질 영역(1107A, 1107B)에서 수행될 수 있으며, 이러한 취급은 바람직하지 않은 결함을 생성할 수 있다. 결함은 에지 효과로 인한 것일 수도 있다. 제1 및 제2 품질 영역(1107A, 1107B)은 예를 들어 블레이드 또는 레이저 공정에 의해 기계적으로 트리밍될 수 있다.
제1 및 제2 품질 영역(1107A, 1107B)은 두께(T)를 갖는다. 따라서, 시트(1100)가 트리밍될 때, 이는 W - 2T의 총 폭을 갖는다. 비-제한적인 예로서, 시트(1100)의 초기 폭(W)은 250 mm이고 제1 및 제2 품질 영역(1107A, 1107B)의 두께는 각각 10 mm이며, 이에 의해 트리밍 공정 후 트리밍된 폭은 230 mm로 남는다. 다른 비-제한적인 예에서, 시트(1100)의 초기 폭(W)은 280 mm이고 제1 및 제2 품질 영역(1107A, 1107B)의 두께(T)는 25 mm이며, 이에 의해 트리밍 공정 후에 230 mm의 트리밍된 폭이 남는다. 제1 및 제2 품질 영역(1107A, 1107B)의 두께는 몇몇 구체예에서 동일하지 않을 수 있음이 이해되어야 한다.
개별 유리-계 물품(1101A 내지 1101L)은 임의의 공지되거나 아직 개발되지 않은 방법에 의해 다이싱 라인(DL)을 따라 시트(1100)로부터 분할된다. 비-제한적인 다이싱 방법은 블레이드 또는 레이저 공정의 사용에 의한 기계적 분리를 포함한다. 시트(1100)의 제조 공정으로 인한 압축 응력이 열처리 공정에 의해 최소화되기 때문에, 시트(1100)의 내부(및 따라서 분리된 유리-계 물품(1101A 내지 1101L) 내)에서의 지연의 변화가 최소화된다. 유리-계 물품(1101A 내지 1101L)은 전술한 바와 같이 유리-계 기판의 임의의 모서리로부터 5 mm 및 이의 외부 및 유리-계 기판의 임의의 에지로부터 5 mm 및 이의 외부를 포함하는 모든 위치에서 5 nm/mm 피크-투-밸리 이하의 두께에 걸친 지연을 갖는다. 약간의 응력 및 이에 따른 지연의 변화는 유리-계 물품(1101A 내지 1101L)을 분리하는 방법으로 인해 유리-계 물품(1101A 내지 1101L)의 에지에 근접하여 존재할 수 있다. 그러나 이 응력 및 지연의 변화는 유리-계 물품(1101A 내지 1101L)의 임의의 에지 또는 모서리로부터 5 mm 이내일 것이다.
제1 및 제2 품질 영역(1107A, 1107B)의 존재는 유리-계 물품이 개별적으로 열처리될 때보다 빠른 냉각 속도로 시트가 냉각될 수 있게 한다. 예를 들어, 도 6a 및 6b는 다중 냉각 속도를 포함하며, 시트(1100)를 열처리할 때, 냉각 속도는 열처리 오븐에 의해 허용되는 최대값일 수 있거나, 시트(1100)가 오븐으로부터 제거되어 주위 온도로 냉각될 수 있다. 비-제한적인 예로서, 냉각 속도는 3 ℃/분 이상일 수 있다.
테이퍼된 냉각 속도 없이 시트(1100)를 빠르게 냉각하는 것은 시트(1100)의 제1 및 제2 에지(1103A, 1103B)에 근접하게 형성되는 압축 응력을 초래할 수 있다. 냉각으로 인한 이러한 압축 응력은 전술한 바와 같이 복굴절 결함을 생성할 수 있다. 그러나, 냉각으로 인한 이러한 압축 응력이 제1 및 제2 에지(1103A, 1103B)에 근접하고 제1 및 제2 품질 영역(1107A, 1107B) 내에 있기 때문에, 압축 응력에 의해 야기되는 임의의 결함은 제1 및 제2 품질 영역(1107A, 1107B)의 트리밍 후에 완화될 것이다. 따라서, 시트(1100)의 롤링으로 인한 내부 응력(즉, 유리-계 물품(1101A 내지 1101L) 내의 응력)은 전술한 바와 같은 열처리 공정에 의해 최소화되며, 제1 및 제2 품질 영역(1107A, 1107B) 내의 빠른 냉각에 의해 야기된 압축 응력으로 인한 잠재적인 복굴절 결함은 트리밍 공정에 의해 완화된다. 따라서, 시트를 복수의 유리-계 물품으로 분리하기 전의 전체 시트의 처리는 보다 빠른 냉각 속도가 이용될 수 있기 때문에 열처리 처리량을 증가시킬 수 있다.
