KR20220029669A - 개선된 응력 프로파일을 갖는 유리-계 물품 - Google Patents
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Abstract
유리-계 물품으로서: 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물; 기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖는 유리-계 기판, 여기서 t는 0.74 mm 이하이며; 및 응력 프로파일을 포함하며, 상기 응력 프로파일은:
상기 제1 표면으로부터 연장하고 7 마이크로미터 이상의 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp)를 포함하는 스파이크 영역; 및 50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)을 포함한다.
Description
관련 출원에 대한 상호-참조
본 출원은 내용이 본원에 의존되고 전체로서 본원에 포함
되는, 2019년 7월 2일 출원된 미국 가출원 번호 제 62/869,898 호의 35 U.S.C. § 119 하의 우선권의 이익을 주장한다.
분야
본 개시의 구체예는 일반적으로 개선된 응력 프로파일을 갖는 유리-계 물품 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
유리-계 물품은 가전, 운송, 건축, 방위, 의료 및 패키징을 포함하는 다양한 산업에서 사용된다. 소비자 전자 제품의 경우, 유리-계 물품은 예를 들어, 휴대 전화, 스마트폰, 태블릿, 시계, 비디오 플레이어, 정보 단말(IT) 장치, 랩탑 컴퓨터, 내비게이션 시스템 등과 같은 휴대용 또는 모바일 전자 통신 및 엔터테인먼트 장치용 커버 플레이트 또는 창으로서 전자 장치에서 사용된다. 건축에서, 유리-계 물품은 창, 샤워 패널 및 조리대에 포함되며; 운송에서, 유리-계 물품은 자동차, 기차, 항공기 및 선박에 존재한다. 유리-계 물품은 우수한 내파괴성이나 얇고 경량인 물품의 이점을 얻을 수 있는 모든 적용에 적합하다. 각 산업에서, 유리-계 물품의 기계적 및/또는 화학적 신뢰성은 일반적으로 기능, 성능 및 비용에 의해 좌우된다. 이러한 물품의 기계적 및/또는 화학적 신뢰성을 개선하는 것은 지속적인 목표이다.
화학적 처리는 압축 응력(CS), 압축의 깊이(DOC), 및 최대 중심 장력(CT) 중 일 이상의 파라미터를 갖는 원하는 및/또는 엔지니어링된 응력 프로파일을 부여하는 강화 방법이다. 엔지니어링된 응력 프로파일을 갖는 것을 포함하는 많은 유리-계 물품은 유리 표면에서 가장 높거나 피크이며 표면으로부터 멀어지는 피크 값으로부터 감소하는 압축 응력을 가지며, 유리 물품 내의 응력이 인장이 되기 전 유리 물품의 일부 내부 위치에 0 응력이 있다. 알칼리-함유 유리의 이온 교환(IOX)에 의한 화학적 강화는 본 분야에서 입증된 방법론이다.
소비자 전자 산업에서, 화학적으로-강화된 유리는 플라스틱에 비해 미관 및 내스크래치성이 우수하고, 비-강화 유리에 비해 우수한 낙하 성능 및 우수한 내스크래치성으로 인해 디스플레이 커버용으로 선호되는 물질로 사용된다.
이의 산업을 위한 기계적 및/또는 화학적 신뢰성을 갖는 유리-계 물품을 제공하는 것에 대한 지속적인 요구가 있다. 또한, 비용-효율적 방법으로 이를 수행하는 지속적인 요구가 있다.
본 개시의 관점은 유리-계 물품 및 이의 제조를 위한 방법에 관한 것이다.
일 관점은 유리-계 물품이며, 이는: 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물; 기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖는 유리-계 기판, 여기서 t는 0.74 mm 이하이며; 및 응력 프로파일을 포함하며, 상기 응력 프로파일은: 상기 제1 표면으로부터 연장하고 7 마이크로미터 이상의 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp)를 포함하는 스파이크 영역; 및 50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)을 포함한다.
또 다른 관점은 유리-계 물품이며, 이는: 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물; 기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖는 유리-계 기판, 여기서 t는 0.74 mm 이하이며; 및 응력 프로파일을 포함하며, 상기 응력 프로파일은: 상기 제1 표면으로부터 연장하고 0.010*t 이상의 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp)를 포함하는 스파이크 영역; 및 50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)을 포함한다.
상세한 관점은 유리-계 물품이며, 이는: 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물, 여기서 상기 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 Na2O 대 Li2O의 몰비는 1.3 이하이고; 기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖는 유리-계 기판; 및 응력 프로파일을 포함하고, 상기 응력 프로파일은: 상기 제1 표면으로부터 연장하고 7 마이크로미터 이상의 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp)를 포함하는 스파이크 영역; 및 50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)을 포함한다.
또 다른 상세한 관점은 유리-계 물품이며, 이는: 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물, 여기서 상기 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 Na2O 대 Li2O의 몰비는 1.3 이하이고; 기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖는 유리-계 기판; 및 응력 프로파일을 포함하고, 상기 응력 프로파일은: 상기 제1 표면으로부터 연장하고 0.010*t 이상의 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp)를 포함하는 스파이크 영역; 및 50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)을 포함한다.
또 다른 관점은 소비자 전자 제품이며, 이는: 전면, 후면 및 측면을 갖는 하우징; 적어도 부분적으로 상기 하우징 내에 있는 전자 부품, 상기 전자 부품은 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이는 상기 하우징의 전면 또는 이에 인접하게 있으며; 및 상기 디스플레이 위에 배치된 커버를 포함하고, 여기서 상기 하우징 및 커버 중 적어도 하나의 적어도 일부는 본원에 개시된 관점 또는 구체예 중 어느 하나에 따른 유리-계 물품을 포함한다.
또 다른 관점에서, 유리-계 물품을 제조하는 방법은: 상기 유리-계 물품을 형성하기 위해 베이스 조성물 내에 산화 나트륨 및 산화 리튬을 포함하는 유리-계 기판을 이온 교환 처리에 노출시키는 단계를 포함하며, 상기 유리-계 기판은 기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖고, 상기 이온 교환 처리는: 칼륨 염 및 나트륨 염 및 리튬 염을 포함하는 제1 욕; 및 칼륨 염, 나트륨 염, 및 선택적으로 리튬 염을 포함하는 제2 욕을 포함하고, 여기서 다음 중 하나가 충족되며: t는 0.74 mm 이하이거나; 상기 기판은 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 Na2O 대 Li2O의 몰비가 1.3 이하인 조성을 포함하거나; 또는 t는 0.74 mm 이하이며 상기 기판은 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 Na2O 대 Li2O의 몰비가 1.3 이하인 조성을 포함하고, 여기서 상기 유리-계 물품은 응력 프로파일을 포함하고, 상기 응력 프로파일은: 상기 제1 표면으로부터 연장하고 0.010*t 이상인 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp)를 포함하는 스파이크 영역; 및 50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)을 포함한다.
본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부된 도면은 아래에서 설명되는 많은 구체예를 예시한다.
도 1a는 본원에 개시된 유리-계 물품 중 어느 하나를 포함하는 예시적인 전자 장치의 단면도이고;
도 1b는 도 1a의 예시적인 전자 장치의 사시도이며;
도 2는 본원에 개시된 몇몇 구체예에 따른 대표적인 응력 프로파일이고;
도 3은 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 스파이크 층의 깊이(DOLsp) 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이며;
도 4는 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 중심 장력 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이고;
도 5는 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 최대 압축 응력(CSmax) 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이며;
도 6은 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 스파이크 층의 깊이(DOLsp) 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이고;
도 7은 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 중심 장력 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이며;
도 8은 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 최대 압축 응력(CSmax) 대 단계 2 시간(hr)이 그래프이고;
도 9는 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 스파이크 층의 깊이(DOLsp) 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이며;
도 10은 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 중심 장력 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이고;
도 11은 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 최대 압축 응력(CSmax) 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이며;
도 12는 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 단계 2 및 3의 변화에 대한 스파이크 층의 깊이(DOLsp) 대 단계 1 시간(hr)의 그래프이고;
도 13은 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 단계 2 및 3의 변화에 대한 중심 장력(CT) 대 단계 1 시간(hr)의 그래프이며;
도 14는 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 최대 압축 응력(CSmax, MPa 단위) 대 단계 1 시간(hr)의 그래프이고;
도 15 내지 16은 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 제1 단계 1 시간(hr)에 대한 스파이크 층의 깊이(DOLsp) 대 제2 단계 욕 유형의 그래프이며;
도 17은 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 제1 단계 욕에 대한 중심 장력(CT) 대 다양한 제2 단계의 그래프이고;
도 18 내지 19는 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 상이한 제1 단계 욕 유형에 대한 제1 단계 1 시간(hr)에 대한 스파이크 층의 깊이(DOLsp) 대 제3 단계의 그래프이다.
도 1a는 본원에 개시된 유리-계 물품 중 어느 하나를 포함하는 예시적인 전자 장치의 단면도이고;
도 1b는 도 1a의 예시적인 전자 장치의 사시도이며;
도 2는 본원에 개시된 몇몇 구체예에 따른 대표적인 응력 프로파일이고;
도 3은 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 스파이크 층의 깊이(DOLsp) 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이며;
도 4는 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 중심 장력 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이고;
도 5는 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 최대 압축 응력(CSmax) 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이며;
도 6은 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 스파이크 층의 깊이(DOLsp) 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이고;
도 7은 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 중심 장력 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이며;
도 8은 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 최대 압축 응력(CSmax) 대 단계 2 시간(hr)이 그래프이고;
도 9는 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 스파이크 층의 깊이(DOLsp) 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이며;
도 10은 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 중심 장력 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이고;
도 11은 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 최대 압축 응력(CSmax) 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이며;
도 12는 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 단계 2 및 3의 변화에 대한 스파이크 층의 깊이(DOLsp) 대 단계 1 시간(hr)의 그래프이고;
도 13은 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 단계 2 및 3의 변화에 대한 중심 장력(CT) 대 단계 1 시간(hr)의 그래프이며;
도 14는 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 최대 압축 응력(CSmax, MPa 단위) 대 단계 1 시간(hr)의 그래프이고;
도 15 내지 16은 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 제1 단계 1 시간(hr)에 대한 스파이크 층의 깊이(DOLsp) 대 제2 단계 욕 유형의 그래프이며;
도 17은 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 제1 단계 욕에 대한 중심 장력(CT) 대 다양한 제2 단계의 그래프이고;
도 18 내지 19는 본원에 개시된 몇몇 구체예 및 비교예에 따른 상이한 제1 단계 욕 유형에 대한 제1 단계 1 시간(hr)에 대한 스파이크 층의 깊이(DOLsp) 대 제3 단계의 그래프이다.
몇몇 예시적인 구체예를 설명하기 전에, 본 개시는 다음 개시에서 설명되는 구성 또는 공정 단계의 세부 사항으로 제한되지 않음이 이해되어야 한다. 본원에 제공된 개시는 다른 구체예가 가능하고 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다.
본 명세서 전반에 걸친 "일 구체예", "특정 구체예", "다양한 구체예", "일 이상의 구체예" 또는 "구체예"에 대한 참조는 구체예와 관련하여 기재된 특정 특징, 구조, 물질, 또는 특성이 본 개시의 적어도 하나의 구체예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 위치에서 "일 이상의 구체예에서", "특정 구체예에서", "다양한 구체예에서", "일 구체예에서" 또는 "구체예에서"와 같은 문구의 출현은 반드시 동일 구체예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정 특징, 구조, 물질, 또는 특성은 일 이상의 구체예에서 임의의 적절합 방식으로 조합될 수 있다.
정의 및 측정 기술
용어 "유리-계 물품" 및 "유리-계 기판"은 유리-세라믹(비정질상 및 결정질상을 포함)을 포함하여 전체적 또는 부분적으로 유리로 이루어진 임의의 물체를 포함하도록 사용된다. 적층 유리-계 물품은 유리 및 비-유리 물질의 적층체, 예를 들어 유리 및 결정질 물질의 적층체를 포함한다. 일 이상의 구체예에 따른 유리-계 기판은 알칼리-알루미노실리케이트 유리, 알칼리-함유 보로실리케이트 유리, 알칼리-함유 알루미노보로실리케이트 유리, 및 알칼리-함유 포스포실리케이트 유리로부터 선택될 수 있다.
"베이스 조성물"은 이온 교환(IOX) 처리 전 기판의 화학적 메이크-업(make-up)이다. 즉, 베이스 조성물은 IOX로부터의 임의의 이온에 의해 도핑되지 않는다. IOX 처리된 유리-계 물품의 중심에서의 조성물은 일반적으로 IOX 처리 조건이 IOX에 대해 공급된 이온이 기판의 중심으로 확산되지 않도록 하는 경우의 베이스 조성물과 동일하다. 일 이상의 구체예에서, 유리 물품의 중심에서의 조성물은 베이스 조성물을 포함한다.
"화학적 평형에서"에 대한 참조는 기판의 베이스 조성물 또는 물품의 중심 조성물의 2 이상의 알칼리 이온의 임의의 확산이 IOX 욕 내로 약 10% 미만인 것을 의미한다.
용어 "실질적으로" 및 "약"은 임의의 정량적 비교, 값, 측정, 또는 다른 표현에 기인할 수 있는 고유한 불확실성의 정도를 나타내기 위해 본원에서 이용될 수 있다. 이들 용어는 또한 본원에서 문제가 되는 주제의 기본 기능의 변화를 초래하지 않고 정량적 표현이 명시된 참조와 다를 수 있는 정도를 나타낸다. 따라서, 예를 들어, "실질적으로 MgO가 없는" 유리-계 물품은 MgO가 유리-계 물품에 적극적으로 첨가되거나 배치(batch)되지 않으나 불순물로서 극소량, 예를 들어 0.01 mol% 미만의 양으로 존재할 수 있는 것이다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "약"은 양, 크기, 제형, 파라미터 및 다른 양 및 특성이 정확하지 않고 정확할 필요도 없으나, 허용 오차, 전환 인자, 반올림, 측정 오차 등, 및 본 기술 분야의 기술자에게 공지된 다른 인자를 반영하여 원하는 대로 근사 및/또는 보다 크거나 작을 수 있음을 의미한다. 용어 "약"이 값 또는 범위의 끝점을 설명하는데 사용되는 경우, 본 개시는 지칭된 특정 값 또는 끝점을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 수치 값 또는 범위의 끝점이 "약"을 인용하는지 여부에 관계 없이, 수치 값 또는 범위의 끝점은 두 구체예: "약"에 의해 수정된 것 및 "약"에 의해 수정되지 않은 것을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, "약 10 mol%"은 대략 수정된 값 및 정확히 10 mol%의 값을 개시하도록 의도된다. 각 범위의 끝점은 다른 끝점과의 관계에서 및 다른 끝점과 독립적으로 모두 중요하다는 것이 추가로 이해될 것이다.
