KR20230109166A - 개선된 인성, 표면 응력 및 내파괴성을 갖는 이온 교환 가능한 유리 조성물 - Google Patents

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Abstract

유리 조성물은 50　mol% 이상 65 mol% 이하의 SiO2; 15　mol% 이상 21 mol% 이하의 Al2O3; 4　mol% 이상 10 mol% 이하의 B2O3; 7　mol% 이상 11 mol% 이하의 Li2O; 1　mol% 이상 10 mol% 이하의 Na2O; 및 0.2 mol% 이상의 Y2O3 + ZrO2를 포함한다. 상기 유리는 R2O + R'O - Al2O3 ≤ 3　mol%의 관계에 의해 특징지어지며, 여기서 R2O는 알칼리 산화물의 총량이고 R'O는 알칼리 토 산화물의 총량이다. 상기 유리 조성물은 0.75 MPa√m 이상의 파괴 인성을 가질 수 있다. 상기 유리 조성물은 이온 교환 가능하다.

Description

개선된 인성, 표면 응력 및 내파괴성을 갖는 이온 교환 가능한 유리 조성물
본 출원은 내용이 본원에 의존되고 내용 전체가 본원에 통합된 2020년 11월 30일 출원된 미국 가출원 번호 제 63/119,037 호의 35 U.S.C. § 119 하의 우선권의 이익을 주장한다.
분야
본 명세서는 일반적으로 전자 장치용 커버 유리로서의 사용에 적합한 유리 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 명세서는 전자 장치용 커버 유리로 형성될 수 있는 이온 교환 가능한 유리에 관한 것이다.
스마트폰, 태블릿, 휴대용 미디어 플레이어, 개인용 컴퓨터 및 카메라와 같은 휴대용 장치의 모바일 특성은 이들 장치가 바닥과 같은 단단한 표면에 우발적으로 떨어지는 경우에 특히 취약하도록 한다. 이들 장치는 일반적으로 단단한 표면으로 충격을 가하는 경우에 손상될 수 있는 커버 유리를 포함한다. 이러한 많은 장치에서, 커버 유리는 디스플레이 커버로 기능하며 터치 기능을 통합할 수 있으며, 이는 커버 유리가 손상되는 경우 장치의 사용에 부정적인 영향을 미치도록 한다.
관련 휴대용 장치가 단단한 표면 상에 낙하될 때 커버 유리의 두 가지 주요 파손 모드가 있다. 모드 중 하나는 장치가 단단한 표면과의 충격으로부터의 동적 하중에 도입될 때 유리의 휨으로 인해 야기되는 굴곡 파손이다. 다른 모드는 유리 표면에 대한 손상의 도입에 의해 야기되는 날카로운 접촉 파손이다. 아스팔트, 화강암 등과 같은 거칠고 단단한 표면으로의 유리의 충격은 유리 표면에 날카로운 압입을 초래할 수 있다. 이러한 압입은 크랙이 발생하고 전파할 수 있는 유리 표면 내의 파손 부위가 된다.
유리는 유리 표면에 압축 응력을 유발하는 것을 포함하는 이온-교환 기술에 의해 굴곡 파손에 보다 내성을 가질 수 있다. 그러나, 이온-교환된 유리는 날카로운 접촉으로부터의 유리의 국부적 압입에 의해 야기되는 높은 응력 집중으로 인해 여전히 동적 날카로운 접촉에 취약할 것이다.
날카로운 접촉 파손에 대한 핸드헬드(handheld) 장치의 내성을 개선하기 위한 유리 제조업체 및 핸드헬드 장치 제조업체의 계속적인 노력이 있었다. 솔루션은장치가 단단한 표면 상에 낙하할 때 커버 유리가 단단한 표면에 직접 충격을 받는 것을 방지하는 커버 유리 상의 코팅으로부터 베젤까지의 범위이다. 그러나, 미적 및 기능적 요구 사항의 제약으로 인해, 커버 유리가 단단한 표면으로부터 충격을 받는 것을 완전히 방지하는 것은 매우 어렵다.
또한, 휴대용 장치는 가능한 얇은 것이 바람직하다. 따라서, 강도 뿐만 아니라, 휴대용 장치의 커버 유리로 사용되는 유리는 가능한 얇게 제조되는 것이 바람직하다. 따라서, 커버 유리의 강도를 증가시키는 것 외에도, 유리는 또한 얇은 유리 시트와 같은 얇은 유리 물품을 제조할 수 있는 공정에 의해 형성되도록 하는 기계적 특성을 갖는 것이 바람직하다.
따라서, 이온 교환에 의한 것과 같이 강화될 수 있고 얇은 유리 물품으로 형성되도록 하는 기계적 특성을 갖는 유리에 대한 필요가 존재한다.
관점 (1)에 따르면, 유리가 제공된다. 상기 유리는: 50　mol% 이상 65 mol% 이하의 SiO2; 15　mol% 이상 21 mol% 이하의 Al2O3; 4　mol% 이상 10 mol% 이하의 B2O3; 7　mol% 이상 11 mol% 이하의 Li2O; 1　mol% 이상 10 mol% 이하의 Na2O; 0　mol% 이상 7 mol% 이하의 MgO; 0　mol% 이상 5 mol% 이하의 CaO; 0　mol% 이상 5 mol% 이하의 Y2O3; 및 0　mol% 이상 0.8 mol% 이하의 ZrO2를 포함하고, 여기서: Y2O3 + ZrO2는 0.2 mol% 이상이고, 및 R2O + R'O - Al2O3는 3　mol% 이하이며, 여기서 R2O는 알칼리 산화물의 총량이고 R'O는 알칼리 토 산화물의 총량이다.
관점 (2)에 따르면, 관점 (1)의 유리가 제공되며, 상기 유리는 0 mol% 초과 0.8 mol% 이하의 ZrO2를 포함한다.
관점 (3)에 따르면, 유리가 제공된다. 상기 유리는: 50　mol% 이상 65 mol% 이하의 SiO2; 15　mol% 이상 21 mol% 이하의 Al2O3; 4　mol% 이상 10 mol% 이하의 B2O3; 7　mol% 이상 12 mol% 이하의 Li2O; 1　mol% 이상 10 mol% 이하의 Na2O; 0　mol% 이상 7 mol% 이하의 MgO; 0　mol% 이상 5 mol% 이하의 CaO; 0　mol% 이상 5 mol% 이하의 Y2O3; 및 0　mol% 초과 0.8 mol% 이하의 ZrO2를 포함하고, 여기서: Y2O3 + ZrO2는 0.2 mol% 이상이고, 및 R2O + R'O - Al2O3는 3　mol% 이하이며, 여기서 R2O는 알칼리 산화물의 총량이고 R'O는 알칼리 토 산화물의 총량이다.
관점 (4)에 따르면, 관점 (3)의 유리가 제공되며, 상기 유리는 7　mol% 이상 11 mol% 이하의 Li2O를 포함한다.
관점 (5)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 유리가 제공되며, 상기 유리는 0 mol% 이상 0.1　mol% 이하의 SnO2를 포함한다.
관점 (6)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 유리가 제공되며, 상기 유리는 15　mol% 이상 20 mol% 이하의 Al2O3를 포함한다.
관점 (7)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 유리가 제공되며, 여기서 -2　mol% ≤ R2O + R'O - Al2O3 ≤ 3　mol%이다.
관점 (8)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 유리가 제공되며, 여기서 -2　mol% ≤ R2O + R'O - Al2O3 ≤ 2　mol%이다.
관점 (9)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 유리가 제공되며, 여기서 0.2　mol ≤ Y2O3 + ZrO2 ≤ 5　mol%이다.
관점 (10)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 유리가 제공되며, 여기서 1　mol% ≤ MgO + CaO ≤ 6　mol%이다.
관점 (11)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 유리가 제공되며, 상기 유리는 0.75 MPa√m 이상의 K1C를 포함한다.
관점 (12)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 유리가 제공되며, 상기 유리는 0.8 MPa√m 이상의 K1C를 포함한다.
관점 (13)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 유리가 제공되며, 상기 유리는 0.85 MPa√m 이상의 K1C를 포함한다.
관점 (14)에 따르면, 전술한 관점 중 어느 하나의 유리가 제공되며, 상기 유리는 0.9 MPa√m 이상의 K1C를 포함한다.
관점 (15)에 따르면, 방법이 제공된다. 상기 방법은: 유리-계 기판을 용융 염 욕에서 이온 교환하여 유리-계 물품을 형성하는, 이온 교환 단계를 포함하고, 여기서 상기 유리-계 물품은 상기 유리-계 물품의 표면으로부터 압축 깊이로 연장하는 압축 응력층을 포함하며, 상기 유리-계 기판은 전술한 청구항 중 어느 한 항의 유리를 포함한다.
관점 (16)에 따르면, 관점 (15)의 방법이 제공되며, 여기서 상기 용융 염 욕은 NaNO3 및 KNO3를 포함한다.
관점 (17)에 따르면, 관점 (15) 또는 (16)의 방법이 제공되며, 여기서 상기 용융 염 욕은 75　wt% 이상의 KNO3를 포함한다.
관점 (18)에 따르면, 관점 (15) 내지 관점 (17) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서 상기 용융 염 욕은 95　wt% 이하의 KNO3를 포함한다.
관점 (19)에 따르면, 관점 (15) 내지 관점 (18) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서 상기 용융 염 욕은 25　wt% 이하의 NaNO3를 포함한다.
관점 (20)에 따르면, 관점 (15) 내지 관점 (19) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서 상기 용융 염 욕은 5　wt% 이상의 NaNO3를 포함한다.
관점 (21)에 따르면, 관점 (15) 내지 관점 (20) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서 상기 용융 염 욕은 430 ℃ 이상 450 ℃ 이하의 온도이다.
