KR20220134593A - 유리의 레이저 텍스쳐링 - Google Patents

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데이빗 어거스트 스니젝 로버
바라다 칸타 나약
마이클 요시야 니시모토
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

유리 물품들의 제조 및 처리 방법들은 빔이 주 표면 상에 복수의 텍스쳐링 피쳐들을 부여하도록 유리 물품의 적어도 주 표면 상으로 적어도 하나의 레이저 소스의 빔을 지향하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 텍스쳐링 피쳐들은 약 5 나노미터 내지 약 40 나노미터 범위의 피크-대-밸리 높이(H)를 갖는다.

Description

유리의 레이저 텍스쳐링
[1] 본 출원은 2020년 1월 27일 출원된 미국 임시 출원 번호 제62/966,324호의 우선권의 이익을 청구하며, 이 문헌의 내용이 아래에 제시된 것과 같이 그 전체로서 인용되며 참조문헌으로 여기 병합된다.
[2] 본 개시는 유리 기판들의 텍스쳐링에 관한 것이며, 더욱 구체적으로 유리 기판들의 레이저 텍스쳐링에 관한 것이다.
[3] 박형 유리 기판들은 액정 디스플레이(LCD) 및 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이들과 같은 평판 디스플레이(flat panel display, FPD) 장치들 내에서 일반적으로 사용된다. FPD 장치들 내에 사용되는 기판들은 일반적으로 박막 트랜지스터들이 제조되는 기능성 A-면 표면 또는 A-면 표면과 반대되는 비-기능성 후면 또는 B-면 표면을 갖는다. FPD 장치의 제조 동안에, 유리 기판의 B-면 표면은 금속들, 세라믹들, 폴리머 물질들 등과 같은 다양한 물질들의 이송 및 취급 장치와 접촉할 수 있다. 기판과 이들 물질 사이의 상호작용은 종종 마찰 전기 또는 접촉성 충전을 통한 대전을 유발한다. 그 결과로, 전하가 유리 표면으로 전달되고, 기판 상에 축적될 수 있다. 전하가 유리 기판의 표면 상에 축적됨에 따라 유리 기판의 표면 전압 또한 변화한다.
[4] FPD 장치들 내에 사용되는 유리 기판들의 B-면 표면의 정전기(ESC)는 유리 기판의 성능을 저하시키고, 및/또는 유리 기판을 손상시킬 수 있다. 예를 들어, B-면 표면의 정전기 대전은 유전체 항복 또는 전계 유도된 대전을 통해 유리 기판의 A-면 표면 상에 퇴적된 박막 트랜지스터(TFT)에 게이트 손상을 유발할 수 있다. 더욱이, 유리 기판의 B-면 표면의 대전은 먼지 또는 다른 입자 파편과 같은 입자들을 끌어당길 수 있고, 이는 유리 기판을 손상시키거나 또는 유리 기판의 표면 품질을 저하시킬 수 있다. 어떠한 경우에도, 유리 기판의 정전기 대전은 FPD 장치 제조 수율을 감소시킬 수 있고, 이는 제조 공정의 전체 비용을 증가시킨다.
[5] 더욱이, 유리 기판 및 취급 및/또는 이송 장치 사이의 마찰 접촉은 이러한 장치가 마모되는 것을 유발할 수 있고, 이에 의해 장치의 가동 연한을 감소시킨다. 마모된 장치의 보수 또는 교체는 공정 중단 시간(down time)을 유발하고, 제조 수율을 감소시키고 FPD 장치 제조 공정의 전체 비용을 증가시킨다.
[6] 이러한 문제들을 해결하는 한 가지 방법은 유리 기판의 적어도 B-면에 습식 식각 화학물질을 도포하는 단계를 포함한다. 예시적인 습식 식각 화학물질은 NaF 및 H3PO4를 포함하는 수용액이다. 전형적인 공정에서, 습식 식각 화학물질 용액들은 이러한 용액들이 최종적으로 오염을 겪고 교체가 요구되는 공정 동안 다수의 유리 시트들의 처리를 위하여 순환된다. 추가로, 이러한 공정들은 일반적으로 추가적인 공정 단계들, 실질적으로 큰 공정 풋프린트들 뿐만 아니라, HF와 같은 유해 부산물들을 취급하기 위한 안전 장비로의 상당한 투자와 관련된다. 또한 습식 식각 공정은 공정 중단 시간 및/또는 공정 물질들 또는 장비의 실질적인 개조 없이 다른 유리 형태들 또는 원하는 표면 특성들에 대한 조정이 용이하지 않다.
[7] 따라서, 이러한 문제들 중 하나 또는 그 이상을 해결하는 유리 기판 처리 방법들에 대한 필요성이 존재한다.
여기에 설명된 태양들은 앞서 설명된 문제점들의 일부를 해결하고자 한다.
[8] 여기에 개시된 실시예들은 유리 물품의 제조 방법을 포함한다. 상기 방법은 원재료들을 용융 유리로 용융하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 용융 유리로부터 상기 유리 물품을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 유리 물품은 제1 주 표면과 상기 유리 물품의 상기 제1 주 표면에 대한 반대 면 상의 제2 주 표면을 포함한다. 추가로, 상기 방법은 빔이 상기 제2 주 표면 상에 복수의 텍스쳐링 피쳐들을 부여하도록 상기 유리 물품의 적어도 상기 제2 주 표면 상으로 적어도 하나의 레이저 소스의 빔을 지향하는 단계를 포함한다. 상기 복수의 텍스쳐링 피쳐들은 약 5 나노미터 내지 약 40 나노미터 범위의 피크-대-밸리 높이(H)를 갖는다.