달리 명시되지 않는 한, 본원에 기재된 모든 조성은 산화물 기준의 몰 퍼센트(mol%)로 표현된다.
"응력 프로파일"은 유리-계 물품 또는 이의 임의의 부분의 위치에 대한 응력이다. 압축 응력 영역은 제1 표면으로부터 물품이 압축 응력 하에 있는 물품의 압축의 깊이(DOC)까지 연장한다. 중심 장력 영역은 물품이 인장 응력 하에 있는 영역으로 포함하도록 DOC로부터 연장한다.
본원에 사용된 바와 같이, 압축의 깊이(DOC)는 유리-계 물품 내의 응력이 압축으로부터 인장 응력으로 변화하는 깊이를 지칭한다. DOC에서, 응력은 양(압축)의 응력으로부터 음(인장)의 응력으로 교차하며 따라서 0의 응력 값을 나타낸다. 기계 분야에서 일반적으로 사용되는 규칙에 따르면, 압축은 음(< 0)의 응력으로 표현되고 장력은 양(> 0)의 응력으로 표현된다. 그러나, 본 명세서 전체에서 압축 응력(CS)은 양 또는 절대값으로, 즉, 본원에 인용된 바와 같이 CS = │CS│로 표현된다. 용어 "인장"과 함께 사용되는 경우, 응력 또는 중심 장력(CT)은 양의 값으로, 즉, CT = │CT│로 표현될 수 있다. 중심 장력(CT)은 유리-계 물품의 중심 영역 또는 중심 장력 영역 내의 인장 응력을 지칭한다. 최대 중심 장력(최대 CT 또는 CTmax)은 명목상 0.5*t에서의 중심 장력 영역에서 발생하며, 여기서 t는 물품 두께이고, 이는 최대 인장 응력의 위치의 정확한 중심으로부터의 변화를 허용한다. 피크 장력(PT)은 측정된 최대 장력을 지칭하며, 이는 물품의 중심에 있을 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다.
응력 프로파일의 "무릎"은 응력 프로파일의 기울기가 가파른 것에서 점진적으로 전환하는 물품의 깊이이다.
제1 표면으로부터 층의 깊이(DOL)까지 금속 산화물과 관련하여 변화하거나 물품 두께(t)의 적어도 실질적인 부분을 따라 변화하는 0이 아닌 금속 산화물 농도는 응력이 이온 교환의 결과로서 물품 내에 생성됨을 나타낸다. 금속 산화물 농도의 변화는 본원에서 금속 산화물 농도 구배로 지칭될 수 있다. 농도가 0이 아니고 제1 표면으로부터 DOL까지 또는 두께의 일부를 따라 변화하는 금속 산화물은 유리-계 물품에서 응력을 생성하는 것으로 기재될 수 있다. 금속 산화물의 농도 구배 또는 변화는 유리-계 기판 내의 복수의 제1 금속 이온이 복수의 제2 금속 이온과 교환되는 유리-계 기판의 화학적 강화에 의해 생성된다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "교환 깊이", "층의 깊이(DOL)", "층의 화학적 깊이" 및 "화학적 층의 깊이"는 상호 교환적으로 사용될 수 있고, 이는 일반적으로 이온 교환 공정(IOX)에 의해 촉진되는 이온 교환이 특정 이온에 대해 발생하는 깊이를 설명한다. DOL은 금속 산화물 또는 알칼리 금속 산화물의 이온(예를 들어, 금속 이온 또는 알칼리 금속 이온)이 유리-계 물품 내로 확산하는 유리-계 물품 내의 깊이(즉, 유리-계 물품의 표면으로부터 이의 내부 영역까지의 깊이)를 지칭하며, 여기서 이온의 농도는 최소값 또는 Glow Discharge - Optical Emission Spectroscopy(GD-OES)에 의해 결정되는 베이스 유리 조성물 내의 그것과 실질적으로 유사한 값에 도달한다. 몇몇 구체예에서, DOL은 이온 교환(IOX) 공정에 의해 도입되는 가장 느린-확산 또는 최대 이온의 교환의 깊이로 주어진다. 칼륨과 관련된 DOL(DOLK)은 유리 물품의 칼륨 함량이 아래에 놓인 기판의 칼륨 함량에 도달하는 깊이이다. 무릎 응력(CSk)이 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp)는 FSM 프리즘 커플러로 측정된다. DOLsp는 DOLK와 거의 동일하다.
달리 명시되지 않는 한, CT 및 CS는 본원에 메가파스칼(MPa) 단위로 표현되고, 두께는 밀리미터(mm) 단위로 표현되며, DOC 및 DOL은 미크론(마이크로미터, 또는 ㎛) 단위로 표현된다.
압축 응력(표면 및/또는 피크 CS, CSmax 포함) 및 DOLsp은 예를 들어 Orihara Industrial Co., Ltd. (Japan)에 의해 제조된 FSM-6000과 같은 상업적으로 구입 가능한 장치를 사용한 표면 응력계(FSM)에 의해 측정된다. 표면 응력 측정은 응력 광학 계수(SOC)의 정확한 측정에 의존하며, 이는 유리의 복굴절과 관련된다. SOC는 차례로 내용 전체가 참조로서 본원에 포함되는 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"로 명명된 ASTM 표준 C770-16에 기재된 Procedure C(유리 디스크 방법)에 따라 측정된다.
무릎에서의 압축 응력(CSk)은 본원에 참조로서 포함된, 2018년 6월 22일 출원된 미국 특허 제 16/015776에 따른 방법에 의해 측정될 수 있다.
최대 중심 장력(CT) 또는 피크 장력(PT) 및 응력 보유 값은 본 기술 분야에서 공지된 산란 광 편광기(SCALP) 기술을 사용하여 측정된다. 굴절된 근접-장(RNF) 방법 또는 SCALP는 응력 프로파일 및 압축의 깊이(DOC)를 측정하는데 사용될 수 있다. RNF 방법이 응력 프로파일을 측정하는데 이용되는 경우, SCALP에 의해 제공된 최대 CT 값은 RNF 방법에서 이용된다. 특히, RNF에 의해 측정된 응력 프로파일은 힘의 균형을 이루고 SCALP 측정에 의해 제공된 최대 CT 값으로 보정된다. RNF 방법은 전체가 본원에 참조로서 포함된 "Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample"로 명명된 미국 특허 제 8,854,623 호에 기재된다.
유리-계 물품의 특성의 일반적인 개요
본원에 개시된 것은 큰 최대 압축 응력(CSmax), 큰 압축의 깊이(DOC), 우수한 무릎 압축 응력(CSk), 및 우수한 중심 장력(CT)과 함께 칼륨의 층의 깊이(DOLK)에 의해 측정된 우수한 스파이크 깊이를 갖는 개선된 응력 프로파일을 갖는 두께(t)의 리튬(Li)-함유 유리-계 물품이다. 특히, 얇은 Li-함유 유리 물품에 대한 유리한 응력 프로파일은 다음 중 하나 또는 임의의 조합과 함께 증가된 스파이크 깊이(7 이상의 DOLK)를 갖고: 500 MPa 이상, 550 MPa 이상, 600 MPa 이상, 650 MPa 이상, 700 MPa 이상을 포함하는 400 MPa 이상의 CSmax; 0.16*t 이상의 DOC, 90 MPa 이상의 CSk, 여기서 t는 0.65 mm, 0.6 mm, 0.5 mm, 0.4 mm, 및 0.3 mm를 포함하는 이들 사이의 모든 값 및 범위를 포함하는 0.2 밀리미터 이상 및/또는 1.3 밀리미터 이하이다. 본원의 유리-계 물품은 깊은 손상 도입, 큰 표면 상의 굴곡 과응력(flexure stress)(예를 들어, 볼-낙하 시험), 및 에지 과응력을 포함하는 여러 파괴 모드에 대한 우수한 내파괴성을 제공한다.
일반적으로 리튬-계 유리-계 기판에서, 2개의 이온, 나트륨(Na) 및 칼륨(K)은 응력 프로파일의 확산 및 형성에 사용된다. 보다 큰 이온 반경을 갖는 이온인 K는 보다 낮은 응력을 유발하나 빠르게 확산하는, 보다 작은 이온 반경의 Na 이온보다 높은 응력을 유발하나 느리게 확산한다. K 이온은 프로파일의 스파이크로 불리는 것을 정의하고 Na 이온은 프로파일의 깊은 꼬리를 정의한다. 이 시점 이후, 추가 확산은 K 확산 및 스파이크의 깊이(스파이크의 DOL로도 알려짐)를 증가시키나, 샘플의 중간에서의 이온 함량을 변화시키고 중심 장력(CT)으로 알려진 샘플의 공칭 중심에서의 인장 응력을 더욱 감소시킨다. 보다 긴 확산 시간은 또한 무릎에서의 응력(CSk)으로 알려진 응력 프로파일의 스파이크 및 꼬리가 만나는 영역의 경우와 같이 응력 프로파일의 다른 영역의 추가적인 감소를 초래한다.
리튬-함유 유리-계 물품은 무-Li 유리에 비해 이온-교환(화학적) 강화에 의해 매우 큰 압축의 깊이를 갖는 응력 프로파일을 얻는 이점을 나타내었다. 큰 압축의 깊이 및 적절한 표면 압축 응력을 갖는 프로파일은 종종 예를 들어, 무릎 응력(CSk) 및/또는 중심 장력에 대한 트레이드-오프(trade-off)와 같은 제한을 초래할 수 있다. 특히, 적절한 스파이크 층의 깊이(DOLsp), 예를 들어, 7.5 마이크로미터 이상을 달성하는 것은 Na가 표면으로부터 기판의 깊이 내로 확산하는 시간보다 오랜 시간이 걸린다. 결과적으로, 응력 프로파일의 깊은 부분은 원하는 DOLsp이 얻어지기 전에 완전히 발달되고(DOC는 이미 실질적으로 최대화됨), DOLsp를 증가시키도록 설계된 추가 이온 교환은 실질적인 DOC 증가를 가져오지 않으며, 실제로 CSk 감소의 원하지 않는 효과를 초래할 수 있다. 이는 큰 DOLsp, 큰 CS 모두, 예를 들어, 750 MPa 이상이 추구될 때 더욱 도전적이다. 이러한 문제는 특히 Li-함유 유리가 작은 두께, 예를 들어, 0.8 mm 이하, 또는 0.74 이하, 또는 7.0 이하, 및 특히 0.65 mm 이하, 예를 들어, 0.6 mm 이하, 또는 0.55 mm 이하, 또는 .50 mm 이하, 또는 0.45 mm 이하, 또는 0.40 mm 이하, 또는 0.35 mm 이하인 경우; 및/또는 Li-함유 유리가 1 이하의 Na2O 대 Li2O의 몰비를 갖는 베이스 조성물을 갖는 경우; 및/또는 베이스 조성물이 베이스 K2O 농도가 총 알칼리 함량의 7% 이하, 및/또는 베이스 조성물의 약 1.4 mol% 이하인 경우를 포함하여 상당한 농도의 K2O를 갖지 않는 경우, 특히 K2O의 베이스 농도가 1.3 mol% 미만, 또는 1.2 mol% 미만, 또는 1.1 mol% 미만, 또는 1.0 mol% 미만, 또는 0.9 mol% 미만, 또는 0.8 mol% 미만, 또는 0.7 mol% 미만, 또는 0.6 mol% 미만, 또는 0.5 mol% 미만, 또는 0.45 mol% 미만, 또는 0.40 mol% 미만, 또는 0.35 mol% 미만, 또는 0.30 mol% 미만인 경우 발생할 수 있다.
일 이상의 구체예에서, 유리-계 물품은 예를 들어, 7.5 마이크로미터 이상 내지 15 마이크로미터 이하, 또는 8 마이크로미터 이상 내지 15 마이크로미터 이하, 또는 8.5 마이크로미터 이상 내지 14.5 마이크로미터 이하, 또는 9 마이크로미터 이상 내지 14 마이크로미터 이하, 또는 9.5 마이크로미터 이상 내지 13.5 마이크로미터 이하, 또는 10 마이크로미터 이상 내지 13 마이크로미터 이하, 또는 10.5 마이크로미터 이상 내지 12.5 마이크로미터 이하, 또는 11 마이크로미터 이상 내지 12 마이크로미터 이하와 같이, 이들 사이의 모든 값 및 하위 범위를 포함하는 7 마이크로미터 이상 내지 20 마이크로미터 이하의 DOLsp를 포함한다.
일 이상의 구체예에서, 유리-계 물품은 0.010*t 이상, 또는 0.0125*t 이상, 또는 0.015*t 이상, 또는 0.0175*t 이상, 또는 0.020*t 이상, 또는 0.025*t 이상, 및/또는 0.050*t 이하, 및. 이들 사이의 모든 값 및 하위 범위의 DOLsp를 포함한다.
일 이상의 구체예에서, 유리-계 물품은 예를 들어 7.5 마이크로미터 이상 내지 15 마이크로미터 이하, 및 8 마이크로미터 이상 내지 15 마이크로미터 이하와 같이, 이들 사이의 임의 및 모든 값 및 하위-범위를 포함하는 7 마이크로미터 이상내지 20 마이크로미터 이하의 DOLsp; 및 다음의 특징 중 하나 및 이들의 조합: 0.02 밀리미터 이상 내지 1.3 밀리미터 이하의 두께, 예를 들어 0.05 밀리미터 이상 내지 1 밀리미터 이하, 0.8 밀리미터 이하, 0.74 이하, 7.0 이하, 및 특히 0.65 mm 이하, 예를 들어 0.6 mm 이하, 또는 0.55 mm 이하, 또는 .50 mm 이하, 또는 0.45 mm 이하, 또는 0.40 mm 이하, 또는 0.35 mm 이하를 포함하며; 90 MPa 이상을 포함하여 85 MPa 이상의 무릎 압축 응력(CSk); 및/또는 60 MPa 이상의 중심 장력(CT); 및/또는 400 MPa 이상, 예를 들어 450 MPa 이상, 500 MPa 이상, 550 MPa 이상, 600 MPa 이상, 650 MPa 이상, 700 MPa 이상, 750 MPa 이상의 최대 압축 응력(CSmax); 및/또는 0.16*t 이상의 압축의 깊이(DOC); 및/또는 1.3 이하 및 1.6 이상, 예를 들어, 1.2 이하, 또는 1.1 이하, 또는 1.0 이하, 또는 0.9 이하, 또는 0.8 이하, 또는 0.7 이하, 또는 0.6 이하, 또는 0.5 이하, 또는 0.4 이하, 또는 0.3 이하, 및 0.63 및 0.29를 포함하는 이들 사이의 모든 값 및 하위 범위를 포함하는 Na2O 대 Li2O의 몰비를 포함하는 베이스 조성물을 포함한다.
