KR20230142725A - 향상된 제조가능성을 위한 낮은-모듈러스 이온-교환유리 - Google Patents

향상된 제조가능성을 위한 낮은-모듈러스 이온-교환유리 Download PDF

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Abstract

유리 조성물은, 적어도 부분적으로 액상선 점도 및 액상선 온도로 인해, 낮은 영률 및 슬롯 인발 기술과의 호환성이 제공된다. 이온-교환된 경우, 그 결과로 생긴 유리 물품은 13.0 이상의 GPa 단위의 영률 값에 대한 MPa 단위의 피크 압축 응력 값의 비율을 나타낼 수 있다. 유리 물품은 850 MPa 내지 1400 MPa의 범위에서 피크 압축 응력 값을 가질 수 있다. 유리 물품은, 사용 동안에 상당한 굽힘 응력을 경험하는 커버 유리 적용들, 예를 들어, 플렉시블 디스플레이용 커버 유리를 포함하여, 다양한 고-강도 적용들에 적합하다.

Description

향상된 제조가능성을 위한 낮은-모듈러스 이온-교환 유리
본 출원은 2021년 2월 4일자에 출원된 미국 가출원 제63/145,655호의 우선권을 주장하며, 이의 내용은 전체적으로 참조로서 여기에 인용되고 혼입된다.
본 개시는 이온-교환가능한 유리 조성물에 관한 것이다. 구체적으로, 여기에 기재된 구현예는, 다양한 산업, 예를 들어, 소비자 전자제품, 운송, 건축, 국방, 의료, 및 팩키징에서 사용하기 위한 이온-교환가능한 유리 조성물에 관한 것이다. 좀더 구체적으로, 본 개시는 커버 유리 적용들, 예를 들어, 플렉시블 디스플레이(flexible display)용 커버 유리를 위한 유리 조성물에 관한 것이다.
예를 들어, 스마트폰, 태블릿, 휴대용 미디어 플레이어, 개인용 컴퓨터, 및 카메라와 같은, 많은 소비자 제품은 디스플레이 커버로 기능할 수 있는 커버 유리를 혼입하고 터치 기능성을 혼입할 수 있다. 종종, 이러한 장치는 사용자가 딱딱한 표면 상으로 떨어뜨려서, 커버 유리가 손상될 수 있고, 장치의 사용에 부정적인 영향을 미칠 수 있는, 예를 들어, 터치 기능성이 손상될 수 있다.
소비자 전자제품 적용들을 위한 폴더블 또는 플렉시블 디스플레이는, 얇고, 플렉시블한 이온-교환된 유리로부터 이점을 얻을 수 있다. 유리는, 유리 표면에 압축 응력을 유발하는 단계를 포함하는, 이온-교환 공정을 통해 굴곡 파손(flexure failure)에 대한 내성을 높일 수 있다. 이온-교환 공정을 사용하여 도입된 압축 응력은, 무엇보다도, 유리의 파손을 유발할 수 있는 흠을 방지하는 역할을 한다.
따라서, 플렉시블 및/또는 폴더블 커버 유리 적용을 포함하는, 다양한 적용에 사용하기 위한 바람직한 기계적 특성을 갖는 이온-교환가능한 유리 조성물에 대한 계속적인 요구가 존재한다.
본 개시는 개선된 제조가능성을 가능하게 하는 액상선 특성을 갖는, 다양한 적용들, 예를 들어, 플렉시블 및/또는 폴더블 디스플레이용 커버 유리 적용들에 적합한 강도 및 유연성(flexibility)을 갖는 이온-교환가능한 유리 조성물에 관한 것이다.
관점 (1)에 따르면, 유리는 제공된다. 상기 유리는: 68.5 mol% 이상 내지 69.5 mol% 이하의 SiO2; 10.0 mol% 이상 내지 10.5 mol% 이하의 Al2O3; 4.05 mol% 이상 내지 5.25 mol% 이하의 MgO; 0.04 mol% 이상 내지 1.1 mol% 이하의 CaO; 14.5 mol% 이상 내지 15.8 mol% 이하의 Na2O; 및 0.1 mol% 이상 내지 0.2 mol% 이하의 SnO2를 포함한다.
관점 (2)에 따르면, 관점 (1)의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 유리는 Li2O가 실질적으로 없다.
관점 (3)에 따르면, 관점 (1) 내지 전술한 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 유리는 K2O가 실질적으로 없다.
관점 (4)에 따르면, 관점 (1) 내지 전술한 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 유리는 ZnO가 실질적으로 없다.
관점 (5)에 따르면, 관점 (1) 내지 전술한 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 유리는 SrO가 실질적으로 없다.
관점 (6)에 따르면, 관점 (1) 내지 전술한 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 유리는 BaO가 실질적으로 없다.
관점 (7)에 따르면, 관점 (1) 내지 전술한 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 유리는 B2O3가 실질적으로 없다.
관점 (8)에 따르면, 관점 (1) 내지 전술한 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 유리는 P2O5가 실질적으로 없다.
관점 (9)에 따르면, 관점 (1) 내지 전술한 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 유리는 Fe2O3가 실질적으로 없다.
관점 (10)에 따르면, 관점 (1) 내지 전술한 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 유리는: 68.80 mol% 이상 내지 69.23 mol% 이하의 SiO2; 10.01 mol% 이상 내지 10.32 mol% 이하의 Al2O3; 4.35 mol% 이상 내지 5.17 mol% 이하의 MgO; 0.04 mol% 이상 내지 1.03 mol% 이하의 CaO; 14.91 mol% 이상 내지 15.56 mol% 이하의 Na2O; 및 0.18 mol% 이상 내지 0.19 mol% 이하의 SnO2를 포함한다.
관점 (11)에 따르면, 관점 (1) 내지 전술한 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서: Al2O3 + MgO + CaO ≥ 15 mol%이다.
관점 (12)에 따르면, 관점 (1) 내지 전술한 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 유리는 1200 kP 이상의 액상선 점도를 갖는다.
관점 (13)에 따르면, 관점 (1) 내지 전술한 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 유리는 1200 kP 이상 내지 4000 kP 이하의 액상선 점도를 갖는다.
관점 (14)에 따르면, 관점 (1) 내지 전술한 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 유리는 1000 ℃ 이하의 액상선 온도를 갖는다.
관점 (15)에 따르면, 관점 (1) 내지 전술한 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 유리는 800 ℃ 이상 내지 1000 ℃ 이하의 액상선 온도를 갖는다.
관점 (16)에 따르면, 관점 (1) 내지 전술한 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 유리는 72 GPa 이하의 영률을 갖는다.
관점 (17)에 따르면, 관점 (1) 내지 전술한 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 유리는 70 GPa 이상 내지 72 GPa 이하의 영률을 갖는다.
관점 (18)에 따르면, 유리 물품은 제공된다. 상기 유리 물품은 관점 (1) 내지 전술한 관점 중 어느 하나의 유리를 포함하고, 여기서, 상기 유리 물품은 4 ㎜ 이하의 두께를 갖는다.
관점 (19)에 따르면, 관점 (18)의 유리 물품은 제공되며, 여기서, 상기 두께는 15 ㎛ 이상 내지 200 ㎛ 이하이다.
관점 (20)에 따르면, 유리 물품은 제공된다. 상기 유리 물품은: 유리 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되고, MPa로 측정된 피크 압축 응력 값(peak compressive stress value)을 포함하는, 압축 응력층을 포함하며, 여기서, 상기 유리 물품은 관점 (1) 내지 (17) 중 어느 하나의 유리를 포함하는 유리 기판을 이온 교환시켜 형성된다.
관점 (21)에 따르면, 관점 (20)의 유리 물품은 제공되며, 여기서, 상기 유리 기판의 이온 교환 전 GPa로 측정된 영률 값에 대한 피크 압축 응력 값의 비율은 13.0 이상이다.
관점 (22)에 따르면, 유리 물품은 제공된다. 상기 유리 물품은: 유리 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되고, MPa로 측정된 피크 압축 응력 값을 포함하는 압축 응력층을 포함하며, 상기 유리 물품의 중심에서 조성물은: 68.5 mol% 이상 내지 69.5 mol% 이하의 SiO2; 10.0 mol% 이상 내지 10.5 mol% 이하의 Al2O3; 4.05 mol% 이상 내지 5.25 mol% 이하의 MgO; 0.04 mol% 이상 내지 1.1 mol% 이하의 CaO; 14.5 mol% 이상 내지 15.8 mol% 이하의 Na2O; 및 0.1 mol% 이상 내지 0.2 mol% 이하의 SnO2를 포함한다.
관점 (23)에 따르면, 관점 (22)의 유리 물품은 제공되며, 여기서, GPa로 측정된 영률 값에 대한 피크 압축 응력 값의 비율은 13.0 이상이고, 상기 영률 값은 유리 물품의 중심과 동일한 조성물을 갖는 유리의 영률이다.
관점 (24)에 따르면, 관점 (21) 또는 (23)의 유리 물품은 제공되며, 여기서, 상기 영률 값에 대한 피크 압축 응력 값의 비율은 18.0 이상이다.
관점 (25)에 따르면, 관점 (20) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 압축의 깊이는 5 ㎛ 이상이다.
관점 (26)에 따르면, 관점 (20) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 압축의 깊이는 5 ㎛ 이상 내지 40 ㎛ 이하이다.
관점 (27)에 따르면, 관점 (20) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 압축의 깊이는 20 ㎛ 이상이다.
관점 (28)에 따르면, 관점 (20) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 압축의 깊이는 20 ㎛ 이상 내지 40 ㎛ 이하이다.
관점 (29)에 따르면, 관점 (20) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 압축의 깊이는 유리 물품의 두께의 5% 내지 20%의 범위이다.
관점 (30)에 따르면, 관점 (20) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 피크 압축 응력 값은 850 MPa 이상 내지 1400 MPa 이하이다.
관점 (31)에 따르면, 관점 (20) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 피크 압축 응력 값은 900 MPa 이상이다.
관점 (32)에 따르면, 관점 (20) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 유리 물품은 4 ㎜ 이하의 두께를 갖는다.
관점 (33)에 따르면, 관점 (20) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 유리는 제공되며, 여기서, 상기 유리 물품은 15 ㎛ 이상 내지 200 ㎛ 이하의 두께를 갖는다.
관점 (34)에 따르면, 방법은 제공된다. 상기 방법은: 유리 기판을 이온 교환 매체(ion exchange medium)과 접촉시켜 유리 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되는 압축 응력층을 포함하는 유리 물품을 형성시키는 접촉 단계를 포함하고, 여기서, 상기 유리 기판은 관점 (1) 내지 (17) 중 어느 하나의 유리를 포함하고, 상기 압축 응력층은 MPa로 측정된 피크 압축 응력 값을 포함한다.
관점 (35)에 따르면, 관점 (34)의 방법은 제공되며, 여기서, 상기 유리 기판의 이온 교환 전 GPa로 측정된 영률 값에 대한 피크 압축 응력 값의 비율은 13.0 이상이다.
관점 (36)에 따르면, 관점 (35)의 방법은 제공되며, 여기서, 상기 영률 값에 대한 피크 압축 응력 값의 비율은 18.0 이상이다.
관점 (37)에 따르면, 관점 (34) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 방법은 제공되며, 여기서, 상기 이온 교환 매체는 50 wt% 이상의 칼륨염을 포함한다.
관점 (38)에 따르면, 관점 (34) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 방법은 제공되며, 여기서, 상기 이온 교환 매체는 KNO3를 포함한다.
관점 (39)에 따르면, 관점 (34) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 방법은 제공되며, 여기서, 상기 접촉 단계는 1시간 이상 내지 24시간 이하의 기간 동안 연장된다.
관점 (40)에 따르면, 관점 (34) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 방법은 제공되며, 여기서, 상기 접촉 단계는 1시간 이상 내지 8시간 이하의 기간 동안 연장된다.