관점 (22)에 따르면, 관점 (15) 내지 관점 (21) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서 상기 이온 교환은 4시간 이상 12시간 이하의 시간 주기동안 연장한다.
관점 (23)에 따르면, 유리-계 물품이 제공된다. 상기 유리-계 물품은: 상기 유리-계 물품의 표면으로부터 압축 깊이로 연장하는 압축 응력층; 다음을 포함하는 유리-계 물품의 중심에서의 조성을 포함하며: 50　mol% 이상 65 mol% 이하의 SiO2; 15　mol% 이상 21 mol% 이하의 Al2O3; 4　mol% 이상 10 mol% 이하의 B2O3; 7　mol% 이상 11 mol% 이하의 Li2O; 1　mol% 이상 10 mol% 이하의 Na2O; 0　mol% 이상 7 mol% 이하의 MgO; 0　mol% 이상 5 mol% 이하의 CaO; 0　mol% 이상 5 mol% 이하의 Y2O3; 및 0　mol% 이상 0.8 mol% 이하의 ZrO2, 여기서: Y2O3 + ZrO2는 0.2 mol% 이상이고, 및 R2O + R'O - Al2O3는 3　mol% 이하이며, 여기서 R2O는 알칼리 산화물의 총량이고 R'O는 알칼리 토 산화물의 총량이다.
관점 (24)에 따르면, 관점 (23)의 유리-계 물품이 제공되며, 여기서 상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성은 0　mol% 이상 0.8 mol% 이하의 ZrO2를 포함한다.
관점 (25)에 따르면, 유리-계 물품이 제공된다. 상기 유리-계 물품은: 상기 유리-계 물품의 표면으로부터 압축 깊이로 연장하는 압축 응력층; 다음을 포함하는 유리-계 물품의 중심에서의 조성을 포함하며: 50　mol% 이상 65 mol% 이하의 SiO2; 15　mol% 이상 21 mol% 이하의 Al2O3; 4　mol% 이상 10 mol% 이하의 B2O3; 7　mol% 이상 12 mol% 이하의 Li2O; 1　mol% 이상 10 mol% 이하의 Na2O; 0　mol% 이상 7 mol% 이하의 MgO; 0　mol% 이상 5 mol% 이하의 CaO; 0　mol% 이상 5 mol% 이하의 Y2O3; 및 0　mol% 초과 0.8 mol% 이하의 ZrO2, 여기서: Y2O3 + ZrO2는 0.2 mol% 이상이고, 및 R2O + R'O - Al2O3는 3　mol% 이하이며, 여기서 R2O는 알칼리 산화물의 총량이고 R'O는 알칼리 토 산화물의 총량이다.
관점 (26)에 따르면, 관점 (25)의 유리-계 물품이 제공되며, 여기서 상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성은 7　mol% 이상 11 mol% 이하의 Li2O를 포함한다.
관점 (27)에 따르면, 관점 (23) 내지 관점 (26) 중 어느 하나의 유리-계 물품이 제공되며, 여기서 상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성은 0　mol% 이상 0.1 mol% 이하의 SnO2를 포함한다.
관점 (28)에 따르면, 관점 (23) 내지 관점 (27) 중 어느 하나의 유리-계 물품이 제공되며, 여기서 상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성은 15　mol% 이상 20 mol% 이하의 Al2O3를 포함한다.
관점 (29)에 따르면, 관점 (23) 내지 관점 (28) 중 어느 하나의 유리-계 물품이 제공되며, 여기서 상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성은: -2　mol% ≤ R2O + R'O - Al2O3 ≤3　mol%를 포함한다.
관점 (30)에 따르면, 관점 (23) 내지 관점 (29) 중 어느 하나의 유리-계 물품이 제공되며, 여기서 상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성은: -2　mol% ≤ R2O + R'O - Al2O3 ≤2　mol%를 포함한다.
관점 (31)에 따르면, 관점 (23) 내지 관점 (30) 중 어느 하나의 유리-계 물품이 제공되며, 여기서 상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성은: 0.2　mol% ≤ Y2O3 + ZrO2 ≤ 5　mol%를 포함한다.
관점 (32)에 따르면, 관점 (23) 내지 관점 (31) 중 어느 하나의 유리-계 물품이 제공되며, 여기서 상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성은: 1　mol% ≤ MgO + CaO ≤ 6　mol%를 포함한다.
관점 (33)에 따르면, 관점 (23) 내지 관점 (32) 중 어느 하나의 유리-계 물품이 제공되며, 여기서 상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성과 동일한 조성 및 미세 구조를 갖는 유리는 0.75 MPa√m 이상의 K1C를 포함한다.
관점 (34)에 따르면, 관점 (23) 내지 관점 (33) 중 어느 하나의 유리-계 물품이 제공되며, 여기서 상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성과 동일한 조성 및 미세 구조를 갖는 유리는 0.8 MPa√m 이상의 K1C를 포함한다.
관점 (35)에 따르면, 관점 (23) 내지 관점 (34) 중 어느 하나의 유리-계 물품이 제공되며, 여기서 상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성과 동일한 조성 및 미세 구조를 갖는 유리는 0.85 MPa√m 이상의 K1C를 포함한다.
관점 (36)에 따르면, 관점 (23) 내지 관점 (35) 중 어느 하나의 유리-계 물품이 제공되며, 여기서 상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성과 동일한 조성 및 미세 구조를 갖는 유리는 0.9 MPa√m 이상의 K1C를 포함한다.
관점 (37)에 따르면, 관점 (23) 내지 관점 (36) 중 어느 하나의 유리-계 물품이 제공되며, 여기서 상기 압축 응력층은 550 MPa 이상의 압축 응력을 포함한다.
관점 (38)에 따르면, 관점 (23) 내지 관점 (37) 중 어느 하나의 유리-계 물품이 제공되며, 여기서 상기 유리-계 물품은 90 MPa 이상의 최대 중심 장력을 더욱 포함한다.
관점 (39)에 따르면, 관점 (38)의 유리-계 물품이 제공되며, 여기서 상기 최대 중심 장력은 160 MPa 이하이다.
관점 (40)에 따르면, 관점 (23) 내지 관점 (39) 중 어느 하나의 유리-계 물품이 제공되며, 여기서 상기 유리-계 물품은 유리-계 물품의 표면으로부터 칼륨 층의 깊이 DOLK로 연장하는 칼륨 이온 관통층을 더욱 포함하며, 여기서 DOLK는 4 ㎛ 이상이다.
관점 (41)에 따르면, 관점 (40)의 유리-계 물품이 제공되며, 여기서 DOLK는 11 ㎛ 이하이다.
관점 (42)에 따르면, 소비자 전자 제품이 제공된다. 상기 소비자 전자 제품은: 전면, 후면 및 측면을 갖는 하우징; 적어도 부분적으로 상기 하우징 내에 제공되는 전자 부품, 상기 전자 부품은 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이는 상기 하우징의 전면에 또는 이에 인접하게 제공되며; 및 상기 디스플레이 위에 배치되는 커버 기판을 포함하고, 여기서 상기 하우징 및 커버 기판 중 적어도 하나의 적어도 일부는 관점 (23) 내지 관점 (41) 중 어느 하나의 유리-계 물품을 포함한다.
추가적인 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로는 그 설명으로부터 당업자에게 명백하거나 다음의 상세한 설명, 청구범위 및 처부된 도면을 포함하는 본원에 기재된 구현예를 실시함으로써 인식될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 다양한 구현예를 설명하고 청구된 주제의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 프레임워크를 제공하기 위한 의도임이 이해되어야 한다. 첨부된 도면은 다양한 구현예의 추가 이해를 제공하기 위해 포함되며 본 명세서에 통합되어 일부를 구성한다. 도면은 본 명세서에 기술된 다양한 구현예를 예시하고, 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본원에 개시되고 설명된 구현예에 따른 표면 상에 압축 응력층을 갖는 유리의 단면을 개략적으로 도시하고;
도 2a는 본원에 개시된 임의의 유리 물품을 포함하는 예시적인 전자 장치의 평면도이며; 및
도 2b는 도 2a의 예시적인 전자 장치의 사시도이다.
참조는 이제 다양한 구현예에 따른 리튬 알루미노실리케이트 유리에 대해 이루어질 것이다. 리튬 알루미노실리케이트 유리는 우수한 이온 교환성을 가지며, 화학적 강화 공정은 리튬 알루미노실리케이트 유리에서 고강도 및 고인성 특성을 달성하기 위해 사용되었다. 리튬 알루미노실리케이트 유리는 높은 유리 품질을 갖는 높은 이온 교환성 유리이다. Al2O3의 실리케이트 유리 네트워크로의 교체는 이온 교환 동안 1가 양이온의 상호 확산성을 증가시킨다. 용융 염 욕(예를 들어, KNO3 또는 NaNO3)에서의 화학적 강화에 의해, 고강도, 고인성, 및 높은 압입 크래킹 내성을 갖는 유리가 달성될 수 있다. 화학적 강화를 통해 달성되는 응력 프로파일은 유리 물품의 낙하 성능, 강도, 인성, 및 다른 속성을 증가시키는 다양한 형상을 가질 수 있다.
따라서, 우수한 물리적 특성, 화학적 내구성, 및 이온 교환성을 갖는 리튬 알루미노실리케이트 유리가 커버 유리로서의 용도로 주목받고 있다. 특히, 보다 높은 파괴 인성 및 빠른 이온 교환성을 갖는 리튬 함유 알루미노실리케이트 유리가 본원에서 제공된다. 상이한 이온 교환 공정을 통해, 보다 큰 중심 장력(CT), 압축 깊이(DOC), 및 높은 압축 응력(CS)이 달성될 수 있다. 그러나, 알루미노실리케이트 유리 내의 리튬의 첨가는 유리의 용융점, 연화점, 또는 액상선 점도를 감소시킬 수 있다.