본 개시는 응력 프로파일의 깊은 부분을 발달시키면서 유리 물품의 표면 부근 층을 칼륨 이온(K)으로 풍부하게 하기 위한 공정을 사용한다. 도 2는 본원에 개시된 방법에 따라 제조된 본원에 개시된 몇몇 구체예(본원에서 논의된 실시예 29)에 따른 물품 두께의 1/2에 대한 비-제한적 대표적인 모델링된 응력 프로파일을 제공한다. 도 2에서, 500 마이크로미터의 두께, 최대 압축 응력(CSmax)은 약 717 MPa였고, 무릎에서의 압축 응력(CSk)은 약 110 내지 약 120 MPa 범위였으며, 스파이크 층의 깊이(DOLsp)는 약 10.7 마이크로미터(0.0214*t)였고, 압축의 깊이(DOC)는 약 89 내지 약 94 마이크로미터(0.19*t) 범위였으며, 중심 장력(CT)은 약 64 내지 약 70 MPa 범위였다. 스파이크 영역은 표면(0 마이크로미터)으로부터 DOLsp까지 연장하였다. 프로파일의 스파이크와 꼬리 사이의 전이가 발생하는 특정 점근점(asymptotic point)를 정확히 찾는 것은 어려울 수 있으나, 일반적으로 스파이크 영역 내에 위치된 응력 프로파일의 모든 점은 20 MPa/마이크로미터 이상인 절대값을 갖는 기울기를 갖는 탄젠트를 포함하며, 꼬리 영역에 위치된 응력 프로파일의 모든 점은 스파이크 영역의 탄젠트의 기울기의 절대값 미만인 절대값을 갖는 기울기, 예를 들어, 20 MPa/마이크로미터 미만, 또는 15 MPa/마이크로미터 미만, 또는 10 MPa/마이크로미터 미만, 또는 5 MPa/마이크로미터 미만, 또는 4 MPa/마이크로미터 미만, 또는 3 MPa/마이크로미터 미만, 또는 2 MPa/마이크로미터 미만의 기울기를 갖는 탄젠트를 포함한다.
이들 공정에서, 다단계 이온 교환 처리의 제1 단계는 유리의 표면에 상당한 스파이크 영역을 생성하고 물품의 중심을 향한 응력 프로파일의 붕괴 꼬리를 생성한다. 제2 단계는 스파이크 영역을 방해하지 않고 응력 프로파일의 꼬리 영역을 형성한다. 본원의 방법은 일반적으로 예를 들어, 0 wt% KNO3/50 wt% NaNO3(380 ℃에서 4시간)의 욕을 사용한 기판 내의 응력 프로파일의 보다 깊은 부분을 생성하기 위한 제1 단계, 이후 예를 들어, 90 wt% KNO3/10 wt% NaNO3(20분)의 욕을 사용한 표면 부근에 스파이크를 부여하기 위한 제2 단계에 의존하는 이전의 2-단계 이온 교환 단계(또는 이중 이온 교환 공정, 또는 DIOX)에 비해 반대 순서로 되어 있다.
본원에 개시된 방법에 의해 달성된 응력 프로파일은 DOLsp의 깊은 값이 얇은 물품에 대해 달성된다는 점에서 유리하다. 그리고 DOLsp의 깊은 값 및/또는 CSk의 높은 값은 유리-계 물품의 보다 큰 낙하 성능을 달성하는데 유리한 것으로 생각된다.
응력 프로파일은: 제1 표면으로부터 꼬리 영역까지 연장하는 스파이크 영역; 및 유리-계 물품의 중심까지 연장하는 꼬리 영역을 포함할 수 있으며, 여기서 스파이크 영역 내에 위치된 응력 프로파일의 모든 지점은 20 MPa/마이크로미터 이상인 절대값을 갖는 기울기를 갖는 탄젠트를 포함하며, 꼬리 영역에 위치된 응력 프로파일의 모든 점은 스파이크 영역의 탄젠트의 기울기의 절대값 미만인 절대값을 갖는 기울기를 갖는 탄젠트를 포함한다.
유리-계 물품에서, 금속 산화물에 대한 제1 표면으로부터 층의 깊이(DOL)까지 변화하는 0이 아닌 농도를 갖는 금속 산화물이 있다. 일 이상의 구체예에서, 제1 표면으로부터 변화하는 0이 아닌 농도를 갖는 금속 산화물은 칼륨이며, 이는 DOLK를 갖는다. 응력 프로파일은 제1 표면으로부터 변화하는 금속 산화물(들)의 0이 아닌 농도로 인해 생성된다. 0이 아닌 농도는 물품 두께의 일부를 따라 변화할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 금속 산화물의 농도는 0이 아니며, 0*t 내지 약 0.3*t의 두께 범위를 따라 변화한다. 몇몇 구체예에서, 금속 산화물, 예를 들어 칼륨의 농도는 0이 아니며, 0*t 내지 약 0.050*t, 또는 0*t 내지 약 0.025*t, 또는 0*t 내지 약 0.020*t, 또는 0*t 내지 약 0.0175*t, 또는 0*t 내지 약 0.015*t, 또는 0*t 내지 약 0.0125*t, 또는 0*t 내지 약 0.010*t의 두께 범위를 따라 변화한다. 몇몇 구체예에서, 농도의 변화는 전술한 두께 범위를 따라 연속적일 수 있다. 농도의 변화는 표면으로부터 DOL, 예를 들어 DOLK까지 적어도 약 0.2 mol%의 금속 산화물 농도의 변화를 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 금속 산화물 농도의 변화는 표면으로부터 DOL, 예를 들어 DOLK까지 적어도 약 0.3 mol%, 또는 적어도 약 0.4 mol%, 또는 적어도 약 0.5 mol%일 수 있다. 이러한 변화는 마이크로프로브를 포함하는 본 기술분야에 공지된 방법에 의해 측정될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 농드의 변화는 약 10 마이크로미터 내지 약 30 마이크로미터 범위의 두께 세그먼트를 따라 연속적일 수 있다. 몇몇 구체예에서, 금속 산화물의 농도는 제1 표면으로부터 제1 표면과 제2 표면 사이의 지점에서의 값으로 감소하며, 상기 값으로부터 제2 표면까지 증가한다.
금속 산화물의 농도는 일 초과의 금속 산화물(예를 들어, Na2O 및 K2O의 조합)을 포함할 수 있다. 두 금속 산화물이 이용되고 이온의 반경이 서로 상이한 몇몇 구체예에서, 보다 큰 이온 반경을 갖는 이온의 농도는 얕은 깊이에서 보다 작은 반경을 갖는 이온의 농도보다 큰 반면, 보다 깊은 깊이에서는, 보다 작은 반경을 갖는 이온의 농도가 보다 큰 반경을 갖는 이온의 농도보다 크다. 예를 들어, 단일 Na- 및 K-함유 욕이 이온 교환 공정에 사용되는 경우, 유리-계 물품 내의 K+ 이온의 농도는 보다 얕은 깊이에서 Na+ 이온의 농도보다 큰 반면, Na+의 농도는 보다 깊은 깊이에서 K+ 이온의 농도보다 크다. 이는 부분적으로 보다 작은 1가 이온을 위해 유리 내로 교환되는 1가 이온의 크기로 인한 것이다. 이러한 유리-계 물품에서, 표면 또는 표면 부근의 영역은 표면 또는 표면 부근의 보다 큰 양의 보다 큰 이온(예를 들어, K+ 이온)으로 인한 보다 큰 CS를 포함한다. 또한, 응력 프로파일의 기울기는 일반적으로 고정된 표면 농도로부터의 화학적 확산으로 인해 달성되는 농도 프로파일의 특성으로 인해 표면으로부터 거리에 따라 감소한다.
일 이상의 구체예에서, 금속 산화물 농도 구배는 물품의 실질적인 부분의 두께(t)를 통해 연장한다. 몇몇 구체예에서, 금속 산화물의 농도는 제1 및/또는 제2 섹션의 전체 두께를 따라 약 0.5 mol% 이상(예를 들어, 약 1 mol% 이상)일 수 있으며, 제1 표면 및/또는 제2 표면 0*t에서 최대이고 제1 및 제2 표면 사이의 지점에서 소정의 값으로 실질적으로 일정하게 감소한다. 그 지점에서, 금속 산화물의 농도는 전체 두께(t)를 따라 최소이나; 농도는 또한 그 지점에서 0이 아닐 수 있다. 다시 말해, 특정 금속 산화물의 0이 아닌 농도는 두께 t의 실질적인 부분(본원에 기술한 바와 같음) 또는 전체 두께 t를 따라 연장한다. 유리-계 물품 내 특정 금속 산화물의 총 농도는 약 1 mol% 내지 약 20 mol% 범위 내일 수 있다.
금속 산화물의 농도는 유리-계 물품을 형성하기 위해 이온 교환되는 유리-계 기판 내의 금속 산화물의 기준선 양으로부터 결정될 수 있다.
일 이상의 구체예에서, 유리-계 물품은 0.17*t 이상, 0.18*t 이상, 0.19*t 이상, 0.20*t 이상, 0.21*t 이상, 0.22*t 이상, 0.23*t 이상, 0.24*t 이상을 포함하는, 0.16*t 이상의 압축의 깊이(DOC)를 포함한다.
일 이상의 구체예에서, 스파이크 영역에 위치된 응력 프로파일의 모든 지점은 20 MPa/마이크로미터 이상인 절대값을 갖는 기울기를 갖는 탄젠트를 포함한다.
일 이상의 구체예에서, 유리-계 물품은 400 MPa 이상일 수 있는 최대 압축 응력(CSmax, 명목 상 제1 표면에서)을 포함한다. 예를 들어, CSmax는 450 MPa 이상 1200 MPa 이하, 500 MPa 이상 1100 MPa 이하, 550 MPa 이상 1050 MPa 이하, 600 MPa 이상 1000 MPa 이하, 650 MPa 이상 950 MPa 이하, 700 MPa 이상 950 MPa 이하, 700 MPa 이상 900 MPa 이하, 700 MPa 이상 850 MPa 이하, 700 MPa 이상 800 MPa 이하, 또는 약 750 MPa 및 이들 사이의 모든 값 및 범위일 수 있다.
일 이상의 구체예에서, 유리-계 물품은 0.0125*t 이상, 0.015*t 이상, 0.0175*t 이상, 0.020*t 이상, 0.0215*t 이상, 또는 보다 깊은 것을 포함하는, 0.010*t 이상일 수 있는 두께와 관련된 스파이크 층의 깊이(DOLsp)를 포함한다.
일 이상의 구체예에서, 유리-계 물품은 0.02 밀리미터 이상 1.3 밀리미터 이하, 0.05 밀리미터 이상 1 밀리미터 이하, 0.8 밀리미터 이하, 0.74, 또는 7.0 이하, 및 특히 0.65 mm 이하, 예를 들어, 0.6 mm 이하, 또는 0.55 mm 이하, 또는 .50 mm 이하, 또는 0.45 mm 이하, 또는 0.40 mm 이하, 또는 0.35 mm 이하를 포함하는 두께를 포함한다.
일 이상의 구체예에서, 유리-계 물품은 75 MPa 이상, 80 MPa 이상, 85 MPa 이상, 90 MPa 이상, 또는 95 MPa 이상, 또는 100 MPa 이상, 또는 110 MPa 이상, 또는 120 MPa 이상, 또는 125 MPa 이상, 또는 130 MPa 이상, 또는 135 MPa 이상, 또는 140 MPa 이상, 또는 145 MPa 이상, 150 MPa 이상, 155 MPa 이상, 160 MPa 이상, 165 MPa 이상, 170 MPa 이상, 또는 175 MPa 이상을 포함하여, 70 MPa 이상 180 MPa 이하, 및 이들 사이의 모든 값 및 하위 범위를 포함하는 무릎 압축 응력(CSk)을 포함한다.
일 이상의 구체예에서, 유리-계 물품은 52 MPa 이상, 또는 55 MPa 이상, 또는 60 MPa 이상, 또는 65 MPa 이상, 또는 70 MPa 이상, 또는 75 MPa 이상, 또는 80 MPa 이상, 또는 85 MPa 이상, 또는 90 MPa 이상, 또는 100 MPa 이상, 또는 115 MPa 이상을 포함하여, 이들 사이의 모든 값 및 하위 범위를 포함하는 50 MPa 이상 내지 1200 MPa 이하의 중심 장력(CT, 또는 CTmax)을 포함한다.
일 이상의 구체예에서, 유리-계 물품은 1.3 이하 및 0.16 이상, 예를 들어 1.2 이하, 또는 1.1 이하, 또는 1.0 이하, 또는 0.9 이하, 또는 0.8 이하, 또는 0.7 이하, 또는 0.6 이하, 또는 0.5 이하, 또는 0.4 이하, 또는 0.3 이하와 같이, 0.63 및 0.29를 포함하는 이들 사이의 모든 값 및 하위 범위를 포함하는 Na2O 대 Li2O의 몰비를 갖는 베이스 조성물을 포함한다.
일 이상의 구체예에서, 유리-계 물품은 1.3 이하 및 0.16 이상, 0.63 및 0.29를 포함하여, 이들 사이의 모든 값 및 하위 범위를 포함하는, 예를 들어, 1.2 이하, 또는 1.1 이하, 또는 1.0 이하, 또는 0.9 이하, 또는 0.8 이하, 또는 0.7 이하, 또는 0.6 이하, 또는 0.5 이하, 또는 0.4 이하, 또는 0.3 이하의 Na2O 대 Li2O의 몰비를 갖는 베이스 조성물을 포함한다.
일 이상의 구체예에서, 유리-계 물품은 0.6 mol% 이상, 또는 1 mol% 이상, 또는 1.4 mol% 이상의 표면 상의 Li2O의 농도를 포함한다.
일 이상의 구체예에서, 유리-계 물품은 0.6 mol% 이상, 또는 1 mol% 이상, 또는 1.4 mol% 이상의 표면 상의 Li2O 농도와 함께 70 Mpa 이상 내지 100 MPa 이하, 이들 사이의 모든 값 및 하위 범위를 포함하는 무릎 압축 응력(CSk)을 포함한다.
유리-계 기판
기판으로 사용될 수 있는 유리의 예는 다른 유리 조성물이 고려되나, 알칼리-알루미노실리케이트 유리 조성물 또는 알칼리-함유 알루미노보로실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있다. 이러한 유리 조성물은 이온 교환 가능성으로 특징지어질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "이온 교환 가능성"은 조성물을 포함하는 기판이 기판의 표면 또는 그 부근에 위치된 양이온을 크기가 보다 크거나 작은 동일한 원자가의 양이온으로 교환할 수 있음을 의미한다.