관점 (41)에 따르면, 관점 (34) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 방법은 제공되며, 여기서, 상기 이온 교환 매체는 350 ℃ 이상 내지 480 ℃ 이하의 온도이다.
관점 (42)에 따르면, 관점 (34) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 방법은 제공되며, 여기서, 상기 유리 물품을 에칭시키는 단계를 더욱 포함한다.
관점 (43)에 따르면, 관점 (34) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 방법은 제공되며, 여기서, 상기 압축의 깊이는 5 ㎛ 이상이다.
관점 (44)에 따르면, 관점 (34) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 방법은 제공되며, 여기서, 상기 압축의 깊이는 5 ㎛ 이상 내지 40 ㎛ 이하이다.
관점 (45)에 따르면, 관점 (34) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 방법은 제공되며, 여기서, 상기 압축의 깊이는 20 ㎛ 이상이다.
관점 (46)에 따르면, 관점 (34) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 방법은 제공되며, 여기서, 상기 압축의 깊이는 20 ㎛ 이상 내지 40 ㎛ 이하이다.
관점 (47)에 따르면, 관점 (34) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 방법은 제공되며, 여기서, 상기 압축의 깊이는 유리 물품의 두께의 5% 내지 20%의 범위이다.
관점 (48)에 따르면, 관점 (34) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 방법은 제공되며, 여기서, 상기 피크 압축 응력 값은 850 MPa 이상 내지 1400 MPa 이하이다.
관점 (49)에 따르면, 관점 (34) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 방법은 제공되며, 여기서, 상기 피크 압축 응력 값은 900 MPa 이상이다.
관점 (50)에 따르면, 관점 (34) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 방법은 제공되며, 여기서, 상기 유리 물품은 4 ㎜ 이하의 두께를 갖는다.
관점 (51)에 따르면, 관점 (34) 내지 선행 관점 중 어느 하나의 방법은 제공되며, 여기서, 상기 유리 물품은 15 ㎛ 이상 내지 200 ㎛ 이하의 두께를 갖는다.
관점 (52)에 따르면, 전자 장치는 제공된다. 상기 전자 장치는: 전자 디스플레이; 및 상기 전자 디스플레이 위에 배치된 관점 (18) 내지 (33) 중 어느 하나의 유리 물품을 포함한다.
관점 (53)에 따르면, 관점 (52)의 전자 장치는 제공되며, 상기 전자 장치는: 전면, 후면, 및 측면을 포함하는 하우징; 및 상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 컨트롤러(controller), 메모리, 및 전자 디스플레이를 포함하는 전기 구성요소을 더욱 포함하며, 여기서, 상기 전자 디스플레이는 하우징의 전면에 또는 전면에 인접하게 배치되고, 상기 유리 물품은 하우징의 적어도 일부를 형성한다.
여기에 혼입된, 첨부 도면은, 명세서의 일부를 형성하고, 본 개시의 구현예를 예시한다. 상세한 설명과 함께, 도면은 관련 기술(들)의 당업자가 개시된 구현예를 제조하고 사용하는 것을 가능하게 하고 개시된 구현예의 원리를 더욱 설명하는 역할을 한다. 이들 도들은, 예시를 위한 것이지 제한적인 것은 아니다. 본 개시가 일반적으로 이들 구현예의 맥락에서 기재되지만, 본 개시의 범주를 이들 특정 구현예로 제한하려고 의도되지 않은 것으로 이해되어야 한다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은, 몇몇 구현예에 따른 압축 응력 영역을 갖는 유리 물품의 단면을 예시한다.
도 2는, 유리 물품의 굽힘시 몇몇 구현예에 따른 유리 물품의 단면도를 예시한다.
도 3a는, 여기에 개시된 유리 물품 중 어느 하나에 따른 유리 물품을 혼입하는 대표적인 전자 장치의 평면도이다.
도 3b는, 도 3a의 대표적인 전자 장치의 사시도이다.
하기 구현예 및 실시예는 본 개시의 예시를 위한 것이지, 제한적인 것은 아니다. 해당 분야에서 보통 맞닥뜨리고 당업자에게 명백할 다양한 조건 및 파라미터의 다른 적합한 변경 및 채택은 본 개시의 사상 및 범주 내에 있다.
여기에 기재된 유리는 높은 피크 압축 응력을 달성하기 위해 이온-교환될 수 있는 이온-교환가능한 알칼리 알루미노실리케이트 유리의 계열이다. 여기에서 사용된 바와 같은, "이온-교환가능한"은, 유리 조성물, 또는 상기 조성물을 포함하는 유리 물품이, 기판의 표면에 또는 그 근처에 위치한 제1 양이온을 동일한 원자가의 제2 양이온으로 교환할 수 있음을 의미한다. 제1 이온은 나트륨 이온일 수 있다. 제2 이온이 제1 이온의 이온 반경보다 더 큰 이온 반경을 갖는다는 전제하에서, 제2 이온은, 칼륨, 루비듐, 및 세슘 중 어느 하나의 이온일 수 있다. 제1 이온은 유리-계 기판에서 이의 산화물(예를 들어, Na2O)로 존재한다. 여기에서 사용된 바와 같은, "이온-교환된 유리" 또는 "화학적으로 강화된 유리"는, 유리가 유리의 표면에 또는 그 근처에 위치한 양이온을 동일한 원자가의 양이온으로 교환시키는 적어도 하나의 이온-교환 공정을 거친 것을 의미한다.
여기에 기재된 유리 조성물은 높은 피크 압축 응력을 달성하기 위해 이온-교환될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 여기에 기재된 유리는 약 900 MPa 이상 및 최대 약 1400 MPa의 피크 압축 응력을 달성하기 위해 이온-교환될 수 있다. 이온-교환 공정 동안에 부여된 높은 피크 압축 응력은, 얕은 흠 크기 분포를 갖는 유리에 높은 강도를 제공할 수 있으며, 이에 의해 굽힘 동안에 파손을 방지할 수 있다. 높은 피크 압축 응력은 유리가 순 압축(net compression)을 유지하는 것을 가능하게 하여, 유리가 좁은 반경(tight radius) 주변에서 굽혀질 때 표면 흠을 포함할 수 있다. 여기에 기재된 구현예에 따른 유리는 낮은 영률을 가지며, 이는 굽힘 동안에 더 낮은 굽힘 응력 값을 결과하고, 따라서 굽힘 이벤트 동안에 파손을 방지할 수 있다.
부가하여, 여기에 기재된 유리 조성물은, 이온-교환 공정에 의해 생성된 압축 영역에 대한 넓은 범위의 압축의 깊이에 걸쳐 13.0 이상의 영률 값에 대한 피크 압축 응력 값(피크 압축 응력 값/영률 값인, CS/E, 여기서, CS는 MPa 단위이고 E는 GPa 단위임)의 비율을 갖는다. 이러한 비율을 높이는 것은, 더 높은 영률이 압축 응력을 개선시키는 일반 경로라는 점에서 이온-교환 공정 동안에 부여된 표면 압축 응력이 영률에 의해 크게 영향을 받을 수 있기 때문에 어렵다. 즉, 영률은 네트워크의 강성의 척도이다. 예를 들어: K+ 이온을 Na+ 부위로 교환시키는 것은 압축 응력을 제공하지만, 네트워크가 (영률을 증가시키는 것과 같이) 더 강성이 됨에 따라, 그 다음 팽창 응력(dilatational stress)은 더 높아진다. 따라서, 더 높은 CS를 달성하는 일반적인 방법 중 하나는 이온 교환을 받는 유리의 영률을 높이는 것이다. 대조적으로, 여기에 기재된 유리 조성물은 낮은 영률을 유지하면서 높은 CS를 달성할 수 있다. 높은 CS/E 비율은 유리 조성물로 형성된 유리 물품이 이온-교환 후에 유연성을 유지하는 것을 가능하게 한다. 여기에 기재된 유리 조성물은 이온-교환 전에 충분히 낮은 영률을 갖고, 이온-교환 공정 동안에 부여될 수 있는 압축 응력의 값은 넓은 범위의 압축의 깊이에 걸쳐 높은 CS/E 비율을 달성하기에 충분히 높다. 이것은 플렉시블하고 또한 높은 피크 압축 응력 값을 가질 수 있는 유리 조성물을 결과한다. 유리 조성물은, 적어도 부분적으로 조성물이 이온-교환 공정 동안에 발생할 수 있는 응력 완화에 저항하기 때문에, 큰 압축의 깊이, 예를 들어, 50 ㎛만큼 깊은 깊이에서 높은 표면 압축 응력을 수용할 수 있다. 상승된 온도 및 시간에 따라 더욱 두드러질 수 있는 응력 완화는, 높은 압축의 깊이를 부여하도록 설계된 이온-교환 공정 동안에 발생하기 쉽다. 여기에 기재된 유리 조성물들의 이러한 특징은, 이들이, 예를 들어, 플렉시블 및 폴더블 디스플레이에서 커버 유리로서 사용에서 상당한 굽힘 응력을 받는 고-강도 커버 유리 적용들을 포함하는, 다양한 산업 적용들에 적합하게 한다.
여기에서 사용된 바와 같은, "피크 압축 응력"은 압축 응력 영역 내에서 측정된 가장 높은 압축 응력(CS) 값을 지칭한다. 몇몇 구현예에서, 피크 압축 응력은 유리의 표면에 위치된다. 다른 구현예에서, 피크 압축 응력은 표면 아래의 깊이에서 발생할 수 있어서, 압축 응력 프로파일에 "매립형 피크(buried peak)"의 외관을 제공한다. 별도로 명시되지 않는 한, (표면 CS 포함하는) 압축 응력은, Orihara Industrial Co., Ltd.(일본)에서 제작한, 상업적으로 이용 가능한 기기, 예를 들어, FSM-6000을 사용하여 표면 응력 측정기(FSM)에 의해 측정된다. 표면 응력 측정은, 유리의 복굴절과 관련된, 응력 광학 계수(SOC)의 정확한 측정에 의존한다. SOC는 결과적으로 명칭이 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"인, ASTM 표준 C770-16에 기재된 절차 C(유리 디스크 방법)에 따라 측정된다.
여기에서 사용된 바와 같은, "압축의 깊이"(DOC)는 유리 물품 내에 응력이 압축으로부터 인장으로 변화하는 깊이를 지칭한다. DOC에서, 응력은 압축 응력으로부터 인장 응력으로 교차하고, 따라서, 0의 응력 값을 나타낸다. 압축의 깊이 및 층의 깊이는, 표면 응력 측정기, 예를 들어, FSM-6000 표면 응력 측정기에 의해 측정될 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같은, "층의 깊이"(DOL)는, 금속 산화물의 이온이 이온의 농도가 최소값에 도달하는 유리 물품으로 확산되는 유리 물품 내에 깊이를 지칭한다. 칼륨만이 유리 물품 내로 이온-교환되는 구현예에서, DOC는 DOL과 동일할 수 있다. 여기에 별도로 명시되지 않는 한, DOC 및 DOL은 동등한 것으로 간주된다.
여기에 기재된 유리 조성물은 또한 합리적인 비용으로 제조될 수 있다. 유리 조성물은, 특정 제조 기술, 예를 들어, 슬롯 형성에 적합한 액상선 온도 및 액상선 점도를 나타낸다. 이러한 열적 특성은 조성물로 제조된 유리 물품의 제조의 용이성을 증가시킬 수 있고, 이는 비용을 절감할 수 있다. 본 개시에 기재된 유리 조성물은, 무엇보다도, 원하는 액상선 점도 및 온도를 달성하는데 도움이 되는 산화 알루미늄 함량 및 산화 마그네슘 함량을 갖는다. 구현예에서, 유리 조성물은 1200 kP(kiloPoise) 이상의 액상선 점도를 가질 수 있다.
