KR20230158132A

KR20230158132A - 특수한 챔퍼 형상과 고강도를 갖는 초박형 유리

Info

Publication number: KR20230158132A
Application number: KR1020237038153A
Authority: KR
Inventors: 닝 다; 펑 허
Original assignee: 쇼오트 글라스 테크놀로지스 (쑤저우) 코퍼레이션 리미티드.
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2023-11-17
Also published as: CN111601780A; JP7346431B2; US20210078899A1; JP7479549B2; JP2021523079A; JP2023113849A; WO2019218155A1; CN111601780B; TW202012338A; KR102600873B1; KR20210010911A

Abstract

본 발명은, 0.4 mm 이하의 두께(t), 제1 표면(2), 제2 표면(3), 100 MPa 이상의 압축 응력(Compressive Stress, CS)에 의해 규정되는 압축 응력 영역, 및 제1 표면(2)과 제2 표면(3)을 연결하는 적어도 하나의 에지(4)를 갖는 화학적으로 강인화된 유리 물품(1)에 관한 것으로, 적어도 하나의 에지(4)는 챔퍼 폭(A) 및 챔퍼 높이(B)를 갖는 적어도 하나의 챔퍼(5)를 갖는다. 유리 물품(1)의 굽힘 강도를 개선시키기 위해, 챔퍼(5)가 1.5-20의 챔퍼 폭/챔퍼 높이의 비(A/B)를 갖고, 챔퍼(5)가 0.5 이상의 챔퍼 폭/유리 두께의 비(A/t)를 갖는 것을 제안한다.

Description

특수한 챔퍼 형상과 고강도를 갖는 초박형 유리{ULTRATHIN GLASS WITH SPECIAL CHAMFER SHAPE AND HIGH STRENGTH}

본 발명은, 0.4 mm 이하의 두께, 제1 표면, 제2 표면, 100 MPa 이상의 압축 응력에 의해 규정되는 압축 응력 영역, 및 제1 표면과 제2 표면을 연결하는 적어도 하나의 챔퍼링된 에지를 갖는 화학적으로 강인화된 유리 물품에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 높은 화학적 안정성, 온도 안정성, 낮은 기체 투과성, 가요성 및 낮은 두께의 조합을 필요로 하는 연성 인쇄 전자 기기, 터치 제어 패널용 센서, 지문 센서, 박막 배터리 기판, 모바일 전자 기기, 반도체 인터포저, 플렉시블 및 벤더블 디스플레이, 태양 전지 또는 기타 응용 분야에 있어서 플렉시블 범용 평면으로서의 화학적으로 강인화된 유리 물품의 용도에 관한 것이다. 소비자용 및 산업용 전자 기기 이외에, 본 발명은 산업용 생산 또는 계측에서의 보호 응용 분야에도 사용될 수 있다.

다양한 조성을 갖는 얇은 유리는, 투명성, 높은 내화학성 및 내열성, 및 규정된 화학적 및 물리적 특성이 중요한 많은 응용예에 적합한 기판 물질이다. 예를 들어, 알칼리 미함유 유리는 디스플레이 패널용으로 그리고 웨이퍼 형태의 전자 패키징 물질로 사용될 수 있다. 알칼리 함유 실리케이트 유리는 필터 코팅 기판, 터치 센서 기판, 및 지문 센서 모듈 커버에 사용된다.

알루미노실리케이트(Aluminosilicate, AS), 리튬 알루미노실리케이트(Lithium Aluminosilicate, LAS), 보로실리케이트 및 소다 라임 유리는 지문 센서(Finger Print Sensor, FPS)용 커버, 보호 커버 및 디스플레이 커버와 같은 응용예에 널리 사용된다. 이러한 응용예에서, 유리는, 예를 들어 2점 굽힘(2-point bending, 2PB), 볼 드롭, 펜 드롭, 날카로운 충격 저항성, 날카로운 접촉 저항성, 내스크래치성 등과 같은 특수한 시험에 의해 판단되는 높은 기계적 강도를 달성하도록, 일반적으로 화학적 강인화될 것이다.

화학적 강인화 단계는, 예를 들어, 디스플레이 응용예를 위한 커버 유리로 사용되는 소다 라임 유리 또는 AS 유리 또는 LAS 또는 보로실리케이트 유리와 같은 유리의 강도를 증가시키는 공지된 공정이다. 이러한 상황에서, 표면 압축 응력(Compressive Stress, CS)은 일반적으로 100 내지 1,000 MPa이고, 이온 교환층의 깊이는 일반적으로 30 μm를 초과하고, 바람직하게는 40 μm를 초과한다. 운송 또는 항공 분야의 안전 보호 응용예에서, AS 유리는 100 μm을 초과하는 교환층을 가질 수 있다. 일반적으로, 높은 CS 및 높은 층 깊이(Depth of Layer, DoL)를 모두 갖는 유리는 이러한 모든 응용예를 대상으로 하며, 유리의 두께는 일반적으로 약 0.5 mm 내지 10 mm의 범위이다.

현재, 제품의 새로운 기능성 그리고 더 넓은 영역의 응용물에 대한 지속적인 요구로 인해, 높은 강도 및 가요성을 갖는 더 박형이고 더 가벼운 유리가 필요하다. 초박형 유리(Ultrathin Glass, UTG)가 일반적으로 적용되는 분야는 미세 전자 장치, 즉 플렉시블 및 폴더블 디스플레이 등의 보호 커버이다. 현재, 제품의 새로운 기능성 및 새롭고 광범위한 응용예의 개발에 대한 증가하는 요구로 인해, 가요성과 같은 새로운 특성을 갖는 더 박형이고 더 가벼운 유리가 필요하다. UTG의 가요성으로 인해, 이러한 유리는, 예를 들어 스마트 폰, 태블릿, 시계 및 기타 웨어러블 기기와 같은 디바이스용 커버 유리 및 디스플레이로서 탐색되고 개발되었다. 이러한 유리는 또한 지문 센서 모듈의 커버 유리 및 카메라 렌즈 커버로 이용될 수 있다.

그러나 유리 시트가 0.5 mm보다 얇아지면, 파손으로 이어지는 유리 에지의 균열 및 치핑과 같은 결함이 큰 원인이 되어, 취급이 점차 어려워질 것이다. 또한, 전체적인 기계적 강도, 즉 굽힘 강도 또는 충격 강도에 반영되는 강도가 현저히 감소할 것이다. 일반적으로, 보다 두꺼운 유리의 에지는 결함을 제거하기 위해 컴퓨터 수치 제어(Computer Numerical Control, CNC)로 연삭될 수 있지만, 두께가 0.3 mm 미만인 초박형 유리에는 기계적 연삭이 거의 적용되지 않는다. 에지상에서의 에칭은 초박형 유리의 결함을 제거하는 하나의 해결책일 수 있지만, 박형 유리 시트의 가요성은 유리 자체의 낮은 굽힘 강도에 의해 여전히 제한된다. 결과적으로, 박형 유리에 있어서 유리의 강화는 극히 중요하다. 그러나, 초박형 유리 강화의 경우, 유리의 높은 중앙 인장 응력으로 인해, 자체 파손의 위험이 항상 수반된다.

일반적으로, < 0.5 mm의 두께의 평판 초박형 유리(flat ultrathin glasses)는, 다운드로우, 오버플로우 퓨전 또는 특수 플로트 절차와 같은 직접 열간 성형 방법으로 생산할 수 있다. 리드로우 방법도 가능하다. 화학적 또는 물리적 방법으로 후처리된(예를 들어, 연삭 및 연마를 통해 생산된) 박형 유리와 비교할 때, 직접 열간 성형(direct hot-formed)된 박형 유리는, 표면이 고온 용융 상태에서 실온으로 냉각되기 때문에, 훨씬 양호한 표면 균일성 및 표면 조도를 갖는다. 0.3 mm 또는 심지어 0.1 mm보다 얇은 유리, 예컨대 알루미노실리케이트 유리, 리튬 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 보로실리케이트 유리, 소다 라임 유리 또는 알칼리 미함유 알루미노보로실리케이트 유리 등을 제조하기 위해 다운드로우 방법이 사용될 수 있다.

UTG의 화학적 강인화 단계는 일부 발명에 의해 설명되었다. US2015183680은 제한된 범위의 중앙 장력 및 DoL > 30 μm을 갖는 < 0.4 mm 유리의 강인화에 대해 기술한다. 그러나 DoL > 30 μm은 초박형 강인화된 유리의 취약성(fragility) 및 자체 파손과 같은 문제를 야기한다. 또한, < 0.4 mm 두께의 유리가 어떻게 제조되는지는 이 특허 출원에 설명되어 있지 않다. WO 2014036267은, 유리가 높은 휨 강도를 갖기 위해서는 압축 응력과 층 깊이의 곱이 21000 μm·MPa를 초과해야 한다고 주장하지만, 이러한 높은 CS 및 DoL은 초박형 유리에는 적용되지 않는다.

US20100279067 및 WO 2016186936은 명백한 챔퍼가 없는 에지가 유리의 강도를 높일 수 있다고 주장했다. 반대로, WO2015095089는, 날카로운 에지에서의 응력 집중을 감소시키기 위해, 유리 에지상에 챔퍼를 갖도록 하는 레이저 가공 방법을 기술하였다. US20130288010은 챔퍼 각도를 제어함으로써 0.1 내지 3 mm 두께의 강인화 유리의 강도를 개선하기 위한 몇 가지 예를 제시하였으며, 에지는 소정의 형상으로 연삭될 것이다. US 8110279는 2 mm 두께의 유리의 에지와 표면 사이의 챔퍼 각도를 기계적으로 둥글게 함으로써 유리의 에지 강도를 개선하는 방법을 제공하였다.

본 발명의 목적은, 최대 0.4 mm의 두께 및 개선된 굽힘 강도를 갖는 화학적으로 강인화된 유리 물품을 제공하는 것이다. 다른 목적은 강인화된 초박형 유리 물품의 굽힘 강도 및 굽힘 반경을 예측하는 방법을 찾는 것이다.

기술 용어의 설명

유리 물품: 유리 물품은 임의의 크기일 수 있다. 예를 들어, 그것은 롤링된 길고 초박형의 유리 리본(유리 롤) 또는 유리 롤에서 잘라낸, 단일의 보다 작은 유리 부분 또는 별도의 유리 시트 또는 (FPS 또는 디스플레이 커버 유리와 같은) 단일의 작은 유리 물품 등일 수 있다.

초박형 유리: 본 발명의 목적에서, 초박형 유리는, 0.4 mm 이하, 바람직하게는 0.14 mm 이하, 특히 더 바람직하게는 0.1 mm 이하의 두께를 갖는 유리이다.

두께(t): 유리 물품의 두께는 측정될 샘플의 두께의 산술 평균이다.

압축 응력(Compressive Stress, CS): 유리의 표면층상에서의 이온 교환 이후에 유리 네트워크 사이에 유도된 압축. 이러한 압축은 유리의 변형(deformation)에 의해 완화되지 않고 응력으로 지속될 수 있다. FSM6000(회사 루케오["Luceo Co., Ltd."], 일본, 도쿄)과 같은 시판 시험 기계가 도파관 메커니즘에 의해 CS를 측정할 수 있다.

층 깊이(Depth of Layer, DoL): CS가 존재하는 유리의 영역인, 이온 교환층의 두께. FSM6000(회사 루케오["Luceo Co., Ltd."], 일본, 도쿄)과 같은 시판 시험 기계가 도파관 메커니즘에 의해 DoL을 측정할 수 있다.

중앙 장력(Central Tension, CT): CS가 단일 유리 시트의 일측 또는 양측 상에 유도될 때, 뉴턴의 법칙의 제3 원리에 따라 응력의 균형을 맞추기 위해, 유리의 중앙 영역에 인장 응력이 유도되어야 하며, 이를 중앙 장력이라고 한다. CT는 측정된 CS 및 DoL로부터 계산될 수 있다.

평균 조도(roughness, Ra): 표면의 질감의 측정치. 그것은 이상적인 형태에 대한 실제 표면의 수직 편차로 정량화된다. 일반적으로, 진폭 파라미터는 평균선(mean line)에 대한 조도 프로파일의 수직 편차를 기초로 표면의 특성을 나타낸다. Ra는 이러한 수직 편차의 절대값의 산술 평균이다.

굽힘 강도(Bending Strength, BS): 초박형 유리의 굽힘 강도는, 두 개의 평행한 플레이트 사이에 초박형 유리 피스를 놓고 유리가 깨질 때까지 두 개의 플레이트가 서로 평행하게 이동시키며, 파손 시 플레이트 사이의 거리가 기록되는 2점 굽힘 방법으로 측정된다.

굽힘 강도는 다음 식으로 계산된다.

여기서 σ는, 시험되는 초박형 유리 표면의 일부가 두 개의 가압 플레이트의 표면과 접촉하는 경우의 굽힘 강도이다. 시험에서, 샘플의 길이는, 파손 시, 유리 표면이 2점 굽힘에서 상단 및 하단 플레이트 표면과 접촉하도록 신중하게 선택되며, 그렇지 않으면 굽힘 강도가 전술한 공식에 의해 계산될 수 없다. 여기서, t는 유리 두께이고, E는 유리의 영률이고, d는 파손 시 두 개의 플레이트 사이의 거리이고, v는 유리의 포아송 비이다.

굽힘 강도는 약 20℃의 실온 및 약 50%의 상대 습도에서 작은 샘플상에 범용 시험기(Universal Testing Machine, UTM)를 사용하여 결정된다. 유리 물품을 구부러진 위치에 놓고, 두 개의 평행하는 플레이트(강판) 사이에 그 양단을 위치시킨다. 이어서, 유리 물품이 파손될 때까지 유리 물품의 굽힘 반경이 감소하도록 로딩 속도 60 mm/min로 플레이트 사이의 거리를 지속적으로 낮춘다. 초박형 유리 물품이 꺾이거나(kink) 손상되거나 UTM 소프트웨어의 신호에 의해 결정되는 두 개 또는 여러 개의 피스로 부서질 때 플레이트 사이의 거리가 기록된다. 이 거리로부터, 파손 시의 유리 물품의 대응하는 굽힘 반경이 계산되고, 따라서 굽힘 강도가 계산될 수 있다.

파손 굽힘 반경(Breakage Bending Radius, BBR): 파손 굽힘 반경(mm)은, 유리 물품이 꺾이거나 손상되거나 파손되기 전에 유리 물품이 최대 휨(deflection)에 도달하는 굽힘 위치에서의 아크의 최소 반경(r)이다. 그것은 유리 물질의 굽힘 위치에서의 내측 곡률로 측정된다. 반경이 작을수록 유리의 가요성과 휨이 커진다. 굽힘 반경은, 유리 두께, 영률 및 유리 강도에 따라 달라지는 매개 변수이다. 화학적으로 강인화된 초박형 유리는 매우 작은 두께, 낮은 영률, 및 높은 강도를 갖는다. 세 가지 인자 모두 낮은 굽힘 반경 및 더 나은 가요성에 기여한다. BBR은 굽힘 강도로부터 계산할 수 있다.

다음은 첨부 도면의 도면들에 대한 설명이다. 도면은 반드시 축척에 맞는 것이 아니고, 명확성 및 간결성을 위해 일정한 비율로 또는 개략적으로 과장되게 도시되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 예시적인 에지 유형을 나타내는 화학적으로 강인화된 유리 물품의 일부의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제2 예시적인 에지 유형을 나타내는 화학적으로 강인화된 유리 물품의 일부의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제3 예시적인 에지 유형을 나타내는 화학적으로 강인화된 유리 물품의 일부의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 제 4 예시적인 에지 유형을 나타내는 화학적으로 강인화된 유리 물품의 일부의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제 5 예시적인 에지 유형을 나타내는 화학적으로 강인화된 유리 물품의 일부의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 유리 물품의 에지의 수직 섹션의 광학 현미경 사진이다.
도 7은 비교예 및 실시예에 있어서 챔퍼 폭/유리 두께의 비에 대한 차이(굽힘 강도 - CS)를 나타내는 그래프이다.
도 8은 비교예 및 실시예에 있어서 챔퍼 폭/챔퍼 높이의 비에 대한 차이(굽힘 강도 - CS)를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 화학적으로 강인화된 유리 물품은 0.4 mm 이하의 두께(t), 제1 표면 및 제1 표면과 반대쪽의 제2 표면, 100 MPa 이상의 CS에 의해 규정되는 압축 응력 영역, 및 제1 표면과 제2 표면을 연결하는 적어도 하나의 에지를 갖고, 적어도 하나의 에지는 챔퍼 폭(A) 및 챔퍼 높이(B)를 갖는 적어도 하나의 챔퍼를 갖는다. 챔퍼는 1.5-20의 챔퍼 폭/챔퍼 높이의 비(A/B)를 갖고, 챔퍼는 0.5 이상의 챔퍼 폭/유리 두께의 비(A/t)를 갖는다. 본 발명의 맥락에서, 챔퍼는 경사진 평면 또는 만곡된 표면일 수 있다.

본 발명에 따른 이러한 유리 물품은 개선된 굽힘 강도를 갖는다. 놀랍게도, 유리의 유형에 관계없이, 에지 형상에 관한 독창적인(inventive) 특징, 즉 비(A/B 및 A/t)는 초박형 유리 물품의 굽힘 강도 성능에 강한 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 에지의 곡률을 최적화함으로써 UTG의 성능을 향상시키려고 시도한 종래 기술과 달리, 본 발명자들은 주어진 독창적인 비(ratio)가 박형 유리 물품의 높은 굽힘 강도를 생성하는 데 매우 중요하다는 것을 알아냈다. 압축 응력(화학적 강인화에 기인함)과 에지 기하학적 형상의 독창적인 조합은 유리 물품의 굽힘 강도를 매우 높게 확장시킨다.

본 발명에 따른 초박형 유리 물품은, 400 μm 이하, 바람직하게는 330 μm 이하, 또한 바람직하게는 250 μm 이하, 더 바람직하게는 210 μm 이하, 바람직하게는 180 μm 이하, 또한 바람직하게는 150 μm 이하, 더 바람직하게는 130 μm 이하의 두께를 갖는다. 특히 바람직한 실시형태는, 100 μm 이하, 더 바람직하게는 80 μm 이하, 더 바람직하게는 75 μm 이하, 더 바람직하게는 70 μm 이하, 더 바람직하게는 65 μm 이하, 더 바람직하게는 60 μm 이하, 더 바람직하게는 55 μm 이하, 보다 바람직하게는 50 μm 이하, 더 바람직하게는 45 μm 이하, 더 바람직하게는 또는 이하 40 μm 이하, 더 바람직하게는 35 μm 이하, 보다 바람직하게는 30 μm 이하, 더 바람직하게는 25 μm 이하, 더 바람직하게는 20 μm 이하, 더욱 바람직하게는 10 μm 이하의 두께를 갖는다. 이러한 특히 박형의 유리 물품은, 전술한 바와 같은 다양한 응용예에 바람직하다. 특히, 얇은 두께는 유리 가요성을 부여한다. 두께는 5 μm 이상일 수 있다.

본 발명에 따른 비(A/B)는 ≥ 1.5 내지 20의 범위이다. 놀랍게도, 본 발명자들은 비가 높아질수록 굽힘 강도가 크게 증가한다는 것을 알아냈다. 따라서, 비(A/B)에 대한 유리한 하한은, > 1.5, 바람직하게는 ≥ 1.75, 바람직하게는 ≥ 2.0, 또한 바람직하게는 ≥ 2.25, 바람직하게는 ≥ 2.5, 더 바람직하게는 ≥ 2.75, 더 바람직하게는 ≥ 3.0, 또한 바람직하게는 ≥ 3.25, 보다 바람직하게는 ≥ 3.5, 또한 바람직하게는 ≥ 3.75, 바람직하게는 ≥ 4.0일 수 있다. 그러나, 비(A/B)가 너무 높으면 굽힘 강도를 더 높이는 데 도움이 되지 않는다. 따라서, 비(A/B)는 최대 20이다. 비(A/B)에 대한 유리한 상한은, ≤ 19, 바람직하게는 ≤ 18, 바람직하게는 ≤ 17, 바람직하게는 ≤ 16, 바람직하게는 ≤ 15, 바람직하게는 ≤ 14, 바람직하게는 ≤ 13, 바람직하게는 ≤ 12, 바람직하게는 ≤ 11, 바람직하게는 ≤ 10, 바람직하게는 ≤ 9, 바람직하게는 ≤ 8이다. 비(A/B)에 대한 유리한 범위는 1.5 내지 20, 1.5 내지 15, 2 내지 10, 3 내지 8 또는 4 내지 8일 수 있다.

유리한 실시형태에 따르면, 화학적으로 강인화된 유리 물품의 적어도 하나의 에지는 비(A/B)를 갖는 제1 표면을 향한 제1 챔퍼 및 비(A'/B')를 갖는 제2 표면을 향한 제2 챔퍼를 갖는다. 따라서, 유리 물품은 양측 상에 챔퍼링된이다. 이러한 특징은, 특히, 제1 챔퍼와 제2 챔퍼가 유리 물품의 양측에서 본질적으로 대칭일 때, 굽힘 강도를 증가시킨다. 본 발명의 유리한 변형예에서, A/B와 A'/B'의 차이는 30% 미만, 바람직하게는 20% 미만, 또한 바람직하게는 10% 미만이다. 이는 유리 물품의 굽힘 성능을 더 개선시키는 데 도움이 된다.

또한, 본 발명자들은, 챔퍼 폭/유리 두께의 비(A/t)가 ≥ 0.5, 바람직하게는 > 0.5인 경우, 굽힘 강도를 증가시킨다는 것을 알아냈다. 유리한 실시형태에서, 비(A/t)는 > 0.6, 바람직하게는 > 0.7, 더 바람직하게는 > 0.8, 또한 바람직하게는 > 0.9, 또한 바람직하게는 > 1.0, 보다 바람직하게는 > 1.1, 또한 바람직하게는 > 1.2이다. 일부 변형예는, 바람직하게는 > 1.3, 또한 바람직하게는 > 1.4, 보다 바람직하게는 > 1.5의 비(A/t)를 갖는다.

본 발명에 따른 유리 물품의 표면 CS는 100 MPa 이상이다. 바람직하게는 CS는 200 MPa 초과, 더 바람직하게는 300 MPa 초과, 더 바람직하게는 400 MPa 초과, 더 바람직하게는 500 MPa 초과, 더 바람직하게는 600 MPa 초과이다. 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, CS는 700 MPa 또는 더 바람직하게는 이를 초과, 더 바람직하게는 800 MPa 초과, 더 바람직하게는 900 MPa 초과, 보다 바람직하게는 1000 MPa 초과이다. 그러나, CS는 매우 높지 않아야 하는데, 그렇지 않으면 유리가 자체 파손되기 쉽기 때문이다. CS는 바람직하게는 2000 MPa 이하, 바람직하게는 1600 MPa 이하, 유리하게는 1500 MPa 이하, 더 바람직하게는 1400 MPa 이하이다. 일부 유리한 변형예는 심지어 1300 MPa 이하 또는 1200 MPa 이하의 CS를 갖는다.

유리 물품의 DoL은, 유리한 실시형태에서 > 1 μm 내지 < 40 μm이다. 바람직하게는, DoL은 ≤ 30 μm, 바람직하게는 ≤ 20 μm이다. DoL은 바람직하게는 ≥ 3 μm, 바람직하게는 ≥ 5 μm, 바람직하게는 ≥ 7 μm이다. 두께가 최대 100 μm인 초박형 유리와 관련하여, DoL은 바람직하게는 ≤ 17 μm, 바람직하게는 ≤ 15 μm, 또한 바람직하게는 ≤ 13 μm, 보다 바람직하게는 ≤ 11 μm, 또한 바람직하게는 ≤ 10 μm이다.

유리 물품의 일 표면 만이 화학적으로 강인화되는 것으로 충분할 수 있다. 전술한 바와 같이 제1 표면 및 제2 표면 둘 모두가 화학적으로 강인화되는 것이 바람직하므로, 유리 물품의 양측 상에 DoL이 존재한다.

본 발명에 따른 화학적으로 강인화된 유리 물품은 개선된 BS를 갖는다. 유리한 실시형태에 따르면, 유리 물품은 > 700 MPa, 바람직하게는 > 800 MPa, 바람직하게는 > 900 MPa, 바람직하게는 > 1000 MPa의 BS를 갖는다. 일부 유리한 변형예는 > 1100 MPa, 바람직하게는 > 1200 MPa, 또한 바람직하게는 > 1300 MPa, 보다 바람직하게는 > 1400 MPa의 BS를 갖는다. 이것은 높은 굽힘 강도와 가요성을 보장한다.

본 발명에 의해 달성되는 굽힘 성능의 품질 및 양은 유리 물품의 BS와 CS의 차이에 의해서도 설명될 수 있다. 보다 바람직한 실시형태에 따르면, 유리 물품은 150 MPa 이상, 바람직하게는 200 MPa 이상, 더 바람직하게는 300 MPa 이상, 또한 바람직하게는 400 MPa 이상, 또한 바람직하게는 500 MPa 이상의 차이(BS-CS)를 갖는다.

본 발명의 유리한 양태에 따르면, 본 발명자들은 유리 물품의 평균 BS가

을 초과할 때, 유리 물품이 크게 개선된 굽힘 성능을 갖는다는 것을 발견하였으며, 여기서 "a"는 ≥ 4, 바람직하게는 ≥ 6, 더 바람직하게는 ≥ 8, 또한 바람직하게는 ≥ 10인 상수(인자)이다.

화학적으로 강인화된 유리 물품의 평균 파손 굽힘 반경이

미만일 때 보다 유리하며, 여기서"a"는 ≥ 4, 바람직하게는 ≥ 6, 더 바람직하게는 ≥ 8, 또한 바람직하게는 ≥ 10인 상수이다.

화학적으로 강인화된 유리 물품의 굽힘 반경이

파손 굽힘 반경은, 약 20℃의 실온 및 약 50%의 상대 습도에서 UTM을 사용하여 결정된다. 유리 물품을 구부러진 위치에 놓고, 두 개의 평행하는 플레이트(강판) 사이에 그 양단을 위치시킨다. 이어서, 유리 물품의 굽힘 반경이 감소하도록 로딩 속도 60 mm/min로 플레이트 사이의 거리를 지속적으로 낮춘다. 초박형 유리 물품이 꺾이거나 손상되거나 육안으로 판단되는 두 개 또는 여러 개의 피스로 부서질 때 플레이트 사이의 거리가 기록된다. 이 거리로부터 파손 시의 유리 물품의 대응 굽힘 반경이 계산된다. 이 2점 굽힘 테스트는 초박형 유리 물품에 맞게 조정되어 특히 적합하며, 위에서 언급한 문제, 즉 로딩 시에 유리 물품(예를 들어, FPS 또는 터치 디스플레이 또는 플렉시블 디스플레이)의 굽힘과 같은 문제를 상당히 간단한 방식으로 재현한다. 이와 관련해서, 2점 굽힘 방법은, 3점 및 4점 굽힘 시험과 같은 다른 공지의 굽힘 강도 시험보다, 초박형 유리에 있어서 더 신뢰할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 화학적으로 강인화된 유리 물품은 상당히 다양한 크기를 가질 수 있다. 따라서, 굽힘 강도 및 파손 굽힘 반경과 같은 특성을 결정하는 과정에서 다음 사항을 고려해야 한다:

더 큰 유리 물품(예를 들어, 유리 롤 또는 대형 유리 시트)의 경우, 복수의 샘플이 측정된다. 이를 위해 임의의 샘플 N개의 값이 취해진다. N은 통계적으로 보장된 평균값을 얻기에 충분히 높아야 한다. 바람직하게는 15개 이상, 더 바람직하게는 20개 이상, 더 바람직하게는 30개 이상의 샘플이 시험된다. 샘플 수는 시험할 유리 물품의 각각의 크기에 따라 다르다. 측정된 값은 평균화되고, 평균값이 취해져서 굽힘 강도를 나타낸다.

그러나, 작은 유리 물품(예를 들어, 개별 작은 커버 유리)의 경우, 굽힘 강도의 단일 측정값으로 충분하고, 이 값이 취해져서 굽힘 강도를 나타낸다.

파손 굽힘 반경에 대해, 평균값을 계산할 수 있다. 이를 위해, N개의 값의 임의의 샘플이 취해진다. 샘플의 수는, 평가될 유리 물품의 각각의 크기에 따라 달라진다. N은 통계적으로 보장된 평균값을 얻기에 충분히 높은 것이 바람직하다. 바람직하게는 20개 이상, 더 바람직하게는 30개 이상의 샘플이 시험된다. 따라서, 파손 굽힘 반경(R₁… R_N)에 대해 N개의 값의 임의의 샘플이 취해지고, 이 임의의 샘플의 값에 대해서, 평균값

및 분산

이 계산된다.

평균 파손 굽힘 반경이 취해져서 주장된 파손 굽힘 반경을 나타낸다. 그러나, 작은 유리 물품(예를 들어, 개별 작은 커버 유리)의 경우, 파손 굽힘 반경의 단일 측정값으로 충분하며, 이 값이 취해져서 주장된 파손 굽힘 반경을 나타낸다.

본 발명의 유리 물품의 유리한 변형예에 따르면, 에지는 복수의 라운딩된(rounded), 실질적으로 반구형의 오목부(depression)를 갖는 구조화된 섹션을 갖는다.

본 발명의 보다 유리한 양태에 따르면, 화학적으로 강인화된 유리 물품은 유리 물품 상에 퇴적(depositing)되거나 적층(laminating)된 추가의 물질의 존재 또는 부재하에, 20 mm를 초과하는 펜 드롭 파손 높이를 견딜 수 있다. 펜 드롭 저항성, 즉, 직경이 0.7 mm 이하인 텅스텐 탄화물 볼이 유리 물품 상에 수직으로 드롭되는 것과 함께, 약 5그램 무게의 펜이 드롭될 때 파손되지 않는 유리 물품의 저항성은 초박형 유리의 강도에 있어서 중요한 특징이다. 본 발명에서 사용되는 챔퍼 가공 및 기하학적 형상은 초박형 유리의 펜 드롭 성능을 유지시킨다. 100 μm의 두께를 갖는 PE 막 상에 챔퍼 가공된 초박형 유리를 배치하는 경우, 펜 드롭의 파손 높이는 20 mm보다 높다. 펜 드롭 파손 높이는, 초박형 유리 물품의 표면 상에 하나 이상의 물질, 예를 들어 금속, 세라믹, 유리의 다른 층 및/또는 중합체를 적층 또는 퇴적시킴으로써 추가로 개선될 수 있다.

유리한 실시형태에서, 화학적으로 강인화된 유리 물품은, 예를 들어, 내충격성을 개선시키기 위해 적어도 하나의 표면에 유기 또는 무기 물질이 코팅 또는 적층된 층을 포함한다. 적합한 물질은 후술한다.

일 실시형태에서, 유리는, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 실리케이트 유리, 알칼리 보로실리케이트 유리, 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리, 알칼리 붕소 유리, 알칼리 게르마네이트 유리, 알칼리 보로게르마네이트 유리, 알칼리 소다 라임 유리 및 이의 조합과 같은 알칼리 함유 유리이다.

본 발명의 이러한 양태 및 다른 양태는 다음의 설명, 첨부 도면 및 첨부된 청구 범위로부터 명백해질 것이다.

도 1 내지 6에는, 본 발명에 따른 화학적으로 강인화된 유리 물품의 다양한 바람직한 실시형태가 단면도로 도시되어 있다. 각각의 경우에, 유리 물품(1)은, 0.4 mm 미만의 두께(t), 제1 표면(2), 제2 표면(3) 및 제1 표면(2)과 제2 표면(3)을 연결하는 적어도 하나의 에지(4)를 갖는다. 유리의 총 두께는 t이다. 제1 표면(2)과 에지(4) 사이의 연결부에는, 챔퍼 폭(A)및 챔퍼 높이(B)를 갖는 챔퍼(5)가 있다. 제2 표면(3)과 에지(4) 사이의 연결부에는, 챔퍼 폭(A')및 챔퍼 높이(B')를 갖는 또 다른 챔퍼(5')가 있다. 유리 물품에는 제1 표면(2)으로부터 제1 깊이(DoL)까지 연장되는 압축 응력 영역이 있고, 이 영역은 CS에 의해 규정되며, 여기서 CS는 제1 표면에서 100 MPa 이상이다. 유리 물품에는 제2 표면(3)으로부터 제2 깊이(DoL)까지 연장되는 압축 응력 영역이 있는 것이 바람직하고, 이 영역은 CS에 의해 규정되며, 여기서 CS는 제2 표면에서 100 MPa 이상이다. 유리 물품(1)은, 챔퍼 폭/챔퍼 높이(A/B, A'/B')의 규정된 챔퍼 비 및 챔퍼 폭/유리 두께(A/t, A'/t)의 규정된 비를 갖는다. 각각의 경우, 챔퍼 폭(A, A')은 챔퍼 높이(B, B')보다 훨씬 크므로, 비는 > 1이다. 비(A/B, A'/B')는 ≥ 1.5-20, 바람직하게는 1.5-15, 바람직하게는 2-10, 더욱 바람직하게는 3-8, 바람직하게는 4-8이다. 챔퍼는 양측에서 거의 대칭이며, 즉 A/B와 A'/B'의 차이는 30%, 20% 및 10% 미만이다. 챔퍼 폭(A, A')과 유리 두께(t) 사이의 비는 > 0.5, > 0.6, > 0.8, > 1이다. 이러한 특수한 에지의 기하학적 형상으로 인해, 화학적으로 강인화된 유리 물품의 굽힘 강도를 크게 개선시킬 수 있다.

CS 값과 챔퍼 형상 모두는 굽힘 강도에 영향을 미치고 굽힘 반경을 결정한다. 초박형 유리의 평균 굽힘 강도는 CS+10*a*A/B-a*(A/B-1)^2+20*a*A/t보다 높으며, 여기서 "a"는 a ≥ 4, 바람직하게는 ≥ 6, 바람직하게는 ≥ 8, 바람직하게는 ≥ 10의 상수(인자)이다. 발명자들은, 초박형 유리의 경우, 전술한 파라미터가 실현되면 이러한 유리가 매우 높은 굽힘 강도에 도달할 수 있는 것을 알아냈다.

도 1 내지 5는 화학적으로 강인화된 유리 물품의 일부의 유리한 단면의 예시를 개략적으로 도시한다. 여기서, 챔퍼(5, 5')는 양측에서 대칭이고, 이는 바람직한 설계이다.

각각의 경우에, 유리 물품(1)의 총 두께는 t이다. 제1 표면(2)과 에지(4) 사이의 연결부에, 폭(A)및 높이(B)를 갖는 챔퍼(5)가 위치한다. 폭(A) 및 높이(B)를 규정하기 위해서는 두 표면이 먼저 규정되어야 한다. 도 1 및 2에서, 챔퍼(5)는, y=f₁(x)의 함수에 따른, 제1 표면(2)에 대해 경사진 평면 또는 만곡된 표면일 수 있다. 이들 실시예에서, 에지(4)는 말단 섹션(6)을 또한 포함하며, 여기서 말단 섹션(6)이란 수직 섹션, 즉 제1 표면(2)과 제2 표면(3)에 수직으로 배향된 평면이다. 제2 표면(3)과 에지(4) 사이의 연결부에, 폭(A') 및 높이(B')를 갖는 다른 챔퍼(5')가 있다. 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, A 또는 A'는 x축상의 곡선(y = f₁(x))의 투영 길이로 규정할 수 있고, B 또는 B'는 y축상의 곡선(y = f₁(x))의 투영 길이로 규정할 수 있다.

도 3에서, 챔퍼(5, 5')는 연속적인 만곡된 표면이고, 에지(4)의 말단 섹션(6)은 별개의 수직 섹션을 포함하지 않는다. 챔퍼 폭 및 챔퍼 높이의 경계점(7)은 y축에 대한 곡선의 탄젠트(8) 각이 45도보다 큰 위치를 규정하기 위한 것이다. 이어서, 높이 및 폭의 베이스를 위해, 제1 표면(2)에서 경계점(7)까지의 만곡된 표면이 취해진다. 이어서, A, A' 및 B, B'가 도 1 및 2와 관련하여 설명된 방법에 따라 결정될 수 있다.

도 4 및 5에서, 챔퍼(5, 5') 및 에지(4)의 말단 섹션(6) 모두는 두 개의 불연속 만곡된 표면이다. 두 개의 표면의 경계점(7)(또는 3차원으로 생각할 때 경계선)은 2차 미분(f₁ ^"(x) ≠ f₂ ^"(x))의 다른 지점에서 규정된다. 이어서, 도 4 및 5에 도시된 챔퍼(5, 5')의 폭(A) 및 높이(B)의 결정은 도 1 및 2와 관련하여 설명된 방법을 따를 수 있다.

비(A/B 및 A/t)(전술한 방법에 의해 결정됨)는 보다 중요하며, 유리 물품의 굽힘 강도를 평가하는 데 사용된다. 초박형 유리 물품의 측정된 평균 굽힘 강도는 보다 높은 것이 바람직하며, 여기서 "a"는 ≥ 4, 바람직하게는 ≥ 6, 더 바람직하게는 ≥ 8, 바람직하게는 ≥ 10인 인자이다. 초박형 유리의 평균 파손 굽힘 반경은 보다 작은 것이 유리하다. 또한, 모든 초박형 유리 물품은, 파손없이, 의 굽힘 반경에 도달하는 것이 유리하다.

더 얇은 유리는 굽힘 및/또는 단단하고 날카로운 물체와의 접촉으로 인한 파손에 특히 민감하기 때문에, 이들 기준에 의하여, 강화된 초박형 유리 물품이, 제품의 일부가 되기 전에 각각의 응용 분야에 사용될 수 있을 정도로 적절하게 강하고 가요성이 있는지 여부가 결정될 수 있다.

도 6은 본 발명의 유리 물품(1)의 에지(4)의 말단 섹션(6)의 광학 현미경 사진을 도시한다. 에지(4)는, 에칭 후에, 복수의 라운딩된, 실질적으로 반구형의 오목부(9)를 갖는 구조화된 수직 섹션을 갖는 것을 알 수 있다. 이러한 종류의 에지는 매우 높은 강도를 갖는다. 둥근 구조체는, 표면의 가장 낮은 지점, 즉 실질적으로 반구형인 오목부(9)의 가장 낮은 지점으로, 표면상에서 발생하는 인장 응력을 소산시키기 위해 특히 유리한 형상을 나타낸다. 이는, 표면에서 발생할 수 있는 결함에서 균열이 성장하는 것을 효과적으로 억제한다. 이러한 라운딩된, 실질적으로 반구형의 오목부(9)는 모든 에지 형상에 유리할 수 있다.

유리 물품을 커팅하기 위해 레이저를 사용하는 것은, 이후 에칭과 함께 이러한 둥근 오목부의 형성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 유리를 커팅하기 위해 유리에 펄스 또는 적어도 두 개의 연속적인 레이저 펄스를 갖는 펄스 패킷을 방출하여 초단 펄스 레이저가 사용되어 결함을 생성할 수 있다. 길쭉하고, 균일한 결함을 달성하기 위해, 버스트 모드(즉, 레이저 에너지가 단일 펄스로서 공급되지 않고 짧은 간격으로 서로에 이은 일련의 펄스로서 공급되어 펄스 패킷을 형성함)로 펄스 패킷의 내부를 향한 방사선을 사용한 레이저가 특히 유리할 수 있고, 예를 들어 1064 nm의 파장을 갖는 네오디뮴 도핑된 이트륨-알루미늄 가넷 레이저가 사용될 수 있다. 그 단계 후에, 커팅된 유리는 에칭 매체에 노출될 수 있으며, 에칭 매체는 유리로부터 물질을 제거하여 에지의 표면에 라운딩된, 실질적으로 반구형인 오목부를 발생시키는 바, 이것이 수직 섹션 및/또는 챔퍼링된 섹션일 수 있다. 느린 에칭 공정이 바람직할 수 있다. 적합한 에칭 매체가 후술된다. 대안적으로, 레이저 커팅을 사용하는 대신에, 에지가 기계적으로 커팅, 예를 들어 에지 표면에 미세한 균열이 생기도록 휠 또는 다이싱 커팅될 수 있다. 또한 대안적으로, 이러한 미세 균열은 CNC에 의해 에지 표면을 연삭함으로써 유도될 수 있다. 그 단계 후에, 커팅된 유리는 에칭 매체에 노출될 수 있으며, 에칭 매체는 유리로부터 물질을 제거하여 에지의 표면에 라운딩된, 실질적으로 반구형인 오목부를 발생시킨다.

놀랍게도, 본 발명자들은, 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 초박형 유리 물품의 굽힘 강도가 A/B, A'/B' 및 A/t, A'/t 사이의 비와 매우 관련이 있다는 것을 알아냈다. 소정의 범위에서 A/B 및 A/t가 증가함에 따라, (BS와 CS 사이의 차이로 표시되는) 강도는 거의 선형으로 증가한다. 그러나, A/t가 너무 작으면, A/B가 매우 높더라도, 초박형 유리 물품은 비교적 낮은 강도를 갖는 것이 또한 밝혀졌다. 이하에서, A/B가 0이라는 의미는 눈에 띄는 챔퍼가 부재한다는 것이다. 물론, 비(A'/B' 및 A'/t)에도 동일하게 적용된다.

놀랍게도, 챔퍼 형상, CS 및 굽힘 강도 관계는, 유리 유형 및 에지 처리 방법, 즉 유리가 알루미노실리케이트, 리튬 알루미노실리케이트, 소다 라임, 붕소 알루미노실리케이트, 보로실리케이트 유형인지, 또는 에지가 기계적 연삭, 브러시 연마, 화학적 에칭 또는 이들의 조합에 의해 처리되는 지와는 비교적 독립적이다.

유리 또는 유리 물품의 커팅/분리는 모든 적합한 방법, 예를 들어 레이저, 휠에 의한 커팅 및 스크라이빙, 에칭, 연삭에 의해 수행될 수 있다. 특수 설계된 챔퍼 형상은 화학적 에칭, 기계적 연삭, 레이저 가공, 휠 커팅 또는 전술한 가공 방법의 조합에 의해 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 챔퍼 형상은 중간 단계 동안 형성될 수 있고, 이어지는 가공 단계는 결함을 감소시키기 위해서만 사용된다. 다른 실시예에서, 챔퍼 형상은 마지막 가공 단계 동안 생성될 수 있다.

유리한 일 실시형태에서, 초박형 유리가 커팅되고(예를 들어, 휠에 의해 커팅 및 스크라이빙됨), 바람직하게는, 양쪽 표면이 이후의 기계적 에지 연삭 가공에서 파손을 방지하는 표면 보호층, 예를 들어 중합체 또는 수지로 코팅된다. 이 적층된 초박형 유리는 원하는 챔퍼 기하학적 형상(폭 및 높이)을 얻기 위해 CNC 에지 연삭된다. CNC 에지 연삭 공정 동안 생성된 결함을 제거하기 위해 에지/챔퍼를 화학적으로 에칭하는 것은 선택 사항이다. 대안적으로, UTG는 먼저 적어도 하나의 보호층으로 코팅된 후에 더 작은 피스로 커팅될 수 있다.

다른 유리한 실시형태에서, 초박형 유리가 커팅되고(예를 들어, 휠에 의해 커팅 및 스크라이빙됨), 여러 피스의 UTG는 중합체 또는 수지, 예를 들어 에폭시 또는 PMMA 접착제에 의해 함께 적층된다. 스택의 에지는 CNC에 의해 기계적으로 연삭되어, 챔퍼가 없는, 함께 적층된 초박형 유리를 생성한다. 이어서, 스택을 에칭 용액에 침지시킨다. 유리-접착제 경계 표면에 근접한 에칭 속도가 더 빠르며, 에칭 용액 농도, 시간, 온도 및 접착제의 특성을 신중하게 조정함으로써, 설계된 형상의 챔퍼가 생성될 수 있다.

다른 대안적인 유리한 실시형태에서, 더 큰 크기의 몇몇 UTG 피스가 중합체 또는 수지, 예를 들어 에폭시 또는 PMMA 접착제에 의해 함께 적층된다. 이어서, 대형 스택은 커팅(예를 들어, 휠, 레이저 커팅)되어 분리되고, 선택적으로 CNC 연삭된 후에, 마지막 실시예에서 언급된 에칭 공정이 이어진다.

다른 유리한 실시형태에서, 초박형 유리가 원하는 최종 형상으로 패터닝되고, 에칭제 저항성 접착제 또는 막으로 인쇄되거나 적층된다. 패터닝된 초박형 유리는 에칭 용액에 침지되고, 유리가 관통 에칭된다. 에칭 용액 농도, 시간, 온도를 조정함으로써, 설계된 형상에 도달하도록 챔퍼 형상이 제어될 수 있다.

에칭이 적용되는 경우, 에칭 용액이 바람직하다. 따라서, 이 실시예에서는, 에칭이 습식 화학적으로 수행된다. 이것은 에칭 동안 표면으로부터 유리 성분을 제거하는 데 있어서 유리하다. 에칭 용액으로서, 산성 및 알칼리성 용액을 모두 사용할 수 있다. 산성 에칭 매체로서, HF, HCl, H₂SO₄, 암모늄 비플루오라이드, HNO₃ 용액 또는 이들 산의 혼합물이 특히 적합하다. 알칼리성 에칭 매체의 경우, KOH 또는 NaOH 용액이 바람직하다. 일반적으로, 산성 에칭 용액을 사용하여 물질의 제거 속도를 크게 할 수 있다. 그러나 물질을 천천히 제거해야 하는 경우 염기성 용액을 적용할 수 있다.

양호한 화학적 강인화 성능에 도달하기 위해, 유리는 상당량의 알칼리 금속 이온, 바람직하게는 Na₂O를 함유해야 하며, 또한 유리 조성물에 적은 양의 K₂O를 첨가하면 화학적 강인화 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 유리 조성물에 Al₂O₃를 첨가하면 유리의 강인화 성능을 현저히 향상시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다.

SiO₂는 본 발명의 유리에서 주요 유리 네트워크 형성제다. 또한, Al₂O₃, B₂O₃ 및 P₂O₅도 유리 네트워크 형성제로서 이용될 수 있다. SiO₂, B₂O₃ 및 P₂O₅의 함량의 합은 일반적인 생산 방법에서 40% 이상이어야 하다. 그렇지 않으면, 유리 시트가 형성되기 어려워 깨지기 쉽고, 투명성이 떨어질 수 있다. 높은 SiO₂ 함량은, 유리 생산의 높은 용융 및 작동 온도를 필요로 하며, 보통 90% 미만이어야 하다. 바람직한 실시형태에서, 유리에서 SiO₂의 함량은 40 내지 75 중량%, 더 바람직하게는 50 내지 70 중량%, 보다 더 바람직하게는 55 내지 68 중량%이다. 다른 바람직한 실시형태에서, 유리에서 SiO₂의 함량은 55 내지 69 중량%, 더 바람직하게는 57 내지 66 중량%, 보다 더 바람직하게는 57 내지 63 중량%이다. 추가의 바람직한 실시형태에서, 유리에서 SiO₂의 함량은 60 내지 85 중량%, 더 바람직하게는 63 내지 84 중량%, 보다 더 바람직하게는 63 내지 83 중량%이다. 다른 바람직한 실시형태에서, 유리에서 SiO₂의 함량은 40 내지 81 중량%, 더 바람직하게는 50 내지 81 중량%, 보다 더 바람직하게는 55 내지 76 중량%이다. B₂O₃ 및 P₂O₅를 SiO₂에 첨가하면, 네트워크 특성을 변경하고 유리의 용융 및 작동 온도를 낮출 수 있다. 또한, 유리 네트워크 형성제는 유리의 CTE에 큰 영향을 미친다.

또한, 유리 네트워크에서 B₂O₃는 외부로부터의 힘을 로딩하는 데 더 적응성이 있는 두 개의 상이한 다면체 구조체를 형성한다. B₂O₃를 첨가하면, 더 낮은 열 팽창 및 더 낮은 영률을 일반적으로 초래할 수 있으며, 이는 양호한 열적 충격 저항성 및 낮은 CS 및 낮은 DoL을 쉽게 얻을 수 있는 더 느린 화학적 강인화 속도를 결과적으로 초래할 수 있다. 따라서, 초박형 유리에 B₂O₃를 첨가하면, 초박형 유리의 화학적 강인화 프로세싱 윈도우를 크게 개선하고 화학적으로 강인화된 초박형 유리의 실제 응용예를 넓힐 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 본 발명의 유리에서 B₂O₃의 양은 0 내지 20 중량%, 더 바람직하게는 0 내지 18 중량%, 더 바람직하게는 0 내지 15 중량%이다. 일부 실시형태에서, B₂O₃의 양은 0 내지 5 중량%, 바람직하게는 0 내지 2 중량%일 수 있다. 다른 실시형태에서, B₂O₃의 양은 5 내지 20 중량%, 바람직하게는 5 내지 18 중량%일 수 있다. B₂O₃의 양이 너무 많으면 유리의 융점이 너무 높을 수 있다. 또한, B₂O₃의 양이 너무 많으면 화학적 강인화 성능이 저하된다. B₂O₃ 미함유 변형예가 바람직할 수 있다.

Al₂O₃는 유리 네트워크 형성제 및 유리 네트워크 개질제로 작용한다. [AlO₄] 사면체 및 [AlO₆] 육면체는 Al₂O₃의 양에 따라 유리 네트워크에 형성될 것이며, 유리 네트워크 내부의 이온 교환을 위한 공간의 크기를 변경함으로써 이온 교환 속도를 조정할 수 있다. 일반적으로, 이 성분의 함량은 각 유리 유형에 따라 다르다. 따라서, 본 발명의 일부 유리는 바람직하게는 적어도 2 중량%, 더 바람직하게는 적어도 10 중량%, 또는 심지어 적어도 15 중량%의 양으로 Al₂O₃를 포함한다. 그러나, Al₂O₃의 함량이 너무 높으면, 유리의 용융 온도 및 작동 온도 또한 매우 높을 것이고, 결정질이 쉽게 형성되어 유리가 투명성 및 가요성을 잃게 할 것이다. 따라서, 본 발명의 일부 유리는 바람직하게는 최대 30 중량%, 더 바람직하게는 최대 27 중량% 이하, 더 바람직하게는 최대 25 중량%의 양으로 Al₂O₃를 포함한다. 일부 유리한 실시형태는 최대 20 중량%, 바람직하게는 최대 15 중량% 또는 최대 10 중량%, 또는 보다 바람직하게는 최대 8 중량%, 바람직하게는 최대 7 중량%, 바람직하게는 최대 6 중량%, 바람직하게는 최대 5 중량%의 양의 Al₂O₃를 포함할 수 있다. 일부 유리한 변형예에는 Al₂O₃가 없을 수 있다. 다른 유리한 유리 변형예는 적어도 15 중량%, 바람직하게는 적어도 18 중량%의 Al₂O₃ 및/또는 최대 25 중량%, 바람직하게는 최대 23 중량%, 보다 바람직하게는 최대 22 중량%의 Al₂O₃를 포함할 수 있다.

K₂O, Na₂O 및 Li₂O와 같은 알칼리 산화물은 유리 개질제로 작용한다. 이들은 유리 네트워크를 깨고, 유리 네트워크 내부에 비(非)브리지 산화물을 형성할 수 있다. 알칼리를 첨가하면, 유리의 작동 온도를 낮추고 유리의 CTE를 증가시킬 수 있다. Na⁺/Li⁺, Na⁺/K⁺, Li⁺/K⁺ 이온 교환은 강인화에 필요한 단계이며, 유리가 알칼리 자체를 포함하지 않으면 유리가 강인화되지 않기 때문에, 화학적으로 강인화 가능한 초박형 플렉시블 유리에 있어서 나트륨 및 리튬 함량은 중요하다. 그러나, 리튬은 유리의 분산성을 상당히 감소시킬 수 있기 때문에, 나트륨이 리튬보다 바람직하다. 따라서, 본 발명의 일부 유리는, 바람직하게는 최대 7 중량%, 바람직하게는 최대 5 중량%, 더 바람직하게는 최대 4 중량%, 더 바람직하게는 최대 2 중량%, 더 바람직하게는 최대 1 중량%, 더 바람직하게는 최대 0.1 중량%의 Li₂O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에는 심지어 Li₂O가 없다. 유리 유형에 따라, Li₂O의 하한은 3 중량%, 바람직하게는 3.5 중량%일 수 있다.

본 발명의 유리는 바람직하게는 적어도 4 중량%, 더 바람직하게는 적어도 5 중량%, 더 바람직하게는 적어도 6 중량%, 더 바람직하게는 적어도 8 중량%, 보다 더 바람직하게는 적어도 10 중량%의 양으로 Na₂O를 포함한다. 화학적 강인화 단계는 유리의 나트륨과 화학적 강인화 매체의 칼륨의 이온 교환을 포함하는 것이 바람직하기 때문에, 나트륨은 화학적 강인화 성능에 매우 중요하다. 그러나, 유리 네트워크가 심하게 열화되고 유리가 형성되기 매우 어려울 수 있기 때문에 나트륨의 함량도 너무 높아서는 안된다. 또 다른 중요한 요소는 초박형 유리가 낮은 CTE를 가져야 하며, 이러한 요구 사항을 충족하도록 유리가 Na₂O를 너무 많이 함유해서는 안된다. 따라서, 유리는 바람직하게는 최대 30 중량%, 더 바람직하게는 최대 28 중량%, 더 바람직하게는 최대 27 중량%, 더 바람직하게는 최대 25 중량%, 더 바람직하게는 최대 20 중량%의 양으로 Na₂O를 포함한다.

본 발명의 유리는 K₂O를 포함할 수 있다. 그러나, 유리는 유리의 나트륨 이온과 화학적 강인화 매체의 칼륨 이온의 교환에 의해 화학적으로 강인화되는 것이 바람직하므로, 유리에서의 너무 많은 양의 K₂O는 화학적 강인화 성능을 손상시킬 것이다. 따라서, 본 발명의 유리는 바람직하게는 최대 10 중량%, 더 바람직하게는 최대 8 중량%의 양으로 K₂O를 포함한다. 일부 바람직한 실시형태는 최대 7 중량%, 다른 바람직한 실시형태는 최대 4 중량%, 더 바람직하게는 최대 2 중량%, 더 바람직하게는 최대 1 중량%, 더 바람직하게는 최대 0.1 중량%을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에는 심지어 K₂O가 없다.

그러나, 유리 네트워크가 심하게 열화되고 유리가 형성되기가 매우 어려울 수 있기 때문에, 알칼리 함량의 총량은 바람직하게는 35 중량% 이하, 바람직하게는 30 중량% 이하, 더 바람직하게는 28 중량% 이하, 더 바람직하게는 27 중량% 이하, 보다 더 바람직하게는 25 중량% 이하이다. 일부 변형예는 최대 16 중량%, 바람직하게는 최대 14 중량%의 알칼리 함량을 포함한다. 또 다른 중요한 요소는 초박형 유리가 낮은 CTE를 가져야 하며, 이러한 요구 사항을 충족하도록 유리가 너무 많은 알칼리 원소를 함유하지 않아야 하다. 그러나, 전술한 바와 같이, 유리는 화학적 강인화를 용이하게 하도록 알칼리 원소를 함유해야 한다. 따라서, 본 발명의 유리는 바람직하게는 적어도 2 중량%, 더 바람직하게는 적어도 3 중량%, 더 바람직하게는 적어도 4 중량%, 더 바람직하게는 적어도 5 중량%, 더 바람직하게는 적어도 6 중량%의 양으로 알칼리 금속 산화물을 포함한다.

MgO, CaO, SrO, BaO와 같은 알칼리 토류 산화물은 네트워크 개질제로 작용하고 유리의 성형 온도를 감소시킨다. 이 산화물은 유리의 CTE 및 영률을 조정하도록 첨가될 수 있다. 알칼리 토류 산화물은 특별한 요구 사항을 충족시키기 위해 유리의 굴절률을 변경할 수 있는 매우 중요한 기능을 가지고 있다. 예를 들어, MgO는 유리의 굴절률을 감소시킬 수 있고 BaO는 굴절률을 증가시킬 수 있다. 알칼리 토류 산화물의 중량 함량은 바람직하게는 40 중량% 이하, 바람직하게는 30 중량% 이하, 바람직하게는 25 중량% 이하, 또한 바람직하게는 20 중량% 이하, 더 바람직하게는 15 중량% 이하, 더 바람직하게는 13 중량% 이하, 더 바람직하게는 12 중량% 이하여야 한다. 유리의 일부 변형예는 최대 10 중량%, 바람직하게는 최대 5 중량%, 더 바람직하게는 최대 4 중량%의 알칼리 토류 산화물을 포함할 수 있다. 알칼리 토류 산화물의 양이 너무 많으면 화학적 강인화 성능이 저하될 수 있다. 알칼리 토류 산화물의 하한은 1 중량% 또는 5 중량%일 수 있다. 또한, 알칼리 토류 산화물의 양이 너무 많으면 결정화 경향이 증가될 수 있다. 일부 유리한 변형예는 알칼리 토류 산화물을 미포함할 수 있다.

ZnO 및 ZrO₂와 같은 유리 내의 일부 전이 금속 산화물은 알칼리 토류 산화물과 유사한 기능을 가지며 일부 실시형태에 포함될 수 있다. Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, TiO₂, CuO, CeO₂ 및 Cr₂O₃와 같은 기타 전이 금속 산화물이, 특정 광학 또는 광자 기능, 예를 들어, 컬러 필터 또는 광 변환기를 갖는 유리를 만들도록 착색제로서 작용한다. As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl 및/또는 F가 또한 0 내지 2 중량%의 양으로 정련제로서 첨가될 수 있다. 유리 시트에 자성 또는 광자 또는 광학 기능이 부가되도록, 희토류 산화물이 0 내지 5 중량%의 양으로 첨가될 수 있다.

하기 유리한 조성물은 강인화 단계 전의 다양한 유리 유형을 지칭한다.

일 실시형태에서, 초박형 플렉시블 유리는 제시된 양(중량%)으로 하기 성분을 포함하는 알칼리 금속 알루미노실리케이트 유리이다:

선택적으로, Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃와 같은 착색 산화물이 첨가될 수 있다. As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl 및/또는 F가 또한 0 내지 2 중량%의 양으로 정련제로서 첨가될 수 있다. 유리 시트에 자성 또는 광자 또는 광학 기능이 부가되도록, 희토류 산화물이 0 내지 5 중량%의 양으로 첨가될 수 있다.

본 발명의 알칼리 금속 알루미노실리케이트 유리는 제시된 양(중량%)으로 하기 성분을 포함하는 것이 바람직하다:

선택적으로, Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃와 같은 착색 산화물이 첨가될 수 있다. 0-2 중량%의 As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl 및/또는 F가 또한 정련제로서 첨가될 수 있다. 유리 시트에 자성 또는 광자 또는 광학 기능이 부가되도록, 0-5 중량%의 희토류 산화물이 첨가될 수 있다.

가장 바람직하게는, 본 발명의 알칼리 금속 알루미노실리케이트 유리는 제시된 양(중량%)으로 하기 성분을 포함한다:

선택적으로, Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃와 같은 착색 산화물이 첨가될 수 있다. 0-2중량%의 As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl 및/또는 F가 또한 정련제로서 첨가될 수 있다. 유리 시트에 자성 또는 광자 또는 광학 기능이 부가되도록, 0-5중량%의 희토류 산화물이 첨가될 수 있다.

일 실시형태에서, 초박형 플렉시블 유리는 제시된 양(중량%)으로 하기 성분을 포함하는 소다 라임 유리이다:

본 발명의 소다 라임 유리는 제시된 양(중량%)으로 하기 성분을 포함하는 것이 바람직하다:

가장 바람직하게는, 본 발명의 소다 라임 유리는 제시된 양(중량%)으로 하기 성분을 포함한다:

일 실시형태에서, 초박형 플렉시블 유리는 제시된 양(중량%)으로 하기 성분을 포함하는 리튬 알루미노실리케이트 유리이다:

본 발명의 리튬 알루미노실리케이트 유리는 제시된 양(중량%)으로 하기 성분을 포함하는 것이 바람직하다:

선택적으로, Nd₂O₃, Fe₂O₃, CoO, NiO, V₂O₅, MnO₂, CuO, CeO₂, Cr₂O₃와 같은 착색 산화물이 첨가될 수 있다. 0-2 중량%의 As₂O₃, Sb₂O₃, SnO₂, SO₃, Cl 및/또는 F가 또한 정련제로서 첨가될 수 있다. 유리 시트에 자성 또는 광자 또는 광학 기능이 부가되도록, 0-5 중량%의 희토류 산화물이 첨가될 수 있다. 가장 바람직하게는, 본 발명의 리튬 알루미노실리케이트 유리는 제시된 양(중량%)으로 하기 성분을 포함한다:

일 실시형태에서, 초박형 플렉시블 유리는 제시된 양(중량%)으로 하기 성분을 포함하는 보로실리케이트 유리이다:

본 발명의 보로실리케이트 유리는 제시된 양(중량%)으로 하기 성분을 포함하는 것이 바람직하다:

일반적으로, 본 발명에 따른 초박형 유리는 더 두꺼운 유리로부터 연마 또는 에칭함으로써 제조될 수 있다. 이 두 가지 방법은 경제적이지 않으며, 예를 들어 Ra 조도에 의해 정량화되는 불량 표면 품질로 이어진다.

다운드로우, 오버플로우 퓨전 방법과 같은 직접 열간 성형 생산이 대량 생산에 바람직하다. 리드로우 방법도 유리하다. 이러한 언급된 방법은 경제적이며 유리 표면 품질이 높다.

강인화(toughening)라고 불리는, 강화(strengthening)는, 칼륨 이온을 갖는 용융 염욕 내로 유리를 침지시키거나, 칼륨 이온 또는 다른 알칼리 금속 이온을 함유하는 페이스트로 유리를 덮고 소정의 시간동안 고온에서 가열하여 수행할 수 있다. 염욕 또는 페이스트에서 더 큰 이온 반지름을 갖는 알칼리 금속 이온은, 유리에서 더 작은 반지름을 갖는 알칼리 금속 이온과 교환되고, 이온 교환으로 인해 표면 압축 응력이 형성된다.

본 발명의 화학적으로 강인화된 유리 물품은 화학적으로 강인화 가능한 유리 물품을 화학적으로 강인화함으로써 얻어진다. 강인화 공정은 1가 이온을 함유하는 염욕 내로 초박형 유리 물품을 침지시켜 유리 내부의 알칼리 이온과 교환되도록 함으로써 수행될 수 있다. 염욕에서의 1가 이온은 유리 내부의 알칼리 이온보다 큰 반지름을 갖는다. 유리 네트워크에서 더 큰 이온이 스퀴징됨으로 인해, 이온 교환 후에, 유리에 대한 압축 응력이 쌓인다. 이온 교환 후에, 초박형 유리의 강도 및 가요성은 놀랍고도 현저하게 개선된다. 또한, 강인화된 유리가 쉽게 긁히지 않고, DoL이 긁힘 내성을 증가시켜서 유리가 깨지거나 심지어 긁힐 가능성이 낮아지도록, 화학적 강인화에 의해 유도된 CS는 강인화된 유리 물품의 굽힘 특성을 개선시키고 유리의 내스크래치성 및 내충격성을 증가시킬 수 있다.

화학적 강인화에 가장 많이 이용되는 염은 Na⁺ 함유 또는 K⁺ 함유 용융 염 또는 이들의 혼합물이다. 일반적으로 이용되는 염은 NaNO₃, KNO₃, NaCl, KCl, K₂SO₄, Na₂SO₄, Na₂CO₃ 및 K₂CO₃이다. NaOH, KOH 및 다른 나트륨 염 또는 칼륨 염과 같은 첨가제는 화학적 강인화 중에 이온 교환 속도, CS 및 DoL을 보다 잘 제어하도록 이용될 수 있다. Ag⁺ 함유 또는 Cu²⁺ 함유 염욕을 이용하여 초박형 유리에 항균 기능을 첨가할 수 있다.

화학적 강인화 단계는 단일 단계로 제한되지 않는다. 그것은 더 나은 강인화 성능에 도달하도록 다양한 농도의 알칼리 금속 이온을 갖는 염욕에서의 여러 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 화학적으로 강인화된 유리 물품은 한 단계 또는 여러 단계, 예를 들어 두 단계로 강인화될 수 있다.

본 발명에 따른 화학적으로 강인화된 유리 물품은, 유리 물품의 제1 표면으로부터 제1 깊이(DoL)까지 연장되는 압축 응력 영역이 존재하는 일 표면(제1 표면)을 가질 수 있으며, 여기서 이 영역은 CS에 의해 규정된다. 이 경우, 유리 물품은 단 하나의 강인화된 측을 포함한다. 본 발명에 따른 유리 물품은 제1 표면과 반대인 제2 표면을 또한 포함하는 것이 바람직하며, 여기서 유리 물품의 제2 표면으로부터 제2 깊이(DoL)까지 연장되는 제2 압축 응력 영역이 존재하고, 이 영역은 CS에 의해 규정된다. 이 바람직한 유리 물품은 양측에서 강인화된다.

CS는 유리의 조성에 따라 대부분 달라진다. 높은 함량의 Al₂O₃는 높은 CS를 달성하는 데 도움이 될 수 있다. 강인화 단계 후에, 초박형 유리는 고강도를 달성하기에 충분히 높은 CS를 가져야 한다. 따라서, CS는 100 MPa 이상, 바람직하게는 100 MPa 초과, 바람직하게는 200 MPa 초과, 더 바람직하게는 300 MPa 초과, 또한 바람직하게는 400 MPa 초과, 더 바람직하게는 500 MPa 초과이다. 특히 바람직한 실시형태에서, CS는 600 MPa 초과, 더 바람직하게는 700 MPa 초과, 더 바람직하게는 800 MPa 초과이다.

일반적으로, DoL은 유리 조성에 따라 달라지지만, 강인화 시간 및 강인화 온도가 증가함에 따라 거의 무한대로 증가할 수 있다. 강인화된 유리의 안정된 강도를 보장하기 위해서는 규정된 DoL이 필수적이지만, 초박형 유리 물품이 압축 응력을 받을 때 너무 높은 DoL은 자체 파손율 및 강도 성능을 증가시키므로, DoL이 바람직하게 제어되어야 한다.

일부 실시형태에서, 베어 유리(bare glass)의 높은 날카로운 접촉 저항성이 요구되고, 낮은 DoL이 바람직하다. 규정된 낮은 DoL을 달성하도록, 강인화 온도 및/또는 강인화 시간이 감소된다. 본 발명에 따르면, DoL이 온도에 더 민감하고, 대량 생산 중에 강인화 시간이 더 길게 설정되기 쉽기 때문에 더 낮은 강인화 온도가 바람직할 수 있다. 그러나, 유리 물품의 DoL을 감소시키기 위해 감소된 강인화 시간이 또한 가능하다.

DoL의 유리한 값은, 각각의 경우에, 각각의 유리 물품의 유리 조성, 두께 및 적용된 CS에 따라 달라진다. 일반적으로, 전술한 유리한 실시형태에 따른 유리 물품은 상당히 낮은 DoL을 갖는다. DoL이 감소하면, CT가 감소한다. 이러한 실시형태에 날카로운 물체에 의한 높은 충격 및/또는 압력이 가해지는 경우, 야기된 결함은 단지 유리 표면상에 있을 것이다. CT가 현저하게 감소되기 때문에, 야기된 결함은 유리 물품의 내부 강도를 극복할 수 없고, 따라서 유리 물품은 두 개 또는 몇 개의 피스로 깨지지 않는다. 낮은 DoL을 갖는 이러한 유리 물품은 개선된 날카로운 접촉 저항성을 갖는다.

본 발명의 일부 유리한 실시형태에 따르면, 강인화된 유리 물품은 1000 MPa 이하, 더 바람직하게는 700 MPa 이하의 CT를 가질 수 있다. 300 MPa 이하, 더 바람직하게는 200 MPa 이하, 더 바람직하게는 100 MPa 이하의 CT를 갖는 유리 물품이 바람직하다. 일부 유리한 실시예는 65 MPa 이하의 CT를 가질 수 있다. 다른 유리한 실시예는 45 MPa 이하의 CT를 가질 수 있다. 일부 변형예는 심지어 25 MPa 이하의 CT를 가질 수 있다.

전술한 바와 같이, CS, DoL 및 CT는 유리 조성(유리 유형), 유리 두께 및 강인화 조건에 따라 달라진다.

내충격성을 향상시키기 위해, 화학적으로 강인화된 유리 물품은 적어도 하나의 표면에 유기 또는 무기 물질의 코팅 또는 적층된 층을 포함하는 것이 바람직하다.

유리한 실시형태에 따르면, 강인화된 유리 물품은 적어도 하나의 적층된 중합체층을 포함하고, 여기서 중합체층은, 개선된 날카로운 접촉력에 도달하기 위해, 1 μm 이상, 바람직하게는 5 μm 이상, 보다 바람직하게는 10 μm 이상, 더 바람직하게는 20 μm 이상, 가장 바람직하게는 40 μm 이상의 두께를 갖는다. 중합체층의 두께에 대한 상한은 200 μm일 수 있다. 적층은 다른 공지된 방법에 의해 수행될 수 있다.

적층의 경우, 중합체 물질은, 예를 들어, 실리콘 중합체, 졸-겔 중합체, 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에테르설폰, 폴리아크릴레이트, 폴리이미드(polyimide, PI), 무기 실리카/중합체 하이브리드, 시클로올레핀 공중합체, 폴리올레핀, 실리콘 수지, 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌, 폴리프로필렌 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리아세탈, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드, 불소화 중합체, 염소화 중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌(ethylene-tetrafluoroethylene, ETFE), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리염화 비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리비닐리덴 클로라이드(polyvinyli-dene chloride, PVDC), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 테트라플루오로 에틸렌으로 이루어진 삼원 공중합체, 헥사플루오로프로필렌으로 이루어진 삼원 공중합체, 및 비닐리덴 플루오라이드(vinylidene fluoride, THV)로 이루어진 삼원 공중합체 또는 폴리우레탄으로 만들어진 삼원 공중합체, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 중합체층은 임의의 공지된 방법에 의해 초박형 화학적으로 강인화된 유리 물품 상에 적용될 수 있다.

화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), 딥 코팅, 스핀 코팅, 잉크젯, 캐스팅, 스크린 인쇄, 페인팅 및 스프레잉과 같은 다양한 방법에 의한 보호층의 코팅은, 특히 가공 후 최종층으로서 유리할 수 있다. 그러나, 본 발명은 그러한 절차로 제한되지 않는다. 적합한 물질은 또한 당 업계에 공지되어 있다. 예를 들어, 이들은 페노플라스트, 페놀 포름알데히드 수지, 아미노플라스트, 우레아 포름알데히드 수지, 멜라민 포름알데히드 수지, 에폭사이드 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 비닐 에스테르 수지, 펜아크릴레이트 수지, 디알릴 프탈레이트 수지, 실리콘 수지, 가교 폴리우레탄 수지, 폴리메타크릴레이트 반응성 수지 및 폴리아크릴레이트 반응성 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체인 듀로플라스틱 반응성 수지를 포함할 수 있다.

유리 물품은, 예를 들어 반사 방지, 긁힘 방지, 지문 방지, 항균, 눈부심 방지 및 이러한 기능의 조합을 위해 추가로 코팅될 수 있다.

유리 물품은, 이미지 센서, 디스플레이 커버, 스크린 프로텍터와 같이 플렉시블 및 폴더블 전자 기기를 위한 커버 및 기판 분야에서 이용될 수 있다. 또한, 유리 물품은, 예를 들어, 디스플레이 기판 또는 보호 커버, 지문 센서 커버, 일반 센서 기판 또는 커버, 가전 제품의 커버 유리, 디스플레이 및 기타 표면, 특히 벤디드 표면의 보호 커버의 응용예에서 이용될 수 있다. 또한, 유리 물품은 디스플레이 기판 및 커버, 지문 센서 모듈 기판 또는 커버, 반도체 패키지, 박막 배터리 기판 및 커버, 폴더블 디스플레이의 응용예에 이용될 수 있다. 구체적 실시형태에서, 유리 물품은 저항 스크린용 커버 필름, 및 디스플레이 스크린, 휴대폰, 카메라, 게임 가제트, 태블릿, 랩탑, TV, 거울, 창문, 항공 창문, 가구 및 가전 제품을 위한 소모품 보호 필름으로서 이용될 수 있다.

본 발명은, 디스플레이 기판 및 커버, 깨지기 쉬운 센서, 지문 센서 모듈 기판 또는 커버, 반도체 패키지, 박막 배터리 기판 및 커버, 폴더블 디스플레이의 응용예에 이용되기에 특히 적합하다. 또한, 본 발명은 박형의, 가볍고, 가요성 특성을 제공하는 플렉시블 전자 디바이스(예를 들어, 커브드 디스플레이, 웨어러블 디바이스)에 이용될 수 있다. 또한, 이러한 플렉시블 디바이스는, 예를 들어 컴포넌트를 고정하거나 장착하기 위한 플렉시블 기판을 필요로 한다. 또한, 높은 접촉 저항성 및 작은 굽힘 반경을 갖는 플렉시블 디스플레이가 가능하다.

또한, 본 발명은, 본 발명에 따른 유리 물품을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 방법은 다음의 단계들을 포함한다:

a) 원하는 유리를 위한 원료의 조성물을 제공하는 단계,

b) 조성물을 용융시키는 단계,

c) 평판 유리 공정에서 유리 물품을 제조하는 단계,

d) 특수 챔퍼 형상을 갖는, 크기에 맞춰 커팅한 유리 물품을 생산하는 단계,

e) 유리 물품을 화학적으로 강인화하는 단계, 및

f) 선택적으로, 코팅층으로 물품의 적어도 하나의 표면을 코팅하는 단계,

g) 선택적으로, 중합체층으로 물품의 적어도 하나의 표면을 적층하는 단계,

여기서 강인화 온도 및/또는 강인화 시간이 감소된다. 물론, 유리하거나 바람직한 경우, 단계(d) 내지 단계(g)는 상이한 순서로 수행될 수 있다.

평판 유리 공정은 다운드로우 공정 또는 리드로우 공정인 것이 바람직하다.

화학적 강인화 공정은 이온 교환 공정을 포함하는 것이 유리하다. 대량 생산을 위해, 이온 교환 공정이 1가 양이온을 함유하는 염욕에 유리 물품 또는 유리 물품의 일부를 침지시키는 단계를 포함하는 것이 유리할 것이다. 1가 양이온은 칼륨 이온 및/또는 소다 이온인 것이 바람직하다.

특수한 챔퍼 형상은 화학적 에칭, 기계적 연삭, 레이저 가공, 휠 커팅 또는 전술한 가공의 조합에 의해 제조될 수 있다.

또한, 유리 물품 또는 유리 물품의 일부가 30초 내지 48시간 동안 340℃ 내지 480℃의 온도에서 염욕에 침지되는 것이 유리하다.

일부 유리 유형의 경우, 화학적 강인화 단계가 두 개의 연속적인 강인화 단계를 포함하는 것이 바람직할 수 있고, 여기서 제1 단계는 제1 강인화제로 강인화하는 단계를 포함하고, 제2 단계는 제2 강인화제로 강인화하는 단계를 포함한다. 제1 강인화제 및 제2 강인화제는 KNO₃ 및/또는 NaNO₃ 및/또는 이들의 혼합물을 포함하거나 이로 구성되는 것이 바람직하다.

제조 및 강인화 절차의 추가적인 세부 사항은 전술하였다.

표1: 유리 조성물

표 2: 비교예

표 3: 실시예

표 3(계속): 실시예

실시형태의 설명:

표 1은 화학적으로 강인화 가능한 직접 열간 성형 초박형 유리의 몇 가지 일반적인 실시형태의 조성물을 보여준다.

상이한 유리 유형의 유리 물품을 다운드로우 공정으로 제조하고 화학적으로 강인화하여 초박형의 화학적으로 강인화된 유리 물품을 형성하였다. 각각의 초박형 유리 물품은 제1 표면 및 제2 표면을 갖는다. 제시된 실시형태에서, 유리 물품을 나타내는 각각의 샘플을 양측에서 강인화한다. 따라서, 유리 물품의 각 측상에 소정의 깊이(DoL)를 갖는 압축 응력 영역이 있다. 여기서, 챔퍼링된 에지를 먼저 생성한 후, 화학적으로 강인화하였다. 비교예(표 2) 및 실시예(표 3)의 특성을 판단하기 위해, 각 종류마다 적어도 15개의 샘플을 제조하고 시험하였다.

비교예 1, 2, 4, 7, 8은 챔퍼를 거의 미포함하는, 다양한 두께 및 유리 유형의 유리들이다. 챔퍼 미포함 에지는 레이저 커팅, 휠 커팅과 스크라이빙 및 에지 연삭 그리고 일부 경우에 그에 이은 에칭에 의해 제조될 수 있다. 이러한 비교예의 BS는 CS 값보다 단지 약간 높으며 이들은 도 7과 8의 좌우측 코너에 위치한다.

비교예 3, 5, 6 및 9는 두꺼운 유리 에지 가공과 유사한 챔퍼 크기를 가지며, 즉, 챔퍼 폭 대 챔퍼 높이의 비가 1에 가깝고(45도 챔퍼와 유사함), 굽힘 강도도 CS보다 크게 높지 않다. 얇은 유리의 파손을 방지하고 치핑 크기를 줄이기 위해, CNC 에지 연삭 전에 유리의 양측에 100 μm의 에폭시 보호막을 퇴적하고(비교예 3, 6), 추가적인 세정 및 강인화 공정 전에 아세톤으로 에폭시 보호층을 세정한다. 보호막으로서 적합한 다른 물질은 전술하였다. CNC 연삭 공정 후에 약간의 화학적 에칭을 적용하여, 기계적 연삭 공정에서 생성된 결함을 복구할 수 있다.

이하에서, 실시예는 "예"라고만 지칭한다. 예 1은 알루미노실리케이트 유리이고 비교예 3과 동일한 에지 가공에 의해 가공되는 반면, 다른 연삭 휠이 사용되므로, 챔퍼 폭/챔퍼 높이 비가 더 높고, 따라서 굽힘 강도는 비교예들(특히 비교예 3)보다 현저히 높다.

예 2는 또 다른 알루미노실리케이트 유리이며, 원하는 챔퍼 형상을 얻기 위해 다른 기술이 사용된다. UV 경화형 PMMA 또는 에폭시 기반 접착제를 사용하여, 크기에 맞춰 커팅된 얇은 유리들을 함께 적층시킨다. 충분한 강성을 얻기 위해 10피스의 얇은 유리를 함께 적층시킨 후에, 강성을 더욱 향상시키기 위해 적층체를 경화시킨다. 이어서, 챔퍼가 없는 수직 에지를 얻기 위해 적층체를 CNC 연삭으로 가공시킨다. 이어서, 원하는 챔퍼 크기가 얻어질 때까지 소정의 시간 동안 희석된 HF 용액에서 적층체를 화학적으로 에칭시킨다. 이어서, 적층체를 베이킹하여 접착제 적층력을 감소시키고, 적층체로부터 단일 피스의 초박형 유리를 박리시킨다. 일반적인 세정 및 강인화 가공이 이후에 적용된다. 훨씬 더 높은 챔퍼 폭/높이의 비가 얻어지고, 샘플의 CS 값보다 훨씬 높은 굽힘 강도 값이 얻어진다.

예 3은 추가의 또 다른 알루미노실리케이트 유리 유형이고, 바람직한 챔퍼 형상을 얻기 위해 다른 기술이 사용된다. 여기서, 내산성 잉크를 이용하여 초박형 유리의 큰 피스를 양측 패터닝하며, 잉크는 원하는 최종 샘플 크기에 해당하는 영역을 덮는다. 화학 물질에 패터닝된 초박형 유리를 침지시켜서, 잉크 퇴적이 없는 곳의 두께를 관통하여 에칭시킨다. 얻어진 샘플 또한 높은 챔퍼 폭/높이의 비 및 높은 굽힘 강도를 갖는다.

예 4는 추가의 다른 알루미노실리케이트 유리 유형이고, 바람직한 챔퍼 형상을 얻기 위해 예 2의 변형된 기술을 사용한다. 유리는 최종 제품보다 훨씬 큰 크기로 적층된다. 경화 단계 후에, 적층체를 최종 제품 형상에 근접하게 휠로 커팅한 후에, CNC 에지 연삭 단계를 수행한다. 여전히, 챔퍼 크기는 제어된 식각 용액 및 시간에 의해 규정된다.

예 5 및 6은 리튬 알루미노실리케이트 유리 유형 및 소다 라임 유리 유형이고 예 1과 동일한 챔퍼 가공 단계를 사용한다. 예 6은, 예 1-4와 유사한 DoL을 달성하기 위해 더 긴 강인화 시간을 필요로 한다.

예 7은 예 3과 동일한 유리 유형이지만 예 4와 동일한 챔퍼 가공 단계를 갖는다. 서로 다른 챔퍼 가공 단계에도 불구하고, 예 7과 예 3은 모두 높은 BS를 갖는다.

예 8은 예 2와 동일한 유리 유형이고 동일한 가공 단계를 갖지만, 더 높은 두께를 갖는다.

예 9는 붕소 고함유 보로실리케이트 유리이며, 더 낮은 DoL을 갖는다. 그러나, 예 4와 동일한 챔퍼 가공 단계 그리고 강인화 단계 후에도, 그 굽힘 강도는 본 발명에서 주장하는 결과를 따른다. 이것은, 본 발명에서 설명하는 챔퍼 형상-굽힘 강도의 관계가 유리 유형에 관계없이 일반적으로 적용 가능하다는 증거이다.

예 10은 또 다른 챔퍼 가공 단계를 사용한다. 물품의 시작 두께는 210 μm인 반면, 최종 두께는 70 μm이다. 210 μm의 유리를 커팅한 다음 CNC 연삭하여 비교예 4와 동일한 챔퍼 형상을 얻는다. 이어서, 표면 또는 에지 보호 없이, 연삭된 210 μm 유리 샘플을 에칭 용액에 침지시킨다. 두께가 70 μm로 줄어들고 나면, 챔퍼 폭/높이 사이의 비도 변경된다. 또한, 강인화 단계 후의 굽힘 강도는 비교예 3, 5 또는 6에 비해 현저히 증가한다.

예 11은 예 1과 동일한 유리 유형이고, 예 4와 동일한 가공 단계를 가지나, 더 높은 두께를 갖는다.

예 12는 특수 예이며, 도 7과 도 8의 그래프에 포함되어 있지 않다. 이것은 매우 높은 챔퍼 폭/높이 비를 가지지만, 굽힘 강도는 챔퍼 폭/높이 비의 증가와 비교될 만한 범위까지 증가하지 않는다. 따라서, 최고의 굽힘 강도를 달성하기 위해 챔퍼 폭/높이의 비는 20 미만, 바람직하게는 15 미만, 바람직하게는 10 미만, 또는 더 바람직하게는 8 미만으로 제어되어야 한다.

예 13은 예 12와 동일한 유리 유형이며 동일한 가공 단계를 갖지만, 챔퍼 폭/높이 비는 더 작다. 표에서 알 수 있는 바와 같이, 예 13의 굽힘 강도는 예 12에 비해 더 높다.

Claims

0.4 mm 이하의 두께(t), 제1 표면(2), 제2 표면(3), 100 MPa 이상의 압축 응력(Compressive Stress, CS)에 의해 규정되는 압축 응력 영역, 및 상기 제1 표면(2)과 상기 제2 표면(3)을 연결하는 적어도 하나의 에지(4)를 갖는 화학적으로 강인화된 유리 물품에 있어서, 상기 적어도 하나의 에지(4)는 챔퍼 폭(A) 및 챔퍼 높이(B)를 갖는 적어도 하나의 챔퍼(5)를 갖고,
- 상기 챔퍼(5)는 1.5-20의 챔퍼 폭/챔퍼 높이의 비(A/B)를 갖고,
- 상기 챔퍼(5)는 0.5 이상의 챔퍼 폭/유리 두께의 비(A/t)를 갖는 것인, 화학적으로 강인화된 유리 물품.
제1항에 있어서, 유리 물품(1)은 ≤ 0.33 mm, 바람직하게는 ≤ 0.25 mm, 더 바람직하게는 ≤ 0.21 mm, 보다 바람직하게는 ≤ 0.18 mm, 또한 바람직하게는 ≤ 0.15 mm, 바람직하게는 ≤ 0.13 mm, 더 바람직하게는 ≤ 0.1 mm, 보다 바람직하게는 ≤ 0.08 mm, 또한 바람직하게는 ≤ 0.07 mm, 또한 바람직하게는 ≤ 0.05 mm, 또한 바람직하게는 ≤ 0.03 mm, 또한 바람직하게는 ≤ 0.01 mm 및/또는 ≥ 0.005 mm의 두께를 갖는 것인, 화학적으로 강인화된 유리 물품.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비(A/B)는 1.5-15, 바람직하게는 2-10, 바람직하게는 3-8, 더욱 바람직하게는 4-8인, 화학적으로 강인화된 유리 물품.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 에지(4)는, 비(A/B)를 갖는 상기 제1 표면(2)을 향한 제1 챔퍼(5) 및 비(A'/B')를 갖는 상기 제2 표면(3)을 향한 제2 챔퍼(5')를 갖고, 상기 제1 챔퍼(5) 및 상기 제2 챔퍼(5')는 상기 유리 물품(1)의 양측에서 본질적으로 대칭인, 화학적으로 강인화된 유리 물품.
제4항에 있어서, A/B와 A'/B'의 차이는 30% 미만, 바람직하게는 20% 미만, 또한 바람직하게는 10% 미만인, 화학적으로 강인화된 유리 물품.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비(A/t)는 > 0.5, 바람직하게는 > 0.6, 더 바람직하게는 > 0.8, 또한 바람직하게는 > 1, 보다 바람직하게는 > 1.2인, 화학적으로 강인화된 유리 물품.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 CS는 > 200 MPa, 바람직하게는 > 400 MPa, 또한 바람직하게는 > 600 MPa, 바람직하게는 > 700 MPa, 바람직하게는 > 800 MPa, 또한 바람직하게는 > 1000 MPa 및/또는 < 2000 MPa인, 화학적으로 강인화된 유리 물품.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, DoL이 > 1 μm 내지 < 40 μm인, 화학적으로 강인화된 유리 물품.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 물품(1)은, > 700 MPa, 바람직하게는 > 800 MPa, 바람직하게는 > 1000 MPa, 또한 바람직하게는 > 1200 MPa의 굽힘 강도(Bending Strength, BS)를 갖는 것인, 화학적으로 강인화된 유리 물품.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 물품(1)은, 150 MPa 이상, 바람직하게는 200 MPa 이상, 더 바람직하게는 300 MPa 이상, 또한 바람직하게는 400 MPa 이상, 또한 바람직하게는 500 MPa 이상의 차이(BS - CS)를 갖는 것인, 화학적으로 강인화된 유리 물품.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 물품(1)은, (여기서 "a"는 ≥ 4, 바람직하게는 ≥ 6, 더 바람직하게는 ≥ 8, 또한 바람직하게는 ≥ 10인 상수임)를 초과하는 평균 굽힘 강도(BS)를 갖는 것인, 화학적으로 강인화된 유리 물품.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 물품(1)의 평균 파손 굽힘 반경은 (여기서 "a"는 ≥ 4, 바람직하게는 ≥ 6, 더 바람직하게는 ≥ 8, 또한 바람직하게는 ≥ 10인 상수임) 미만인, 화학적으로 강인화된 유리 물품.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 물품(1)은, 파손 없이, (여기서 "a"는 ≥ 4, 바람직하게는 ≥ 6, 더 바람직하게는 ≥ 8, 또한 바람직하게는 ≥ 10인 상수임) 미만의 굽힘 반경을 갖는 것인, 화학적으로 강인화된 유리 물품.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에지(4)는 복수의 라운딩된, 실질적으로 반구형의 오목부(9)를 갖는 구조화된 섹션을 갖는 것인, 화학적으로 강인화된 유리 물품.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 물품(1)은, 상기 유리 물품(1) 상에 퇴적 또는 적층된 추가의 물질의 존재 또는 부재하에, 20 mm보다 높은 펜 드롭 파손 높이를 견딜 수 있는 것인, 화학적으로 강인화된 유리 물품.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 물품(1)은, 적어도 하나의 표면에 유기 또는 무기 물질이 코팅 또는 적층된 층을 포함하는 것인, 화학적으로 강인화된 유리 물품.
이미지 센서, 디스플레이 커버, 스크린 프로텍터와 같은, 플렉시블 및 폴더블 전자 기기용 커버 및 기판 분야에 있어서의, 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 화학적으로 강인화된 유리 물품의 용도.
디스플레이 기판 및 커버, 깨지기 쉬운 센서, 지문 센서 모듈 기판 또는 커버, 반도체 패키지, 박막 배터리 기판 및 커버, 폴더블 디스플레이의 응용 분야에 있어서의, 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 화학적으로 강인화된 유리 물품의 용도.