KR20210033001A - 강화된 천공 저항성을 갖는 재인발된 유리 - Google Patents

강화된 천공 저항성을 갖는 재인발된 유리 Download PDF

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베써니 존 앨더맨
패트릭 조셉 시모
콴-팅 쿠오
Ⅲ 로버트 리 스미스
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

재인발된 유리 요소, 제1 및 제2 주 표면, 및 상기 제1 주 표면 위에 배치되는 중합체 층을 포함하는 전자 장치용 커버 요소. 재인발된 유리 요소는 감소된 두께 및 1 나노미터 이하의 평균 표면 조도를 갖는다. 또한, 상기 커버 요소는 낙하 테스트 1에 따른 층에서 6 센티미터 초과, 또는 비-재인발된 유리 요소를 갖는 커버 요소의 대조군 펜 낙하 높이의 2.5배 이상의 펜 낙하 높이를 견딜 수 있다.

Description

강화된 천공 저항성을 갖는 재인발된 유리
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2018년 7월 17일에 제출된 미국 가출원 번호 제62/699210호의 35 U.S.C. §119 하의 우선권의 이익을 주장하며, 그 내용은 의존되고 전체가 여기에 참조로서 통합된다.
본 개시는 일반적으로 재인발된(redrawn) 유리 물품, 요소, 및 층, 및 이를 제조하기 위한 다양한 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 상기 구성요소의 천공 저항성 버전 및 이를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
장치 적용을 위한 유리 제품 및 구성요소의 박형(thin) 버전이 점점 더 바람직해지고 있다. 예를 들어, 유리는 손상으로부터 디스플레이 및 터치 센서를 보호하기 위해 수년 동안 전자 장치에 대한 커버로서 사용되었다. 기기 설계 변경을 지원하고, 전자 장치의 중량을 감소시키기 위해, 업계에서는 감소된 두께의 유리를 더 자주 사용한다.
상기 전자 장치 중 일부는 또한 플렉시블 디스플레이를 사용할 수 있다. 광학 투명성 및 열 안정성은 플렉시블 디스플레이 적용에 대해 종종 바람직한 특성이다. 또한, 플렉시블 디스플레이, 특히 터치 스크린 기능을 갖거나 및/또는 접힐 수 있는 플렉시블 디스플레이는 작은 벤드 반경에서의 파괴에 대한 내성을 포함하여, 높은 피로 및 천공 저항성을 가져야 한다.
종래의 플렉시블 유리 물질은 플렉시블 기판 및/또는 디스플레이 적용에 대한 많은 유익한 특성을 제공한다. 그러나 상기 적용에 유리 물질을 활용하려는 노력은 현재까지 대부분 성공하지 못했다. 일반적으로, 유리 기판은 매우 낮은 두께(< 25㎛)로 제조되어 작고 작은 벤드 반경을 달성할 수 있다. 상기 "박형" 유리 기판은 천공 저항성이 제한된다. 동시에, 더 두꺼운 유리 기판(> 150㎛)이 더 우수한 천공 저항성으로 제작될 수 있지만, 상기 기판은 벤딩 시의 충분한 피로 저항성 및 기계적 신뢰성이 결여된다.
따라서, 플렉시블 기판 및/또는 디스플레이 적용 및 기능, 특히 플렉시블 전자 장치 적용의 신뢰할 수 있는 사용을 위해 개선된 전자 장치 어셈블리, 및 상기 어셈블리를 위한 유리 커버 요소에 대한 요구가 있다.
본 개시는 일반적으로 재인발된 유리 물품, 요소, 및 층, 및 이를 제조하기 위한 다양한 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 상기 구성요소의 천공 저항성 버전 및 이를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
제1 관점에서, 약 25㎛ 내지 약 125㎛의 두께 및 1 nm 이하의 평균 표면 조도(Ra)를 갖는, 재인발된 유리 요소를 포함하는 커버 요소(element)가 있고, 상기 재인발된 유리 요소는 제1 주 표면, 제2 주 표면, 및 상기 재인발된 유리 요소의 제1 주 표면 위에 배치되는 중합체 층을 포함하며 더욱 가지며, 여기서 상기 커버 요소의 재인발된 유리 요소는 6 cm 초과의 펜 낙하 높이를 견딜 수 있으며, 여기서 상기 펜 낙하 높이는 낙하 테스트 1에 따라 측정된다.
관점 1의 몇몇 예에서, 상기 재인발된 유리 요소는 8 cm 초과, 10 cm 초과, 또는 14 cm 초과의 펜 낙하 높이를 견딜 수 있다.
관점 1의 또 다른 예에서, 상기 재인발된 유리 요소는 약 50㎛ 내지 약 75㎛의 두께를 포함한다.
관점 1의 또 다른 예에서, 상기 재인발된 유리 요소의 평균 표면 조도(Ra)는 0.7nm 이하 또는 0.4 nm 이하이다.
관점 1의 또 다른 예에서, 상기 중합체 층은 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트 또는 폴리 메틸 메타크릴레이트를 함유한다.
관점 1의 또 다른 예에서, 상기 중합체 층은 접착제에 의해 재인발 유리 요소에 커플링되고, 여기서 상기 접착제는 재인발된 유리 요소 및 중합체 층과 직접 접촉한다.
관점 1의 또 다른 예에서, 상기 커버 요소는 전자 장치와 더욱 조합된다.
제2 관점에서, 커버 요소 어셈블리를 제조하는 방법이 있고, 상기 방법은 재인발된 유리 시트 요소를 유리 시트, 예컨대 용융 인발된 유리 시트를 재인발함으로써 형성하는 단계, 상기 재인발된 유리 시트 요소는 제1 주 표면, 제2 주 표면, 약 25㎛ 내지 약 125㎛의 최종 두께, 및 1 nm 이하의 최종 평균 표면 조도(Ra)를 갖고; 중합체 층을 상기 재인발된 유리 시트 요소의 제1 주 표면 위에 배치하는 단계를 포함하며, 상기 중합체 층은 약 25㎛ 내지 약 125㎛의 두께를 갖고, 여기서 상기 커버 요소의 재인발된 유리 요소는 6cm 초과의 펜 낙하 높이를 견딜 수 있고, 여기서 상기 펜 낙하 높이는 낙하 테스트 1에 따라 측정된다.
관점 2의 하나의 예에서, 상기 유리 시트는 재인발된 유리 시트 요소를 형성하기 위한 재인발 전에 약 250㎛ 내지 약 750㎛의 두께를 갖는다.
관점 2의 또 다른 예에서, 상기 유리 시트는 재인발 로(furnace)로 공급되고, 상기 유리 시트는 약 100,000 poise 내지 약 10,000,000 poise의 점도를 갖기 위해 재인발 로에서 가열되며, 재인발된 유리 시트 요소를 형성하기 위해 약 25㎛ 내지 약 125㎛의 최종 두께로 인발된다.
관점 2의 또 다른 예에서, 상기 재인발된 유리 시트 요소의 평균 표면 조도(Ra)는 약 0.1 nm 내지 약 0.7 nm이다.
관점 2의 또 다른 예에서, 상기 재인발된 유리 시트 요소는 약 50㎛ 내지 약 75㎛의 두께를 갖는다.
관점 2의 또 다른 예에서, 상기 재인발된 유리 시트 요소는 10 cm 초과의 펜 낙하 높이를 견딜 수 있다.
관점 2의 또 다른 예에서, 상기 재인발된 유리 시트 요소는 약 10 cm 내지 약 16 cm의 펜 낙하 높이를 견딜 수 있다.
관점 2의 또 다른 예에서, 상기 중합체 층은 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 또는 폴리 메틸 메타크릴레이트를 포함한다.
관점 2의 또 다른 예에서, 상기 중합체 층은 접착제에 의해 재인발된 유리 시트 요소에 커플링되고, 여기서 상기 접착제는 재인발된 유리 시트 요소 및 중합체 층과 직접 접촉한다.
관점 2의 또 다른 예에서, 상기 방법은 중합체 층을 재인발된 유리 시트 요소의 주 표면 위에 배치하는 단계 전에, 재인발된 유리 시트 요소를 별개의 재인발된 유리 시트 파트로 커팅하는 단계를 더욱 포함한다.
상기 관점 중 어느 하나(또는 상기 관점의 예)는 단독으로 또는 상기 논의된 관점의 예 중 어느 하나 이상과 조합하여 제공될 수 있다; 예컨대, 상기 제1 관점은 단독으로 또는 상기 논의된 제1 관점의 예들 중 하나 이상과 조합하여 제공될 수 있다; 상기 제2 관점은 단독으로 또는 상기 논의된 제2 관점의 예들 중 하나 이상과 조합하여 제공될 수 있다; 기타 등등.