[9] 여기에 개시된 실시예들은 또한 유리 물품의 처리 방법을 포함한다. 상기 방법은 빔이 주 표면 상에 복수의 텍스쳐링 피쳐들을 부여하도록 상기 유리 물품의 적어도 주 표면 상으로 적어도 하나의 레이저 소스의 빔을 지향하는 단계를 포함한다. 상기 복수의 텍스쳐링 피쳐들은 약 5 나노미터 내지 약 40 나노미터 범위의 피크-대-밸리 높이(H)를 갖는다.
[10] 본 개시의 실시예들의 추가적인 특징들 및 이점들이 뒤따르는 상세한 설명에서 제시될 것이며, 부분적으로는 상세한 설명으로부터 해당 기술의 당업자들에게 즉각적으로 명백해지거나 첨부한 도면들뿐만 아니라 뒤따르는 상세한 설명, 청구항들을 포함하여 여기에서 설명되는 방법들을 실행함에 의해 인식될 것이다.
[11] 전술한 일반적인 설명 및 뒤따르는 상세한 설명은 모두 본 개시의 실시예들을 설명하며, 이들이 설명되고 청구화되는 바와 같이 여기에 개시된 실시예들의 속성 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 윤곽을 제공하기 위하여 의도되는 것임이 이해되어야 할 것이다. 첨부하는 도면들은 더 나아간 이해를 제공하기 위하여 포함되며, 본 명세서의 일부분 내에서 병합되고 일부분을 구성한다. 도면들은 본 개시의 다양한 실시예들을 도시하며, 상세한 설명과 함께 다양한 실시예들의 원리들 및 동작을 설명하도록 역할을 한다.
[12] 도 1은 예시적인 퓨전 다운 드로우 유리 제조 장치 및 공정의 개략도이다.
[13] 도 2는 유리 시트의 사시도이다.
[14] 도 3은 퓨전 드로우된 유리의 예시적인 레이저 텍스쳐링의 개략적인 측부도이다.
[15] 도 4는 복수의 텍스쳐링 피쳐들을 포함하는 예시적인 유리 시트의 일부분의 개략적인 단면도이다.
[16] 도 5는 복수의 텍스쳐링 피쳐들을 포함하는 예시적인 유리 시트의 일부분의 개략적인 상면도이다.
[17] 이제, 예시적인 실시예들이 도시된 첨부 도면을 참조하여 실시예들이 이하에서 보다 완전하게 설명될 것이다. 가능할 때마다, 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분을 나타내기 위해 동일한 참조 번호가 사용된다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구체화될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
[18] 범위들은 여기에서 "약" 하나의 특정한 값으로부터 및/또는 "약" 다른 특정한 값까지로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 다른 실시예는 하나의 특정한 값으로부터 및/또는 다른 특정한 값까지를 포함한다. 유사하게, 값들이 근사치들로서, 예를 들어 선행어구 "약"의 사용에 의해 근사치로서 표현될 때, 특정한 값은 다른 실시예를 형성한다는 것이 이해될 것이다. 범위들 각각의 종료점들은 다른 종료점과 관련하여, 및 다른 종료점과 독립적으로 중요하다는 것이 더욱 이해될 것이다.
[19] 여기에서 사용된 방향 용어들-예를 들어, 위, 아래, 상부, 하부, 우측, 좌측, 전방, 후방, 상면, 바닥부-들은 그려진 대로의 도면들만을 참조로 이루어진 것이며 절대적 방향을 함축하는 것으로 의도되지 않는다.
[20] 다르게 강조하여 설명되지 않는 한, 여기 제시된 임의의 방법들이 특정한 순서로 수행되는 것을 요구하는 것으로 해석될 것이 전혀 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 실제로 그 단계들에 의해 뒤따르는 순서를 한정하지 않는 경우 또는 단계들이 특정한 순서에 제한된다는 점이 청구항들 또는 상세한 설명에서 구체적으로 언급되지 않는 경우에, 또는 장치의 성분들의 특정한 순서 또는 방향이 제한되지 않는 경우에, 어느 측면에서나 임의의 순서 또는 방향이 추론되는 것이 전혀 의도되지 않는다. 이는 단계들의 배열, 구동 흐름, 성분들의 순서, 또는 성분들의 방향과 관련한 논리 문제들; 문법적 구성 또는 구두법으로부터 유도되는 일반적인 의미; 및 명세서 내에서 설명되는 실시예들의 수 또는 유형을 포함하여, 해석을 위한 임의의 가능한 비-표현적인 기초를 유지한다.
[21] 여기에서 사용되는 바와 같이 단수 형태들 "하나의", "일" 및 "상기"는 문맥상 다르게 명확하게 지시되지 않는 한 복수의 인용을 포함한다. 따라서 예를 들어 "하나의" 구성요소에 대한 인용은 문맥이 이와 다르게 명백하게 지시하지 않는 한 둘 이상의 이러한 구성요소를 갖는 양태들을 포함한다.
[22] 여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "유리 물품"은 유리 리본, 그 일부분, 및/또는 유리 시트, 또는 그 일부분과 같은 다양한 공정 상태들에 있을 수 있는 일 양의 유리를 가리킨다. 여기에 개시된 실시예들은 제1 주 표면 및 반대되는 제2 주 표면을 포함하는 유리 물품을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제1 주 표면은 제2 주 표면과 실질적으로 평행할 수 있다.
