KR20230173683A - 저탄성 이온 교환성 유리 조성물 - Google Patents

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KR20230173683A
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Abstract

유리 조성물은 40 mol% 내지 56.5 mol% SiO2; 10 mol% 내지 25 mol% Al2O3; 12 mol% 내지 35 mol% B2O3; 9 mol% 내지 14.75 mol% Na2O; 0 mol% 내지 5 mol% K2O; 및 0 mol% 내지 3 mol% Li2O를 포함한다. 유리 조성물 중 Na2O, K2O 및 Li2O(즉, R2O)의 합은 9 mol% 내지 19 mol%일 수 있다. 유리 조성물 중 (R2O - Al2O3)/B2O3는 0.25 이하일 수 있다. 유리 조성물 중 R2O/Al2O3는 0.8 내지 1.5일 수 있다.

Description

저탄성 이온 교환성 유리 조성물
본 출원은 35 U.S.C. § 119 하에 2021년 4월 21일에 출원된 미국 가출원 번호 제63/177536호의 우선권을 청구하며, 그 내용은 전체가 참조로 본원에 포함된다.
본 명세서는 일반적으로 이온 교환성 유리 조성물에 관한 것이며, 특히 커버 유리 용도, 예를 들어 플렉서블 디스플레이용 커버 유리를 위한 낮은 모듈러스 유리 물품을 제공할 수 있는 이온 교환성 유리 조성물에 관한 것이다.
스마트폰, 태블릿, 휴대용 미디어 플레이어, 개인용 컴퓨터 및 카메라와 같은 많은 소비자 제품에는 디스플레이 커버 역할을 할 수 있는 커버 유리가 포함되어 있으며 터치 기능이 포함될 수 있다. 이러한 장치는 사용자가 딱딱한 표면에 떨어뜨리는 경우가 많으며, 이로 인해 커버 유리가 손상될 수 있고 장치 사용에 부정적인 영향을 미칠 수 있으며, 예를 들어 터치 기능이 저하될 수 있다.
소비자 전자 적용 분야를 위한 폴더블 또는 플렉시블(flexible) 디스플레이는 얇고 플렉시블 이온 교환 유리 물품의 이점을 누릴 수 있다. 유리 물품은 유리 표면에 압축 응력을 유발하는 이온 교환 공정을 통해 굴곡 파손(flexure failure)에 대한 저항력을 더욱 강화할 수 있다. 이온 교환 공정을 통해 발생하는 압축 응력은 무엇보다도 유리 물품의 파손을 일으킬 수 있는 결함을 방지하는 역할을 한다.
따라서, 커버 유리 적용을 포함하는 다양한 적용에 사용하기 위한 바람직한 기계적 성질을 갖는 이온 교환성 유리 조성물에 대한 지속적인 요구가 존재한다.
제1 관점 A1에 따르면, 유리 조성물은 40 mol% 이상 56.5 mol% 이하의 SiO2; 10 mol% 이상 25 mol% 이하의 Al2O3; 12 mol% 이상 35 mol% 이하의 B2O3; 9 mol% 이상 14.75 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 5 mol% 이하의 K2O; 및 0 mol% 이상 3 mol% 이하의 Li2O를 포함하며, 여기서 R2O는 9 mol% 이상 19 mol% 이하이고, 여기서 R2O는 Na2O, K2O 및 Li2O의 합이고; (R2O - Al2O3)/B2O3는 0.25 이하이며; 그리고 R2O/Al2O3는 0.8 이상 1.5 이하이다.
제2 관점 A2는 제1 관점 A1의 유리 조성물을 포함하며, 유리 조성물은 13 mol% 이상 30 mol% 이하의 B2O3를 포함한다.
제3 관점 A3는 제2 관점 A2의 유리 조성물을 포함하며, 유리 조성물은 18.5 mol% 이상 30 mol% 이하의 B2O3를 포함한다.
제4 관점 A4는 제1 관점 A1 내지 제3 관점 A3 중 어느 하나의 유리 조성물을 포함하며, 유리 조성물은 9.5 mol% 이상 14.5 mol% 이하의 Na2O를 포함한다.
제5 관점 A5는 제4 관점 A4의 유리 조성물을 포함하며, 유리 조성물은 10 mol% 이상 14.25 mol% 이하의 Na2O를 포함한다.
제6 관점 A6은 제1 관점 A1 내지 제5 관점 A5 중 어느 하나의 유리 조성물을 포함하며, 유리 조성물은 10.5 mol% 이상 23 mol% 이하의 Al2O3를 포함한다.
제7 관점 A7은 제6 관점 A6의 유리 조성물을 포함하며, 유리 조성물은 15 mol% 이상 23 mol% 이하의 Al2O3를 포함한다.
제8 관점 A8은 제1 관점 A1 내지 제7 관점 A7 중 어느 하나의 유리 조성물을 포함하며, (R2O - Al2O3)/B2O3는 -0.15 이상 0.25 이하이다.
제9 관점 A9는 제8 관점 A8에 따른 유리 조성물을 포함하며, (R2O - Al2O3)/B2O3는 -0.05 이상 0.2 이하이다.
제10 관점 A10은 제1 관점 A1 내지 제9 관점 A9 중 어느 하나의 유리 조성물을 포함하며, R2O/Al2O3는 0.85 이상 1.45 이하이다.
제11 관점 A11은 제10 관점 A10에 따른 유리 조성물을 포함하며, R2O/Al2O3는 0.9 이상 1.4 이하이다.
제12 관점 A12는 제1 관점 A1 내지 제9 관점 A9 중 어느 하나의 유리 조성물을 포함하며, R2O는 9.5 mol% 이상 18.5 mol% 이하이다.
제13 관점 A13은 제1 관점 A1 내지 제12 관점 A12 중 어느 하나의 유리 조성물을 포함하며, 유리 조성물은 0 mol% 이상 5 mol% 이하의 P2O5를 포함한다.
제14 관점 A14는 제1 관점 A1 내지 제13 관점 A13 중 어느 하나의 유리 조성물을 포함하며, 유리 조성물은 Li2O, MgO, CaO, ZnO, ZrO2, 또는 이들의 조합이 없거나 실질적으로 없다.
제15 관점 A15는 제1 관점 A1 내지 제14 관점 A14 중 어느 하나의 유리 조성물을 포함하며, 유리 조성물은 0 mol% 이상 0.1 mol% 이하의 SnO2를 포함한다.
제16 관점 A16은 다음을 포함하는 유리 물품을 포함한다: 40 mol% 이상 56.5 mol% 이하의 SiO2; 10 mol% 이상 25 mol% 이하의 Al2O3; 12 mol% 이상 35 mol% 이하의 B2O3; 9 mol% 이상 14.75 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 5 mol% 이하의 K2O; 및 0 mol% 이상 3 mol% 이하의 Li2O, 여기서: R2O는 9 mol% 이상 19 mol% 이하이고, 여기서 R2O는 Na2O, K2O 및 Li2O의 합이고; (R2O - Al2O3)/B2O3는 0.25 이하이고; R2O/Al2O3는 0.8 이상 1.5 이하이고; 그리고 이온 교환 전 유리 물품의 영률은 40 GPa 이상 70 GPa 이하이다.
제17 관점 A17은 제16 관점 A16의 유리 물품을 포함하며, 이온 교환 전 유리 물품의 영률은 45 GPa 이상 68 GPa 이하이다.
제18 관점 A18은 제16 관점 A16 또는 제17 관점 A17의 유리 물품을 포함하며, 이온 교환 전 유리 물품의 액상 점도는 50 kP 이상이다.
제19 관점 A19는 제16 관점 A16 내지 제18 관점 A18 중 어느 하나의 유리 물품을 포함하며, 유리 물품의 최대 압축 응력은 400 MPa 이상 900 MPa 이하이다.
제20 관점 A20은 제19 관점 A19에 따른 유리 물품을 포함하며, 유리 물품의 최대 압축 응력은 450 MPa 이상 850 MPa 이하이다.
제21 관점 A21은 제16 관점 A16 내지 제20 관점 A20 중 어느 하나의 유리 물품을 포함하며, 유리 물품의 두께가 35 ㎛ 이상 400 ㎛ 이하이고, 유리 물품의 압축 깊이는 5 ㎛ 이상 40 ㎛ 이하이다.
제22 관점 A22는 제21 관점 A21에 따른 유리 물품을 포함하며, 유리 물품의 압축 깊이는 10 ㎛ 이상 35 ㎛ 이하이다.
제23 관점 A23은 제16 관점 A16 내지 제22 관점 A22 중 어느 하나의 유리 물품을 포함하며, 유리 물품의 압축 깊이는 유리 물품 두께의 5% 이상 20% 이하이다.
제24 관점 A24는 제16 관점 A16 내지 제23 관점 A23 중 어느 하나의 유리 물품을 포함하며, 유리 물품의 최대 중심 장력은 200 MPa 이상 450 MPa 이하이다.
제25 관점 A25는 제16 관점 A16 내지 제24 관점 A24 중 어느 하나의 유리 물품을 포함하며, 유리 물품은 7.12 mm의 플래튼 간격으로 구부러지고, 구부러진 유리 물품의 최대 중심 장력은 물품 두께 50 ㎛에서 340 MPa 이상 450 MPa 이하이다.
제26 관점 A26은 다음을 포함하는 소비자 전자 장치이다: 전면, 후면 및 측면을 갖는 하우징; 하우징 내에 적어도 부분적으로 제공되는 전기 구성요소로서, 상기 전기 구성요소는 적어도 컨트롤러, 메모리 및 디스플레이, 상기 디스플레이는 하우징의 전면에 또는 하우징의 전면에 인접하여 제공되는, 전기 구성요소; 및 디스플레이 위에 배치된 관점 16 A16 내지 관점 24 A24 중 어느 한 항의 유리 물품을 포함한다.
제27 관점 A27은 강화된 유리 물품의 제조 방법으로서, 이온 교환 용액에 유리 물품을 침지시키는 단계로서, 유리 물품은: 40 mol% 이상 56.5 mol% 이하의 SiO2; 10 mol% 이상 25 mol% 이하의 Al2O3; 12 mol% 이상 35 mol% 이하의 B2O3; 9 mol% 이상 14.75 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 5 mol% 이하의 K2O; 및 0 mol% 이상 3 mol% 이하의 Li2O를 포함하며, 여기서: R2O는 9 mol% 이상 19 mol% 이하이고, 여기서 R2O는 Na2O, K2O 및 Li2O의 합이고; (R2O - Al2O3)/B2O3는 0.25 이하이고; 그리고 R2O/Al2O3는 0.8 이상 1.5 이하인, 유리 물품 침지 단계; 350℃ 이상 480℃ 이하의 온도에서 1시간 이상 24시간 이하의 기간 동안 이온 교환 용액에서 유리 물품을 이온 교환하여 유리 물품의 표면에서 압축 깊이까지 연장되고 400 MPa 내지 900 MPa의 범위에서 최고 압축 응력 값을 포함하는 압축 응력 층을 달성하는 단계를 포함한다.
제28 관점 A28은 제27 관점 A27에 따른 방법으로서, 유리 물품의 두께는 35 ㎛ 이상 400㎛ 이하이고, 유리 물품의 압축 깊이는 5㎛ 이상 40㎛ 이하이다.
제29 관점 A29는 제27 관점 A27 또는 제28 관점 A28에 따른 방법으로서, 유리 물품의 최대 압축 응력은 400 MPa 이상 900 MPa 이하이다.
제30 관점 A30은 제27 관점 A27 내지 제29 관점 A29 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 이온 교환 전 유리 물품의 영률은 40 GPa 이상 70 GPa 이하이다.