추가 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로는 그 설명으로부터 당업자에게 용이하게 명백해지거나, 상세한 설명, 청구항, 및 첨부된 도면을 포함하여, 본원에 설명되는 구현 예들을 실시함으로써 인식될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 단지 예시일 뿐이며, 청구항의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 프레임워크를 제공하기 위해 의도되는 것임이 이해되어야 한다. 도면은 하나 이상의 구현 예를 예시하고, 설명과 함께 다양한 구현 예의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다. 본원에 사용되는 방향 용어-예를 들어 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽, 앞, 뒤, 탑, 바텀-는 도면을 참조하여 만들어지며, 절대적인 방향을 의미하지는 않는다.
도 1은 본 개시의 관점에 따라 재인발된 유리 및 화학적으로 박형화된 유리를 형성하는 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 개시의 관점에 따른 재인발된 유리 층을 포함하는 스택 어셈블리의 단면도이다.
도 3은 본 개시의 관점에 따른 재인발된 유리 층을 포함하는 스택 어셈블리의 단면도이다.
도 4는 본 개시의 관점에 따른 다양한 상이한 유리 샘플의 펜-낙하 파괴 높이의 플롯이다.
도 5는 본 개시의 관점에 따른 큐브 코너 접촉 후 다양한 상이한 유리 샘플의 2점 굽힘 하에서의 파괴 확률 vs. 강도의 와이블(Weibull) 플롯이다.
도 6a는 본 개시의 관점에 따른 샘플 유리의 표면 이미지이다.
도 6b는 본 개시의 관점에 따른 샘플 유리의 표면 이미지이다.
도 7은 본 개시의 관점에 따른 샘플 유리의 표면 이미지이다.
이제 구현 예에 대한 참조가 상세하게 이루어질 것이며, 그 예는 첨부 도면에 예시되어 있다. 가능한 한, 동일한 참조 부호가 동일 또는 유사한 부분을 지칭하기 위해 도면 전체에 걸쳐 사용될 것이다. 범위는 "약" 하나의 특정 값에서 및/또는 "약" 다른 하나의 특정 값까지로 본원에서 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 다른 구현 예는 하나의 특정 값으로부터 및/또는 다른 특정 값까지 포함한다. 유사하게, 값들이 전단에 "약"을 사용하여, 근사치로 표현될 때, 특정 값이 다른 구현 예를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 명세서에서 범위의 수치 또는 종-점이 "약"을 언급하든 아니든, 범위의 수치 또는 종-점은 2개의 구현 예를 포함하는 것으로 의도된다: "약"에 의해 수정된 하나, 및 "약"에 의해 수정되지 않은 하나. 범위들의 각 종점이 다른 종점과의 관계에서 및 다른 종점과 독립적으로 중요하다는 것이 더욱 이해될 것이다.
본원에서 사용된 용어 "실질적인", "실질적으로", 및 이들의 변형은 설명된 특징이 값 또는 설명과 동일하거나 대략적으로 동일함에 주목하기 위한 것이다. 예를 들어, "실질적으로 평면" 표면은 평면 또는 대략적으로 평면인 표면을 나타내기 위한 것이다. 또한, "실질적으로"는 2개의 값이 동일 또는 대략적으로 동일함을 나타내기 위한 것이다. 몇몇 구현 예에서, "실질적으로"는 서로 약 5% 이내, 또는 서로 약 2% 이내와 같은 서로 약 10% 이내의 값을 나타낼 수 있다.
다른 특징 및 이점 중에서, 본 개시의 전자 장치 및 전자 장치 어셈블리의 커버 요소(및 이의 제조 방법)는 벤딩 시 기계적 신뢰성(예컨대, 정적 장력 및 피로), 및 높은 천공 및 충격 저항성을 제공한다. 커버 요소 및 전자 장치 어셈블리가 디스플레이, 예를 들어 폴더블(foldable) 디스플레이에 사용되는 경우, 천공 및 충격 저항성은 특히 유용하다.
예를 들어, 커버 요소 및/또는 전자 장치 어셈블리는 다음 중 하나 이상으로 사용될 수 있다: 디스플레이(예컨대 폴더블 디스플레이)의 사용자-대향 부분 상의 커버, 천공 및 충격 저항성이 특히 바람직한 위치; 장치 자체 내부에 배치되고, 전자 부품이 배치되는 기판; 또는 디스플레이 장치의 다른 곳. 대안적으로, 커버 요소 및/또는 전자 장치 어셈블리는 디스플레이를 갖지 않으나, 유리 층이 유리한 특성을 위해 사용되는 장치에서, 사용될 수 있다. 천공 및 충격 저항성은 커버 요소 및/또는 전자 장치 어셈블리가 장치의 외부 부분에 사용될 때, 특히 유용하고, 여기서 상기 외부는 환경 또는 이에 상호 작용할 사용자에게 노출되고, 상기 커버 요소는 본 개시에 설명된 바와 같은 박형 재인발된 유리 요소를 함유한다.
재인발된 유리 요소를 제조하는 것은 예를 들어, 원하는 두께로 유리 프리폼 물질을 가열하고, 인발하여, 재인발된 유리 요소를 형성하는 공정을 따를 수 있다. 도 1은 재인발된 유리 요소를 형성하기 위한 예시적인 방법(탑 박스) 및 화학적으로 박형화된 또는 에칭된 유리를 형성하기 위한 대안적인 방법(바텀 박스)의 흐름도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 더 효율적인 방법인 재인발 방법은 화학적으로 박형화 하는 방법에 비해 더 적은 처리 및 핸들링 단계를 포함한다. 도 1에 도시된 각 방법은 출발 유리 물질(유리 소스), 예를 들어 용융 인발된 유리로 시작한다. 재인발 공정에서, 유리 물질은 가열되고, 이후 유리 물질의 두께를 감소시키기 위해 재인발되며, 이는 500 마이크로미터(㎛ 또는 마이크론) 초과, 예를 들어 200㎛ 미만, 또는 25㎛ 내지 125㎛ 범위와 같은 원하는 두께까지일 수 있다. 재인발된 박형화된 유리는 단일화(예를 들어 레이저 단일화)되거나 커팅되어 미리 결정된 모양 및 차원을 갖는 유리 샘플(예컨대, 재인발된 유리 커버 요소)에 도달할 수 있다. 단일화된 유리 샘플은 커버 요소, 예를 들어 전자 장치용 커버 요소의 재인발된 유리 요소의 제조에 사용하기 위한 별개의 재인발된 유리 시트 파트일 수 있다. 상기 박형화된 유리는 예를 들어 기계적 스코어 및 파괴, 또는 레이저 커팅에 의해 단일화될 수 있다. 상기 공정은 평활한 표면(Smooth Surface)을 갖는 유리 기판을 생성한다.
도 1의 화학적 박형화 방법에서, 유리 소스 물질은 원하는 두께로, 예를 들어 약 200㎛로 제1 단계(제1 화학적 박형화)에서 화학적으로 박형화된다. 화학적으로 박형화된 유리는 위에서 언급한 바와 같이 통상적인 방법에 의해 선택적으로 단일화된다. 화학적으로 박형화된 유리 또는 단일화된 유리 조각의 에지는 피니싱되어(에지 피니시) 개선된 강도, 예를 들어 벤드 강도를 위해 에지의 결함을 감소시킨다. 에지 피니싱은 예를 들어 산 에지 에칭 또는 기계적 피니싱 또는 폴리싱과 같은 표준 방법에 의해 달성될 수 있다. 에지 피니싱된 단일화된 유리 조각은 200㎛ 미만의 최종 원하는 두께로 제2 박막화 단계(제2 화학적 박막화)에서 더욱 화학적으로 박막화된다. 에칭 시간 및/또는 에칭 용액 농도를 제어함으로써, 원하는 최종 두께가 달성될 수 있다. 산 에칭 용액(예컨대, 염산 또는 불산 에칭 용액)을 사용한 예시적인 에칭 속도는 분당 약 1 내지 2㎛ 제거이다. 상기 공정은 결함을 잠재적으로 갖는 표면(결함이 있는 표면)을 갖는 유리 기판을 생성할 가능성이 더 크다.