[23] 도 1에 도시된 것은 예시적인 유리 제조 장치(10)이다. 일부 예시들에서, 유리 제조 장치(10)는 용융 베셀(14)을 포함할 수 있는 유리 용융 퍼니스(12)를 포함할 수 있다. 용융 베셀(14)에 덧붙여, 유리 용융 퍼니스(12)는 원재료들을 가열하고 원재료들을 용융 유리로 변환시키는 가열 성분들(예를 들어 연소 버너들 또는 전극들)과 같은 하나 이상의 추가적인 성분들을 선택적으로 포함할 수 있다. 추가적인 예시들에서, 유리 용융 퍼니스(12)는 용융 베셀의 인접부로부터 손실되는 열을 감소시키는 열 관리 장치들(예를 들어 절연 성분들)을 포함할 수 있다. 더 추가적인 예시들에서, 유리 용융 퍼니스(12)는 원재료들의 유리 멜트로의 용융을 용이하게 하는 전자 장치들 및/또는 전자기계 장치들을 포함할 수 있다. 더욱이, 유리 용융 퍼니스(12)는 지지 구조물들(예를 들어, 지지 섀시, 지지 부재 등) 또는 다른 성분들을 포함할 수 있다.
[24] 유리 용융 베셀(14)은 일반적으로 내화성 세라믹 물질, 예를 들어 알루미나 또는 지르코니아를 포함하는 내화성 세라믹 물질과 같은, 내화성 물질로 구성된다. 일부 예시들에서, 유리 용융 베셀(14)은 내화성 세라믹 벽돌들로 구성될 수 있다. 유리 용융 베셀(14)의 특정한 실시예들은 아래에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.
[25] 일부 예시들에서, 유리 용융 퍼니스는 유리 시트, 예를 들어 연속적인 길이의 유리 리본을 제조하기 위한 유리 제조 장치의 성분으로서 통합될 수 있다. 일부 예시들에서, 본 개시의 유리 용융 퍼니스는 슬롯 드로우 장치, 플롯 배스 장치, 퓨전 공정과 같은 다운 드로우 장치, 업-드로우 장치, 프레스-롤링 장치, 튜브 드로잉 장치 또는 여기에 개시된 태양들로부터 이점을 가질 임의의 다른 유리 제조 장치를 포함하는 유리 제조 장치의 성분으로서 통합될 수 있다. 예시의 목적으로서, 도 1은 후속의 개별적인 유리 시트들로의 처리를 위한 유리 리본의 퓨전 드로우를 위한 퓨전 다운 드로우 유리 제조 장치(10)의 일 성분으로서 유리 용융 퍼니스(12)를 개략적으로 도시한다.
[26] 유리 제조 장치(10)(예를 들어, 퓨전 다운 드로우 장치(10)는 유리 용융 베셀(14)에 대하여 상류에 위치한 상류 유리 제조 장치(16)를 선택적으로 포함할 수 있다. 일부 예시들에서, 상류 유리 제조 장치(16)의 일부분 또는 전체는 유리 용융 퍼니스(12)의 일부분으로서 통합될 수 있다.
[27] 도시된 예시에 나타낸 바와 같이, 상류 유리 제조 장치(16)는 저장 용기(18), 원재료 이송 장치(20), 원재료 이송 장치에 연결된 모터(22)를 포함할 수 있다. 저장 용기(18)는 화살표(26)로 표시된 것과 같이 유리 용융 퍼니스(12)의 용융 베셀(14) 내로 투입될 수 있는 다량의 원재료들(24)을 저장하도록 구성될 수 있다. 원재료들(24)은 일반적으로 하나 이상의 유리 형성 금속 산화물들 및 하나 이상의 개질제들을 포함한다. 일부 예시들에서, 원재료 이송 장치(20)는 원재료 이송 장치(20)가 저장 용기(18)로부터 용융 베셀(14)까지 소정의 양의 원재료들(24)을 이송하도록 모터(22)에 의해 구동될 수 있다. 추가적인 예시들에서, 모터(22)는 용융 베셀(14)로부터 하류에서 감지되는 용융 유리의 레벨에 기초하여 조절된 속도로 원재료들(24)을 도입하도록 원재료 이송 장치(20)를 구동할 수 있다. 이후 용융 베셀(14) 내의 원재료들(24)은 용융 유리(28)를 형성하도록 가열될 수 있다.
[28] 유리 제조 장치(10)는 또한 선택적으로 유리 용융 퍼니스(12)에 대하여 하류에 위치한 하류 유리 제조 장치(30)를 포함할 수 있다. 일부 예시들에서, 하류 유리 제조 장치(30)의 일부분은 유리 용융 퍼니스(12)의 일부분으로서 통합될 수 있다. 일부 예시들에서, 아래에서 설명되는 제1 연결 도관(32) 또는 하류 유리 제조 장치(30)의 다른 부분들은 유리 용융 퍼니스(12)의 일부분으로서 통합될 수 있다. 제1 연결 도관(32)을 포함하는 하류 유리 제조 장치의 성분들은 귀금속으로 형성될 수 있다. 적합한 귀금속들은 백금, 이리듐, 로듐, 오스뮴, 루테늄 및 팔라듐, 또는 이들의 합금들로 구성된 금속들의 그룹으로부터 선택된 백급군 금속들을 포함한다. 예를 들어, 유리 제조 장치의 하류 성분들은 약 70 내지 약 90% 중량의 백금 및 약 10% 내지 30% 중량의 로듐을 포함하는 백금-로듐 합금으로 형성될 수 있다. 그러나 다른 적합한 금속들은 몰리브덴, 팔라듐, 레늄, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐 및 이들의 합금들을 포함할 수 있다.