여기에 기재된 유리 조성물은 다음의 이점들 중 하나 이상을 제공할 수 있다. (1) 조성물은 리튬을 포함하지 않고도 작은 층의 깊이(DOL)에서 이온-교환 동안에 높은 압축 응력 값을 달성할 수 있다. (2) 조성물은 낮은 모듈러스를 가지며, 이는 더 높은 CS/E 비율을 용이하게 하고, 얇은 폴더블 적용들을 위한 굽힘성(bendability)을 개선시킨다. (3) 이러한 유리를 만드는 원료는 저렴하고 쉽게 구입할 수 있다. (4) 조성물은 높은 퍼-개질제(per-modifier) 함량을 가지며, 이는 보다 용이한 용융을 가능하게 한다. 유리 조성물에 대한 "퍼-개질제" 함량은 (R2O mol% + RO mol% - Al2O3 mol%)의 값이 0 mol%를 초과하는 것을 의미하며, 여기서, R2O mol%는 조성물에서 모든 알칼리 금속 산화물의 총 mol%이고, RO mol%는 조성물에서 모든 알칼리 토금속 산화물의 총 mol%이다. (5) 조성물은 슬롯 형성에 유익한 액상선 온도 및 액상선 점도를 갖는다.
여기에 기재된 유리 조성물은, 플렉시블 및/또는 폴더블 적용과 같이, 상당한 굽힘 응력을 받는 화학적으로 강화된 적용에 활용되는 기존 유리와 비슷한 성능을 나타낼 수 있으면서, 슬롯 인발 기술을 활용하여 형성될 수도 있다. 슬롯 인발 기술과의 양립성(compatibility)은, 유사한 적용들에 활용되는 유리 조성물과 비교할 때, 적어도 약 1200 kP를 초과하는, 유리 조성물의 상대적으로 높은 액상선 점도의 함수이다. 달리 말하면, 여기에 기재된 유리 조성물은, 개선된 제조가능성을 가지면서 기존의 굽힘가능한 화학적으로 강화된 유리 물품의 바람직한 성능을 제공한다. 여기에 기재된 유리 조성물은 제한된 MgO 함량을 갖고 CaO를 함유하는 알칼리 알루미노실리케이트이다.
여기에서 사용된 바와 같은, 용어 "유리 물품"은 적어도 부분적으로 유리로 만들어진 임의의 물질을 포함하는 것을 의미한다.
여기에 기재된 유리 조성물의 경우, 구성 성분(예를 들어, SiO2, Al2O3, Na2O, 및 이와 유사한 것)의 농도는, 별도로 명시되지 않는 한, 산화물 기준으로 몰 퍼센트( mol%)로 주어진다. 구현예에 따른 유리 조성물의 성분은 아래에서 개별적으로 논의된다. 하나의 성분의 다양하게 인용된 범위 중 어느 하나는 임의의 다른 성분에 대해 다양하게 인용된 범위 중 어느 하나와 개별적으로 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 여기에서 사용되는 바와 같은, 숫자에서 후행 0은 해당 숫자에 대한 유효 숫자를 나타내는 것으로 의도된다. 예를 들어, 숫자 "1.0"은 두 개의 유효 숫자를 포함하고, 숫자 "1.00"은 세 개의 유효 숫자를 포함한다.
SiO2는 유리 조성물에서 가장 큰 구성분일 수 있고, 그래서, 유리 조성물로부터 형성된 유리 네트워크의 주요 구성분이다. 순수한 SiO2는 상대적으로 낮은 열팽창계수(CTE - 여기에서 사용된 바와 같은 이러한 특성은 0 ℃ 내지 300 ℃의 온도에서 측정됨)를 가지며 알칼리가 없다. 그러나, 순수한 SiO2는 높은 용융점을 갖는다. 따라서, 유리 조성물에서 SiO2의 농도가 너무 높으면, 더 높은 농도의 SiO2가 유리 용융의 어려움을 증가시키고, 결과적으로, 유리의 성형성에 악영향을 미침에 따라, 유리 조성물의 성형성은 저하될 수 있다.
구현예에서, 유리 조성물은 68.5 mol% 이상 내지 69.5 mol% 이하, 예컨대, 68.6 mol% 이상 내지 69.4 mol% 이하, 68.7 mol% 이상 내지 69.3 mol% 이하, 68.8 mol% 이상 내지 69.2 mol% 이하, 68.9 mol% 이상 내지 69.1 mol% 이하, 69.0 mol% 이상 내지 69.5 mol% 이하, 및 상기 값 중 어느 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 범위의 양으로 SiO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 68.80 mol% 이상 내지 69.23 mol% 이하의 양으로 SiO2를 포함할 수 있다.
여기에 개시된 유리 조성물은 Al2O3를 포함한다. Al2O3의 첨가는 유리 네트워크 형성자(네트워크 형성자)로 역할을 할 수 있다. 더군다나, Al2O3의 농도가 조성물에서 알칼리 산화물의 농도 및 SiO2의 농도와 균형을 이룰 때, 이것은 유리 용융물의 액상선 온도를 감소시킬 수 있다.
구현예에서, 유리 조성물은 10.0 mol% 이상 내지 10.5 mol% 이하, 예컨대, 10.1 mol% 이상 내지 10.4 mol% 이하, 10.2 mol% 이상 내지 10.3 mol% 이하, 및 상기 값 중 어느 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 범위의 양으로 Al2O3를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 10.01 mol% 이상 내지 10.32 mol% 이하의 양으로 Al2O3를 포함할 수 있다.
구현예에서, 유리 조성물에서 Al2O3, MgO, 및 CaO의 총량은 15 mol% 이상, 예컨대, 15.0 mol% 이상, 15.1 mol% 이상, 15.2 mol% 이상, 15.3 mol% 이상, 15.4 mol% 이상, 15.5 mol% 이상, 15.6 mol% 이상, 15.7 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물에서 Al2O3, MgO, 및 CaO의 총량은 15.0 mol% 이상 내지 15.8 mol% 이하, 예컨대, 15.1 mol% 이상 내지 15.7 mol% 이하, 15.2 mol% 이상 내지 15.6 mol% 이하, 15.3 mol% 이상 내지 15.5 mol% 이하, 15.0 mol% 이상 내지 15.4 mol% 이하, 및 상기 값 중 어느 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 범위일 수 있다.
전술한 Al2O3+MgO+CaO 값은 여기에 개시된 유리 조성물에 유리하다. 전술한 바와 같은 Al2O3+MgO+CaO 값은 넓은 범위의 압축의 깊이에 걸쳐 높은 피크 압축 응력을 달성하기 위한 유리 조성물의 능력에 기여한다.
여기에 기재된 유리 조성물은 Na2O를 포함한다. Na2O는 유리 조성물의 이온-교환가능성을 도울 수 있고, 성형성을 개선시킬 수 있으며, 이에 의해 유리 조성물의 제조가능성을 개선시킬 수 있다. 그러나, 유리 조성물에 Na2O를 너무 많이 첨가하면, CTE가 너무 낮아지고, 용융점이 너무 높아질 수 있다.
구현예에서, 유리 조성물은 14.5 mol% 이상 내지 15.8 mol% 이하, 예컨대, 14.6 mol% 이상 내지 15.7 mol% 이하, 14.7 mol% 이상 내지 15.6 mol% 이하, 14.8 mol% 이상 내지 15.5 mol% 이하, 14.9 mol% 이상 내지 15.4 mol% 이하, 15.0 mol% 이상 내지 15.3 mol% 이하, 15.1 mol% 이상 내지 15.2 mol% 이하, 및 상기 값 중 어느 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 범위의 양으로 Na2O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 15 mol% 이상, 15.5 mol% 이상, 16 mol% 이상, 16.5 mol% 이상, 17 mol% 이상, 17.5 mol% 이상, 또는 18 mol%의 양으로 Na2O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 14.91 mol% 이상 내지 15.56 mol% 이하의 양으로 Na2O를 포함할 수 있다.
여기에 기재된 유리 조성물은 MgO를 포함한다. MgO는 유리의 점도를 낮추어, 유리의 성형성과 제조가능성을 향상시킬 수 있다. 유리 조성물에 MgO의 포함은 또한 유리 조성물의 변형점 및 영률뿐만 아니라 유리의 이온-교환가능성을 개선시킬 수 있다. 그러나, 너무 많은 MgO가 유리 조성물에 첨가되면, 슬롯 형성 기술과 양립하기에는 액상선 점도가 너무 낮아질 수 있다. 여기에 기재된 유리 조성물은 마그네슘 함유 액상 상(liquidus phase)인, 고토 감람석(forsterite)를 가지며, 그 결과로서, 조성물에서 MgO의 양을 감소시키면 액상선 온도가 감소하고, 이에 의해 액상선 점도를 증가시킨다. 너무 많은 MgO의 첨가는 또한 밀도를 증가시킬 수 있고, 유리 조성물의 CTE가 바람직하지 않은 수준으로 증가할 수 있다.
구현예에서, 유리 조성물은 4.05 mol% 이상 내지 5.25 mol% 이하, 예컨대, 4.10 mol% 이상 내지 5.20 mol% 이하, 4.15 mol% 이상 내지 5.15 mol% 이하, 4.20 mol% 이상 내지 5.10 mol% 이하, 4.25 mol% 이상 내지 5.05 mol% 이하, 4.30 mol% 이상 내지 5.00 mol% 이하, 4.35 mol% 이상 내지 4.95 mol% 이하, 4.40 mol% 이상 내지 4.90 mol% 이하, 4.45 mol% 이상 내지 4.85 mol% 이하, 4.50 mol% 이상 내지 4.80 mol% 이하, 4.55 mol% 이상 내지 4.75 mol% 이하, 4.60 mol% 이상 내지 4.70 mol% 이하, 4.65 mol% 이상 내지 4.95 mol% 이하, 및 상기 값 중 어느 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 범위의 양으로 MgO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 4.35 mol% 이상 내지 5.17 mol% 이하의 양으로 MgO를 포함한다.
여기에 기재된 유리 조성물은 CaO를 포함한다. CaO는 유리의 점도를 낮출 수 있고, 이는 성형성, 변형점 및 영률을 향상시킬 수 있으며, 유리의 이온-교환가능성을 개선시킬 수 있다. 그러나, 너무 많은 CaO가 유리 조성물에 첨가되면, 유리 조성물의 밀도 및 CTE는 바람직하지 않은 수준으로 증가할 수 있다.
구현예에서, 유리 조성물은 0.04 mol% 이상 내지 1.1 mol% 이하, 예컨대, 0.05 mol% 이상 내지 1.1 mol% 이하, 0.1 mol% 이상 내지 1.0 mol% 이하, 0.2 mol% 이상 내지 0.9 mol% 이하, 0.3 mol% 이상 내지 0.8 mol% 이하, 0.4 mol% 이상 내지 0.7 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 내지 0.6 mol% 이하, 및 상기 값 중 어느 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 범위의 양으로 CaO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 0.04 mol% 이상 내지 1.03 mol% 이하의 양으로 CaO를 포함한다.
유리 조성물은 하나 이상의 청징제를 포함한다. 구현예에서, 상기 청징제는, 예를 들어, SnO2를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은 0.1 mol% 이상 내지 0.2 mol% 이하, 예컨대, 0.10 mol% 이상 내지 0.20 mol% 이하, 0.11 mol% 이상 내지 0.19 mol% 이하, 0.12 mol% 이상 내지 0.18 mol% 이하, 0.13 mol% 이상 내지 0.17 mol% 이하, 0.14 mol% 이상 내지 0.16 mol% 이하, 0.11 mol% 이상 내지 0.15 mol%, 및 상기 값 중 어느 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 범위의 양으로 SnO2를 포함한다. 구현예에서, 유리 조성물은 0.18 mol% 이상 내지 0.19 mol% 이하의 양으로 SnO2를 포함한다.