몇몇 구체예에서, 기판은 리튬-함유 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 리튬-함유 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 mol% 단위로, 약 60% 내지 약 75% 범위의 양의 SiO2, 약 12% 내지 약 20% 범위의 양의 Al2O3, 약 0% 내지 약 5% 범위의 양의 B2O3, 약 2% 내지 약 8% 범위의 양의 Li2O, 약 4% 초과의 양의 Na2O, 약 0% 내지 약 5% 범위의 양의 MgO, 약 0% 내지 약 3% 범위의 양의 ZnO, 약 0% 내지 약 5% 범위의 양의 CaO, 및 0이 아닌 양의 P2O5를 포함하는 조성물을 갖고, 여기서 조성물 내의 Al2O3 및 Na2O의 총량은 약 15 mol% 초과이다.
구체예에서, 유리-계 기판은 응력 프로파일을 형성할 수 있는 임의의 조성물로부터 형성될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 유리-계 기판은 전체가 참조로서 본원에 포함된 2018년 11월 28일 출원된, “Glasses with Low Excess Modifier Content”로 명명된 미국 출원 번호 제 16/202,691 호에 기재된 유리 조성물로부터 형성될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 유리 물품은 내용 전체가 참조로서 본원에 포함되는, 2018년 11월 28일 출원된 "Ion-Exchangeable Mixed Alkali Aluminosilicate Glasses”로 명명된 미국 출원 번호 제 16/202,767 호에 기재된 유리 조성물로부터 형성될 수 있다.
유리-계 기판은 그것이 형성될 수 있는 방식에 의해 특징지어질 수 있다. 예를 들어, 유리-계 기판은 플로트-성형 가능성(즉, 플로트 공정에 의해 형성됨), 다운-인발 가능성 및 특히, 융합-형성 가능성 또는 슬롯-인발 가능성(즉, 예를 들어 융합 인발 공정 또는 슬롯 인발 공정과 같은 다운 인발 공정에 의해 형성됨)으로 특징지어질 수 있다. 구체예에서, 유리-계 기판은 롤 형성될 수 있다.
유리-계 기판은 매끄러운 표면 및 균일한 두께에 의해 특징지어지는 플로트 유리를 생성하기 위해 용융된 금속, 일반적으로 주석의 베드(bed)에 용융 유리를 부유시킴으로써 제조될 수 있다. 예시적인 공정에서, 용융 주석 베드의 표면 상에 공급되는 용융 유리는 부유 유리 리본을 형성한다. 유리 리본이 주석 욕을 따라 유동할 때, 온도는 유리 리본이 주석으로부터 롤러로 리프트(lift)될 수 있는 고체 유리-계 기판으로 응고될 때까지 점차 감소된다. 욕을 벗어나면, 유리-계 기판은 내부 응력을 감소시키기 위해 추가로 냉각되고 어닐링되며, 선택적으로 폴리싱될 수 있다.
본원에 기재된 유리-계 기판의 몇몇 구체예는 다운-인발 공정에 의해 형성될 수 있다. 다운-인발 공정은 비교적 깨끗한 표면을 갖는 균일한 두께를 갖는 유리-계 기판을 생성한다. 유리 물품의 평균 굴곡 강도가 표면 결함의 양 및 크기에 의해 제어되기 때문에, 최소 접촉을 갖는 깨끗한 표면은 보다 높은 초기 강도를 갖는다. 다운-인발된 유리-계 기판은 약 2 mm 미만의 두께로 인발될 수 있다. 또한, 다운 인발된 유리 물품은 값비싼 그라인딩 및 폴리싱 없이 이의 최종 적용에 사용될 수 있는 매우 평평하고, 매끄러운 표면을 갖는다.
유리-계 기판의 몇몇 구체예는 융합-형성 가능성(즉, 융합 인발 공정을 사용하여 형성 가능)으로 기술될 수 있다. 융합 공정은 용융 유리 원료를 수용하기 위한 채널을 갖는 인발 탱크를 사용한다. 상기 채널은 채널의 양쪽 상의 채널의 길이를 따른 탑(top)에서 개방되는 위어(weir)를 갖는다. 채널이 용융된 물질로 채워질 때, 용융 유리는 위어를 오버플로우한다. 중력으로 인해, 용융 유리는 2개의 유동 유리 필름으로 인발 탱크의 외부 표면 아래로 흐른다. 인발 탱크의 이러한 외부 표면은 인발 탱크 아래의 에지에서 이들이 만나도록 아래로 및 내측으로 연장한다. 두 유동 유리 필름은 이 에지에서 결합하여 융합하며 단일 유동 유리 물품을 형성하고, 이는 물품의 중심 또는 그 부근에 융합 라인을 포함하며, 이는 현미경에 의해 감지될 수 있다. 융합 인발 방법은 채널 위로 유동하는 두 유리 필름이 함께 융합되기 때문에, 생성되는 유리 물품의 외부 표면 중 어느 것도 상기 장치의 임의의 부분과 접촉하지 않는다는 이점을 제공한다. 따라서, 융합 인발된 유리 물품의 표면 특성은 이러한 접촉에 의해 영향받지 않는다.
본원에 기재된 유리-계 기판의 몇몇 구체예는 슬롯 인발 공정에 의해 형성될 수 있다. 슬롯 인발 공정은 융합 인발 공정과 구별된다. 슬롯 인발 공정에서, 용융 원료 유리는 인발 탱크에 제공된다. 인발 탱크의 버텀은 슬롯의 길이를 따라 연장하는 노즐을 갖는 개방 슬롯을 갖는다. 용융 유리는 슬롯 및/또는 노즐을 통해 유동하며 연속 유리 물품으로서 아래로, 어닐링 영역으로 인발된다.
이온 교환(IOX) 처리
베이스 조성물을 갖는 유리 기판의 화학적 강화는 유리 내의 보다 작은 알칼리 이온(Na+, Li+)이 용융 욕으로 확산하는 동안 유리 내로 확산하는 양이온(K+, Na+, Ag+ 등)을 함유하는 용융 욕 내에 이온-교환 가능한 유리 기판을 위치시킴으로써 수행된다. 보다 작은 양이온의 보다 큰 양이온으로의 대체는 유리의 탑 표면 부근에 압축 응력을 생성한다. 인장 응력은 압축 응력과 균형을 이루기 위해 유리의 내부에 생성된다.
이온 교환 공정과 관련하여, 이는 독립적으로 열-확산 공정 또는 전기-확산 공정일 수 있다. 추가적인 강화 처리는: 이온 교환, 열 어닐링, 열 템퍼링, 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
이온 교환 공정이 수행된 후, 유리-계 물품의 표면에서 조성물은 형성된-대로(as-formed)의 유리-계 기판(즉, 이온 교환 공정을 겪기 전의 유리-계 물체)의 조성과 상이할 수 있음이 이해되어야 한다. 이는 예를 들어, Li+ 또는 Na+와 같이, 보다 큰 알칼리 금속 이온, 예를 들어, 각각 Na+ 또는 K+로 대체되는 형성된-대로의 유리-계 기판 내의 알칼리 금속 이온의 일 유형으로부터의 결과이다. 그러나, 유리-계 기판의 깊이의 중심 또는 그 부근의 유리 조성은 몇몇 구체예에서, 여전히 형성된-대로의 유리-계 기판의 조성을 가질 것이다.
몇몇 구체예는 유리-계 물품의 내부(예를 들어 스파이크보다 실질적으로 깊은 깊이)의 Na 및 Li 사이의 비를 실질적으로 변화시키지 않는 염으로 교환함으로써 유리-계 물품의 표면-부근 층을 칼륨 이온(K)으로 풍부하게 하는 공정을 포함한다. 이온 교환을 통해 이러한 풍부함을 얻도록 선택된 염은 이러한 이온 교환 후 물품의 중량 변화가 바람직하게는 약 0.1(1+0.02/t) %보다 작도록 하는 방식으로 선택되며, 이는 칼륨 이온만이 물품 내로 교환되었음을 나타내며(리튬(Li)을 희생하면서 물품의 평균 화학 조성에서 실질적인 나트륨(Na) 풍부가 있는 경우, 상당한 중량 증가가 예상되며; Na를 희생하면서 물품의 평균 화학적 조성에서 실질적인 Li v풍부가 있는 경우, 상당한 중량 손실이 예상되기 때문), 여기서 t는 mm 단위의 물품 또는 기판의 두께이다. K 풍부로 인한 중량 증가는 유리 두께에 비해 K 풍부의 비교적 얕은 영역으로 인해 본 개시의 대부분의 예에서 무시 가능한 것으로 간주될 수 있다(DOLsp는 일반적으로 두께의 4 내지 5% 미만). 예시적인 염 욕은 대부분 KNO3를 포함하고 2 wt% 이하의 LiNO3 및 NaNO의 총량을 포함하며, 여기서 유리의 내부에서 Na 대 Li 비의 실질적인 변화는 욕 내에 상당량의 LiNO3 및 NaNO3를 갖지 않음으로써 회피된다. 이 경우, 열 처리 단계는 초기 농축 표면 풍부 후 유리 내 K 분포를 심화시키기 위해 K 풍부 후에 사용될 수 있으며, 이는 열처리 후 K 분포가 4 내지 20 미크론, 바람직하게는 6 내지 15 미크론 범위의 깊이를 달성하도록 한다.
몇몇 구체예는 유리 물품의 내부(예를 들어, 스파이크보다 실질적으로 깊은 깊이)에서 Na에 비해 Li를 풍부하게 하는 염으로의 교환에 의해 유리 물품의 표면-부근 층을 칼륨 이온(K)으로 풍부하게 하는 공정을 포함한다. 이러한 구체예에서, 물품의 내부 표면에서의 Na/Li 몰비는 기판 베이스 조성물에 비해 감소하고 있다. 이온 교환을 통해 이러한 풍부를 얻기 위해 선택되는 이온은 이온 교환 동안 물품이 중량을 잃지 않는 방법으로 선택되며, 중량 손실은 초기 유리 조성 및 K 및 Li 풍부의 단계의 수에 따라 약 0.1% 내지 약 3%, 약 0.1% 내지 약 2%, 약 0.1% 내지 약 1.5%, 약 0.1% 내지 약 1%, 약 0.1% 내지 약 0.7%, 약 0.1% 내지 약 0.35%이다. 다중-단계 풍부 공정에서, 제1 단계는 바람직하게는 후속 단계보다 실질적으로 작은 중량 변화, 예를 들어, 0.1(1+0.02/t) % 미만의 중량 증가 또는 손실을 갖는 이온 교환을 포함할 수 있으며, 여기서 t는 mm 단위의 두께이거나, 0.1 내지 0.35%의 중량 손실이 관측된다.
몇몇 구체예는 유리의 내부(예를 들어, 약 0.010*t 초과의 깊이)에서의 Na 대 Li 비의 변화가 제한되거나 변화가 없는 유리 물품의 K 풍부를 달성하기 위해 예를 들어, KNO3, LiNO3 및 NaNO3을 포함하는 K-풍부 질산염의 혼합물을 포함하는 염의 특정 혼합물의 사용을 포함한다. 리튬-계 유리를 위한 예시적인 K-풍부 조성은 55 wt% NaNO3, 15 wt% LiNO3, 및 30 wt% KNO3이며, 이는 이론에 구애되지 않고 유리하게는 베이스 조성물이 1.69, 또는 1.3 초과의 Na2O 대 Li2O의 몰비를 갖는 유리 기판과 사용된다. 리튬-계 유리를 위한 또 다른 예시적인 K-풍부 조성은 2 wt% NaNO3, 8 wt% LiNO3, 및 90 wt% KNO3이며, 이는 이론에 구애되지 않고, 바람직하게는 베이스 조성물이 0.63, 또는 1.3 미만, 예를 들어, 1.3 이하 및 0.16 이상, 예를 들어 1.2 이하 또는 1.1 이하, 또는 1.0 이하, 또는 0.9 이하, 또는 0.8 이하, 또는 0.7 이하, 또는 0.6 이하, 또는 0.5 이하, 또는 0.4 이하, 또는 0.3 이하, 및 0.63 및 0.29를 포함하여 이들 사이의 모든 값 및 하위 범위를 포함하는 Na2O 대 Li2O의 몰비를 갖는 유리 기판과 함께 사용된다.
최종 제품
본원에 개시된 유리-계 물품은 예를 들어 디스플레이를 갖는 물품(또는 디스플레이 물품)과 같은 또 다른 물품(예를 들어, 모바일 폰, 태블릿, 컴퓨터, 시계, 내비게이션 시스템 등을 포함하는 소비자 전자 제품), 건축용 물품, 운송용 물품(예를 들어, 자동차, 기차, 항공기, 선박 등), 가전 제품 또는 일부 투명성, 내스크래치성, 내마모성 또는 이들의 조합으로부터 이익을 얻을 수 있는 임의의 물품에 포함될 수 있다. 구체적으로, 도 1a 및 1b는 전면(104), 후면(106) 및 측면(108)을 갖는 하우징(102); 적어도 부분적으로 또는 전체가 상기 하우징 내에 있고, 적어도 컨트롤러, 메모리 및 하우징의 전면 또는 이에 인접한 디스플레이(110)를 포함하는 전자 부품(미도시); 및 디스플레이 위에 있도록 하우징의 전면 또는 그 위에 커버 플레이트(112)를 포함하는 소비자 전자 장치(100)를 도시한다. 몇몇 구체예에서, 커버 플레이트(112)의 적어도 일부는 본원에 개시된 유리-계 기판 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 하우징(102)의 적어도 일부는 본원에 개시된 유리-계 물품 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
실시예
다양한 구체예는 하기 실시예에 의해 보다 명확해질 것이다. 실시예에서, 강화 전의 실시예는 "기판"으로 지칭된다. 강화에 도입된 후, 실시예는 "물품" 또는 "유리-계 물품"으로 지칭된다.
실시예는 다음의 조성물 중 하나에 기초한다.
조성물 A는 다음의 베이스 조성을 갖는 리튬-계 유리-계 기판이었다: 63.27 mol% SiO2, 6.73 mol% B2O3, 15.17 mol% Al2O3, 4.32 mol% Na2O, 6.86 mol% Li2O, 1.02 mol% MgO, 0.02 mol% Fe2O3, 1.03 mol% SrO, 0.07 mol% SnO2, 및 1.55 mol % CaO. 베이스 조성은 1.3 미만, 예를 들어, 1.2 미만, 또는 1.1 미만, 또는 1.0 미만, 또는 0.9 미만, 또는 0.8 미만, 또는 0.7 미만인, 0.63의 Na2O 대 Li2O의 몰비를 가졌다.