본원에 설명된 유리 조성물의 구현예에서, 구성 성분(예를 들어, SiO2, Al2O3, Li2O 등)의 농도는 달리 명시되지 않는 한 산화물 기준의 몰 퍼센트(mol%)로 주어진다. 구현예에 따른 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물의 구성 성분은 아래에서 개별적으로 논의된다. 하나의 구성 성분의 다양하게 인용된 범위 중 임의의 것은 임의의 다른 구성 성분에 대해 다양하게 인용된 범위 중 임의의 것과 개별적으로 조합될 수 있음이 이해되어야 한다. 본원에 사용된 바와 같이, 숫자에서 후행하는 0은 해당 숫자의 유효 숫자를 나타내기 위한 의도이다. 예를 들어, 숫자 "1.0"은 2개의 유효 숫자를 포함하고, 숫자 "1.00"은 3개의 유효 숫자를 포함한다.
본원에서 사용된 바와 같이, "유리 기판"은 이온 교환되지 않은 유리 조각을 지칭한다. 유사하게, "유리 물품"은 이온 교환되고 유리 기판을 이온 교환 공정에 도입항 형성된 유리 조각을 지칭한다. "유리-계 기판" 및 "유리-계 물품"은 이에 따라 정의되며 유리 기판 및 유리 물품 뿐 아니라 표면 코팅을 포함하는 유리 기판과 같은 전체 또는 부분적으로 유리로 제조된 기판 및 물품을 포함한다. 유리 기판 및 유리 물품은 편의상 본원에서 일반적으로 언급될 수 있으나, 유리 기판 및 유리 물품의 설명은 유리-계 기판 및 유리-계 물품에 동일하게 적용되는 것으로 이해되어야 한다.
본원에 개시된 것은 높은 파괴 인성(KIC) 및 우수한 스크래치 성능을 나타내는 리튬 알루미노보로실리케이트 유리 조성물이다. 일부 구현예에서, 상기 유리 조성물은 적어도 0.75 MPa√m의 KIC 파괴 인성 값에 의해 특징지어진다.
임의의 특정 이론에 구애됨이 없이, 유리 내의 비-가교 산소 부위는 전단 밴드를 생성하고 단일 스크래치 이벤트에서 낮은 하중에서 측면 크래킹을 유발하는 약한 지점일 수 있다. 본원에 기재된 유리는 퍼알루미나인(peraluminous) 동안에도 전하 균형에 가깝고 가능한 가장 낮은 비-가교 산소 함량을 생성한다. 그 결과 유리는 유리한 측면 크랙 임계값, 및 개선된 스크래치 성능을 갖는다.
스크래치 성능이 바람직하지만, 낙하 성능은 모바일 전자 장치에 통합된 유리 물품의 주요 속성이다. 파괴 인성 및 깊이에서의 응력은 거친 표면 상에서의 개선된 낙하 성능에 중요하다. 이러한 이유로, 취성 한도에 도달하기 전에 유리에 제공될 수 있는 응력의 양을 최대화하는 것은 깊이에서의 응력을 증가시키고 거친 표면 낙하 성능을 개선시킨다. 파괴 인성은 취성 한도를 제어하는 것으로 알려져 있으며 파괴 인성을 증가시키는 것은 취성 한도를 증가시킨다. 본원에 개시된 유리 조성물은 높은 파괴 인성을 가지며 높은 수준의 화학적 강화 유도 응력을 달성할 수 있다. 유리 조성물의 이러한 특성은 특정 파손 모드를 해결하도록 설계된 개선된 응력 프로파일의 발달을 가능하게 한다. 이 능력은 본원에 기재된 유리 조성물로부터 생성된 이온 교환된 유리 물품이 관심의 특정 파손 모드를 해결하기 위한 상이한 응력 프로파일로 커스터마이즈(customize)되도록 한다.
본원에 기재된 유리 조성물 공간(space)은 높은 파괴 인성(KIC), 높은 최대 중심 장력 값, 및 우수한 스크래치 성능을 달성하는 능력을 위해 선택되었다. 유리는 적어도 부분적으로 퍼알루미나이면서 높은 B2O3 함량 및 충분한 Li2O 함량으로 인해 이들 특성을 달성한다.
본원에 기재된 유리 조성물에서, SiO2는 가장 큰 구성 성분이며, 이와 같이, SiO2는 유리 조성물로부터 형성되는 유리 네트워크의 주요 구성 성분이다. 순수한 SiO2는 상대적으로 낮은 CTE를 갖는다. 그러나, 순수한 SiO2는 높은 융점을 갖는다. 따라서, 유리 조성물 내의 SiO2의 농도가 너무 높으면, 보다 높은 농도의 SiO2가 유리 용융의 어려움을 증가시키고, 차례로 유리의 성형성에 악영향을 미치기 때문에유리 조성물의 성형성은 감소될 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 일반적으로 51　mol% 이상 64 mol% 이하, 52　mol% 이상 63 mol% 이하, 53　mol% 이상 62 mol% 이하, 54　mol% 이상 61 mol% 이하, 55　mol% 이상 60 mol% 이하, 56　mol% 이상 59 mol% 이하, 57　mol% 이상 58 mol% 이하와 같이 50 mol% 이상 65 mol% 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양의 SiO2를 포함한다.
유리 조성물은 Al2O3를 포함한다. Al2O3은 SiO2와 유사하게 유리 네트워크 형성제로서 역할을 할 수 있다. Al2O3은 유리 조성물로부터 형성된 유리 용융물에서의 이의 사면체 배위로 인해 유리 조성물의 점도를 증가시킬 수 있고, Al2O3의 양이 너무 많은 경우 유리 조성물의 성형성을 감소시킬 수 있다. 그러나, Al2O3의 농도가 유리 조성물 내의 SiO2의 농도 및 알칼리 산화물의 농도와 균형을 이룰 때, Al2O3은 유리 용융물의 액상선 온도를 감소시킬 수 있으므로, 이에 의해 액상선 온도를 강화하고 유리 조성물의 특정 형성 공정과의 호환성을 개선할 수 있다. 유리 조성물 내의 Al2O3의 포함은 본원에 기재된 높은 파괴 인성 값을 가능하게 한다. 구현예에서, 유리 조성물은 일반적으로 15　mol% 이상 20　mol% 이하, 15.5　mol% 이상 20.5　mol% 이하, 16　mol% 이상 20　mol% 이하, 16.5　mol% 이상 19.5　mol% 이하, 17　mol% 이상 19　mol% 이하, 17.5　mol% 이상 18.5　mol% 이하, 15　mol% 이상 18　mol% 이하와 같이, 15　mol% 이상 21　mol% 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양의 Al2O3을 포함한다.
유리 조성물은 Li2O를 포함한다. 유리 조성물 내의 Li2O의 포함은 이온 교환 공정의 보다 나은 제어를 가능하게 하며 유리의 연화점을 더욱 감소시켜, 유리의 제조성(manufacturability)를 증가시킨다. 유리 조성물 내의 Li2O의 존재는 또한 포물선 형상을 갖는 응력 프로파일의 형성을 가능하게 한다. 유리 조성물 내의 Li2O는 전술한 높은 파괴 인성 값을 가능하게 한다. 구현예에서, 유리 조성물은 7.5 mol% 이상 11.5 mol% 이하, 8 mol% 이상 11 mol% 이하, 8.5 mol% 이상 10.5 mol% 이하, 9 mol% 이상 10 mol% 이하, 9.5 mol% 이상 12 mol% 이하, 7 mol% 이상 11　mol% 이하와 같이 7 mol% 이상 12 mol% 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양의 Li2O를 포함한다.
유리 조성물은 또한 Na2O를 포함한다. Na2O는 유리 조성물의 이온 교환성을 돕고, 또한 유리 조성물의 성형성을 개선하여 이에 의해 제조성을 개선시킨다. 그러나, 유리 조성물에 너무 많은 Na2O가 첨가되면, 열팽창계수(CTE)가 너무 낮아질 수 있고, 융점이 너무 높아질 수 있다. 유리 조성물 내의 Na2O의 포함은 또한 높은 압축 응력 값이 이온 교환 강화를 통해 달성되도록 한다. 구현예에서, 유리 조성물은 1.5　mol% 이상 9.5　mol% 이하, 2　mol% 이상 9　mol% 이하, 2.5　mol% 이상 8.5　mol% 이하, 3　mol% 이상 8　mol% 이하, 3.5　mol% 이상 7.5　mol% 이하, 4　mol% 이상 7　mol% 이하, 4.5　mol% 이상 6.5　mol% 이하, 5　mol% 이상 6　mol% 이하와 같이 1　mol% 이상 10　mol% 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양의 Na2O를 포함한다.
유리 조성물은 B2O3를 포함한다. 유리 내의 B2O3의 포함은 개선된 스크래치 성능을 제공하며 또한 유리의 압입 파괴 임계를 증가시킨다. 유리 조성물 내의 B2O3는 또한 유리의 파괴 인성을 증가시킨다. 유리 내의 B2O3 함량이 너무 높으면 유리를 이온 교환할 때 달성될 수 있는 최대 중심 장력이 감소된다. 과도하게 높은 수준의 B2O3는 또한 유리의 용융 및 성형 공정 동안 휘발성 문제를 초래할 수 있다. 구현예에서, 유리는 4.5　mol% 이상 9.5　mol% 이하, 5　mol% 이상 9　mol% 이하, 5.5　mol% 이상 8.5　mol% 이하, 6　mol% 이상 8　mol% 이하, 6.5　mol% 이상 7.5　mol% 이하, 7　mol% 이상 10　mol% 이하와 같이 4　mol% 이상 10　mol% 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양의 B2O3를 포함한다.