여기에 기재된 유리 조성물은: ZnO, SrO, BaO, B2O3, P2O5, Li2O, K2O, 및 Fe2O3 중 하나 이상이 없거나 실질적으로 없을 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은: ZnO, SrO, BaO, B2O3, P2O5, Li2O, K2O, 및 Fe2O3 모두가 없거나 실질적으로 없을 수 있다. 이러한 산화물 중 몇몇은 비쌀 수 있거나 및/또는 공급이 제한적일 수 있다. 알칼리 토금속 산화물은 바람직하지 않게 영률을 증가시킬 수 있고, 이온-교환 공정을 늦출 수 있다. B2O3, P2O5, 및 K2O는 이온-교환 공정 동안에 부여되는 압축 응력의 양을 감소시킬 수 있다. 여기에 기재된 유리 물품은 이러한 산화물 없이 유리한 특성을 달성할 수 있다. 따라서, 이들 산화물은 조성물로부터 배제될 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같은, 용어 "실질적으로 없는"은, 성분이 최종 유리에 오염물질로서 매우 소량으로 존재할지라도 배치 물질(batch material)의 성분으로서 첨가되지 않음을 의미한다. 본 개시의 유리 조성물을 생산하는데 사용된 원료 및/또는 장비의 결과로서, 의도적으로 첨가되지 않은 특정 불순물 또는 성분이 최종 유리 조성물에 존재할 수 있다. 이러한 물질은 미량으로 유리 조성물에 존재하며, "트램프 물질(tramp materials)"로 지칭된다. 구성요소가 "실질적으로 없는" 조성물은, 구성요소가 조성물에 의도적으로 첨가되지 않았지만, 조성물은 여전히 구성요소를 트램프 또는 미량으로 포함할 수 있음을 의미한다. 산화물이 "실질적으로 없는" 조성물은 산화물이 0.1 mol% 이하, 예를 들어, 0 mol% 내지 0.1 mol%의 양으로 존재함을 의미한다. 여기에서 사용되는 바와 같은, 구성요소가 "없는" 유리 조성물은, 구성요소(예를 들어, 산화물)가 트램프 또는 미량으로도 조성물에 존재하지 않음을 의미하는 것으로 정의된다.
여기에 개시된 유리 조성물, 및 상기 유리 조성물로부터 제조된 유리 물품의 물리적 특성은, 아래에서 논의된다.
구현예에서, 유리 조성물의 영률(E)은, 72 GPa 이하, 예컨대, 72.0 GPa 이하, 71.5 GPa 이하, 71.0 GPa 이하, 71 GPa 이하, 70.5 GPa 이하, 또는 그 이하일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물은, 70 GPa 이상 내지 72 GPa 이하, 예컨대, 70.0 GPa 이상 내지 72.0 GPa 이하, 70.5 GPa 이상 내지 71.5 GPa 이하, 70.5 GPa 이상 내지 71.0 GPa 이하의 범위, 및 상기 값 중 어느 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 범위에서 영률을 가질 수 있다.
별도로 명시되지 않는 한, 본 개시에 개시된 영률 값 및 푸아송의 비 값은, 명칭이 "Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in Both Metallic and Non-metallic Parts"인, ASTM E2001-13에 서술된 일반적인 타입의 공진 초음파 분광법 기술에 의해 측정된 값을 지칭한다. 또한, 별도로 명시되지 않는 한, 유리 조성물 또는 물품의 영률 및 푸아송의 비는 조성물 또는 물품이 임의의 이온-교환 공정 또는 임의의 기타 강화 공정을 받기 전에 측정된다. 특히, 유리 조성물 또는 물품의 영률 및 푸아송의 비는 조성물 또는 물품이 이온-교환 매체에 노출되기 전, 예를 들어, 이온-교환 욕조(bath)에 침지되기 전에 측정된다.
구현예에서, 유리 조성물의 액상선 점도는 1200 kP 이상, 예컨대, 1300 kP 이상, 1400 kP 이상, 1500 kP 이상, 1600 kP 이상, 1700 kP 이상, 1800 kP 이상, 1900 kP 이상, 2000 kP 이상, 2100 kP 이상, 2200 kP 이상, 2300 kP 이상, 2400 kP 이상, 2500 kP 이상, 2600 kP 이상, 2700 kP 이상, 2800 kP 이상, 2900 kP 이상, 3000 kP 이상, 3100 kP 이상, 3200 kP 이상, 3300 kP 이상, 3400 kP 이상, 3500 kP 이상, 3600 kP 이상, 3700 kP 이상, 3800 kP 이상, 3900 kP 이상, 또는 그 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물의 액상선 점도는 1200 kP 이상 내지 4000 kP, 예컨대, 1300 kP 이상 내지 3900 kP 이하, 1400 kP 이상 내지 3800 kP 이하, 1500 kP 이상 내지 3700 kP 이하, 1600 kP 이상 내지 3600 kP 이하, 1700 kP 이상 내지 3500 kP 이하, 1800 kP 이상 내지 3400 kP 이하, 1900 kP 이상 내지 3300 kP 이하, 2000 kP 이상 내지 3200 kP 이하, 2100 kP 이상 내지 3100 kP 이하, 2000 kP 이상 내지 3000 kP 이하, 2100 kP 이상 내지 2900 kP 이하, 2200 kP 이상 내지 2800 kP 이하, 2300 kP 이상 내지 2700 kP 이하, 2400 kP 이상 내지 2600 kP 이하, 2500 kP 이상 내지 4000 kP 이하의 범위, 및 상기 값 중 어느 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 범위일 수 있다.
여기에서 사용되는 바와 같은, 용어 "액상선 점도"는 액상선 온도에서 용융 유리의 점도를 지칭하며, 여기서, 액상선 온도는 용융 유리가 용융 온도로부터 냉각됨에 따라 결정이 처음 나타나는 온도, 또는 온도가 상온으로부터 증가됨에 따라 맨 마지막 결정이 녹는 온도를 지칭한다. 별도로 명시되지 않는 한, 본원에 개시된 액상선 점도 값은 다음 방법에 의해 결정된다. 먼저, 유리의 액상선 온도는, 명칭이 "Standard Practice for Measurement of Liquidus Temperature of Glass by the Gradient Furnace Method"인, ASTM C829-81 (2015)에 따라 측정된다. 다음으로, 액상선 온도에서 유리의 점도는, 명칭이 "Standard Practice for Measuring Viscosity of Glass Above the Softening Point"인, ASTM C965-96 (2012)에 따라 측정된다. 별도로 명시되지 않는 한, 유리 조성물 또는 물품의 액상선 점도 및 온도는 조성물 또는 물품이 임의의 이온-교환 공정, 또는 임의의 기타 강화 공정을 받기 전에 측정된다. 특히, 유리 조성물 또는 물품의 액상선 점도 및 온도는, 조성물 또는 물품이 이온-교환 용액에 노출되기 전, 예를 들어, 이온-교환 용액에 침지되기 전에 측정된다.
구현예에서, 유리 조성물의 액상선 온도는 1000 ℃ 이하, 예컨대, 975 ℃ 이하, 950 ℃ 이하, 925 ℃ 이하, 900 ℃ 이하, 875 ℃ 이하, 850 ℃ 이하, 825 ℃ 이하, 또는 그 이하일 수 있다. 구현예에서, 유리 조성물의 액상선 온도는 800 ℃ 이상 내지 1000 ℃ 이하, 예컨대, 825 ℃ 이상 내지 975 ℃ 이하, 850 ℃ 이상 내지 950 ℃ 이하, 875 ℃ 이상 내지 925 ℃ 이하, 800 ℃ 이상 내지 900 ℃ 이하의 범위, 및 전술한 말단값 중 어느 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 범위일 수 있다. 별도로 명시되지 않는 한, 유리의 액상선 온도는, 명칭이 "Standard Practice for Measurement of Liquidus Temperature of Glass by the Gradient Furnace Method"인, ASTM C829-81 (2015)에 따라 측정된다. 별도로 명시되지 않는 한, 여기에서 액상선 온도는 내부 액상선 온도를 지칭한다.
상기 조성물로부터, 구현예에 따른 유리 물품은, 임의의 적합한 방법, 예를 들어, 슬롯 형성, 플로우트 형성, 롤링 공정, 등에 의해 형성될 수 있다. 유리 조성물 및 이로부터 제조된 물품은 이것이 형성될 수 있는 방식을 특징으로 할 수 있다. 예를 들어, 유리 조성물은 플로우트-형성 가능한(즉, 플로우트 공정에 의해 형성됨), 다운-인발 가능한, 및 특히 슬롯-인발 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.
여기에 기재된 유리 물품의 구현예는 다운-인발 공정에 의해 형성될 수 있다. 다운-인발 공정은 상대적으로 원래 그대로의 표면을 보유하는 균일한 두께를 갖는 유리 물품을 생산한다. 유리 물품의 평균 굴곡 강도가 표면 흠의 양과 크기에 의해 제어되기 때문에, 최소한의 접촉을 가진 원래 그대로의 표면은 더 높은 초기 강도를 갖는다. 부가하여, 다운 인발 유리 물품은, 고가의 그라인딩(grinding) 및 연마 없이 이의 최종 적용에 사용될 수 있는 매우 평평하고, 매끄러운 표면을 갖는다.
여기에 기재된 유리 물품의 구현예는 슬롯 인발 공정에 의해 형성될 수 있다. 슬롯 인발 공정에서, 용융된 원료 유리는 인발 탱크로 제공된다. 인발 탱크의 버텀은 슬롯의 길이만큼 연장되는 노즐을 갖는 개방 슬롯을 갖는다. 용융 유리는 슬롯 및/또는 노즐을 통해 흐르고, 연속 유리 물품으로서 어닐링 영역으로 아래쪽으로 인발된다.
유리 물품, 예를 들어, 유리 시트를 형성하기 위한 인발 공정은, 약간의 결함을 갖는 얇은 유리 물품이 형성되는 것을 가능하게 하기 때문에 바람직하다. 여기에 기재된 유리 조성물의 액상선 점도, 예를 들어, 1200 kP 이상의 액상선 점도는, 인발 공정, 특히, 슬롯 인발 공정과 양립 가능하다. 여기에 기재된 유리 조성물의 액상선 온도는 또한 슬롯 인발 방법과 같은, 기존 형성 방법과 유리 조성물의 양립성을 증가시킨다. 따라서, 여기에 기재된 유리 조성물은 기존의 형성 방법과 양립하여, 유리 조성물로부터 형성된 유리 물품의 제조가능성을 증가시킨다.
하나 이상의 구현예에서, 여기에 기재된 유리 물품은, 비정질 미세구조를 나타낼 수 있고, 결정 또는 결정질이 실질적으로 없을 수 있다. 다시 말하면, 유리 물품은 몇몇 구현예에서 유리-세라믹 물질을 배제한다. 몇몇 구현예에서, 여기에 기재된 유리 물품은 유리-세라믹 물질을 포함할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 유리 조성물 및 상기 유리 조성물로부터 제조된 물품은, 이온-교환 공정에 의해 강화될 수 있다. 도 1을 참조하면, 유리 물품(100)은 압축 응력하에 있는 하나 이상의 영역을 가질 수 있다. 예를 들어, 유리 물품(100)은, 유리 물품(100)의 외부 표면(예를 들어, 표면(110, 112))으로부터 압축의 깊이(DOC, d1, d2)로 연장되는, 제1 압축 응력 영역(120) 및 제2 압축 응력 영역(122), 및 DOC로부터 유리 물품(100)의 중심 또는 내부 영역으로 연장되는 CT 또는 인장 응력하에 있는 제2 영역(예를 들어, 중심 영역(130))을 가질 수 있다. 이온-교환된 압축 응력 영역(120, 122)은, 유리 물품(100)의 두께(t)를 통해 둘 이상의 지점에서 다른 금속 산화물의 농도를 갖는다. 두 영역(120 및 122)의 압축 응력은 유리 물품(100)의 중심 영역(130)에 저장된 장력에 의해 균형이 이루어진다.