조성물 B는 다음의 베이스 조성을 갖는 리튬-계 유리-계 기판이었다: 64.13 mol% SiO2, 15.98 mol% Al2O3, 10.86 mol% Na2O, 0.03 mol% K2O, 6.42 mol% Li2O, 0.08 mol% MgO, 1.17 mol% ZnO, 0.04 mol% SnO2, 1.24 mol% P2O5, 및 0.02 mol% CaO. 베이스 조성은 1.0 초과, 예를 들어, 1.1 이상, 또는 1.2 이상, 또는 1.3 이상인, 1.69의 Na2O 대 Li2O의 몰비를 가졌다.
중심 장력(CT)은 에스토니아의 Glasstress Co.에 의해 제조된 SCALP-5를 사용한 산란 편광법으로 측정되었다.
무릎에서의 압축 응력(CSk)은 본원에 참조로서 포함된, 담당자에게 2018년 6월 22일 출원된 미국 특허 출원 제 16/015776 호에 따른 방법에 의해 측정되었다.
다음에서, "보고된 FSM 최대 압축 응력(CSmax)" 및 "층의 스파이크 깊이(DOLsp)"는 일본, Orihara의 FSM-6000에 의해 측정되었다. FSM 측정은 표면에서 발생하는 최대 CS(CSmax)를 허용하며, CS는 깊이에 따라 단조롭게 감소하여 표면에서의 최대 CS가 프리즘 커플링을 사용하는 모드 스펙트럼의 측정으로부터 발견될 수 있도록 한다. 보고된 FSM 최대 CS는: 다음의 식으로 주어진다:
횡방향 자기(TM) 및 횡방향 전기(TE) 편광 상태에서의 표면 지수 
및 
는 프리즘 커플링에 의해 측정된 TM 및 TE 모드 스펙트럼에서 첫 두 프린지(fringe)의 위치로부터 발견된다. FSM 소프트웨어는:
이는 응력 완화 및/또는 침지 후 확산의 상당한 효과가 존재할 수 있는 일반적인 경우에 대한 우수한 근사(approximation)를 나타낸다.
다음에서, 표면 응력(CSsurface)에 대한 참조는 이온 교환이 400 ℃ 미만의 온도에서 수행(무기 가능한 응력 완화)되는 유리를 허용하기 위한 상이한 계수를 사용함으로써 FSM 소프트웨어를 수정하며, 이온-교환-후 냉각이 빠른 경우(예를 들어, 상당한 침지-후 확산이 회피됨), 이는 표면으로부터 제2 모드의 깊이(제2 모드의 전환점)까지의 선형 분포로 정확하게 근사될 수 있다. 이 경우, 다음의 수정은 CSsurface를 계산하기 위한 CSmax 방정식에 사용되며, 여기서 "(lin)"은 선형 근사를 위한 표준이다:
실시예 1 내지 4 및 실시예 A(비교예)
유리-계 물품은 조성물 A의 50 mm × 50 mm × 0.5 mm 두께의 유리-계 기판으로부터 형성되었다.
실시예 1 내지 4의 경우, 2-단계 이온 교환(IOX) 처리가 수행되었다. 단계 2의 기간은 단계 1에 비해 다양했다. 샘플은 탈이온수(DI)에서 세척되었고, 아세톤으로 깨끗하게 닦였고, 처리를 시작하기 전에 고정밀 저울로 칭량되었다.
샘플은 이온 교환 온도에 가까워지도록 10 내지 15분 동안 예열되었다. 제1 단계는 90 wt% KNO3, 8 wt% LiNO3, 및 2 wt% NaNO3의 조성 및 420 ℃의 온도를 갖는 제1 IOX 욕에서의 양면 이온 교환을 포함하였다. 상이한 샘플은 제1 단계 욕에서 각각 2, 4, 5.2 및 7.8시간 동안 이온 교환되었고 이후 개별적으로 특성이 분석되었다. 제1 단계 이온 교환 후 세척은 잔류 염을 제거하기 위해 샘플을 탈이온수로 세척하는 단계 및 이후 아세톤에 적신 천으로 닦는 단계를 포함하였다.
샘플은 이후 열을 유지하기 위해 500 mL 유리 비커로 덮인 300 ℃로 설정된 핫 플레이트 상에서 10분의 조합으로 스테인레스 강 고정 장치에서 예열되었다. 프로파일 변경이 제한되거나 없는지를 보장하기 위해 430 ℃로 설정된 이온 교환 챔버 내에서 3분이 이어졌다. 초기 제2 단계는 85 wt% KNO3 및 15 wt% NaNO3, 430 ℃의 온도, 및 2시간의 지속 시간을 갖는 제2 IOX 욕에서 양면 이온 교환을 포함하였다. 초기 제2 단계 이온 교환 후의 세척은 잔류 염을 제거하기 위한 탈이온수로의 샘플 세척 단계 및 아세톤에 적신 천으로 닦는 단계를 포함하였다.
초기 제2 단계에 이은 것은 430 ℃에서 85 wt% KNO3 및 15 wt% NaNO3의 동일한 욕에서의 다중 후속 단계였다. 스테인레스 강 고정 장치 내의 샘플로의 각 후속 시점에 대한 예열은 열을 유지하기 위해 500 mL 유리 비커로 덮인 300 ℃로 설정된 핫 플레이트 상에서의 10분의 조합이었다. 프로파일 변화가 거의 없거나 전혀 없음을 보장하기 위해 430 ℃로 설정된 이온 교환 챔버 내부에서 3분이 이어졌다. 샘플은 이후 특정 시간 동안 염 욕 내에 위치되었다. 초기 2시간 이후의 시점은: 30분, 총 2.5시간; 추가 30분, 총 3시간; 추가 30분, 총 3.5시간; 추가 45분, 총 4.25시간; 추가 1시간, 총 5.25시간이었다. 각 이온 교환 전에 샘플은 핫 플레이트에서 10분 및 챔버 내에서 3분의 전술한 예열과 동일한 예열을 가졌다. 각 제2 단계 이온 후의 세척은 잔류 염을 제거하기 위한 탈이온수로의 샘플 세척 단계 및 아세톤에 적신 천으로 닦는 단계를 포함하였다.
실시예 A의 경우, 비교 1-단계 이온 교환 처리는 제2 IOX 욕만을 사용하여 수행되었다. 즉, 제1 단계의 지속 시간은 0시간(hr)이었다.
표 1은 각 샘플에 대한 조건의 요약 및 결과적으로 보고된 FSM 최대 압축 응력(CSmax), 표면 응력(CSsurface), 스파이크 층의 깊이(DOLsp), 및 중심 장력(CT)을 제공한다. 제2 단계 후 실시예 1 내지 4의 무릎 압축 응력(CSk)의 값은 118 +20/-15 MPa 범위 내였다.
| 실시예 |
제1 단계 IOX 시간
(hr) |
제1 단계 후 중량 증가
(%) |
제2 단계 IOX 시간
(hr) |
보고된 FSM 최대 압축 응력(CS
max
)
(MPa) |
표면 응력
(CS surface ) (MPa) |
DOL sp (㎛) | CT (MPa) |
| A | 0 | - | 2 | -- | 726 | 4.6 | 81.08 |
| 0 | 2.5 | -- | 763 | 5.2 | 80.56 | ||
| 0 | 3 | 607 | 693 | 5.7 | 82.16 | ||
| 0 | 3.5 | 587 | 657 | 6.0 | 81.42 | ||
| 0 | 4.25 | 563 | 621 | 6.6 | 76.5 | ||
| 0 | 5.25 | 548 | 592 | 6.8 | 69.94 | ||
| 1 | 2 | -0.023 | 2 | 615 | 719 | 5.6 | 70.5 |
| 2 | 2.5 | 616 | 672 | 6.2 | 74.26 | ||
| 2 | 3 | 584 | 645 | 6.2 | 74.7 | ||
| 2 | 3.5 | 578 | 632 | 6.5 | 76.74 | ||
| 2 | 4.25 | 551 | 612 | 6.8 | 75.15 | ||
| 2 | 5.25 | 549 | 587 | 7.4 | 71.58 | ||
| 2 | 4 | -0.0027 | 2 | 605 | 666 | 6.4 | 65.28 |
| 4 | 2.5 | 598 | 648 | 6.4 | 73.94 | ||
| 4 | 3 | 581 | 636 | 6.4 | 74.54 | ||
| 4 | 3.5 | 571 | 620 | 6.7 | 75.2 | ||
| 4 | 4.25 | 562 | 610 | 7.2 | 74.58 | ||
| 4 | 5.25 | 562 | 593 | 7.7 | 72.78 | ||
| 3 | 5.2 | -0.038 | 2 | 597 | 657 | 6.4 | 60.64 |
| 5.2 | 2.5 | 583 | 638 | 6.7 | 67.74 | ||
| 5.2 | 3 | 582 | 628 | 6.7 | 70.7 | ||
| 5.2 | 3.5 | 568 | 617 | 7.0 | 70.9 | ||
| 5.2 | 4.25 | 561 | 605 | 7.4 | 72.14 | ||
| 5.2 | 5.25 | 543 | 588 | 7.9 | 70.14 | ||
| 4 | 7.8 | -0.011 | 2 | 595 | 641 | 7.0 | 56.76 |
| 7.8 | 2.5 | 588 | 630 | 7.3 | 63.3 | ||
| 7.8 | 3 | 575 | 624 | 7.3 | 67.66 | ||
| 7.8 | 3.5 | 576 | 614 | 7.7 | 67.6 | ||
| 7.8 | 4.25 | 564 | 606 | 7.8 | 73.8 | ||
| 7.8 | 5.25 | 559 | 591 | 8.8 | 69.8 |
표 1에 기초한 실시예 1 내지 4 및 실시예 A(비교예)에 대해, 도 3은 스파이크 층의 깊이(DOLsp) 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이고, 도 4는 중심 장력 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이며, 도 5는 최대 압축 응력(CSmax) 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이다.
DOLsp와 관련하여, 표 1 및 도 3의 데이터는 샘플이 제1 단계 욕에 오래 머물수록 DOLsp 값이 보다 높아지며, 이는 2 내지 2.3 ㎛의 증가를 초래함을 나타낸다. 또한, 보다 높은 DOLsp는 제2 단계 욕에 보다 오래 남아 있는 샘플로 달성되었다. 8.8 ㎛의 DOLsp의 최대값은: 7.8시간의 제1 단계(실시예 4) 및 5.25시간의 제2 단계로 달성되었다.
CT와 관련하여, 표 1 및 도 4는 제1 단계 이온 교환을 갖지 않는 실시예 A(비교예)와 비교하여 제2 단계에 대해 최대 4.25시간 동안 제1 단계 욕을 거친 실시예 1 내지 4에 대한 CT의 손실을 나타낸다. 이는 보다 높은 DOLsp를 갖기 위한 트레이드 오프이다. 5.25시간에서, 실시예 1 내지 4의 CT 값은 실시예 A(비교예)에 비해 높거나 비슷했다.
CSmax에 관해서, 일정한 제2 단계 지속 시간에서, 표 1 및 도 5는 실시예 A(비교예)와 비교하여 실시예 1 내지 4에 대한 비슷한 값을 나타내며, 이는 실시예 A(비교예)에 대해, CSmax는 2 미만의 프린지를 갖는 샘플을 측정하기 위한 FSM-6000의 제한으로 인해 2시간 또는 2.5시간을 포함하지 않음을 나타낸다.
실시예 1 내지 4는 0.0027% 내지 0.038%의 절대값 범위의 제1 단계 후의 중량 감소를 나타내었고, 이는 표 1에 중량 증가의 음의 퍼센트로 나타난다.
표 1 및 도 3 내지 5는 주어진 제2 단계 시간에서의 CSmax가 각 실시예에 대해 거의 동일하게 유지되나, 동시에 제2 단계 시간 CT가 제1 단계 1 시간이 증가함에 따라 감소함을 나타낸다. 이론에 구애되지 않고, 사전-스파이크(pre-spike)(제 단계)의 존재는 최대 CT에 도달하기 위해 후속 Na-풍부 단계(제2 단계)에서 걸리는 시간을 증가시킨다. 이는 사전-스파이크가 일부 K를 제공하고, K는 Na 프로파일 또한 제공하는 후속 단계에서 보다 깊이 들어갈 보다 많은 시간이 주어지기 때문에, 보다 높은 DOLsp를 달성하는 것을 돕는다.
실시예 5 내지 8 및 실시예 B(비교예)
유리-계 물품은 조성물 A의 50 mm × 50 mm × 0.5 mm 두께의 유리-계 기판으로부터 형성되었다.
실시예 5 내지 8에 대하여, 2-단계 이온 교환(IOX) 처리는 실시예 1 내지 4와 유사하게 수행되었고, 차이점은 제1 IOX 욕 조성 및 제1 단계 지속 시간, 및 초기 제2 단계 후의 제2 단계 지속 시간이었다. 제1 단계는 80 wt% KNO3, 16 wt% LiNO3, 및 4 wt% NaNO3의 조성 및 420 ℃의 온도를 갖는 제1 IOX 욕 내의 양면 이온 교환을 포함하였다. 상이한 샘플이 제1 단계에서 각각 3, 6, 9, 및 12시간 동안 이온 교환되었다.
제2 단계와 관련하여, 초기 2시간 이후의 시점은: 36분, 총 2.6시간; 초가 42분, 총 3.3시간; 추가 57분, 총 4.25시간; 추가 60분, 총 5.25시간이었다. 제2 단계는 430 ℃에서 85 wt% KNO3, 및 15 wt% NaNO3의 욕에서 수행되었다.
실시예 B의 경우, 비교예 1-단계 이온 교환 처리가 제2 IOX 욕만을 사용하여 수행되었다. 즉, 제1 단계의 지속 시간은 0시간이었다.