제31 관점 A31은 제27 관점 A27 내지 제30 관점 A30 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 유리 물품의 피크 중심 장력은 200 MPa 이상 450 MPa 이하이다.
제32 관점 A32는 제27 관점 A27 내지 제31 관점 A31 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 유리 물품은 7.12 mm의 플래튼(platen) 간격으로 구부러지고, 구부러진 유리 물품의 최대 중심 장력은 물품 두께 50 ㎛에서 340 MPa 이상 450 MPa 이하이다.
본 명세서에 기술된 유리 조성물의 추가적인 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명에 기재될 것이며 부분적으로는 해당 기술 분야의 숙련자에게 그 설명으로부터 쉽게 명백해지거나 청구범위와 첨부된 도면에 이어지는 상세한 설명을 포함하여 본 명세서에 기술된 구현 예를 실시함으로써 인식될 수 있을 것이다.
전술한 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명은 모두 다양한 구현 예를 설명하고 청구된 주제의 성격과 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀을 제공하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면은 다양한 구현 예의 추가 이해를 제공하기 위해 포함되었으며, 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 본 명세서에 기술된 다양한 구현 예를 예시하고, 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본원에 기술된 하나 이상의 구현 예에 따른 압축 응력 영역을 갖는 유리 물품의 단면 개략도이다.
도 2는 굽힘-유발 응력 하에 있는 유리 물품의 단면 개략도이다.
도 3은 굽힘-유발 응력 하에서 유리 물품의 이온 교환 및 굽힘 유발 응력의 중첩을 보여주는 플롯이다.
도 4는 본원에 설명된 하나 이상의 구현 예에 따른 유리 물품 중 임의의 것을 포함하는 전자 장치의 평면도이다.
도 5는 도 4의 전자 장치의 사시도이다.
이제 상대적으로 낮은 영률을 갖는 이온 교환성 유리 조성물의 다양한 구현예를 자세히 참조할 것이다. 구현 예에 따르면, 유리 조성물은 40 mol% 이상 56.5 mol% 이하의 SiO2; 10 mol% 이상 25 mol% 이하의 Al2O3; 12 mol% 이상 35 mol% 이하의 B2O3; 9 mol% 이상 14.75 mol% 이하의 Na2O; 0 mol% 이상 5 mol% 이하의 K2O; 및 0 mol% 이상 3 mol% 이하의 Li2O를 포함한다. 유리 조성물 중 Na2O, K2O 및 Li2O(즉, R2O)의 합은 9 mol% 이상 19 mol% 이하일 수 있다. 유리 조성물 중 (R2O - Al2O3)/B2O3는 0.25 이하일 수 있다. 유리 조성물 중 R2O/Al2O3는 0.8 이상 1.5 이하일 수 있다. 이온 교환 가능한 유리 조성물의 다양한 구현 예 및 그로부터 형성된 저 모듈러스 유리 물품을 강화하는 방법은 첨부된 도면을 구체적으로 참조하여 본 명세서에 설명될 것이다.
범위는 본 명세서에서 하나의 특정 값 "약" 및/또는 또 다른 특정 값 "약"까지로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현되는 경우, 다른 구현 예는 하나의 특정 값 및/또는 다른 특정 값을 포함한다. 유사하게, 선행사 "약"을 사용하여 값이 근사치로서 표현되는 경우, 특정 값이 또 다른 구현 예를 형성한다는 것이 이해될 것이다. 각 범위의 끝점은 다른 끝점과 관련하여 그리고 다른 끝점과 독립적으로 중요하다는 것이 추가로 이해될 것이다.
본 명세서에 사용된 방향 용어(예를 들어 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽, 앞, 뒤, 상단, 하단)는 단지 도면을 참조하여 작성된 것이며 절대적인 방향을 의미하는 것은 아니다.
달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 여기에 설명된 임의의 방법은 그 단계가 특정 순서로 수행되거나 장치의 특정 방향이 요구되는 것을 요구하는 것으로 해석되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 그 단계에 따라야 할 순서를 실제로 기재하지 않거나, 장치 청구항이 개별 구성요소에 대한 순서나 방향을 실제로 기재하지 않거나, 청구범위나 설명에 달리 구체적으로 언급되지 않은 경우, 단계가 특정 순서로 제한되거나 장치 구성요소에 대한 특정 순서 또는 방향이 언급되지 않은 경우, 어떤 면에서도 순서나 방향을 추론할 의도는 없다. 이는 단계 배열, 작업 흐름, 구성 요소 순서 또는 구성 요소 방향과 관련된 논리 문제; 문법적 구성이나 구두점에서 파생된 단순한 의미, 그리고 명세서에 설명된 실시예의 수 또는 유형을 포함하는 해석에 대한 가능한 모든 비명시적 근거에 적용된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 단수형 "a", "an" 및 "the"는 문맥에서 달리 명시하지 않는 한 복수형을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "a" 구성요소에 대한 언급은 문맥상 달리 명확하게 나타내지 않는 한, 둘 이상의 그러한 구성요소를 갖는 측면을 포함한다.
본 명세서에 기술된 유리 조성물의 구현 예에서, 구성 성분(예를 들어, SiO2, Al2O3 등)의 농도는 달리 명시되지 않는 한 산화물 기준으로 mol%(mol%)로 명시된다.
유리 조성물 중 특정 구성 성분의 농도 및/또는 부재를 설명하기 위해 사용되는 용어 "실질적으로 없음"은 구성 성분이 유리 조성물에 의도적으로 첨가되지 않음을 의미한다. 그러나 유리 조성물에는 미량의 구성 성분이 오염물질이나 트램프(tramp)로서 0.1 mol% 미만으로 포함될 수 있다.
유리 조성물 중 특정 구성 성분의 농도 및/또는 부재를 기술하기 위해 사용되는 용어 "0 mol%" 및 "없는"은 구성 성분이 유리 조성물에 존재하지 않음을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 "파괴 인성"이라는 용어는 KIc 값을 의미하며 쉐브론 노치 쇼트바 방법으로 측정된다. 쉐브론 노치 쇼트바(CNSB) 방법은 Reddy, K.P.R. 등, "Fracture Toughness Measurement of Glass and Ceramic Materials Using Chevron-Notched Specimens", J. Am. Ceram. Soc., 71 [6], C-310-C-313 (1988)에 기재된 방법이며, 단 Y*m은 Bubsey, R.T. 등 "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 방정식 5를 사용하여 계산된다. 본원에 보고된 파괴 인성 값은 비-이온 교환된 유리, 즉, 이온 교환 공정이 유리 상에서 수행되기 이전에 존재하는 조성물에서 측정되었다.
본 명세서에 사용된 "Vogel-Fulcher-Tamman('VFT') 관계"라는 용어는 점도의 온도 의존성을 설명하고 다음 식으로 표시된다:
[식]
여기서 η는 점도이다. VFT A, VFT B 및 VFT To를 결정하기 위해 주어진 온도 범위에서 유리 조성물의 점도를 측정한다. 그런 다음 점도 대 온도의 원시 데이터를 최소 제곱 피팅을 통해 VFT 방정식에 맞춰 A, B 및 To를 얻는다. 이러한 값을 사용하여 연화점 초과의 온도에서 점도점(예: 200P 온도, 35kP 온도 및 200kP 온도)을 계산할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "융점"은 ASTM C338에 따라 측정된 유리 조성물의 점도가 200 포이즈인 온도를 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "연화점"은 유리 조성물의 점도가 1x107. 6포이즈인 온도를 의미한다. 연화점은 ASTM C1351M과 유사하게 온도에 따른 무기 유리의 점도를 107 내지 109 포이즈로 측정하는 평행평판점도법(parallel plate viscosity method)에 따라 측정된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "어닐링점" 또는 "유효 어닐링 온도"는 ASTM C598에 따라 측정된 유리 조성물의 점도가 1x1013.18 포이즈인 온도를 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "변형점"은 ASTM C598에 따라 측정된 유리 조성물의 점도가 1x1014.68 포이즈인 온도를 의미한다.
본 명세서에 기술된 밀도는 ASTM C693-93의 부력 방법(buoyancy method)으로 측정된다.
본 명세서에 사용된 용어 "CTE"는 300℃ 냉각 시 유리 조성물의 순간 열팽창 계수(즉, 냉각 중에 측정된 300℃에서의 순간 CTE)를 의미한다.
본원에 사용된 용어 "액상 점도"는 실투 개시 시(즉, ASTM C829-81에 따른 구배로(gradient furnace) 방법으로 결정된 액상 온도에서) 유리 조성물의 점도를 의미한다.
본 명세서에 사용된 용어 "액상 온도"는 ASTM C829-81에 따른 구배로 방법으로 결정된 바와 같이 유리 조성물이 실투되기 시작하는 온도를 의미한다.
본 명세서에 기술된 유리 조성물의 탄성 계수(영률이라고도 함)는 기가파스칼(GPa) 단위로 제공되며 ASTM C623에 따라 측정된다.
본 명세서에 기재된 유리 조성물의 전단 계수는 기가파스칼(GPa) 단위로 제공된다. 유리 조성물의 전단 계수는 ASTM C623에 따라 측정된다.
본 명세서에 기술된 푸아송 비는 ASTM C623에 따라 측정된다.
본원에 기술된 굴절률은 ASTM E1967에 따라 측정된다.
본 명세서에서 사용된 "최고 압축 응력"은 압축 응력 영역 내에서 측정된 최고 압축 응력(CS) 값을 의미한다. 구현 예에서, 최대 압축 응력은 유리 물품의 표면에 위치한다. 다른 구현 예에서, 최대 압축 응력은 표면 아래 깊이에서 발생할 수 있으며, 이는 압축 응력 프로파일에 "매립된 피크(buried peak)"의 모양을 제공한다. 달리 명시하지 않는 한, 압축 응력(표면 CS 포함)은 시판되는 기기, 예를 들어 Orihara Industrial Co., Ltd.(일본)에서 제조한 FSM-6000을 사용하여 표면 응력 측정기(FSM)로 측정한다. 표면 응력 측정은 유리 물품의 복굴절과 관련된 응력 광학 계수(SOC)의 정확한 측정에 의존한다. SOC는 "Standard Test Method for measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"이라는 제목의 ASTM C770-16에 설명된 절차 C(유리 디스크 방법)에 따라 측정된다. 최대 중심 장력(CT) 값은 SCALP-05 휴대용 산란광 편광기와 같은 산란광 편광기(SCALP)를 사용하여 측정된다. 본 명세서의 중심 장력(CT)에 대한 값 보고는 달리 명시하지 않는 한 최대 중앙 장력을 나타낸다.
해당 분야에서 일반적으로 사용되는 관례에 따르면, 압축 또는 압축 응력(CS)은 음(즉, <0) 응력으로 표현되고 인장 또는 인장 응력은 양(즉, >0) 응력으로 표현된다. 그러나 본 설명 전반에 걸쳐 CS는 양수 또는 절대값(즉, 본 명세서에 인용된 바와 같이 CS = |CS|)으로 표현된다.
본 명세서에서 사용된 "압축 깊이"(DOC)는 유리 물품 내의 응력이 압축에서 인장으로 변하는 깊이를 의미한다. DOC에서 응력은 압축 응력에서 인장 응력으로 교차하므로 응력 값이 0으로 표시된다. 압축 깊이는 SCALP-05 휴대용 산란광 편광기와 같은 산란광 편광기(SCALP)를 사용하여 측정할 수 있다. 본 명세서에 사용된 "층의 깊이"(DOL)는 금속 산화물의 이온이 유리 물품 내로 확산되어 이온 농도가 최소값에 도달하는 유리 물품 내의 깊이를 의미한다. DOL은 전자탐침 미세분석(EPMA)을 사용하여 측정될 수 있다.