재인발된 유리는 전자 장치 어셈블리와 함께 사용하기 위한 커버 요소의 유리 요소로서 본 개시 전반에 걸쳐 사용된다. 도 2를 참조하면, 전자 장치 기판(150) 및 상기 기판(150) 위에 배치되고 직접적으로 접착되는 다층 커버 요소(100)를 포함하는 전자 장치 어셈블리(200), 또는 이의 일부가 도시된다. 상기 커버 요소(100)는 유리 요소 또는 층(50)을 포함한다. 유리 요소(50)는 두께(52), 제1 주 표면(54), 및 제2 주 표면(56)을 갖는다. 또한, 커버 요소(100)는 유리 요소(50)의 제1 주 표면(54) 위에 배치된, 소정의 두께(72)를 갖는, 중합체 층(70)을 또한 포함한다.
추가로 유리 요소(50)와 관련하여, 상기 두께(52)는 몇몇 구현 예에서 약 25㎛ 내지 약 200㎛의 범위일 수 있다. 다른 구현 예에서, 두께(52)는 약 25㎛ 내지 약 150㎛, 약 50㎛ 내지 약 125㎛, 또는 약 60㎛ 내지 약 100㎛, 또는 약 70㎛, 75㎛, 또는 80㎛의 범위일 수 있고, 이들 사이의 임의의 범위 및 하위 범위를 포함할 수 있다. 커버 요소(100)(또는 유리 물품)에서, 유리 요소(50)의 두께(52)의 증가는 커버 요소(50)의 대부분에 대해 추가 천공 저항성을 제공할 수 있다.
도 2에 도시된 전자 장치 어셈블리(200) 및 커버 요소(100)의 다른 구현 예에서, 유리 요소(50)는 하나의 유리 층을 포함한다. 다른 구현 예에서, 유리 요소(50)는 2 이상의 유리 층, 예를 들어, 서로 직접적으로 결합되는 2 이상의 유리 층을 포함할 수 있다.
또한, 본원에서 사용되는 용어 "유리"는 유리 및 유리-세라믹을 포함하여, 적어도 부분적으로 유리로 제조된 임의의 물질을 포함하는 것을 의미한다. "유리-세라믹"은 유리의 제어된 결정화를 통해 생산되는 물질을 포함한다. 구현 예에서, 유리-세라믹은 약 30% 내지 약 90% 결정도를 갖는다. 사용될 수 있는 유리 세라믹 시스템의 비-제한적인 예는 Li2O Х Al2O3 Х nSiO2 (즉, LAS 시스템), MgO Х Al2O3 Х nSiO2 (즉, MAS 시스템), 및 ZnO Х Al2O3 Х nSiO2 (즉, ZAS 시스템)을 포함한다.
몇몇 구현 예에서, 예를 들어, 도 2에서, 유리 요소(50)는 무-알칼리 알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 보로알루미노실리케이트, 및 실리케이트 유리 조성물로부터 제조될 수 있다. 유리 요소(50)는 또한 알칼리 함유 알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 보로알루미노실리케이트, 및 실리케이트 유리 조성물로부터 제조될 수 있다. 특정 구현 예에서, 알칼리 토류 개질제는 유리 요소(50)에 대한 전술한 어떤 조성물에도 첨가될 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 다음에 따른 유리 조성물은 유리 요소(50)에 적합하다: 64 내지 69%(mol% 기준)의 SiO2; 5 내지 12%의 Al2O3; 8 내지 23%의 B2O3; 0.5 내지 2.5%의 MgO; 1 내지 9%의 CaO; 0 내지 5%의 SrO; 0 내지 5%의 BaO; 0.1 내지 0.4%의 SnO2; 0 내지 0.1%의 ZrO2; 및 0 내지 1%의 Na2O. 몇몇 구현 예에서, 다음의 조성물이 유리 요소(50)로서 적합하다: ~67.4% (mol% 기준)의 SiO2; ~12.7%의 Al2O3; ~3.7%의 B2O3; ~2.4%의 MgO; 0%의 CaO; 0%의 SrO; ~0.1%의 SnO2; 및 ~13.7%의 Na2O. 몇몇 구현 예에서, mol% 기준의 다음의 조성물은 또한 유리 요소(50)로 적합하다: 68.9%의 SiO2; 10.3%의 Al2O3; 15.2%의 Na2O; 5.4%의 MgO; 및 0.2%의 SnO2. 몇몇 구현 예에서, 유리 요소(50)의 조성물은 상대적으로 낮은 탄성계수로 선택된다(다른 대안의 유리에 비해). 유리 요소(50)의 탄성계수는 예를 들어 전자 디스플레이 장치의 벤딩 또는 플렉싱과 같은, 사용하는 동안, 요소(50) 내의 인장 응력을 감소시킬 수 있다. 결함의 혼입을 최소화하면서 낮은 두께로의 제조 용이성, 벤딩 중에 발생하는 인장 응력을 상쇄하기 위한 잠재적인 압축 응력 영역의 개발 용이성, 광학 투명성 및/또는 내식성을 포함하나, 이에 제한되지 않는, 다른 기준이 유리 요소(50)의 조성물을 선택하기 위해 사용될 수 있다. 재인발된 유리 요소(50)의 사용은 선택적으로 위의 기준을 달성한다.
유리 요소(50)는 전자 장치에 사용하기 위한 다양한 물리적 형태 및 모양을 채택할 수 있다. 단면의 관점에서, 요소(50) 및 층(또는 층들)은 평탄하거나 평면 시트 파트일 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 요소(50)는 최종 적용에 따라 비-직선, 시트형 형태로 제작될 수 있다. 예로서, 타원형 디스플레이 및 베젤을 갖는 모바일 디스플레이 장치는 일반적으로 타원형의, 시트형의 형태를 갖는 유리 요소(50)를 포함할 수 있다.
본원에 기재된 바와 같은 요소(50) 또는 유리 요소는 재인발된 유리 층이다. 재인발된 유리는 도 1에 도시된 재인발 공정보다 많은 처리 단계를 포함하는 다른 제조 공정, 예컨대 화학적 박형화 또는 에칭 공정에 의해 제조된, 동일한 두께의 동일한 유리 물질에 비해 향상된 표면 품질 및 특성을 갖는 박형 유리를 형성하기 위해 효율적인 공정을 유리하게는 제공한다. 몇몇 구현 예에서, 상기 재인발된 유리 층은 다른 공정에 의해 제조된 유리 층에 대해 동등하거나 향상된 벤드 강도를 갖고, 또한 동일 또는 실질적으로 동일한 두께의 비-재인발된 유리(예컨대, 화학적으로 박형화된 유리)에 비해 상당히 향상된 내충격성 특성을 예기치않게 나타낸다.
상기 재인발된 유리는 베이스 유리 물질 또는 프리폼(예컨대 용융 인발 유리)을 가열 조건 하에서 롤러(유리의 비-품질 영역, 또는 에지를 터치하는)로 인발하여, 한번의 재인발 단계에서 원하는 두께로 상기 베이스 유리 물질을 박형화함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 재인발 방법의 예는 WO 2017/095791에 개시된 바와 같다. 재인발된 유리 요소는 화학적 에칭 공정과 같은 재인발 공정 외의 박형화 공정에 의해 형성되는 유리 요소에 비해, 예를 들어 스크래치, 함몰, 또는 자국과 같은 더 적은 표면 결함을 바람직하게는 함유한다. 예를 들어, 화학적 에칭 공정에 의해 제조되는 유리 샘플의 표면에 비해 재인발된 유리 샘플의 평활한, 매끄러운 표면은 도 6a, 6b, 및 7에 도시된다. 도 6a는 2-단계 화학적 에칭 공정에 의해 박형화된 후 스크래치 결함을 갖는 단일화된 유리 시트 파트의 확대된 표면 이미지를 나타낸다. 유사하게, 도 6b는 2-단계 화학적 에칭 공정에 의해 박형화된 후에 에칭 자국 결함을 갖는 단일화된 유리 시트 파트의 확대된 표면 이미지를 나타낸다. 대조적으로, 도 7은 화학적으로 박형화된 유리 이미지에 도시된 바와 같은 스크래치, 함몰, 또는 에칭 자국 없이 깨끗하고, 평활한 표면을 갖는 단일화된 유리 시트 파트의 확대된 표면 이미지를 나타낸다. 도 7에 도시된 재인발된 유리 시트는 용융 인발된 유리 물질을 재인발함으로써 형성되었고, 여기서 비 화학적 에칭 공정은 박형화된 파트를 달성하기 위해 사용되었다.