당업계에서 통상적으로 사용되는 관례에 따르면, 압축 또는 압축 응력(CS)은, 음(< 0) 응력으로 표현되고, 장력 또는 인장 응력은 양(> 0) 응력으로 표현된다. 그러나, 본 상세한 설명의 전체에 걸쳐, CS는 양수 또는 절대값으로 표현된다 - 즉, 여기에서 열거된 바와 같이, CS = ｜CS｜이다. CS는 유리의 표면에서 최대값을 가질 수 있으며, CS는 함수에 따라 표면으로부터 거리(d)에 따라 변할 수 있다. 도 1을 다시 참조하면, 제1 압축 응력 영역(120)은 제1 표면(110)으로부터 깊이(d1)로 연장되고, 제2 압축 응력 영역(122)은 제2 표면(112)으로부터 깊이(d2)로 연장된다. 종합하면, 이러한 압축 응력 영역(120, 122)은 유리 물품(100)의 압축 영역 또는 CS 영역을 정의한다.
구현예에서, 유리 물품의 하나 이상의 압축 응력 영역의 피크 압축 응력은 850 MPa 이상 내지 1400 MPa 이하, 예컨대, 900 MPa 이상 내지 1350 MPa 이하, 950 MPa 이상 내지 1300 MPa 이하, 1000 MPa 이상 내지 1250 MPa 이하, 1050 MPa 이상 내지 1200 MPa 이하, 1100 MPa 이상 내지 1150 MPa 이하의 범위, 및 전술한 값들 사이에 형성되는 임의의 및 모든 범위일 수 있다. 구현예에서, 유리 물품의 하나 이상의 압축 응력 영역의 피크 압축 응력은 900 MPa 이상, 예컨대, 950 MPa 이상, 1000 MPa 이상, 1050 MPa 이상, 1100 MPa 이상, 1150 MPa 이상, 1200 MPa 이상, 1250 MPa 이상, 1300 MPa 이상, 1350 MPa 이상, 또는 그 이상일 수 있다.
구현예에서, 여기에 기재된 유리 조성물로부터 제조된 유리 물품은 13.0 이상, 예컨대, 13.1 이상, 13.2 이상, 13.3 이상, 13.4 이상, 13.5 이상, 13.6 이상, 13.7 이상, 13.8 이상, 13.9 이상, 14.0 이상, 14.1 이상, 또는 그 이상의 영률 값에 대한 피크 압축 응력 값(피크 압축 응력 값/영률 값인, CS/E, 여기서, 영률은 GPa 단위이고, CS는 MPa 단위임)의 비율을 가질 수 있다. 구현예에서, 유리 물품은 13.0 이상 내지 18.0 이하, 예컨대, 3.1 이상 내지 17.5 이하, 13.2 이상 내지 17.0 이하, 13.3 이상 내지 16.5 이하, 13.4 이상 내지 16.0 이하, 13.5 이상 내지 15.5 이하, 13.6 이상 내지 15.0 이하, 13.7 이상 내지 14.5 이하, 13.8 이상 내지 14.1 이하, 13.9 이상 내지 14.0 이하의 범위, 및 상기 값 중 어느 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 범위에서 여기에서 기재된 타입의 CS/E 비율을 가질 수 있다. 여기에 기재된 CS/E 비율의 계산을 위해, 영률(E)은 유리 물품을 형성하는데 활용되는 유리 기판의 영률이거나, 또는 대안적으로, 유리 물품의 중심과 동일한 조성을 갖는 유리의 영률이다.
이들 CS/E 비율, 및 CS/E 비율 범위는, 여기에 기재된 피크 압축 응력 및/또는 압축의 깊이에서 달성될 수 있다. 예를 들어, 구현예에서, 유리 물품은, 전술한 바와 같이 850 MPa 이상 내지 1400 MPa 이하의 범위에서 피크 압축 응력으로, CS/E 비율, 또는 CS/E 비율 범위를 가질 수 있다. 구현예에서, 유리 물품은, 전술한 바와 같이 5 microns 내지 40 microns의 범위에서 압축의 깊이로, CS/E 비율, 또는 CS/E 비율 범위를 가질 수 있다. 구현예에서, 유리 물품은, 전술한 바와 같이 5 ㎛ 이상 내지 40 ㎛ 이하의 범위에서 압축의 깊이로, CS/E 비율, 또는 CS/E 비율 범위를 가질 수 있다. 구현예에서, 유리 물품은, 전술한 바와 같이 유리 물품의 두께의 5% 이상 내지 20% 이하의 범위에서 압축의 깊이로, CS/E 비율, 또는 CS/E 비율 범위를 가질 수 있다. 구현예에서, 유리 물품은, 전술한 바와 같이 850 MPa 이상 내지 1400 MPa 이하의 범위에서 피크 압축 응력 및 5 ㎛ 이상 내지 40 ㎛ 이하의 범위에서 압축의 깊이로, CS/E 비율, 또는 CS/E 비율 범위를 가질 수 있다.
이온-교환에 의해 달성될 수 있는 높은 피크 압축 응력은, 유리를 주어진 유리 두께에 대해 더 좁은(즉, 더 작은) 굽힘 반경으로 굽히는 능력을 제공한다. 높은 피크 압축 응력은 유리가 순 압축을 유지하는 것을 가능하게 하여, 유리가 좁은 반경 주변에서 굽혀질 때 표면 흠을 함유할 수 있다. 근-표면 흠(Near-surface flaws)은, 이들이 이러한 순 압축 하에 함유되거나, 또는 유효 표면 압축층 내에 배치되는 경우, 파손으로 확대될 수 없다.
도 2는, 굽힘력(202)을 사용하여 2개의 플레이트(200) 사이에 유리 물품(100)의 2-점 굽힘을 예시한다. 굽힘력(202)은, 2개의 플레이트(200)가 일정한 힘인, 굽힘력(202)으로 굽힘 시험 동안에 유리 물품(100)에 대해 가압되는, 2-점 굽힘 시험 장치를 사용하여 적용된다. 필요한 경우, 시험 장치와 관련된 고정구는, 굽힘력(202)이 플레이트(200)를 통해 유리 물품(100)에 적용됨에 따라, 유리 물품(100)이 접힘선(210)에 대해 대칭적으로 굽혀지는 것을 보장한다. 플레이트(200)는 특정 플레이트 거리(D)가 달성될 때까지 일제히 함께 이동될 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같은, 굽힘력 하의 용어 "파손"은, 파단, 파괴, 박리, 균열 전파, 영구 변형, 또는 물품을 의도된 목적에 부적합하게 만드는 기타 메커니즘을 지칭한다.
도 2에서, 유리 물품(100)의 표면(110)은 굽힘으로부터 인장 응력을 받으며, 이는 물품이 굽혀지지 않을 때 표면으로부터의 유효 DOC를 표면(110)으로부터 감소시키는 반면, 표면(112)은 굽힘으로부터 부가적인 압축 응력을 받는다. 표면(110)으로부터의 유효 DOC는 플레이트 거리가 증가함에 따라 증가하고, 플레이트 거리가 감소함(도 2에 나타낸 바와 같이 물품(100)의 표면(112)이 자신을 향해 굽혀지는 경우)에 따라 감소한다. 다시 말하면, 유효 DOC는 굽혀지지 않은 상태의 DOC에서 굽힘에 의해 유도된 인장 응력으로부터의 유효 깊이를 뺀 것이다.
구현예에서, 유리 물품(100)은 60 ℃ 및 93% 상대 습도에서 240시간 동안 10 ㎜ 이하의 플레이트 거리(D)에서 2개의 플레이트들(200) 사이에서 유지될 때 정적 2-점 굽힘 시험 동안에 파손을 모면한다. 예를 들어, 구현예에서, 유리 물품(100)은 60 ℃ 및 93% 상대 습도에서 240시간 동안 2개의 플레이트들 사이에서 10 ㎜ 내지 1 ㎜의 플레이트 거리(D)로 유지될 때 정적 2-점 굽힘 시험 동안 파손을 모면한다. 플레이트 거리(D)는, 예를 들어, 10 ㎜, 9 ㎜, 8 ㎜, 7 ㎜, 6 ㎜, 5 ㎜, 4 ㎜, 3 ㎜, 2 ㎜, 1 ㎜, 또는 이들 값들 중 어느 하나로부터 형성된 범위 내에 속하는 임의의 거리일 수 있다.
DOC는 이온 교환 처리 및 측정되는 물품의 두께에 따라 표면 응력 측정기 또는 산란광 편광기(SCALP)에 의해 측정될 수 있다. 기판에서 응력이 기판으로 칼륨 이온을 교환시켜 발생되는 경우, 표면 응력 측정기, 예를 들어, FSM-6000(Orihara Industrial Co., Ltd., Japan)은, 압축의 깊이를 측정하는데 사용된다. 응력이 기판으로 나트륨 이온을 교환시켜 발생되고, 측정되는 물품이 약 400 microns보다 두꺼운 경우, SCALP는 압축의 깊이 및 최대 중심 장력(CT)을 측정하는데 사용된다. 기판에서 응력이 칼륨 및 나트륨 이온 모두를 유리 내로 교환시켜 발생되고, 측정되는 물품이 약 400 microns보다 두꺼운 경우, 압축의 깊이 및 CT는 SCALP에 의해 측정된다. 이론에 의해 구속되는 것을 원하지는 않지만, 나트륨의 교환 깊이는 압축의 깊이를 나타낼 수 있는 반면, 칼륨 이온의 교환 깊이는 압축 응력의 크기에서 변화(단, 반드시 압축에서 인장으로 응력에서 변화는 아님)를 나타낼 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같은, "층의 깊이"는 이온(예를 들어, 나트륨, 칼륨)이 기판 내로 교환된 깊이를 의미한다. 본 개시를 통해, 최대 중심 장력이 (측정되는 물품이 약 400 microns보다 얇은 경우와 같이) SCALP에 의해 직접 측정될 수 없는 경우, 최대 중심 장력은 최대 압축 응력과 압축의 깊이의 곱을 기판의 두께와 압축의 깊이의 2배 사이에 차이로 나누어 근삿값을 구할 수 있으며, 여기서, 압축 응력 및 압축의 깊이는 FSM에 의해 측정된다.
기판 두께가 약 400 microns를 초과하는 경우, 굴절된 근접-장(refracted near-field: RNF) 방법은 또한 응력 프로파일의 그래픽 표현을 유도하는데 사용될 수 있다. RNF 방법이 응력 프로파일의 그래픽 표현을 도출하는데 활용되는 경우, SCALP에 의해 제공된 최대 CT 값은 RNF 방법에 활용된다. 특히, RNF에 의해 측정된 응력 프로파일은 힘 균형이 이루어지고, SCALP 측정에 의해 제공된 최대 CT 값으로 보정된다. RNF 방법은, 명칭이 "Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample"인, 미국 특허 제8,854,623호에 기재되어 있으며, 이의 전체적인 내용은 여기에 참조로서 병합된다. 특히, RNF 방법은 기준 블록(reference block)에 인접하게 유리 물품을 배치하는 단계, 1 Hz 내지 50 Hz의 속도로 직교 편광들(orthogonal polarizations) 사이에서 전환되는 편광-전환된 광 빔(polarization-switched light beam)을 발생시키는 단계, 편광-전환된 광 빔의 전력량을 측정하는 단계 및 편광-전환된 기준 신호를 발생시키는 단계를 포함하며, 여기서, 각각의 직교 편광에서 측정된 전력량은 서로 50% 이내이다. 상기 방법은, 다른 깊이에 대한 기준 블록 및 유리 샘플을 통해 편광-전환된 광 빔을 유리 샘플 내로 전송시키는 단계, 그 다음, 전송된 편광-전환된 광 빔을 릴레이 광학 시스템(relay optical system)을 사용하여 신호 광검출기(signal photodetector)로 릴레이시키는 단계를 더욱 포함하며, 상기 신호 광검출기는 편광-전환된 검출기 신호를 발생시킨다. 상기 방법은 또한 검출기 신호를 기준 신호로 분할하여 정규화된 검출기 신호를 형성시키는 분할 단계 및 상기 정규화된 검출기 신호로부터 유리 샘플의 프로파일 특징을 결정하는 단계를 포함한다.
SCALP 측정이 수행되는 경우, 이것은, GlassStress Ltd.(Talinn, Estonia)에서 구입 가능한, SCALP 편광기(예를 들어, SCALP-04 또는 SCALP-05)를 사용하여 수행된다. 적어도 하나의 응력-관련 특성을 특성화하기 위해 샘플을 측정할 때 편광계에서 측정 노이즈를 허용가능한 수준으로 줄이기 위한 정확한 샘플 속도(SS) 및 노출 시간(tE)은 여러 요인에 따라 달라진다. 이들 요인들은 이미지 감지 장치의 특성(예를 들어, 게인(gain), 이미지 캡처 속도(프레임/초), 픽셀 크기, 내부 픽셀 평균 기술, 등), 뿐만 아니라 무-응력-관련(no-stress-related: NSR) 산란 피쳐(들), 입력 광 빔의 강도, 사용된 편광 상태의 수, 등을 포함한다. 다른 요인들은 레이저 소스 유래의 광 빔의 측정 파장 및 산란된 광 빔의 강도를 포함한다. 대표 측정 파장은 640 nanometers(㎚), 518 ㎚ 및 405 ㎚를 포함할 수 있다. 대표 노출 시간은 0.05 millisecond 내지 100 milliseconds의 범위일 수 있다. 대표 프레임 속도는 초당 10 내지 200 프레임의 범위일 수 있다. 광학 지연의 대표 계산은 0.1초 내지 10초의 측정 시간(tM)에 걸쳐 2 내지 200 프레임을 활용할 수 있다.
구현예에서, 유리 물품은 20 MPa 이상 내지 400 MPa 이하, 예컨대, 50 MPa 이상 내지 350 MPa 이하, 75 MPa 이상 내지 300 MPa 이하, 100 MPa 이상 내지 250 MPa 이하, 150 MPa 이상 내지 200 MPa 이하의 범위, 및 상기 값 중 어느 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 범위에서 최대 CT를 가질 수 있다.
구현예에서, 영역(120) 및 영역(122)의 DOC는, 유리 물품의 응력 프로파일이 대칭이도록, 동등할 수 있다. 다른 구현예에서, 영역(120)과 영역(122)의 DOC는 다를 수 있다. 구현예에서, 유리 물품의 DOC는, 5 ㎛ 이상 내지 40 ㎛ 이하, 예컨대, 10 ㎛ 이상 내지 35 ㎛ 이하, 15 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이상 내지 25 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이상 내지 40 ㎛ 이하의 범위, 및 상기 값 중 어느 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 범위일 수 있다. 구현예에서, 유리 물품의 DOC는, 5 ㎛ 이상, 예컨대, 10 ㎛ 이상, 15 ㎛ 이상, 20 ㎛ 이상, 25 ㎛ 이상, 30 ㎛ 이상, 35 ㎛ 이상, 또는 그 이상일 수 있다.
DOC는 또한 유리 물품(100)의 두께(t)의 일부로서 보고될 수 있다. 구현예에서, 유리 물품은, 유리 물품의 두께의 5%(0.05t) 이상 내지 유리 물품의 두께의 20%(0.20t) 이하, 예컨대, 유리 물품의 두께의 10%(0.10t) 이상 내지 유리 물품의 두께의 15%(0.15t) 이하 범위, 및 상기 값 중 어느 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 범위에서 압축의 깊이(DOC)를 가질 수 있다.
유리 물품(100)의 두께(t)는 표면(110)과 표면(112) 사이에서 측정된다. 구현예에서, 유리 물품(100)의 두께는 4 ㎜ 이하, 예컨대, 3.5 ㎜ 이하, 3 ㎜ 이하, 2.5 ㎜ 이하, 2 ㎜ 이하, 1.5 ㎜ 이하, 1 ㎜ 이하, 1000 ㎛ 이하, 975 ㎛ 이하, 950 ㎛ 이하, 925 ㎛ 이하, 900 ㎛ 이하, 875 ㎛ 이하, 850 ㎛ 이하, 825 ㎛ 이하, 800 ㎛ 이하, 775 ㎛ 이하, 750 ㎛ 이하, 725 ㎛ 이하, 700 ㎛ 이하, 675 ㎛ 이하, 650 ㎛ 이하, 625 ㎛ 이하, 600 ㎛ 이하, 575 ㎛ 이하, 550 ㎛ 이하, 525 ㎛ 이하, 500 ㎛ 이하, 475 ㎛ 이하, 450 ㎛ 이하, 425 ㎛ 이하, 400 ㎛ 이하, 375 ㎛ 이하, 350 ㎛ 이하, 325 ㎛ 이하, 300 ㎛ 이하, 275 ㎛ 이하, 250 ㎛ 이하, 225 ㎛ 이하, 200 ㎛ 이하, 175 ㎛ 이하, 150 ㎛ 이하, 125 ㎛ 이하, 100 ㎛ 이하, 75 ㎛ 이하, 50 ㎛ 이하, 25 ㎛ 이하, 또는 그 이하일 수 있다. 구현예에서, 유리 물품(100)의 두께는 15 ㎛ 이상 내지 4 ㎜ 이하, 예컨대, 25 ㎛ 이상 내지 3.5 ㎜ 이하, 50 ㎛ 이상 내지 3 ㎜ 이하, 75 ㎛ 이상 내지 2.5 ㎜ 이하, 100 ㎛ 이상 내지 2 ㎜ 이하, 125 ㎛ 이상 내지 2.5 ㎜ 이하, 150 ㎛ 이상 내지 2 ㎜ 이하, 175 ㎛ 이상 내지 1.5 ㎜ 이하, 200 ㎛ 이상 내지 1 ㎜ 이하, 225 ㎛ 이상 내지 1000 ㎛ 이하, 250 ㎛ 이상 내지 975 ㎛ 이하, 275 ㎛ 이상 내지 950 ㎛ 이하, 300 ㎛ 이상 내지 925 ㎛ 이하, 325 ㎛ 이상 내지 900 ㎛ 이하, 350 ㎛ 이상 내지 875 ㎛ 이하, 375 ㎛ 이상 내지 850 ㎛ 이하, 400 ㎛ 이상 내지 825 ㎛ 이하, 425 ㎛ 이상 내지 800 ㎛ 이하, 450 ㎛ 이상 내지 775 ㎛ 이하, 475 ㎛ 이상 내지 750 ㎛ 이하, 500 ㎛ 이상 내지 725 ㎛ 이하, 525 ㎛ 이상 내지 700 ㎛ 이하, 550 ㎛ 이상 내지 675 ㎛ 이하, 575 ㎛ 이상 내지 650 ㎛ 이하, 600 ㎛ 이상 내지 625 ㎛ 이하, 15 ㎛ 이상 내지 200 ㎛ 이하의 범위, 및 전술한 말단값 중 어느 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 범위일 수 있다. 구현예에서, 유리 물품을 형성하는데 활용되는 유리 기판은 유리 물품에 대해 원하는 두께와 동일한 두께를 가질 수 있다.
유리 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되는 압축 응력층은, 유리 기판을 이온-교환 매체에 노출시켜 유리 물품에 형성될 수 있다. 구현예에서, 이온-교환 매체는 용융 칼륨염을 포함하는 용융염 욕조와 같은, 용융염 욕조일 수 있다. 구현예에서, 이온-교환 매체는, 50 wt% 이상, 예컨대, 60 wt% 이상, 70 wt% 이상, 80 wt% 이상, 90 wt% 이상, 또는 100 wt%의 양으로 칼륨염을 포함할 수 있다. 구현예에서, 이온-교환 매체는, 50 wt% 이상 내지 100 wt% 이하, 예컨대, 60 wt% 이상 내지 95 wt% 이하, 70 wt% 이상 내지 90 wt% 이하, 80 wt% 이상 내지 100 wt% 이하의 범위, 및 상기 값 중 어느 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 범위에서 칼륨염을 포함한다. 구현예에서, 칼륨염은 KNO3일 수 있다. 구현예에서, 이온-교환 매체에서 잔여 중량 퍼센트의 전부 또는 일부는, NaNO3와 같은, 용융 질산염일 수 있다.
유리 기판을 이온-교환 매체의 욕조 내로 침지하거나, 이온-교환 매체를 유리 기판 상으로 분무하거나, 그렇지 않으면 이온-교환 매체를 유리 기판에 물리적으로 적용시켜, 유리 기판은 이온-교환 매체에 노출될 수 있다. 유리 기판은 여기에 기재된 유리 조성물 중 어느 하나로부터 형성될 수 있다. 이온-교환 공정이 수행된 후에, 유리 물품의 표면에서 조성이 형성된-대로의 유리 기판(예를 들어, 이온-교환 공정을 겪기 전의 유리 기판)의 조성과 다를 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 이것은 형성된-대로의 유리에서 한 타입의 알칼리 금속 이온, 예를 들어, Na+이 더 큰 알칼리 금속 이온, 예를 들어, K+으로 대체된 결과이다. 그러나, 유리 물품의 중심에서의 유리 조성은, 몇몇 구현예에서, 여전히 형성된-대로의 유리 기판과 동일하거나 실질적으로 동일한 조성을 가질 것이다. 별도로 명시되지 않는 한, 본 출원에 개시된 유리 조성물은 조성물이 이온-교환 공정에 의해 영향을 받지 않는(또는 영향을 가장 적게 받는) 유리 물품의 중심에서의 유리 물품의 조성물, 즉, 형성된-대로의 유리 기판의 조성물이다. 이러한 이유로, 유리 물품의 중심에서의 조성과 동일한 조성을 갖는 유리는 유리 기판과 동일한 특성을 가질 것으로 예상된다. 여기에서 활용되는 바와 같이, 유리 물품의 중심은 유리 물품의 모든 표면으로부터 적어도 0.5t(여기서, t는 유리 물품의 두께임)의 거리인 유리 물품 내에 임의의 위치를 지칭한다.
유리 기판에 노출시, 이온-교환 매체는, 구현예에 따르면, 350 ℃ 이상 내지 480 ℃ 이하, 예컨대, 360 ℃ 이상 내지 470 ℃ 이하, 370 ℃ 이상 내지 460 ℃ 이하, 380 ℃ 이상 내지 450 ℃ 이하, 390 ℃ 이상 내지 440 ℃ 이하, 400 ℃ 이상 내지 430 ℃ 이하, 410 ℃ 이상 내지 420 ℃ 이하, 및 선행 값들 사이에 형성되는 모든 범위의 온도일 수 있다.
구현예에서, 유리 기판은, 1 hour 이상 내지 24 hours 이하, 예컨대, 2 hours 이상 내지 20 hours 이하, 4 hours 이상 내지 16 hours 이하, 6 hours 이상 내지 12 hours 이하, 8 hours 이상 내지 12 hours 이하, 1 hour 이상 내지 8 hours 이하, 및 선행 값들 중 어느 하나로부터 형성되는 모든 범위의 지속기간 동안 이온-교환 매체에 노출될 수 있다.
유리 물품은 또한 부가적인 가공에 적용될 수 있다. 구현예에서, 유리 물품은 이온 교환된 후에 에칭될 수 있다. 에칭은 유리 물품의 두께를 감소시키기 위해 및/또는 원하는 형상을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 구현예에서, 유리 물품은 유리 물품을 형성하는데 활용되는 유리 기판과 동일하거나 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다.
여기에 개시된 유리 물품은, 또 다른 물품, 예를 들어, 디스플레이를 갖는 물품(또는 디스플레이 물품)(예를 들어, 휴대폰, 시계, 태블릿, 컴퓨터, 내비게이션 시스템, 및 이와 유사한 것을 포함하는, 소비자 전자제품), 건축용 물품, 운송용 물품(예를 들어, 자동차, 기차, 항공기, 선박, 등), 가전 물품, 또는 약간의 투명성, 내-스크래치성, 내마모성 또는 이들의 조합으로부터 이로울 수 있는 임의의 물품으로 혼입될 수 있다. 여기에 개시된 유리 물품 중 어느 하나를 혼입하는 대표적인 물품은 도 3a 및 3b에 나타낸다. 구체적으로, 도 3a 및 3b는 전면(304), 후면(306), 및 측면(308)을 갖는 하우징(302)을 포함하는 소비자 전자 제품(300)을 나타낸다. 하우징 내부에 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 있는 전기 구성요소는 적어도 컨트롤러(320), 메모리(322), 및 하우징(302)의 전면(306)에 또는 그에 인접한 디스플레이(310)를 포함할 수 있다. 디스플레이(310)는, 예를 들어, 발광 다이오드(LED) 디스플레이 또는 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이일 수 있다.
커버 기판(312)은 디스플레이(310) 위에 배치되도록 하우징(302)의 전면(304)에 또는 그 위에 배치될 수 있다. 커버 기판(312)은 여기에 개시된 유리 물품 중 어느 하나를 포함할 수 있고, "커버 유리"로 지칭될 수 있다. 커버 기판(312)은 디스플레이(310) 및 소비자 전자 제품(300)의 다른 구성요소(예를 들어, 컨트롤러(320) 및 메모리(322))를 손상으로부터 보호하는 역할을 할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 커버 기판(312)은 접착제로 디스플레이(310)에 접합될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 커버 기판(312)은 하우징(302)의 전면(304)의 전부 또는 일부를 정의할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 커버 기판(312)은 하우징(302)의 전면(304) 및 하우징(302)의 측면(308)의 전부 또는 일부를 정의할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 소비자 전자 제품(300)은 하우징(302)의 후면(306)의 전부 또는 일부를 정의하는 커버 기판을 포함할 수 있다.
실시예
구현예는 하기 실시예에 의해 더욱 명확해질 것이다. 이들 실시예는 전술된 구현예에 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다.
유리 조성물은 전통적인 유리 형성 방법에 의해 제조되고, 분석된 조성물은 하기 표 1에 열거된다. 표 1에서 조성물 1-13은 본 출원의 구현예에 따른 유리 조성물이다. 표 1에서 조성물 A는 유사한 산화물로 만들어진 비교 조성물이다. 표 1에서, 모든 성분의 단위는 mol%이며, 보고되지 않은 임의의 성분은 검출되지 않았다. 일반적으로, 표 1에서 0.01 mol% 이하의 양은 트램프 양으로 간주되며, 이들 성분은 조성물에 의도적으로 첨가되지 않는다.
표 2는 표 1의 조성물의 물질 특성을 열거한다. 표 2에 보고된 영률(E) 값은 본 명세서에 개시된 방법에 따라 측정된다. 전단 계수(shear modulus) 값은, 명칭이 "Standard Guide for Resonant Ultrasound Spectroscopy for Defect Detection in both Metallic and Non-metallic Parts"인, ASTM E2001-13에 서술된 일반 타입의 공진 초음파 분광법 기술에 의해 측정된다.
표 2에 열거된 부가적인 물질 특성은: 밀도 값이 ASTM C693-93(2013)의 부력 방법을 사용하여 결정되는, 밀도; 섬유 신장 기술을 사용하여 섭씨 당 백만분율(ppm)(ppm/℃)로 측정된 CTE(0 ℃ 내지 300 ℃ 범위); ASTM C336-71(2015)의 섬유 연신법을 사용하여 결정된, 변형점 및 어닐링점, 및 ASTM C338-93(2013)의 섬유 신장법을 사용하여 결정된, 연화점; 여기에서 논의된 바와 같이 결정된 액상선 온도, 및 여기에서 논의된 바와 같이 결정된 액상선 점도; 및 유리의 복굴절과 관련된, 응력 광학 계수(SOC)를 포함한다. 별도로 명시되지 않는 한, SOC는, 명칭이 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"이고, 이들의 내용은 전체적으로 참조로서 여기에 혼입되는, ASTM 표준 C770-16에 기재된 절차 C(유리 디스크 방법)에 따라 측정된다. 별도로 명시되지 않는 한, 표 2에 열거된 특성은 조성물 또는 물품이 이온-교환 공정, 또는 임의의 기타 강화 공정을 받기 전에 측정된다. 팽창계는 ASTM E228("Standard Test Method for Linear Thermal Expansion of Solid Materials With a Push-Rod Dilatometer")에 따라 설정된다. 섬유 신장 시험의 경우, 팽창계에 장착된 특정 조성의 섬유 샘플은 0 ℃ 얼음 욕조 내로 삽입된 다음, 300 ℃ 등온로(isothermal furnace)에 삽입되어, 해당 온도 범위에 걸친 평균 선형 열팽창계수를 결정한다. 섬유 샘플은 화염작업(flameworking)에 의해 준비된다. 표 2에서, 액상선 온도는 조성물 5의 경우 달성되지 않았고, 따라서, 950 ℃ 미만으로 보고되며, 액상선 점도는 3823 kP를 초과하는 것으로 보고된다. 액상선 온도가 달성되는 표 2에서 모든 조성물에서, 액상 상은 고토 감람석이다.
표 3은 표 1의 조성물 1-13 및 조성물 A에 대한 이온-교환 지속기간 및 특성을 포함한다. 표 3에 보고된 이온-교환 공정의 경우, 각 조성물의 샘플은 410 ℃의 온도에서 100 wt%의 KNO3로 구성된 용융염 욕조에 침지된다. 각 샘플은 0.8 ㎜의 두께를 갖는다. 압축 응력과 층의 깊이는 FSM에 의해 측정된다.
조성물 A 1 2 3 4 5 6 7
SiO2 68.95 69.03 69.10 69.17 69.23 69.04 68.98 69.13
Al2O3 10.27 10.32 10.32 10.05 10.01 10.30 10.07 10.32
MgO 5.36 4.88 4.86 5.08 5.17 4.88 5.14 4.66
CaO 0.05 0.52 0.27 0.27 0.10 0.04 0.04 0.77
Na2O 15.20 15.06 15.25 15.23 15.29 15.53 15.56 14.91
K2O 트램프 0.01 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.01
SnO2 0.17 0.18 0.19 0.18 0.19 0.18 0.18 0.19
TiO2
Fe2O3 트램프 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
Al2O3+MgO+CaO 15.68 15.72 15.45 15.40 15.28 15.22 15.25 15.75
조성물 A 1 2 3 4 5
밀도(g/㎤) 2.432 2.438 2.436 2.436 2.439 2.435
CTE (ppm/℃) 8.14 8.09 8.17 8.17 8.14 8.23
변형점 (℃) 599 595 595 592 587 594
어닐링점 (℃) 652 647 648 644 639 647
연화점 (℃) 895.4 892.2 890 886.6 880.7 888.9
영률 (GPa) 71.5 71.4 71.1 71.1 71.2 70.7
전단 계수 (GPa) 29.6 29.6 29.4 29.4 29.5 29.4
푸아송의 비 0.205 0.205 0.206 0.206 0.208 0.205
RI 1.4994 1.5015 1.5005 1.5013 1.5019 1.5008
SOC 2.970 3.001 3.024 3.010 3.004 3.015
액상선 온도 지속 기간 (hours) 24 24 24 24 24 24
공기 (℃) 1020 995 985 990 975 <950
내부 (℃) 1040 995 980 985 970 <950
Pt (℃) 1010 985 980 980 965 <950
일차 상 고토 감람석 고토 감람석 고토 감람석 고토 감람석 고토 감람석 -
액상선 점도 (kP) 598 1465 2139 1215 1677 > 3823
조성물 A 1 2 3 4 5 6 7
시간 (hours) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
CS (MPa) 999 1002 980 977 974 974 969 958
DOL (㎛) 11.8 11.6 12.2 11.9 11.7 13.2 13.0 11.7
CS/E (MPa/GPa) 14.0 14.0 13.8 13.7 13.7 13.8 13.7 13.4
상기 표에 보고된 결과에 의해 입증된 바와 같이, 본 출원의 조성물은, 슬롯 인발 기술과 같은, 인발 기술과 양립할 수 있는 증가된 액상선 점도 및 더 낮은 액상선 온도를 나타내면서, 화학적으로 강화된 경우 굽힘 가능한 적용들에 사용되는 기존 조성물의 성능과 유사한 성능을 달성할 수 있다. 부가적으로, 표 3의 결과는, 여기에 기재된 유리 조성물이 20 ㎛ 이상의 DOL과 조합하여 13.0 이상의 CS/E 비율을 달성할 수 있고, 조성물의 적어도 일부가 40 ㎛ 이상의 DOL과 조합하여 13.0의 CS/E 비율을 달성할 수 있음을 입증한다.
다양한 구현예가 여기에 기재되었지만, 이들은 예로서 제시된 것이며 제한이 아니다. 여기에 제시된 교시 및 지침에 기초하여, 개조 및 변경이 개시된 구현예의 균등물의 의미 및 범위 내에 있는 것으로 의도되었음이 명백할 것이다. 따라서, 본 개시의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 여기에 개시된 구현예에 대해 형태 및 세부사항의 다양한 변화가 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 여기에 제시된 구현예의 요소는, 반드시 상호 배타적인 것은 아니지만, 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같은 다양한 상황을 충족시키기 위해 교환될 수 있다.
본 개시의 구현예는 첨부된 도면에 예시된 대로의 이의 구현예를 참조하여 여기에 상세하게 기재되며, 도면에서 동일한 참조 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 나타내는데 사용된다. "하나의 구현예", "구현예", "몇몇 구현예", "특정 구현예" 등에 대한 언급은, 기재된 구현예가 특정 특색, 구조, 또는 특징을 포함할 수 있지만, 모든 구현예가 특정 특색, 구조, 또는 특징을 반드시 포함하지 않을 수 있음을 나타낸다. 게다가, 이러한 문구는 반드시 동일한 구현예를 지칭하는 것은 아니다. 더욱이, 특정한 특색, 구조, 또는 특징이 구현예와 관련하여 기재되는 경우, 명시적으로 기재되거나 기재되지 않은 다른 구현예와 관련하여 이러한 특색, 구조, 또는 특징에 영향을 미치는 것은 당업자의 지식 내에 있는 것으로 인정된다.
실시예는 본 개시의 예시이지만, 제한하는 것은 아니다. 해당 분야에서 보통 맞닥뜨리고 당업자에게 명백할 다양한 조건 및 파라미터의 다른 적합한 변경 및 채택은 본 개시의 사상 및 범주 내에 있다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어들의 "단수"는, 본 개시의 요소 및 구성요소를 설명하는데 사용된다. 이들 단수의 사용은 요소 및 구성요소 중 하나 또는 적어도 하나를 의미한다. 이들 단수는 변경된 명사가 단수 명사라는 것을 나타내기 위해 통상적으로 사용되었지만, 여기에 사용된 바와 같은, "단수"는, 특정 사례에서 별도로 언급되지 않는 한, 복수를 포함한다.
여기에 사용된 바와 같은 방향 용어 - 예를 들어, 위, 아래, 우측, 좌측, 앞, 뒤, 상부, 하부 -는 오직 도시된 대로의 도면들을 참조하여 만들어진 것이고, 절대 방향을 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "실질적인", "실질적으로" 및 이들의 변형은, 기재된 특색이 값 또는 기재와 동일하거나 또는 거의 동일하다는 것을 유의하도록 의도된다. 예를 들어, "실질적으로 평면인" 표면은, 평면이거나 또는 거의 평면인 표면을 나타내는 것으로 의도된다. 게다가, "실질적으로"는, 2개의 값이 동일하거나 또는 거의 같다는 것을 나타내는 것으로 의도된다. 몇몇 구현예에서, "실질적으로"는, 서로 약 10% 이내, 예를 들어, 서로 약 5% 이내, 또는 서로 약 2% 이내의 값을 나타낼 수 있다.
여기에 사용된 어법 또는 용어는 설명을 위한 것이며 제한을 위한 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 본 개시의 폭과 범주는 전-술된 대표적인 구현예 중 어느 하나에 의해 제한되어서는 안되며, 다음의 청구범위 및 이들의 균등물에 따라 정의되어야 한다.

Claims (53)

  1. 68.5 mol% 이상 내지 69.5 mol% 이하의 SiO2;
    10.0 mol% 이상 내지 10.5 mol% 이하의 Al2O3;
    4.05 mol% 이상 내지 5.25 mol% 이하의 MgO;
    0.04 mol% 이상 내지 1.1 mol% 이하의 CaO;
    14.5 mol% 이상 내지 15.8 mol% 이하의 Na2O; 및
    0.1 mol% 이상 내지 0.2 mol% 이하의 SnO2를 포함하는 유리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리는 Li2O가 실질적으로 없는, 유리.
  3. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 K2O가 실질적으로 없는, 유리.
  4. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 ZnO가 실질적으로 없는, 유리.
  5. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 SrO가 실질적으로 없는, 유리.
  6. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 BaO가 실질적으로 없는, 유리.
  7. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 B2O3가 실질적으로 없는, 유리.
  8. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 P2O5가 실질적으로 없는, 유리.
  9. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 Fe2O3가 실질적으로 없는, 유리.
  10. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는:
    68.80 mol% 이상 내지 69.23 mol% 이하의 SiO2;
    10.01 mol% 이상 내지 10.32 mol% 이하의 Al2O3;
    4.35 mol% 이상 내지 5.17 mol% 이하의 MgO;
    0.04 mol% 이상 내지 1.03 mol% 이하의 CaO;
    14.91 mol% 이상 내지 15.56 mol% 이하의 Na2O; 및
    0.18 mol% 이상 내지 0.19 mol% 이하의 SnO2를 포함하는, 유리.
  11. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    Al2O3 + MgO + CaO ≥ 15 mol%인, 유리.
  12. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 1200 kP 이상의 액상선 점도를 갖는, 유리.
  13. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 1200 kP 이상 내지 4000 kP 이하의 액상선 점도를 갖는, 유리.
  14. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 1000 ℃ 이하의 액상선 온도를 갖는, 유리.
  15. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 800 ℃ 이상 내지 1000 ℃ 이하의 액상선 온도를 갖는, 유리.
  16. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 72 GPa 이하의 영률을 갖는, 유리.
  17. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리는 70 GPa 이상 내지 72 GPa 이하의 영률을 갖는, 유리.
  18. 전술한 청구항 중 어느 한 항의 유리를 포함하는 유리 물품으로서, 상기 유리 물품은 4 ㎜ 이하의 두께를 갖는, 유리 물품.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 두께는 15 ㎛ 이상 내지 200 ㎛ 이하인, 유리 물품.
  20. 유리 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되고, MPa로 측정된 피크 압축 응력 값을 포함하는, 압축 응력층을 포함하는 유리 물품으로서,
    상기 유리 물품은 청구항 1 내지 17 중 어느 한 항의 유리를 포함하는 유리 기판을 이온 교환시켜 형성되는, 유리 물품.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 유리 기판의 이온 교환 전 GPa로 측정된 영률 값에 대한 피크 압축 응력 값의 비율은 13.0 이상인, 유리 물품.
  22. 유리 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되고, MPa로 측정된 피크 압축 응력 값을 포함하는 압축 응력층을 포함하는 유리 물품으로서,
    상기 유리 물품의 중심에서 조성물은:
    68.5 mol% 이상 내지 69.5 mol% 이하의 SiO2;
    10.0 mol% 이상 내지 10.5 mol% 이하의 Al2O3;
    4.05 mol% 이상 내지 5.25 mol% 이하의 MgO;
    0.04 mol% 이상 내지 1.1 mol% 이하의 CaO;
    14.5 mol% 이상 내지 15.8 mol% 이하의 Na2O; 및
    0.1 mol% 이상 내지 0.2 mol% 이하의 SnO2를 포함하는, 유리 물품.
  23. 청구항 22에 있어서,
    GPa로 측정된 영률 값에 대한 피크 압축 응력 값의 비율은 13.0 이상이고, 상기 영률 값은 유리 물품의 중심과 동일한 조성물을 갖는 유리의 영률인, 유리 물품.
  24. 청구항 21 또는 23에 있어서,
    상기 영률 값에 대한 피크 압축 응력 값의 비율은 18.0 이하인, 유리 물품.
  25. 청구항 20 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축의 깊이는 5 ㎛ 이상인, 유리 물품.
  26. 청구항 20 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축의 깊이는 5 ㎛ 이상 내지 40 ㎛ 이하인, 유리 물품.
  27. 청구항 20 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축의 깊이는 20 ㎛ 이상인, 유리 물품.
  28. 청구항 20 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축의 깊이는 20 ㎛ 이상 내지 40 ㎛ 이하인, 유리 물품.
  29. 청구항 20 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축의 깊이는 유리 물품의 두께의 5% 내지 20%의 범위인, 유리 물품.
  30. 청구항 20 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피크 압축 응력 값은 850 MPa 이상 내지 1400 MPa 이하인, 유리 물품.
  31. 청구항 20 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피크 압축 응력 값은 900 MPa 이상인, 유리 물품.
  32. 청구항 20 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 물품은 4 ㎜ 이하의 두께를 갖는, 유리 물품.
  33. 청구항 20 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 물품은 15 ㎛ 이상 내지 200 ㎛ 이하의 두께를 갖는, 유리 물품.
  34. 유리 기판을 이온 교환 매체과 접촉시켜 유리 물품의 표면으로부터 압축의 깊이까지 연장되는 압축 응력층을 포함하는 유리 물품을 형성시키는 접촉 단계를 포함하고,
    상기 유리 기판은 청구항 1 내지 17 중 어느 한 항의 유리를 포함하고, 상기 압축 응력층은 MPa로 측정된 피크 압축 응력 값을 포함하는, 방법.
  35. 청구항 34에 있어서,
    상기 유리 기판의 이온 교환 전 GPa로 측정된 영률 값에 대한 피크 압축 응력 값의 비율은 13.0 이상인, 방법.
  36. 청구항 35에 있어서,
    상기 영률 값에 대한 피크 압축 응력 값의 비율은 18.0 이하인, 방법.
  37. 청구항 34 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이온 교환 매체는 50 wt% 이상의 칼륨염을 포함하는, 방법.
  38. 청구항 34 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이온 교환 매체는 KNO3를 포함하는, 방법.
  39. 청구항 34 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 단계는 1시간 이상 내지 24시간 이하의 기간 동안 연장되는, 방법.
  40. 청구항 34 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 단계는 1시간 이상 내지 8시간 이하의 기간 동안 연장되는, 방법.
  41. 청구항 34 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이온 교환 매체는 350 ℃ 이상 내지 480 ℃ 이하의 온도인, 방법.
  42. 청구항 34 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 물품을 에칭시키는 단계를 더욱 포함하는, 방법.
  43. 청구항 34 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축의 깊이는 5 ㎛ 이상인, 방법.
  44. 청구항 34 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축의 깊이는 5 ㎛ 이상 내지 40 ㎛ 이하인, 방법.
  45. 청구항 34 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축의 깊이는 20 ㎛ 이상인, 방법.
  46. 청구항 34 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축의 깊이는 20 ㎛ 이상 내지 40 ㎛ 이하인, 방법.
  47. 청구항 34 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축의 깊이는 유리 물품의 두께의 5% 내지 20%의 범위인, 방법.
  48. 청구항 34 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피크 압축 응력 값은 850 MPa 이상 내지 1400 MPa 이하인, 방법.
  49. 청구항 34 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피크 압축 응력 값은 900 MPa 이상인, 방법.
  50. 청구항 34 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 물품은 4 ㎜ 이하의 두께를 갖는, 방법.
  51. 청구항 34 내지 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 물품은 15 ㎛ 이상 내지 200 ㎛ 이하의 두께를 갖는, 방법.
  52. 전자 디스플레이; 및
    상기 전자 디스플레이 위에 배치된 청구항 18 내지 33 중 어느 한 항의 유리 물품을 포함하는, 전자 장치.
  53. 청구항 52에 있어서,
    전면, 후면, 및 측면을 포함하는 하우징; 및
    상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 컨트롤러, 메모리, 및 전자 디스플레이를 포함하는 전기 구성요소을 더욱 포함하며,
    여기서, 상기 전자 디스플레이는 하우징의 전면에 또는 전면에 인접하게 배치되고, 상기 유리 물품은 하우징의 적어도 일부를 형성하는, 전자 장치.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023064070A1 (en) 2021-10-14 2023-04-20 Corning Incorporated Low-modulus ion-exchangeable glasses with enhanced thermal properties for manufacturing

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8802581B2 (en) 2009-08-21 2014-08-12 Corning Incorporated Zircon compatible glasses for down draw
US20120052275A1 (en) * 2010-08-30 2012-03-01 Avanstrate Inc. Glass substrate, chemically strengthened glass substrate and cover glass, and method for manufactruing the same
US9434644B2 (en) 2010-09-30 2016-09-06 Avanstrate Inc. Cover glass and method for producing cover glass
TWI591039B (zh) * 2011-07-01 2017-07-11 康寧公司 具高壓縮應力的離子可交換玻璃
US9701580B2 (en) * 2012-02-29 2017-07-11 Corning Incorporated Aluminosilicate glasses for ion exchange
CN104768889B (zh) 2012-05-31 2020-05-15 康宁股份有限公司 可离子交换的含过渡金属的玻璃
US20150004390A1 (en) * 2012-06-08 2015-01-01 Nippon Electric Glass Co., Ltd. Tempered glass, tempered glass plate, and glass for tempering
JP2014037343A (ja) * 2012-07-18 2014-02-27 Nippon Electric Glass Co Ltd 医薬品容器用ガラス及びこれを用いたガラス管
KR102159763B1 (ko) * 2012-08-17 2020-09-25 코닝 인코포레이티드 초-박형 강화 유리
US8854623B2 (en) 2012-10-25 2014-10-07 Corning Incorporated Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample
US9714192B2 (en) 2013-02-08 2017-07-25 Corning Incorporated Ion exchangeable glass with advantaged stress profile
CN104418504A (zh) 2013-08-27 2015-03-18 科立视材料科技有限公司 化学强化碱铝硅酸盐玻璃用玻璃组合物及其制造方法
KR102314817B1 (ko) * 2013-11-19 2021-10-20 코닝 인코포레이티드 이온 교환 가능한 높은 내손상성 유리
US9321677B2 (en) 2014-01-29 2016-04-26 Corning Incorporated Bendable glass stack assemblies, articles and methods of making the same
US9670088B2 (en) * 2014-05-20 2017-06-06 Corning Incorporated Scratch resistant glass and method of making
US20170103249A1 (en) * 2015-10-09 2017-04-13 Corning Incorporated Glass-based substrate with vias and process of forming the same
US20170320769A1 (en) 2016-05-06 2017-11-09 Corning Incorporated Glass compositions that retain high compressive stress after post-ion exchange heat treatment
EP3830048A1 (en) 2018-08-03 2021-06-09 Corning Incorporated Glass compositions that enable high compressive stress
US20210179482A1 (en) 2019-12-13 2021-06-17 Corning Incorporated Low-modulus ion-exchangeable glasses

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