전통적으로 본래 리지드한 제품과 구성요소의 플렉시블 버전이 새로운 적용을 위해 개념화되고 있다. 예를 들어, 플렉시블 전자 장치는 곡면 디스플레이 및 웨어러블 장치와 같은 새로운 응용 분야에 대한 기회를 제공하는 얇고 가벼우며 플렉시블 특성을 제공할 수 있다. 이러한 전자 장치 중 일부는 플렉서블 디스플레이를 사용할 수도 있다. 플렉시블 디스플레이는 특히 터치 스크린 기능이 있거나 접힐 수 있는 플렉시블 디스플레이의 경우 작은 굽힘 반경에서 파손에 대한 저항력을 가져야 한다. 기존의 플렉시블 유리 물품은 굽힘 응용 분야에 사용할 수 있지만, 이러한 기존 물품은 균열 및/또는 파손 없이 더 단단한 굽힘(즉, 작은 굽힘 반경)을 가능하게 하는 원하는 기계적 성질을 제공하지 못할 수 있다.
전술한 문제를 완화하는 유리 조성물이 본원에 개시된다. 구체적으로, 본원에 개시된 유리 조성물은 상대적으로 높은 농도의 B2O3를 포함하며, 이는 그로부터 형성된 유리 물품이 상대적으로 더 단단한 굽힘을 받을 수 있도록 상대적으로 낮은 영률을 갖는 유리 조성물을 생성한다. 상대적으로 낮은 영률은 또한 중심 장력을 감소시켜 유리 물품이 구부러질 때 작은 조각으로 조각나는 것을 방지하고 응력 강도를 감소시켜 균열 성장과 유리 파손을 방지한다.
본 명세서에 기술된 유리 조성물은 알루미노보로실리케이트 유리 조성물로서 기술될 수 있으며 SiO2, Al2O3 및 B2O3를 포함한다. 본 명세서에 기술된 유리 조성물은 또한 유리 조성물의 이온 교환성을 가능하게 하기 위해 Na2O와 같은 알칼리 산화물을 포함한다.
SiO2는 본 명세서에 기술된 유리 조성물의 주요 유리 형성제이며 유리 조성물의 네트워크 구조를 안정화시키는 기능을 할 수 있다. 유리 조성물 중 SiO2의 농도는 기본적인 유리 형성 능력을 제공하기 위해 충분히 높아야 한다(예를 들어, 40 mol% 이상). 순수한 SiO2 유리 또는 고 SiO2 유리의 용융 온도는 바람직하지 않게 높기 때문에, 유리 조성물의 융점을 제어하기 위해 SiO2의 양을 제한(예를 들어, 56.5 mol% 이하)할 수 있다. 따라서, SiO2의 농도를 제한하는 것은 유리 조성물의 용융성 및 성형성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있다.
따라서, 구현 예에서, 유리 조성물은 40 mol% 이상 56.5 mol% 이하의 SiO2를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 SiO2의 농도는 40 mol% 이상, 42 mol% 이상, 44 mol% 이상, 또는 심지어 46 mol% 이상일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 SiO2의 농도는 56.5 mol% 이하, 56 mol% 이하, 54 mol% 이하, 또는 심지어 52 mol% 이하일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 SiO2의 농도는 40 mol% 이상 56.5 mol% 이하, 40 mol% 이상 56 mol% 이하, 40 mol% 이상 54 mol% 이하, 40 mol% 이상 52 mol% 이하, 42 mol% 이상 56.5 mol% 이하 %, 42 mol% 이상 56 mol% 이하, 42 mol% 이상 54 mol% 이하, 42 mol% 이상 52 mol% 이하, 44 mol% 이상 56.5 mol% 이하, 44 mol% 이상 56 mol% 이하, 44 mol% 이상 54 mol% 이하, 44 mol% 이상 52 mol% 이하, 40 mol% 이상 56.5 mol% 이하, 46 mol% 이상 56 mol% 이하, 46 mol% 이상 54 mol% 이하, 또는 심지어 46 mol% 이상 52 mol% 이하 % 또는 이러한 끝점 중 하나에서 형성된 임의의 그리고 모든 하위 범위일 수 있다.
SiO2와 마찬가지로 Al2O3도 유리 네트워크를 안정화할 수 있으며 추가적으로 유리 조성물에 향상된 기계적 특성과 화학적 내구성을 제공한다. Al2O3의 양은 또한 유리 조성물의 점도를 제어하기 위해 조정될 수 있다. 또한 Al2O3는 알루민산 나트륨(NaAlO2)을 형성하여 유리 조성물에 존재하는 Na2O의 전하 균형을 유지함으로써 붕소를 3배위 상태로 유지하여 영률을 줄이는 데 도움이 된다. Al2O3의 농도는 유리 조성물이 원하는 영률(예를 들어, 40 GPa 이상 70 GPa 이하)을 갖도록 충분히 높아야 한다(예를 들어, 10 mol% 이상). 그러나, Al2O3의 함량이 너무 높으면(예를 들어, 25 mol% 초과), 용융물의 점도가 증가하여 유리 조성물의 성형성이 저하될 수 있다. 구현 예들에서, 유리 조성물은 10 mol% 이상 및 25 mol% 이하의 Al2O3를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 10.5 mol% 이상 및 23 mol% 이하의 Al2O3를 포함할 수 있다. 구현 예들에서, 유리 조성물은 15 mol% 이상 및 23 mol% 이하의 Al2O3를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 Al2O3의 농도는 10 mol% 이상, 10.5 mol% 이상, 11 mol% 이상, 11.5 mol% 이상, 12 mol% 이상, 12.5 mol% 이상, 또는 심지어 13 mol% 이상일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 Al2O3의 농도는 25 mol% 이하, 23 mol% 이하, 20 mol% 이하, 18 mol% 이하, 또는 심지어 16 mol% 이하이다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 Al2O3의 농도는 10 mol% 이상 25 mol% 이하, 10 mol% 이상 23 mol% 이하, 10 mol% 이상 20 mol% 이하, 10 mol% 이상 18 mol% 이하, 10 mol% 이상 16 mol% 이하, 10.5 mol% 이상 25 mol% 이하, 10.5 mol% 이상 23 mol% 이하, 10.5 mol% 이상 20 mol% 이하, 10.5 mol% 이상 18 mol% 이하, 10.5 mol% 이상 16 mol% 이하, 11 mol% 이상 25 mol% 이하, 11 mol% 이상 23 mol% 이하, 11 mol% 이상 20 mol% 이하, 11 mol% 이상 18 mol% 이하, 11 mol% 이상 16 mol% 이하, 11.5 mol% 이상 25 mol% 이하, 11.5 mol% 이상 23 mol% 이하, 11.5 mol% 이상 20 mol% 이하, 11.5 mol% 이상 18 mol% 이하, 11.5 mol% 이상 16 mol% 이하, 12 mol% 이상 25 mol% 이하, 12 mol% 이상 및 23 mol% 이하, 12 mol% 이상 20 mol% 이하, 12 mol% 이상 18 mol% 이하, 12 mol% 이상 16 mol% 이하, 12.5 mol% 이상 25 mol% 이하, 12.5 mol% 이상 23 mol% 이하, 12.5 mol% 이상 20 mol% 이하, 12.5 mol% 이상 18 mol% 이하, 12.5 mol% 이상 16 mol% 이하, 13 mol% 이상 25 mol% 이하, 13 mol% 이상 23 mol% 이하, 13 mol% 이상 20 mol% 이하, 13 mol% 이상 18 mol% 이하, 또는 심지어 13 mol% 이상 16 mol% 이하, 또는 이들 끝점으로부터 형성되는 임의의 그리고 모든 하위 범위일 수 있다.
B2O3는 유리 조성물의 영률을 감소시켜 그로부터 형성된 유리 물품의 중심 장력과 응력 강도를 줄이는 데 도움이 된다. 존재하는 붕소가 알칼리 산화물(예: Na2O, Li2O 및 K2O) 또는 2가 양이온 산화물(예: MgO, CaO, SrO, BaO 및 ZnO)과 전하 균형을 이루지 않는 경우 붕소는 삼각 배위 상태가 될 것이며(또는 3배위 붕소), 이는 유리의 구조를 열어준다. 이러한 3배위 붕소 원자 주변의 네트워크는 사면체 배위(또는 4배위) 붕소만큼 리지드하지 않다. 이론에 구애됨이 없이, 3배위 붕소를 포함하는 유리 조성물은 4배위 붕소와 비교하여 균열 형성 전에 어느 정도의 변형(예를 들어 플렉싱 및/또는 굽힘)을 견딜 수 있는 것으로 여겨진다. 일부 변형을 허용함으로써 비커스 압입 균열 시작 임계값이 증가한다. 3배위된 붕소를 포함하는 유리 조성물의 파괴 인성 또한 증가할 수 있다. B2O3는 또한 유리 조성물의 용융 온도를 감소시킬 수 있다.
B2O3의 농도는 성형성을 향상시키고 유리 조성물의 영률을 감소시키기 위해 충분히 높아야 한다(예: 12 mol% 이상). 그러나 B2O3의 함량이 너무 높으면 화학적 내구성과 액상 점도가 저하될 수 있으며, 용융 시 B2O3의 휘발 및 증발을 제어하기 어려워진다. 따라서, 유리 조성물의 화학적 내구성 및 제조성을 유지하기 위해 B2O3의 함량을 제한할 수 있다(예를 들어, 35mol% 이하로).
구현 예들에서, 유리 조성물은 12 mol% 이상 및 35 mol% 이하의 B2O3를 포함할 수 있다. 구현 예들에서, 유리 조성물은 13 mol% 이상 및 30 mol% 이하의 B2O3를 포함할 수 있다. 구현 예들에서, 유리 조성물은 18.5 mol% 이상 30 mol% 이하의 B2O3를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 B2O3의 농도는 12 mol% 이상, 13 mol% 이상, 14 mol% 이상, 16 mol% 이상, 17 mol% 이상, 또는 심지어 18.5 mol% 이상일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 B2O3의 농도는 35 mol% 이하, 30 mol% 이하, 28 mol% 이하, 26 mol% 이하, 또는 심지어 24mol% 이하이다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 B2O3의 농도는 12 mol% 이상 35 mol% 이하, 12 mol% 이상 30 mol% 이하, 12 mol% 이상 28 mol% 이하, 12 mol% 이상 26 mol% 이하, 12 mol% 이상 24 mol% 이하, 13 mol% 이상 35 mol% 이하, 13 mol% 이상 30 mol% 이하, 13 mol% 이상 28 mol% 이하, 13 mol% 이상 26 mol% 이하, 13 mol% 이상 24 mol% 이하, 14 mol% 이상 % 35 mol% 이하, 14 mol% 이상 30 mol% 이하, 14 mol% 이상 28 mol% 이하, 14 mol% 이상 28 mol% 이상 14 mol% 이상 26 mol% 이하, 14 mol% 이상 24 mol% 이하, 15 mol% 이상 35 mol% 이하, 15 mol% 이상 30 mol% 이하, 15 mol% 이상 28 mol% 이하, 15 mol% 이상 26 mol% 이하, 15 mol% 이상 24 mol% 이하, 16 mol% 이상 35 mol% 이하, 16 mol% 이상 및 30 mol% 이하, 16 mol% 이상 28 mol% 이하, 16 mol% 이상 26 mol% 이하, 16 mol% 이상 24 mol% 이하, 17 mol% 이상 35 mol% 이하, 17 mol% 이상 30 mol% 이하, 7 mol% 이상 28 mol% 이하, 17 mol% 이상 26 mol% 이하, 17 mol% 이상 24 mol% 이하, 18.5 mol% 이상 35 mol% 이하, 18.5 mol% 이상 30 mol% 이하, 18.5 mol% 이상 28 mol% 이하, 18.5 mol% 이상 26 mol% 이하, 또는 심지어 18.5 mol% 이상 24 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중으로부터 형성된 임의의 그리고모든 하위-범위일 수 있다.