다른 구현 예에서, 재인발된 유리 요소(50)는 화학적 에칭 공정과 같은, 재인발 공정 외의 박형화 공정에 의해 형성되는 유리 요소에 비해 감소된 표면 조도를 갖는 평활한 표면을 가질 수 있다. 예를 들어, 표 1에 나타난 바와 같이, 화학적 에칭 공정에 의해 제조되는 유리 샘플의 표면에 비해 재인발된 유리 샘플의 평활한 표면. 몇몇 구현 예에서, 상기 재인발된 유리 요소(50)는 약 0.1 나노미터(nm) 내지 약 2 nm, 약 0.15 nm 내지 약 1 nm, 약 0.2 nm 내지 약 0.9 nm, 또는 0.25 nm 이하, 약 0.3 nm 이하, 약 0.4 nm 이하, 약 0.5 nm 이하, 약 0.6 nm 이하, 약 0.7 nm 이하, 또는 약 0.8 nm 이하의 범위 및 이들 사이의 모든 범위 및 하위 범위를 포함하는 범위의 평균 표면 조도(Ra)를 가질 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 전자 장치 어셈블리(200) 및 커버 요소(100)는 두께(72)를 갖는 중합체 층(70)을 포함한다. 도시된 구성에서, 상기 중합체 층(70)은 유리 요소(50)의 제1 주 표면(54) 위에 배치된다. 예를 들어, 상기 중합체 층(70)은 몇몇 구현 예에서 유리 요소의 제1 주 표면(54) 상에 접촉하여 직접적으로 배치될 수 있다. 유리 요소(50) 및 중합체 층(70)의 직접 접촉은 서로 균일하게 접촉하는 두 층의 전체 대면 표면을 포함할 수 있다. 다른 구현 예에서, 유리 요소(50) 및 중합체 층(70) 사이의 접촉은 두 층의 전체 대면 표면 미만을 포함할 수 있다.
다른 구현 예에서, 도 2에 예시적인 형태로 도시된 바와 같이, 중합체 층(70)은 접착제(80)로 유리 요소(50)에 접착될 수 있다. 상기 접착제(80)는 균일하게 적용되고, 유리 요소(50) 및 중합체 층(70) 모두의 전체 표면과 접촉할 수 있다. 다른 구현 예에서, 유리 요소(50) 및 중합체 층(70) 사이의 접촉은 두 층의 전체 대면 표면 미만을 포함할 수 있다.
중합체 층(70)의 두께(72)는 몇몇 구현 예에서, 약 1 마이크로미터(㎛) 내지 약 200 ㎛로 설정될 수 있다. 다른 구현 예에서, 중합체 층(70)의 두께(72)는 약 10 ㎛ 내지 약 180 ㎛, 또는 약 10 ㎛ 내지 약 175 ㎛, 또는 약 15 ㎛ 내지 약 170 ㎛, 또는 약 20 ㎛ 내지 약 160 ㎛, 또는 약 25 ㎛ 내지 약 150 ㎛, 또는 약 30 ㎛ 내지 약 140 ㎛, 또는 약 35 ㎛ 내지 약 130 ㎛, 또는 약 35 ㎛ 내지 약 125 ㎛, 또는 약 40 ㎛ 내지 약 120 ㎛, 또는 약 45 ㎛ 내지 약 110 ㎛, 또는 약 50 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 또는 약 55 ㎛ 내지 약 90 ㎛, 또는 약 60 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 또는 약 60 ㎛ 내지 약 75 ㎛, 및 앞의 값들 사이의 모든 범위 및 하위 범위로 설정될 수 있다.
몇몇 구현 예에 따르면, 상기 중합체 층(70)은 손상없이 슬라이딩 접촉을 허용하도록 낮은 마찰계수를 가질 수 있다. 이러한 구성에서, 중합체 층(70)은 유리 요소(50)의 제1 주 표면(54) 상에 배치된다. 본 개시의 커버 요소 및 전자 장치에 사용될 때, 중합체 층(70)은 마찰을 감소시키고 및/또는 마모로 인한 표면 손상을 감소시키는 기능을 할 수 있다. 중합체 층 (70)은 또한 요소 및/또는 층이 파손을 야기하는 설계 한도를 초과하는 응력에 도입될 때, 유리 요소 (50)의 조각 및 파편을 유지하는데 있어서 안전성 척도를 제공할 수 있다. 중합체 층(70)의 두께(72)는 몇몇 관점에서 1㎛ 이하로 설정될 수 있다. 다른 관점에서, 중합체 층(70)의 두께(72)는 특정 조성물에 대해 500 nm 이하, 또는 10 nm 이하로 낮게 설정될 수 있다. 또한, 전자 장치 어셈블리(200) 및 커버 요소(100)의 몇몇 관점에서, 중합체 층(70)은 유리 요소 (50)의 설계 조건을 초과하는 응력으로부터 초래된 유리 요소 (50)의 파편을 유지하는데 있어 안전 이점을 제공하기 위해 주 표면(56) 상에 사용될 수 있다. 주 표면(56) 상의 중합체 층(70)은 또한 커버 요소(100)에 증가된 천공 저항성을 제공할 수 있다. 이론에 얽매이기를 원치 않으나, 중합체 층(70)은 커버 요소(100)가 중합체 층(70) 없이는 견딜 수 없는 하중을 감당하게 하는 에너지 흡수 및/또는 소산 및/또는 분배 특성을 가질 수 있다. 하중은 정적 또는 동적일 수 있으며, 중합체 층(70)을 갖는 커버 요소 (100)의 측면에 적용될 수 있다.
도 2에 도시된 전자 장치 어셈블리(200) 및 커버 요소(100)에 배치된 바와 같이, 몇몇 구현 예에 따른 중합체 층(70)은 요소 및/또는 층이 장치 어셈블리(200) 및 커버 요소(100) 내에 구성된 바와 같이, 파손을 야기하는 이의 설계 한도를 초과하는 응력에 도입된 경우, 유리 요소(50)의 조각 및 파편을 유지하는데 있어 안정성 척도를 제공할 수 있다. 또한, 전자 장치 어셈블리(200) 및 커버 요소(100)의 몇몇 구현 예에서, 추가 중합체 층(70)(미도시)은 설계 조건을 초과하는 응력으로부터 초래되는 유리 요소(50)의 파편을 유지함으로써(즉, 제2 주 표면(56) 상에 또는 그 부근에 위치함으로써) 추가 안전 이점을 제공하기 위해 유리 요소(50)의 제2 주 표면(56) 상에 사용될 수 있다.
커버 요소(100) 내의 중합체 층(70)의 존재는 부재 시 유리 요소(50)에 직접적으로 충격을 줄 수 있는 물체 및 다른 수단이 중합체 층(70)에 대해 충격을 받는 것을 보장할 수 있다. 이는 정적 및/또는 순환 벤딩에서 강도를 감소시킬 수 있는 유리 요소(50) 내 충격 관련 결함을 개발할 가능성을 감소시킬 수 있다. 또한, 중합체 층(70)의 존재는 또한 존재하는 경우 임의의 전자 장치 기판(150) 및 하부 유리 요소(50)의 더 큰 영역에 걸쳐 충격으로부터의 응력 필드를 확산시킬 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 중합체 층 (70)의 존재는 전자 장치 기판 (150) 내에 함유된 전자 부품, 디스플레이부, 픽셀 등에 대한 손상 가능성을 감소시킬 수 있다.
몇몇 구현 예에 따르면, 도 2에 도시된 전자 장치 어셈블리(200) 및/또는 커버 요소(100)(즉, 중합체 층(70)을 포함하는)은 중합체 층(70)과 같은 중합체 층이 있거나 없는 비교 전자 장치 어셈블리(200) 및/또는 커버 요소(100)에 비해 더 높은 펜 낙하 높이에 견딜 수 있고, 여기서 비교 가능한 커버 요소(100)는 비-재인발된 유리 층, 예를 들어, 동일 물질 및 두께의, 화학적 에칭에 의해 박형화된 유리 층을 포함한다. 특히, 이러한 펜 낙하 높이는 낙하 테스트 1에 따라 측정될 수 있다. 본원에 설명되고 언급된 바와 같이, 낙하 테스트 1은 커버 요소 또는 전자 장치 어셈블리의 샘플이 노출된 유리 표면 또는 접착제로 그 위에 접착된 중합체 층(70)이 반대편인(이러한 층이 스택의 일부인 경우) 재인발된 유리 요소(예컨대 유리 요소(50))의 측면에 부여된 하중으로(즉, 특정 높이의 펜 낙하로) 테스트되도록 수행되고, 여기서 커버 요소 또는 장치 어셈블리의 반대편 측면이 알루미늄 플레이트에 의해 지지된다. 어떤 테이프도 알루미늄 플레이트 상에 노인 중합체 층의 측면 상에 사용되지 않는다. 낙하 테스트 1의 재인발된 유리 요소의 노출된 유리 표면은 유리 표면 위에 있는 추가 층, 예를 들어 보호 또는 중합체 층을 포함하지 않는다.
하나의 튜브가 펜을 샘플로 가이드하기 위해 낙하 테스트 1을 따라 사용되고, 상기 튜브는 튜브의 종축이 샘플의 탑 표면(노출된 유리 요소 표면)과 실질적으로 수직이 되도록 샘플의 탑 노출된 유리 표면과 접촉하여 배치된다. 상기 튜브는 2.54 센티미터(cm)의 외경, 1.4 cm의 내경, 및 90 cm의 길이를 갖는다. 아크릴로니트릴 부타디엔("ABS") 심(shim)은 각 테스트에서 원하는 높이로 펜을 고정하기 위해 사용된다(90 cm에서 수행된 테스트는 제외, 상기 높이에서 심이 사용되지 않았기 때문). 각각의 낙하 후, 상기 튜브는 펜을 샘플 상의 상이한 충격 위치로 가이드하기 위해 샘플에 대해 상대적으로 재위치된다. 낙하 테스트 1에 사용되는 펜은 텅스텐 카바이드, 0.7 밀리미터(mm) 직경의 볼 포인트 팁, 및 캡을 포함하여 5.73 그램(g)의 무게(캡 제외 시 4.68g)를 갖는 BIC® Easy Glide Pen, Fine이다. 낙하 테스트 1에 따르면, 상기 펜은 볼 포인트가 테스트 샘플과 상호 작용할 수 있도록 탑 말단(즉, 팁 반대쪽 끝)에 부착된 캡과 함께 낙하된다. 낙하 테스트 1에 따른 낙하 시퀀스에서, 제1 펜 낙하는 1 cm의 초기 높이에서 수행되고, 90 cm 최대 펜 낙하 높이까지 1 cm씩 증가하여 연속 낙하한다. 또한, 각각의 낙하가 수행된 후에, 전자 장치 어셈블리 또는 커버 요소에 임의의 관찰가능한 파괴, 파손, 또는 충격의 다른 증거의 존재가 특정 펜 낙하 높이와 함께 기록된다. 보다 구체적으로, 본 개시의 장치 어셈블리 및 커버 요소에 관하여, 펜 낙하 높이는 유리 요소(여기서 손상은 크래킹), 중합체 층(여기서 손상은 딤플링), 및/또는 OLED-함유 기판(여기서 손상은 의도한 조명에 대한 하나 이상의 영역의 파손)에 관찰되는 손상에 기초하여 기록된다. 낙하 테스트 1 하에서, 다중 샘플은 개선된 통계를 갖는 모집단을 생성하기 위해 동일한 낙하 시퀀스를 따라 테스트될 수 있다. 또 낙하 테스트 1에 따르면, 상기 펜은 테스트된 각각의 새로운 샘플마다, 매 5회의 낙하 후에 새 펜으로 변경된다. 또한, 모든 펜 낙하는 샘플의 중앙 또는 그 근처의 샘플 상의 랜덤한 위치에서 수행되고, 샘플의 에지 근처 또는 그 위에의 펜 낙하는 없다.
몇몇 구현 예에 따르면, 도 2에 도시된 전자 장치 어셈블리(200) 및/또는 커버 요소(100)의 재인발된 유리 요소(즉, 중합체 층(70)을 포함하는)는, 중합체 층(70)과 같은 중합체 층이 있거나 또는 없는 비교 전자 장치 어셈블리(200) 및/또는 커버 요소(100)과 관련된 대조군 펜 낙하 높이의 약 5배 초과의, 약 4.5배 초과의, 약 4배 초과의, 약 3.5배 초과의, 약 3배 초과의, 또는 약 2.5배 초과의 펜 낙하 높이를 견딜 수 있고, 여기서 비교 어셈블리(200) 및/또는 커버 요소(100)는 재인발된 유리 층을 포함하지 않고, 오히려 유사 또는 동일한 두께 및 조성의 비-재인발된 유리 층을 포함하고, 모든 펜 낙하 높이는 본원에 개략된 낙하 테스트 1을 따라서 측정된다.
또한, 몇몇 구현 예에서, 도 4의 그래프에 도시된 바와 같이, 전자 장치 어셈블리(200) 및/또는 커버 요소(100)의 재인발된 유리 요소는 본원에 기재된 낙하 테스트 1에 따라 측정된 바와 같이, 약 5cm 초과, 예를 들어 약 6 cm 초과, 약 7 cm 초과, 약 8 cm 초과, 약 9 cm 초과, 약 10 cm 초과, 약 11 cm 초과, 약 12 cm 초과, 약 13 cm 초과, 약 14 cm 초과, 약 15 cm 초과, 약 16 cm 초과, 약 17 cm 초과, 또는 약 18 cm 초과의 펜 낙하 높이, 및 이러한 수준 사이의 모든 펜 낙하 높이를 견딜 수 있다. 예를 들어, 50㎛ 두께의 재인발된 유리 요소는 6 cm 초과, 예를 들어 7 cm 이상, 또는 10 cm 이상의 펜 낙하 높이를 견딜 수 있다. 예를 들어, 75 ㎛ 두께 재인발 유리 요소는 10 cm 초과, 예를 들어 13 cm 이상, 14 cm 이상, 또는 16 cm 이상의 펜 낙하 높이를 견딜 수 있다.
몇몇 구현 예에 따르면, 중합체 층(70)은 임의의 다양한 내-에너지성 중합체 물질을 사용할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 중합체 층(70)은, 특히 층(70)을 포함하는 전자 장치 어셈블리(200) 또는 커버 요소(100)가 디스플레이 장치 또는 관련 적용에 사용될 때, 높은 광 투과율(예를 들어 가시 파장에 대해 약 88% 초과)을 갖는 중합체 조성물로 선택된다. 몇몇 구현 예에 따르면, 상기 중합체 층(70)은 폴리이미드("PI"), 폴리에틸렌 테레프탈레이트("PET"), 폴리카보네이트("PC") 또는 폴리메틸메타크릴레이트("PMMA")를 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 층(70)은 도 2에 도시되는 바와 같이, 접착제(80)(예컨대, OCA)에 의해 유리 요소(50)와 커플링될 수 있다.
몇몇 구현 예에 따르면, 중합체 층(70)은 접착을 위해 기계적 연동 메커니즘에 일반적으로 의존하는, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌("PTFE"), 플루오리네이티드 에틸렌 프로필렌("FEP"), 폴리비닐리덴 플루오라이드("PVDF"), 및 비정질 플루오로탄소(예컨대 DuPont® Teflon® AF 및 Asahi® Cytop® 코팅)와 같은, 열가소성 수지를 포함하는, 낮은 표면 에너지를 갖는 다양한 플루오로탄소를 사용할 수 있다. 중합체 층(70)은, 단층 또는 다층으로 침착될 수 있는, 예를 들어 Dow Corning® 2634 코팅 또는 다른 플루오로- 또는 퍼플루오로실란(예컨대, 알킬실란)과 같은 실란-함유 제제로부터 제조될 수 있다. 몇몇 관점에서, 층(70)은 단독으로 또는 예를 들어 주석 산화물과 같은 핫-엔드 코팅 또는 예를 들어 파릴렌 및 다이아몬드-유사 코팅("DLCs")과 같은 증착 코팅과 함께 사용되는, 실리콘 수지, 왁스, 폴리에틸렌(산화), PET, 폴리카보네이트(PC), 하드 코트(HC)를 위에 갖는 PC, 폴리이미드(PI), HC를 갖는 PI, 또는 접착 테이프(예를 들어, 3M® 코드 471 접착 테이프)를 포함할 수 있다. 중합체 층(70)은 단독으로 또는 전술한 코팅 조성물 및 제제의 첨가제로서 사용될 수 있는 아연 산화물, 몰리브덴 이황화물, 텅스텐 이황화물, 헥사고날 붕소 질화물, 또는 알루미늄 마그네슘 붕화물을 또한 포함할 수 있다.
또한, 중합체 층(70)은 유리 요소(50)에 직접적으로 적용될 수 있고(예를 들어 층(70)의 물질이 액체로 적용될 때), 유리 요소(50)의 맨 위에 배치될 수 있고(예를 들어 층(70)의 물질이 시트 또는 필름의 형태일 때), 또는 예를 들어 접착제(예컨대 접착제(80))를 이용하여 유리 요소(50)에 결합될 수 있다. 존재하는 경우, 상기 접착제(80)는, 예를 들어, 단일 층으로서, 광학적으로 투명하거나, 감압, 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 접착 층(80)은 유리 요소(50) 및 중합체 층(70) 모두와 직접 및 균일하게 접촉할 수 있다.
상기에 대안적으로 또는 추가하여, 중합체 층(70)은 항균, 쪼개짐-방지, 방오, 지문-방지 특성과 같은 다양한 다른 속성을 포함할 수 있다. 또한, 중합체 층(70)은 하나 이상의 층 또는 하나의 층 내의 상이한 물질로 제조되어 전자 장치 어셈블리(200) 및/또는 커버 요소(100)에 대해 다양한 기능을 제공할 수 있다.
몇몇 구현 예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 도 2에 도시된 전자 장치 어셈블리(200) 및 커버 요소(100)는 중합체 층(70) 위에 배치된 내스크래치성 코팅(90)을 포함할 수 있다. 상기 코팅(90)은 몇몇 구체예에서 1㎛ 이하로 설정된 두께(92)로 구성될 수 있다. 다른 구현 예에서, 상기 코팅(90)의 두께(92)는 코팅(90)의 특정 조성물에 대해 500 나노미터(nm) 이하로, 또는 10 nm 이하로 낮게, 및 상술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위 범위로 설정될 수 있다. 다른 구현 예에서, 상기 코팅(90)은 약 1㎛ 내지 약 100㎛ 범위, 및 상기 경계 사이의 모든 두께 수준을 포함하는 범위의 두께를 갖는다. 보다 일반적으로, 내스크래치성 코팅(90)은 이를 사용하는 폴더블 전자 장치 어셈블리(200) 및 커버 요소(100)에 추가 내스크래치성(예컨대, 750g 이상의 하중으로 ASTM 테스트 방법 D3363에 따라 테스트 시 증가된 연필 경도가 나타난 바와 같이)을 제공하는 역할을 할 수 있다. 또한, 내스크래치성 코팅(90)은 폴더블 전자 장치 어셈블리(200) 및 커버 요소(100)의 내충격성을 또한 향상시킬 수 있다. 추가된 내스크래치성(및 몇몇 구현 예에서의 추가 내충격성)은 중합체 층(70)에 의해 제공되는 천공 및 충격 내성의 상당한 이득이 감소된 내스크래치성에 의해 상쇄되지 않음을 보장하기 위해 장치 어셈블리(200) 및 커버 요소(100)에 대해 유리할 수 있다(예컨대, 달리 중합체 층(70)이 결여될 장치 어셈블리 및/또는 커버 요소와 비교하여).
몇몇 구현 예에서, 내스크래치성 코팅(90)은 단층 또는 다층으로 침착될 수 있는, 예를 들어 Dow Corning® 2634 코팅 또는 다른 플루오로- 또는 퍼플루오로실란(예컨대, 알킬실란)과 같은 실란-함유 제제를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는, 상기 실란-함유 제형은 하드 코팅("HC")으로 또한 지칭될 수 있고, 본 개시의 분야에서 이해되는 바와 같이, 다른 제형이 또한 하드 코팅을 구성할 수 있음이 인식된다. 몇몇 구현 예에서, 상기 내스크래치성 코팅(90)은 단독으로 또는 예를 들어 주석 산화물과 같은 핫-엔드 코팅 또는 예를 들어 파릴렌 및 다이아몬드-유사 코팅("DLCs")과 같은 증착 코팅과 함께 사용되는, 실리콘 수지, 왁스, 폴리에틸렌(산화), PET, 폴리카보네이트(PC), HC 성분을 갖는 PC, PI, 및 HC 성분을 갖는 PI, 또는 접착 테이프(예를 들어, 3M® 코드 471 접착 테이프)를 포함할 수 있다.
또한, 내스크래치성 코팅(90)은 예를 들어, 접착을 위해 기계적 연동 메커니즘에 일반적으로 의존하는, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌("PTFE"), 플루오리네이티드 에틸렌 프로필렌("FEP"), 폴리비닐리덴 플루오라이드("PVDF"), 및 비정질 플루오로탄소(예컨대 DuPont® Teflon® AF 및 Asahi® Cytop® 코팅)와 같은, 열가소성 수지를 포함하는, 낮은 표면 에너지를 갖는 추가 플루오로탄소 물질을 포함하는 다른 기능적 특징을 갖는 표면 층을 또한 포함할 수 있다. 몇몇 추가 구현 예에서, 내스크래치성 코팅(90)은 단독으로 또는 전술한 코팅 조성물 및 제제의 첨가제로서 사용될 수 있는 아연 산화물, 몰리브덴 이황화물, 텅스텐 이황화물, 헥사고날 붕소 질화물, 또는 알루미늄 마그네슘 붕화물을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 전자 장치 어셈블리(200) 및 커버 요소(100)의 특정 구현 예에서, 내스크래치성 코팅(90)은 5H 이상의 연필 경도를 갖는다(750g 이상의 하중으로 ASTM 테스트 방법 D3363에 따라 측정 시). 몇몇 구현 예에 따르면, 내스크래치성 코팅(90)은 ASTM 테스트 방법 D3363에 따라 측정 시 6H, 7H, 8H, 9H 이상 및 상기 경도 수준 사이의 모든 값들의 연필 경도를 나타낸다.
도 2 및 3에 도시된 전자 장치 어셈블리(200) 및 커버 요소(100)의 특정 구현 예에 따르면, 하나 이상의 접착제(80)가 중합체 층(70) 및 유리 요소(50) 사이에, 및/또는 전자 장치 기판(150) 및 유리 요소(50) 사이에 사용될 수 있다. 바람직하게는, 접착제(80)는 전체 표면에 균일하게 적용되고, 층(50, 70, 및/또는 150)의 표면 모두에 직접 접촉한다. 다른 구현 예에서, 접착제(80)는 층(50 및/또는 70)의 전체 표면보다 적게 적용된다. 상기 접착제는 몇몇 구현 예에서 일반적으로 1㎛ 내지 100㎛의 두께 범위일 수 있다. 다른 구현 예에서, 각 접착제(80)의 두께는 약 10㎛ 내지 약 90㎛, 약 20㎛ 내지 약 60㎛, 또는 몇몇 경우, 1㎛ 내지 100㎛의 임의의 두께, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위 범위의 범위일 수 있다. 바람직한 구현 예에서, 특히 디스플레이-유형 적용을 위해 구성된 전자 장치 어셈블리(200) 및 커버 요소(100)에서, 접착제(80)는 광학적으로 투명한 접착제(optically clear adhesives, "OCA")와 같이 실질적으로 투과성이다.
더 많은 이해를 돕기 위해, 다음의 실시 예가 제공된다. 상기 실시예는 제한이 아닌 예시로 나타난다.
실시 예
도 4에 도시된 결과에 의해 입증된 바와 같이, 향상된 천공 저항성 및 유리 요소 두께는 커버 요소의 본 개시와 관련될 수 있다. 도 4의 결과는 75 및 50㎛를 포함하는 두께를 갖는 다양한 재인발된 및 화학적 에칭된 유리 샘플의 천공 저항성을 측정함으로써 생성되었다.
테스트된 유리 샘플의 절반은 200㎛-두께 용융 인발 유리를 약 100 내지 120㎛의 두께 수준으로 박형화하기 위해 12.5% HF, 6.5% HNO3, 및 81% 탈이온 수(DI)를 갖는 에칭 용액을 이용하여 제1 에칭하여 제조되었다. 상기 에칭 용액은, 27℃에서, 유리 표면 상(탑 및 바텀)으로 분무되어, 유리 두께를 제거하였다. 상기 유리는 유리 샘플로 단일화되었고, 샘플의 에지는 기계적으로 피니시되어 에지 결함을 감소시켰다. 상기 피니시된 유리 샘플은 12.5% HF, 6.5% HNO3, 및 81% 탈이온 수(DI)를 갖는 에칭 용액을 이용하여 50 및 75㎛의 두께로 더욱 화학적으로 박형화되었다.
유리 샘플의 나머지 절반은 50 또는 75㎛ 두께로 유리르 박형화하기 위해 200㎛-두께 용융 인발된 유리를 재인발함으로써 제조되었다 WO 2017/095791에 개시된 바와 같이, 전체가 본원에 혼입되는 재인발 공정은 용융 인발된 유리 프리폼을 박형화하여 인발 박형화된 유리 샘플을 제공하기 하기 위해 수행되었다. 특히, 용융 인발된 유리 프리폼은 상기 프리폼을 재인발 공정의 질량 밸런스를 조정함으로써 제어되는 특정 목표 두께로 재인발하기 전에 105 내지 107 poise 범위의 유리 점도 값에 도달하기 위해 가열된다. 용융된 인발된 프리폼은 목표 두께에 도달하기 위해 분당 50mm 내지 1000mm의 인장 속도에서 분당 3mm 내지 100mm의 속도로 공급된다. 재인발된 유리는 설정 존을 통한 프리폼 유리의 팽창 곡선과 일치하는 속도로 냉각되어, 109 내지 1015 poise 범위의 점도에 도달하였다. 상기 박형화된 유리는 테스트를 위해 유리 샘플로 단일화되었다.
천공 저항성 테스트는 50㎛ 두께 OCA 접착 층에 의해 접착된 100㎛ 두께 PET 층에 적층되어, 각 유리 샘플에 대해 수행되었다. 각 유리 샘플이 적층되면, 본원에서 논의된 펜 낙하 테스트가 사용되었다. 상기 테스트 결과는 도 4에 플로팅되었다.
도 4의 결과에서 입증된 바와 같이, 유리 샘플의 천공 저항성은 75㎛ 재인발된 유리에 대해 13 내지 16cm의 범위 또는 약 14cm의 평균 펜 낙하 높이에서, 75㎛ 화학적으로 박형화된 유리에 대해 6 내지 7cm의 범위, 또는 평균 약 6.5 cm로 감소했다. 75-㎛ 재인발된 유리는 75-㎛ 화학적으로 박형화된 유리에 비해 115 퍼센트 이상의 향상된 천공 저항성을 나타냈다. 마찬가지로, 유리 샘플의 천공 저항성은 50㎛ 재인발된 유리에 대해 6 내지 10cm의 범위, 약 7cm의 평균 펜 낙하 높이에서, 50㎛ 화학적으로 박형화된 유리에 대해 2 내지 4cm의 범위, 또는 평균 약 3 cm로 감소했다. 50-㎛ 재인발된 유리는 50-㎛ 화학적으로 박형화된 유리에 비해 130 퍼센트 이상의 향상된 천공 저항성을 나타냈다. 하나 이상의 구현 예에서, 25㎛ 내지 125㎛의 범위의 두께를 갖는 재인발된 유리 요소는 낙하 테스트 1에 따라 측정 시 증가된 천공 저항상을 갖고, 이는 동일 또는 유사 두께의 화학적으로 박형화된 유리 요소보다 크다. 천공 저항성의 증가는 25 퍼센트 내지 200 퍼센트, 50 퍼센트 내지 150 퍼센트, 또는 75 퍼센트 초과, 90 퍼센트 초과, 100 퍼센트 초과, 110 퍼센트 초과, 115 퍼센트 초과, 120 퍼센트 초과, 또는 125 퍼센트 초과, 및 상술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 범위 내일 수 있다.
또한, 화학적으로 박형화된 유리 보다 이미 매우 높은 천공 저항성은 재인발된 유리의 두께가 50㎛에서 75㎛로 증가함에 따라 상당히 증가했다. 예를 들어, 평균 펜 낙하 높이는 재인발된 유리의 두께가 50㎛에서 75㎛로 50% 증가함에 따라 6.5cm에서 14cm로 약 115% 증가했다. 재인발된 유리는 두께를 변경하여 더욱 조정될 수 있는 향상된 천공 저항성을 갖는 유리 요소를 제공한다.
본원에서 입증된 바와 같이, 테스트된 유리 샘플의 천공 저항성은 화학적으로 박형화된 유리 샘플과 비교하여 유리 샘플이 어떻게 제조되었는지 뿐만 아니라, 재인발된 유리 샘플에 대한 유리 두께에도 크게 의존했다. 또한, 도 4는 유리 요소(50)의 천공 저항성이 예를 들어 화학적 박형화와 같은 다른 방법에 의해 박형화된 유리와 달리 재인발된 유리를 이용하여 증가될 수 있음을 증명한다. 또한, 도 4는 천공 저항성이 상이한 두께의 재인발된 유리를 이용하여 제어될 수 있는 반면, 다른 방법에 의해 박형화된 유리는 두께가 증가하더라도 천공 저항성에서 상당한 변화를 결과하지 못할 수 있음을 나타낸다. 본 개시에 설명된 바와 같은, 재인발된 유리의 사용은 박형 유리에 향상된 천공 저항성을 제공하고, 화학적으로 박형화된 유리에 비해 적은 처리 및 핸들링 단계를 겪는 유리 소스를 제공하고, 이는 제조 시간 및 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 재인발된 유리 요소의 향상된 천공 저항성은 비-재인발된 방법에 의해 제조된 보다 두꺼운 유리 요소보다 현저히 큰 천공 저항성 특성을 달성하기 위해 유리하게는 보다 박형의 유리의 사용을 허용할 수 있다. 이는 전자 장치에 사용되는 물질의 양을 감소시킬 수 있고, 이는 더 낮은 제조 비용 및 더 가벼운 장치를 결과할 수 있다.
예를 들어 화학적 에칭 공정과 같은, 비-재인발 방법에 관하여, 상기 공정은 유리 구조물의 표면에 결함을 남길 수 있다. 이러한 결함은 적용 환경 및 사용에서 커버 요소로 응력의 적용 동안 전파되어 유리 파단을 야기할 수 있다. 도 6a 및 5b에 도시된 바와 같이, 유리의 화학적 박형화는 결함을 결과할 수 있다. 도 6a는 유리 요소를 제조하기 위해 사용되는 화학적 박형화 공정에서 결과할 수 있는 스크래치의 이미지이다. 도 6b는 유리 샘플을 제조하기 위해 사용되는 화학적 박형화 공정에서 결과할 수 있는 에칭 자국을 도시한다. 대조적으로, 도 7은 본 개시에 따른 재인발 공정에 의해 제조된 유리 샘플의 깨끗하고 평활한 표면을 나타낸다. 재인발된 유리 샘플의 표면 상의 결함의 결여는 전자 장치의 제조 및 사용 동안의 커버 요소에의 응력의 적용 동안에 유리 파단의 위험을 감소 또는 제거할 수 있다.
재인발된 유리 요소를 사용하는 것의 추가 이점은, 화학적 박형화와 같은 다른 방법에 의해 제조된 유리 요소와 반대로, 도 5에 나타나고, 이는 다양한 2점 벤딩 강도 분포를 나타낸다. 상기 도면의 2점 벤딩 값은 다음과 같이 샘플을 테스트함으로써 측정되었다. 상기 샘플은 250 MPa/초의 일정한 속도로 응력을 받았다. 2점 벤딩 프로토콜에 대하여, S. T. Gulati, J. Westbrook, S. Carley, H. Vepakomma, 및 T. Ono, SID Conf.의 "45.2: Two point bending of thin glass substrates,", 2011, pp. 652-654를 참조하라. 환경은 50% 상대 습도 및 25℃로 제어되었다. 데이터 세트는 파손 시 응력을 나타낸다. 도 5의 데이터를 생성하는데 사용된 실험에서 테스트된 75㎛ 두께 유리 층의 절반은 재인발 공정에 의해 형성되었고, 유리 층의 절반은 화학적 박형화 공정에 의해 형성되었다. 도 5의 열린 원 기호로 표시된, 유리 층의 "B" 그룹은, 재인발된 유리 샘플로 구성된다. 도 5의 닫힌 원 기호로 표시된, 유리 층의 "A" 그룹은 화학적으로 박형화된 유리 샘플로 구성된다.
라인(301)은 200㎛ 두께에서 75㎛ 두께로 박형화된 재인발된 유리 샘플의 강도에 대한 Weibull 분포를 나타낸다. 상기 샘플 세트는 20% 파손 확률에서 약 700 MPa의 강도를 나타낸다. 라인(309)은 200㎛ 두께에서 75㎛ 두께로 딥 에칭된 화학적으로 박형화된 유리 샘플의 강도의 Weibull 분포를 나타낸다. 상기 샘플은 20% 파손 확률에서 약 700 MPa의 약간 증가된 강도를 나타낸다. 재인발되고 화학적으로 박형화된 유리 샘플의 벤딩 강도는 넓은 범위의 파손 확률에서 유사하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 유리 요소(50)에 대한 재인발된 유리의 사용은 화학적으로 박형화된 유리에 비해 동일하고, 몇몇 경우 더 우수한 벤딩 강도를 제공할 수 있다. 도 5는 재인발된 유리가 약 40% 초과의 파손 확률에서 증가된 강도를 제공함을 나타낸다. 따라서, 유리 요소(50)를 위한 재인발된 유리의 선택 및 사용은 적은 처리 및 핸들링 단계를 겪는 물질로 향상된 천공 저항성을 제공함과 동시에 유사한, 몇몇 경우에 더 우수한 벤딩 강도를 또한 제공할 수 있다.
재인발되고 화학적으로 박형화된 유리 샘플의 표면 조도(Ra)는 측정되어 재인발된 유리의 향상된 평활도를 입증하였다. 표 1은 원자력 현미경으로 측정된 유리 샘플의 양 측면의 평균 표면 조도를 열거한다.
유리 샘플 Ra (nm) (표면 A) Ra (nm) (표면 B)
재인발됨 - 75 ㎛ 0.21 0.71
재인발된 - 50 ㎛ 0.37 0.36
화학적 에칭 - 75 ㎛ 2.65 5.37
화학적 에칭 - 50 ㎛ 0.63 0.53
알 수 있는 바와 같이, 재인발된 유리 샘플은 동일한 두께의 화학적으로 박형화된 유리 샘플에 비해 감소된 평균 표면 조도(Ra)를 갖는다. 예를 들어, 75㎛ 재인발된 유리는 0.25 nm 이하의 평균 표면 조도(표면 A)를 나타냈고, 이는 동일한 두께(및 동일한 표면 A)에서 화학적으로 박형화된 유리에 비해 92% 초과의 표면 조도 감소를 나타낸다. 50㎛ 두께 유리 샘플의 경우, 재인발된 유리는 0.40 nm 이하의 평균 표면 조도(표면 A)를 나타냈고, 이는 동일한 두께(및 동일한 표면 A)에서 화학적으로 박형화된 유리에 비해 41% 초과의 표면 조도 감소를 나타낸다.
또 다른 실시 예에서, 유리 샘플의 다른 측면(표면 B)의 경우, 75㎛ 및 50㎛ 재인발된 유리 샘플은 0.75 이하 및 0.40 이하의 평균 표면 조도를 갖고, 이는 각각 86% 및 32% 초과의 표면 조도 감소를 나타낸다.
하나 이상의 구현 예에서, 25㎛ 내지 125㎛ 범위의 두께를 갖는 재인발된 유리 요소는 원자력 현미경에 의해 측정 시 감소된 표면 조도를 갖고, 이는 동일 또는 유사한 두께의 화학적으로 박형화된 유리 요소보다 작다. 표면 조도의 감소는 25 퍼센트 내지 95 퍼센트, 또는 30 퍼센트 내지 90 퍼센트, 또는 35 퍼센트 초과, 또는 40 퍼센트 초과, 또는 45 퍼센트 초과, 또는 50 퍼센트 초과, 또는 55 퍼센트 초과, 또는 60 퍼센트 초과, 및 전술한 값들 사이의 모든 범위 및 하위 범위의 범위 내일 수 있다.
많은 변형 및 수정은 본 개시의 사상 및 다양한 원리로부터 실질적으로 벗어나지 않고, 본 개시의 위에-설명된 구현 예에 대해 이루어질 수 있다. 이러한 모든 수정 및 변형은 본 개시의 범위 내에 포함되고, 다음의 청구항에 의해 보호되는 것으로 의도된다.
예를 들어, 몇몇 구현 예에서 커버 요소가 디스플레이를 위한 전형적인 "커버 유리"로 사용되는 것으로 설명되었지만, 상기 커버 요소는 장치 하우징의 어떤 부분에도 사용될 수 있으며, 몇몇 구현 예에서는 투명할 필요가 없다(커버 요소가 사용자가 커버 요소를 통해 개체를 보는 위치에 사용되지 않는 경우).

Claims (20)

  1. 커버 요소(element)로서,
    약 25㎛ 내지 약 125㎛의 두께 및 1nm 이하의 평균 표면 조도(Ra)를 포함하는 재인발된 유리 요소, 상기 재인발된 유리 요소는 제1 주 표면, 제2 주 표면을 더욱 포함하며; 및
    약 25㎛ 내지 약 125㎛의 두께를 포함하고, 상기 재인발된 유리 요소의 제1 주 표면 위에 배치되는 중합체 층을 포함하며, 여기서 상기 커버 요소의 재인발된 유리 요소는 6 cm 초과의 펜 낙하 높이를 견딜 수 있으며, 여기서 상기 펜 낙하 높이는 낙하 테스트 1에 따라 측정되는, 커버 요소.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 재인발된 유리 요소는 8 cm 초과의 펜 낙하 높이를 견딜 수 있는 능력을 포함하는, 커버 요소.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 재인발된 유리 요소는 약 50㎛ 내지 약 75㎛의 두께를 포함하는, 커버 요소.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 재인발된 유리 요소는 10cm 초과의 펜 낙하 높이를 견딜 수 있는, 커버 요소.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 재인발된 유리 요소는 14cm 초과의 펜 낙하 높이를 견딜 수 있는, 커버 요소.
  6. 청구항 1-5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재인발된 유리 요소의 평균 표면 조도(Ra)는 0.7nm 이하인, 커버 요소.
  7. 청구항 1-6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재인발된 유리 요소의 평균 표면 조도(Ra)는 0.4nm 이하인, 커버 요소.
  8. 청구항 1-7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 층은 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 또는 폴리 메틸 메타크릴레이트를 포함하는, 커버 요소.
  9. 청구항 1-8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 층은 접착제에 의해 재인발 유리 요소에 커플링되고, 여기서 상기 접착제는 재인발된 유리 요소 및 중합체 층과 직접 접촉하는, 커버 요소.
  10. 청구항 1-9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버 요소는 전자 장치와 더욱 조합되는, 커버 요소.
  11. 커버 요소 어셈블리를 제조하는 방법으로서,
    재인발된 유리 시트 요소를 유리 시트를 재인발함으로써 형성하는 단계, 상기 재인발된 유리 시트 요소는 제1 주 표면, 제2 주 표면, 약 25㎛ 내지 약 125㎛의 최종 두께, 및 1 nm 이하의 최종 평균 표면 조도(Ra)를 포함하고;
    중합체 층을 상기 재인발된 유리 시트 요소의 제1 주 표면 위에 배치하는 단계를 포함하며, 상기 중합체 층은 약 25㎛ 내지 약 125㎛의 두께를 포함하고;
    여기서 상기 커버 요소 어셈블리의 재인발된 유리 요소는 6cm 초과의 펜 낙하 높이를 견딜 수 있고, 여기서 상기 펜 낙하 높이는 낙하 테스트 1에 따라 측정되는, 커버 요소 어셈블리를 제조하는 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 유리 시트는 재인발된 유리 시트 요소를 형성하기 위한 재인발 전에 약 250㎛ 내지 약 750㎛의 두께를 포함하는, 커버 요소 어셈블리를 제조하는 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 유리 시트는 재인발 로(furnace)로 공급되고, 상기 유리 시트는 약 100,000 poise 내지 약 10,000,000 poise의 점도를 갖기 위해 재인발 로에서 가열되며, 재인발된 유리 시트 요소를 형성하기 위해 약 25㎛ 내지 약 125㎛의 최종 두께로 인발되는, 커버 요소 어셈블리를 제조하는 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 재인발된 유리 시트 요소의 평균 표면 조도(Ra)는 약 0.1 nm 내지 약 0.7 nm인, 커버 요소 어셈블리를 제조하는 방법.
  15. 청구항 11-14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재인발된 유리 시트 요소는 약 50㎛ 내지 약 75㎛의 두께를 포함하는, 커버 요소 어셈블리를 제조하는 방법.
  16. 청구항 11-15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재인발된 유리 시트 요소는 10 cm 초과의 펜 낙하 높이를 견딜 수 있는 능력을 포함하는, 커버 요소 어셈블리를 제조하는 방법.
  17. 청구항 11-16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재인발된 유리 시트 요소는 약 10 cm 내지 약 16 cm의 펜 낙하 높이를 견딜 수 있는 능력을 포함하는, 커버 요소 어셈블리를 제조하는 방법.
  18. 청구항 11-17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중합체 층은 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 또는 폴리 메틸 메타크릴레이트를 포함하는, 커버 요소 어셈블리를 제조하는 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 중합체 층은 접착제에 의해 재인발된 유리 시트 요소에 커플링되고, 여기서 상기 접착제는 재인발된 유리 시트 요소 및 중합체 층과 직접 접촉하는, 커버 요소 어셈블리를 제조하는 방법.
  20. 청구항 11-19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 중합체 층을 재인발된 유리 시트 요소의 주 표면 위에 배치하는 단계 전에, 재인발된 유리 시트 요소를 별개의 재인발된 유리 시트 파트로 커팅하는 단계를 더욱 포함하는, 커버 요소 어셈블리를 제조하는 방법.
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