표 2는 각 샘플에 대한 조건의 요약 및 결과적으로 보고된 FSM 최대 압축 응력(CSmax), 표면 응력(CSsurface), 스파이크 층의 깊이(DOLsp), 및 중심 장력(CT)을 제공한다. 제2 단계 후의 실시예 5 내지 8의 무릎 압축 응력(CSk)의 값은 139 +20/-15 MPa 범위였다.
| 실시예 |
제1 단계 IOX 시간
(hr) |
제1 단계 후 중량 증가
(%) |
제2 단계 IOX 시간
(hr) |
보고된 FSM 최대 압축 응력
(CS max ) (MPa) |
표면 응력
(CS surface ) (MPa) |
DOL sp (㎛) |
CT
(MPa) |
| B | 0 | - | 2 | -- | 763 | -- | 84.7 |
| 0 | 2.6 | -- | 814 | -- | 83.2 | ||
| 0 | 3.3 | -- | 659 | -- | 83.8 | ||
| 0 | 4.25 | 572 | 614 | 6.6 | 78.4 | ||
| 0 | 5.25 | 556 | 601 | 7.1 | 74.1 | ||
| 5 | 3 | -0.053 | 2 | -- | 844 | -- | 78.8 |
| 3 | 2.6 | -- | 663 | -- | 78.9 | ||
| 3 | 3.3 | 596 | 654 | 6.5 | 82 | ||
| 3 | 4.25 | 585 | 623 | 6.9 | 78.1 | ||
| 3 | 5.25 | 558 | 610 | 7.2 | 78.7 | ||
| 6 | 6 | -0.081 | 2 | 626 | 700 | 5.9 | 77 |
| 6 | 2.6 | 598 | 666 | 6.3 | 75 | ||
| 6 | 3.3 | 595 | 641 | 6.8 | 78.7 | ||
| 6 | 4.25 | 584 | 620 | 7.2 | 79.3 | ||
| 6 | 5.25 | 559 | 607 | 7.5 | 78.9 | ||
| 7 | 9 | -0.094 | 2 | 609 | 678 | 6.3 | 71.5 |
| 9 | 2.6 | 598 | 661 | 6.6 | 74.6 | ||
| 9 | 3.3 | 596 | 646 | 6.8 | 77.9 | ||
| 9 | 4.25 | 589 | 625 | 7.6 | 78.1 | ||
| 9 | 5.25 | 564 | 611 | 7.8 | 76 | ||
| 8 | 12 | -0.11 | 2 | 629 | 670 | 6.7 | 70.4 |
| 12 | 2.6 | 609 | 654 | 7.0 | 71.3 | ||
| 12 | 3.3 | 590 | 640 | 7.6 | 74.5 | ||
| 12 | 4.25 | 573 | 623 | 7.6 | 76.4 | ||
| 12 | 5.25 | 566 | 606 | 7.6 | 77.4 |
표 2에 기초한 실시예 5 내지 8 및 실시예 B(비교예)에 대해, 도 6은 스파이크 층의 깊이(DOLsp) 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이고, 도 7은 중심 장력 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이며, 도 8은 최대 압축 응력(CSmax) 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이다.
DOLsp와 관련하여, 표 2 및 도 6의 데이터는 샘플이 제1 단계 욕에 오래 머물수록, DOLsp 값이 높아진다는 것을 나타내며, 이는 0.6 내지 1 ㎛ 증가를 초래한다. 또한, 보다 높은 DOLsp는 제2 단계 욕에 보다 오래 머무는 샘플에 의해 달성되었다. 7.8 ㎛의 DOLsp의 최고값은: 5.25시간의 제2 단계를 갖는 9시간의 제1 단계(실시예 7)로 달성되었다.
CT와 관련하여, 표 2 및 도 7은 제1 단계 이온 교환을 갖지 않는 실시예 B(비교예)와 비교하여 제2 단계에 대해 최대 4.25시간의 제1 단계 욕을 겪는 실시예 5 내지 8에 대한 CT의 손실을 나타낸다. 이는 보다 높은 DOLsp를 갖기 위한 트레이드 오프이다. 5.25시간에서, 실시예 5 내지 8의 CT 값은 실시예 B(비교예)보다 높았다.
CSmax와 관련하여, 일정한 제2 단계 지속 시간에서, 표 2 및 도 8은 실시예 B(비교예)와 비교하여 실시예 5 내지 8에 대해 비슷한 값을 나타내며, 이는 실시예 B(비교예)에 대해, CSmax는 2 미만의 프린지를 갖는 샘플을 측정하기 위한 FSM-6000의 제한으로 인해 2시간 또는 2.6시간 동안 포함되지 않음을 나타낸다.
DOLsp가 우선 순위인 경우, 선호되는 조건은 제1 단계 및 제2 단계 모두에 대해 보다 긴 시간을 갖는 것이다.
DOLsp 및 CT 모두가 동시에 우선 순위이고, 생산 효율(짧은 IOX 시간) 또한 관심 분야인 경우, 보다 짧은 사전-스파이크 단계(제1 단계)가 선호될 수 있으며, 이는 또한 보다 작은 DOLsp에서의 트레이드-오프를 갖는 Na 풍부 단계(들)을 단축하는 것을 돕는다.
도 5 내지 8은 0.053% 내지 0.11%의 절대값 범위에서 제1 단계 후 중량 손실을 나타내며, 이는 중량 증가의 음의 퍼센트로 표 2에 나타난다.
실시예 9 내지 12 및 실시예 C(비교예)
유리-계 물품은 조성물 A의 50 mm × 50 mm × 0.4 mm 두께의 유리-계 기판으로부터 형성되었다.
실시예 9 내지 12의 경우, 2-단계 이온 교환(IOX) 처리는 실시예 1 내지 4와 유사하게 수행되며, 차이점은 제1 IOX 욕 조성 및 제1 단계 지속 시간; 및 초기 제2 단계 지속 시간 및 초기 제2 단계 후 제2 단계 지속 시간이다. 제1 단계는 실시예 5 내지 8과 동일하였고, 이는 80 wt% KNO3, 16 wt% LiNO3, 및 4 wt% NaNO3의 조성 및 420 ℃의 온도를 갖는 제1 IOX 욕에서의 양면 이온 교환을 포함한다. 다른 샘플은 제1 단계에서 각각 3, 6, 9 및 12시간 동안 이온 교환되었다.
제2 단계와 관련하여, 초기 제2 단계 지속 시간은 1시간이었다. 초기 1시간 이후의 시점은: 30분, 총 1.5시간; 추가 30분, 총 2시간; 추가 30분, 총 2.5시간; 추가 30분, 총 3시간; 총 45분, 총 3.75시간이었다. 제2 단계는 85 wt% KNO3, 15 wt% NaNO3의 조성 및 430 ℃의 온도를 갖는 욕에서 수행되었다.
실시예 C의 경우, 비교예 1-단계 이온 교환 처리는 제2 IOX 욕만을 사용하여 수행되었다. 즉, 제1 단계의 지속 시간은 0시간이었다.
표 3은 각 실시예에 대한 조건의 요약 및 결과적으로 보고된 FSM 최대 압축 응력(CSmax), 표면 응력(CSsurface), 스파이크 층의 깊이(DOLsp), 및 중심 장력(CT)을 제공한다. 제2 단계 후의 실시예 9 내지 12의 무릎 압축 응력(CSk)의 값은 127 +20/-15 MPa의 범위 내였다.
| 실시예 |
제1 단계 IOX 시간
(hr) |
제1 단계 후 중량 증가
(%) |
제2 단계 IOX 시간
(hr) |
보고된 FSM 최대 압축 응력(CS max ) (MPa) | 표면 응력 (CS surface ) (MPa) | DOL sp (㎛) | CT (MPa) |
| C | 0 | - | 1 | -- | -- | -- | 81.5 |
| 0 | 1.5 | -- | -- | -- | 89 | ||
| 0 | 2 | -- | 747 | -- | 83.6 | ||
| 0 | 2.5 | -- | -- | -- | 83.3 | ||
| 0 | 3 | -- | 781 | -- | 79.9 | ||
| 0 | 3.75 | 563 | 638 | 6.1 | 71.8 | ||
| 9 | 3 | -0.064 | 1 | -- | 783 | -- | 67.6 |
| 3 | 1.5 | -- | 807 | -- | 79.2 | ||
| 3 | 2 | -- | 871 | -- | 79.5 | ||
| 3 | 2.5 | -- | -- | -- | 79 | ||
| 3 | 3 | 577 | 656 | 6.0 | 79.2 | ||
| 3 | 3.75 | 553 | 618 | 6.5 | 76.5 | ||
| 10 | 6 | -0.091 | 1 | -- | 863 | -- | 62 |
| 6 | 1.5 | 567 | 747 | 5.5 | 75.6 | ||
| 6 | 2 | 606 | 701 | 5.9 | 78.5 | ||
| 6 | 2.5 | -- | -- | -- | 76.8 | ||
| 6 | 3 | 567 | 641 | 6.3 | 78 | ||
| 6 | 3.75 | 575 | 620 | 7.0 | 76.7 | ||
| 11 | 9 | -0.12 | 1 | 617 | 726 | 5.7 | 62.3 |
| 9 | 1.5 | 653 | 700 | 6.1 | 72.9 | ||
| 9 | 2 | 604 | 670 | 6.2 | 74.9 | ||
| 9 | 2.5 | -- | -- | -- | 76.9 | ||
| 9 | 3 | 581 | 632 | 6.7 | 79 | ||
| 9 | 3.75 | 566 | 616 | 7.0 | 76.8 | ||
| 12 | 12 | -0.13 | 1 | 622 | 692 | 6.1 | 57 |
| 12 | 1.5 | 640 | 675 | 6.5 | 71.4 | ||
| 12 | 2 | 609 | 657 | 6.7 | 72.5 | ||
| 12 | 2.5 | -- | -- | -- | 77 | ||
| 12 | 3 | 587 | 633 | 7.0 | 77.8 | ||
| 12 | 3.75 | 565 | 616 | 7.3 | 73.9 |
표 3에 기초한 실시예 9 내지 12 및 실시예 C(비교예)에 대해, 도 9는 스파이크 층의 깊이(DOLsp) 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이고, 도 10은 중심 장력 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이며, 도 11은 최대 압축 응력(CSmax) 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이다.
DOLsp와 관련하여, 표 3 및 도 9의 데이터는 샘플이 제1 단계 욕에 보다 오래 남아 있을수록, DOLsp 값이 보다 높으며, 이는 1 내지 1.3 ㎛의 증가를 초래함을 나타낸다. 또한, 보다 높은 DOLsp는 샘플이 제2 단계 욕에 보다 오래 남아 있음에 의해 달성되었다. 7.3 ㎛의 DOLsp의 최고값은 12시간의 제1 단계(실시예 12) 및 3.75시간의 제2 단계에 의해 달성되었다.
CT와 관련하여, 표 3 및 도 10은 제1 단계 이온 교환을 갖지 않는 실시예 C(비교예)와 비교하여, 제2 단계에 대해 최대 3시간의 제1 단계 욕을 거친, 실시예 9 내지 12에 대한 CT의 손실을 나타낸다. 이는 보다 높은 DOLsp를 갖는 것에 대한 트레이드 오프이다. 3.75시간에서, 실시예 9 내지 12의 CT 값은 실시예 C(비교예)에 비해 높았다.
CSmax와 관련하여, 일정한 단계 2 지속 시간에서, 표 3 및 도 11은 실시예 C(비교예)와 비교하여 실시예 9 내지 12에 대해 비슷한 값을 나타내며, 이는 실시예 C(비교예)에 대해, CSmax는 2 미만의 프린지를 갖는 샘플을 측정하기 위한 FSM-6000의 제한으로 인해 1시간, 1.5시간, 또는 2.5시간 동안 포함되지 않았음을 나타낸다.
DOLsp가 우선 순위인 경우, 선호되는 조건은 제1 단계 및 제2 단계 모두에 대해 보다 긴 시간을 갖는 것이다.
DOLsp 및 CT가 동시에 우선 순위이고, 생산 효율(짧은 IOX 시간) 또한 고려 대상인 경우, 보다 작은 DOLsp의 트레이드-오프를 갖는 Na 풍부 단계(들) 또한 단축시키는 것을 돕는 보다 짧은 사전-스파이크 단계(제1 단계)가 선호될 수 있다.
실시예 9 내지 12는 중량 증가의 음의 퍼센트로 나타난 0.064% 내지 0.13%의 절대값 범위의 제1 단계 후 중량 손실을 나타내었다.
실시예 13 내지 16 및 실시예 D(비교예)
유리-계 물품은 조성물 A의 50 mm × 50 mm × 0.8 mm 두께의 유리-계 기판으로부터 형성되었다.
실시예 13 내지 16의 경우, 3-단계 이온 교환(IOX) 처리가 수행되었다. 제1 단계는 90 wt% KNO3, 8 wt% LiNO3, 및 2 wt% NaNO3의 욕 조성, 및 420 ℃의 온도를 포함하는 실시예 1 내지 4와 유사하게 수행되었고, 차이점은 제1 단계 지속 시간이었다. 제2 단계는 85 wt% KNO3 및 15 wt% NaNO3의 욕 조성 및 430 ℃의 온도를 포함하는 실시예 1 내지 4와 유사하게 수행되었다. 새로운 제3 단계가 추가되었고, 구체적으로는 다음과 같다.
제1 단계는 제1 단계에서 각각 1, 2, 3 및 4시간의 이온 교환 지속 시간을 포함하였다.
제2 단계에서, 지속 시간은: 6시간 및 6.75시간이었다.
제3 단계는 1시간의 지속 시간 동안 96 wt% KNO3 및 4 wt% NaNO3의 욕 조성 및 430 ℃의 온도를 가졌다. 샘플은 매우 적은 프로파일 변화 또는 프로파일 변화가 전혀 없는 것을 보장하기 위해 3분 동안 오븐에서 예열되었다. 제3 단계 후의 세척은 잔류 염을 제거하기 위해 샘플을 탈이온수로 세척하는 단계 및 이후 아세톤에 적신 천으로 닦는 단계를 포함하였다.
실시예 D의 경우, 비교예 2-단계 이온 교환 처리는 제2 및 제3 IOX 욕만을 사용하여 수행되었다. 즉, 제1 단계의 지속 시간은 0시간이었다.
표 4a 및 4b는 각각 제2 단계 후 및 제3 단계 후의 각 샘플에 대한 조건의 요약 및 결과적으로 보고된 FSM 최대 압축 응력(CSmax), 표면 응력(CSsurface), 스파이크 층의 깊이(DOLsp), 및 중심 장력(CT)을 제공한다. 제2 단계 후의 실시예 13 내지 16의 무릎 압축 응력(CSk)의 값은 156 +20/-15 MPa 범위 내였고, 제3 단계 후에는 97 +20/-15 MPa 범위 내였다.
표 4a 및 표 4b에 기초한 실시예 13 내지 16 및 실시예 D(비교예)에 대해, 도 12는 다양한 단계 2 및 3에 대한 스파이크 층의 깊이(DOLsp) 대 단계 1 시간(hr)의 그래프이고, 도 13은 다양한 단계 2 및 3에 대한 중심 장력(CT) 대 단계 1 시간(hr)의 그래프이며, 도 14는 최대 압축 응력(CSmax) 대 단계 2 시간(hr)의 그래프이다.
DOLsp와 관련하여, 표 4a 및 4b의 데이터 및 도 12는 샘플이 제1 단계 욕에 보다 오래 남아 있을수록, DOLsp 값이 보다 높으며, 이는 제2 단계 후 0.8 ㎛ 증가를 초래하며, 제3 단계 후 0.7 ㎛ 증가를 초래한다는 것을 나타낸다. 또한, 보다 높은 DOLsp는 샘플이 제1 및 제2 단계 욕에 보다 오래 남아 있음으로 달성되었다. 또한, 데이터는 제3 단계는 제2 단계에서 달성되는 것보다 DOLsp를 증가시킨다는 것을 나타낸다. 실시예 D(비교예)에 비해 증가는 완만하였다.