이제 본 개시의 구체예가 유리-계 기판의 형성에서 발생하는 복굴절 결함을 수정할 수 있고, 커버 유리-계 시트의 제조에 사용되는 다운스트림 공정과 호환 가능한 공정을 제공한다는 것이 이해되어야 한다.
청구된 주제의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본원에 기재된 구체예에 대해 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다는 것이 본 기술 분야의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 명세서는 첨부된 청구 범위 및 이의 균등물의 범위 내에서 이러한 수정 및 변경이 제공되는 경우 본원에 기재된 다양한 구체예의 수정 및 변경을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (46)

  1. 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    상기 유리-계 기판을 형성하기 위해 유리-계 물질을 롤링하는 단계; 및
    상기 유리-계 기판의 온도를 증가시킴으로써 유리-계 기판을 열처리하는 단계, 상기 온도를 유지 기간 동안 최대 온도로 유지하는 단계, 및 이후 상기 온도를 일 이상의 냉각 속도로 감소시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 열처리 후에, 상기 유리-계 기판은 상기 유리-계 기판의 임의의 모서리로부터 5 mm 및 이의 외부 및 상기 유리-계 기판의 임의의 에지(edge)로부터 5 mm 및 이의 외부의 모든 위치에서 5 nm/mm 이하의 피크-투-밸리(peak-to-valley)의 두께에 걸친 지연(retardance)을 갖는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리-계 기판은 유리 물질인 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 유리-계 물질은 알칼리-알루미노실리케이트 유리 물질인 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  4. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 기판은 리튬을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  5. 청구항 1 또는 4에 있어서,
    상기 유리-계 기판은 유리-세라믹인 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  6. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열처리 전에, 유리-계 기판은 에지로부터 1 mm 이상에 위치된 복굴절 결함을 갖고, 상기 복굴절 결함의 두께에 걸친 지연은 5 nm/mm 피크-투-밸리 초과인 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복굴절 결함의 두께에 걸친 지연은 8 nm/mm 피크-투-밸리 이상인 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  8. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 유리-계 기판을 시닝(thinning)하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 시닝은 열처리 전에 발생하는 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 시닝은 열처리 후에 발생하는 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 시닝은 폴리싱을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  12. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 유리-계 기판을 이온-교환하는 단계를 더욱 포함하며, 여기서 상기 유지 기간은 끝점(endpoint)을 포함하여 5분 내지 8시간 범위 내인 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  13. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 기판은 끝점을 포함하여 200 ㎛ 내지 2 mm 범위 내의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  14. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열처리 후에, 유리-계 기판은 상기 유리-계 기판을 통한 투과 전의 광의 광 강도와 비교하여 0.2% 미만으로 변화하는 교차 편광기를 사용한 광 강도의 시각적 감지를 갖는 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  15. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    온도가 증가하는 가열 속도는 끝점을 포함하여 0.1 ℃/분 내지 100 ℃/분의 범위 내인 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  16. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일 이상의 냉각 속도는 끝점을 포함하여 0.1 ℃/분 내지 100 ℃/분의 범위 내인 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  17. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일 이상의 냉각 속도는 제1 냉각 속도, 제2 냉각 속도, 및 제3 냉각 속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1 냉각 속도는 620 ℃ 내지 560 ℃에서 3 ℃/분이고, 제2 냉각 속도는 560 ℃ 내지 510 ℃에서 5 ℃/분이며, 제3 냉각 속도는 상기 열처리에 사용되는 오븐에 의해 허용되는 최대 냉각 속도인 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  19. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 최대 온도는 끝점을 포함하여 450 ℃ 내지 1100 ℃의 범위 내인 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 최대 온도는 500 ℃ 내지 700 ℃의 범위 내인 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  21. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 기판은 열처리 후 0.007 ㎛/mm2 이하의 휨/대각선2(warp/diagonal2)을 갖는 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  22. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 유리-계 기판을 열처리 후 이온-교환 공정에 의해 강화하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  23. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 기판의 두께에 걸친 지연은 상기 유리-계 기판의 임의의 모서리로부터 2 mm 및 이의 외부의 위치 및 상기 유리-계 기판의 임의의 에지로부터 1 mm 및 이의 외부의 위치에서 3 nm/mm 이하의 피크-투-밸리인 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  24. 청구항 1 내지 22 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 기판의 두께에 걸친 지연은 상기 유리-계 기판의 임의의 모서리로부터 2 mm 및 이의 외부 및 상기 유리-계 기판의 임의의 에지로부터 1 mm 및 이의 외부에 위치된 임의의 25 mm × 25 mm 면적 내에서 3 nm/mm 이하의 피크-투-밸리인 것을 특징으로 하는 유리-계 기판을 처리하기 위한 방법.