전술한 바와 같이, 유리 조성물은 유리 조성물의 이온 교환성을 가능하게 하기 위해 Na2O와 같은 알칼리 산화물을 함유할 수 있다. Na2O는 유리 조성물의 이온 교환성을 돕고 유리 조성물의 연화점을 감소시켜 유리의 성형성을 증가시킨다. 구현 예에서, 유리 조성물은 9 mol% 이상 14.75 mol% 이하의 Na2O를 포함할 수 있다. 구현 예들에서, 유리 조성물은 9.5 mol% 이상 14.5 mol% 이하의 Na2O를 포함할 수 있다. 구현 예들에서, 유리 조성물은 10 mol% 이상 14.25 mol% 이하의 Na2O를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물에 존재하는 Na2O의 농도는 9 mol% 이상, 9.5 mol% 이상, 10 mol% 이상, 10.5 mol% 이상, 11 mol% 이상, 11.5 mol% 이상, 또는 심지어 12 mol% 이상일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물에 존재하는 Na2O의 농도는 14.75 mol% 이하, 14.5 mol% 이하, 또는 심지어 14.25 mol% 이하일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물에 존재하는 Na2O의 농도는 9 mol% 이상 14.75 mol% 이하, 9 mol% 이상 14.5 mol% 이하, 9 mol% 이상 14.25 mol% 이하, 9.5 mol% 이상 14.75 mol% 이하, 9.5 mol% 이상 14.5 mol% 이하, 9.5 mol% 이상 14.25 mol% 이하, 10 mol% 이상 14.75 mol% 이하, 10 mol% 이상 14.5 mol% 이하, 10 mol% 이상 14.25 mol% 이하, 10.5 mol% 이상 14.75 mol% 이하, 10.5 mol% 이상 14.5 mol% 이하, 10.5 mol% 이상 14.25 mol% 이하, 11 mol% 이상 14.75 mol% 이하, 11 mol% 이상 14.5 mol% 이하, 11 mol% 이상 14.25 mol% 이하, 11.5 mol% 이상 14.75 mol% 이하, 11.5 mol% 이상 14.5 mol% 이하, 11.5 mol% 이상 14.25 mol% 이하, 12 mol% 이상 14.75 mol% 이하, 12 mol% 이상 14.5 mol% 이하, 또는 심지어 12 mol% 이상 14.25 mol% 이하, 또는 임의의 이들 끝점으로부터 형성된 임의의 그리고 모든 하위- 범위일 수 있다.
본 명세서에 기술된 유리 조성물은 Na2O 이외의 알칼리 금속 산화물, 예컨대 K2O 및 Li2O를 추가로 포함할 수 있다. K2O가 포함되면 이온 교환을 촉진하고 압축 깊이를 증가시키며 융점을 낮추어 유리 조성물의 성형성을 향상시킬 수 있다. 그러나 K2O를 너무 많이 첨가하면 표면 압축 응력과 융점이 너무 낮아질 수 있다. 이에 따라, 구현 예에서 유리 조성물에 첨가되는 K2O의 양이 제한될 수 있다. 구현 예들에서, 유리 조성물은 0 mol% 이상 및 5 mol% 이하의 K2O를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 K2O의 농도는 0 mol% 이상, 1 mol% 이상, 또는 심지어 2 mol% 이상일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 K2O의 농도는 5 mol% 이하 또는 심지어 4.5 mol% 이하일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 K2O의 농도는 0 mol% 이상 5 mol% 이하, 0 mol% 이상 4.5 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 4.5 mol% 이하, 1 mol% 이상 5 mol% 이하, 1 mol% 이상 4.5 mol% 이하, 2 mol% 이상 5 mol% 이하, 또는 심지어 2 mol% 이상 4.5 mol% 이하, 또는 임의의 이들 끝점으로부터 형성된 임의의 그리고 모든 하위 범위일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물에는 K2O가 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
Li2O는 유리 조성물의 이온 교환성을 돕는 것 외에도 융점을 낮추고 유리 조성물의 성형성을 향상시킨다. 구현 예에서, 유리 조성물은 0 mol% 이상 및 3 mol% 이하의 Li2O를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 Li2O의 농도는 0 mol% 이상, 0.5 mol% 이상, 또는 심지어 1 mol% 이상일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 Li2O의 농도는 3 mol% 이하 또는 심지어 2 mol% 이하일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 Li2O의 농도는 0 mol% 이상 3 mol% 이하, 0 mol% 이상 2 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 3 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 2 mol% 이하, 1 mol% 이상 3 mol% 이하, 또는 심지어 1 mol% 이상 및 2 mol% 이하, 또는 이들 임의의 끝점으로부터 형성된 임의의 그리고 모든 서브-범위일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 Li2O가 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, R2O는 Na2O, K2O 및 Li2O의 합(mol%)이다(즉, R2O = Na2O(mol%) + K2O(mol%) + Li2O(mol%)가 유리 조성물에 존재함). Na2O, K2O 및 Li2O와 같은 알칼리 산화물은 유리 조성물의 연화점 및 성형 온도를 낮추는 데 도움을 주어 예를 들어 유리 조성물 중 더 많은 양의 SiO2로 인한 유리 조성물의 연화점 및 성형 온도 증가를 상쇄한다. 예를 들어, 유리 조성물에 알칼리 산화물의 조합(예를 들어, 2종 이상의 알칼리 산화물)을 포함시킴으로써 연화점 및 성형 온도의 감소를 더욱 감소시킬 수 있는데, 이러한 현상을 '혼합 알칼리 효과'라고 한다. 그러나, 알칼리 산화물의 양이 너무 많으면 유리 조성물의 평균 열팽창 계수가 100 x 10-7/℃보다 크게 증가하여 바람직하지 않을 수 있는 것으로 밝혀졌다.
구현 예에서, 유리 조성물 중 R2O의 농도는 9 mol% 이상 19 mol% 이하일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 R2O의 농도는 9.5 mol% 이상 18.5 mol% 이하일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 R2O의 농도는 9 mol% 이상, 9.5 mol% 이상, 10 mol% 이상, 10.5 mol% 이상, 10.5 mol% 이상, 11 mol% 이상, 11.5 mol% 이상, 또는 심지어 12 mol% 이상일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 R2O의 농도는 19 mol% 이하, 18.5 mol% 이하, 18 mol% 이하, 17.5 mol% 이하, 또는 심지어 17mol% 이하일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 R2O의 농도는 9 mol% 이상 18.5 mol% 이하, 9 mol% 이상 18 mol% 이하, 9 mol% 이상 17.5 mol% 이하, 9 mol% 이상 17 mol% 이하, 9.5 mol% 이상 18.5 mol% 이하, 9.5 mol% 이상 18 mol% 이하, 9.5 mol% 이상 17.5 mol% 이하, 9.5 mol% 이상 17 mol% 이하, 10 mol% 이상 18.5 mol% 이하, 10 mol% 이상 18 mol% 이하, 10 mol% 이상 % 17.5 mol% 이하, 10 mol% 이상 17 mol% 이하, 10.5 mol% 이상 18.5 mol% 이하, 10.5 mol% 이상 18 mol% 이하, 10.5 mol% 이상 17.5 mol% 이하, 10.5 mol% 이상 17 mol% 이하, 11 mol% 이상 18.5 mol% 이하, 11 mol% 이상 18 mol% 이하, 11 mol% 이상 17.5 mol% 이하, 11 mol% 이상 17 mol% 이하, 11.5 mol% 이상 18.5 mol% 이하, 11.5 mol% 이상 및 18 mol% 이하, 11.5 mol% 이상 17.5 mol% 이하, 11.5 mol% 이상 17 mol% 이하, 12 mol% 이상 18.5 mol% 이하, 12 mol% 이상 18 mol% 이하, 12 mol% 이상 17.5 mol% 이하, 또는 12 mol% 이상 17 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 임의의 것으로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위일 수 있다.
구현 예에서, 유리 조성물에서 B2O3에 대한 R2O 및 Al2O3의 차이(즉, (R2O(mol%) - Al2O3(mol%))/B2O3(mol%))의 비율은 붕소가 3배위 상태에 있음을 보장하려면 0.25 이하이다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 (R2O - Al2O3)/B2O3는 -0.15 이상 0.25 이하일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 (R2O - Al2O3)/B2O3는 -0.05 이상 0.2 이하일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 (R2O - Al2O3)/B2O3는 0.25 이하 또는 심지어 0.2 이하일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 (R2O - Al2O3)/B2O3는 -0.15 이상, -0.05 이상, 또는 심지어 0 이상일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 (R2O - Al2O3)/B2O3는 -0.15 이상 0.25 이하, -0.15 이상 0.2 이하, -0.05 이상 0.25 이하, -0.05 이상 0.2 이하, 0 이상 0.25 이하, 0 이상 0.2 이하, 또는 이들 끝점 중 임의의 것으로부터 형성된 임의의 모든 하위-범위일 수 있다.
구현 예에서, 유리 조성물 중 R2O와 Al2O3의 비율(즉, R2O(mol%)/Al2O3(mol%))은 용융성을 향상시키고 후 이온 교환 후 응력 이동(relacation)을 줄이기 위해 0.8 이상 1.5 이하이다. R2O/Al2O3가 0.8 미만인 경우, 유리 조성물이 용융되기 어려워지고 결함(예: 용융되지 않은 원료)이 발생할 수 있다. R2O/Al2O3가 1.5보다 크면 유리 조성물에 비-브리징(non-bridging) 산소가 과잉 존재할 수 있으며, 이로 인해 이온 교환 과정에서 변형점이 감소하고 응력 완화가 발생하여 표면 압축 응력이 낮아질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 R2O/Al2O3는 0.85 이상 1.45 이하일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 R2O/Al2O3는 0.9 이상 1.4 이하일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 R2O/Al2O3는 0.8 이상, 0.85 이상, 0.9 이상, 또는 심지어 0.95 이상일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 R2O/Al2O3는 1.5 이하, 1.45 이하, 1.4 이하, 1.35 이하, 또는 심지어 1.3 이하일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 R2O/Al2O3는 0.8 이상 1.5 이하, 0.8 이상 1.45 이하, 0.8 이상 1.4 이하, 0.8 이상 1.35 이하, 0.8 이상 1.3 이하, 0.85 이상 1.5 이하, 0.85 이상 1.45 이하, 0.85 이상 1.4 이하, 0.85 이상 1.35 이하, 0.85 이상 1.3 이하, 0.9 이상 1.5 이하, 0.9 이상 1.45 이하, 0.9 이상 1.4 이하, 0.9 이상 1.35 이하, 0.9 이상 1.3 이하, 0.95 이상 1.5 이하, 0.95 이상 1.45 이하, 0.95 이상 1.4 이하, 0.95 이상 1.35 이하, 또는 심지어 0.95 이상 1.3 이하, 또는 임의의 이들 끝점으로부터 형성된 임의의 모든 하위-범위일 수 있다.
본 명세서에 기재된 유리 조성물은 P2O5를 추가로 포함할 수 있다. P2O5는 유리 조성물의 영률을 감소시킬 수 있으며, 이는 그로부터 형성된 유리 물품의 중심 장력 및 응력 강도를 줄이는 데 도움이 된다. P2O5는 또한 용융 온도와 액상 온도를 낮출 수 있으며 이온 교환에 필요한 시간이 줄어들도록 이온 간 확산도를 증가시킬 수 있다. 구현 예들에서, 유리 조성물은 0 mol% 이상 5 mol% 이하의 P2O5를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 P2O5의 농도는 0 mol% 이상, 1 mol% 이상, 2 mol% 이상, 또는 심지어 3 mol% 이상일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 P2O5의 농도는 5 mol% 이하 또는 심지어 4 mol% 이하일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 P2O5의 농도는 0 mol% 이상 5 mol% 이하, 0 mol% 이상 4 mol% 이하, 1mol% 이상 5mol% 이하, 1mol% 이상 4mol% 이하, 2mol% 이상 5mol% 이하, 2 mol% 이상 4 mol% 이하, 3 mol% 이상 5 mol% 이하, 또는 심지어 3 mol% 이상 및 4 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 임의의 것으로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위일 수 있다. 구현 예들에서, 유리 조성물은 P2O5가 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
구현 예들에서, 본 명세서에 기술된 유리 조성물은 MgO를 더 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 2 mol% 이하의 MgO를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 MgO의 농도는 0 mol% 이상 또는 심지어 0.5 mol% 이상일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 MgO의 농도는 2 mol% 이하 또는 심지어 1 mol% 이하일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성 중 MgO의 농도는 0 mol% 이상 2 mol% 이하, 0 mol% 이상 1 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 2 mol% 이하, 또는 심지어 0.5 mol% 이상 1 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 임의의 것으로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물에는 MgO가 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
구현 예들에서, 본 명세서에 기술된 유리 조성물은 CaO를 더 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 2 mol% 이하의 CaO를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 CaO의 농도는 0 mol% 이상 또는 심지어 0.5 mol% 이상일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 CaO의 농도는 2 mol% 이하 또는 심지어 1 mol% 이하일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 CaO의 농도는 0 mol% 이상 2 mol% 이하, 0 mol% 이상 1 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 2 mol% 이하, 또는 심지어 0.5 mol% 이상 1 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 임의의 것으로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물에는 CaO가 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
구현 예들에서, 본 명세서에 기술된 유리 조성물은 ZnO를 더 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 2 mol% 이하의 ZnO를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 ZnO의 농도는 0 mol% 이상 또는 심지어 0.5 mol% 이상일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 ZnO의 농도는 2 mol% 이하 또는 심지어 1 mol% 이하일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 ZnO의 농도는 0 mol% 이상 및 2 mol% 이하, 0 mol% 이상 및 1 mol% 이하, 0.5 mol% 이상 2 mol% 이하, 또는 심지어 0.5 mol% 이상 1 mol% 이하, 또는 이들 끝점 중 임의의 것으로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 ZnO가 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
구현 예들에서, 여기에 기술된 유리 조성물은 ZrO2를 더 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 1 mol% 이하의 ZrO2를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 ZrO2의 농도는 0 mol% 이상 또는 심지어 0.5 mol% 이상일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 ZrO2의 농도는 0 mol% 이상 1 mol% 이하, 또는 심지어 0 mol% 이상 0.5 mol% 이하, 또는 이러한 끝점 중 하나에서 임의의 것으로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위일 수 있다. 구현 예들에서, 유리 조성물은 ZrO2가 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
구현 예에서, 유리 조성물에는 MgO, CaO, ZnO, ZrO2, 또는 이들의 조합과 같이 유리 조성물의 영률을 바람직하지 않게 증가시키는 성분이 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
구현 예에서, 여기에 설명된 유리 조성물은 하나 이상의 청징제를 추가로 포함할 수 있다. 구현 예에서, 청징제는 예를 들어 SnO2를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물 중 SnO2의 농도는 0 mol% 이상 0.1 mol% 이하일 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물에는 SnO2가 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
구현 예들에서, 본 명세서에 기술된 유리 조성물은 TiO2, MnO, MoO3, WO3, Y2O3, CdO, As2O3, Sb2O3, 황계 화합물, 예를 들어 황산염, 할로겐 또는 이들의 조합과 같은 트램프(tramp) 물질을 추가로 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 개별 트램프 재료, 트램프 재료의 조합, 또는 모든 트램프 재료가 없거나 실질적으로 없을 수 있다. 예를 들어, 구현 예에서, 유리 조성물에는 TiO2, MnO, MoO3, WO3, Y2O3, CdO, As2O3, Sb2O3, 황산염, 할로겐 또는 이들의 조합과 같은 황 기반 화합물이 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
구현 예에서, 여기에 설명된 유리 조성물에는 Li2O, MgO, CaO, ZnO, ZrO2, 또는 이들의 조합이 없거나 실질적으로 없을 수 있다.
구현 예에서, 유리 조성물은 40 GPa 이상 70 GPa 이하의 영률을 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 45 GPa 이상 68 GPa 이하의 영률을 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 40 GPa 이상, 45 GPa 이상, 또는 심지어 50 GPa 이상의 영률을 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 70 GPa 이하, 68 GPa 이하, 66 GPa 이하, 64 GPa 이하, 62 GPa 이하, 또는 심지어 60 GPa 이하의 영률을 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 40 GPa 이상 70 GPa 이하, 40 GPa 이상 68 GPa 이하, 40 GPa 이상 66 GPa 이하, 40 GPa 이상 64 GPa 이하, 40 GPa 이상 62 GPa 이하, 40 GPa 이하 60 GPa 이하, 45 GPa 이상 70 GPa 이하, 45 GPa 이상 68 GPa 이하, 45 GPa 이상 66 GPa 이하, 45 GPa 이상 64 GPa 이하, 45 GPa 이상 62 GPa 이하, 45 GPa 이상 60 GPa 이하, 50 GPa 이상 70 GPa 이하, 50 GPa 이상 68 GPa 이하, 50 GPa 이상 66 GPa 이하, 50 GPa 이상 64 GPa 이하, 50 GPa 이상 62 GPa 이하, 또는 심지어 50 GPa 이상 60 GPa 이하 또는 이러한 끝점 임의로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위의 영률을 가질 수 있다.
구현 예들에서, 유리 조성물은 50 kP 이상의 액상 점도를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 50kP 이상, 100kP 이상, 250kP 이상, 또는 심지어 500kP 이상의 액상 점도를 가질 수 있다. 구현 예들에서, 유리 조성물은 5500 kP 이하, 2500 kP 이하, 또는 심지어 1000 kP 이하의 액상 점도를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 50kP 이상 5500kP 이하, 50kP 이상 2500kP 이하, 50kP 이상 1000kP 이하, 100kP 이상 5500kP 이하, 100kP 이상 2500kP 이하, 100kP 이상 1000kP 이하, 250kP 이상 5500kP 이하, 250kP 이상 2500kP 이하, 250kP 이상 1000kP 이하, 500kP 이상 5500kP 이하, 500kP 이상 2500kP 이하, 또는 500kP 이상 1000kP 이하, 또는 이러한 끝점 중 임의의 것으로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위의 액상 점도를 가질 수 있다. 이러한 점도 범위는 융합 성형, 슬롯 드로우, 플로팅, 롤링 및 당업자에게 공지된 기타 시트 형성 공정을 포함하되 이에 국한되지 않는 다양한 다른 기술에 의해 유리 조성물이 시트로 형성될 수 있게 한다. 그러나, 다른 물품(즉, 시트가 아닌 것)을 형성하기 위해 다른 공정이 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
구현 예에서, 유리 조성물은 650℃ 이상, 700℃ 이상, 또는 심지어 750℃ 이상의 액상 온도를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 900℃ 이하, 850℃ 이하, 또는 심지어 800℃ 이하의 액상 온도를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 650℃ 이상 900℃ 이하, 650℃ 이상 850℃ 이하, 650℃ 이상 800℃ 이하, 700℃ 이상 900℃ 이하, 700℃ 이상 850℃ 이하, 700℃ 이상 800℃ 이하, 750℃ 이상 900℃ 이하, 750℃ 이상 800℃ 이하 850℃까지, 또는 심지어 750℃ 이상 800℃ 이하, 또는 이러한 끝점 중 임의의 것으로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위의 액상 온도를 가질 수 있다.
구현 예들에서, 유리 조성물은 2.2 g/㎤ 이상 또는 심지어 2.3 g/㎤ 이상의 밀도를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 2.5 g/㎤ 이하 또는 심지어 2.4 g/㎤ 이상의 밀도를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 2.2 g/㎤ 이상 2.5 g/㎤ 이하, 2.2 g/㎤ 이상 2.4 g/㎤ 이하, 2.3 g/㎤ 이상 2.5 g/㎤ 이하, 또는 심지어 2.3 g/㎤ 이상 2.4 g/㎤ 이하, 또는 이들 끝점 중 임의의 것으로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위의 밀도를 가질 수 있다.
구현 예에서, 유리 조성물은 6ppm 이상, 6ppm 이상, 7ppm 이상, 또는 심지어 7ppm 이상의 CTE를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 11ppm 이하, 10ppm 이하, 또는 심지어 8ppm 이하의 CTE를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 6ppm 이상 11ppm 이하, 6ppm 이상 10ppm 이하, 6ppm 이상 9ppm 이하, 7ppm 이상 11ppm 이하, 7ppm 이상 10ppm 이하, 7ppm 이상 9ppm 이하, 8ppm 이상 11ppm 이하, 8ppm 이상 10ppm 이하, 또는 심지어 8ppm 이상 9ppm 이하, 또는 이러한 끝점 중 임의의 것으로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위의 CTE를 가질 수 있다.
구현 예에서, 유리 조성물은 400℃ 이상, 425℃ 이상, 또는 심지어 450℃ 이상의 변형점을 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 600℃ 이하, 575℃ 이하, 또는 심지어 550℃ 이상의 변형점을 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 400℃ 이상 600℃ 이하, 400℃ 이상 575℃ 이하, 400℃ 이상 550℃ 이하, 425℃ 이상 600℃ 이하, 425℃ 이상 575℃ 이하 , 425℃ 이상 550℃ 이하, 450℃ 이상 600℃ 이하, 450℃ 이상 575℃ 이하, 또는 심지어 450℃ 이상 550℃ 이하, 또는 이러한 끝점 중 임의로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위의 변형점을 가질 수 있다.
구현 예에서, 유리 조성물은 425℃ 이상, 450℃ 이상, 또는 심지어 475℃ 이상의 어닐링점을 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 625℃ 이하, 600℃ 이하, 또는 심지어 575℃ 이하의 어닐링점을 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 425℃ 이상 625℃ 이하, 425℃ 이상 600℃ 이하, 425℃ 이상 575℃ 이하, 450℃ 이상 625℃ 이하, 450℃ 이상 600℃ 이하, 450℃ 이상 575℃ 이하, 475℃ 이상 625℃ 이하, 475℃ 이상 600℃ 이하, 또는 심지어 475℃ 이상 575℃ 이하, 또는 이러한 끝점 중 임의의 것으로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위의 어닐링 점을 가질 수 있다.
구현 예에서, 유리 조성물은 625℃ 이상, 650℃ 이상, 또는 심지어 675℃ 이상의 연화점을 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 875℃ 이하, 850℃ 이하, 또는 심지어 825℃ 이하의 연화점을 가질 수 있다. 구현 예들에서, 유리 조성물은 625℃ 이상 875℃ 이하, 625℃ 이상 850℃ 이하, 625℃ 이상 825℃ 이하, 650℃ 이상 875℃ 이하, 650℃ 이상 850℃ 이하 , 650℃ 이상 825℃ 이하, 675℃ 이상 875℃ 이하, 675℃ 이상 850℃ 이하, 또는 심지어 675℃ 이상, 825℃ 이하, 또는 이러한 끝점 중 임의의 것으로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위의 연화점을 가질 수 있다.
구현 예에서, 유리 조성물은 0.2 이상, 0.22 이상, 또는 심지어 0.24 이상의 푸아송 비를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 0.3 이하, 0.28 이하, 또는 심지어 0.26 이하의 푸아송 비를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 0.2 이상 0.3 이하, 0.2 이상 0.28 이하, 0.2 이상 0.26 이하, 0.22 이상 0.3 이하, 0.22 이상 0.28 이하, 0.22 이상 0.26 이하, 0.24 이상 0.3 이하, 0.24 이상 0.28 이하, 또는 심지어 0.24 이상 0.26 이하, 또는 이들 끝점 중 임의의 것으로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위의 푸아송 비를 가질 수 있다.
구현 예에서, 유리 조성물은 15 GPa 이상, 18 GPa 이상, 또는 심지어 20 GPa 이상의 전단 계수를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 28 GPa 이하, 26 GPa 이하, 또는 심지어 24 GPa 이하의 전단 계수를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 15 GPa 이상 28 GPa 이하, 15 GPa 이상 26 GPa 이하, 15 GPa 이상 24 GPa 이하, 18 GPa 이상 28 GPa 이하, 18 GPa 이상 26 GPa 이하, 18 GPa 이하 24 GPa 이하, 20 GPa 이상 28 GPa 이하, 20 GPa 이상 26 GPa 이하, 또는 심지어 20 GPa 이상 24 GPa 이하, 또는 이러한 끝점 중 임의로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위의 전단 계수를 포함할 수 있다.
구현 예에서, 유리 조성물은 0.5 MPa·m1/2 이상 또는 심지어 0.6 MPa·m1/2 이상의 파괴 인성을 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 0.8 MPa·m1/2 이하 또는 심지어 0.7 MPa·m1/2 이하의 파괴 인성을 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 0.5 MPa·m1/2 이상 0.8 MPa·m1/2 이하, 0.5 MPa·m1/2 이상 및 0.7 MPa·m1/2 이하, 0.6 MPa·m1/2 이상 0.8 MPa·m1/2 이하, 또는 심지어 0.6 MPa·m1/2 이상 0.7MPa·m1/2 이하, 또는 이들 끝점 중 임의의 것들로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위의 파괴인성을 가질 수 있다.
구현 예들에서, 유리 조성물은 -3.75 이상 0 이하의 VFT A, 3700 이상 9100 이하의 VFT B, -75 이상 250 이하의 VFT To를 가질 수 있다.
구현 예에서, 유리 조성물은 1250℃ 이상 또는 심지어 1350℃ 이상의 200 포이즈 온도를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 1600℃ 이하 또는 심지어 1500℃ 이상의 200 포이즈 온도를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 1250℃ 이상 1600℃ 이하, 1250℃ 이상 1500℃ 이하, 1350℃ 이상 1600℃ 이하, 또는 심지어 1350℃ 이상 1500℃ 이하, 또는 이러한 끝점 중 임의로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위의 200 포이즈 온도를 가질 수 있다.
구현 예에서, 유리 조성물은 800℃ 이상 또는 심지어 900℃ 이상의 35k 포이즈 온도를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 1200℃ 이하 또는 심지어 1100℃ 이하의 35k 포이즈 온도를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 800℃ 이상 1200℃ 이하, 800℃ 이상 1100℃ 이하, 900℃ 이상 1200℃ 이하, 또는 심지어 900℃ 이상 1100℃ 이하, 또는 이러한 끝점 중 임의로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위의 35k 포이즈 온도를 가질 수 있다.
구현 예에서, 유리 조성물은 800℃ 이상 또는 심지어 900℃ 이상의 100k 포이즈 온도를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 1200℃ 이하 또는 심지어 1100℃ 이하의 100k 포이즈 온도를 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 800℃ 이상 1200℃ 이하, 800℃ 이상 1100℃ 이하, 900℃ 이상 1200℃ 이하, 또는 심지어 900℃ 이상 1100℃ 이하, 또는 이러한 끝점 중 임의로부터 형성된 임의의 모든 하위 범위의 100k 포이즈 온도를 가질 수 있다.
구현 예에서, 유리 물품을 제조하는 공정은 유리 균질화를 유도하기 위해 하나 이상의 미리 선택된 시간 동안 하나 이상의 미리 선택된 온도에서 유리 조성물을 열 처리하는 것을 포함한다. 구현 예에서, 유리 물품을 제조하기 위한 열처리는 (i) 유리 균질화 온도까지 1-100℃/분의 속도로 유리 조성물을 가열하는 단계; (ii) 유리 물품을 제조하기 위해 0.25시간 이상 4시간 이하의 시간 동안 유리 균질화 온도에서 유리 조성물을 유지하는 단계; 및 (iii) 형성된 유리 물품을 실온으로 냉각시키는 단계를 포함한다. 구현 예에서, 유리 균질화 온도는 300℃ 이상 700℃ 이하일 수 있다.
구현 예에서, 여기에 설명된 유리 조성물은 유리 조성물로부터 제조된 유리 물품의 강화를 촉진하기 위해 이온 교환 가능하다. 전형적인 이온 교환 공정에서, 유리 조성물의 더 작은 금속 이온은 유리 조성물로 제조된 유리 물품의 외부 표면에 가까운 층 내에서 동일한 원자가의 더 큰 금속 이온으로 대체되거나 "교환"된다. 더 작은 이온을 더 큰 이온으로 대체하면 유리 조성물로 만들어진 유리 물품의 층 내에 압축 응력이 생성된다. 구현 예에서, 금속 이온은 1가 금속 이온(예를 들어, Li+, Na+, K+ 등)이고, 이온 교환은 유리 물품에서 더 작은 금속 이온을 대체할 더 큰 금속 이온 중 적어도 하나의 용융염을 포함하는 욕조에 유리 조성물로 만들어진 유리 물품을 침지함으로써 달성된다. 대안적으로, Ag+, Tl+, Cu+ 등과 같은 다른 1가 이온이 1가 이온으로 교환될 수 있다. 유리 조성물로부터 제조된 유리 물품을 강화하기 위해 사용되는 이온 교환 공정 또는 공정들은 세척 및/또는 어닐링 단계 사이에서 동일하거나 다른 조성의 단일 욕조 또는 다중 욕조에 담그는 것을 포함할 수 있지만 이에 국한되지는 않는다.
유리 조성물에 노출 시, 이온 교환 용액(예: KNO3 및/또는 NaNO3 용융염 욕조)은 구현 예에 따라 350℃ 이상 500℃ 이하, 360℃ 이상 450℃ 이하, 370℃ 이상 440℃ 이하, 360℃ 이상 420℃ 이하, 370℃ 이상 400℃ 이하, 375℃ 이상 475℃ 이하, 400℃ 이상 500℃ 이하, 410℃ 이상 490℃ 이하, 420℃ 이상 480℃ 이상, 430℃ 이상 470℃ 이하, 또는 심지어 440℃ 이상 460℃ 이하, 또는 상기 값 사이의 임의의 모든 하위 범위의 온도에 있을 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물은 2시간 이상 48시간 이하, 2시간 이상 24시간 이하, 2시간 이상 12시간 이하, 2시간 이상 6시간 이하, 8시간 이상 44시간 이하, 12시간 이상 40시간 이하, 16시간 이상 36시간 이하, 20시간 이상 32시간 이하, 또는 그 이상 24시간 이상 28시간 이하, 또는 전술한 값 사이의 모든 하위 범위의 기간 동안 이온 교환 용액에 노출될 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 평면형 이온 교환 유리 물품이 100으로 표시된다. 유리 물품(100)은 두께 t, 제1 표면(110) 및 제2 표면(120)을 갖는다. 여기에 설명된 유리 조성물로부터 형성된 유리 물품은 임의의 적합한 두께일 수 있으며, 이는 유리 조성물의 사용을 위한 특정 용도에 따라 달라질 수 있다. 구현 예에서, 유리 물품(100)은 10㎛ 이상 500㎛ 이하, 10㎛ 이상 400㎛ 이하, 10㎛ 이상 300㎛ 이하, 10㎛ 이상 200㎛ 이하, 10㎛ 이상 100㎛ 이하, 25㎛ 이상 및 500㎛ 이하, 25㎛ 이상 400㎛ 이하, 25㎛ 이상 300㎛ 이하, 25㎛ 이상 200㎛ 이하, 25㎛ 이상 100㎛ 이하, 35㎛ 이상 500㎛ 이하, 35㎛ 이상 400 ㎛ 이하, 35 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하, 35 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하, 또는 35 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하, 또는 이러한 끝점 중 임의의 것으로부터 형성된 모든 하위 범위의 두께 t를 가질 수 있다. 도 1에 도시된 구현 예는 유리 물품(100)을 평평한 평면 시트 또는 플레이트로 도시하지만, 유리 물품은 임의의 다른 적합한 구성, 예를 들어 3차원 형상 또는 비평면 구성을 가질 수 있다.
이온 교환 유리 물품(100)은 제1 표면(110)으로부터 유리 물품(100)의 벌크로 압축 깊이 d1까지 연장되는 제1 압축층(120)을 갖는다. 도 1에 도시된 구현 예에서, 유리 물품(100)은 또한 제2 표면(112)으로부터 제2 압축 깊이(d2)까지 연장되는 제2 압축층(122)을 갖는다. 유리 물품(100)은 또한 d1에서 d2로 연장되는 중심 영역(130)을 갖는다. 중심 영역(130)은 층(120 및 122)의 압축 응력의 균형을 맞추거나 이에 대응하는 인장 응력 또는 중심 장력(CT)을 받고 있다. 제1 및 제2 압축 층(120, 122)의 깊이 d1, d2는 날카로운 충격에 의해 유리 물품(100)의 제1 및 제2 표면(110, 112)에 도입된 결함의 전파로부터 유리 물품(100)을 보호하는 한편, 압축 응력은 결함이 제1 및 제2 압축층(120, 122)의 깊이 d1, d2를 관통할 가능성을 최소화한다.
구현 예에서, 유리 물품은 400 MPa 이상 900 MPa 이하의 피크 압축 응력을 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 물품은 450 MPa 이상 600 MPa 이하의 피크 압축 응력을 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 물품은 400 MPa 이상, 450 MPa 이상, 500 MPa 이상, 또는 심지어 550 MPa 이상의 피크 압축 응력을 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 물품은 900MPa 이하, 800MPa 이하, 700MPa 이하, 또는 심지어 600MPa 이하의 피크 압축 응력을 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 물품은 400 MPa 이상 및 900 MPa 이하, 400 MPa 이상 및 800 MPa 이하, 400 MPa 이상 700MPa 이하, 400MPa 이상 600MPa 이하, 450MPa 이상 900MPa 이하, 450MPa 이상 및 800MPa 이하, 450MPa 이상 700MPa 이하, 450MPa 이상 600MPa 이하, 500MPa 이상 900MPa 이하, 500MPa 이상 800MPa 이하, 500MPa 이상 700MPa 이하, 500MPa 이상 600MPa 이하, 550MPa 이상 900MPa 이하, 550MPa 이상 800MPa 이하, 550MPa 이상 700MPa 이하, 또는 550MPa 이상 600MPa 이하, 또는 이러한 끝점 중 하나로 형성된 임의의 모든 하위 범위의 피크 압축 응력을 가질 수 있다.
구현 예에서, 유리 조성물로부터 제조되고 35 ㎛ 이상 400 ㎛ 이하의 두께를 갖는 유리 물품은 5 ㎛ 이상, 10㎛ 이상, 15㎛ 이상, 또는 20㎛ 이상의 압축 깊이를 달성하기 위해 이온 교환될 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물로부터 제조되고 35 ㎛ 이상 400 ㎛ 이하의 두께를 갖는 유리 뮬품은 40 ㎛ 이하, 35㎛ 이하, 또는 30㎛ 이하의 압축 깊이를 달성하기 위해 이온 교환될 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물로부터 제조되고 35 ㎛ 이상 400 ㎛ 이하의 두께를 갖는 유리 물품은 이온 교환되어 5 ㎛ 이상 40㎛ 이하, 5㎛ 이상 35㎛ 이하, 5㎛ 이상 30㎛ 이하, 10㎛ 이상 40㎛ 이하, 10㎛ 이상 35㎛ 이하, 10㎛ 이상 30㎛ 이하, 15㎛ 이상 40㎛ 이하, 15㎛ 이상 35㎛ 이하, 15㎛ 이상 30㎛ 이하, 20㎛ 이상 40㎛ 이하, 20㎛ 이상 35㎛ 이하, 또는 심지어 20㎛ 이상 30㎛ 이하, 또는 이러한 끝점 중 하나로 형성된 임의의 모든 하위 범위의 압축 깊이를 달성할 수 있다.
구현 예에서, 유리 조성물로부터 제조된 유리 물품은 유리 물품 두께의 5% 이상 또는 심지어 10% 이상의 압축 깊이를 달성하기 위해 이온 교환될 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물로부터 제조된 유리 물품은 유리 물품 두께의 20% 이하 또는 심지어 15% 이하의 압축 깊이를 달성하기 위해 이온 교환될 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물로부터 제조된 유리 물품은 5% 이상 20% 이하, 5% 이상 15% 이하, 10% 이상 20% 이하, 또는 심지어 10% 이상 15% 이하, 또는 이들 끝점 중 하나로 형성된 임의의 모든 하위 범위 또는 유리 물품의 두께의 압축 깊이를 달성하기 위해 이온 교환될 수 있다.
본 명세서에 기재된 유리 조성물의 상대적으로 낮은 영률은 중심 장력의 감소로 이어질 수 있으며, 이는 굽힘 중에 유리 물품이 작은 조각으로 단편화되는 것을 방지한다. 구현 예에서, 유리 조성물로부터 제조된 유리 물품은 이온 교환 강화 후 100MPa 이상, 200MPa 이상, 또는 심지어 300MPa 이상의 중심 장력을 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물로부터 제조된 유리 물품은 이온 교환 강화 후 500MPa 이하, 450MPa 이하, 또는 심지어 400MPa 이하의 중심 장력을 가질 수 있다. 구현 예에서, 유리 조성물로부터 제조된 유리 물품은 이온 교환 강화 후 100MPa 이상 500MPa 이하, 100MPa 이상 450MPa 이하, 100MPa 이상 400MPa 이하, 200MPa 이상 500MPa 이하, 200MPa 이상 450MPa 이하, 200MPa 이상 400MPa 이하, 300MPa 이상 500MPa 이하, 300MPa 이상 450MPa 이하, 또는 300 MPa 이상 400 MPa 이하, 또는 이러한 끝점 중 하나로 형성된 임의의 모든 하위 범위의 중심 장력을 가질 수 있다.
여기에 기술된 유리 조성물의 상대적으로 낮은 영률은 주어진 유리 두께에 대해 더 엄격한(즉, 더 작은) 굽힘 반경으로 굽힐 수 있는 이온 교환 유리 물품의 형성을 제공한다.
이제 도 2를 참조하면, 이온 교환 유리 물품(100)은 굽힘 유발 응력을 받고 있다. 특정 굽힘 반경 R 또는 특정 플래튼 거리 D까지 굽힘력(202)으로 접는 선(210)을 따라 굽힐 때, 이온 교환 유리 물품(100)의 외부 표면(110)은 굽힘에 의해 유도되는 인장 응력을 받게 되며, 이는 외부 표면(110) 상의 압축층의 압축 깊이가 유효 압축 깊이로 감소하는 반면, 내부 표면(112)은 추가적인 압축 응력을 받게 된다. 외부 표면(110a)의 압축이 굽힘 반경 또는 플래튼 거리가 증가함에 따라 증가하거나 굽힘 반경 또는 플래튼 거리가 감소함에 따라 감소하는 유효 압축 깊이.
이온 교환 유리 물품을 구부릴 때 최대 굽힘으로 인한 인장 응력은 다음 식으로 제공된다:
식 (1)
여기서 σmax는 유리 물품 외부 표면의 인장 응력이고, E는 유리 물품의 영률이며, v는 유리 물품의 푸아송 비이고, t는 유리 물품의 두께이며, R은 유리 물품의 외부 표면의 굽힘 반경이다. 굽힘으로 인한 인장 응력은 영률과 푸아송 비(반경이 아닌 유리 조성에 따라 다름)를 사용하여 다양한 굽힘 반경 R에 대해 계산할 수 있다. 굽힘으로 인한 응력은 다음 식을 사용하여 다양한 플래튼 거리 D에 대해 계산할 수도 있다:
식 (2)
여기서 D는 플래튼 분리이고, t는 유리 물품의 두께이고, R은 유리 물품 외부 표면의 굽힘 반경이다.
구부러진 이온 교환 유리 물품의 폐쇄력(closing force) F는 다음 식으로 표현된다:
식 (3)
여기서 w는 유리 물품의 폭이고, t는 유리 물품의 두께이며, σmax는 유리 물품 외부 표면의 인장 응력이며, E는 유리 물품의 영률이다. 따라서, 최대 굽힘에 의한 인장 응력이 낮을 때 폐쇄력(F)도 낮다.
굽힘에 의해 유발된 인장 응력은 이온 교환 응력과 중첩되어 유리 물품이 주어진 플래튼 거리 D에 대해서 굽힘 상태(외부 표면에서 유효 압축 깊이를 가짐)에 있을 때 유리 물품에 존재하는 순 응력 프로파일을 생성할 수 있다. 도 3은 표 1에 주어진 예시 유리 조성물 2로 구성된 35㎛ 두께의 유리 물품에 대해 결정된 이러한 응력의 중첩을 보여준다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 압축 응력은 음수(<0)이고 인장 응력은 양수(>0)이다. 중립 축으로부터의 거리에 따른 이온 교환 응력(A), 굽힘으로 인한 인장 응력(B) 및 순 응력(C)이 플롯되었다. 유리 물품의 외부 표면은 5.38mm의 플래튼 거리 D로 굽혀졌으며, 이 시점에서 외부 표면의 압축 층의 유효 깊이는 4.9㎛에서 0.9㎛로 감소된다. 이온 교환 응력(A)의 플롯은 상보적인 오류 함수를 따르며 최대 압축 응력은 588MPa이고 압축층 깊이는 4.9㎛이다. 굽힘으로 인한 응력 B의 플롯은 외부 표면에서 내부 표면까지의 거리에 따라 선형이고 유리 물품 두께의 절반에서는 0이다. 이러한 응력의 중첩은 5.38mm의 플래튼 거리에 대해 유리 물품의 외부 표면에 있는 압축층의 유효 깊이가 0.9㎛로 감소한다는 것을 보여준다.
구현 예에서, 50 ㎛의 물품 두께를 갖고 7.12 mm의 플래튼 간격으로 구부러진 이온 교환 유리 물품은 340 MPa 이상 및 450 MPa 이하일 수 있는 구부러진 유리 물품의 피크 중심 장력을 가질 수 있다.
유리 물품에 가해지는 굽힘력은 또한 순간적이거나 더 느린 피로 파괴 메커니즘으로 이어지는 균열 전파 가능성을 초래할 수 있다. 유리 물품의 외부 표면(100) 또는 표면 바로 아래에 결함이 존재하면 이러한 잠재적인 파손 모드에 기여할 수 있다. 아래 식(4)을 사용하여 굽힘력을 받는 유리 물품의 응력 강도 계수를 추정하는 것이 가능하다. 식 (4)는 다음과 같이 주어진다:
식 (4)
여기서 KI는 균열 개방을 나타내는 모드 I 응력 강도이고, Ω은 결함 형상의 형상 인자이며, σ IOX stress pfofile at dept a 는 깊이 a의 이온 교환으로 인한 응력이고, σ bend induce at dept a 는 깊이 a에서 굽힘으로 인한 응력이고, a는 결함 깊이이다.
예를 들어, 도 3에 도시된 유리 물품의 경우, 다음 입력이 사용된다: Ω = 0.73, σ IOX stress profile at depth a = -426MPa(압축 응력에 대해 여기에서 사용된 음수 기호), σ bend induced at depth a = 440MPa(인장 응력에 대해 여기서 사용된 양수 기호), a = 1㎛이다. 이들 입력을 사용하면:
(식)
이는 나트륨 함유 유리에서 예상되는 정적 피로 한계인 0.5MPa·m0.5보다 작다(Journal of Materials Science, 26(1991) 5445-5455). 정적 피로 한계보다 낮은 응력 강도 수준은 느린 균열 성장을 나타내지 않는다. 따라서 느린 균열 성장으로 인해 유리가 파손되지 않을 것이다.
본 명세서에 개시된 유리 물품은 디스플레이(또는 디스플레이 물품)(예를 들어, 휴대폰, 태블릿, 컴퓨터, 내비게이션 시스템, 웨어러블 장치(예를 들어, 시계) 등을 포함하는 가전제품)), 건축 물품, 운송 물품(예: 자동차, 기차, 항공기, 해양 선박 등), 가전제품 또는 일부 투명성, 긁힘 방지, 내마모성 또는 이들의 조합으로부터 이점을 얻을 수 있는 모든 물품을 갖는 물품과 같은 다른 물품에 포함될 수 있다. 여기에 개시된 유리 물품 중 임의의 것을 포함하는 예시적인 물품이 도 4 및 도 5에 도시되어 있다. 구체적으로, 도 4 및 도 5는 전면(304), 후면(306) 및 측면(308)을 갖는 하우징(302); 적어도 부분적으로 하우징 내부에 있거나 전체적으로 하우징 내에 있고 하우징의 전면에 또는 이에 인접하여 적어도 컨트롤러, 메모리 및 디스플레이(310)를 포함하는 전기 부품(미도시); 및 디스플레이 위에 있도록 하우징의 전면에 또는 그 위에 있는 커버 기판(312)을 포함하는 소비자 전자 장치(300)를 도시한다. 일부 구현 예에서, 커버 기판(312) 또는 하우징(302)의 일부 중 적어도 하나는 여기에 개시된 임의의 유리 물품을 포함할 수 있다.
실시 예
다양한 구현 예를 더 쉽게 이해할 수 있도록, 여기에 기술된 유리 조성물의 다양한 구현 예를 설명하도록 의도된 다음 실시 예를 참조한다.
표 1은 유리 조성물(mol% 기준)과 유리 조성물의 각 특성을 보여준다. 비교 유리 조성물 C1 및 예시 유리 조성물 1-11을 갖는 유리 물품이 형성된다.
[표 1] 이어서
이제 표 2를 참조하면, 식 (1) 및 (3)을 사용하고 두께 t가 35㎛이고, 폭 w가 100mm이며, 플래튼 간격 D가 5.38mm라고 가정하고, 비교 유리 조성물 C1 및 예시 유리 조성물 1-11로부터 형성된 그대로의 유리 물품(즉, 이온 교환되지 않음)에 대해 최대 굽힘-유발 인장 응력 및 폐쇄력을 계산했다. 예시 유리 조성물 1-11로 제조된 유리 물품은 비교용 유리 조성물 C1로 제조된 유리 물품보다 최대 굽힘-유발 인장 응력 및 폐쇄력이 더 낮았다. 표 2에 표시된 바와 같이, 여기에 기술된 저 전단 유리 조성물은 상대적으로 더 낮은 최대 굽힘-유도 인장 응력 및 폐쇄력을 가지므로 그로부터 형성된 유리 물품은 더 쉽게 접히거나 휘어질 수 있다.
[표 2] 이어서
이제 표 3을 참조하면, 길이 2.54 cm, 폭 2.54 cm 및 두께 0.8 mm를 갖는 예시 유리 조성물 1-11로부터 형성된 유리 물품을 100 중량% KNO3로 구성된 용융염 욕조에 나열된 기간 동안의 온도에서 담갔다. 표 3에 나열된 압축 응력 CS 및 압축 깊이 DOC 값은 FSM으로 측정되었다.
[표 3] 이어서
표 3에 표시된 바와 같이, 여기에 기술된 낮은 모듈러스 유리 조성물로부터 형성된 유리 물품은 균열 및/또는 고장 없이 더 단단한 굽힘을 가능하게 하기 위해 원하는 DOL(예를 들어, 유리 물품 두께의 20% 이하)을 달성하기 위해 이온 교환될 수 있다.
이제 표 4를 참조하면, 조성물로부터 형성되고 표 4에 나타낸 두께 t를 갖는 유리 물품에 대해서 5.38mm의 플래튼 거리 D에서 이온 교환 응력, 굽힘 유발 인장 응력 및 순 응력(예를 들어, 도 3)의 플롯이 표시된다. 플롯의 최대 압축 응력 CS 및 압축 깊이 DOC 값은 표 4에 나와 있다. 최대 압축 응력 CS 값은 일반적으로 0.8mm 두께 유리 물품에서 0.05mm(즉, 50㎛) 두께 유리 물품으로 10% 내지 20% 감소한다.
이제 표 5를 참조하면, 표 4에 표시된 각 조성물 및 두께 t에 대한 이온 교환 후 1㎛ 결함 크기에 대한 최대 중심 장력 CTmax 및 응력 강도 KI가 표 5에 보고되어 있다. 표 5에 보고된 최대 CTmax 값은 최대 압축 응력과 압축 깊이를 유리 물품의 두께와 압축 깊이의 두 배 사이의 차이로 나눈 값으로 근사화되었으며, 여기서 압축 응력과 압축 깊이는 FSM으로 측정했다. 응력 강도 KI는 식 4를 사용하여 계산되었다.
표 5에 표시된 플래튼 거리 D 값은 비교예 유리 조성물 C1로 구성되고 1㎛ 결함 깊이를 가정하는 이온 교환 유리 물품에 대한 "안전한 굽힘" 플래튼 간격이다. "안전한 굽힘" 플래튼 거리는 결함 깊이에서의 순 응력이 0과 같을 때로 간주되어 굽힘으로 인한 인장 응력이 이온 교환 응력을 보상한다.
[표 4] 이어서
[표 5] 이어서
표 5에 나타낸 바와 같이, 예시 유리 조성물 1-11로부터 형성된 유리 물품은 비교용 유리 조성물 C1로부터 형성된 유리 물품과 비교하여 상대적으로 감소된 CTmax를 가졌다. 결함 깊이를 1㎛로 가정하면, 예시 유리 조성물 각각에 대한 응력 강도 KI는 0.5MPa·m0.5보다 낮았는데, 이는 나트륨 함유 유리에서 예상되는 정적 피로 한계보다 낮다. 표 4 및 5에 예시된 바와 같이, 본원에 기술된 유리 조성물로부터 형성된 유리 물품은 구부러질 때 유리 물품이 작은 조각으로 단편화되는 것을 방지하는 상대적으로 감소된 최대 중심 장력 CTmax 및 균열 성장 및 유리 파손을 방지하는 감소된 응력 강도 KI를 갖는다.
이제 표 6을 참조하면, 400㎛의 두께(t)를 갖는 표 6에 나타낸 조성물로부터 형성된 유리 물품에 대하여 50mm의 굽힘 반경 R에서 이온 교환 응력, 굽힘 유발 인장 응력 및 순 응력(예를 들어, 도 3)의 플롯이 표시된다. 최대 압축 응력 CS, 최대 중심 인장 CTmax, 감소된 압축 깊이 DOC(즉, 응력 = 0인 경우) 및 응력 강도 KI = 0.5 MPa·m0.5에 대한 결함 깊이가 표 6에 보고되어 있다.
[표 6] 이어서
일부 굽힘 유리 적용(예: 자동차 내부 적용)의 경우, 예를 들어 400㎛의 두께(t)를 갖는 비교적 두꺼운 유리 물품은 50mm 반경으로 구부릴 수 있다. 이들 더 두꺼운 유리 물품은 상대적으로 더 깊게 감소된 압축 깊이(DOC)를 갖도록 요구될 수 있다. 식 (4)를 사용하여 유리 물품이 파손될 수 없는(예: 예상 피로 한계 0.5 MPa·m0.5를 초과하지 않음) 최대 결함 깊이를 계산했다. 예시 유리 조성물 7-9 및 11로부터 형성된 유리 물품은 상대적으로 감소된 중심 장력 CTmax를 가지면서 비교용 유리 조성물 C1로부터 형성된 유리 물품보다 더 큰 흠집 크기를 억제할 수 있었다.
청구된 주제의 정신과 범위를 벗어나지 않고 본 명세서에 설명된 구현 예에 대해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 명세서는 본 명세서에 설명된 다양한 구현 예의 수정 및 변형을 포함하도록 의도되며, 그러한 수정 및 변형은 첨부된 청구범위 및 그 균등물의 범위 내에 속한다.

Claims (20)

  1. 유리 조성물로서,
    40 mol% 이상 56.5 mol% 이하의 SiO2;
    10 mol% 이상 25 mol% 이하의 Al2O3;
    12 mol% 이상 35 mol% 이하의 B2O3;
    9 mol% 이상 14.75 mol% 이하의 Na2O;
    0 mol% 이상 5 mol% 이하의 K2O; 및
    0 mol% 이상 3 mol% 이하의 Li2O를 포함하며, 여기서
    R2O는 9 mol% 이상 19 mol% 이하이고, 여기서 R2O는 Na2O, K2O 및 Li2O의 합이고;
    (R2O - Al2O3)/B2O3는 0.25 이하이며; 그리고
    R2O/Al2O3는 0.8 이상 1.5 이하인, 유리 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    유리 조성물은 13 mol% 이상 30 mol% 이하의 B2O3를 포함하는, 유리 조성물.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    유리 조성물은 9.5 mol% 이상 14.5 mol% 이하의 Na2O를 포함하는, 유리 조성물.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 조성물은 10.5 mol% 이상 23 mol% 이하의 Al2O3를 포함하는, 유리 조성물.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    (R2O - Al2O3)/B2O3는 -0.15 이상 0.25 이하인, 유리 조성물.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    R2O/Al2O3는 0.85 이상 1.45 이하인, 유리 조성물.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    R2O는 9.5 mol% 이상 18.5 mol% 이하인, 유리 조성물.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 조성물은 0 mol% 이상 5 mol% 이하의 P2O5를 포함하는, 유리 조성물.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 조성물은 Li2O, MgO, CaO, ZnO, ZrO2, 또는 이들의 조합이 없거나 실질적으로 없는, 유리 조성물.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 조성물은 0 mol% 이상 0.1 mol% 이하의 SnO2를 포함하는, 유리 조성물.
  11. 이온 교환 유리 물품으로서,
    40 mol% 이상 56.5 mol% 이하의 SiO2;
    10 mol% 이상 25 mol% 이하의 Al2O3;
    12 mol% 이상 35 mol% 이하의 B2O3;
    9 mol% 이상 14.75 mol% 이하의 Na2O;
    0 mol% 이상 5 mol% 이하의 K2O; 및
    0 mol% 이상 3 mol% 이하의 Li2O를 포함하며, 여기서:
    R2O는 9 mol% 이상 19 mol% 이하이고, 여기서 R2O는 Na2O, K2O 및 Li2O의 합이고;
    (R2O - Al2O3)/B2O3는 0.25 이하이고;
    R2O/Al2O3는 0.8 이상 1.5 이하이고; 그리고
    이온 교환 전 유리 물품의 영률은 40 GPa 이상 70 GPa 이하인, 이온 교환 유리 물품.
  12. 청구항 11에 있어서,
    이온 교환 전 유리 물품의 영률은 45 GPa 이상 68 GPa 이하인, 이온 교환 유리 물품.
  13. 청구항 11 또는 12에 있어서,
    이온 교환 전 유리 물품의 액상 점도는 50 kP 이상인, 이온 교환 유리 물품.
  14. 청구항 11 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 물품의 최대 압축 응력은 400 MPa 이상 900 MPa 이하인, 이온 교환 유리 물품.
  15. 청구항 11 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 물품의 두께가 35 ㎛ 이상 400 ㎛ 이하이고, 유리 물품의 압축 깊이는 5 ㎛ 이상 40 ㎛ 이하인, 이온 교환 유리 물품.
  16. 청구항 11 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 물품의 압축 깊이는 유리 물품 두께의 5% 이상 20% 이하인, 이온 교환 유리 물품.
  17. 청구항 11 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 물품의 최대 중심 장력은 200 MPa 이상 450 MPa 이하인, 이온 교환 유리 물품.
  18. 청구항 11 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
    유리 물품은 7.12 mm의 플래튼(platen) 간격으로 구부러지고, 구부러진 유리 물품의 최대 중심 장력은 물품 두께 50 ㎛에서 340 MPa 이상 450 MPa 이하인, 이온 교환 유리 물품.
  19. 소비자 전자 장치로서,
    전면, 후면 및 측면을 갖는 하우징;
    하우징 내에 적어도 부분적으로 제공되는 전기 구성요소로서, 상기 전기 구성요소는 적어도 컨트롤러, 메모리 및 디스플레이를 포함하며, 상기 디스플레이는 하우징의 전면에 또는 하우징의 전면에 인접하여 제공되는, 전기 구성요소; 및
    디스플레이 위에 배치된 청구항 11 내지 18 중 어느 한 항의 유리 물품을 포함하는, 소비자 전자 장치.
  20. 강화된 유리 물품의 제조 방법으로서,
    이온 교환 용액에 유리 물품을 침지시키는 단계로서, 유리 물품은:
    40 mol% 이상 56.5 mol% 이하의 SiO2;
    10 mol% 이상 25 mol% 이하의 Al2O3;
    12 mol% 이상 35 mol% 이하의 B2O3;
    9 mol% 이상 14.75 mol% 이하의 Na2O;
    0 mol% 이상 5 mol% 이하의 K2O; 및
    0 mol% 이상 3 mol% 이하의 Li2O를 포함하며, 여기서:
    R2O는 9 mol% 이상 19 mol% 이하이고, 여기서 R2O는 Na2O, K2O 및 Li2O의 합이고;
    (R2O - Al2O3)/B2O3는 0.25 이하이고; 그리고
    R2O/Al2O3는 0.8 이상 1.5 이하인, 유리 물품 침지 단계;
    350℃ 이상 480℃ 이하의 온도에서 1시간 이상 24시간 이하의 기간 동안 이온 교환 용액에서 유리 물품을 이온 교환하여 유리 물품의 표면에서 압축 깊이까지 연장되고 400 MPa 내지 900 MPa의 범위에서 최고 압축 응력 값을 포함하는 압축 응력 층을 달성하는 단계를 포함하는, 강화된 유리 물품의 제조 방법.
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