[29] 하류 유리 제조 장치(30)는 용융 베셀(14)로부터 하류에 위치하고 위에 언급된 제1 연결 도관(32)에 의해 용융 베셀(14)에 커플링된, 청징 베셀(34)과 같은 제1 컨디셔닝(즉, 처리) 베셀을 포함할 수 있다. 일부 예시들에서, 용융 유리(28)는 용융 베셀(14)로부터 청징 베셀(34)까지 제1 연결 도관(32)에 의해 중력 투입될 수 있다. 예를 들어, 중력은 용융 유리(28)가 용융 베셀(14)로부터 청징 베셀(34)까지 제1 연결 도관(32)의 내부 경로를 통해 통과하도록 유발할 수 있다. 그러나 다른 컨디셔닝 베셀들이 용융 베셀(14)의 하류에, 예를 들어 용융 베셀(14) 및 청징 베셀(34) 사이에 위치할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 컨디셔닝 베셀은 용융 베셀과 청징 베셀 사이에 채용될 수 있고, 여기에서 일차적 용융 베셀로부터의 용융 유리가 용융 공정을 계속하기 위하여 더욱 가열되거나, 청징 베셀로 들어가기 전에 용융 베셀 내의 용융 유리의 온도보다 더 낮은 온도까지 냉각된다.
[30] 버블들은 다양한 기술들에 의해 청징 베셀(34) 내에서 용융 유리(28)로부터 제거될 수 있다. 예를 들어, 원재료들(24)은 가열될 때 화학적 환원 반응을 겪고 산소를 방출하는 주석 산화물과 같은 다가 화합물들(즉, 청징제들)을 포함할 수 있다. 다른 적합한 청징제들은, 제한 없이, 비소, 안티몬, 철 및 세륨을 포함한다. 청징 베셀(34)은 용융 베셀 온도보다 더 높은 온도까지 가열되고, 이에 의해 용융 유리 및 청징제를 가열한다. 청징제(들)의 온도 유도된 화학적 환원에 의해 생성된 산소 버블들은 청징 베셀 내에서 용융 유리를 통해 상승하고, 용융 퍼니스 내에서 생성된 용융 유리 내의 가스들은 청징제에 의해 생성된 산소 버블들 내로 확산되거나 또는 응집될 수 있다. 이후 확대된 가스 버블들은 청징 베셀 내에서 용융 유리의 자유 표면까지 상승할 수 있고, 그 이후 청징 베셀 외부로 배기될 수 있다. 산소 버블들은 청징 베셀 내에서 용융 유리의 기계적인 혼합을 더욱 유도할 수 있다.
[31] 하류 유리 제조 장치(30)는 용융 유리를 혼합하기 위한 혼합 베셀(36)과 같은 다른 컨디셔닝 베셀을 더욱 포함할 수 있다. 혼합 베셀(36)은 청징 베셀(34)로부터 하류에 위치할 수 있다. 혼합 베셀(36)은 균질한 유리 멜트 조성을 제공하도록 사용될 수 있고, 이에 의해 청징 베셀을 빠져나오는 청징된 용융 유리 내에 존재할 수 있는 화학적 또는 열적 불균질성의 코드들(cords)을 감소시킨다. 도시된 바와 같이, 청징 베셀(34)은 제2 연결 도관(38)에 의해 혼합 베셀(36)에 커플링될 수 있다. 일부 예시들에서, 용융 유리(28)는 제2 연결 도관(38)에 의해 청징 베셀(34)로부터 혼합 베셀(36)까지 중력 투입될 수 있다. 예를 들어, 중력은 용융 유리(28)가 청징 베셀(34)로부터 혼합 베셀(36)까지 제2 연결 도관(38)의 내부 경로를 통해 통과하도록 유발할 수 있다. 혼합 베셀(36)이 청징 베셀(34)의 하류에 도시되는 한편, 혼합 베셀(36)은 청징 베셀(34)로부터 상류에 위치할 수 있다는 점에 주목해야 한다. 일부 실시예들에서, 하류 유리 제조 장치(30)는 다수의 혼합 베셀들, 예를 들어 청징 베셀(34)로부터 상류의 혼합 베셀 및 청징 베셀(34)로부터 하류의 혼합 베셀을 포함할 수 있다. 이러한 다수의 혼합 베셀들은 동일한 설계를 가질 수 있거나, 이들은 다른 설계를 가질 수 있다.
[32] 하류 유리 제조 장치(30)는 혼합 베셀(36)로부터 하류에 위치할 수 있는 이송 베셀(40)과 같은 다른 컨디셔닝 베셀을 더 포함할 수 있다. 이송 베셀(40)은 하류의 포밍 장치 내로 투입될 용융 유리(28)를 컨디셔닝할 수 있다. 예를 들어, 이송 베셀(40)은 출구 도관(44)에 의해 포밍 바디(42)까지 용융 유리의 일정한 흐름을 조절하고 및/또는 제공하도록 축적기 및/또는 흐름 조절기로서 기능할 수 있다. 도시된 것과 같이, 혼합 베셀(36)은 제3 연결 도관(46)에 의해 이송 베셀(40)에 커플링될 수 있다. 일부 예시들에서, 용융 유리(28)는 제3 연결 도관(46)에 의해 혼합 베셀(36)로부터 이송 베셀(40)까지 중력 투입될 수 있다. 예를 들어, 중력은 용융 유리(28)를 혼합 베셀(36)로부터 이송 베셀(40)로 제3 연결 도관(46)의 내부 경로를 통해 구동할 수 있다.