상기 유리는 MgO를 포함할 수 있다. MgO의 포함은 유리의 점도를 낮추며, 이는 유리의 성형성 및 제조성을 강화할 수 있다. 유리 조성물 내의 MgO의 포함은 또한 유리 조성물의 변형점 및 영률을 개선하며 유리의 이온 교환 능력을 개선할 수 있다. 그러나, 너무 많은 MgO가 유리 조성물에 첨가되는 경우, 유리 조성물의 밀도 및 CTE는 바람직하지 않게 증가한다. 유리 조성물에 포함된 MgO는 또한 본원에 기재된 높은 파괴 인성 값에 기여할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 0　mol% 이상 7　mol% 이하, 0.5　mol% 이상 6.5　mol% 이하, 1　mol% 이상 6　mol% 이하, 1.5　mol% 이상 5.5　mol% 이하, 2　mol% 이상 5　mol% 이하, 2.5　mol% 이상 4.5　mol% 이하, 3　mol% 이상 mol% 이하, 3.5　mol% 이상 7　mol% 이하와 같이 0　mol% 이상 7　mol% 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양의 MgO를 포함한다. 구현예에서, 유리 조성물은 MgO가 실질적으로 없거나 없을 수 있다. 본원에 사용된 바와같이, 용어 "실질적으로 없는"은 구성 성분이 0.01 mol%와 같이 극소량 오염 물질로서 최종 유리에 존재할 수 있으나, 배치(batch) 물질의 구성 성분으로서 첨가되지 않았음을 의미한다.
유리 조성물은 CaO를 포함할 수 있다. CaO의 포함은 유리의 점도를 낮추며, 이는 성형성, 변형점 및 영률을 강화하고 이온 교환 능력을 개선할 수 있다. 그러나, 너무 많은 CaO가 유리 조성물에 첨가되는 경우, 유리 조성물의 밀도 및 CTE가 증가한다. 구현예에서, 유리 조성물은 0 mol% 이상 5 mol%, 0.5 mol% 이상 4.5 mol% 이하, 1 mol% 이상 4 mol% 이하, 1.5 mol% 이상 3.5 mol% 이하, 2 mol% 이상3　mol% 이하, 2.5 mol% 이상 5　mol% 이하와 같이 0 mol% 이상 5　mol% 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양의 CaO를 포함한다. 구현예에서, 유리 조성물은 CaO가 실질적으로 없거나 없을 수 있다.
유리 조성물은 Y2O3를 포함할 수 있다. 유리 조성물 내의 Y2O3의 포함은 본원에 기재된 높은 파괴 인성 값에 기여한다. Y2O3는 또한 유리 내의 ZrO2의 용해성을 증가시키며, 이는 보다 많은 양의 ZrO2가 바람직하지 않은 개재물의 발달 없이 통합되는 것을 가능하게 한다. Y2O3 원료의 제한된 가용성으로 인해, 유리 내의 Y2O3의 양은 생산을 위한 원료 소싱의 어려움을 회피하면서 유리의 기계적 성능을 강화하기 위해 제한된다. 구현예에서, 유리 조성물은 0 mol% 초과 5 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 4.5 mol% 이하, 1 mol% 이상 4 mol% 이하, 1.5 mol% 이상 3.5 mol% 이하, 2 mol% 이상 3　mol% 이하, 2.5 mol% 이상 5　mol% 이하와 같이 0 mol% 이상 5 mol% 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양의 Y2O3를 포함한다. 구현예에서, 유리 조성물은 Y2O3가 실질적으로 없거나 없을 수 있다.
유리 조성물은 ZrO2를 포함할 수 있다. 유리 조성물 내의 ZrO2의 포함은 본원에 기재된 높은 파괴 인성 값에 기여하며, 이는 파괴 인성을 크게 증가시킨다. 유리 내 ZrO2의 양이 너무 많으면 바람직하지 않은 지르코니아 개재물이 유리에 형성될 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 0 mol% 초과 0.8 mol% 이하, 0.1 mol% 이상 0.7 mol% 이하, 0.2 mol% 이상 0.6 mol% 이하, 0.3 mol% 이상 0.5 mol% 이하, 0.4 mol% 이상 0.8　mol% 이하와 같이 0 mol% 이상 0.8 mol% 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양의 ZrO2를 포함한다. 구현예에서, 유리 조성물은 ZrO2가 실질적으로 없거나 없을 수 있다.
유리 조성물은 여기에 함유된 Y2O3 및 ZrO2 구성 성분의 총량에 의해 특징지어진다. 전술한 바와 같이, Y2O3 및 ZrO2는 각각 개별적으로 유리 조성물의 파괴 인성을 증가시킨다. 이러한 이유로, 유리 조성물은 Y2O3 및 ZrO2 중 적어도 하나를 포함한다. 구현예에서, Y2O3 + ZrO2는 0.3　mol% 이상, 0.4　mol% 이상, 0.5　mol% 이상, 0.6　mol% 이상, 0.7　mol% 이상, 0.8　mol% 이상, 0.9　mol% 이상, 1.0　mol% 이상, 1.5　mol% 이상, 2.0　mol% 이상, 2.5　mol% 이상, 3.0　mol% 이상, 3.5　mol% 이상, 4.0　mol% 이상, 4.5　mol% 이상과 같이 0.2 mol% 이상이거나, 또는 이를 초과한다. 구현예에서, Y2O3 + ZrO2는 0.2　mol% 이상 5.0　mol% 이하, 0.3　mol% 이상 4.9　mol% 이하, 0.4　mol% 이상 4.8　mol% 이하, 0.5　mol% 이상 4.7　mol% 이하, 0.6　mol% 이상 4.6　mol% 이하, 0.7　mol% 이상 4.5　mol% 이하, 0.8　mol% 이상 4.4　mol% 이하, 0.9　mol% 이상 4.3　mol% 이하, 1.0　mol% 이상 4.2　mol% 이하, 1.1　mol% 이상 4.1　mol% 이하, 1.2　mol% 이상 4.0　mol% 이하, 1.3　mol% 이상 3.9　mol% 이하, 1.4　mol% 이상 3.8　mol% 이하, 1.5　mol% 이상 3.7　mol% 이하, 1.6　mol% 이상 3.6　mol% 이하, 1.7　mol% 이상 3.5　mol% 이하, 1.8　mol% 이상 3.4　mol% 이하, 1.9　mol% 이상 3.3　mol% 이하, 2.0　mol% 이상 3.2　mol% 이하, 2.1　mol% 이상 3.1　mol% 이하, 2.2　mol% 이상 3.0　mol% 이하, 2.3　mol% 이상 2.9　mol% 이하, 2.4　mol% 이상 2.8　mol% 이하, 2.5　mol% 이상 2.7　mol% 이하, 2.6　mol% 이상 5.0　mol% 이하와 같이 0.2 mol% 이상 5 mol% 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위-범위이다.
유리 조성물은 과잉의 Al2O3의 양에 의해 특징지어진다. 과잉의 Al2O3는 유리의 파괴 인성을 증가시킨다. 과잉의 Al2O3의 양은 R2O + R'O - Al2O3로 계산될 수 있으며, 여기서 R2O는 알칼리 산화물의 총량이고 R'O는 알칼리 토 산화물의 총량이다. 유리가 과잉의 Al2O3를 포함하지 않는 경우에도, R2O + RO - Al2O3는 거의 0에 가깝게 유지되어 유리 조성물이 전하 균형에 가깝도록 한다. 구현예에서, R2O + R'O - Al2O3는 2.5　mol% 이하, 2　mol% 이하, 1.5　mol% 이하, 1　mol% 이하, 0.5　mol% 이하, 0　mol% 이하, -0.5　mol% 이하, -1　mol% 이하, -1.5　mol% 이하와 같이 3 mol% 이하이거나, 또는 그 미만이다. 구현예에서, R2O + RO - Al2O3는 -2　mol% 이상 2　mol% 이하, -1.5　mol% 이상 2.5　mol% 이하, -1　mol% 이상 2　mol% 이하, -0.5　mol% 이상 1.5　mol% 이하, 0　mol% 이상 1　mol% 이하, 0　mol% 이상 0.5　mol% 이하와 같이 -2 mol% 이상 3 mol% 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위-범위이다.
유리 조성물은 이에 포함된 CaO 및 MgO의 총량에 의해 특징지어진다. 전술한 바와 같이, CaO 및 MgO를 포함하는 것은 유리 조성물의 이온 교환성을 개선할 뿐 아니라 파괴 인성을 증가시킬 수 있다. 구현예에서, CaO + MgO는 1　mol% 이상 6　mol% 이하, 0　mol% 초과 6　mol% 이하, 0.5　mol% 이상 5.5　mol% 이하, 1　mol% 이상 5　mol% 이하, 1.5　mol% 이상 4.5　mol% 이하, 2　mol% 이상 4　mol% 이하, 2.5　mol% 이상 3.5　mol% 이하, 3　mol% 이상 6　mol% 이하와 같이 0 mol% 이상 6 mol% 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위-범위이다.
유리 조성물은 선택적으로 일 이상의 청징제를 포함할 수 있다. 구현예에서, 청징제는 예를 들어, SnO2를 포함할 수 있다. 이러한 구현예에서, SnO2는 0.1 mol% 이하, 0 mol% 이상 0.2 mol% 이하, 0 mol% 이상 0.1 mol% 이하, 0 mol% 이상 0.05 mol% 이하, 0.1 mol% 이상 0.2 mol% 이하와 같이 0.2 mol% 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 양으로 유리 조성물 내에 존재할 수 있다. 일부 구현예에서, 유리 조성물은 SnO2가 실질적으로 없거나 없을 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 비소 및 안티몬 중 하나 또는 둘 모두가 실질적으로 없을 수 있다. 다른 구현예에서, 유리 조성물은 비소 및 안티몬 중 하나 또는 둘 모두가 없을 수 있다.
구현예에서, 유리 조성물은 TiO2가 실질적으로 없거나 없을 수 있다. 유리 조성물 내의 TiO2의 포함은 유리가 실투에 민감하거나 및/또는 바람직하지 않은 착색을 나타내도록 할 수 있다.