CT와 관련하여, 도 4a 및 4b 및 도 13은 샘플이 제1 단계 욕에 보다 오래 남아 있을수록, 제2 및 제3 단계 이온 교환에 대한 CT가 보다 낮아짐을 나타낸다. CT의 절충안은 제2 단계 이온 교환이 완료된 후 제1 단계 욕에서의 0시간 내지 4시간 사이의 3.7 MPa였다. CT의 절충안은 제3 단계 이온 교환이 완료된 후 제1 단계 욕에서 0시간 내지 4시간의 4.1 MPa였다.
CSmax와 관련하여, 일정한 제2 단계 지속 시간에서, 표 4a 및 도 14는 제1 단계의 모든 조건에 대해 실시예 D(비교예)에 비교한 실시예 13 내지 16에 대한 비교 가능한 값을 나타낸다. 추가적으로, CSmax는 제1 단계가 얼마나 긴지에 관계 없이 제2 단계 후 거의 동일하게 유지된다. 유사하게, 제3 단계에서의 CSmax는 제1 단계가 얼마나 긴지에 관계 없이 거의 동일하게 유지된다. 또한, 데이터는 제3 단계가 제2 단계에 의해 얻어진 것보다 표면 CS를 증가시키는데 사용될 수 있으나, 동시에 제3 단계는 제2 단계에서 얻어진 것보다 CT를 감소시킴을 나타낸다. 몇몇 경우, CSk 및 CT의 약간의 감소는 CSmax의 상당한 증가를 얻기 위한 우수한 트레이드-오프이며, 특히 CSmax가 증가 없이 600 MPa 미만인 경우에 그러하다.
실시예 13 내지 16은 0.00070% 내지 0.047%의 절대값 범위의 제1 단계 후의 중량 증가를 나타내었다.
실시예 17 내지 29 및 실시예 E 내지 G(비교예)
유리-계 물품은 조성물 B의 50 mm × 50 mm × 0.5 mm 두께의 유리-계 기판으로부터 형성되었다.
실시예 17 내지 29에 대해, 3-단계 이온 교환(IOX) 처리가 수행되었다. 상기 방법은 실시예 13 내지 16의 방법과 유사하였다. 각각의 질산염 염(wt%), 온도, 및 지속 기간과 관련된 조성은 표 5a 및 5b에 요약된다. 제1 단계에 대해, 두 상이한 욕 조성이 420 ℃에서 테스트되었다. 제2 단계에 대해, 두 상이한 욕 조성이 1.42시간 동안 380 ℃에서 테스트되었다. 제3 단계는 0.2시간 동안 370 ℃에서 87 wt% KNO3/13 wt% NaNO3의 욕으로 수행되었다.
실시예 E 내지 G에 대해, 비교예의 2-단계 이온 교환 처리는 제2 및 제3 IOX 욕만을 사용하여 수행되었다. 즉, 제1 단계의 지속 시간은 0시간이었다.
표 5a 및 5b는 또한 각각 제2 단계 후 및 제3 단계 후의 각 샘플에 대한 조건의 요약 및 결과적으로 보고된 FSM 최대 압축 응력(CSmax), 표면 응력(CSsurface), 스파이크 층의 깊이(DOLsp), 및 중심 장력(CT)을 제공한다. 제2 단계 후의 실시예 17 내지 22의 무릎 압축 응력(CSk)의 값은: 166 +20/-15 MPa의 범위였다. 제2 단계 후의 실시예 23 내지 29의 무릎 압축 응력(CSk)의 값은: 153 +20/-15 MPa 범위였고, 제3 단계 후에는 111-145 +20/-15 MPa 범위였다.
도 2는 실시예 29에 대한 모델링된 응력 프로파일을 나타내며, 여기서 500 마이크로미터의 두께에 대해, 최대 압축 응력(CSmax)는 약 717 MPa였고, 무릎에서의 압축 응력(CSk)은 약 110 내지 약 120 MPa 범위였으며, 스파이크 층의 깊이(DOLsp)는 약 10.7 마이크로미터(0.0214*t)였고, 압축의 깊이(DOC)는 약 89 내지 약 94 마이크로미터(0.19*t) 범위였으며, 중심 장력(CT)은 약 64 내지 약 70 MPa 범위였다.
표 5a 및 5b에 기초하여, 도 15 및 16은 제1 단계 1 시간(hr) 대 제2 단계 욕 유형에 대한 스파이크 층의 깊이(DOLsp)의 그래프이며; 도 17은 제1 단계에 대한 중심 장력(CT) 대 다양한 제2 단계의 그래프이고; 도 18 내지 19는 제1 단계 1 시간(hr)에 대한 스파이크 층의 깊이(DOLsp) 대 상이한 제1 단계 욕 유형에 대한 제3 단계의 그래프이다.
DOLsp와 관련하여, 데이터는 52%K/ 48%Na 제2 단계의 경우, 동일한 IOX 시간동안 30%KNO3, 15%LiNO3, 55%NaNO3 욕의 제1 조성으로 처리된 샘플(실시예 27 내지 29)은 20%KNO3, 16%LiNO3, 64%NaNO3의 제1 욕 조성으로 처리된 샘플(실시예 23 내지 25)에 비해 높은 DOLsp를 가졌다는 것을 나타낸다. 제3 단계 이후의 이러한 샘플에 대하여도 마찬가지이다.
데이터는 60%K/40%Na 제2 단계의 경우, 비교 가능한 IOX 시간 동안 30%KNO3, 15%LiNO3, 55%NaNO3의 제1 욕 조성으로 처리된 샘플(실시예 20 내지 22)은 20%KNO3, 16%LiNO3, 64%NaNO3의 제1 욕 조성으로 처리된 샘플(실시예 17 내지 19)에 비해 약간 높은 DOLsp를 가졌다는 것을 나타낸다. FSM 소프트웨어에 의한 프린지 카운트의 측정의 부정확한 결과로 발생하는 DOLsp 측정 오류로 인해, 종종 이 추세는 깨진 것처럼 보일 수 있다. 이러한 오류는 프린지 카운트의 비-정수 부분이 0.15 내지 0.7인 경우 0.2 미크론 미만이나, 프린지 카운트의 소수 부분이 0.15 내지 0.70의 이 간격 밖에 있는 경우 1 미크론만큼 높을 수 있다. 제3 단계 후, DOLsp는 실시예 20 내지 22 및 비슷한 IOX 시간에 대한 실시예 17 내지 19와 비슷하였다.
CT와 관련하여, 데이터는 비슷한 CT가 제2 욕 조건 모두에 대해 있음을 나타낸다.
CSmax와 관련하여, 일정한 제2 단계 지속 시간에서, 표 5a는 60 wt% NaNO3를 갖는 욕은 FSM-6000 소프트웨어로 측정될 때 제시된 실시예에 대해 469 MPa 내지 약 510 MPa 범위의 압축 응력을 생성하는 반면, 48% NaNO3를 갖는 욕은 최대 540 MPa의 보다 높은 CS 값을 생성함을 나타내며; 표 5b는 13% NaNO3 및 87% KNO3를 갖는 제3 욕은 692 MPa 내지 755 MPa 범위의 최대 CS 값을 생성한다는 것을 나타낸다.
실시예 17 내지 29는 유리 기판의 내부가 실질적으로 변화하지 않거나, Li가 약간 풍부하나 제1 단계 동안 Na가 실질적으로 풍부하지 않다는 의도와 일치하여 제1 단계 후 다양한 작은 중량 증가 및 손실을 나타내었다. 0.07% 초과, 및 특히 0.10% 또는 0.15% 초과와 같은 상당한 중량 증가는 유리에 도입되는 상대적으로 적은 양의 K를 고려할 때 Na의 무시할 수 없는 농축을 나타낸다. 주어진 실시예에서 중량 증가는 이들 값보다 실질적으로 작으며, 이는 표면 부근의 K-단독 풍부에 대해 부분 평형이 되도록 욕 조성의 우수한 선택을 나타낸다.
실시예 30
조성물 B의 50 mm × 50 mm × 0.5 mm 두께의 유리-계 기판으로부터 형성된 유리-계 물품의 예언적인(prophetic) 실시예는 다음과 같다. 제1 단계의 경우, IOX 욕 조성은 420 ℃에서 실시예 17 내지 29의 두 가지 상이한 욕 중 하나이다. 실시예 17 내지 29의 제2 및 제3 단계는 조합되며, 구체적으로 제2 단계(40% KNO3/60%NaNO3, 1.42시간) 및 제3 단계(87% KNO3/13%NaNO3, 0.2시간)는 긴 단일 단계(87% KNO3/13% NaNO3, 1.4 내지 1.6시간)으로 대체된다. 결과적인 유리-계 물품은: 710 MPa 이상의 CSmax, 제1 단계 지속 시간(0.5 내지 1.2시간)에 기초한 약 8.2 내지 약 12 미크론의 DOLsp를 갖고, 주된 차이점은 CSk가 보다 낮을 것이라는 점(70 내지 100 MPa) 및 CT 또한 보다 낮을 것이라는 점(50 내지 60 MPa)이다.
실시예 31
수정된 제3 단계와 함께 실시예 17 내지 29와 동일한 기판 및 첫 두 단계에 따라 형성된 유리-계 물품의 예언적인 예이다. 제3 단계는 100% KNO3의 욕에서 380 ℃에서 12 내지 25분이다. CSmax는 1100 내지 1200 MPa 범위이고, 약 8 내지 9 미크론의 고 DOLsp이다.
전술한 내용은 다양한 구체예에 관한 것이나, 본 개시의 다른 및 추가의 구체예는 이의 기본 범위를 벗어나지 않고 고안될 수 있으며, 이의 범위는 다음의 청구 범위에 의해 결정된다. 본 개시의 특징은 예를 들어 다음의 구체예에서 설명되는 바와 같이 임의 및 모든 조합으로 조합될 수 있다.
구체예 1. 유리-계 물품으로서: 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물; 기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖는 유리-계 기판, 여기서 t는 0.74 mm 이하이며; 및 응력 프로파일을 포함하며, 상기 응력 프로파일은: 상기 제1 표면으로부터 연장하고 7 마이크로미터 이상의 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp)를 포함하는 스파이크 영역; 및 50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)을 포함한다.
구체예 2. 유리-계 물품으로서: 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물; 기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖는 유리-계 기판, 여기서 t는 0.74 mm 이하이며; 및 응력 프로파일을 포함하며, 상기 응력 프로파일은: 상기 제1 표면으로부터 연장하고 0.010*t 이상의 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp)를 포함하는 스파이크 영역; 및 50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)을 포함한다.
구체예 3. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, t는 0.05 밀리미터 이상이다.
구체예 4. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, 상기 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 Na2O 대 Li2O의 몰비는 1.3 이하이다.
구체예 5. 유리-계 물품으로서: 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물, 여기서 상기 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 Na2O 대 Li2O의 몰비는 1.3 이하이고; 기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖는 유리-계 기판; 및 응력 프로파일을 포함하고, 상기 응력 프로파일은: 상기 제1 표면으로부터 연장하고 7 마이크로미터 이상의 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp)를 포함하는 스파이크 영역; 및 50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)을 포함한다.
구체예 6. 유리-계 물품으로서: 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물, 여기서 상기 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 Na2O 대 Li2O의 몰비는 1.3 이하이고; 기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖는 유리-계 기판; 및응력 프로파일을 포함하고, 상기 응력 프로파일은: 상기 제1 표면으로부터 연장하고 0.010*t 이상의 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp)를 포함하는 스파이크 영역; 및 50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)을 포함한다.
구체예 7. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, t는 0.05 밀리미터 이상 1 밀리미터 이하이다.
구체예 8. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, t는 0.35 밀리미터 이상 0.8 밀리미터 이하이다.
구체예 9. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, 상기 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 Na2O 대 Li2O의 몰비는 0.1 이상이다.
구체예 10. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, 상기 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 K2O 함량은 1.4 mol% 이하이다.
구체예 11. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, 상기 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 K2O 함량은 0.4 mol% 이하이다.
구체예 12. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, DOLsp은 20 마이크로미터 이하이다.
구체예 13. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, DOLsp은 0.015*t 이상이다.
구체예 14. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, DOLsp은 0.020*t 이상이다.
구체예 15. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, 상기 응력 프로파일은 0.16*t 이상인 압축의 깊이(DOC)를 더욱 포함한다.
구체예 16. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, 상기 응력 프로파일은 400 MPa 이상의 최대 압축 응력(CSmax)을 더욱 포함한다.
구체예 17. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, 상기 응력 프로파일은 85 MPa 이상의 무릎(knee) 압축 응력(CSk)을 더욱 포함한다.
구체예 18. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, 중심 장력(CT)은 55 MPa 이상이다.
구체예 19. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, 중심 장력(CT)은 60 MPa 이상이다.
구체예 20. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, 중심 장력(CT)은 65 MPa 이상이다.
구체예 21. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, 중심 장력(CT)은 70 MPa 이상이다.
구체예 22. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, 상기 유리-계 물품은 제1 표면으로부터 칼륨 층의 깊이(DOLK)까지 변화하는 0이 아닌 농도를 갖는 산화 칼륨(K2O)를 포함한다.
구체예 23. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, 상기 응력 프로파일은 대략 DOLsp와 동일한 칼륨의 층의 깊이(DOLK)를 더욱 포함한다.
구체예 24. 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, 상기 응력 프로파일은: 스파이크 영역으로부터 유리-계 물품의 중심까지 연장하는 꼬리 영역(tail region)을 더욱 포함하고, 여기서 스파이크 영역 내에 위치된 응력 프로파일의 모든 지점은 20 MPa/마이크로미터 이상인 절대값을 갖는 기울기를 갖는 탄젠트(tangent)를 포함하고, 꼬리 영역 내에 위치된 응력 프로파일의 모든 지점은 20 MPa/마이크로미터 미만인 절대값을 갖는 기울기를 갖는 탄젠트를 포함한다.
구체예 25. 유리-계 물품으로서: 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물; 기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖는 유리-계 기판, 여기서 t는 0.05 밀리미터 이상 및 0.74 밀리미터 이하이고; 상기 제1 표면으로부터 칼륨 층의 깊이(DOLK)까지 변화하는 0이 아닌 농도를 갖는 산화 칼륨(K2O); 및 응력 프로파일을 포함하고, 상기 응력 프로파일은:
400 MPa 이상의 최대 압축 응력(CSmax); 상기 제1 표면으로부터 꼬리 영역까지 연장하며 0.010*t 이상의 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp); 및 85 MPa 이상의 무릎 압축 응력(CSk)을 포함하는 스파이크 영역을 포함하며, 상기 꼬리 영역은 상기 스파이크 영역으로부터 상기 유리-계 물품의 중심까지 연장하며 50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)를 포함한다.