[33] 하류 유리 제조 장치(30)는 위에 언급한 포밍 바디(42) 및 인렛 도관(50)을 포함하는 포밍 장치(48)를 더 포함할 수 있다. 출구 도관(44)은 이송 베셀(40)로부터 포밍 장치(48)의 인렛 도관(50)까지 용융 유리(28)를 이송하도록 위치할 수 있다. 예를 들어, 출구 도관(44)은 인렛 도관(50) 내에 안착되고 내부 표면으로부터 이격되어, 출구 도관(44)의 외측 표면과 인렛 도관(50)의 내부 표면 사이에 위치한 용융 유리의 자유 표면을 제공한다. 퓨전 다운 드로우 유리 제조 장치 내의 포밍 바디(42)는 포밍 바디의 상부면 내에 위치하는 홈통(52) 및 포밍 바디의 바닥 에지(56)를 따라 드로우 방향으로 수렴하는 수렴 형성 표면들(54)을 포함할 수 있다. 이송 베셀(40), 출구 도관(44) 및 인렛 도관(50)을 통해 포밍 바디로 이송되는 용융 유리는 홈통의 측벽들로 범람하고, 용융 유리의 분리된 흐름들로서 수렴 형성 표면들(54)을 따라 내려간다. 용융 유리의 분리된 흐름들은 바닥 에지(45) 아래에서 이를 따라 결합하여 단일한 유리 리본(58)을 형성하고, 이는 유리가 냉각되고 유리의 점도가 증가함에 따라 유리 리본의 치수를 조절하기 위하여 중력, 에지 롤들(72) 및 풀링 롤들(82)에 의해서와 같이 유리 리본에 장력을 인가함에 의해 바닥 에지(56)로부터 드로우 방향 또는 흐름 방향으로 드로우된다. 따라서 유리 리본(58)은 점-탄성 전이를 겪으며, 유리 리본(58)에 안정한 치수 특성들을 제공하는 기계적 성질들을 얻는다. 유리 리본(58)은 일부 실시예들에서 유리 리본의 탄성 영역 내에서 유리 분리 장치(100)에 의해 개별적인 유리 시트들(62)로 분리될 수 있다. 로봇(64)은 이후 그립핑 툴(65)을 사용하여 개별적인 유리 시트들(62)을 이송 시스템으로 전달할 수 있고, 여기에서 개별적인 유리 시트들이 더욱 처리될 수 있다.
[34] 도 2는 제1 주 표면(162), 제1 주 표면(162)으로부터 일반적으로 평행한 방향으로 연장되는 제2 주 표면(164)(제1 주 표면과 유리 시트(62)의 반대 면 상의), 및 제1 주 표면(162) 및 제2 주 표면(164) 사이에서 연장되고 제1 및 제2 주 표면들(162, 164)에 일반적으로 수직한 방향으로 연장되는 에지 표면(166)을 갖는 유리 시트(62)의 사시도를 나타낸다.
[35] 도 3은 퓨전 드로우된 유리의 레이저 텍스쳐링의 예시적 실시예의 개략적인 측부도를 나타낸다. 도 3에 도시된 것과 같이, 용융 유리의 분리된 흐름들은 용융 유리의 분리된 흐름들로서 수렴 형성 표면들(54)을 따라 내려가고, 드로우 방향 또는 흐름 방향(60)으로 드로우된 단일한 유리 리본(58)을 생성하도록 포밍 바디(42)의 바닥 에지(56) 아래에서 및 이를 따라 결합한다. 유리 리본(58)이 드로우 또는 흐름 방향(60)으로 드로우됨에 따라, 적어도 하나의 레이저 소스(150)의 빔(152)이 유리 리본(58)의 면, 유리 시트(62)의 B-면 표면 또는 제2 주 표면(164)이도록 의도되는 면과 같은 면 상으로 지향된다.
[36] 일 실시예에서, 레이저 소스(150)의 빔(152)은 유리 리본(58)의 표면 상에 포커스된다. 다른 실시예들에서, 레이저 소스(150)의 빔(152)은 유리 리본(58)의 두께 내에서 유리 리본(58)의 표면 아래에 포커스된다. 레이저 소스(150)는 일반적으로 유리 리본(58)으로부터 유리의 현저한 어블레이션을 방지하고 레이저 소스(150)의 빔(152)이 유리 리본(58)을 관통하는 것을 방지하는 파장 및 파워에서 구동된다. 그러나 일부 실시예들에서, 유리 리본(58)의 표면으로부터 관련된 입자 파편의 형성 없이 유리 리본이 점성 상태에 있는 동안 유리 리본(58)의 표면의 미미한 어블레이션이 일어날 수 있다. 이러한 실시예들에서, 레이저 빔(152)의 충돌을 뒤따르는 유리 리본(58)의 리플로우는 복수의 텍스쳐링 피쳐들의 형성을 유발한다.
[37] 도 4는 복수의 텍스쳐링 피쳐들(166)을 포함하는 제1 주 표면(162) 및 제2 주 표면(164)을 갖는 예시적인 유리 시트(62)의 일부분의 개략적인 단면도를 나타낸다. 텍스쳐링 피쳐들(166)은 유리 시트(62)의 제2 주 표면(164) 또는 B-면 표면으로부터 연장된다. 도 4에서 텍스쳐링 피쳐들(166)의 피크-대-밸리 높이는 H로 도시되고, 도 4에서 인접한 텍스쳐링 피쳐들(166) 사이의 중심-대-중심 피치는 P로서 도시된다. 여기에서 사용된 바와 같이, "피크-대-밸리 높이"는 유리 시트 주 표면(예를 들어, 제2 주 표면(164))의 면에 가장 가까운 텍스쳐링 피쳐의 일부분과 유리 시트 주 표면으로부터 가장 먼 텍스쳐링 피쳐의 일부분 사이의 두께 방향으로의 거리(즉, 제1 또는 제2 주 표면 중 적어도 하나에 수직한 방향)을 가리킨다. 여기에서 사용된 바와 같이, "인접한 텍스쳐링 피쳐들 사이의 중심-대-중심 피치"는 유리 시트 주 표면(예를 들어, 제2 주 표면(164))의 면으로부터 가장 먼 인접한 텍스쳐링 피쳐들의 일부분들 사이의 가장 짧은 거리를 가리킨다.
[38] 도 5는 복수의 텍스쳐링 피쳐들(166)을 포함하는 예시적인 유리 시트(62)의 일부분의 개략적인 상면도를 나타낸다. 인접한 텍스쳐링 피쳐들 사이의 중심-대-중심 피치는 도 5에서 P로서 도시된다. 도 5에 도시된 유리 시트(62)의 일부분의 표면적은 치수들(X, Y)의 곱이고, 표면적 내에서의 텍스쳐링 피쳐들(166)의 밀도는 표면적 내에서 관찰된 텍스쳐링 피쳐들(도 5에 5개의 텍스쳐링 피쳐들로 도시된)을 세고, 이를 표면적으로 나눔에 의해 얻어질 수 있다.
[39] 여기에 도시된 실시예들은 유리 리본과 같은 유리 물품의 적어도 제2 주 표면 상으로 적어도 하나의 레이저 소스의 레이저 빔을 지향하는 단계를 포함하고, 빔이 제2 주 표면 상에 복수의 텍스쳐링 피쳐들을 부여하며, 복수의 텍스쳐링 피쳐들은, 약 10 나노미터 내지 약 35 나노미터와 같은, 또한 약 15 나노미터 내지 약 30 나노미터와 같은, 약 5 나노미터 내지 약 40 나노미터 범위의 피크-대-밸리 높이(H)를 갖는다.
[40] 특정한 예시적인 실시예들에서, 제2 주 표면 상의 복수의 텍스쳐링 피쳐들의 밀도는, 제곱 마이크로미터당 적어도 0.2와 같이, 제곱 마이크로미터당 적어도 0.5와 같이, 또는 제곱 마이크로미터당 적어도 1와 같이, 제곱 마이크로미터당 약 0.1 내지 약 100과 같이, 제곱 마이크로미터당 약 0.2 내지 약 50과 같이, 또는 제곱 마이크로미터당 약 0.5 내지 약 10과 같이, 제곱 마이크로미터당 적어도 약 0.1이다.
[41] 특정한 예시적인 실시예들에서, 제2 주 표면 상의 인접한 텍스쳐링 피쳐들 사이의 중심-대-중심 피치(P)는 적어도 일 방향으로 약 0.1 마이크로미터 내지 약 20 마이크로미터의 범위이고, 적어도 일 방향으로 약 0.2 마이크로미터 내지 약 10 마이크로미터, 또는 적어도 일 방향으로 약 0.5 마이크로미터 내지 약 5 마이크로미터의 범위와 같다.
[42] 특정한 예시적인 실시예들에서, 제2 주 표면의 표면 거칠기(Ra)는 원자힘 현미경(atomic force microscopy, AFM)에 의해 측정될 때, 적어도 약 0.6 나노미터, 적어도 약 0.7 나노미터, 적어도 약 0.5 나노미터 내지 약 1.0 나노미터와 같이, 적어도 약 0.5 나노미터이다. Ra 는 표면 프로파일의 대수적 평균 편차로서 계산된다.
[43] 특정한 예시적인 실시예들에서, 유리 물품의 적어도 제2 주 표면 상으로 적어도 하나의 레이저 소스의 레이저 빔을 지향할 때, 유리 물품의 점도는, 약 104 포아즈(구동 포인트) 내지 약 1013 포아즈와 같이, 또는 약 107.6 포아즈(연화 포인트) 내지 약 1013 포아즈와 같이, 약 1013 포아즈(어닐링 포인트) 미만이다.
[44] 특정한 예시적인 실시예들에서, 유리 물품의 적어도 제2 주 표면 상으로 적어도 하나의 레이저 소스의 레이저 빔을 지향할 때, 유리 물품의 온도는 약 800℃ 내지 약 1,000℃와 같이, 적어도 약 800℃이다.
[45] 특정한 예시적인 실시예들에서, 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이의 유리 물품의 두께는, 약 0.1 밀리미터 내지 약 0.5 밀리미터와 같이, 또는 약 0.2 밀리미터 내지 약 0.4 밀리미터와 같이, 약 0.5 밀리미터 이하이다.
[46] 특정한 예시적인 실시예들에서, 레이저 소스는 약 2 와트 내지 약 4 와트와 같이, 약 1 와트 내지 약 5 와트의 파워를 포함하는 레이저 빔을 지향하도록 구동되는 CO2 레이저를 포함한다. 레이저 빔은 유리 물품의 치수를 가로질러 스캔될 수 있고, 예를 들어 약 2 초단 센티미터 내지 약 4 초당 센티미터와 같이, 초당 약 1 센티미터 내지 초당 약 5 센티미터의 스캔 속도에서 드로우 방향에 수직한 방향으로 유리 리본의 폭을 가로질러, 스캔될 수 있다. 레이저 빔의 스캔은 예를 들어 소정의 경로를 따라 레이저 빔을 지향하는 칼바노미터-유도된 광학계(예를 들어 미러들)을 사용하여 달성될 수 있다.
[47] 이러한 파워 범위들 및 스캔 속도들 내에서 레이저 소스를 약 1013 포아즈 미만의 점도 및/또는 적어도 약 800℃의 온도를 갖는 유리 리본과 같은 유리 물품의 적어도 제2 주 표면 상으로 구동하는 것은, 예를 들어 피크-대-밸리 높이(H), 밀도, 중심-대-중심 피치(P), 또는 표면 거칠기(Ra) 중 하나 또는 그 이상에 대하여 여기에서 설명한 텍스쳐링 피쳐 토폴로지의 형성을 가능하게 할 수 있다.
[48] 여기에서 개시된 실시예들은 다양한 유리 조성들을 갖도록 사용될 수 있다. 예를 들어 이러한 조성들은 58 내지 65 중량 퍼센트(wt%)의 SiO2, 14 내지 20 wt%의 Al2O3, 8 내지 12 wt%의 B2O3, 1 내지 3 wt%의 MgO, 5 내지 10 wt%의 CaO, 및 0.5 내지 2 wt%의 SrO를 포함하는 알칼리 프리 유리 조성과 같은 유리 조성을 포함할 수 있다. 이러한 조성들은 58 내지 65 wt%의 SiO2, 16 내지 22 wt%의 Al2O3, 1 내지 5 wt%의 B2O3, 1 내지 4 wt%의 MgO, 2 내지 6 wt%의 CaO, 1 내지 4 wt%의 SrO, 및 5 내지 10 wt%의 BaO를 포함하는 알칼리 프리 유리 조성과 같은 유리 조성을 포함할 수 있다. 이러한 조성들은 57 내지 61 wt%의 SiO2, 17 내지 21 wt%의 Al2O3, 5 내지 8 wt%의 B2O3, 1 내지 5 wt%의 MgO, 3 내지 9 wt%의 CaO, 0 내지 6 wt%의 SrO, 및 0 내지 7 wt%의 BaO를 포함하는 알칼리 프리 유리 조성과 같은 유리 조성을 더 포함할 수 있다. 이러한 조성들은 추가적으로 55 내지 72 wt%의 SiO2, 12 내지 24 wt%의 Al2O3, 10 내지 18 wt%의 Na2O, 0 내지 10 wt%의 B2O3, 0 내지 5 wt%의 K2O, 0 내지 5 wt%의 MgO, 0 내지 5 wt%의 CaO를 포함하고, 특정한 실시예에서 1 내지 5 wt%의 K2O, 및 1 내지 5 wt%의 MgO를 포함하는 알칼리 프리 유리 조성과 같은 유리 조성을 포함할 수 있다.
[49] 여기에서 개시된 실시예들은 유리 기판들의 실질적으로 표면 전압 감소를 유발할 수 있고, 이는 다시 유리 기판들의 표면들 상에 먼지 또는 다른 입자 파편과 같은 감소된 입자 문제 뿐만 아니라 유리 기판의 A-면 표면 상에 퇴적된 TFT 장치들에 감소된 게이트 손상을 가능하게 할 수 있다. 특히 여기 개시된 실시예들의 범위들 내의 피크-대-밸리 높이(H), 밀도, 및/또는 중심-대-중심 피치(P)를 갖는 텍스쳐링 피쳐들은, 이러한 범위들 밖의 피크-대-밸리 높이(H), 밀도, 및/또는 중심-대-중심 피치(P)를 갖는 텍스쳐링 피쳐들과 비교하여, 향상된 표면 전압 감소 레벨들을 발휘하도록 충분한 전계 변동을 가능하게 할 수 있다.
[50] 위의 실시예들이 퓨전 다운 드로우 공정을 참조하여 설명된 한편, 이러한 실시예들이 또한 플롯 공정들, 슬롯 드로우 공정들, 업 드로우 공정들, 튜브 드로우 공정들, 프레스-롤링 공정들과 같은 다른 유리 형성 공정들에 적용 가능함이 이해되어야 한다.
[51] 본 개시의 정신과 범위로부터 벗어남이 없이 본 개시에 다양한 변형과 변용들이 이루어질 수 있음은 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 개시의 정신과 실질을 통합하는 개시된 실시예들의 변형들의 조합들, 하부 조합들 및 변용들이 통상의 기술자에게 일어날 수 있으므로, 본 개시는 첨부된 청구항의 권리범위 및 그의 균등물의 범위 내에 속하는 모든 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (26)

  1. 유리 물품의 제조 방법으로서,
    원재료들을 용융 유리로 용융시키는 단계;
    상기 용융 유리로부터 제1 주 표면 및 반대되는(opposing) 제2 주 표면을 포함하는 상기 유리 물품을 형성하는 단계; 및
    적어도 하나의 레이저 소스의 빔이 상기 제2 주 표면 상에 복수의 텍스쳐링 피쳐들을 부여하도록 상기 유리 물품의 적어도 상기 제2 주 표면 상으로 상기 적어도 하나의 레이저 소스의 빔을 지향하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 텍스쳐링 피쳐들은 약 5 나노미터 내지 약 40 나노미터 범위의 피크-대-밸리(peak-to-valley) 높이(H)를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 주 표면 상의 상기 복수의 텍스쳐링 피쳐들의 밀도는 제곱 마이크로미터당 적어도 약 0.1인 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 주 표면 상의 인접한 텍스쳐링 피쳐들 사이의 중심-대-중심 피치(P)는 적어도 일 방향으로 약 0.1 마이크로미터 내지 약 20 마이크로미터의 범위인 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 주 표면의 표면 거칠기(Ra)는 적어도 약 0.5 나노미터인 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유리 물품의 적어도 상기 제2 주 표면 상으로 상기 적어도 하나의 레이저 소스의 상기 빔을 지향할 때 상기 유리 물품의 점도는 약 1013 포아즈(Poise) 미만인 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유리 물품의 적어도 상기 제2 주 표면 상으로 상기 적어도 하나의 레이저 소스의 상기 빔을 지향할 때 상기 유리 물품의 온도는 적어도 약 800℃인 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 소스는 초당 약 1 센티미터 내지 초당 약 5 센티미터의 스캔 속도에서 약 1 와트 내지 약 5 와트의 파워를 포함하는 레이저 빔을 지향하도록 구동되는 CO2 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주 표면과 상기 제2 주 표면 사이의 상기 유리 물품의 두께는 약 0.5 밀리미터 이하인 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유리 기판은 58 내지 65 wt%의 SiO2, 14 내지 20 wt%의 Al2O3, 8 내지 12 wt%의 B2O3, 1 내지 3 wt%의 MgO, 5 내지 10 wt%의 CaO, 및 0.5 내지 2 wt%의 SrO를 포함하는 알칼리 프리 유리 조성을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유리 기판은 58 내지 65 wt%의 SiO2, 16 내지 22 wt%의 Al2O3, 1 내지 5 wt%의 B2O3, 1 내지 4 wt%의 MgO, 2 내지 6 wt%의 CaO, 1 내지 4 wt%의 SrO, 및 5 내지 10 wt%의 BaO를 포함하는 알칼리 프리 유리 조성을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유리 기판은 57 내지 61 wt%의 SiO2, 17 내지 21 wt%의 Al2O3, 5 내지 8 wt%의 B2O3, 1 내지 5 wt%의 MgO, 3 내지 9 wt%의 CaO, 0 내지 6 wt%의 SrO, 및 0 내지 7 wt%의 BaO를 포함하는 알칼리 프리 유리 조성을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 유리 기판은 55 내지 72 wt%의 SiO2, 12 내지 24 wt%의 Al2O3, 10 내지 18 wt%의 Na2O, 0 내지 10 wt%의 B2O3, 0 내지 5 wt%의 K2O, 0 내지 5 wt%의 MgO, 0 내지 5 wt%의 CaO, 1 내지 5 wt%의 K2O, 및 1 내지 5 wt%의 MgO를 포함하는 알칼리 프리 유리 조성을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 제조 방법.
  13. 제1항의 방법에 의해 형성된 유리 물품.
  14. 제13항의 유리 물품을 포함하는 전자 장치.
  15. 유리 물품의 처리 방법으로서,
    적어도 하나의 레이저 소스의 빔이 주 표면 상에 복수의 텍스쳐링 피쳐들을 부여하도록 상기 유리 물품의 상기 주 표면 상으로 상기 적어도 하나의 레이저 소스의 빔을 지향하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 텍스쳐링 피쳐들은 약 5 나노미터 내지 약 40 나노미터 범위의 피크-대-밸리 높이(H)를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 주 표면 상의 상기 복수의 텍스쳐링 피쳐들의 밀도는 제곱 마이크로미터당 적어도 약 0.1인 것을 특징으로 하는 유리 물품의 처리 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 주 표면 상의 인접한 텍스쳐링 피쳐들 사이의 중심-대-중심 피치(P)는 적어도 일 방향으로 약 0.1 마이크로미터 내지 약 20 마이크로미터의 범위인 것을 특징으로 하는 유리 물품의 처리 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 주 표면의 표면 거칠기(Ra)는 적어도 약 0.5 나노미터인 것을 특징으로 하는 유리 물품의 처리 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 주 표면 상으로 상기 적어도 하나의 레이저 소스의 빔을 지향할 때 상기 유리 물품의 점도는 약 1013 포아즈 미만인 것을 특징으로 하는 유리 물품의 처리 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 주 표면 상으로 상기 적어도 하나의 레이저 소스의 빔을 지향할 때 상기 유리 물품의 온도는 적어도 약 800℃인 것을 특징으로 하는 유리 물품의 처리 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 레이저 소스는 초당 약 1 센티미터 내지 초당 약 5 센티미터의 스캔 속도에서 약 1 와트 내지 약 5 와트의 파워를 포함하는 레이저 빔을 지향하도록 구동되는 CO2 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 처리 방법.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 주 표면과 반대되는 주 표면 사이의 상기 유리 물품의 두께는 약 0.5 밀리미터 이하인 것을 특징으로 하는 유리 물품의 처리 방법.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 유리 기판은 58 내지 65 wt%의 SiO2, 14 내지 20 wt%의 Al2O3, 8 내지 12 wt%의 B2O3, 1 내지 3 wt%의 MgO, 5 내지 10 wt%의 CaO, 및 0.5 내지 2 wt%의 SrO를 포함하는 알칼리 프리 유리 조성을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 처리 방법.
  24. 제15항에 있어서,
    상기 유리 기판은 58 내지 65 wt%의 SiO2, 16 내지 22 wt%의 Al2O3, 1 내지 5 wt%의 B2O3, 1 내지 4 wt%의 MgO, 2 내지 6 wt%의 CaO, 1 내지 4 wt%의 SrO, 및 5 내지 10 wt%의 BaO를 포함하는 알칼리 프리 유리 조성을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 처리 방법.
  25. 제15항에 있어서,
    상기 유리 기판은 57 내지 61 wt%의 SiO2, 17 내지 21 wt%의 Al2O3, 5 내지 8 wt%의 B2O3, 1 내지 5 wt%의 MgO, 3 내지 9 wt%의 CaO, 0 내지 6 wt%의 SrO, 및 0 내지 7 wt%의 BaO를 포함하는 알칼리 프리 유리 조성을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 처리 방법.
  26. 제15항에 있어서,
    상기 유리 기판은 55 내지 72 wt%의 SiO2, 12 내지 24 wt%의 Al2O3, 10 내지 18 wt%의 Na2O, 0 내지 10 wt%의 B2O3, 0 내지 5 wt%의 K2O, 0 내지 5 wt%의 MgO, 0 내지 5 wt%의 CaO, 1 내지 5 wt%의 K2O, 및 1 내지 5 wt%의 MgO를 포함하는 알칼리 프리 유리 조성을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 물품의 처리 방법.
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