구현예에서, 유리 조성물은 P2O5가 실질적으로 없거나 없을 수 있다. 유리 조성물 내의 P2O5의 포함은 유리 조성물의 용융성 및 성형성을 바람직하지 않게 감소시킬 수 있으며, 이는 유리 조성물의 제조성을 손상시킨다. 원하는 이온 교환 성능을 달성하기 위해 본원에 개시된 유리 조성물에서 P2O5를 포함시킬 필요가 없다. 이러한 이유에서, P2O5는 원하는 이온 교환 성능을 유지하면서 유리 조성물의 제조성에 부정적 영향을 미치는 것을 회피하기 위해 유리 조성물에서 배제될 수 있다.
구현예에서, 유리 조성물은 Fe2O3이 실질적으로 없거나 없을 수 있다. 철은 종종 유리 조성물을 형성하는데 이용되는 원료에 존재하며, 결과적으로 유리 배치에 능동적으로 첨가되지 않은 경우에도 본원에 기재된 유리 조성물에서 검출 가능할 수 있다.
전술한 바와 같은 유리 조성물의 물리적 특성이 이제 논의될 것이다.
구현예에 따른 유리 조성물은 높은 파괴 인성을 갖는다. 임의의 특정 이론에 구애되지 않고, 높은 파괴 인성은 유리 조성물에 개선된 낙하 성능을 부여할 수 있다. 본원에 이용된 바와 같이, 파괴 인성은 KIC 값을 지칭하고, 쉐브론 노치 숏 바 방법(shevron notched short bar method)에 의해 측정된다. KIC 값을 측정하는데 이용되는 쉐브론 노치 숏 바(CNSB) 방법은 Y*m이 Bubsey, R.T. 등의 "Closed-Form Expressions for Crack-Mouth Displacement and Stress Intensity Factors for Chevron-Notched Short Bar and Short Rod Specimens Based on Experimental Compliance Measurements," NASA Technical Memorandum 83796, pp. 1-30 (October 1992)의 식 5를 사용하여 계산된다는 점을 제외하고는 Reddy, K.P.R. 등의 "Fracture Toughness Measurement of Glass and Ceramic Materials Using Chevron-Notched Specimens," J. Am. Ceram. Soc., 71 [6], C-310-C-313 (1988)에 개시된다. 추가적으로, KIC 값은 유리 물품을 이온 교환하기 전에 KIC 값을 측정하는 것과 같이 강화되지 않은 유리 샘플 상에서 측정된다. 본원에서 논의된 KIC 값은 달리 명시되지 않는 한 MPa√m 단위로 보고된다.
구현예에서, 유리 조성물은 0.76 MPa√m 이상, 0.77 MPa√m 이상, 0.78 MPa√m 이상, 0.79 MPa√m 이상, 0.80 MPa√m 이상, 0.8 MPa√m 이상, 0.81 MPa√m 이상, 0.82 MPa√m 이상, 0.83 MPa√m 이상, 0.84 MPa√m 이상, 0.85 MPa√m 이상, 0.86 MPa√m 이상, 0.87 MPa√m 이상, 0.88 MPa√m 이상, 0.89 MPa√m 이상, 0.90 MPa√m 이상, 0.9 MPa√m 이상, 0.91 MPa√m 이상, 0.92 MPa√m 이상과 같이 0.75 MPa√m 이상, 또는 이를 초과하는 KIC 값을 나타낸다. 구현예에서, 유리 조성물은 0.76 MPa√m 이상 0.94 MPa√m 이하, 0.77 MPa√m 이상 0.93 MPa√m 이하, 0.78 MPa√m 이상 0.92 MPa√m 이하, 0.79 MPa√m 이상 0.91 MPa√m 이하, 0.80 MPa√m 이상 0.90 MPa√m 이하, 0.8 MPa√m 이상 0.9 MPa√m 이하, 0.81 MPa√m 이상 0.89 MPa√m 이하, 0.82 MPa√m 이상 0.88 MPa√m 이하, 0.83 MPa√m 이상 0.87 MPa√m 이하, 0.84 MPa√m 이상 0.86 MPa√m 이하, 0.85 MPa√m 이상 0.95 MPa√m 이하와 같이 0.75 MPa√m 이상 0.95 MPa√m 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위 범위의 KIC 값을 나타낸다. 본원에 기재된 유리 조성물의 높은 파괴 인성은 유리의 내손상성을 증가시킨다.
구현예에서, 유리 조성물의 영률(E)은 80 GPa 이상, 85GPa 이상, 90 GPa 이상과 같이 75 GPa 이상, 또는 이를 초과한다. 구현예에서, 유리 조성물의 영률(E)은 79 GPa 이상 92 GPa 이하, 80 GPa 이상 90 GPa 이하, 85 GPa 이상 90 GPa 이하와 같이 75 GPa 이상 95 GPa 이하, 또는 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위 범위일 수 있다. 본 개시에서 인용된 영률 값은 "Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts"로 명명된 ASTM E2001-13에 설명된 일반적 유형의 공명 초음파 분광법 기술에 의해 측정된 값을 지칭한다.
구현예에서, 유리 조성물은 31 GPa 이상, 32 GPa 이상, 33 GPa 이상, 34 GPa 이상, 35 GPa 이상, 36 GPa 이상과 같이 30 GPa 이상, 또는 이를 초과하는 전단 계수(G)를 갖는다. 구현예에서, 32 GPa 이상 37 GPa 이하, 31 GPa 이상 39 GPa 이하, 32 GPa 이상 38 GPa 이하, 33 GPa 이상 37 GPa 이하, 34 GPa 이상 36 GPa 이하, 33 GPa 이상 35 GPa 이하와 같이 30 GPa 이상 40 GPa 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위 범위의 전단 계수(G)를 가질 수 있다. 본 개시에서 인용된 전단 계수 값은 "Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts"로 명명된 ASTM E2001-13에 설명된 일반적 유형의 공명 초음파 분광법 기술에 의해 측정된 값을 지칭한다.
구현예에서, 유리 조성물은 0.221 이상, 0.222 이상, 0.223 이상, 0.224 이상, 0.225 이상, 0.226 이상, 0.227 이상, 0.228 이상, 0.229 이상, 0.230 이상과 같이 0.220 이상, 또는 이를 초과하는 푸아송비(υ)를 갖는다. 구현예에서, 유리 조성물은 0.221 이상 0.229 이하, 0.222 이상 0.228 이하, 0.223 이상 0.227 이하, 0.224 이상 0.226 이하, 0.223 이상 0.225 이하와 같이 0.220 이상 0.230 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 푸아송비(υ)를 가질 수 있다. 본 개시에서 인용된 푸아송비 값은 "Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts"로 명명된 ASTM E2001-13에 설명된 일반적 유형의 공명 초음파 분광법 기술에 의해 측정된 값을 지칭한다.
전술한 조성물로부터, 구현예에 따른 유리 물품이 임의의 적합한 방법에 의해 형성될 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 롤링 공정에 의해 형성될 수 있다.
유리 조성물 및 이로부터 생성된 물품은 이것이 형성될 수 있는 방식에 의해 특징지어질 수 있다. 예를 들어, 유리 조성물은 플로트-형성 가능(즉, 플로트 공정에 의해 형성됨) 또는 롤-형성 가능(즉, 롤링 공정에 의해 형성됨)으로 특징지어질 수 있다.
일 이상의 구현예에서, 본원에 기재된 유리 조성물은 비정질 미세 구조를 나타내는 유리 물품을 형성할 수 있고 결정 또는 미결정(crystallite)이 실질적으로 없을 수 있다. 즉, 본원에 기재된 유리 조성물로부터 형성된 물품은 유리-세라믹 물질을 배제할 수 있다.
전술한 바와 같이, 구현예에서, 본원에 기재된 유리 조성물은 이온 교환에 의한 것과 같이 강화되어 디스플레이 커버와 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 적용에서 내손상성인 유리 물품을 제조할 수 있다. 도 1을 참조하면, 유리 물품은 유리 물품의 표면으로부터 압축 깊이(DOC)로 연장하는 압축 응력 하의 제1 영역(예를 들어, 도 1의 제1 및 제2 압축층(120, 122)) 및 유리 물품의 DOC로부터 중심 또는 내부 영역으로 연장하는 인장 응력 또는 중심 장력(CT) 하의 제2 영역(예를 들어, 도 1의 중심 영역(130))을 갖는 것으로 도시된다. 본원에 사용된 바와 같이, DOC는 유리 물품 내의 응력이 압축으로부터 인장으로 변화하는 깊이를 지칭한다. DOC에서, 응력은 양(압축)의 응력으로부터 음(인장)의 응력으로 교차하며 따라서 0의 응력 값을 나타낸다.
본 기술분야에서 일반적으로 사용되는 관례에 따르면, 압축 또는 압축 응력은 음(< 0)의 응력으로 표현되고 장력 또는 인장 응력은 양(> 0)의 응력으로 표현된다. 그러나 본 명세서 전체에서, CS는 양의 값 또는 절대값으로 표현된다-즉, 본원에 언급된 바와 같이, CS =│CS│이다. 압축 응력(CS)은 물품의 표면 또는 그 근처에서 최대값을 가지며 CS는 함수에 따라 표면으로부터의 거리 d에 따라 변화한다. 다시 도 1을 참조하면, 제1 세그먼트(120)는 제1 표면(110)으로부터 깊이 d1으로 연장하고 제2 세그먼트(122)는 제2 표면(112)으로부터 깊이 d2로 연장한다. 이들 세그먼트는 함께 유리 물품(100)의 압축 또는 CS를 정의한다. 압축 응력(표면 CS 포함)은 Orihara Industrial Co., Ltd. (Japan)에 의해 제조된 FSM-6000과 같은 상업적으로 이용 가능한 기기를 사용하느 표면 응력계(FSM)에 의해 측정된다. 표면 응력 측정은 유리의 복굴절과 관련된 응력 광학 계수(SOC)의 정확한 측정에 의존한다. SOC는 차례로 내용 전체가 본원에 참조로서 포함된, "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.