구체예 26. 유리-계 물품으로서: 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물, 여기서 상기 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 Na2O 대 Li2O의 몰비는 1.3 이하이고; 기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖는 유리-계 기판; 상기 제1 표면으로부터 칼륨 층의 깊이(DOLK)까지 변화하는 0이 아닌 농도를 갖는 산화 칼륨(K2O); 및 응력 프로파일을 포함하며, 상기 응력 프로파일은: 400 MPa 이상의 최대 압축 응력(CSmax); 상기 제1 표면으로부터 꼬리 영역까지 연장하고 0.010*t 이상의 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp); 및 85 MPa 이상의 무릎 압축 응력(CSk)을 포함하는 스파이크 영역을 포함하며; 상기 꼬리 영역은 상기 스파이크 영역으로부터 상기 유리-계 물품의 중심까지 연장하며, 50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)을 포함한다.
구체예 27. 구체예 23 내지 전술한 구체예 중 어느 하나에 있어서, 상기 응력 프로파일은 대략 DOLsp과 동일한 칼륨의 층의 깊이(DOLK)를 더욱 포함한다.
구체예 28. 소비자 전자 제품으로서: 전면, 후면 및 측면을 갖는 하우징; 적어도 부분적으로 상기 하우징 내에 있는 전자 부품, 상기 전자 부품은 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이는 상기 하우징의 전면 또는 이에 인접하게 있으며; 및 상기 디스플레이 위에 배치된 커버를 포함하고, 여기서 상기 하우징 및 커버 중 적어도 하나의 적어도 일부는 구체예 1 내지 27 중 어느 하나의 유리-계 물품을 포함한다.
구체예 29. 유리-계 물품을 제조하는 방법으로서: 상기 유리-계 물품을 형성하기 위해 베이스 조성물 내에 산화 나트륨 및 산화 리튬을 포함하는 유리-계 기판을 이온 교환 처리에 노출시키는 단계를 포함하며, 상기 유리-계 기판은 기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖고, 상기 이온 교환 처리는: 칼륨 염 및 나트륨 염 및 리튬 염을 포함하는 제1 욕; 및 칼륨 염, 나트륨 염, 및 선택적으로 리튬 염을 포함하는 제2 욕을 포함하고, 여기서 다음 중 하나가 충족되며: t는 0.74 mm 이하이거나; 상기 기판은 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 Na2O 대 Li2O의 몰비가 1.3 이하인 조성을 포함하거나; 또는 t는 0.74 mm 이하이며 상기 기판은 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 Na2O 대 Li2O의 몰비가 1.3 이하인 조성을 포함하고, 여기서 상기 유리-계 물품은 응력 프로파일을 포함하고, 상기 응력 프로파일은: 상기 제1 표면으로부터 연장하고 0.010*t 이상인 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp)를 포함하는 스파이크 영역; 및 50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)을 포함한다.
구체예 30. 구체예 29에 있어서, 제1 욕에 대한 노출 후에, 유리-계 기판의 중량 증가의 절대값은 0.1(1+0.02/t) % 이하이다.
구체예 31. 구체예 29 또는 30에 있어서, 제2 욕 내의 나트륨 염의 함량은 제1 욕 내의 나트륨 염의 함량 초과이다.
구체예 32. 구체예 29 내지 31 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 처리는 칼륨 염 및 나트륨 염을 포함하는 제3 욕을 더욱 포함하며, 여기서 상기 제3 욕 내의 칼륨 염의 함량은 90 wt% 이상이다.
구체예 33. 구체예 29 내지 31 중 어느 하나에 있어서, 제1 욕은 50 내지 60 wt% NaNO3, 10 내지 20 wt% LiNO3, 및 25 내지 35 wt% KNO3를 포함하고, 여기서 NaNO3, LiNO3, 및 KNO3의 총량은 100%이고, 유리 기판은 1.3 이상의 Na2O 대 Li2O의 몰비를 갖는 베이스 조성물을 포함한다.
구체예 34. 구체예 29 내지 31 중 어느 하나에 있어서, 제1 욕은 1 내지 3 wt% NaNO3, 6 내지 10 wt% LiNO3, 및 88 내지 90 wt% KNO3를 포함하고, 여기서 NaNO3, LiNO3, 및 KNO3의 총량은 100%이고, 유리 기판은 1.3 이하의 Na2O 대 Li2O의 몰비를 갖는 베이스 조성물을 포함한다.
본원에 사용된 방향 용어-예를 들어, 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽, 앞, 뒤, 탑(top), 버텀(bottom), 내부, 외부-는 도시된 바와 같은 도면을 참조하여만 만들어지며, 절대적인 방향을 의미하는 의도는 아니다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "상기(the)", "하나의(a, an)"는 "적어도 하나"를 의미하며 달리 명시적으로 나타내지 않는 한 "단 하나"로 제한되어서는 안된다. 따라서, 예를 들어, "구성 성분"에 대한 언급은 문맥 상 명백하게 달리 나타내지 않는 한 2 이상의 이러한 구성 성분을 갖는 구체예를 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "포함하다(comprising 및 including)" 및 이들의 변형은 달리 지시되지 않는 한 동의어 및 개방형으로 해석되어야 한다. 전환구 "포함하는" 뒤의 요소의 목록은 비-배타적 목록이며, 이는 상기 목록에 구체적으로 언급된 요소 외의 요소가 존재할 수 있도록 한다.
Claims (34)
- 유리-계 물품으로서:
리튬-계 알루미노실리케이트 조성물;
기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖는 유리-계 기판, 여기서 t는 0.74 mm 이하이며; 및
응력 프로파일을 포함하며, 상기 응력 프로파일은:
상기 제1 표면으로부터 연장하고 7 마이크로미터 이상의 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp)를 포함하는 스파이크 영역; 및
50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)을 포함하는, 유리-계 물품. - 유리-계 물품으로서:
리튬-계 알루미노실리케이트 조성물;
기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖는 유리-계 기판, 여기서 t는 0.74 mm 이하이며; 및
응력 프로파일을 포함하며, 상기 응력 프로파일은:
상기 제1 표면으로부터 연장하고 0.010*t 이상의 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp)를 포함하는 스파이크 영역; 및
50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)을 포함하는, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
t는 0.05 밀리미터 이상인, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 Na2O 대 Li2O의 몰비는 1.3 이하인, 유리-계 물품. - 유리-계 물품으로서:
리튬-계 알루미노실리케이트 조성물, 여기서 상기 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 Na2O 대 Li2O의 몰비는 1.3 이하이고;
기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖는 유리-계 기판; 및
응력 프로파일을 포함하고, 상기 응력 프로파일은:
상기 제1 표면으로부터 연장하고 7 마이크로미터 이상의 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp)를 포함하는 스파이크 영역; 및
50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)을 포함하는, 유리-계 물품. - 유리-계 물품으로서:
리튬-계 알루미노실리케이트 조성물, 여기서 상기 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 Na2O 대 Li2O의 몰비는 1.3 이하이고;
기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖는 유리-계 기판; 및
응력 프로파일을 포함하고, 상기 응력 프로파일은:
상기 제1 표면으로부터 연장하고 0.010*t 이상의 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp)를 포함하는 스파이크 영역; 및
50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)을 포함하는, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
t는 0.05 밀리미터 이상 1 밀리미터 이하인, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
t는 0.35 밀리미터 이상 0.8 밀리미터 이하인, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 Na2O 대 Li2O의 몰비는 0.1 이상인, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 K2O 함량은 1.4 mol% 이하인, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 K2O 함량은 0.4 mol% 이하인, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
DOLsp은 20 마이크로미터 이하인, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
DOLsp은 0.015*t 이상인, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
DOLsp은 0.020*t 이상인, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 응력 프로파일은 0.16*t 이상인 압축의 깊이(DOC)를 더욱 포함하는, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 응력 프로파일은 400 MPa 이상의 최대 압축 응력(CSmax)을 더욱 포함하는, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 응력 프로파일은 85 MPa 이상의 무릎(knee) 압축 응력(CSk)을 더욱 포함하는, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
중심 장력(CT)은 55 MPa 이상인, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
중심 장력(CT)은 60 MPa 이상인, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
중심 장력(CT)은 65 MPa 이상인, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
중심 장력(CT)은 70 MPa 이상인, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리-계 물품은 제1 표면으로부터 칼륨 층의 깊이(DOLK)까지 변화하는 0이 아닌 농도를 갖는 산화 칼륨(K2O)를 포함하는, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 응력 프로파일은 대략 DOLsp와 동일한 칼륨의 층의 깊이(DOLK)를 더욱 포함하는, 유리-계 물품. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 응력 프로파일은:
스파이크 영역으로부터 유리-계 물품의 중심까지 연장하는 꼬리 영역(tail region)을 더욱 포함하고,
여기서 스파이크 영역 내에 위치된 응력 프로파일의 모든 지점은 20 MPa/마이크로미터 이상인 절대값을 갖는 기울기를 갖는 탄젠트(tangent)를 포함하고, 꼬리 영역 내에 위치된 응력 프로파일의 모든 지점은 20 MPa/마이크로미터 미만인 절대값을 갖는 기울기를 갖는 탄젠트를 포함하는, 유리-계 물품. - 유리-계 물품으로서:
리튬-계 알루미노실리케이트 조성물;
기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖는 유리-계 기판, 여기서 t는 0.05 밀리미터 이상 및 0.74 밀리미터 이하이고;
상기 제1 표면으로부터 칼륨 층의 깊이(DOLK)까지 변화하는 0이 아닌 농도를 갖는 산화 칼륨(K2O); 및
응력 프로파일을 포함하고, 상기 응력 프로파일은:
400 MPa 이상의 최대 압축 응력(CSmax);
상기 제1 표면으로부터 꼬리 영역까지 연장하며 0.010*t 이상의 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp); 및 85 MPa 이상의 무릎 압축 응력(CSk)을 포함하는 스파이크 영역을 포함하며,
상기 꼬리 영역은 상기 스파이크 영역으로부터 상기 유리-계 물품의 중심까지 연장하며 50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)를 포함하는, 유리-계 물품. - 유리-계 물품으로서:
리튬-계 알루미노실리케이트 조성물, 여기서 상기 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 Na2O 대 Li2O의 몰비는 1.3 이하이고;
기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖는 유리-계 기판;
상기 제1 표면으로부터 칼륨 층의 깊이(DOLK)까지 변화하는 0이 아닌 농도를 갖는 산화 칼륨(K2O); 및
응력 프로파일을 포함하며, 상기 응력 프로파일은:
400 MPa 이상의 최대 압축 응력(CSmax);
상기 제1 표면으로부터 꼬리 영역까지 연장하고 0.010*t 이상의 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp); 및 85 MPa 이상의 무릎 압축 응력(CSk)을 포함하는 스파이크 영역을 포함하며;
상기 꼬리 영역은 상기 스파이크 영역으로부터 상기 유리-계 물품의 중심까지 연장하며, 50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)을 포함하는, 유리-계 물품. - 청구항 23 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 응력 프로파일은 대략 DOLsp과 동일한 칼륨의 층의 깊이(DOLK)를 더욱 포함하는, 유리-계 물품. - 소비자 전자 제품으로서:
전면, 후면 및 측면을 갖는 하우징;
적어도 부분적으로 상기 하우징 내에 있는 전자 부품, 상기 전자 부품은 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이는 상기 하우징의 전면 또는 이에 인접하게 있으며; 및
상기 디스플레이 위에 배치된 커버를 포함하고,
여기서 상기 하우징 및 커버 중 적어도 하나의 적어도 일부는 청구항 1 내지 27 중 어느 한 항의 유리-계 물품을 포함하는, 소비자 전자 제품. - 유리-계 물품을 제조하는 방법으로서:
상기 유리-계 물품을 형성하기 위해 베이스 조성물 내에 산화 나트륨 및 산화 리튬을 포함하는 유리-계 기판을 이온 교환 처리에 노출시키는 단계를 포함하며, 상기 유리-계 기판은 기판 두께(t)를 정의하는 대향하는 제1 및 제2 표면을 갖고, 상기 이온 교환 처리는:
칼륨 염 및 나트륨 염 및 리튬 염을 포함하는 제1 욕; 및
칼륨 염, 나트륨 염, 및 선택적으로 리튬 염을 포함하는 제2 욕을 포함하고,
여기서 다음 중 하나가 충족되며:
t는 0.74 mm 이하이거나;
상기 기판은 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 Na2O 대 Li2O의 몰비가 1.3 이하인 조성을 포함하거나; 또는
t는 0.74 mm 이하이며 상기 기판은 리튬-계 알루미노실리케이트 조성물 내의 Na2O 대 Li2O의 몰비가 1.3 이하인 조성을 포함하고,
여기서 상기 유리-계 물품은 응력 프로파일을 포함하고, 상기 응력 프로파일은:
상기 제1 표면으로부터 연장하고 0.010*t 이상인 깊이에 위치된 스파이크 층의 깊이(DOLsp)를 포함하는 스파이크 영역; 및
50 MPa 이상의 최대 중심 장력(CTmax)을 포함하는, 유리-계 물품을 제조하는 방법. - 청구항 29에 있어서,
제1 욕에 대한 노출 후에, 유리-계 기판의 중량 증가의 절대값은 0.1(1+0.02/t) % 이하인, 유리-계 물품을 제조하는 방법. - 청구항 29 또는 30에 있어서,
제2 욕 내의 나트륨 염의 함량은 제1 욕 내의 나트륨 염의 함량 초과인, 유리-계 물품을 제조하는 방법. - 청구항 29 내지 31 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온 교환 처리는 칼륨 염 및 나트륨 염을 포함하는 제3 욕을 더욱 포함하며, 여기서 상기 제3 욕 내의 칼륨 염의 함량은 90 wt% 이상인, 유리-계 물품을 제조하는 방법. - 청구항 29 내지 31 중 어느 한 항에 있어서,
제1 욕은 50 내지 60 wt% NaNO3, 10 내지 20 wt% LiNO3, 및 25 내지 35 wt% KNO3를 포함하고, 여기서 NaNO3, LiNO3, 및 KNO3의 총량은 100%이고, 유리 기판은 1.3 이상의 Na2O 대 Li2O의 몰비를 갖는 베이스 조성물을 포함하는, 유리-계 물품을 제조하는 방법. - 청구항 29 내지 31 중 어느 한 항에 있어서,
제1 욕은 1 내지 3 wt% NaNO3, 6 내지 10 wt% LiNO3, 및 88 내지 90 wt% KNO3를 포함하고, 여기서 NaNO3, LiNO3, 및 KNO3의 총량은 100%이고, 유리 기판은 1.3 이하의 Na2O 대 Li2O의 몰비를 갖는 베이스 조성물을 포함하는, 유리-계 물품을 제조하는 방법.
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|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |