KR20210040999A - 고 압축 응력을 가능하게 하는 유리 조성물 - Google Patents
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Abstract
초-고 피크 압축 응력을 달성하기 위해 이온 교환될 수 있는 알칼리 알루미노실리케이트 유리. 상기 유리는 적어도 약 1000 MPa 및 약 1500 MPa 까지의 피크 압축 응력을 달성하기 위해 이온 교환될 수 있다. 상기 높은 피크 압축 응력은 얕은 결함 크기 분포를 갖는 유리에 높은 강도를 제공한다. 상기 유리들은 높은 파괴 인성 및 향상된 파손 강도에 대응하는 높은 영률을 갖고, 예를 들어 플렉시블 디스플레이의 커버 유리와 같이 사용 시 상당한 벤딩 응력을 경험하는 고-강도 커버 유리 적용에 적합하다.
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관련 출원의 상호-참조
본 출원은 2018.08.03자로 제출된 U.S. 가출원 번호 제62/714404의 35 U.S.C. §119 하의 우선권의 이익을 주장하고, 이의 내용은 전체가 여기에 참조로서 신뢰되고 병합된다.
본 개시는 초-고 피크 압축 응력을 달성하기 위해 이온-교환될 수 있는 유리 조성물 패밀리에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 얕은 표면 결함을 저지하기에 충분히 높은 피크 압축 응력을 갖는 화학적으로 강화된 유리에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 개시는 상당한 벤딩 응력이 사용 시에 경험되는, 예컨대 플렉시블 디스플레이의 커버 유리와 같은, 적용에서의 고 강도 커버 유리에 관한 것이다.
휴대폰, 스마트폰, 태블릿, 시계, 비디오 플레이어, 정보 단말기(IT) 장치, 랩톱 컴퓨터 등과 같은 전자 장치의 디스플레이에 사용되는 유리는 일반적으로 화학적으로 또는 열적으로 템퍼링되어 표면 압축 층을 생성한다. 상기 압축 층은 유리의 파손을 야기할 수 있는 결함을 저지하는 역할을 한다.
전자 적용을 위한 폴더블 디스플레이는 얇고, 벤딩가능한 유리에 이점을 얻을 수 있다. 벤딩에 도입될 때, 그러나 표면 압축 층의 유익한 결함-저지 효과는 표면 결합이 압축 층보다 깊어질 정도로 감소되고, 따라서 벤딩 시 유리가 파손된다.
본 개시는 초-고 피크 압축 응력을 달성하기 위해 이온 교환될 수 있는 알칼리 알루미노실리케이트 유리의 패밀리를 제공한다. 본원에 설명된 유리는 약 1000 MPa 이상, 및 약 1500 MPa까지의 피크 압축 응력을 달성하기 위해 이온 교환될 수 있다. 상기 고 피크 압축 응력은 얕은 결함 크기 분포를 갖는 유리에 높은 강도를 제공한다. 상기 유리는 높은 영률을 가지며, 이는 높은 파괴 인성 및 향상된 파손 강도에 대응한다. 본원에 설명된 유리는 예를 들어 플렉시블 및 폴더블 디스플레이의 커버 유리와 같은 사용 시 상당한 벤딩 응력을 경험하는 고-강도 커버 유리 적용에 적합하다. 유리가 좁은 반경 주변에서 벤딩에 도입될 때, 고 피크 압축 응력은 유리가 순 압축을 유지하는 것을 가능하게 하고 따라서 표면 결함을 함유하는 것을 가능하게 한다. 높은 파괴 인성은 유리의 처리 동안 및/또는 장치에서 유리를 사용하는 동안 도입될 수 있는 주어진 결합 집단에 대해 적용된 응력(예컨대 벤딩)으로부터 파손을 방지하는 것을 또한 돕는다.
따라서, 본 개시의 제1 관점은 이온 교환가능한 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 제공하는 것이다. 본원에 사용된, "이온 교환 가능"은 유리 조성물이 유리 내 압축 응력을 형성하기 위해 복수의 제2 금속 이온으로 대체될 수 있는 하나 이상의 제1 금속 이온을 함유하는 것을 의미한다. 상기 제1 이온은 리튬, 나트륨, 칼륨, 및 루비듐의 이온일 수 있다. 제2 금속 이온은 나트륨, 칼륨, 루비듐, 및 세슘 중 하나의 이온일 수 있고, 단 상기 제2 알칼리 금속 이온은 제1 알칼리 금속 이온의 이온 반경보다 큰 이온 반경을 갖는다. 제2 금속 이온은 이들의 산화물(예컨대, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O, 또는 이들의 조합)로서 유리-계 기판에 존재한다. 상기 유리는 약 17 mol% 이상의 Al2O3 및 0이 아닌 양의 Na2O, MgO, 및 CaO를 포함하고, 여기서 Al2O3(mol%) + RO(mol%) ≥ 21 mol%이고, RO(mol%) = MgO(mol%) + CaO(mol%) + ZnO(mol%)이다. 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 SrO, BaO, B2O3, P2O5, 및 K2O 각각이 실질적으로 없다.
본 개시의 제2 관점은 이온 교환된 유리를 제공하는 것이다. 상기 이온 교환된 유리는 약 17 mol% 이상의 Al2O3 및 0이 아닌 양의 Na2O, MgO, 및 CaO를 포함하고, 여기서 Al2O3(mol%) + RO(mol%) ≥ 21 mol%이고, RO(mol%) = MgO(mol%) + CaO(mol%) + ZnO(mol%)이다. 상기 이온 교환된 유리는 SrO, BaO, B2O3, P2O5, 및 K2O 각각이 실질적으로 없다. 이온 교환된 유리는 약 4 mm까지의 두께 t 및 이온 교환된 유리의 표면으로부터 이온 교환된 유리 내의 압축의 깊이(DOC)로 연장하는 압축 층을 갖고, 여기서 상기 압축 층은 약 1000 MPa 이상의 피크 압축 응력을 갖고, 몇몇 구현 예에서, 상기 피크 압축 응력은 이온 교환된 유리의 표면에 있다.
본 개시의 제3 관점은 상당한 벤딩 응력에 저항할 수 있는 유리를 강화하는 방법을 제공하는 것이다. 상기 방법은 유리 물품을 적어도 하나의 칼륨 염을 포함하는 이온 교환 매질에 침지시키는 단계, 여기서 상기 적어도 하나의 칼륨 염은 이온 교환 매질의 약 50 wt%를 포함하고; 및 표면으로부터 압축 깊이(DOC)로 연장하고, 약 1000 MPa 이상의 피크 압축 응력을 포함하는 압축 층을 달성하기 위해 상기 유리 물품을 이온 교환 매질 내 침지된 동안 약 1 시간 내지 약 24 시간 범위 내의 미리결정된 시간 동안, 약 350℃ 내지 약 480℃ 범위 내의 미리결정된 온도에서 이온 교환하는 단계를 포함하며, 몇몇 구현 예에서, 상기 피크 압축 응력은 이온 교환된 유리의 표면에 있다. 상기 유리 물품은 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하고, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 17 mol% 이상의 Al2O3, 및 0이 아닌 양의 Na2O, MgO, 및 CaO를 포함하고, 여기서 Al2O3(mol%) + RO(mol%) ≥ 21 mol%이고, RO(mol%) = MgO(mol%) + CaO(mol%) + ZnO(mol%)이고, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 SrO, BaO, B2O3, P2O5, 및 K2O 각각이 실질적으로 없다.
본 개시의 다양한 특징은 임의의 및 모든 조합으로 예를 들어 다양한 다음 구현 예들에 따라, 조합될 수 있다.
구현 예 1. 알칼리 알루미노실리케이트 유리로서,
a. 약 17 mol% 이상의 Al2O3;
b. Na2O;
c. MgO; 및
d. CaO, 여기서 Al2O3(mol%) + RO(mol%) ≥ 21 mol%, 여기서 RO(mol%) = MgO(mol%) + CaO(mol%) + ZnO(mol%)이고, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 실질적으로 SrO, BaO, B2O3, P2O5, 및 K2O 각각이 없고, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 이온 교환 가능한, 알칼리 알루미노실리케이트 유리.
구현 예 2. 구현 예 1에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 4mm까지의 두께를 포함하고, 알칼리 알루미노실리케이트 유리의 표면으로부터 DOC까지 연장하는 압축 층을 달성하기 위해 이온 교환 가능하고, 약 1000 MPa 이상의 피크 압축 응력을 포함하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리.
구현 예 3. 구현 예 2 또는 구현 예 3에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 100㎛ 까지의 두께를 포함하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리.
구현 예 4. 구현 예 3에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도, 및 5mm; 4mm; 또는 3mm 중 적어도 하나의 벤딩 반경에서 60분 동안 유지될 때, 파손(failure)의 부재(absence)를 포함하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리.
구현 예 5. 구현 예 2-4 중 어느 하나에 있어서, 상기 피크 압축 응력은 약 1500 MPa 이하인, 알칼리 알루미노실리케이트 유리.
구현 예 6. 구현 예 1-5 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 80 GPa 내지 약 90 GPa 범위의 영률을 포함하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리.
구현 예 7. 구현 예 1-6 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 Li2O를 더욱 포함하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리.
구현 예 8. 구현 예 7에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 표면으로부터 두께의 약 10% 이상의 DOC로 연장하는 압축 층을 달성하기 위해 이온 교환 가능한, 알칼리 알루미노실리케이트 유리.