구현예에서, 압축 응력층은 425 MPa 이상 1150 MPa 이하, 450 MPa 이상 1100 MPa 이하, 475 MPa 이상 1050 MPa 이하, 500 MPa 이상 1000 MPa 이하, 525 MPa 이상 975 MPa 이하, 550 MPa 이상 950 MPa 이하, 575 MPa 이상 925 MPa 이하, 600 MPa 이상 900 MPa 이하, 625 MPa 이상 875 MPa 이하, 650 MPa 이상 850 MPa 이하, 675 MPa 이상 825 MPa 이하, 700 MPa 이상 800 MPa 이하, 725 MPa 이상 775 MPa 이하, 750 MPa 이상 1200 MPa 이하, 550 MPa 이상 925 MPa 이하와 같이 400 MPa 이상 1200 MPa 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위 범위의 CS를 포함한다. 구현예에서, 압축 응력층은 450 MPa 이상, 500 MPa 이상, 550 MPa 이상, 600 MPa 이상, 650 MPa 이상, 700 MPa 이상, 750 MPa 이상, 800 MPa 이상, 850 MPa 이상, 900 MPa 이상과 같은 400 MPa 이상, 또는 이를 초과하는 CS를 포함한다.
일 이상의 구현예에서, Na+ 및 K+ 이온은 유리 물품 내로 이온 교환되고 Na+ 이온은 K+ 이온보다 유리 물품 내의 깊은 깊이로 확산한다. K+ 이온의 침투 깊이("DOLK")는 이것이 이온 교환 공정의 결과로서의 칼륨 침투 깊이를 나타내기 때문에 DOC와 구별된다. 칼륨 DOL은 일반적으로 본원에 기재된 물품에 대한 DOC 미만이다. 칼륨 DOL은 CS 측정과 관련하여 앞서 기재된 바와 같이 응력 광학 계수(SOC)의 정확한 측정에 의존하는 Orihara Industrial Co., Ltd. (Japan)에 의해 제조된 상업적으로 이용 가능한 FSM-6000 표면 응력계와 같은 표면 응력계를 사용하여 측정된다. 칼륨 DOL(DOLK)은 압축 응력 스파이크의 깊이(DOLSP)를 정의할 수 있으며, 여기서 응력 프로파일은 가파른 스파이크 영역으로부터 덜 가파른 깊은 영역으로 전이한다. 깊은 영역은 스파이크의 버텀으로부터 압축 깊이로 연장한다. 구현예에서, 유리 물품의 DOLK는 5 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하, 6 ㎛ 이상 9 ㎛ 이하, 7 ㎛ 이상 8 ㎛ 이하와 같이 4 ㎛ 이상 11 ㎛ 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위 범위일 수 있다. 구현예에서, 유리 물품의 DOLK는 5 ㎛ 이상, 6 ㎛ 이상, 7 ㎛ 이상, 8 ㎛ 이상, 9 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이상과 같이 4 ㎛ 이상, 또는 이를 초과할 수 있다. 구현예에서, 유리 물품의 DOLK는 10 ㎛ 이하, 9 ㎛ 이하, 8 ㎛ 이하, 7 ㎛ 이하, 6 ㎛ 이하, 5 ㎛ 이하아 같이 11 ㎛ 이하이거나, 또는 그 미만일 수 있다.
양 주표면(도 1의 110, 112)의 압축 응력은 유리 물품의 중심 영역(130) 내의 저장된 장력과 균형을 이룬다. 최대 중심 장력(CT) 및 DOC 값은 본 기술분야에서 공지된 산란 광 편광기(SCALP) 기술을 사용하여 측정될 수 있다. 굴절된 근접-장(RNF) 방법 또는 SCALP는 유리 물품의 응력 프로파일을 결정하기 위해 사용될 수 있다. RNF 방법이 응력 프로파일을 결정하는데 이용되는 경우, SCALP에 의해 제공된 최대 CT 값이 RNF 방법에서 이용된다. 특히, RNF에 의해 결정된 응력 프로파일은 힘 균형을 이루고 SCALP에 의해 제공된 최대 CT 값에 의해 보정된다. RNF 방법은 내용 전체가 참조로서 본원에 포함된 “Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample"로 명명된 미국 특허 제 8,854,623 호에 기재된다. 특히, RNF 방법은 유리 물품을 기준 블록에 인접하게 위치시키는 단계, 1 Hz 내지 50 Hz의 속도로 직교 편광 사이에서 스위치도디는 편광-스위치된 광 빔을 생성하는 단계, 편광-스위치된 광 빔 내의 전력량을 측정하는 단계 및 편광-스위치된 기준 신호를 생성하는 단계를 포함하며, 여기서 각 직교 편광에서 측정된 전력량은 서로의 50% 이내이다. 상기 방법은 유리 샘플 및 기준 블록을 통해 편광-스위치된 광 빔을 유리 샘플 내의 상이한 깊이로 투과시키는 단계, 이후 릴레이 광학 시스템을 사용하여 투과된 편광-스위치된 광 빔을 신호 광검출기로 릴레이하는 단계를 더욱 포함하며, 신호 광검출기는 편광-스위치된 검출기 신호를 생성한다. 상기 방법은 또한 검출기 신호를 기준 신호로 나누어 정규화된 검출기 신호를 형성하는 단계 및 정규화된 검출기 신호로부터 유리 샘플의 프로파일 특성을 결정하는 단계를 포함한다.
유리 물품 내의 최대 중심 장력의 양은 이온 교환 공정을 통해 발생한 강화의 정도를 나타내며, 보다 높은 최대 CT 값은 증가된 강화의 정도와 관련이 있다. 최대 CT 값이 너무 높은 경우, 유리 물품은 바람직하지 않은 취성 거동을 나타낼 수 있다. 구현예에서, 유리 물품은 95 MPa 이상, 100 MPa 이상, 105 MPa 이상, 110 MPa 이상, 115 MPa 이상, 120 MPa 이상, 125 MPa 이상, 130 MPa 이상, 135 MPa 이상, 140 MPa 이상, 145 MPa 이상, 150 MPa 이상, 155 MPa 이상과 같이 90 MPa 이상, 또는 이를 초과하는 최대 CTE를 가질 수 있다. 구현예에서, 유리 물품은 95 MPa 이상 155 MPa 이하, 100 MPa 이상 150 MPa 이하, 105 MPa 이상 145 MPa 이하, 110 MPa 이상 140 MPa 이하, 115 MPa 이상 135 MPa 이하, 120 MPa 이상 130 MPa 이하, 125 MPa 이상 160 MPa 이하, 100 MPa 이상 160 MPa 이하와 같이 90 MPa 이상 160 MPa 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 최대 CT를 가질 수 있다.
본원에 기재된 유리 조성물의 높은 파괴 인성 값은 또한 개선된 성능을 가능하게 할 수 있다. 본원에 기재된 유리 조성물을 이용하여 생성된 유리 물품의 취성 한도는 부분적으로 파괴 인성에 의존한다. 이러한 이유로, 본원에 기재된 유리 조성물의 높은 파괴 인성은 많은 양의 저장된 변형 에너지가 취성이 되지 않고 그로부터 형성된 유리 물품에 부여될 수 있도록 한다. 이후 유리 물품에 포함될 수 있는 증가된 양의 저장된 변형 에너지는 유리 물품이 증가된 내파괴성을 나타내도록 하며, 이는 유리 물품의 낙하 성능을 통해 관측될 수 있다. 취성 한도와 파괴 인성 사이의 관계는 내용 전체가 참조로서 본원에 포함된, 2020년 3월 12일 발행된 "Glass-based Articles with Improved Fracture Resistance"라는 명칭의 미국 특허 출원 공보 제 2020/0079689 A1에 기재된다. 파괴 인성과 낙하 성능 사이의 관계는 전체가 참조로서 본원에 포함된, 2019년 12월 5일 발행된 "Glass with Improved Drop Performance"라는 명칭의 미국 특허 출원 공보 제 2019/0369672 A1에 기재된다.
전술한 바와 같이, DOC는 본 기술분야에서 공지된 산란 광 편광계(SCALP) 기술을 사용하여 측정된다. DOC는 본원의 일부 구현예에서 유리 물품의 두께(t)의 일부로 제공된다. 구현예에서, 유리 물품은 0.18t 이상 0.22t 이하, 또는 0.19t 이상 0.21t 이하와 같이 0.15t 이상 0.25t 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위-범위의 압축 깊이(DOC)를 가질 수 있다.
압축 응력층은 유리를 이온 교환 매체에 노출시킴으로써 유리 내에 형성될 수 있다. 구현예에서, 이온 교환 매체는 용융 질산염일 수 있다. 구현예에서, 이온 교환 매체는 용융 염 욕일 수 있고, KNO3, NaNO3, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 구현예에서, 이온 교환 매체는 90 wt% 이하, 85 wt% 이하, 80 wt% 이하, 75 wt% 이하와 같이 95 wt% 이하, 또는 이것 미만의 KNO3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 이온 교환 매체는 80　wt% 이상 90　wt% 이하, 75　wt% 이상 85　wt% 이하와 같이 75 wt% 이상 95 wt% 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위 범위의 양의 KNO3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 이온 교환 매체는 20 wt% 이하, 15 wt% 이하, 10 wt% 이하, 5 wt% 이하와 같이 25 wt% 이하, 또는 그 미만의 양의 NaNO3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 이온 교환 매체는 10 wt% 이상, 15 wt% 이상, 20 wt% 이상과 같이 5 wt% 이상, 또는 이를 초과하는 양의 NaNO3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 이온 교환 매체는 10　wt% 이상 20　wt% 이하, 15　wt% 이상 25　wt% 이하와 같이 5 wt% 이상 25 wt% 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위 범위의 양의 NaNO3를 포함할 수 있다. 이온 교환 매체는 전술한 범위의 임의으 조합에 의해 정의될 수 있음이 이해되어야 한다. 구현예에서, 다른 나트륨 및 칼륨 염은 예를 들어 나트륨 또는 칼륨 아산화물, 인산염, 또는 황산염과 같은 이온 교환 매체에서 사용될 수 있다. 구현예에서, 이온 교환 매체는 LiNO3와 같은 리튬 염을 포함할 수 있다. 이온 교환 매체는 추가적으로 규산과 같이 유리를 이온 교환할 때 일반적으로 포함되는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
유리 조성물은 유리 조성물로부터 제조된 유리 기판을 이온 교환 매체의 욕 내로 침지시키는 단계, 이온 교환 매체를 유리 조성물로부터 제조된 유리 기판 상에 분사하는 단계, 또는 달리 이온 교환 매체를 유리 조성물로부터 제조된 유리 기판에 물리적으로 적용하여 이온 교환된 유리 물품을 형성하는 단계에 의해 이온 교환 매체에 노출될 수 있다. 유리 조성물에 대하 노출 시, 이온 교환 매체는, 구현예에 따르면, 370 ℃ 이상 490 ℃ 이하, 380 ℃ 이상 480 ℃ 이하, 390 ℃ 이상 470 ℃ 이하, 400 ℃ 이상 460 ℃ 이하, 410 ℃ 이상 450 ℃ 이하, 420 ℃ 이상 440 ℃ 이하, 430 ℃ 이상 470 ℃ 이하, 430 ℃ 이상 450 ℃ 이하와 같이 360 ℃ 이상 500 ℃ 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위 범위의 온도일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 4시간 이상 24시간 이하, 8시간 이상 44시간 이하, 12시간 이상 40시간 이하, 16시간 이상 36시간 이하, 20시간 이상 32시간 이하, 24시간 이상 28시간 이하, 4시간 이상 12시간 이하와 같이 4시간 이상 48시간 이하, 및 전술한 값 사이의 모든 범위 및 하위 범위의 지속 시간 동안 이온 교환 매체에 노출될 수 있다.
이온 교환 공정은 이온 교환 매체 내에서 예를 들어 전체가 참조로서 본원에 포함된 미국 특허 출원 공보 제 2016/0102011 호에 개시된 바와 같은 개선된 압축 응력 프로파일을 제공하는 처리 조건 하에서 수행될 수 있다. 일부 구현예에서, 이온 교환 공정은 전체가 참조로서 본원에 포함된 미국 특허 출원 공보 제 2016/0102014 호에 개시된 응력 프로파일과 같은 유리 물품 내의 포물선형 응력 프로파일을 형성하기 위해 선택될 수 있다.
이온 교환 공정이 수행된 후, 이온 교환된 유리 물품의 표면에서의 조성은 형성된 대로의(as-formed) 유리 기판(즉, 이온 교환 공정을 거치기 전의 유리 기판)의 조성과 상이하다는 것이 이해되어야 한다. 이는 각각 예를 들어 Na+ 또는 K+와 같은 보다 큰 알칼리 금속 이온으로 대체되는 Li+ 또는 Na+와 같은 형성된 대로의 유리 기판 내의 알칼리 금속 이온의 일 유형으로부터 초래된다. 그러나, 유리 물품의 깊이의 중심 또는 그 부근에서의 유리 조성물은 구현예에서, 여전히 유리 물품을 형성하기 위해 이용된, 형성된 대로의 비-이온 교환된 유리 기판의 조성을 갖는다. 본원에 이용된 바와 같이, 유리 물품의 중심은 이의 모든 표면으로부터 적어도 0.5t의 거리인 유리 물품 내의 임의의 위치를 지칭하며, 여기서 t는 유리 물품의 두께이다.
본원에 개시된 유리 물품은 디스플레이(또는 디스플레이 물품)을 갖는 물품(예를 들어, 모바일 폰, 태블릿, 컴퓨터, 내비게이션 시스템 등을 포함하는 소비자 전자 제품), 건축용 물품, 가정용 기기 물품, 또는 일부 투명성, 내스크래치성, 내마모성 또는 이들의 조합을 요구하는 임의의 물품과 같은 또 다른 물품에 혼입될 수 있다. 본원에 개시된 임의의 유리 물품을 포함하는 예시적인 물품은 도 2a 및 2b에 도시된다. 구체적으로, 도 2a 및 2b는 전면(204), 후면(206), 및 측면(208)을 갖는 하우징(202); 적어도 부분적으로 또는 전체가 하우징 내에 있으며 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 하우징의 전면 또는 이에 인접한 디스플레이(210)를 포함하는 전자 부품(미도시); 및 디스플레이 위에 있도록 하우징의 전면에 또는 그 위에 있는 커버(212)를 포함하는 소비자 전자 제품(200)을 나타낸다. 구현예에서, 커버(212) 및 하우징(202) 중 적어도 하나의 적어도 일부는 본원에 기재된 임의의 유리 물품을 포함할 수 있다.
실시예
구현예는 다음의 실시예에 의해 보다 명확해질 것이다. 이들 실시예는 전술한 구현예로 제한되지 않음이 이해되어야 한다.
유리 조성물은 제조되고 분석되었다. 분석된 유리 조성물은 아래 표 1에 열거된 구성 성분을 포함하였고 통상적인 유리 형성 방법에 의해 제조되었다. 표 1에서, 모든 구성 성분은 mol%이고, 유리 조성물의 KIC 파괴 인성, 푸아송 비(υ), 영률(E), 전단 계수(G), 및 응력 광학 계수(SOC)는 본원에 개시된 방법에 따라 측정되었다.
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 측정되었다. 유리의 액상선 점도는 "Standard Practice for Measuring Viscosity of Glass Above the Softening Point"로 명명된 ASTM C965-96 (2012)에 따라 측정된 액상선 온도에서의 점도를 측정하여 결정되었다. 밀도는 ASTM C693-93(2013)의 부력법을 사용하여 결정되었다. 변형점 및 어닐링점은 ASTM C598-93(2013)의 빔 굽힘 점도법을 사용하여 결정되었다. 연화점은 ASTM C1351M-96(2012)의 평행판 점도법을 사용하여 결정되었다.
표 1(계속)
표 1(계속)
표 1(계속)
표 1(계속)
표 1(계속)
표 1(계속)
표 1(계속)
기판은 표 1의 조성물로부터 형성되었고, 이후 실시예 물품을 형성하기 위해 이온 교환되었다. 이온 교환은 기판을 용융 염 욕에 침지하는 단계를 포함하였다. 염 욕 조성, 온도, 및 노출 시간은 표 2에 보고된다. 이온 교환된 물품의 압축 응력(CS), DOLK, 및 최대 중심 장력(CT)은 본원에 기재된 방법에 따라 측정되었다.
물품 조성물 IOX 욕 CS
(MPa)		 DOLK
(um)		 CT
(MPa)
KNO3
(wt%)		 NaNO3
(wt%)		 온도
(℃)		 시간
(시)
1 A 80 20 430 8 634.1 8.57 111
2 B 80 20 430 8 612.5 6.64 117
3 C 80 20 430 8 659.1 6.12 131
4 D 80 20 430 8 708.9 6.05 123
5 E 80 20 430 12 608.3 7.38 113
6 F 80 20 430 8 665.8 9.61 118
7 G 80 20 430 8 665.9 8.41 125
8 H 80 20 430 8 677.0 8.35 126
9 I 80 20 430 4 758.7 5.62 103
10 I 80 20 430 8 653.6 8.10 119
11 J 80 20 430 8 655.9 8.23 122
12 U 90 10 430 12 770.0 5.60 156
13 V 90 10 430 12 787.0 4.80 145
14 W 90 10 430 12 　 　 131
15 X 90 10 430 12 830.0 4.30 144
16 GG 80 20 430 8 571.0 7.90 110
17 HH 80 20 430 8 586.8 7.80 117
18 II 80 20 430 4 649.3 6.10 115
19 JJ 80 20 430 4 653.8 6.40 111
20 JJ 80 20 430 8 589.5 8.15 108
21 KK 80 20 430 4 676.3 6.25 118
22 KK 80 20 430 8 616.0 8.10 113
23 LL 80 20 430 4 684.8 6.20 105
24 LL 80 20 430 8 612.8 7.90 103
25 MM 80 20 430 4 792.0 5.80 121
26 MM 80 20 430 8 718.0 8.30 124
27 NN 80 20 430 4 802.0 5.10 127
28 NN 80 20 430 8 754.0 8.00 130
29 OO 80 20 430 8 744.0 8.10 128
30 PP 80 20 430 4 825.9 5.20 131
31 QQ 80 20 430 4 833.0 5.90 133
32 QQ 80 20 430 8 778.0 8.40 124
33 RR 80 20 430 4 825.0 6.00 118
34 RR 80 20 430 8 757.0 8.60 121
35 YY 94 6 450 16 909.0 5.40 157
36 ZZ 88 12 430 16 922.0 6.70 　120
본 명세서에 기재된 모든 조성 성분, 관계 및 비는 달리 명시되지 않는 한 mol%로 제공된다. 본 명세서에 개시된 모든 범위는 범위가 개시되기 전 또는 후에 명시적으로 언급되는지에 관계 없이 광범위하게 개시된 범위에 포함되는 임의 및 모든 범위 및 하위 범위를 포함한다.
