KR20210016540A - 개선된 낙하 성능을 갖는 유리 - Google Patents

개선된 낙하 성능을 갖는 유리 Download PDF

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Abstract

개선된 낙하 성능을 나타내는 유리-계 물품은 제공된다. 개선된 낙하 성능을 나타내는 유리-계 물품의 응력 프로파일 및 유리 조성물에 기인하는 특성들 사이에 관계는 제공된다.

Description

개선된 낙하 성능을 갖는 유리
본 출원은 2018년 5월 31일자에 출원된 미국 가출원 제62/678,560호의 우선권을 주장하며, 이의 전체적인 내용은 여기에 참조로서 인용되고 병합된다.
본 명세서는 일반적으로 전자 장치용 커버 유리(cover glass)로 사용하기에 적합한 유리 조성물에 관한 것이다.
스마트폰, 태블릿, 휴대용 미디어 플레이어, 개인용 컴퓨터, 및 카메라와 같은, 휴대용 장치의 모바일 특징(mobile nature)은 이러한 장치가, 지면과 같은, 단단한 표면에 우발적인 낙하에 특히 취약하게 만든다. 이러한 장치는 통상적으로 단단한 표면과 충격시 손상될 수 있는 커버 유리를 포함한다. 이러한 많은 장치에서, 커버 유리는 디스플레이 커버로서 기능을 하며, 터치 기능성(touch functionality)을 혼입할 수 있으므로, 커버 유리가 손상되는 경우, 장치의 사용에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
관련 휴대용 장치가 단단한 표면에 낙하된 경우, 커버 유리는 2가지의 주요 파손 모드(failure modes)가 있다. 모드 중 하나는 휨 파손(flexure failure)으로, 장치가 단단한 표면과의 충격으로부터 동적 하중(dynamic load)을 받을 때, 유리의 굽힘에 의해 유발된다. 다른 모드는 날카로운 접촉 파손으로, 유리 표면에 손상의 도입에 의해 유발된다. 아스팔트, 화강암, 등과 같은, 거친 경질 표면과 유리의 충격은, 유리 표면에 날카로운 압입(sharp indentations)을 결과할 수 있다. 이러한 압입은, 균열이 발생하고 전파될 수 있는 유리 표면에 파손 부위가 된다.
유리는, 유리 표면에 압축 응력을 유도하는 단계를 포함하는, 이온-교환 기술에 의해 휨 파손에 대해 더 내성을 갖게 될 수 있다. 그러나, 이온-교환된 유리는, 날카로운 접촉으로 인한 유리에 국부적인 압입에 의해 유발된 높은 응력 집중으로 인해, 동적 날카로운 접촉에 여전히 취약할 것이다.
유리 제조업자 및 휴대용 장치 제조업자는, 날카로운 접촉 파손에 대한 휴대용 장치의 저항성을 개선하기 위해 지속적인 노력을 기울여 왔다. 해법은 커버 유리 상에 코팅으로부터 장치가 단단한 표면에 낙하되는 경우 커버 유리가 단단한 표면에 직접적인 충격을 방지하는 베젤(bezels)에 이르기까지 다양한다. 그러나, 미적 및 기능적 요건의 제약으로 인해, 단단한 표면과 충격으로부터 커버 유리를 완전히 방지하는 것은 매우 어렵다.
또한, 휴대용 장치는 가능한 한 얇은 것이 바람직하다. 따라서, 강도에 부가하여, 휴대용 장치에 커버 유리로 사용되는 유리는 가능한 한 얇게 만드는 것이 또한 바람직하다. 따라서, 커버 유리의 강도를 증가시키는 것 외에도, 유리가, 얇은 유리 시트와 같은, 얇은 유리 물품을 만들 수 있는 공정에 의해 형성되는 것이 가능하도록 유리가 기계적 특성을 갖는 것은 또한 바람직하다.
따라서, 이온 교환에 의해 강화될 수 있고, 얇은 유리 물품으로 형성될 수 있는 기계적 특성을 갖는 유리에 대한 요구가 존재한다.
관점 (1)에 따르면, 유리-계 물품은 제공된다. 유리-계 물품은: 유리-계 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되는 압축 응력 층(compressive stress layer)을 포함한다. 유리-계 물품은, KIC 2×DOC/t×
Figure pct00001
≥7.0×1011 Pa2.5m1.5을 특징으로 하며, 여기서, KIC는 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집(phase assemblage)과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 Pa·m0.5 단위로 유리-계 기판의 파괴 인성(fracture toughness)이고, DOC는 meters 단위로 압축의 깊이(depth of compression)이며, t는 meters 단위로 유리-계 물품의 두께이고, STE는 Pa·m 단위로 유리-계 물품의 저장된 변형 에너지(stored strain energy)이다.
관점 (2)에 따르면, 관점 (1)의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서: KIC 2×DOC/t×
Figure pct00002
≥8.0×1011 Pa2.5m1.5이다.
관점 (3에 따르면, 관점 (1) 또는 (2)의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서: KIC 2×DOC/t×
Figure pct00003
≥9.0×1011 Pa2.5m1.5이다.
관점 (4)에 따르면, 관점 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서: KIC 2×DOC/t×
Figure pct00004
≥9.5×1011 Pa2.5m1.5이다.
관점 (5)에 따르면, 관점 (1) 내지 (4) 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서: KIC 2×DOC/t×
Figure pct00005
≥1.0×1012 Pa2.5m1.5이다.
관점 (6)에 따르면, 유리-계 물품은 제공된다. 유리-계 물품은: 유리-계 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되는 압축 응력 층을 포함한다. 유리-계 물품은, KIC 2×DOC×
Figure pct00006
≥5.6×108 Pa2.5m2.5을 특징으로 하며, 여기서, KIC는 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 Pa·m0.5 단위로 유리-계 기판의 파괴 인성이고, DOC는 meters 단위로 압축의 깊이이며, t는 meters 단위로 유리-계 물품의 두께이고, STE는 Pa·m 단위로 유리-계 물품의 저장된 변형 에너지이다.
관점 (7)에 따르면, 관점 (6)의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서: KIC 2×DOC×
Figure pct00007
≥6.0×108 Pa2.5m2.5이다.
관점 (8)에 따르면, 관점 (6) 또는 (7)의 유리-계 물품은 제공되며, KIC 2×DOC×
Figure pct00008
≥7.0×108 Pa2.5m2.5이다.
관점 (9)에 따르면, 관점 (6) 내지 (8) 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서: KIC 2×DOC×
Figure pct00009
≥8.0×108 Pa2.5m2.5이다.
관점 (10)에 따르면, 유리-계 물품은 제공된다. 유리-계 물품은: 유리-계 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되는 압축 응력 층을 포함한다. 유리-계 물품은, KIC 2×DOC×H/E×
Figure pct00010
≥4.1×107 Pa2.5m2.5을 특징으로 하며, 여기서, KIC는 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 Pa·m0.5 단위로 유리-계 기판의 파괴 인성이고, DOC는 meters 단위로 압축의 깊이이며, H는 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 Pascals 단위로 유리-계 기판의 경도이고, E는 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 Pascals 단위로 유리-계 기판의 영률(Young's modulus)이며, STE는 Pa·m 단위로 유리-계 물품의 저장된 변형 에너지이다.
관점 (11)에 따르면, 관점 (10)의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서: KIC 2×DOC×H/E×
Figure pct00011
≥4.5×107 Pa2.5m2.5이다.
관점 (12)에 따르면, 관점 (10) 또는 (11)의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서: KIC 2×DOC×H/E×
Figure pct00012
≥5.0×107 Pa2.5m2.5이다.
관점 (13)에 따르면, 관점 (10) 내지 (12) 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서: KIC 2×DOC×H/E×
Figure pct00013
≥5.5×107 Pa2.5m2.5이다.
관점 (14)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서: DOC ≥ 75㎛이다.
관점 (15)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서: DOC ≤ 300㎛이다.
관점 (16)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서: DOC ≤ 0.4t이다.
관점 (17)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서: DOC ≥ 0.1t이다.
관점 (18)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 95 MPa 이상의 최대 중심 장력(CT)를 포함한다.
관점 (19)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 120/
Figure pct00014
이하의 최대 중심 장력(CT)를 포함하고, 여기서, t는 ㎜ 단위이다.
관점 (20)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서, 유리-계 물품은 두께(t) ≤ 1.0 ㎜를 갖는다.
관점 (21)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서, 유리-계 물품은 두께(t) ≥ 0.3 ㎜를 갖는다.
관점 (22)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서, STE ≥ 20Pa·m이다.
관점 (23)에 따르면, 관점 (1) 내지 (21) 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서, 5 Pa·m ≤ STE ≤ 10Pa·m이다.
관점 (24)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서, 압축 응력 층은 100 MPa 이상의 압축 응력(CS)을 포함한다.
관점 (25)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서, 압축 응력 층은 400 MPa 이상의 압축 응력(CS)을 포함한다.
관점 (26)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서, 압축 응력 층은 1300 MPa 이하의 압축 응력(CS)을 포함한다.
관점 (27)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서, 유리-계 물품은 유리 세라믹을 포함한다.
관점 (28)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서, 유리-계 물품은 SiO2, Al2O3, B2O3, 및 적어도 하나의 알칼리 금속 산화물을 포함한다.
관점 (29)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서, 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 유리-계 기판은 0.75 MPa
Figure pct00015
이상의 KIC를 갖는다.
관점 (30)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서, 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 유리-계 기판은 1.5 MPa
Figure pct00016
이하의 KIC를 갖는다.
관점 (31)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서, 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 유리-계 기판은, 6.0 GPa 이상의 경도(H)를 갖는다.
관점 (32)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서, 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 유리-계 기판은, 8.0 GPa 이하의 경도(H)를 갖는다.
관점 (33)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서, 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 유리-계 기판은, 80 GPa 이상의 영률(E)을 갖는다.
관점 (34)에 따르면, 전술한 관점들 중 어느 하나의 유리-계 물품은 제공되며, 여기서, 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 유리-계 기판은, 120 GPa 이하의 영률(E)을 갖는다.
관점 (35)에 따르면, 방법은 제공된다. 상기 방법은: 유리-계 기판을 이온 교환하여 유리-계 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되는 압축 응력 층을 갖는 유리-계 물품을 형성시키는, 이온 교환 단계를 포함한다. 유리-계 물품은, KIC 2×DOC/t×
Figure pct00017
≥7.0×1011 Pa2.5m1.5을 특징으로 하며, 여기서, KIC는 Pa·m0.5 단위로 유리-계 기판의 파괴 인성이고, DOC는 meters 단위로 압축의 깊이이며, t는 meters 단위로 유리-계 물품의 두께이고, STE는 Pa·m 단위로 유리-계 물품의 저장된 변형 에너지이다.
관점 (36)에 따르면, 방법은 제공된다. 상기 방법은: 유리-계 기판을 이온 교환하여 유리-계 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되는 압축 응력 층을 갖는 유리-계 물품을 형성시키는, 이온 교환 단계를 포함한다. 유리-계 물품은, KIC 2×DOC/t×
Figure pct00018
≥7.0×1011 Pa2.5m1.5을 특징으로 하며, 여기서, KIC는 Pa·m0.5 단위로 유리-계 기판의 파괴 인성이고, DOC는 meters 단위로 압축의 깊이이며, H는 Pascals 단위로 유리-계 기판의 경도이고, E는 Pascals 단위로 유리-계 기판의 영률이며, STE는 Pa·m 단위로 유리-계 물품의 저장된 변형 에너지이다.
관점 (37)에 따르면, 관점 (35) 또는 (36)의 방법은 제공되며, 여기서, 유리-계 기판은 유리 세라믹을 포함한다.
관점 (38)에 따르면, 관점 (35) 내지 (37) 중 어느 하나의 방법은 제공되며, 여기서, 이온 교환 단계는, 유리-계 기판을 용융염 욕조와 접촉시키는 단계를 포함한다.
관점 (38)에 따르면, 관점 (38)의 방법은 제공되며, 여기서, 용융염 욕조는 질산 나트륨 및 질산 칼륨 중 적어도 하나를 포함한다.
관점 (40)에 따르면, 관점 (38) 또는 (39)의 방법은 제공되며, 여기서, 접촉시키는 단계는 4 시간 이상 내지 48 시간 이하로 연장된다.
관점 (41)에 따르면, 관점 (38) 내지 (40) 중 어느 하나의 방법은 제공되며, 여기서, 접촉시키는 단계 동안에 용융염 욕조는 400℃ 이상 내지 500℃ 이하의 온도에 있다.
관점 (42)에 따르면, 관점 (35) 내지 (41) 중 어느 하나의 방법에 의해 제조된 유리-계 물품은 제공된다.
관점 (43)에 따르면, 전면, 소비자 전자 제품은 제공된다. 상기 소비자 전자 제품은: 후면 및 측면을 갖는 하우징(housing); 상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 제공되고, 적어도 컨트롤러(controller), 메모리(memory), 및 상기 하우징의 전면에 또는 인접하게 제공되는 디스플레이를 포함하는 전기 구성요소(electrical components); 및 상기 디스플레이 위에 배치된 커버 유리를 포함하며, 여기서, 상기 하우징의 일부 또는 커버 유리의 일부 중 적어도 하나는 관점 (1) 내지 (34) 또는 (42) 중 어느 하나의 유리-계 물품을 포함한다.
부가적인 특색 및 장점들은 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 다양한 구현 예를 설명하고, 청구된 주제의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 수반되는 도면은 다양한 구현 예의 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 병합되며, 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 여기에 기재된 다양한 구현 예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다.
도 1은, 파괴 인성(KIC)을 결정하기 위해 활용된 샘플 및 이의 단면의 개략도이다.
도 2는, 여기에 개시되고 기재된 구현 예에 따른 유리-계 물품의 표면 상에 압축 응력 층을 갖는 유리-계 물품의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 3a는, 여기에 개시된 유리-계 물품 중 어느 하나를 포함하는 대표적인 전자 장치의 평면도이다.
도 3b는, 도 3a의 대표적인 전자 장치의 사시도이다.
도 4는, 다양한 비교 예 및 구현 예에 대한 수학식 1의 값의 함수에 따른 낙하 성능(drop performance)의 플롯(plot)이다.
도 5는, 다양한 비교 예 및 구현 예에 대한 수학식 2의 값의 함수에 따른 낙하 성능의 플롯이다.
이하 언급은 다양한 구현 예에 따른 유리-계 물품에 대해 상세하게 이루어질 것이다. 여기에서 활용된 바와 같은, "유리-계"는, 유리 또는 유리-세라믹 조성물과 같은, 유리를 포함하는 물품을 나타낸다. 일반적으로, "유리-계 물품"은, 이온 교환 전 물품을 지칭하고, "유리-계 물품"은 이온 교환된 물품을 지칭한다.
유리-계 물품은 개선된 낙하 성능을 나타낸다. 유리-계 물품은 유리-계 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되는 압축 응력 층을 포함한다. 유리-계 물품은, 유리-계 물품의 유리 조성물 및 응력 프로파일(stress profile) 특징들에 의해 영향을 받는 다양한 특성을 기초한 원하는 낙하 성능과 관련된 수학식의 최소 값을 나타낸다.
몇몇 구현 예에서, 유리-계 물품은 하기 수학식 1을 특징으로 한다:
[수학식 1]
Figure pct00019
여기서, KIC는 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 Pa·m0.5 단위로 유리-계 기판의 파괴 인성이고, DOC는 meters 단위로 압축의 깊이이며, t는 meters 단위로 유리-계 물품의 두께이고, STE는 Pa·m 단위로 유리-계 물품의 저장된 변형 에너지이다. 유리-계 물품의 두께에 대한 수학식 1의 의존성은 다른 두께에 걸친 유리-계 물품의 성능의 비교를 가능하게 한다. 구현 예에서, 유리-계 물품은, 8.0×1011 Pa2.5m1.5 이상, 예컨대, 9.0×1011 Pa2.5m1.5 이상, 9.5×1011 Pa2.5m1.5 이상, 1.0×1012 Pa2.5m1.5 이상, 또는 그 이상의 수학식 1의 값을 나타낼 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 유리-계 물품은 하기 수학식 1A를 특징으로 한다:
[수학식 1A]
Figure pct00020
여기서, KIC는 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 Pa·m0.5 단위로 유리-계 기판의 파괴 인성이고, DOC는 meters 단위로 압축의 깊이이며, STE는 Pa·m 단위로 유리-계 물품의 저장된 변형 에너지이다. 구현 예에서, 유리-계 물품은, 6.0×108 Pa2.5m2.5 이상, 예컨대, 6.5×108 Pa2.5m2.5 이상, 7.5×108 Pa2.5m2.5 이상, 8.0×108 Pa2.5m2.5 이상, 또는 그 이상의 수학식 1A의 값을 나타낼 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 유리-계 물품은, 하기 수학식 2를 특징으로 한다:
[수학식 2]
Figure pct00021
여기서, KIC는 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 Pa·m0.5 단위로 유리-계 기판의 파괴 인성이고, DOC는 meters 단위로 압축의 깊이이며, H는 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 Pascals 단위로 유리-계 기판의 경도이고, E는 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 Pascals 단위로 유리-계 기판의 영률이며, STE는 Pa·m 단위로 유리-계 물품의 저장된 변형 에너지이다. 구현 예에서, 유리-계 물품은, 4.5×107 Pa2.5m2.5 이상, 예컨대, 5.0×107 Pa2.5m2.5 이상, 5.5×107 Pa2.5m2.5 이상, 또는 그 이상의 수학식 2의 값을 나타낼 수 있다.
수학식 1, 1A, 및 2 중 하나 또는 모두를 만족시키는 유리-계 물품은, 유리-계 물품을 전자 장치에 사용하기에 특히 적합하게 만드는 품질인, 개선된 낙하 성능을 나타낸다. 이러한 방식으로, 유리 조성물에 기인하는 특성 및 유리-계 물품의 응력 프로파일에 기인하는 특성의 특정 조합의 효과는, 전자 장치에 사용하기 위한 유리-계 물품을 선택하는 경우 전체적으로 고려될 수 있다. KIC는 균열을 전파하는데 필요한 에너지를 나타내는 것으로 수학식에 포함되며, 유리-계 물품의 파손은, 인장 영역 내로 균열의 전파에 적어도 부분적으로 의존한다. 낙하 성능은 KIC의 제곱에 비례한다. DOC는 균열이 인장 영역에 도달하기 위해 전파되어야 하는 깊이를 나타내는 것으로 수학식에 포함되며, DOC가 깊을수록 인장 영역에 도달하기 전에 더 큰 균열 전파 깊이(crack propagation depth)를 필요로 하여 파손에 대한 더 큰 저항성을 제공한다. STE는 이온 교환으로 인한 강화의 정도를 나타내는 것으로 수학식에 포함되며, 이는 유리-계 물품의 파손에 대한 저항성을 증가시킬 수 있다. STE의 제곱근은, 유리-계 물품의 취약성 한도(frangibility limit)와 STE의 제곱근 사이에 관계로 인해 통합된다.
수학식 1, 1A, 및 2에서, 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 유리-계 기판을 지칭하는 특성은, 일반적으로 유리-계 물품을 형성하기 위해 이온 교환된 유리-계 기판의 조성물 및 상 군집에 의존한다. 실제로, 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집은, 당 업계에 공지된 기술에 의해 측정될 수 있으며, 측정된 조성물 및 상 군집을 갖는 제조된 유리-계 기판의 KIC, H, 및 E 값들은 측정될 수 있다. 부가적으로, 유리-계 물품의 중심은, 이온 교환 공정에 의해 영향을 받지 않거나 또는 최소한으로 영향을 받으므로, 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집은 유리-계 기판의 조성물과 실질적으로 동일하거나 또는 동일한다. 이러한 이유로, 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집을 갖는 유리 기판의 KIC, H, E 값들은, 이온 교환 처리 전 유리-계 기판의 이러한 특성을 측정하여 결정될 수 있다.
유리-계 물품의 특성들은 이하 논의될 것이다. 이러한 특성들은 유리-계 조성물의 성분량 또는 유리-계 물품의 응력 프로파일을 변경시켜 달성될 수 있다.
구현 예에 따른 유리-계 물품을 형성하는데 활용된 조성물은, 높은 파괴 인성(KIC)을 갖는다. 상기 수학식 1 및 2에서 입증된 바와 같이, 파괴 인성은 유리-계 물품의 낙하 성능에 큰 영향을 미친다. 몇몇 구현 예에서, 유리-계 물품을 형성하는데 활용된 조성물은, 0.75 MPa m0.5 이상, 예컨대, 0.76 MPa m0.5 이상, 0.77 MPa m0.5 이상, 0.78 MPa m0.5 이상, 0.79 MPa m0.5 이상, 0.80 MPa m0.5 이상, 0.81 MPa m0.5 이상, 0.82 MPa m0.5 이상, 0.83 MPa m0.5 이상, 0.84 MPa m0.5 이상, 0.86 MPa m0.5 이상, 0.87 MPa m0.5 이상, 0.88 MPa m0.5 이상, 0.89 MPa m0.5 이상, 0.90 MPa m0.5 이상, 0.91 MPa m0.5 이상, 0.92 MPa m0.5 이상, 0.93 MPa m0.5 이상, 0.94 MPa m0.5 이상, 0.95 MPa m0.5 이상, 0.96 MPa m0.5 이상, 0.97 MPa m0.5 이상, 0.98 MPa m0.5 이상, 0.99 MPa m0.5 이상, 1.00 MPa m0.5 이상, 1.01 MPa m0.5 이상, 1.02 MPa m0.5 이상, 1.03 MPa m0.5 이상, 1.04 MPa m0.5 이상, 1.05 MPa m0.5 이상, 1.06 MPa m0.5 이상, 1.07 MPa m0.5 이상, 1.08 MPa m0.5 이상, 1.09 MPa m0.5 이상, 1.10 MPa m0.5 이상, 1.11 MPa m0.5 이상, 1.12 MPa m0.5 이상, 1.13 MPa m0.5 이상, 1.14 MPa m0.5 이상, 1.15 MPa m0.5 이상, 1.16 MPa m0.5 이상, 1.17 MPa m0.5 이상, 1.18 MPa m0.5 이상, 1.19 MPa m0.5 이상, 1.20 MPa m0.5 이상, 1.21 MPa m0.5 이상, 1.22 MPa m0.5 이상, 1.23 MPa m0.5 이상, 1.24 MPa m0.5 이상, 1.25 MPa m0.5 이상, 1.26 MPa m0.5 이상, 1.27 MPa m0.5 이상, 1.28 MPa m0.5 이상, 1.29 MPa m0.5 이상, 1.30 MPa m0.5 이상, 1.31 MPa m0.5 이상, 1.32 MPa m0.5 이상, 1.33 MPa m0.5 이상, 또는 1.34 MPa m0.5 이상의 KIC 값을 나타낸다. 구현 예에서, 유리-계 물품을 형성하는데 활용된 조성물은, 0.75 MPa m0.5 이상 내지 1.34 MPa m0.5 이하, 예컨대, 0.76 MPa m0.5 이상 내지 1.33 MPa m0.5 이하, 0.77 MPa m0.5 이상 내지 1.32 MPa m0.5 이하, 0.78 MPa m0.5 이상 내지 1.31 MPa m0.5 이하, 0.79 MPa m0.5 이상 내지 1.30 MPa m0.5 이하, 0.80 MPa m0.5 이상 내지 1.29 MPa m0.5 이하, 0.81 MPa m0.5 이상 내지 1.28 MPa m0.5 이하, 0.82 MPa m0.5 이상 내지 1.27 MPa m0.5 이하, 0.83 MPa m0.5 이상 내지 1.26 MPa m0.5 이하, 0.84 MPa m0.5 이상 내지 1.25 MPa m0.5 이하, 0.85 MPa m0.5 이상 내지 1.24 MPa m0.5 이하, 0.86 MPa m0.5 이상 내지 1.23 MPa m0.5 이하, 0.87 MPa m0.5 이상 내지 1.22 MPa m0.5 이하, 0.88 MPa m0.5 이상 내지 1.21 MPa m0.5 이하, 0.89 MPa m0.5 이상 내지 1.20 MPa m0.5 이하, 0.90 MPa m0.5 이상 내지 1.19 MPa m0.5 이하, 0.91 MPa m0.5 이상 내지 1.18 MPa m0.5 이하, 0.92 MPa m0.5 이상 내지 1.17 MPa m0.5 이하, 0.93 MPa m0.5 이상 내지 1.16 MPa m0.5 이하, 0.94 MPa m0.5 이상 내지 1.15 MPa m0.5 이하, 0.95 MPa m0.5 이상 내지 1.14 MPa m0.5 이하, 0.96 MPa m0.5 이상 내지 1.13 MPa m0.5 이하, 0.97 MPa m0.5 이상 내지 1.12 MPa m0.5 이하, 0.98 MPa m0.5 이상 내지 1.11 MPa m0.5 이하, 0.99 MPa m0.5 이상 내지 1.10 MPa m0.5 이하, 1.00 MPa m0.5 이상 내지 1.09 MPa m0.5 이하, 1.01 MPa m0.5 이상 내지 1.08 MPa m0.5 이하, 1.02 MPa m0.5 이상 내지 1.07 MPa m0.5 이하, 1.03 MPa m0.5 이상 내지 1.06 MPa m0.5 이하, 1.04 MPa m0.5 이상 내지 1.05 MPa m0.5 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위에서 KIC 값을 나타낸다. 몇몇 구현 예에서, 유리-계 물품을 형성하는데 활용된 조성물은, 0.90 MPa m0.5 이상의 KIC 값을 나타낸다. 몇몇 구현 예에서, 유리-계 물품을 형성하는데 활용된 조성물은, 1.5 MPa m0.5 이하의 KIC 값을 나타낸다.
여기에서 활용된 바와 같은, KIC 파괴 인성은, 이중 외팔보 빔(DCB) 방법에 의해 측정된다. KIC 값은 유리-계 물품을 형성하기 위해 이온 교환되기 전 유리-계 기판에 대해 측정된다. DCB 시편 기하학적 구조(specimen geometry)는, 균열 길이(a), 적용된 하중(P), 단면 치수(w 및 2h), 및 균열-가이딩 그루브(crack-guiding groove)의 두께(b)인, 중요 파라미터와 함께, 도 1에 나타낸다. 샘플은 폭(2h = 1.25 ㎝) 및 두께 범위, w = 0.3 ㎜ 내지 1 ㎜의 직사각형으로 절단되며, 샘플의 전체 길이는 임계 치수가 아니며, 5 ㎝에서 10 ㎝까지 다양한다. 샘플 홀더 및 로드(load)에 샘플을 부착하는 수단을 제공하기 위해 다이아몬드 드릴(diamond drill)로 양쪽 끝에 홀(hole)은 천공된다. 균열 "가이딩 그루브"는 다이아몬드 블레이드(diamond blade)를 갖는 웨이퍼 다이싱 쏘(wafer dicing saw)를 사용하여 양 평면들 상에 샘플의 길이로 절개되어, 블레이드 두께에 상응하는 180 ㎛의 높이로, 총 플레이트 두께의 대략 절반인, 물질의 "웹(web)"을 남긴다 (도 1에서 치수 b). 다이싱 쏘의 고정밀 치수 공차는, 샘플-간 변동을 최소화한다. 다이싱 쏘는 또한 a = 15 ㎜인 초기 균열을 절단하는데 사용된다. 이러한 최종 작업의 결과로써, 물질의 매우 얇은 웨지(wedge)는 (블레이드 곡률로 인해) 균열 팁 근처에서 생성되어, 샘플에서 더 쉬운 균열 개시를 가능하게 한다. 샘플은 샘플의 하부 홀에서 강철 와이어로 금속 샘플 홀더에 장착된다. 샘플은 또한 낮은 로딩 조건(low loading conditions)하에서 샘플 수준을 유지하기 위해 반대 말단 상에 지지된다. 로드 셀(FUTEK, LSB200)과 직렬로 연결된 스프링은, 위쪽 홀에 건 다음, 확장되고, 로프 및 고정밀 슬라이드를 사용하여 점차적으로 하중을 적용한다. 균열은 디지털 카메라 및 컴퓨터에 부착된 5 ㎛ 해상도(resolution)를 갖는 현미경을 사용하여 모니터링된다. 적용된 응력 강도(KP)는, 하기 수학식 3을 사용하여 계산된다:
[수학식 3]
Figure pct00022
각 샘플에 대해, 균열은 먼저 웹의 팁에서 시작된 다음, 첫시작 균열은, 응력 강도(stress intensity)를 정확하게 계산하기 위해 수학식 3에 대해 요구되는, 치수(a/h)의 비가 1.5를 초과할 때까지, 신중하게 준-임계적으로 성장된다. 이 지점에서, 균열 길이(a)는, 5㎛ 해상도를 갖는 이동 현미경(traveling microscope)을 사용하여 측정 및 기록된다. 한 방울의 톨루엔은 그 다음 균열 그루브 내에 놓고, 모세관력에 의해 그루브의 전체 길이를 따라 위킹되어(wicked), 파괴 인성이 도달될 때까지 균열이 움직이지 않도록 고정시킨다. 하중은 그 다음 샘플 파단이 발생할 때까지 증가되고, 임계 응력 강도(KIC)는 파손 하중 및 샘플 치수로부터 계산되며, KP는 측정 방법으로 인해 KIC와 같다.
유리-계 물품을 형성하기 위해 활용된 유리 조성물의 영률(E)은, 수학식 1 및 2에 의해 입증된 바와 같이, 유리-계 물품의 낙하 성능과 음의 상관관계를 갖는다. 구현 예에서, 유리-계 물품을 형성하는데 활용된 조성물은, 75 GPa 이상 내지 120 GPa 이하, 예컨대, 76 GPa 이상 내지 115 GPa 이하, 77 GPa 이상 내지 113 GPa 이하, 78 GPa 이상 내지 112 GPa 이하, 79 GPa 이상 내지 111 GPa 이하, 80 GPa 이상 내지 110 GPa 이하, 81 GPa 이상 내지 109 GPa 이하, 82 GPa 이상 내지 108 GPa 이하, 83 GPa 이상 내지 107 GPa 이하, 84 GPa 이상 내지 106 GPa 이하, 85 GPa 이상 내지 105 GPa 이하, 86 GPa 이상 내지 104 GPa 이하, 87 GPa 이상 내지 103 GPa 이하, 88 GPa 이상 내지 102 GPa 이하, 89 GPa 이상 내지 101 GPa 이하, 90 GPa 이상 내지 100 GPa 이하, 91 GPa 이상 내지 99 GPa 이하, 92 GPa 이상 내지 98 GPa 이하, 93 GPa 이상 내지 97 GPa 이하, 94 GPa 이상 내지 96 GPa 이하, 또는 95 GPa, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 영률(E)을 나타낸다. 구현 예에서, 유리-계 물품을 형성하는데 활용된 조성물은, 80 GPa 이상 내지 120 GPa 이하의 영률(E)을 나타낸다. 본 개시에 언급된 영률 값은, 명칭이 "Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts"인, ASTM E2001-13에 서술된 일반 타입의 공명 초음파 분광법에 의해 측정된 바와 같은 값을 지칭한다.
유리-계 물품을 형성하기 위해 활용된 유리 조성물의 경도(H)는, 수학식 1 및 2에 의해 입증된 바와 같이, 유리-계 물품의 낙하 성능과 양의 상관관계를 갖는다. 구현 예에서, 유리-계 물품을 형성하는데 활용된 조성물은, 6.0 GPa 이상 내지 8.0 GPa 이하, 예컨대, 6.1 GPa 이상 내지 7.9 GPa 이하, 6.2 GPa 이상 내지 7.8 GPa 이하, 6.3 GPa 이상 내지 7.7 GPa 이하, 6.4 GPa 이상 내지 7.6 GPa 이하, 6.5 GPa 이상 내지 7.5 GPa 이하, 6.6 GPa 이상 내지 7.4 GPa 이하, 6.7 GPa 이상 내지 7.3 GPa 이하, 6.8 GPa 이상 내지 7.2 GPa 이하, 6.9 GPa 이상 내지 7.1 GPa 이하, 또는 7.0 GPa, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 경도(H)를 나타낸다. 본 개시에 언급된 경도 값은, 비커스 경도 시험(Vickers hardness test)에 의해 측정된 바와 같은 값을 지칭한다. 비커스 경도 시험은, 200g 하중으로 15초 동안 비커스 압입자 팁(indenter tip)을 이용한 압입을 포함한다.
유리-계 물품은 임의의 적당한 두께를 가질 수 있다. 유리-계 물품의 두께(t)는, 수학식 1에 의해 입증된 바와 같이, 유리-계 물품의 낙하 성능과 음의 상관관계를 갖는다. 구현 예에서, 유리-계 물품은, 0.2 ㎜ 이상 내지 2.0 ㎜ 이하, 예컨대, 0.3 ㎜ 이상 내지 1.0 ㎜ 이하, 0.4 ㎜ 이상 내지 0.9 ㎜ 이하, 0.5 ㎜ 이상 내지 0.8 ㎜ 이하, 0.6 ㎜ 이상 내지 0.7 ㎜ 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 두께(t)를 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 유리-계 물품은, 예컨대, 이온 교환에 의해 강화되어, 전자 장치 하우징 또는 디스플레이 커버용 물품과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 적용들 대해 내손상성이 있는 유리를 만든다. 도 2를 참조하면, 유리-계 물품은, 유리-계 물품의 표면으로부터 압축의 깊이(DOC)까지 연장되는 압축 응력 하에 있는 제1 영역(예를 들어, 도 2에서 제1 및 제2 압축 층(120, 122)) 및 유리-계 물품의 DOC로부터 중심 또는 내부 영역으로 연장되는 인장 응력 또는 중심 장력(CT) 하에 있는 제2 영역(예를 들어, 도 2에서 중심 영역(130))을 갖는다. 여기에 사용된 바와 같은, DOC는 유리-계 물품 내에 응력이 압축으로부터 인장으로 변화하는 깊이를 지칭한다. DOC에서, 응력은 양(압축) 응력으로부터 음(인장) 응력으로 교차하며, 따라서, 0의 응력 값을 나타낸다.
당 업계에서 보통 사용되는 관례에 따르면, 압축 또는 압축 응력은, 음(<0) 응력으로 표현되고, 장력 또는 인장 응력은 양(>0) 응력으로 표현된다. 그러나, 본 상세한 설명 전반에 걸쳐, CS는, 양수 또는 절대 값 - 즉, 여기에서 언급된 바와 같이, CS = ｜CS｜로 표현된다. 압축 응력(CS)은, 유리-계 물품의 표면에 또는 그 근처에서 최대 값을 가지며, CS는 기능에 따라 표면으로부터의 거리(d)에 따라 변한다. 도 2를 다시 참조하면, 제1 세그먼트(120)는 제1 표면(110)으로부터 깊이(d1)까지 연장되고, 제2 세그먼트(122)는 제2 표면(112)으로부터 깊이(d2)까지 연장된다. 종합하면, 이러한 세그먼트는 유리-계 물품(100)의 압축 또는 CS를 한정한다. (표면 CS 포함하는) 압축 응력은, Orihara Industrial Co., Ltd. (Japan)에 의해 제작된, FSM-6000과 같은 상업적으로 이용 가능한 기구를 사용하여 표면 응력 측정기(FSM)에 의해 측정된다. 표면 응력 측정은, 유리의 복굴절과 관련된, 응력 광학 계수(SOC)의 정확한 측정에 의존한다. SOC는 결과적으로 명칭이 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"이고, 이의 전체적인 내용이 여기에 참조로서 병합된, ASTM 표준 C770-16에 기재된 절차 C (유리 디스크 방법)에 따라 측정된다.
몇몇 구현 예에서, 유리-계 물품의 CS는, 300 MPa 이상 내지 1300 MPa 이하, 예컨대, 325 MPa 이상 내지 1250 MPa 이하, 350 MPa 이상 내지 1200 MPa 이하, 375 MPa 이상 내지 1150 MPa 이하, 400 MPa 이상 내지 1100 MPa 이하, 425 MPa 이상 내지 1050 MPa 이하, 450 MPa 이상 내지 1000 MPa 이하, 475 MPa 이상 내지 975 MPa 이하, 500 MPa 이상 내지 950 MPa 이하, 525 MPa 이상 내지 925 MPa 이하, 550 MPa 이상 내지 900 MPa 이하, 575 MPa 이상 내지 875 MPa 이하, 600 MPa 이상 내지 850 MPa 이하, 625 MPa 이상 내지 825 MPa 이하, 650 MPa 이상 내지 800 MPa 이하, 675 MPa 이상 내지 775 MPa 이하, 또는 700 MPa 이상 내지 750 MPa 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위이다. 몇몇 구현 예에서, 유리-계 물품의 CS는, 100 MPa 이상이다.
하나 이상의 구현 예에서, Na+ 및 K+ 이온은, 유리-계 물품 내로 교환되고, Na+ 이온은 K+ 이온보다 유리 물품 내로 더 깊은 깊이로 확산된다. K+ 이온의 침투의 깊이("칼륨 DOL")는, 이것이 이온 교환 공정의 결과로서 칼륨 침투의 깊이를 나타내기 때문에 DOC와 구별된다. 칼륨 DOL은 통상적으로 여기에 기재된 물품에 대한 DOC 미만이다. 칼륨 DOL은, CS 측정과 관련하여 전술된 바와 같은, 응력 광학 계수(SOC)의 정확한 측정에 의존하는, Orihara Industrial Co., Ltd. (Japan)에 의해 제작된, 상업적으로 이용 가능한 FSM-6000 표면 응력 측정기와 같은, 표면 응력 측정기를 사용하여 측정된다. 각각의 제1 및 제2 압축 층(120, 122)의 칼륨 DOL은, 5 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하, 예컨대, 6 ㎛ 이상 내지 25 ㎛ 이하, 7 ㎛ 이상 내지 20 ㎛ 이하, 8 ㎛ 이상 내지 15 ㎛ 이하, 또는 9 ㎛ 이상 내지 10 ㎛ 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위이다. 다른 구현 예에서, 각각의 제1 및 제2 압축 층(120, 122)의 칼륨 DOL은, 6 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하, 예컨대, 10 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하, 15 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하, 또는 25 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위이다. 또 다른 구현 예에서, 각각의 제1 및 제2 압축 층(120, 122)의 칼륨 DOL은, 5 ㎛ 이상 내지 25 ㎛ 이하, 예컨대, 5 ㎛ 이상 내지 20 ㎛ 이하, 5 ㎛ 이상 내지 15 ㎛ 이하, 또는 5 ㎛ 이상 내지 10 ㎛ 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위이다.
2개의 주 표면(도 2에서 110, 112)의 압축 응력은, 유리의 중심 영역(130)에 저장된 장력에 의해 균형이 이루어진다. 최대 중심 장력(CT) 및 DOC 값들은, 당 업계에 알려진 산란광 편광기(SCALP) 기술을 사용하여 측정된다. 굴절된 근거리-장(Refracted Near-field: RNF) 방법 또는 SCALP는, 응력 프로파일을 측정하는데 사용될 수 있다. RNF 방법이 응력 프로파일을 측정하기 위해 활용되는 경우, SCALP에 의해 제공된 최대 CT 값은, RNF 방법에 활용된다. 특히, RNF에 의해 측정된 응력 프로파일은, 힘 균형이 이루어지고, SCALP 측정에 의해 제공된 최대 CT 값으로 보정된다. RNF 방법은, 명칭이 "Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample"인, 미국 특허 제8,854,623호에 기재되어 있으며, 이의 전체적인 내용은 여기에 참조로서 병합된다. RNF 방법은 기준 블록(reference block)에 인접하게 유리 물품을 배치하는 단계, 1Hz 내지 50Hz의 속도로 직교 편광들(orthogonal polarizations) 사이에서 전환되는 편광-전환된 광 빔(polarization-switched light beam)을 발생시키는 단계, 편광-전환된 광 빔의 전력량을 측정하는 단계 및 편광-전환된 기준 신호를 발생시키는 단계를 포함하며, 여기서, 각각의 직교 편광에서 측정된 전력량은 서로 50% 이내이다. 상기 방법은, 다른 깊이에 대한 기준 블록 및 유리 샘플을 통해 편광-전환된 광 빔을 유리 샘플 내로 전송시키는 단계, 그 다음, 전송된 편광-전환된 광 빔을 릴레이 광학 시스템(relay optical system)을 사용하여 신호 광검출기(signal photodetector)로 릴레이시키는 단계를 더욱 포함하며, 상기 신호 광검출기는 편광-전환된 검출기 신호를 발생시킨다. 상기 방법은 또한 검출기 신호를 기준 신호로 분할하여 정규화된 검출기 신호를 형성시키는 분할 단계 및 상기 정규화된 검출기 신호로부터 유리 샘플의 프로파일 특성을 결정하는 단계를 포함한다.
구현 예에서, 유리-계 물품은, 95 MPa 이상, 예컨대, 100 MPa 이상, 105 MPa 이상, 110 MPa 이상, 110 MPa 이상, 120 MPa 이상, 130 MPa 이상, 140 MPa 이상, 또는 150 MPa 이상, 또는 그 이상의 최대 CT를 가질 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 유리-계 물품은, 200 MPa 이하, 예컨대, 190 MPa 이하, 180 MPa 이하, 170 MPa 이하, 160 MPa 이하, 150 MPa 이하, 140 MPa 이하, 130 MPa 이하, 120 MPa 이하, 110 MPa 이하, 또는 100 MPa 이하의 최대 CT를 가질 수 있다. 구현 예에서, 상기 범위들 중 어느 하나는, 임의의 다른 범위와 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 그러나, 다른 구현 예에서, 유리 물품은 95 MPa 이상 내지 200 MPa 이하, 예컨대, 100 MPa 이상 내지 190 MPa 이하, 110 MPa 이상 내지 180 MPa 이하, 120 MPa 이상 내지 170 MPa 이하, 130 MPa 이상 내지 160 MPa 이하, 또는 140 MPa 이상 내지 150 MPa 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 최대 CT를 가질 수 있다.
최대 중심 장력(CT)은 또한 유리-계 물품의 두께와 관련하여 기재될 수 있다. 구현 예에서, 유리-계 물품은, 120/√(t) MPa 이하, 예컨대, 115/√(t) MPa 이하, 110/√(t) MPa 이하, 100/√(t) MPa 이하, 90/√(t) MPa 이하, 80/√(t) MPa 이하, 70/√(t) MPa 이하, 60/√(t) MPa 이하, 50/√(t) MPa 이하, 40/√(t) MPa 이하, 30/√(t) MPa 이하, 20/√(t) MPa 이하, 10/√(t) MPa 이하, 또는 그 이하의 최대 CT를 가질 수 있고, 여기서, t의 단위는 ㎜이다. 구현 예에서, 유리-계 물품은, 10/√(t) MPa 이상, 예컨대, 20/√(t) MPa 이상, 30/√(t) MPa 이상, 40/√(t) MPa 이상, 50/√(t) MPa 이상, 60/√(t) MPa 이상, 70/√(t) MPa 이상, 80/√(t) MPa 이상, 90/√(t) MPa 이상, 100/√(t) MPa 이상, 110/√(t) MPa 이상, 또는 그 이상의 최대 CT를 가질 수 있고, 여기서, t의 단위는 ㎜이다. 구현 예에서, 유리-계 물품은, 10/√(t) MPa 이상 내지 120/√(t) MPa 이하, 예컨대, 20/√(t) MPa 이상 내지 110/√(t) MPa 이하, 30/√(t) MPa 이상 내지 100/√(t) MPa 이하, 40/√(t) MPa 이상 내지 90/√(t) MPa 이하, 50/√(t) MPa 이상 내지 80/√(t) MPa 이하, 60/√(t) MPa 이상 내지 70/√(t) MPa 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 최대 CT를 가질 수 있고, 여기서, t의 단위는 ㎜이다.
유리-계 물품은 임의의 적절한 압축의 깊이(DOC)를 가질 수 있다. 구현 예에서, DOC는, 75 ㎛ 이상 내지 300 ㎛ 이하, 예컨대, 85 ㎛ 이상 내지 290 ㎛ 이하, 95 ㎛ 이상 내지 280 ㎛ 이하, 100 ㎛ 이상 내지 270 ㎛ 이하, 110 ㎛ 이상 내지 260 ㎛ 이하, 120 ㎛ 이상 내지 250 ㎛ 이하, 130 ㎛ 이상 내지 240 ㎛ 이하, 140 ㎛ 이상 내지 230 ㎛ 이하, 150 ㎛ 이상 내지 220 ㎛ 이하, 160 ㎛ 이상 내지 210 ㎛ 이하, 170 ㎛ 이상 내지 200 ㎛ 이하, 180 ㎛ 이상 내지 190 ㎛ 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위이다.
DOC는, 몇몇 구현 예에서, 유리-계 물품의 두께(t)의 일부로서 여기에서 제공된다. 구현 예에서, 유리 물품은, 0.15t 이상 내지 0.40t 이하, 예컨대, 0.18t 이상 내지 0.38t 이하, 0.19t 이상 내지 0.36t 이하, 0.20t 이상 내지 0.34t 이하, 0.18t 이상 내지 0.32t 이하, 0.19t 이상 내지 0.30t 이하, 0.20t 이상 내지 0.29t 이하, 0.21t 이상 내지 0.28t 이하, 0.22t 이상 내지 0.27t 이하, 0.23t 이상 내지 0.26t 이하, 또는 0.24t 이상 내지 0.25t 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 압축의 깊이(DOC)를 가질 수 있다.
여기에 기재된 유리-계 물품은 임의의 적절한 양으로 저장된 인장 에너지(STE)를 나타낼 수 있다. 구현 예에서, 유리-계 물품는, 5 Pa·m 이상, 예컨대, 6 Pa·m 이상, 7 Pa·m 이상, 8 Pa·m 이상, 9 Pa·m 이상, 10 Pa·m 이상, 11 Pa·m 이상, 12 Pa·m 이상, 13 Pa·m 이상, 14 Pa·m 이상, 15 Pa·m 이상, 16 Pa·m 이상, 17 Pa·m 이상, 18 Pa·m 이상, 19 Pa·m 이상, 20 Pa·m 이상, 21 Pa·m 이상, 22 Pa·m 이상, 23 Pa·m 이상, 24 Pa·m 이상, 25 Pa·m 이상, 26 Pa·m 이상, 27 Pa·m 이상, 28 Pa·m 이상, 29 Pa·m 이상, 또는 그 이상의 STE를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리-계 물품는, 30 Pa·m 이하, 예컨대, 29 Pa·m 이하, 28 Pa·m 이하, 27 Pa·m 이하, 26 Pa·m 이하, 25 Pa·m 이하, 24 Pa·m 이하, 23 Pa·m 이하, 22 Pa·m 이하, 21 Pa·m 이하, 20 Pa·m 이하, 19 Pa·m 이하, 18 Pa·m 이하, 17 Pa·m 이하, 16 Pa·m 이하, 15 Pa·m 이하, 14 Pa·m 이하, 13 Pa·m 이하, 12 Pa·m 이하, 11 Pa·m 이하, 10 Pa·m 이하, 9 Pa·m 이하, 8 Pa·m 이하, 7 Pa·m 이하, 6 Pa·m 이하, 5 Pa·m 이하, 또는 그 이하의 STE를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리-계 물품은, 5 Pa·m 이상 내지 30 Pa·m 이하, 예컨대, 6 Pa·m 이상 내지 29 Pa·m 이하, 7 Pa·m 이상 내지 28 Pa·m 이하, 8 Pa·m 이상 내지 27 Pa·m 이하, 8 Pa·m 이상 내지 26 Pa·m 이하, 9 Pa·m 이상 내지 25 Pa·m 이하, 10 Pa·m 이상 내지 24 Pa·m 이하, 11 Pa·m 이상 내지 23 Pa·m 이하, 12 Pa·m 이상 내지 23 Pa·m 이하, 13 Pa·m 이상 내지 22 Pa·m 이하, 14 Pa·m 이상 내지 21 Pa·m 이하, 15 Pa·m 이상 내지 20 Pa·m 이하, 16 Pa·m 이상 내지 19 Pa·m 이하, 17 Pa·m 이상 내지 18 Pa·m 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 STE를 가질 수 있다.
여기에서 활용된 바와 같은, 유리-계 물품의 저장된 인장 에너지(STE)는, 다음 수학식 4를 사용하여 계산된다:
[수학식 4]
STE(Pa·m) = [1-υ]/Ε∫σ(z)^2dz
여기서, υ는 푸아송의 비이고, E는 영률이며, σ(z)는 두께 방향에서 위치(z)의 함수에 따른 응력이고, 적분은 인장 영역에 대해서만 수행된다. 수학식 4은, Suresh T. Gulati, Frangibility of Tempered Soda-Lime Glass Sheet, GLASS PROCESSING DAYS, The Fifth International Conference on Architectural and Automotive Glass, 13-15 Sept. 1997에, 수학식 번호 4로, 기재되어 있다. 본 개시에 언급된 푸아송의 비의 값은, 명칭이 "Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts"인, ASTM E2001-13에 서술된 일반 타입의 공명 초음파 분광법에 의해 측정된 대로의 값을 지칭한다.
유리-계 물품은, 유리-계 기판을 이온 교환 용액에 노출시켜 유리-계 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되는 압축 응력 층을 갖는 유리-계 물품을 형성시켜 형성될 수 있다. 이온 교환 공정은, 수학식 1, 1A, 및 2 중 어느 하나를 만족시키는 유리-계 물품을 생성하기에 충분한 조건하에서 수행될 수 있다. 구현 예에서, 이온 교환 용액은 용융 질산염일 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 이온 교환 용액은 용융된 KNO3, 용융된 NaNO3, 또는 이들의 조합일 수 있다. 특정 구현 예에서, 이온 교환 용액은, 약 95% 미만의 용융 KNO3, 예컨대, 약 90% 미만의 용융 KNO3, 약 80% 미만의 용융 KNO3, 약 70% 미만의 용융 KNO3, 약 60% 미만의 용융 KNO3, 또는 약 50% 미만의 용융 KNO3를 포함할 수 있다. 특정 구현 예에서, 이온 교환 용액은, 적어도 약 5%의 용융 NaNO3, 예컨대, 적어도 약 10%의 용융 NaNO3, 적어도 약 20%의 용융 NaNO3, 적어도 약 30%의 용융 NaNO3, 또는 적어도 약 40%의 용융 NaNO3를 포함할 수 있다. 다른 구현 예에서, 이온 교환 용액은, 약 95%의 용융 KNO3 및 약 5%의 용융 NaNO3, 약 94%의 용융 KNO3 및 약 6%의 용융 NaNO3, 약 93%의 용융 KNO3 및 약 7%의 용융 NaNO3, 약 80%의 용융 KNO3 및 약 20%의 용융 NaNO3, 약 75%의 용융 KNO3 및 약 25%의 용융 NaNO3, 약 70%의 용융 KNO3 및 약 30%의 용융 NaNO3, 약 65%의 용융 KNO3 및 약 35%의 용융 NaNO3, 또는 약 60%의 용융 KNO3 및 약 40%의 용융 NaNO3, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 예를 들어 나트륨 또는 칼륨 아질산염, 인산염, 또는 황산염과 같은, 다른 나트륨 및 칼륨염은 이온 교환 용액에 사용될 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 이온 교환 용액은, LiNO3와 같은, 리튬염을 포함할 수 있다.
유리-계 기판은, 유리-계 기판을 이온 교환 용액의 욕조에 담그거나, 이온 교환 용액을 유리-계 기판 상으로 분사시키거나, 또는 그렇지 않으면 이온 교환 용액을 유리-계 기판에 물리적으로 적용시켜 이온 교환 용액에 노출될 수 있다. 유리-계 기판에 노출시, 이온 교환 용액은, 구현 예에 따르면, 340℃ 이상 내지 500℃ 이하, 예컨대, 350℃ 이상 내지 490℃ 이하, 360℃ 이상 내지 480℃ 이하, 370℃ 이상 내지 470℃ 이하, 380℃ 이상 내지 460℃ 이하, 390℃ 이상 내지 450℃ 이하, 400℃ 이상 내지 440℃ 이하, 410℃ 이상 내지 430℃ 이하, 420℃, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 온도일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은, 2 시간 이상 내지 48 시간 이하, 예컨대, 4 시간 이상 내지 44 시간 이하, 8 시간 이상 내지 40 시간 이하, 12 시간 이상 내지 36 시간 이하, 16 시간 이상 내지 32 시간 이하, 20 시간 이상 내지 28 시간 이하, 24 시간, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 기간 동안 이온 교환 용액에 노출될 수 있다.
이온 교환 공정은, 예를 들어, 전체적인 내용이 여기에 참조로서 병합되는, 미국 특허출원 공개 제2016/0102011호에 개시된 바와 같은 개선된 압축 응력 프로파일을 제공하는 공정 조건하에서 이온 교환 용액에서 수행될 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 이온 교환 공정은, 유리 물품에서 포물선 응력 프로파일을 형성하도록 선택될 수 있으며, 예컨대, 이러한 응력 프로파일은 미국 특허출원 공개 제2016/0102014호에 기재되며, 이의 전체적인 내용은 여기에 참조로서 병합된다.
이온 교환 공정이 수행된 후, 유리-계 물품의 표면에서의 조성물은 이온 교환 공정을 거치기 전의 유리-계 기판의 조성물과 다른 것으로 이해되어야 한다. 이는, 예를 들어, Li+ 또는 Na+와 같은, 형성된-대로의 유리 내에 한 타입의 알칼리 금속 이온이, 예를 들어, Na+ 또는 K+와 같은, 더 큰 알칼리 금속 이온으로 각각 대체된 결과이다. 그러나, 유리-계 물품의 깊이의 중심에 또는 그 근처에서 유리 조성물 및 상 군집은, 구현 예들에서, 여전히 유리-계 기판의 조성물을 가질 것이다.
이온 교환되어 유리-계 물품을 형성하는 유리-계 기판은, 알칼리 알루미노실리케이트 조성물과 같은, 임의의 적절한 조성물을 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리-계 기판은, SiO2, Al2O3, B2O3, 및 적어도 하나의 알칼리 금속 산화물을 포함한다. 적어도 하나의 알칼리 금속 산화물은 유리-계 기판의 이온 교환을 용이하게 한다. 예를 들어, 유리-계 기판은, 유리-계 물품을 형성하기 위해 유리-계 기판 내로 Na+ 및 K+ 이온의 교환을 용이하게 하는 Li2O 및/또는 Na2O를 포함할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 유리-계 기판의 조성물은, 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등할 수 있다.
여기에 기재된 유리-계 기판의 구현 예에서, 구성 성분(예를 들어, SiO2, Al2O3, Li2O, 및 이와 유사한 것)의 농도는, 별도로 명시되지 않는 한, 산화물 기준으로 몰 퍼센트(mol%)로 제공된다. 이하, 구현 예에 따른 유리-계 기판의 구성요소는 개별적으로 논의된다. 하나의 구성요소의 다양하게 언급된 범위 중 어느 하나는, 임의의 다른 구성요소에 대해 다양하게 언급된 범위 중 어느 하나와 개별적으로 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
여기에 개시된 유리-계 기판의 구현 예에서, SiO2는 가장 큰 구성분이고, 따라서, SiO2는 유리 조성물로부터 형성된 유리 네트워크의 주요 구성분이다. 순수 SiO2는 상대적으로 낮은 CTE를 가지며, 알칼리가 없다. 그러나, 순수한 SiO2는 높은 용융점을 갖는다. 따라서, 유리-계 기판에 SiO2의 농도가 너무 높으면, 유리 조성물의 성형성(formability)은 감소될 수 있는데, 이는 SiO2의 농도가 높을수록 유리 용융의 어려움을 증가시켜, 궁극적으로, 유리의 성형성에 악영향을 미칠 수 있기 때문이다. 구현 예에서, 유리-계 기판은 일반적으로 50.0 mol% 이상 내지 69.0 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 SiO2를 포함한다. 구현 예에서, 유리-계 기판은, 51.0 mol% 이상 내지 68.0 mol% 이하, 예컨대, 52.0 mol% 이상 내지 67.0 mol% 이하, 53.0 mol% 이상 내지 66.0 mol% 이하, 54.0 mol% 이상 내지 65.0 mol% 이하, 55.0 mol% 이상 내지 64.0 mol% 이하, 56.0 mol% 이상 내지 63.0 mol% 이하, 57.0 mol% 이상 내지 62.0 mol% 이하, 58.0 mol% 이상 내지 61.0 mol% 이하, 또는 60.0 mol% 이상 내지 61.0 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 SiO2를 포함한다.
구현 예들의 유리-계 기판은, Al2O3를 더욱 포함할 수 있다. Al2O3는, SiO2와 유사한, 유리 네트워크 형성제(network former)로서 역할을 할 수 있다. Al2O3는 유리 조성물로부터 형성된 유리 용융물에서 이의 사면체 배위(tetrahedral coordination)로 인해 유리 조성물의 점도를 증가시킬 수 있어, Al2O3의 양이 너무 많은 경우, 유리 조성물의 성형성을 감소시킨다. 그러나, Al2O3의 농도가 유리-계 기판에서 SiO2의 농도 및 알칼리 산화물의 농도와 균형을 이루는 경우, Al2O3는 유리 용융물의 액상선 온도를 낮출 수 있고, 이에 의해 액상선 점도를 향상시키며, 퓨전 형성 공정(fusion forming process)과 같은, 특정 형성 공정과 유리 조성물의 호환성을 개선시킨다. 구현 예에서, 유리-계 기판은 일반적으로 12.5 mol% 이상 내지 25.0 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 농도로 Al2O3를 포함한다. 구현 예에서, 유리-계 기판은, 13.0 mol% 이상 내지 24.5 mol% 이하, 예컨대, 13.5 mol% 이상 내지 24.0 mol% 이하, 14.0 mol% 이상 내지 23.5 mol% 이하, 14.5 mol% 이상 내지 23.0 mol% 이하, 15.0 mol% 이상 내지 22.5 mol% 이하, 15.5 mol% 이상 내지 22.0 mol% 이하, 16.0 mol% 이상 내지 21.5 mol% 이하, 16.5 mol% 이상 내지 21.0 mol% 이하, 17.0 mol% 이상 내지 20.5 mol% 이하, 17.5 mol% 이상 내지 20.0 mol% 이하, 18.0 mol% 이상 내지 19.5 mol% 이하, 또는 18.5 mol% 이상 내지 19.0 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 Al2O3를 포함한다.
SiO2 및 Al2O3와 마찬가지로, B2O3는 유리-계 기판에 네트워크 형성제로 첨가될 수 있고, 이에 의해 유리 조성물의 용융성 및 성형성을 낮출 수 있다. 따라서, B2O3는 이러한 특성들을 과도하게 감소시키지 않는 양으로 첨가될 수 있다. 구현 예에서, 유리-계 기판은, 0 mol% 이상의 B2O3 내지 8.0 mol% 이하의 B2O3, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 B2O3를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리-계 기판은, 0.5 mol% 이상 내지 7.5 mol% 이하, 예컨대, 1.0 mol% 이상 내지 7.0 mol% 이하, 1.5 mol% 이상 내지 6.5 mol% 이하, 2.0 mol% 이상 내지 6.0 mol% 이하, 2.5 mol% 이상 내지 5.5 mol% 이하, 3.0 mol% 이상 내지 5.0 mol% 이하, 또는 3.5 mol% 이상 내지 4.5 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 B2O3를 포함할 수 있다.
유리-계 기판에 Li2O의 포함은, 이온 교환 공정의 더 우수한 제어를 가능하게 하고, 유리의 연화점을 더욱 낮추며, 이에 의해 유리의 제조가능성(manufacturability)을 증가시킨다. 구현 예에서, 유리-계 기판은, 일반적으로 8.0 mol% 이상 내지 18.0 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 Li2O를 포함한다. 구현 예에서, 유리-계 기판은, 8.5 mol% 이상 내지 17.5 mol% 이하, 예컨대, 9.0 mol% 이상 내지 17.0 mol% 이하, 9.5 mol% 이상 내지 16.5 mol% 이하, 10.0 mol% 이상 내지 16.0 mol% 이하, 10.5 mol% 이상 내지 15.5 mol% 이하, 11.0 mol% 이상 내지 15.0 mol% 이하, 11.5 mol% 이상 내지 14.5 mol% 이하, 12.0 mol% 이상 내지 14.0 mol% 이하, 또는 12.5 mol% 이상 내지 13.5 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 Li2O를 포함한다.
구현 예들에 따르면, 유리-계 기판은 또한, Na2O와 같은, Li2O 이외의 알칼리 금속 산화물을 포함할 수 있다. Na2O는, 유리 조성물의 이온 교환능(ion exchangeability)을 돕고, 또한 유리 조성물의 성형성 및 이에 의해 제조가능성을 개선시킨다. 그러나, Na2O가 유리-계 기판에 너무 많이 첨가되면, CTE는 너무 낮아질 수 있고, 용융점은 너무 높아질 수 있다. 구현 예에서, 유리-계 기판은 일반적으로 0.5 mol% 이상의 Na2O 내지 8.0 mol% 이하의 Na2O, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 Na2O를 포함한다. 구현 예에서, 유리-계 기판은, 1.0 mol% 이상 내지 7.5 mol% 이하, 예컨대, 1.5 mol% 이상 내지 7.0 mol% 이하, 2.0 mol% 이상 내지 6.5 mol% 이하, 2.5 mol% 이상 내지 6.0 mol% 이하, 3.0 mol% 이상 내지 5.5 mol% 이하, 3.5 mol% 이상 내지 5.0 mol% 이하, 또는 4.0 mol% 이상 내지 4.5 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 Na2O를 포함한다.
Na2O와 마찬가지로, K2O는 또한 이온 교환을 촉진하고, 압축 응력 층의 DOC를 증가시킨다. 그러나, K2O의 첨가는, 너무 낮은 CTE, 및 너무 높은 용융점을 유발할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 유리-계 기판은, K2O를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 실질적으로 칼륨이 없다. 여기에서 사용된 바와 같은, 용어 "실질적으로 없는"은, 성분이 0.01 mol% 미만과 같은, 오염원으로서 매우 소량으로 최종 유리에 존재할 수 있더라도, 배치 물질(batch material)의 성분으로 첨가되지 않음을 의미한다. 다른 구현 예에서, K2O는 유리-계 기판에 1 mol% 미만의 양으로 존재할 수 있다.
MgO는 유리의 점도를 낮추어, 유리의 성형성 및 제조가능성을 향상시킨다. 유리-계 기판에 MgO의 포함은 또한 유리 조성물의 변형점 및 영률을 개선시키고, 유리의 이온 교환 능력도 개선시킬 수 있다. 그러나, 너무 많은 MgO가 유리 조성물에 첨가되면, 유리 조성물의 밀도 및 CTE는 바람직하지 않게 증가된다. 구현 예에서, 유리-계 기판은 일반적으로 0 mol% 이상 내지 17.5 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 농도로 MgO를 포함한다. 구현 예에서, 유리-계 기판은, 0.5 mol% 이상 내지 17.0 mol% 이하, 예컨대, 1.0 mol% 이상 내지 16.5 mol% 이하, 1.5 mol% 이상 내지 16.0 mol% 이하, 2.0 mol% 이상 내지 15.5 mol% 이하, 2.5 mol% 이상 내지 15.0 mol% 이하, 3.0 mol% 이상 내지 14.5 mol% 이하, 3.5 mol% 이상 내지 14.0 mol% 이하, 4.0 mol% 이상 내지 13.5 mol% 이하, 4.5 mol% 이상 내지 13.0 mol% 이하, 5.0 mol% 이상 내지 12.5 mol% 이하, 5.5 mol% 이상 내지 12.0 mol% 이하, 6.0 mol% 이상 내지 11.5 mol% 이하, 6.5 mol% 이상 내지 11.0 mol% 이하, 7.0 mol% 이상 내지 10.5 mol% 이하, 7.5 mol% 이상 내지 10.0 mol% 이하, 8.0 mol% 이상 내지 9.5 mol% 이하, 또는 8.5 mol% 이상 내지 9.0 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 농도로 MgO를 포함한다.
CaO는 유리의 점도를 낮추어, 성형성, 변형점 및 영률을 향상시키고, 이온 교환 능력을 개선시킬 수 있다. 그러나, 유리-계 기판에 CaO를 너무 많이 첨가하면, 유리 조성물의 밀도 및 CTE는 증가된다. 구현 예에서, 유리-계 기판은 일반적으로 0 mol% 이상 내지 4.0 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 농도로 CaO를 포함한다. 구현 예에서, 유리-계 기판은, 0.5 mol% 이상 내지 3.5 mol% 이하, 예컨대, 1.0 mol% 이상 내지 3.0 mol% 이하, 또는 1.5 mol% 이상 내지 2.5 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 CaO를 포함한다.
La2O3는 유리의 인성을 증가시키고, 또한 유리의 영률 및 경도를 증가시킨다. 그러나, La2O3가 유리 조성물에 너무 많이 첨가되면, 유리는 실투(devitrification)에 취약해지고, 유리의 제조가능성은 저하된다. 구현 예에서, 유리-계 기판은 일반적으로 0 mol% 이상 내지 2.5 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 농도로 La2O3를 포함한다. 구현 예에서, 유리-계 기판은, 0.5 mol% 이상 내지 2.0 mol% 이하, 예컨대, 1.0 mol% 이상 내지 1.5 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 La2O3를 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 유리 조성물은, La2O3가 없거나 또는 실질적으로 없다.
Y2O3는 또한 유리의 인성을 증가시키고, 유리의 영률 및 경도를 증가시킨다. 그러나, 유리 조성물에 Y2O3를 너무 많이 첨가하면, 유리는 실투에 취약해지고, 유리의 제조가능성은 저하된다. 구현 예에서, 유리-계 기판은, 예컨대, 0 mol% 이상 내지 2.0 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 농도로 Y2O3를 포함한다. 구현 예에서, 유리-계 기판은, 0.5 mol% 이상 내지 1.5 mol% 이하의 양으로 Y2O3를 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 유리-계 기판은, Y2O3가 없거나 또는 실질적으로 없다.
TiO2는 또한 유리의 인성 증가에 기여하는 동시에 유리를 연화시킨다. 그러나, 너무 많은 TiO2가 유리 조성물에 첨가되면, 유리는 실투에 취약해지고, 바람직하지 않은 착색을 나타낸다. 구현 예에서, 유리-계 기판은, 예컨대, 0 mol% 이상 내지 2.0 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 농도로 TiO2를 포함한다. 구현 예에서, 유리-계 기판은, 0.5 mol% 이상 내지 1.5 mol% 이하의 양으로 TiO2를 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 유리-계 기판은, TiO2가 없거나 또는 실질적으로 없다.
ZrO2는 유리의 인성에 기여한다. 그러나, 너무 많은 ZrO2가 유리 조성물에 첨가되면, 적어도 부분적으로 유리에서 ZrO2의 낮은 용해도로 인해, 바람직하지 않은 지르코니아 함유물이 유리에 형성될 수 있다. 구현 예에서, 유리-계 기판은, 예컨대, 0 mol% 이상 내지 2.5 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 농도로 ZrO2를 포함한다. 구현 예에서, 유리-계 기판은, 0.5 mol% 이상 내지 2.0 mol% 이하, 예컨대, 1.0 mol% 이상 내지 1.5 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 ZrO2를 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 유리-계 기판은, ZrO2가 없거나 또는 실질적으로 없다.
SrO는 여기에 개시된 유리 조성물의 액상선 온도를 낮춘다. 구현 예에서, 유리-계 기판은 0 mol% 이상 내지 1.0 mol% 이하, 예컨대, 0.2 mol% 이상 내지 0.8 mol% 이하, 또는 0.4 mol% 이상 내지 0.6 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 SrO를 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 유리-계 기판은 SrO가 없거나 또는 실질적으로 없다.
구현 예에서, 유리-계 기판은 선택적으로 하나 이상의 청징제를 포함할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 청징제는, 예를 들어, SnO2를 포함할 수 있다. 이러한 구현 예에서, SnO2는, 0.2 mol% 이하, 예컨대, 0 mol% 이상 내지 0.1 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 유리-계 기판에 존재할 수 있다. 다른 구현 예에서, SnO2는 0 mol% 이상 내지 0.2 mol% 이하, 또는 0.1 mol% 이상 내지 0.2 mol% 이하, 및 상기 값들 사이에 모든 범위 및 서브-범위의 양으로 유리-계 기판에 존재할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 유리-계 기판은 SnO2가 없거나 또는 실질적으로 없다.
구현 예에서, 유리-계 기판은, 비소 및 안티몬 중 하나 또는 둘 모두가 실질적으로 없을 수 있다. 다른 구현 예에서, 유리-계 기판은 비소 및 안티몬 중 하나 또는 둘 모두가 없을 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 여기에 기재된 유리 물품은, 비정질 미세구조를 나타낼 수 있고, 실질적으로 결정 또는 결정자(crystallites)가 없을 수 있다. 다시 말하면, 유리 물품은 몇몇 구현 예에서 유리-세라믹 물질을 배제한다.
유리-계 기판은 유리 세라믹을 포함할 수 있다. 유리 세라믹은, 비정질 상 및 적어도 하나의 결정질 상을 포함하는, 상 군집을 특징으로 한다. 유리 세라믹의 결정질 상(들)은, 리튬 실리케이트, 베타-스포듀멘, 또는 스피넬 결정 구조와 같은, 임의의 적절한 결정 구조를 포함할 수 있다. 유리 세라믹을 함유하는 유리-계 기판은, 전구체 유리를 세라믹화하는 것과 같은, 임의의 적절한 방법으로 형성될 수 있다.
유리-계 기판은, 임의의 적절한 방법으로 제조될 수 있다. 구현 예에서, 유리-계 기판은, 슬롯 형성, 플로우트 형성, 압연 공정, 퓨전 형성 공정을 포함하는 공정에 의해 형성될 수 있다. 유리-계 기판을 형성하는 인발 공정은, 결함이 거의 없이 얇은 유리 물품을 형성할 수 있기 때문에 바람직한다.
유리-계 기판은, 이것이 형성될 수 있는 방식을 특징으로 할 수 있다. 예를 들어, 유리-계 기판은, 플로우트-형성 가능한 (즉, 플로우트 공정에 의해 형성됨), 다운-인발 가능한, 특히, 퓨전-형성 가능한 또는 슬롯-인발 가능한 (즉, 퓨전 인발 공정 또는 슬롯 인발 공정과 같은 다운 인발 공정에 의해 형성됨) 것을 특징으로 할 수 있다.
여기에 기재된 유리-계 물품의 몇몇 구현 예는, 다운-인발 공정에 의해 형성될 수 있다. 다운-인발 공정은 비교적 원래 그대로의 표면을 보유하는 균일한 두께를 갖는 유리-계 기판을 생성한다. 유리-계 기판 및 그 결과로 생긴 유리-계 물품의 평균 휨 강도가 표면 흠의 양과 크기에 의해 제어되기 때문에, 최소 접촉을 가진 원래 그대로의 표면은 더 높은 초기 강도를 갖는다. 부가적으로, 다운 인발된 유리-계 기판은, 이의 최종 적용에서 비용이 많이 드는 그라인딩 및 연마 없이 사용될 수 있는, 매우 평평하고 매끄러운 표면을 갖는다.
유리-계 기판의 몇몇 구현 예는, 퓨전-형성 가능한 (즉, 퓨전 인발 공정을 사용하여 형성 가능한) 것으로 기재될 수 있다. 퓨전 공정은, 용융 유리 원료를 수용하기 위한 채널(channel)을 갖는 인발 탱크를 사용한다. 채널은 채널의 양 측면 상에 채널의 길이를 따라 상부가 개방된 웨어(weirs)를 갖는다. 채널이 용융 물질로 채워지면, 용융 유리는 상기 웨어를 넘쳐 흐른다. 중력으로 인해, 용융 유리는 2개의 유동 유리 필름으로 인발 탱크의 외부 표면 아래로 흐른다. 인발 탱크의 외부 표면들은, 이들이 인발 탱크 아래의 에지에서 합쳐지도록 아래 안쪽으로 연장된다. 2개의 유동 유리 필름은 이러한 에지에서 융합하기 위해 합쳐지고, 단일 유동 유리 물품을 형성한다. 퓨전 인발 방법은, 채널을 넘쳐 흐르는 2개의 유리 필름이 함께 융합되기 때문에, 그 결과로 생긴 유리-계 기판의 외부 표면이 장치의 어떤 부분과도 접촉하지 않는다는 장점을 제공한다. 따라서, 퓨전 인발된 유리-계 기판의 표면 특성은, 이러한 접촉에 영향을 받지 않는다.
여기에 기재된 유리-계 기판의 몇몇 구현 예는, 슬롯 인발 공정에 의해 형성될 수 있다. 슬롯 인발 공정은 퓨전 인발 방법과는 구별된다. 슬롯 인발 공정에서, 용융된 원료 유리는 인발 탱크에 제공된다. 인발 탱크의 버텀은, 슬롯의 길이를 연장하는 노즐을 갖는 개방 슬롯을 갖는다. 용융된 유리는, 슬롯/노즐을 통해 흐르고, 연속적인 유리-계 기판으로 어닐링 영역으로 다운 인발된다.
여기에 개시된 유리-계 물품은, 디스플레이를 갖는 물품 (또는 디스플레이 물품) (예를 들어, 휴대폰, 태블릿, 컴퓨터, 내비게이션 시스템 및 이와 유사한 것을 포함하는, 소비자 전자제품), 건축용 물품, 수송용 물품 (예를 들어, 자동차, 기차, 항공기, 선박, 등), 가전 물품, 또는 약간의 투명성, 내-스크래치성, 내마모성 또는 이들의 조합이 요구되는 임의의 물품과 같은 또 다른 물품에 혼입될 수 있다. 여기에 개시된 유리-계 물품 중 어느 하나를 혼입하는 대표적인 물품은, 도 3a 및 3b에 나타낸다. 구체적으로, 도 3a 및 3b는, 전면(204), 후면(206), 및 측면(208)을 갖는 하우징(202); 상기 하우징 내부에 적어도 부분적으로 또는 하우징 내에 전체적으로 있고, 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 전면에 인접한 디스플레이(210)를 포함하는 전기 구성요소(도시되지 않음); 및 상기 디스플레이 위에 있도록 하우징의 전면에 또는 그 위에 커버 기판(212)을 포함하는 소비자 전자 장치(200)를 나타낸다. 커버 기판(212) 및/또는 하우징은 여기에 개시된 유리-계 물품 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
실시 예
구현 예는, 하기 실시 예에 의해 더욱 명확해질 것이다. 이들 실시 예는 전술된 구현 예를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
하기 표 1에서의 조성물을 갖는 유리-계 물품은 제조되며, 성분들의 농도는 mol%로 제공된다. 실시 예 1은, 유리 세라믹을 형성하기 위해 세라믹화된다. 유리-계 기판은 0.8 ㎜의 두께를 갖는다.
A B C D 1 2 3
SiO2 57.43 63.64 63.31 70.94 70.29 54.52 58.09
Al2O3 16.10 15.07 15.20 12.83 4.23 19.43 18.04
B2O3 2.34 6.74 1.86 7.91 6.05
P2O5 6.54 2.53 0.87
Li2O 5.93 6.82 8.22 21.35 11.70 11.36
Na2O 17.05 9.27 4.30 2.36 1.51 1.90 1.92
ZrO2 1.67
CaO 1.55 0.07 0.04
K2O 0.05
MgO 2.81 1.00 2.87 4.35 4.41
SnO2 0.07 0.05 0.05 0.06 0.08 0.04 0.05
TiO2
ZnO 1.17 0.83
SrO 1.02
Fe2O3 0.02
유리-계 기판은 그 다음 이온 교환되어 유리-계 물품을 생성한다. 유리-계 기판 및 유리-계 물품의 특성들은 하기 표 2에 제공된다. 영률(E), 경도(H), 및 파괴 인성(KIC)은, 유리-계 물품을 형성하기 위해 이온 교환되기 전에 유리-계 기판에 대해 측정된다. 낙하 성능을 측정하기 위해, 유리-계 물품은 스마트폰을 시뮬레이션하는 퍽(puck) 내로 로딩되고, 30 그릿 샌드페이퍼(grit sandpaper) 상으로 낙하되며, 낙하 성능은 유리-계 물품의 파손 전 최대 낙하 높이에 대해 ㎝로 보고된다.
A B C D 1 2 3
KIC 2
(MPa√m)		 0.65 0.75 0.87 0.84 1.34 0.96 0.95
E
(Gpa)		 65 74 77 80 110
H
(Gpa)		 4.802 5.253 5.733 5.929 7.428
DOC
(m)		 0.0001 0.00016 0.00017 0.000175 0.00015 0.00019 0.00019
DOC/t 0.13 0.20 0.21 0.22 0.19 0.24 0.24
STE
(Pa·m)		 18 12 17 20 8 24 24
KIC 2×DOC/t×√(STE)
(Pa2.5m1.5)		 2.24×1011 3.90×1011 6.63×1011 6.90×1011 9.52×1011 1.07×1012 1.05×1012
KIC 2×DOC×H/E×√(STE)
(Pa2.5m1.5)		 13242554 22130554 39500547 40926356 54876097
낙하 성능
(㎝)		 35 84 135 129 182 177 188
낙하 성능과 수학식 1의 값 사이에 관계는 도 4에 나타낸다. 낙하 성능과 수학식 2의 값 사이에 관계는 도 5에 나타낸다. 도 4 및 5에 의해 입증된 바와 같이, 수학식 1 및 2를 만족시키는 유리-계 물품은, 개선된 낙하 성능을 나타낸다. 도 4 및 5에서 입증된 바와 같이, 수학식 1 및 2를 만족시키는 실시 예 1-3 모두는, 수학식 1 및 2를 만족시키지 못하는 비교 예 A-D보다 더 우수한 낙하 성능을 나타냈다.
본 명세서에 개시된 모든 범위는, 범위가 개시되기 전 또는 후에 명시적으로 언급되었는지 여부에 관계없이 광범위하게 개시된 범위에 의해 포괄된 예외 없는 모든 범위 및 서브범위를 포함한다.
청구된 주제의 사상 및 범주를 벗어나지 않고, 여기에 기재된 구현 예들에 대해 다양한 변경 및 변화가 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 명세서는 여기에 기재된 다양한 구현 예들의 변경 및 변화를 포함하고, 이러한 변경 및 변화가 첨부된 청구범위 및 이의 균등물의 범주 내에 속하는 것으로 의도된다.

Claims (43)

  1. 유리-계 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되는 압축 응력 층을 포함하고,
    여기서, KIC 2×DOC/t×
    Figure pct00023
    ≥7.0×1011 Pa2.5m1.5이며, 여기서, KIC는 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 Pa·m0.5 단위로 유리-계 기판의 파괴 인성이고, DOC는 meters 단위로 압축의 깊이이며, t는 meters 단위로 유리-계 물품의 두께이고, STE는 Pa·m 단위로 유리-계 물품의 저장된 변형 에너지인, 유리-계 물품.
  2. 청구항 1에 있어서,
    KIC 2×DOC/t×
    Figure pct00024
    ≥8.0×1011 Pa2.5m1.5인, 유리-계 물품.
  3. 청구항 1에 있어서,
    KIC 2×DOC/t×
    Figure pct00025
    ≥9.0×1011 Pa2.5m1.5인, 유리-계 물품.
  4. 청구항 1에 있어서,
    KIC 2×DOC/t×
    Figure pct00026
    ≥9.5×1011 Pa2.5m1.5인, 유리-계 물품.
  5. 청구항 1에 있어서,
    KIC 2×DOC/t×
    Figure pct00027
    ≥1.0×1012 Pa2.5m1.5인, 유리-계 물품.
  6. 유리-계 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되는 압축 응력 층을 포함하고,
    여기서, KIC 2×DOC×
    Figure pct00028
    ≥5.6×108 Pa2.5m2.5이며, 여기서, KIC는 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 Pa·m0.5 단위로 유리-계 기판의 파괴 인성이고, DOC는 meters 단위로 압축의 깊이이며, t는 meters 단위로 유리-계 물품의 두께이고, STE는 Pa·m 단위로 유리-계 물품의 저장된 변형 에너지인, 유리-계 물품.
  7. 청구항 6에 있어서,
    KIC 2×DOC×
    Figure pct00029
    ≥6.0×108 Pa2.5m2.5인, 유리-계 물품.
  8. 청구항 6에 있어서,
    KIC 2×DOC×
    Figure pct00030
    ≥7.0×108 Pa2.5m2.5인, 유리-계 물품.
  9. 청구항 6에 있어서,
    KIC 2×DOC×
    Figure pct00031
    ≥8.0×108 Pa2.5m2.5인, 유리-계 물품.
  10. 유리-계 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되는 압축 응력 층을 포함하고,
    여기서, KIC 2×DOC×H/E×
    Figure pct00032
    ≥4.1×107 Pa2.5m2.5이며, 여기서, KIC는 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 Pa·m0.5 단위로 유리-계 기판의 파괴 인성이고, DOC는 meters 단위로 압축의 깊이이며, H는 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 Pascals 단위로 유리-계 기판의 경도이고, E는 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 Pascals 단위로 유리-계 기판의 영률이며, STE는 Pa·m 단위로 유리-계 물품의 저장된 변형 에너지인, 유리-계 물품.
  11. 청구항 10에 있어서,
    KIC 2×DOC×H/E×
    Figure pct00033
    ≥4.5×107 Pa2.5m2.5인, 유리-계 물품.
  12. 청구항 10에 있어서,
    KIC 2×DOC×H/E×
    Figure pct00034
    ≥5.0×107 Pa2.5m2.5인, 유리-계 물품.
  13. 청구항 10에 있어서,
    KIC 2×DOC×H/E×
    Figure pct00035
    ≥5.5×107 Pa2.5m2.5인, 유리-계 물품.
  14. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    DOC ≥ 75 ㎛인, 유리-계 물품.
  15. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    DOC ≤ 300 ㎛인, 유리-계 물품.
  16. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    DOC ≤ 0.4t인, 유리-계 물품.
  17. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    DOC ≥ 0.1t인, 유리-계 물품.
  18. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    95 MPa 이상의 최대 중심 장력(CT)를 포함하는, 유리-계 물품.
  19. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    120/
    Figure pct00036
    이하의 최대 중심 장력(CT)를 포함하고, 여기서, t는 ㎜ 단위인, 유리-계 물품.
  20. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품은 두께(t) ≤ 1.0 ㎜를 갖는, 유리-계 물품.
  21. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품은 두께(t) ≥ 0.3 ㎜를 갖는, 유리-계 물품.
  22. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    STE ≥ 20 Pa·m인, 유리-계 물품.
  23. 청구항 1 내지 21 중 어느 한 항에 있어서,
    5 Pa·m ≤ STE ≤ 10 Pa·m인, 유리-계 물품.
  24. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축 응력 층은 100 MPa 이상의 압축 응력(CS)을 포함하는, 유리-계 물품.
  25. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축 응력 층은 400 MPa 이상의 압축 응력(CS)을 포함하는, 유리-계 물품.
  26. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축 응력 층은 1300 MPa 이하의 압축 응력(CS)을 포함하는, 유리-계 물품.
  27. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품은 유리 세라믹을 포함하는, 유리-계 물품.
  28. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품은 SiO2, Al2O3, B2O3, 및 적어도 하나의 알칼리 금속 산화물을 포함하는, 유리-계 물품.
  29. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 유리-계 기판은 0.75 MPa
    Figure pct00037
    이상의 KIC를 갖는, 유리-계 물품.
  30. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 유리-계 기판은 1.5 MPa
    Figure pct00038
    이하의 KIC를 갖는, 유리-계 물품.
  31. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 유리-계 기판은, 6.0 GPa 이상의 경도(H)를 갖는, 유리-계 물품.
  32. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 유리-계 기판은, 8.0 GPa 이하의 경도(H)를 갖는, 유리-계 물품.
  33. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 유리-계 기판은, 80 GPa 이상의 영률(E)을 갖는, 유리-계 물품.
  34. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성물 및 상 군집과 동등한 조성물 및 상 군집을 갖는 유리-계 기판은, 120 GPa 이하의 영률(E)을 갖는, 유리-계 물품.
  35. 유리-계 기판을 이온 교환하여 유리-계 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되는 압축 응력 층을 갖는 유리-계 물품을 형성시키는, 이온 교환 단계를 포함하고,
    여기서, KIC 2×DOC/t×
    Figure pct00039
    ≥7.0×1011 Pa2.5m1.5이며, 여기서, KIC는 Pa·m0.5 단위로 유리-계 기판의 파괴 인성이고, DOC는 meters 단위로 압축의 깊이이며, t는 meters 단위로 유리-계 물품의 두께이고, STE는 Pa·m 단위로 유리-계 물품의 저장된 변형 에너지인, 방법.
  36. 유리-계 기판을 이온 교환하여 유리-계 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되는 압축 응력 층을 갖는 유리-계 물품을 형성시키는, 이온 교환 단계를 포함하고,
    여기서, KIC 2×DOC×H/E×
    Figure pct00040
    ≥4.1×107 Pa2.5m2.5이며, 여기서, KIC는 Pa·m0.5 단위로 유리-계 기판의 파괴 인성이고, DOC는 meters 단위로 압축의 깊이이며, H는 Pascals 단위로 유리-계 기판의 경도이고, E는 Pascals 단위로 유리-계 기판의 영률이며, STE는 Pa·m 단위로 유리-계 물품의 저장된 변형 에너지인, 방법.
  37. 청구항 35 또는 36에 있어서,
    상기 유리-계 기판은 유리 세라믹을 포함하는, 방법.
  38. 청구항 35 내지 37 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이온 교환 단계는, 유리-계 기판을 용융염 욕조와 접촉시키는 단계를 포함하는, 방법.
  39. 청구항 38에 있어서,
    상기 용융염 욕조는 질산 나트륨 및 질산 칼륨 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  40. 청구항 38 또는 39에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계는 4 시간 이상 내지 48 시간 이하로 연장되는, 방법.
  41. 청구항 38 내지 40 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉시키는 단계 동안에 용융염 욕조는 400℃ 이상 내지 500℃ 이하의 온도인, 방법.
  42. 청구항 35 내지 41 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 유리-계 물품.
  43. 전면, 후면 및 측면을 갖는 하우징;
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 제공되고, 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 인접하게 제공되는 디스플레이를 포함하는 전기 구성요소; 및
    상기 디스플레이 위에 배치된 커버 유리를 포함하며,
    여기서, 상기 하우징의 일부 또는 커버 유리의 일부 중 적어도 하나는 청구항 1 내지 34 또는 42 중 어느 한 항의 유리-계 물품을 포함하는, 소비자 전자 제품.
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