구현 예 9. 구현 예 1-8 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 4 마이크론 내지 약 40 마이크론의 칼륨 이온의 층의 깊이를 달성하기 위해 이온 교환 가능한, 알칼리 알루미노실리케이트 유리.
구현 예 10. 구현 예 1-9 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 ZnO를 더욱 포함하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리.
구현 예 11. 구현 예 1-10 중 어느 하나에 있어서, CaO(mol%)/RO(mol%) > 0.4인, 알칼리 알루미노실리케이트 유리.
구현 예 12. 구현 예 1-11 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 5 kP 내지 약 200 kP 범위의 액상선 점도를 포함하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리.
구현 예 13. 구현 예 1-12 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는, 약 52 mol% 내지 약 61 mol% SiO2; 약 17 mol% 내지 약 23 mol% Al2O3; 0 mol% 내지 약 7 mol% Li2O; 약 9 mol% 내지 약 20 mol% Na2O; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% MgO; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% CaO; 및 0 mol% 초과 내지 약 2 mol% ZnO을 포함하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리.
구현 예 14. 구현 예 13에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는, 약 55 mol% 내지 약 61 mol% SiO2; 약 17 mol% 내지 약 20 mol% Al2O3; 약 4 mol% 내지 약 7 mol% Li2O; 약 9 mol% 내지 약 15 mol% Na2O; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% MgO; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% CaO; 및 0 mol% 초과 내지 약 2 mol% ZnO를 포함하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리.
구현 예 15. 구현 예 1-14 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 플렉시블 디스플레이의 적어도 일부를 형성하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리.
구현 예 16. 이온 교환된 유리로서, 상기 이온 교환된 유리는 알칼리 알루미노실리케이트 유리로서,
a. 약 17 mol% 이상의 Al2O3;
b. Na2O;
c. MgO; 및
d. CaO를 포함하고, 여기서 Al2O3(mol%) + RO(mol%) ≥ 21 mol%이고, RO(mol%) = MgO(mol%) + CaO(mol%) + ZnO(mol%)이며, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 SrO, BaO, B2O3, P2O5, 및 K2O 각각이 실질적으로 없고, 상기 이온 교환된 유리는 약 4 mm까지의 두께를 포함하고, 이온 교환된 유리의 표면으로부터 DOC로 연장하는 압축 층을 포함하며, 약 1000 MPa 이상의 피크 압축 응력을 포함하는, 이온 교환된 유리.
구현 예 17. 구현 예 16에 있어서, 상기 이온 교환된 유리는 약 100 ㎛까지의 두께를 포함하는, 이온 교환된 유리.
구현 예 18. 구현 예 16 또는 구현 예 17에 있어서, 상기 이온 교환된 유리는 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도, 및 5mm; 4mm; 또는 3mm 중 적어도 하나의 벤딩 반경에서 60분 동안 유지될 때, 파손의 부재를 포함하는, 이온 교환된 유리.
구현 예 19. 구현 예 16-18 중 어느 하나에 있어서, 상기 피크 압축 응력은 약 1500 MPa 이하인, 이온 교환된 유리.
구현 예 20. 구현 예 16-19 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환된 유리는 Li2O를 더욱 포함하고, 상기 DOC는 두께의 약 10% 이상인, 이온 교환된 유리.
구현 예 21. 구현 예 16-20 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환된 유리는 약 4 마이크론 내지 약 40 마이크론의 칼륨 이온의 층의 깊이를 포함하는, 이온 교환된 유리.
구현 예 22. 구현 예 16-21 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환된 유리는 약 52 mol% 내지 약 61 mol% SiO2; 약 17 mol% 내지 약 23 mol% Al2O3; 약 0 mol% 내지 약 7 mol% Li2O; 약 9 mol% 내지 약 20 mol% Na2O; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% MgO; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% CaO; 및 0 mol% 초과 내지 약 2 mol% ZnO를 포함하는, 이온 교환된 유리.
구현 예 23. 구현 예 22에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는, 약 55 mol% 내지 약 61 mol% SiO2; 약 17 mol% 내지 약 20 mol% Al2O3; 4 mol% 내지 약 7 mol% Li2O; 약 9 mol% 내지 약 15 mol% Na2O; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% MgO; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% CaO; 및 0 mol% 초과 내지 약 2 mol% ZnO를 포함하는, 이온 교환된 유리.
구현 예 24. 구현 예 16-23 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환된 유리는 플렉시블 디스플레이의 적어도 일부를 형성하는, 이온 교환된 유리.
구현 예 25. 구현 예 16-24 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환된 유리는 전자 장치의 디스플레이 또는 그 위의 커버 유리, 또는 전자 장치의 하우징의 일부 중 적어도 하나를 형성하는, 이온 교환된 유리.
구현 예 26. 구현 예 16-25 중 어느 하나의 이온 교환된 유리를 포함하는 전자 장치로서, 상기 전자 장치는 전면, 후면, 및 측면을 포함하는 하우징, 상기 하우징에 적어도 부분적으로 내부에 있는 전기 부품, 상기 하우징의 전면에 또는 이에 인접하는 디스플레이, 및 상기 디스플레이 위의 커버 유리를 포함하고, 여기서 상기 커버 유리 및 하우징 중 적어도 하나는 이온 교환된 유리를 포함하고, 상기 커버 유리는, 커버 유리가 디스플레이 위에 위치하고, 충격으로부터 야기되는 손상으로부터 디스플레이를 보호하도록 하우징의 전면에 또는 그 위에 있는, 전자 장치.
구현 예 27. 유리를 강화하는 방법으로서, 상기 방법은
a. 유리 물품을 적어도 하나의 칼륨 염을 포함하는 이온 교환 매질에 침지시키는 단계, 여기서 상기 적어도 하나의 칼륨 염은 이온 교환 매질의 약 50 wt%를 포함하고, 상기 유리 물품은 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하며, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 17 mol% 이상의 Al2O3, 및 0이 아닌 양의 Na2O, MgO, 및 CaO를 포함하고, 여기서 Al2O3(mol%) + RO(mol%) ≥ 21 mol%이고, RO(mol%) = MgO(mol%) + CaO(mol%) + ZnO(mol%)이고, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 SrO, BaO, B2O3, P2O5, 및 K2O 각각이 실질적으로 없고; 및
b. 표면으로부터 DOC로 연장하고, 약 1000 MPa 이상의 피크 압축 응력을 포함하는 압축 층을 달성하기 위해 상기 유리 물품을 이온 교환 매질 내 침지된 동안 약 1 시간 내지 약 24 시간 범위 내의 미리결정된 시간 동안, 약 350℃ 내지 약 480℃ 범위 내의 미리결정된 온도에서 이온 교환하는 단계를 포함하는, 유리를 강화하는 방법.
구현 예 28. 구현 예 27에 있어서, 상기 방법은 유리 물품을 이온 교환 매질 내 침지하기 전에 퓨전 드로잉, 롤링, 오버플로우 다운드로우, 슬롯 형성, 업드로우, 또는 부유 중 적어도 하나에 의해 유리 물품을 형성하는 단계를 더욱 포함하는, 유리를 강화하는 방법.
구현 예 29. 구현 예 27 또는 구현 예 28에 있어서, 상기 방법은 이온 교환 매질에 유리 물품을 침지하는 단계 전에 유리 물품을 이의 1011 P 온도로 가열하는 단계 및 상기 가열된 유리 물품을 실온으로 급랭(quenching)하는 단계를 더욱 포함하는, 유리를 강화하는 방법.
구현 예 30. 구현 예 27-29 중 어느 하나에 있어서, 상기 피크 압축 응력은 약 1500 MPa 이하인, 유리를 강화하는 방법.
구현 예 31. 구현 예 27-30 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 Li2O를 더욱 포함하고, 상기 DOC는 두께의 약 10% 이상인, 유리를 강화하는 방법.
구현 예 32. 구현 예 27-31 중 어느 하나에 있어서, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 4 마이크론 내지 약 40 마이크론의 칼륨 이온의 층의 깊이를 달성하기 위해 이온 교환 가능한, 유리를 강화하는 방법.
구현 예 33. 구현 예 27-32 중 어느 하나에 있어서, 상기 방법은 유리 물품을 적어도 하나의 나트륨 염으로 필수적으로 이루어진 제1 이온 교환 매질에 침지시키는 단계; 및 상기 유리 물품을 제1 이온 교환 매질 내 침지된 동안 약 1 시간 내지 약 24 시간 범위 내의 미리결정된 시간 동안, 약 350℃ 내지 약 480℃ 범위 내의 미리결정된 온도에서 이온 교환하는 단계를 더욱 포함하는, 유리를 강화하는 방법.
상기 또는 다른 관점, 이점, 및 두드러진 특징은 다음의 상세한 설명, 첨부 도면, 및 첨부된 청구항으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 이온 교환된 유리 시트의 개략적인 단면도이고;
도 2는 벤드-유도된 응력 하의 이온 교환된 유리 시트의 개략적인 단면도이며; 및
도 3은 1 시간 내지 16 시간 범위의 시간 동안 100% KNO3 용융 염욕에서 410℃에서 이온 교환 후의 이온 교환된 유리 샘플에 대해 측정된 압축 응력 대 칼륨 이온의 층의 깊이(DOL)의 플롯이다.
도 4a는 본원에 개시된 임의의 강화된 유리를 혼입하는 예시적인 전자 장치의 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 예시적인 전자 장치의 사시도이다.
도 2는 벤드-유도된 응력 하의 이온 교환된 유리 시트의 개략적인 단면도이며; 및
도 3은 1 시간 내지 16 시간 범위의 시간 동안 100% KNO3 용융 염욕에서 410℃에서 이온 교환 후의 이온 교환된 유리 샘플에 대해 측정된 압축 응력 대 칼륨 이온의 층의 깊이(DOL)의 플롯이다.
도 4a는 본원에 개시된 임의의 강화된 유리를 혼입하는 예시적인 전자 장치의 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 예시적인 전자 장치의 사시도이다.
다음의 설명에서, 유사한 참조 부호는 도면에 도시된 여러 시점에 걸쳐 유사하거나 또는 대응되는 부분을 나타낸다. 본원에서 사용되는 방향성 용어 - 예를 들어, 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽, 앞, 뒤, 위, 아래, 안쪽, 바깥쪽 -는 도시된 도면을 참조하여 만들어지며 절대적인 방향을 의미하는 것은 아니다. 또한, 그룹이 요소 그룹 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 설명될 때마다, 그룹은 개별적으로 또는 서로 조합하여 인용된 임의의 수의 요소를 포함하거나, 이들로 필수적으로 이루어지거나, 또는 이루어질 수 있음이 이해된다. 유사하게, 그룹이 요소 그룹 또는 이들의 조합 중 적어도 하나로 이루어지는 것으로 설명될 때마다, 그룹은 개별적으로 또는 서로 조합하여 인용된 임의의 수의 요소로 이루어질 수 있음이 이해된다. 달리 명시되지 않는 한, 값의 범위는, 언급될 때, 범위의 상한 및 하한과 그 사이의 모든 범위를 모두 포함한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "하나", "하나의", 및 용어 "상기"는 달리 명시되지 않는 한, "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미한다. 또한, 명세서 및 도면에 개시된 다양한 특징은 임의의 그리고 모든 조합으로 사용될 수 있음이 이해된다.
본원에서 사용되는 용어 "유리 물품"은 유리-세라믹을 포함하여 전체적으로 또는 부분적으로 유리로 제조된 임의의 물체를 포함하기 위해 가장 넓은 의미로 사용된다. 달리 명시되지 않는 한, 본원에 설명된 유리의 모든 조성은 몰% (mol%)로 표현된다. 이온 교환에 사용되는 모든 용융 염욕 - 및 기타 이온 교환 매질 -의 조성은 중량% (wt%)로 표시된다. 열팽창계수(CTE)는 백만분율 (ppm)/℃로 표현되며, 달리 명시되지 않는 한, 약 20℃ 내지 약 300℃의 온도 범위에 걸쳐 측정된 값을 나타낸다. 고온(또는 액체) 열팽창계수(고온 CTE)도 섭씨당 백만 분율(ppm/℃) 로 표현되며, 고온 안정기 또는 순간 열팽창 계수 (CTE) 대 온도 곡선의 변형 영역에서 측정된 값을 나타낸다. 고온 CTE는 안정기 또는 변형 영역을 통해 유리의 가열 또는 냉각과 관련된 부피 변화를 측정합니다.
달리 명시되지 않는 한, 모든 온도는 섭씨(℃)로 표현된다. 본원에 사용된 용어 "연화점"은 유리의 점도가 대략 107.6 poise(P)인 온도를 의미하며; 용어 "어닐링점"은 유리의 점도가 대략 1013.2 poise인 온도를 의미하고; 용어 "200 poise 온도 (T200P)"는 유리의 점도가 약 200 poise 인 온도를 의미하고; 용어 "1011 poise 온도"는 유리의 점도가 대략 1011 poise 인 온도를 의미하고; 용어 "35kP 온도 (T35kP)"는 유리의 점도가 약 35,000Poise(P) 또는 35kPoise(kP)인 온도를 의미하고; 용어 "200kP 온도 (T200kP)"는 유리의 점도가 약 200kP 인 온도를 의미한다.
본원에 사용된 용어 "액상선 점도"는 액상선 온도에서 용융된 유리의 점도를 의미하고, 여기서 액상선 온도는 용융된 유리가 용융 온도로부터 냉각될 때 결정이 처음 나타나는 온도, 또는 실온에서 온도가 상승함에 따라 마지막 결정이 녹는 온도를 의미한다.
용어 "실질적으로" 및 "약"은 임의의 정량적 비교, 값, 측정, 또는 다른 표현에 기인할 수 있는 내재된 불확실성의 정도를 나타내기 위해 본원에서 이용될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 상기 용어들은 또한 정량적 표현이 쟁점 주제의 기본 기능을 변경하지 않으면서 명시된 참조와 다를 수 있는 정도를 나타내기 위해 본원에 이용될 수 있다. 이에, "B2O3가 실질적으로 없는" 유리는 B2O3가 유리에 적극적으로 추가되거나 배치되지 않고, 불순물로서 매우 소량으로 존재할 수 있는 유리이다.
본원에 사용된 용어 "약"은 양, 크기, 제형, 파라미터, 및 다른 수량 및 특성이 정확하지 않고, 정확할 필요는 없지만, 필요에 따라, 허용 오차, 전환 인자, 반올림, 측정 오류 등, 및 당업자에게 알려진 다른 인자를 반영하여 대략적 및/또는 더 크거나 작을 수 있음을 의미한다. 용어 "약"이 값 또는 범위의 끝점을 설명하는데 사용되는 경우, 본 개시는 언급된 특정 값 또는 끝점을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 명세서에서 범위의 끝점 또는 수치가 "약"을 언급하든 아니든, 범위의 끝점 또는 수치는 2개의 구현 예를 포함하는 것으로 의도된다: "약"에 의해 수정된 것 및 "약"에 의해 수정되지 않은 것. 범위의 각 끝점이 다른 끝점과의 관계에서 및 다른 끝점과 독립적으로 모두 중요하다는 것이 이해될 것이다.
본원에서 사용되는 용어 "실질적인", "실질적으로", 및 이들의 변형은 설명된 특징이 값 또는 설명과 동일 또는 대략 동일하다는 것에 유의하도록 의도된다. 예를 들어, "실질적으로 평면"인 표면은 평면 또는 대략 평면인 표면을 나타내기 위한 것이다. 또한, "실질적으로"는 두 값이 동일 또는 대략 동일함을 나타내기 위한 것이다. 몇몇 구현 예에서, "실질적으로"는 서로 약 5% 내, 또는 서로 약 2% 내와 같은, 서로 약 10% 내의 값을 나타낼 수 있다.
본원에 사용되는 "피크 압축 응력"은 압축 층 내에서 측정되는 가장 높은 압축 응력 값을 의미한다. 몇몇 구현 예에서, 상기 피크 압축 응력은 유리의 표면에 위치된다. 다른 구현 예에서, 피크 압축 응력은 표면 아래의 깊이에서 발생할 수 있고, "매립된 피크"의 외관의 압축 응력 프로파일을 제공한다. 압축 응력(표면 CS를 포함하는)은 Orihara Industrial Co., Ltd.(일본)에 의해 제조된 FSM-6000과 같은, 상업적으로 이용가능한 기기를 사용하여 표면 응력 측정기(FSM)에 의해 측정된다. 표면 응력 측정은 유리의 복굴절과 관련된 응력 광학 계수(SOC)의 정확한 측정에 의존한다. 차례로 SOC는 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient,"로 명명되고, 그 내용이 전체가 본원에 참조로서 병합되는, ASTM 표준 C770-16에 설명된 Procedure C(Glass Disc Method)에 따라 측정된다.
일반적인 도면, 특히 도 1을 참조하면, 예시는 특정 구현 예를 설명하기 위한 목적이며 개시 또는 첨부된 청구항을 제한하기 위함이 아님이 이해될 것이다. 상기 도면은 반드시 축척을 따를 필요가 없으며, 도면의 특정 특징 및 특정 시점이 명확성 및 간결성을 위해 축척 또는 개략도에서 과장되어 나타날 수 있다.
본원에 설명된 것은 유사한 유리에서 달성되는 압축 응력을 초과하는 피크 압축 응력을 달성하기 위해 이온 교환될 수 있는 알칼리 알루미노실리케이트 유리이다. 예를 들어, 본원에 설명된 유리의 1mm 두께 쿠폰은 45분 동안 410℃에서 용융 칼륨 질산염의 이온 교환 욕에서 이온 교환되고, 약 1000 MPa를 초과하는, 또는 몇몇 구현 예에서 약 1050 MPa를 초과하는 피크 압축 응력이 얻어진다. 상기 유리의 가상 온도는 유리의 1011P 온도와 동일하다.
본원에 설명된 유리 조성물은 퓨전 드로우, 오버플로우, 롤링, 슬롯, 플롯 공정 등을 포함하나 이에 제한되지 않는 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 유리는 약 5 kP 이상 내지 약 200 kP 범위 및, 몇몇 구현 예에서, 약 30 kP 이상 내지 약 150 kP 범위의 액상선 점도를 갖는다.
본원에 설명된 유리는 이온 교환 가능하며, 약 17 mol% 이상의 Al2O3, 및 각각 0이 아닌 양의 Na2O, MgO, 및 CaO를 포함하고, 여기서 Al2O3(mol%) + RO(mol%) ≥ 21 mol%, 또는 ≥ 23 mol%, 또는 ≥ 24 mol%이고, RO는 MgO, Ca, 및 MgO로 이루어진 군으로부터 선택된다(즉, RO(mol%) = MgO(mol%) + CaO(mol%) + ZnO(mol%)). 몇몇 구현 예에서, CaO(mol%)/RO(mol%) > 0.4, 또는 > 0.5, 또는 > 0.6이다. 또한, 상기 유리는 B2O3, P2O5, K2O, SrO, 및 BaO 각각이 실질적으로 없다. 본원에 설명된 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 ZnO 및 Li2O를 더욱 포함할 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 본원에 설명되는 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 다음을 포함하거나 또는 다음으로 필수적으로 이루어진다: 약 52 mol% 내지 약 61 mol% SiO2; 약 17 mol% 내지 약 23 mol% Al2O3; 0 mol% 내지 약 7 mol% Li2O; 약 9 mol% 내지 약 20 mol% Na2O; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% MgO; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% CaO; 및 0 mol% 초과 내지 약 2 mol% ZnO. 특정 구현 예에서, 상기 유리는 다음을 포함한다: 약 55 mol% 내지 약 61 mol% SiO2; 약 17 mol% 내지 약 20 mol% Al2O3; 4 mol% 내지 약 7 mol% Li2O; 약 9 mol% 내지 약 15 mol% Na2O; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% MgO; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% CaO; 및 0 mol% 초과 내지 약 2 mol% ZnO.
표 1은 본원에 설명되는 알칼리 알루미노실리케이트 유리의 비-제한적인, 예시적인 조성물을 열거한다. 표 2는 표 1에 열거된 실시 예에 대해 결정된 선택된 물리적 특성을 열거한다. 표 2에 열거된 물리적 특성은 다음을 포함한다: 밀도, 여기서 언급된 밀도 값은 ASTM C693-93(2013)의 부력 방법을 사용하여 결정되었고; 저온 CTE; 변형점, 어닐링점, 및 연화점, 여기서 변형점은 ASTM C598-93(2013)의 빔 벤딩 점도 방법을 사용하여 결정되었고, 어닐링점은 ASTM C336-71(2015)의 섬유 연신법을 사용하여 결정되었고, 및 연화점은 ASTM C338-93(2013)의 섬유 연신법을 사용하여 결정되었고; 1011 Poise, 35 kP, 200 kP, 및 액상선 온도; 액상선 점도, 여기서 상기 액상선 점도는 다음의 방법에 의해 결정되었다. 먼저 유리의 액상선 온도는 "Standard Practice for Measurement of Liquidus Temperature of Glass by the Gradient Furnace Method"로 명명된 ASTM C829-81(2015)에 따라 측정된다. 다음으로 액상선 온도에서 유리의 점도는 "Standard Practice for Measuring Viscosity of Glass Above the Softening Point"로 명명된 ASTM C965-96(2012)에 따라 측정된다; 영률, 여기서 본 개시에 언급되는 영률 값은 "Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts."로 명명된 ASTM E2001-13에 명시된 일반적인 유형의 공명 초음파 분광 기술에 의해 측정된 값을 의미한다. 굴절률; 및 표 1에 열거된 샘플에 대한 응력 광학 계수. 몇몇 구현 예에서, 본원에 설명된 유리는 약 80 GPa 이상의 영률을 갖고, 다른 구현 예에서, 약 80 GPa 내지 약 90 GPa, 및 또 다른 구현 예에서, 약 80 GPa 내지 약 85 GPa의 영률을 갖는다.
[표 1]
알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물의 실시 예.
[표 2]
표 1에서 열거된 유리의 선택된 물리적 특성
본원에 설명된 베이스 및 이온 교환된 유리의 산화물 성분 각각은 기능을 제공하고 및/또는 유리의 제조 가능성 및 물리적 특성에 대해 영향을 미친다. 예를 들어, 실리카(SiO2)는 주요 유리 형성 산화물이며, 용융 유리의 네트워크 백본을 형성한다. 순수 SiO2는 낮은 CTE를 갖고, 알칼리 금속이 없다. 예를 들어, 소다-라임 실리케이트 유리와 같은 유리에 비해 상대적으로 적은 양(즉, 61 mol% 이하)의 SiO2는 유리가 이온 교환될 때 피크 압축 응력을 향상시키거나 증가시키는데 유리하다. 몇몇 구현 예에서, 본원에 설명된 유리는 약 52 mol% 내지 약 61 mol% SiO2, 다른 구현 예에서, 약 55 mol% 내지 약 61 mol% SiO2, 및 또 다른 구현 예에서, 약 58 mol% 내지 약 61 mol% SiO2를 포함한다.
실리카에 더하여, 본원에 설명된 유리는 약 17 mol% 이상의 네트워크 형성제 Al2O3를 포함한다. 알루미나는 안정적인 유리 형성, 원하는 피크 압축 응력, 이온 교환 동안의 확산도, 및 영률을 달성하기 위해, 그리고 용융 및 형성을 용이하게 하기 위해, 상기 양으로 존재한다. SiO2와 마찬가지로, Al2O3 유리 네트워크의 강성에 기여한다. 알루미나는 4배 또는 5배 배위(coordination)되어 유리에 존재할 수 있고 이는 유리 네트워크의 패킹 밀도를 증가시켜, 화학적 강화로부터 결과되는 압축 응력을 증가시킨다. 몇몇 구현 예에서, 본원에 설명된 유리는 약 17 mol% 또는 18 mol% 내지 약 23 mol% Al2O3를, 특정 구현 예에서, 약 17 mol% 또는 18 mol% 내지 약 20 mol%, 또는 내지 약 21 mol% Al2O3를 포함한다. 상기 유리의 알루미나의 양은 높은 액상선 점도를 달성하기 위해 더 낮은 값으로 제한될 수 있다.
본원에 설명된 바와 같이, 본원에 설명된 유리는 P2O5 , B2O3 , K2O, SrO, 및 BaO 각각이 실질적으로 없거나 또는 0 mol%를 포함한다. 상기 산화물은, 이온 교환을 통해 달성된 영률 및 압축 응력을 감소시키는 경향이 있기 때문에 유리에서 의도적으로 제외된다.
알칼리 산화물 Na2O는 이온 교환에 의한 유리의 화학적 강화를 달성하기 위해 사용된다. 본원에 설명된 유리는 Na2O를 포함하고, 이는 예를 들어 KNO3와 같은 적어도 하나의 칼륨염을 함유하는 염욕에 존재하는 칼륨 양이온으로 교환될 Na+ 양이온을 제공한다. 몇몇 구현 예에서, 본원에 설명된 유리는 약 9 mol%, 또는 약 10 mol%, 또는 약 11 mol%, 또는 약 12 mol% 내지 약 15 mol%, 또는 약 16 mol%, 또는 약 17 mol%, 또는 약 18 mol%, 또는 약 19 mol% 또는 약 20 mol% Na2O를 포함한다. 다른 구현 예에서, 상기 유리는 약 9 mol% 내지 약 15 mol% Na2O를 포함한다.
본원에 설명된 유리는, 몇몇 구현 예에서, 약 9 mol%까지, 또는 약 8.5 mol%까지, 또는 약 8 mol%까지, 또는 약 7.5 mol%까지, 또는 약 7 mol%까지의 양으로 Li2O를 더욱 포함할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 유리는 약 2 mol%, 또는 약 3 mol%, 또는 약 4 mol% 내지 약 6 mol%, 또는 약 7 mol%, 또는 약 7.5 mol%, 또는 약 8 mol%, 또는 약 8.5 mol%, 또는 약 9 mol%의 Li2O를 포함한다. 특정 구현 예에서, 상기 유리는 Li2O가 없거나(즉 0 mol%의 Li2O를 함유) 또는 Li2O가 실질적으로 없다. Li2O의 존재는 피크 압축 응력을 높이고, 원하는 경우, DOL 및/또는 깊은 DOC로의 빠른 이온-교환을 가능하게 한다. 또한, 다른 알칼리 산화물 이온에 비해, Li2O는 유리의 영률 및 파괴 인성을 향상시킨다. 리튬-함유 유리가 이온 교환되면, 100㎛ 이상의 압축 층의 깊이(DOC)는 상대적으로 짧은 시간에 달성될 수 있다. 본원에 사용된, DOC는 본원에 설명된 화학적으로 강화된 알칼리 알루미노실리케이트 유리 물품의 응력이 압축에의 인장으로 변화하는 깊이를 의미한다. DOC는 이온 교환 처리에 따라 FSM 또는 산란 광 편광기(SCALP)에 의해 측정될 수 있다. 유리 물품의 응력이 칼륨 이온을 유리 물품 내로 교환함으로써 발생하는 경우, FSM이 DOC를 측정하기 위해 사용된다. 응력이 나트륨 이온을 유리 물품 내로 교환함으로써 발생하는 경우, SCALP가 DOC를 측정하기 위해 사용된다. 유리 물품의 응력이 칼륨 및 나트륨 이온 모두가 유리로 교환되어 발생하는 경우, 나트륨의 교환 깊이가 DOC를 나타내고 칼륨 이온의 교환 깊이가 압축 응력의 변화의 정도(단, 압축에서 인장으로의 응력의 변화는 아님)를 나타내는 것으로 믿어지기 때문에, DOC는 SCALP에 의해 측정되고; 상기 유리 물품에서 칼륨 이온의 교환 깊이는 FSM에 의해 측정되며, 칼륨 이온의 층의 깊이(DOL)로 표시된다. 최대 CT 값을 포함하는, 인장 응력, 또는 중심 장력(CT) 값은 당업계의 공지의 산란 광 편광기(SCALP) 기술을 사용하여 측정된다. 달리 명시되지 않는 한, 본원에 보고된 CT 값은 최대 CT이다.
전술한 바와 같이, 본원에 설명된 유리는, 원래 형성된 바와 같이, 0 mol% K2O를 함유하거나 K2O가 실질적으로 없다. 유리 내 칼륨 산화물의 존재는 이온 교환을 통해 유리에 높은 수준의 피크 압축 응력을 달성하기 위한 능력에 부정적인 영향을 미친다. 그러나 이온 교환 후에, 이온 교환으로부터 결과되는 압축 층은 칼륨을 함유할 것이다. 유리의 표면 근처의 이온-교환된 층은 유리 표면에서 10 mol% 이상의 K2O를 함유할 수 있는 반면, DOL 보다 큰 깊이의 유리의 벌크는 본질적으로 칼륨이 없는 상태로 유지되거나 또는 초기 조성의 대부분과 일치하는 수준으로 유지될 수 있다.
몇몇 구현 예에서, 본원에 설명된 유리는 0 mol% 내지 약 6 mol%까지, 또는 0 mol% 초과 내지 약 4 mol%, 또는 약 6 mol% ZnO를 포함할 수 있다. 2가 산화물 ZnO는 200 poise 점도에서의 온도(200P 온도)를 감소시킴으로써 유리의 용융 거동을 향상시킨다. ZnO는 Na2O의 유사한 첨가에 비해 변형점을 향상시키는데 또한 도움이 된다. 몇몇 구현 예에서, 상기 유리는 0 mol% 초과 내지 약 2 mol%의 ZnO를 포함한다.
200P 온도를 감소시키고, 50 kP 초과의 액상선 점도를 갖는 유리의 변형점을 향상시키기 위해, MgO 및 CaO와 같은 알칼리 토 산화물은 상기 유리에 존재할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 본원에 설명된 유리는 0 mol% 초과 내지 6 mol%까지의 MgO를 포함하거나, 또는 다른 구현 예에서, 상기 유리는 0.02 mol% 내지 약 3 mol%, 또는 내지 약 4 mol%, 또는 내지 약 5 mol%, 또는 내지 약 6 mol%의 MgO를 포함한다. 몇몇 구현 예에서, 본원에 설명된 유리는 0 mol% 초과 내지 약 5 mol%의 CaO, 다른 구현 예에서 0.03 mol% 내지 약 5 mol%의 CaO, 및 또 다른 구현 예에서 약 0.03 mol% 내지 약 1 mol%, 또는 내지 약 1.5 mol%, 또는 내지 약 2 mol%, 또는 내지 약 2.5 mol%, 또는 내지 약 3 mol%의 CaO를 포함한다. 표 1 및 2에 열거된 실시 예에서 볼 수 있는 바와 같이, CaO는 50 kP 초과의 액상선 점도를 갖는 유리에 존재하고, 여기서 액상선 점도는 유리가 쉽게 퓨전 형성가능하도록 만든다. 몇몇 구현 예에서, 유리가 퓨전-형성될 때와 같이, 50 kP 초과의 액상선 점도를 갖는 것이 바람직하다. 다른 구현 예에서, 유리가 퓨전 형성 이외의 기술에 의해 형성될 수 있는 경우, 상기 액상선 점도는 50 kP 이하일 수 있다. 알칼리 토 산화물 SrO 및 BaO는 ZnO, MgO, 또는 CaO보다 200 poise 점도에서의 용융 온도를 감소시키는데 덜 효과적이고, 변형점을 증가시키는데 ZnO, MgO, 또는 CaO보다 또한 덜 효과적이다. 따라서, 본원에 설명된 유리는 ZnO, MgO, 및 CaO로 이루어진 군으로부터 선택된 2가 산화물을 함유하고, SrO 및 BaO 각각이 실질적으로 없거나 0 mol% 함유한다.
몇몇 구현 예에서, Al2O3(mol%) + RO(mol%) ≥ 21 mol%이고; 다른 구현 예에서, Al2O3(mol%) + RO(mol%) ≥ 22 mol%이고; 다른 구현 예에서, Al2O3(mol%) + RO(mol%) ≥ 23 mol%이고; 다른 구현 예에서, Al2O3(mol%) + RO(mol%) ≥ 24 mol%이고; 및 또 다른 구현 예에서, Al2O3(mol%) + RO(mol%) ≥ 25 mol%이고, 여기서 RO(mol%) = MgO(mol%) + CaO(mol%) + ZnO(mol%)이다. 몇몇 구현 예에서, CaO(mol%)/RO(mol%) > 0.4이고; 또는 몇몇 구현 예에서, CaO(mol%)/RO(mol%) > 0.5이고; 또 다른 구현 예에서, CaO(mol%)/RO(mol%) > 0.6이다.
몇몇 구현 예에서, 본원에 설명된 유리는 이온 교환에 의해 화학적으로 강화된다. 공정의 적어도 하나의 예에서, 알칼리 양이온의 소스(예컨대 용융 염 또는 "이온 교환" 욕) 내의 알칼리 양이온은 유리 내의 더 작은 알칼리 양이온으로 교환되어 유리의 표면 근처의 압축 응력(CS) 하의 층을 달성한다. 압축 층은 표면에서 유리 내의 압축의 깊이(DOC)로 연장한다. 본원에 설명된 유리에서, 예를 들어, 양이온 소스로부터의 칼륨 이온은 유리를 칼륨 질산염(KNO3)를 포함하나 이에 제한되지 않는, 칼륨 염을 포함하는 용융 염욕에 침지시킴으로써 이온 교환 동안 유리 내의 나트륨 이온 및/또는, 몇몇 구현 예에서, 리튬으로 교환된다. 몇몇 구현 예에서, 이온 교환 욕은 칼륨 염 또는 염들로 필수적으로 이루어질 수 있다. 이온 교환 공정에서 사용될 수 있는 다른 칼륨 염은 예를 들어 칼륨 염화물(KCl), 칼륨 황산염(K2SO4), 및 이들의 조합을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 본원에 설명된 이온 교환 욕은 칼륨 및 대응하는 칼륨 염 이외의 알칼리 금속 이온을 함유할 수 있다. 예를 들어, 이온 교환 욕은 예를 들어, 나트륨 질산염, 나트륨 황산염, 및/또는 나트륨 염화물과 같은 나트륨 염을 또한 포함할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 이온 교환 욕은 KNO3 및 나트륨 질산염(NaNO3)의 혼합물을 포함할 수 있다. 몇몇 구현 예에서, 이온 교환 욕은 NaNO3를 약 50wt%까지, 또는 약 25wt%까지 포함할 수 있고, 욕의 나머지는 KNO3이다. 다른 구현 예에서, 유리는 약 100wt%의 나트륨 염(예컨대, Na2SO4, NaCl 등)을 포함하는 욕에서 제1 이온 교환될 수 있고, 이후 나트륨 염 및 상응하는 칼륨 염(예컨대, NaNO3 및 KNO3를 포함하는 욕), 또는 100wt%의 상응하는 칼륨 염(예컨대 NaNO3를 포함하는 제1 이온 교환 욕 및 KNO3를 포함하는 제2 이온 교환 욕)을 포함하는 제2 욕에서 이온 교환되어 더 깊은 DOL 및/또는 더 깊은 DOC를 달성할 수 있다.
평면 이온 교환된 유리 물품의 단면 개략도는 도 1에 도시된다. 유리 물품(100)은 두께 t, 제1 표면(110), 및 제2 표면(112)을 가지며, 두께 t는 예를 들어 약 25㎛ 내지 약 4mm 범위이다. 몇몇 구현 예에서, 두께 t는 약 25㎛ 내지 약 50㎛, 또는 약 55㎛까지, 또는 약 60㎛까지, 또는 약 65㎛까지, 또는 약 70㎛까지, 또는 약 75㎛, 또는 약 80㎛까지, 또는 약 85㎛까지, 또는 약 90㎛까지, 또는 약 95㎛까지, 또는 약 100㎛까지, 또는 약 105㎛까지, 또는 약 110㎛까지, 또는 약 115㎛까지, 또는 약 120㎛까지, 또는 약 125㎛까지의 범위 내이다. 특정 다른 구현 예에서, 두께 t는 약 10㎛ 내지 약 20㎛의 범위 내이다. 도 1은 평탄한 평면 시트 또는 플레이트로 유리 물품(100)을 도시하지만, 유리 물품(100)은 3-차원 형성 또는 비-평면 구성과 같은 다른 구성을 가질 수 있다. 유리 물품(100)은 제1 표면(110)에서 깊이 d1의 제1 DOC로, 유리 물품(100)의 벌크 내로 연장하는 제1 압축 층(120)을 갖는다. 도 1에서, 유리 물품(100)은 제2 표면(112)에서 깊이 d2의 제2 DOC로 연장하는 제2 압축 층(122)을 또한 갖는다. 유리 물품(100)은 d1 및 d2 사이에서 연장하는 중앙 영역(130)을 또한 갖는다. 중앙 영역(130)은 일반적으로 인장 응력 또는 중심 장력(CT) 하에 있고, 이는 층(120 및 122)의 압축 응력과 균형을 이루거나, 대응된다. 제1 및 제2 압축 층(120, 122)의 깊이 d1, d2 각각은 유리 물품(100)의 제1 및 제2 표면(110, 112)에 날카로운 충격에 의해 도입된 결함의 전파로부터 유리 물품(100)을 보호하고, 압축 응력은 제1 및 제2 압축 층(120, 122)의 깊이 d1, d2의 결함 관통 가능성을 최소화한다.
따라서, 유리가 상당한 벤딩 응력에 저항할 수 있고, 이온 교환을 통해 고 피크 압축 응력을 달성할 수 있도록 전술한 유리를 강화하는 방법이 제공된다. 전술한 알칼리 알루미네이트 유리를 포함하는 유리 물품은 이온 교환 매질, 예를 들어 용융 염욕, 페이스트 등에 침지된다. 이온 교환 매질은 적어도 하나의 칼륨 염을 포함하고, 여기서 적어도 하나의 칼륨 염은 이온 교환 매질의 약 50 wt% 이상을 포함한다. 침지 전에, 상기 방법은 예를 들어 퓨전 드로잉, 롤링, 오버플로우 드로잉, 슬롯 형성, 업드로잉, 또는 부유와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 당업계에 공지된 수단에 의해 유리 물품을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 일단 형성된 유리 물품은 이온 교환 매질에 침지되기 전에 유리 물품의 1011 Poise 온도에서 열처리에 도입될 수 있다. 이온 교환 매질 내 침지 동안, 상기 유리 물품은 약 350℃ 내지 약 480℃ (예를 들어 약 350℃ 내지 약 475℃, 또는 약 350℃ 내지 약 470℃, 또는 약 350℃ 내지 약 460℃, 또는 약 350℃ 내지 약 450℃, 또는 약 350℃ 내지 약 440℃, 또는 약 350℃ 내지 약 430℃) 범위의 미리 결정된 온도에서 약 1시간 내지 약 24시간의 범위의 미리 결정된 시간 동안 이온 교환 매질에 이온 교환되어, 표면에서 DOL로 연장하는 이온 농도 및 표면에서 DOC로 연장하는 압축 층을 달성한다. 압축 층은 약 1000 MPa 이상, 또는 몇몇 구현예에서, 약 1050 MPa 이상, 또는 다른 구현 예에서 약 1100 MPa 이상, 또는 다른 구현 예에서 약 1200 MPa 이상, 및 약 1500 MPa까지의 피크 압축 응력(몇몇 구현 예에서 피크 압축 응력은 이온 교환된 유리 물품의 표면에 있다)을 갖는다.
이온 교환에 의해 달성될 수 있는 고 피크 압축 응력은 유리를 주어진 유리 두께에 대해 더 좁은(즉, 더 작은) 벤드 반경으로 벤딩할 수 있는 능력을 제공한다. 유리가 좁은 반경 주변에서 벤딩에 도입될 때, 고 피크 압축 응력은 유리가 순 압축을 유지하는 것을 가능하게 하고 따라서 표면 결함을 함유하는 것을 가능하게 한다. 표면-근처 결함은 상기 순 압축 또는 유효 표면 압축 층 내에 함유된 경우, 파손으로 연장할 수 없다.
도 2는 벤드-유도된 응력 하의 이온 교환된 유리 시트의 개략적인 단면도이다. 도 2의 두께 t 및 내부 반경 r의 합인 벤드 반경 R로 벤딩될 때, 이온-교환된 유리 시트(100)의 외부 표면(110a)은 벤딩으로부터 인장 응력에 도입되고, 이는 외부 표면(110a) 상의 DOC가 유효 DOC로 감소하도록 하고, 내부 표면(112a)은 벤딩으로부터 추가 압축 응력에 도입된다. 외부 표면(110a) 상의 유효 DOC는 벤드 반경이 증가함에 따라 증가하고, 벤드 반경이 감소함에 따라 감소한다(도 2에 도시된 바와 같이, 곡률 중심이 외부 표면(110a)의 반대측에 있는 경우). 이온 교환되면, 본원에 설명된 유리는 약 25℃ 및 50% 상대 습도에서 60분 동안 3mm의 벤드 반경(즉, R= 3 mm)을 견딜 수 있다(파단 없이). 몇몇 구현 예에서, 동일한 기간 동안, 동일한 주변 조건하에서, 본원에 설명된 유리는 4 mm의 벤드 반경(즉, R = 4 mm)을 견딜 수 있다(파단 없이). 그리고 또 다른 구현 예에서, 동일한 기간 동안, 동일한 주변 조건하에서, 본원에 설명된 유리는 5 mm의 벤드 반경(즉, R = 5 mm)을 견딜 수 있다(파단 없이).
표 3은 이온 교환 후 표 1에 열거된 샘플들에 대해 측정된 피크 CS 및 DOL을 열거한다. 1mm 두께의, 표 1 및 2 각각에 설명된 실시 예의 조성 및 물성을 갖는 유리 쿠폰은 KNO3 욕에서 410℃에서 2시간 또는 6시간 동안 이온 교환되었다. 유리 쿠폰은 1011 Poise(P) 온도에서 열 처리되고, 2분 내에 실온으로 빠르게 급랭되어 이온-교환 전에 대략 1011 P 점도 온도로 가상 온도를 설정한다. 이는 퓨전 드로우된 시트의 열 이력을 나타내기 위해 가상 온도를 설정하기 위해 수행된다. 이온 교환에 도입될 때, 본원에 설명된 유리는 약 1000 MPa 이상, 또는 몇몇 구현 예에서, 약 1050 MPa 이상, 또는 다른 구현 예에서, 약 1100 MPa 이상, 또는 다른 구현 예에서 약 1200 MPa 이상, 약 1300 MPa까지, 또는 약 1350 MPa 까지, 또는 약 1400 MPa 까지, 또는 약 1450 MPa까지, 또는 약 1500 MPa까지의 피크 압축 응력(CS)를 갖는 압축 층을 갖는다. 전술한 피크 CS 값과 함께, 본원에 설명된 유리는 약 4㎛ 내지 약 40㎛의 예를 들어 약 4㎛, 또는 약 5㎛, 또는 약 6㎛, 또는 약 7㎛, 또는 약 8㎛, 또는 약 9㎛, 또는 약 10㎛, 또는 약 11㎛, 또는 약 12㎛, 또는 약 13㎛, 또는 약 14㎛, 또는 약 15㎛에서 약 40㎛, 또는 약 35㎛, 또는 약 30㎛, 또는 약 25㎛, 또는 약 24㎛, 또는 약 23㎛, 또는 약 22㎛, 또는 약 21㎛, 또는 약 20㎛까지의 칼륨 이온의 DOL을 달성할 수 있다. 유리가 리튬(Li2O)을 포함하는 구현 예에서, 칼륨 이온만이 유리 내로 교환되는 경우, DOL 및 DOC가 실질적으로 동일하기 때문에 이온 교환이 칼륨 이온만을 유리 내로 교환하는 것을 포함할 때, 상기 유리는 바로 위에서 설명된 CS 및 DOL과 실질적으로 동일한 피크 CS 및 DOC로 이온 교환될 수 있다. 또한, 유리가 리튬(Li2O)을 포함하고, 이온 교환이 칼륨 및 나트륨 이온을 유리 내로 교환하는 것을 포함하는 구현 예에서, 유사한 피크 CS 값은 유사한 칼륨 DOL 값으로 얻어질 수 있고 및/또는 또한 100㎛ 초과의, 예를 들어 110㎛ 초과, 120㎛ 초과, 130㎛ 초과, 140㎛ 초과, 150㎛ 초과, 또는 두께의 10% 초과, 또는 두께의 11% 초과, 또는 두께의 12% 초과, 또는 두께의 13% 초과, 또는 두께의 14% 초과, 또는 두께의 15% 초과, 또는 두께의 16% 초과, 또는 두께의 17% 초과, 또는 두께의 18% 초과, 두께의 약 24%까지의 DOC를 달성할 수 있다.
[표 3]
압축 응력(CS) 및 DOL은 표 1에 열거된 조성을 갖고 100 wt% KNO3 용융 염욕에서 각각 2 및 6 시간 동안 410℃에서 이온 교환된 1 mm 두께 샘플에 대해 측정됨.
다음의 실시 예는 본 개시의 특징 및 이점을 예시하고, 본 개시를 제한하려는 의도가 아니다.
실시 예 1
본 개시에 설명된 조성(표 1-3의 실시 예 29) 및 물성을 갖는 유리 샘플은 3개의 분리된 용융 염욕에서 이온 교환된다: 100wt% KNO3를 함유하는 하나의 이온 교환 욕(표 4a); 50 wt% KNO3 및 50 wt% NaNO3를 함유하는 제2 이온 교환 욕(표 4b); 및 75 wt% KNO3 및 25 wt% NaNO3를 함유하는 제3 욕(표 4c). 1 mm 두께 유리 샘플에 대한 상기 이온 교환 실험의 결과는 표 4a-4c에 열거된다. 샘플이 혼합된 KNO3/NaNO3 욕에서 이온 교환되었을 때 얻어진 결과는 본원에 설명된 리튬 함유 유리를 이온 교환하여 다른 실시 예와 일치하는 DOL, 그리고 훨씬 더 깊은 DOC를 얻을 수 있는 능력을 입증한다. 예를 들어, 표 4a 실시 예는 약 4㎛ 내지 약 15㎛ 정도의 DOLs 및 DOCs를 갖는다(여기서 DOC는 KNO3만이 용융 염욕에 사용되었기에 이 경우의 DOL과 실질적으로 동일함). 반면, 샘플이 KNO3/NaNO3 욕에서 이온 교환된 경우, 표 4b 및 4c는 약 6㎛ 내지 약 8㎛ 정도의 DOLs 및 약 160㎛ 내지 약 170㎛(1mm 두께의 16% 또는 17%) 정도의 DOCs를 나타낸다. 또한, 높은 퍼센트의 KNO3를 갖는 욕을 이용하여, 유리 샘플은 보다 낮은 퍼센트의 KNO3 욕과 유사한 DOLs 및 DOCs를 달성했으나, 더 높은 CS를 달성하는 것이 가능했다. 몇몇 구현 예에서, 700 MPa 정도의 CS가 유용할 수 있다.
실시 예 2
100㎛ 두께 및 표 1에 열거된 실시 예 29의 조성을 갖는 샘플이 100 wt% KNO3를 포함하는 용융 염욕에서 6시간 동안 410℃에서 이온 교환되었고, 라이트 에칭 전후 압축 응력은 표 5에 나타난다. 100㎛, 75㎛, 및 50㎛를 갖는 GORILLA GLASS 2® 샘플(조성: 70 mol% SiO2, 10 mol% Al2O3, 15 mol% Na2O, 및 5 mol% MgO)은 100 wt% KNO3를 포함하는 용융 염욕에서 1시간 동안 410℃에서 이온 교환되었고, 라이트 에칭 전후의 압축 응력은 표 5에 나타난다.
몇몇 경우에, 라이트 에칭은 공정-유래 손상을 제거하기 위해 이온 교환 후의 샘플에 적용된다. 라이트 에칭은 HF; HCl, H2NO3, 및 H2SO4 중 하나 이상과 HF의 조합; 암모늄 이불화물, 나트륨 이불화물 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 활성 유리 에칭 화합물을 함유하는 불화물-함유 수성 처리 매질을 포함하는 산을 포함한다. 하나의 특정 실시 예에서, 수성 산성 용액은 5 vol% HF(48%) 및 5 vol% H2SO4로 이루어진다. 에칭 공정은 2014.11.18자로 등록되고, "Impact-Damage-Resistant Glass Sheet"로 명명된 John Frederick Bayne et al.의 미국 특허 제8,889,254호에서 설명되고, 상기 내용은 전체가 참조로서 본원에 병합된다. 따라서, 표 5의 결과로부터, 상기 라이트 에칭 공정은 본원에 개시된 유리에 대해 수행될 수 있고 여전히 상기 유리가 충분한 양의 압축 응력(몇몇 구현 예에서, 1000 MPa 이상의 CS, 다른 구현 예에서 이전 유리 조성물(예컨대 GORILLA GLASS 2®)에 의해 달성된 것보다 큰 CS)을 유지하도록 할 수 있는 것으로 나타난다.
보다 구체적으로, 표 5의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시 예 29의 조성을 갖는 유리는 이온 교환되어 GORILLA GLASS 2®로 달성되는 것보다 훨씬 더 큰 압축 응력을 달성할 수 있다. 상기 결과는 상기 조건에서 이온 교환되는 유사한 유리의 거동의 관점에서 예상치 못한 것이다. 또한, 표 5는 본 개시의 유리가 박형 유리 예를 들어 약 25㎛ 내지 약 125㎛, 약 30㎛ 내지 약 120㎛, 약 35㎛ 내지 약 115㎛, 약 40㎛ 내지 약 110㎛, 약 45㎛ 내지 약 105㎛, 약 50㎛ 내지 약 100㎛, 약 50㎛ 내지 약 75㎛, 또는 약 75㎛ 내지 약 100㎛의 두께를 갖는 유리에서 고 CS 값을 달성하기에 적합하다는 것을 나타낸다.
[표 5]
410℃에서, 6 시간 동안, 100 wt% KNO3 용융 염욕에서 이온 교환 후의 실시 예 29(표 1)의 조성을 갖는 유리 및 코닝 GORILLA GLASS 2®의 샘플에 대한 압축 응력
실시 예 3
본원에 설명된 유리 내의 좁게 팩킹된 네트워크는 고 압축 응력을 달성하는 것을 가능하게 한다. 표면으로부터 유리 두께 내로의 다양한 깊이에서의 압축 응력은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 및 16 시간 약 100wt% KNO3를 포함하는 410℃의 용융 염욕에서 이온 교환된 후의 GORILLA GLASS 2®(정사각형 데이터 포인트) 및 본원에 설명된 유리 중 하나(표 1-3의 실시 예 29, 다이아몬드 데이터 포인트)의 1mm 두께 샘플에 대해 도 3에 나타난다. 예를 들어, 포인트(302)는 6 시간 동안 교환되고 1291의 피크 CS 및 15.3 마이크론의 DOL을 달성한 실시 예 29 유리의 샘플에 대한 것이고, 반면 포인트(304)는 1시간 동안 교환되고 988의 피크 CS 및 15.8㎛의 DOL을 달성한 GORILLA GLASS 2®의 샘플에 대한 것이다. 따라서, 대략 15㎛의 동일한 DOL에 대해, 실시 예 29의 조성을 갖는 유리는 GORILLA GLASS 2® 샘플에 대해 관측된 것보다 큰 300 MPa 이상의 피크 압축 응력을 나타낸다. 대략 15㎛ 내지 20㎛의 동일한 범위의 DOLs에 걸쳐, 실시 예 29 조성을 갖는 유리는 GORILLA GLASS 2® 샘플에 대한 관측된 것보다 큰 200 MPa 이상인 피크 압축 응력을 나타낸다. 실시 예 29 샘플에 대한 CS가 동일한 DOL을 갖는 GORILLA GLASS 2® 샘플의 CS에 비해 높지만, 동일한 DOL을 얻기 위한 시간은 실시 예 29에 대해 더 높다. 증가된 처리 시간은 감소된 이온 확산성을 유도할 수 있는, 유리 내의 좁게 팩킹된 네트워크로 인한 것일 수 있다. 그러나, 몇몇 구현 예에서, 증가된 CS의 이점은 감소된 이온 확산성으로부터의 더 긴 처리 시간보다 중요하다
실시 예 4
1 mm 두께 및 표 1의 실시예 42(가장 높은 리튬 함량을 가짐)의 조성을 갖는 유리의 샘플은 2-단 이온 교환 공정을 포함하는, 아래 표 6에 설명된 바와 같은 다양한 이온 교환 조건에 도입되었다. 얻어진 특성은 또한 표 6에 설명되었다. 실시 예 42 샘플이 높은 리튬을 갖기 때문에, 높은 영률 및 파괴 인성을 가질 것으로 예상된다(본 개시의 원리에 따라). 또한, 상기 샘플의 DOCs가 두께의 15% 내지 20%의 범위 내일 것으로 예상된다.
표 6
실시 예 42(표 1)의 조성물을 갖는 유리에 대한 이온 교환 조건 및 얻어지는 물성
본원에 개시된 강화된 유리는 디스플레이(또는 디스플레이 물품)를 갖는 물품(예컨대, 휴대폰, 태블릿, 컴퓨터, 네비게이션 시스템, 웨어러블 장치(예컨대 시계) 등을 포함하는 소비자 전자제품), 건축 물품, 운송 물품(예컨대 자동차, 기차, 항공기, 해상 선박 등), 가정용 기기 물품, 또는 투명성, 내스크래치성, 내마모성 또는 이들의 조합으로부터 이익을 얻을 수 있는 임의의 물품과 같은 다른 물품에 혼입될 수 있다. 본원에 개시된 임의의 강화된 유리를 혼입하는 예시적인 물품은 도 4a 및 4b에 도시된다. 구체적으로, 도 4a 및 4b는 전면(404), 후면(406), 및 측면(408)을 갖는 하우징(402); 전체로 또는 적어도 부분적으로 하우징 내부에 있고, 컨트롤러, 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 이에 인접한 디스플레이(410)를 포함하는 전기 부품(미도시); 및 디스플레이 위에 있도록 하우징의 전면에 또는 이의 위에 있는 커버 기판(412)을 포함하는 소비자 전자 장치(400)를 도시한다. 몇몇 구현 예에서, 커버 기판(412) 또는 하우징(402)의 일부 중 적어도 하나는 본원에 개시된 임의의 강화된 유리를 포함할 수 있다. 커버 유리 및/또는 하우징은 약 0.4 mm 내지 약 4 mm의 두께 및, 화학적으로 강화될 때 약 1000 MPa 이상, 또는 약 1050 MPa 이상, 또는 약 1100 MPa 이상, 또는 약 1200 MPa 이상, 또는 약 1250 MPa 이상, 약 1300 MPa 까지, 또는 약 1350 MPa 까지, 또는 약 1400 MPa 까지, 또는 약 1450 MPa 까지, 또는 약 1500 MPa 까지의 피크 압축 응력을 갖는다.
전형적인 구현 예가 예시의 목적으로 제시되었지만, 제시된 설명은 개시 또는 첨부된 청구항의 범위의 제한으로 간주되어서는 안된다. 따라서, 다양한 수정, 적응, 및 대안이 본 개시 또는 첨부된 청구항의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에게 발생할 수 있다.
Claims (33)
- 알칼리 알루미노실리케이트 유리로서,
a. 약 17 mol% 이상의 Al2O3;
b. Na2O;
c. MgO; 및
d. CaO, 여기서 Al2O3(mol%) + RO(mol%) ≥ 21 mol%, 여기서 RO(mol%) = MgO(mol%) + CaO(mol%) + ZnO(mol%)이고, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 실질적으로 SrO, BaO, B2O3, P2O5, 및 K2O 각각이 없고, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 이온 교환 가능한, 알칼리 알루미노실리케이트 유리. - 청구항 1에 있어서,
상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 4mm까지의 두께를 포함하고, 알칼리 알루미노실리케이트 유리의 표면으로부터 DOC까지 연장하는 압축 층을 달성하기 위해 이온 교환 가능하고, 약 1000 MPa 이상의 피크 압축 응력을 포함하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리. - 청구항 2에 있어서,
상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 100㎛ 까지의 두께를 포함하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리. - 청구항 3에 있어서,
상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도, 및 5mm; 4mm; 또는 3mm 중 적어도 하나의 벤딩 반경에서 60분 동안 유지될 때, 파손(failure)의 부재(absence)를 포함하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리. - 청구항 2-4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피크 압축 응력은 약 1500 MPa 이하인, 알칼리 알루미노실리케이트 유리. - 청구항 1-5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 80 GPa 내지 약 90 GPa 범위의 영률을 포함하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리. - 청구항 1-6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 Li2O를 더욱 포함하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리. - 청구항 7에 있어서,
상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 표면으로부터 두께의 약 10% 이상의 DOC로 연장하는 압축 층을 달성하기 위해 이온 교환 가능한, 알칼리 알루미노실리케이트 유리. - 청구항 1-8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 4 마이크론 내지 약 40 마이크론의 칼륨 이온의 층의 깊이를 달성하기 위해 이온 교환 가능한, 알칼리 알루미노실리케이트 유리. - 청구항 1-9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 ZnO를 더욱 포함하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리. - 청구항 1-10 중 어느 한 항에 있어서,
CaO(mol%)/RO(mol%) > 0.4인, 알칼리 알루미노실리케이트 유리. - 청구항 1-11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 5 kP 내지 약 200 kP 범위의 액상선 점도를 포함하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리. - 청구항 1-12 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는, 약 52 mol% 내지 약 61 mol% SiO2; 약 17 mol% 내지 약 23 mol% Al2O3; 0 mol% 내지 약 7 mol% Li2O; 약 9 mol% 내지 약 20 mol% Na2O; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% MgO; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% CaO; 및 0 mol% 초과 내지 약 2 mol% ZnO을 포함하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리. - 청구항 13에 있어서,
상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는, 약 55 mol% 내지 약 61 mol% SiO2; 약 17 mol% 내지 약 20 mol% Al2O3; 약 4 mol% 내지 약 7 mol% Li2O; 약 9 mol% 내지 약 15 mol% Na2O; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% MgO; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% CaO; 및 0 mol% 초과 내지 약 2 mol% ZnO를 포함하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리. - 청구항 1-15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 플렉시블 디스플레이의 적어도 일부를 형성하는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리. - 이온 교환된 유리로서,
상기 이온 교환된 유리는 알칼리 알루미노실리케이트 유리로서,
a. 약 17 mol% 이상의 Al2O3;
b. Na2O;
c. MgO; 및
d. CaO를 포함하고, 여기서 Al2O3(mol%) + RO(mol%) ≥ 21 mol%이고, RO(mol%) = MgO(mol%) + CaO(mol%) + ZnO(mol%)이며, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 SrO, BaO, B2O3, P2O5, 및 K2O 각각이 실질적으로 없고, 상기 이온 교환된 유리는 약 4 mm까지의 두께를 포함하고, 이온 교환된 유리의 표면으로부터 DOC로 연장하는 압축 층을 포함하며, 약 1000 MPa 이상의 피크 압축 응력을 포함하는, 이온 교환된 유리. - 청구항 16에 있어서,
상기 이온 교환된 유리는 약 100 ㎛까지의 두께를 포함하는, 이온 교환된 유리. - 청구항 16 또는 17에 있어서,
상기 이온 교환된 유리는 약 25℃ 및 약 50% 상대 습도, 및 5mm; 4mm; 또는 3mm 중 적어도 하나의 벤딩 반경에서 60분 동안 유지될 때, 파손의 부재를 포함하는, 이온 교환된 유리. - 청구항 16-18 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피크 압축 응력은 약 1500 MPa 이하인, 이온 교환된 유리. - 청구항 16-19 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온 교환된 유리는 Li2O를 더욱 포함하고, 상기 DOC는 두께의 약 10% 이상인, 이온 교환된 유리. - 청구항 16-20 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온 교환된 유리는 약 4 마이크론 내지 약 40 마이크론의 칼륨 이온의 층의 깊이를 포함하는, 이온 교환된 유리. - 청구항 16-21 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온 교환된 유리는 약 52 mol% 내지 약 61 mol% SiO2; 약 17 mol% 내지 약 23 mol% Al2O3; 약 0 mol% 내지 약 7 mol% Li2O; 약 9 mol% 내지 약 20 mol% Na2O; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% MgO; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% CaO; 및 0 mol% 초과 내지 약 2 mol% ZnO를 포함하는, 이온 교환된 유리. - 청구항 22에 있어서,
상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는, 약 55 mol% 내지 약 61 mol% SiO2; 약 17 mol% 내지 약 20 mol% Al2O3; 4 mol% 내지 약 7 mol% Li2O; 약 9 mol% 내지 약 15 mol% Na2O; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% MgO; 0 mol% 초과 내지 약 5 mol% CaO; 및 0 mol% 초과 내지 약 2 mol% ZnO를 포함하는, 이온 교환된 유리. - 청구항 16-23 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온 교환된 유리는 플렉시블 디스플레이의 적어도 일부를 형성하는, 이온 교환된 유리. - 청구항 16-24 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온 교환된 유리는 전자 장치의 디스플레이 또는 그 위의 커버 유리, 또는 전자 장치의 하우징의 일부 중 적어도 하나를 형성하는, 이온 교환된 유리. - 청구항 16-25 중 어느 한 항의 이온 교환된 유리를 포함하는 전자 장치로서,
상기 전자 장치는 전면, 후면, 및 측면을 포함하는 하우징, 상기 하우징에 적어도 부분적으로 내부에 있는 전기 부품, 상기 하우징의 전면에 또는 이에 인접하는 디스플레이, 및 상기 디스플레이 위의 커버 유리를 포함하고, 여기서 상기 커버 유리 및 하우징 중 적어도 하나는 이온 교환된 유리를 포함하고, 상기 커버 유리는, 커버 유리가 디스플레이 위에 위치하고, 충격으로부터 야기되는 손상으로부터 디스플레이를 보호하도록 하우징의 전면에 또는 그 위에 있는, 전자 장치. - 유리를 강화하는 방법으로서, 상기 방법은
a. 유리 물품을 적어도 하나의 칼륨 염을 포함하는 이온 교환 매질에 침지시키는 단계, 여기서 상기 적어도 하나의 칼륨 염은 이온 교환 매질의 약 50 wt%를 포함하고, 상기 유리 물품은 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하며, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 17 mol% 이상의 Al2O3, 및 0이 아닌 양의 Na2O, MgO, 및 CaO를 포함하고, 여기서 Al2O3(mol%) + RO(mol%) ≥ 21 mol%이고, RO(mol%) = MgO(mol%) + CaO(mol%) + ZnO(mol%)이고, 상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 SrO, BaO, B2O3, P2O5, 및 K2O 각각이 실질적으로 없고; 및
b. 표면으로부터 DOC로 연장하고, 약 1000 MPa 이상의 피크 압축 응력을 포함하는 압축 층을 달성하기 위해 상기 유리 물품을 이온 교환 매질 내 침지된 동안 약 1 시간 내지 약 24 시간 범위 내의 미리결정된 시간 동안, 약 350℃ 내지 약 480℃ 범위 내의 미리결정된 온도에서 이온 교환하는 단계를 포함하는, 유리를 강화하는 방법. - 청구항 27에 있어서,
상기 방법은 유리 물품을 이온 교환 매질 내 침지하기 전에 퓨전 드로잉, 롤링, 오버플로우 다운드로우, 슬롯 형성, 업드로우, 또는 부유 중 적어도 하나에 의해 유리 물품을 형성하는 단계를 더욱 포함하는, 유리를 강화하는 방법. - 청구항 27 또는 28에 있어서,
상기 방법은 이온 교환 매질에 유리 물품을 침지하는 단계 전에 유리 물품을 이의 1011 P 온도로 가열하는 단계 및 상기 가열된 유리 물품을 실온으로 급랭(quenching)하는 단계를 더욱 포함하는, 유리를 강화하는 방법. - 청구항 27-29 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피크 압축 응력은 약 1500 MPa 이하인, 유리를 강화하는 방법. - 청구항 27-30 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 Li2O를 더욱 포함하고, 상기 DOC는 두께의 약 10% 이상인, 유리를 강화하는 방법. - 청구항 27-31 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 약 4 마이크론 내지 약 40 마이크론의 칼륨 이온의 층의 깊이를 달성하기 위해 이온 교환 가능한, 유리를 강화하는 방법. - 청구항 27-32 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 유리 물품을 적어도 하나의 나트륨 염으로 필수적으로 이루어진 제1 이온 교환 매질에 침지시키는 단계; 및 상기 유리 물품을 제1 이온 교환 매질 내 침지된 동안 약 1 시간 내지 약 24 시간 범위 내의 미리결정된 시간 동안, 약 350℃ 내지 약 480℃ 범위 내의 미리결정된 온도에서 이온 교환하는 단계를 더욱 포함하는, 유리를 강화하는 방법.
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