청구된 주제의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본원에 기재된 구현예에 대해 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 그러한 수정 및 변형이 첨부된 청구범위 및 그 균등물의 범위 내에 있는 한, 본 명세서는 본원에 기재된 다양한 구현예의 수정 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (42)

  1. 유리로서:
    50　mol% 이상 65 mol% 이하의 SiO2;
    15　mol% 이상 21 mol% 이하의 Al2O3;
    4　mol% 이상 10 mol% 이하의 B2O3;
    7　mol% 이상 11 mol% 이하의 Li2O;
    1　mol% 이상 10 mol% 이하의 Na2O;
    0　mol% 이상 7 mol% 이하의 MgO;
    0　mol% 이상 5 mol% 이하의 CaO;
    0　mol% 이상 5 mol% 이하의 Y2O3; 및
    0　mol% 이상 0.8 mol% 이하의 ZrO2를 포함하고,
    여기서:
    Y2O3 + ZrO2는 0.2 mol% 이상이고, 및
    R2O + R'O - Al2O3는 3　mol% 이하이며, 여기서 R2O는 알칼리 산화물의 총량이고 R'O는 알칼리 토 산화물의 총량인, 유리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리는 0 mol% 초과 0.8 mol% 이하의 ZrO2를 포함하는, 유리.
  3. 유리로서:
    50　mol% 이상 65 mol% 이하의 SiO2;
    15　mol% 이상 21 mol% 이하의 Al2O3;
    4　mol% 이상 10 mol% 이하의 B2O3;
    7　mol% 이상 12 mol% 이하의 Li2O;
    1　mol% 이상 10 mol% 이하의 Na2O;
    0　mol% 이상 7 mol% 이하의 MgO;
    0　mol% 이상 5 mol% 이하의 CaO;
    0　mol% 이상 5 mol% 이하의 Y2O3; 및
    0　mol% 초과 0.8 mol% 이하의 ZrO2를 포함하고,
    여기서:
    Y2O3 + ZrO2는 0.2 mol% 이상이고, 및
    R2O + R'O - Al2O3는 3　mol% 이하이며, 여기서 R2O는 알칼리 산화물의 총량이고 R'O는 알칼리 토 산화물의 총량인, 유리.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 유리는 7　mol% 이상 11 mol% 이하의 Li2O를 포함하는, 유리.
  5. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 0 mol% 이상 0.1　mol% 이하의 SnO2를 포함하는, 유리.
  6. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 15　mol% 이상 20 mol% 이하의 Al2O3를 포함하는, 유리.
  7. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    -2　mol% ≤ R2O + R'O - Al2O3 ≤ 3　mol%인, 유리.
  8. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    -2　mol% ≤ R2O + R'O - Al2O3 ≤ 2　mol%인, 유리.
  9. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    0.2　mol ≤ Y2O3 + ZrO2 ≤ 5　mol%인, 유리.
  10. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    1　mol% ≤ MgO + CaO ≤ 6　mol%인, 유리.
  11. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 0.75 MPa√m 이상의 K1C를 포함하는, 유리.
  12. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 0.8 MPa√m 이상의 K1C를 포함하는, 유리.
  13. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 0.85 MPa√m 이상의 K1C를 포함하는, 유리.
  14. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 0.9 MPa√m 이상의 K1C를 포함하는, 유리.
  15. 방법으로서:
    유리-계 기판을 용융 염 욕에서 이온 교환하여 유리-계 물품을 형성하는, 이온 교환 단계를 포함하고,
    여기서 상기 유리-계 물품은 상기 유리-계 물품의 표면으로부터 압축 깊이로 연장하는 압축 응력층을 포함하며, 상기 유리-계 기판은 전술한 청구항 중 어느 한 항의 유리를 포함하는, 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 용융 염 욕은 NaNO3 및 KNO3를 포함하는, 방법.
  17. 청구항 15 또는 16에 있어서,
    상기 용융 염 욕은 75　wt% 이상의 KNO3를 포함하는, 방법.
  18. 청구항 15 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융 염 욕은 95　wt% 이하의 KNO3를 포함하는, 방법.
  19. 청구항 15 내지 18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융 염 욕은 25　wt% 이하의 NaNO3를 포함하는, 방법.
  20. 청구항 15 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융 염 욕은 5　wt% 이상의 NaNO3를 포함하는, 방법.
  21. 청구항 15 내지 20 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융 염 욕은 430 ℃ 이상 450 ℃ 이하의 온도인, 방법.
  22. 청구항 15 내지 21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이온 교환은 4시간 이상 12시간 이하의 시간 주기동안 연장하는, 방법.
  23. 유리-계 물품으로서:
    상기 유리-계 물품의 표면으로부터 압축 깊이로 연장하는 압축 응력층;
    다음을 포함하는 유리-계 물품의 중심에서의 조성을 포함하며:
    50　mol% 이상 65 mol% 이하의 SiO2;
    15　mol% 이상 21 mol% 이하의 Al2O3;
    4　mol% 이상 10 mol% 이하의 B2O3;
    7　mol% 이상 11 mol% 이하의 Li2O;
    1　mol% 이상 10 mol% 이하의 Na2O;
    0　mol% 이상 7 mol% 이하의 MgO;
    0　mol% 이상 5 mol% 이하의 CaO;
    0　mol% 이상 5 mol% 이하의 Y2O3; 및
    0　mol% 이상 0.8 mol% 이하의 ZrO2,
    여기서:
    Y2O3 + ZrO2는 0.2 mol% 이상이고, 및
    R2O + R'O - Al2O3는 3　mol% 이하이며, 여기서 R2O는 알칼리 산화물의 총량이고 R'O는 알칼리 토 산화물의 총량인, 유리-계 물품.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성은 0　mol% 이상 0.8 mol% 이하의 ZrO2를 포함하는, 유리-계 물품.
  25. 유리-계 물품으로서:
    상기 유리-계 물품의 표면으로부터 압축 깊이로 연장하는 압축 응력층;
    다음을 포함하는 유리-계 물품의 중심에서의 조성을 포함하며:
    50　mol% 이상 65 mol% 이하의 SiO2;
    15　mol% 이상 21 mol% 이하의 Al2O3;
    4　mol% 이상 10 mol% 이하의 B2O3;
    7　mol% 이상 12 mol% 이하의 Li2O;
    1　mol% 이상 10 mol% 이하의 Na2O;
    0　mol% 이상 7 mol% 이하의 MgO;
    0　mol% 이상 5 mol% 이하의 CaO;
    0　mol% 이상 5 mol% 이하의 Y2O3; 및
    0　mol% 초과 0.8 mol% 이하의 ZrO2,
    여기서:
    Y2O3 + ZrO2는 0.2 mol% 이상이고, 및
    R2O + R'O - Al2O3는 3　mol% 이하이며, 여기서 R2O는 알칼리 산화물의 총량이고 R'O는 알칼리 토 산화물의 총량인, 유리-계 물품.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성은 7　mol% 이상 11 mol% 이하의 Li2O를 포함하는, 유리-계 물품.
  27. 청구항 23 내지 26 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성은 0　mol% 이상 0.1 mol% 이하의 SnO2를 포함하는, 유리-계 물품.
  28. 청구항 23 내지 27 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성은 15　mol% 이상 20 mol% 이하의 Al2O3를 포함하는, 유리-계 물품.
  29. 청구항 23 내지 28 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성은: -2　mol% ≤ R2O + R'O - Al2O3 ≤3　mol%를 포함하는, 유리-계 물품.
  30. 청구항 23 내지 29 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성은: -2　mol% ≤ R2O + R'O - Al2O3 ≤2　mol%를 포함하는, 유리-계 물품.
  31. 청구항 23 내지 30 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성은: 0.2　mol% ≤ Y2O3 + ZrO2 ≤ 5　mol%를 포함하는, 유리-계 물품.
  32. 청구항 23 내지 31 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성은: 1　mol% ≤ MgO + CaO ≤ 6　mol%를 포함하는, 유리-계 물품.
  33. 청구항 23 내지 32 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성과 동일한 조성 및 미세 구조를 갖는 유리는 0.75 MPa√m 이상의 K1C를 포함하는, 유리-계 물품.
  34. 청구항 23 내지 33 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성과 동일한 조성 및 미세 구조를 갖는 유리는 0.8 MPa√m 이상의 K1C를 포함하는, 유리-계 물품.
  35. 청구항 23 내지 34 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성과 동일한 조성 및 미세 구조를 갖는 유리는 0.85 MPa√m 이상의 K1C를 포함하는, 유리-계 물품.
  36. 청구항 23 내지 35 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품의 중심에서의 조성과 동일한 조성 및 미세 구조를 갖는 유리는 0.9 MPa√m 이상의 K1C를 포함하는, 유리-계 물품.
  37. 청구항 23 내지 36 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축 응력층은 550 MPa 이상의 압축 응력을 포함하는, 유리-계 물품.
  38. 청구항 23 내지 37 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품은 90 MPa 이상의 최대 중심 장력을 더욱 포함하는, 유리-계 물품.
  39. 청구항 38에 있어서,
    상기 최대 중심 장력은 160 MPa 이하인, 유리-계 물품.
  40. 청구항 23 내지 39 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리-계 물품은 유리-계 물품의 표면으로부터 칼륨 층의 깊이 DOLK로 연장하는 칼륨 이온 관통층을 더욱 포함하며, 여기서 DOLK는 4 ㎛ 이상인, 유리-계 물품.
  41. 청구항 40에 있어서,
    DOLK는 11 ㎛ 이하인, 유리-계 물품.
  42. 소비자 전자 제품으로서:
    전면, 후면 및 측면을 갖는 하우징;
    적어도 부분적으로 상기 하우징 내에 제공되는 전자 부품, 상기 전자 부품은 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 디스플레이를 포함하고, 상기 디스플레이는 상기 하우징의 전면에 또는 이에 인접하게 제공되며; 및
    상기 디스플레이 위에 배치되는 커버 기판을 포함하고,
    여기서 상기 하우징 및 커버 기판 중 적어도 하나의 적어도 일부는 청구항 23 내지 41 중 어느 한 항의 유리-계 물품을 포함하는, 소비자 전자 제품.
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