  25. 강화된 유리 기판을 처리하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    유리 기판을 형성하기 위해 유리 물질을 롤링하는 단계, 여기서 상기 유리 기판은 에지로부터 1 mm 이상에 위치된 복굴적 결함을 갖고, 상기 복굴절 결함의 두께에 걸친 지연은 5 nm/mm 피크-투-밸리 초과이며;
    상기 유리 기판의 온도를 증가시켜 상기 유리 기판을 열처리하는 단계, 상기 온도를 유지 기간 동안 최대 온도에서 유지하는 단계, 및 이후 상기 온도를 제1 냉각 속도, 제2 냉각 속도, 및 제3 냉각 속도로 감소시키는 단계, 여기서 상기 열처리 후에, 상기 유리 기판은 상기 유리-계 기판의 임의의 모서리로부터 5 mm 및 이의 외부 및 상기 유리-계 기판의 임의의 에지로부터 5 mm 및 이의 외부의 모든 위치에서 5 nm/mm 이하의 피크-투-밸리의 두께에 걸친 지연을 가지며; 및
    상기 유리 기판을 강화 공정에 의해 강화하는 단계를 포함하는 강화된 유리 기판을 처리하기 위한 방법.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 제1 냉각 속도는 620 ℃ 내지 560 ℃에서 3 ℃/분이고, 상기 제2 냉각 속도는 560 ℃ 내지 510 ℃에서 5 ℃/분이며, 상기 제3 냉각 속도는 상기 열처리에 사용되는 오븐에 의해 허용되는 최대 냉각 속도인 것을 특징으로 하는 강화된 유리 기판을 처리하기 위한 방법.
  27. 청구항 25 또는 26에 있어서,
    상기 열처리 후의 유리 기판의 두께에 걸친 지연은 상기 유리-계 기판의 임의의 모서리로부터 2 mm 및 이의 외부의 위치 및 상기 유리-계 기판의 임의의 에지로부터 1 mm 및 이의 외부의 위치에서 3 nm/mm 이하인 것을 특징으로 하는 강화된 유리 기판을 처리하기 위한 방법.
  28. 청구항 25 또는 26에 있어서,
    상기 열처리 후의 유리-계 기판의 두께에 걸친 지연은 상기 유리-계 기판의 임의의 모서리로부터 2 mm 및 이의 외부 및 상기 유리-계 기판의 임의의 에지로부터 1 mm 및 이의 외부에 위치된 임의의 25 mm × 25 mm 면적 내에서 3 nm/mm 이하인 것을 특징으로 하는 강화된 유리 기판을 처리하기 위한 방법.
  29. 청구항 25 내지 28 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지 기간은 끝점을 포함하여 5분 내지 8시간의 범위 내인 것을 특징으로 하는 강화된 유리 기판을 처리하기 위한 방법.
  30. 일 이상의 유리-계 물품을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은:
    유리-계 시트를 형성하기 위해 유리-계 물질을 롤링하는 단계;
    상기 유리-계 시트의 온도를 증가시켜 상기 유리-계 시트를 열처리하는 단계, 상기 온도를 유지 기간 동안 최대 온도로 유지하는 단계, 및 이후 상기 온도를 냉각 속도로 감소시키는 단계, 여기서 상기 열처리 후, 유리-계 시트는 상기 유리-계 시트의 임의의 에지로부터 10 mm 및 이의 외부의 모든 위치에서 5 nm/mm 이하의 피크-투-밸리의 두께에 걸친 지연을 가지며;
    상기 유리-계 시트의 제1 품질 영역을 제거하는 단계, 여기서 상기 제1 품질 영역은 상기 유리-계 시트의 제1 에지로부터 적어도 10 mm 및 상기 유리-계 시트의 길이를 따라 연장하고, 상기 유리-계 시트의 길이는 상기 유리-계 물질의 롤링의 방향이며;
    상기 유리-계 시트의 제2 품질 영역을 제거하는 단계, 여기서 상기 제2 품질 영역은 상기 유리-계 시트의 제2 에지로부터 적어도 10 mm 및 상기 유리-계 시트의 길이를 따라 연장하며; 및
    일 이상의 유리-계 물품을 상기 유리-계 시트로부터 분리하는 단계를 포함하는 일 이상의 유리-계 물품을 제조하는 방법.
  31. 청구항 30에 있어서,
    상기 유리-계 시트의 열처리 후에, 상기 유리-계 시트는 상기 제1 품질 영역 및 제2 품질 영역 중 적어도 하나에서 5 nm/mm 이상의 피크-투-밸리의 두께에 걸친 지연을 갖는 것을 특징으로 하는 일 이상의 유리-계 물품을 제조하는 방법.
  32. 청구항 30 또는 31에 있어서,
    상기 유리-계 물질은 유리인 것을 특징으로 하는 일 이상의 유리-계 물품을 제조하는 방법.
  33. 청구항 32에 있어서,
    상기 유리-계 물질은 알칼리-알루미노실리케이트 유리 물질인 것을 특징으로 하는 일 이상의 유리-계 물품을 제조하는 방법.
  34. 청구항 30 내지 33 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 기판은 리튬을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 일 이상의 유리-계 물품을 제조하는 방법.
  35. 청구항 30, 31 또는 34 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 기판은 유리-세라믹인 것을 특징으로 하는 일 이상의 유리-계 물품을 제조하는 방법.
  36. 청구항 30 내지 35 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일 이상의 유리-계 물품은 상기 유리-계 물품의 임의의 모서리로부터 5 mm 및 이의 외부 및 상기 유리-계 물품의 임의의 에지로부터 5 mm 및 이의 외부의 모든 위치에서 5 nm/mm 이하의 피크-투-밸리의 두께에 걸친 지연을 갖는 것을 특징으로 하는 일 이상의 유리-계 물품을 제조하는 방법.
  37. 청구항 30 내지 36 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 일 이상의 유리-계 물품을 시닝하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 일 이상의 유리-계 물품을 제조하는 방법.
  38. 청구항 37에 있어서,
    상기 시닝은 폴리싱을 포함하는 것을 특징으로 하는 일 이상의 유리-계 물품을 제조하는 방법.
  39. 청구항 30 내지 38 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지 기간은 끝점을 포함하여 5분 내지 8시간 범위 내인 것을 특징으로 하는 일 이상의 유리-계 물품을 제조하는 방법.
  40. 청구항 30 내지 39 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 시트는 끝점을 포함하여 200 ㎛ 내지 2 mm 범위 내의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 일 이상의 유리-계 물품을 제조하는 방법.
  41. 청구항 30 내지 40 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도가 증가하는 가열 속도는 끝점을 포함하여 0.1 ℃/분 내지 100 ℃/분의 범위 내인 것을 특징으로 하는 일 이상의 유리-계 물품을 제조하는 방법.
  42. 청구항 30 내지 41 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 속도는 3 ℃/분 이상인 것을 특징으로 하는 일 이상의 유리-계 물품을 제조하는 방법.
  43. 청구항 30 내지 42 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 최대 온도는 끝점을 포함하여 450 ℃ 내지 1100 ℃ 범위 내인 것을 특징으로 하는 일 이상의 유리-계 물품을 제조하는 방법.
  44. 청구항 43에 있어서,
    상기 최대 온도는 500 ℃ 내지 700 ℃ 범위 내인 것을 특징으로 하는 일 이상의 유리-계 물품을 제조하는 방법.
  45. 청구항 30 내지 44 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 일 이상의 유리-계 물품을 이온-교환 공정에 의해 강화하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 일 이상의 유리-계 물품을 제조하는 방법.
  46. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 의해 형성되는 유리-계 기판.
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