KR20210016571A - 낮은 휨, 강화된 물품 및 이를 제조하는 비대칭성 이온-교환 방법 - Google Patents
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Abstract
다음을 포함하는 강화된 물품의 제조방법에 개시된다: 이온-교환가능한 알카리 금속 이온 및 제1 및 제2의 1차 표면을 포함하는 물품을 제공하는 단계; 상기 이온-교환가능한 이온보다 큰 이온-교환성 알카리 금속 이온을 포함하는 욕조를 제공하는 단계; 및 강화된 물품을 형성하기 위하여 제1의 이온-교환 온도 및 기간에서 욕조 내에 물품을 침지시키는 단계. 각각의 강화된 물품은 압축 응력 영역을 포함한다. 또한, 이온-교환성 알카리 금속 이온의 교환 속도는 상기 제2의 1차 표면 내에서보다 제1의 1차 표면 내에서 더욱 높다. 나아가, 미리결정된 갭이 각 물품의 제1의 1차 표면 사이에 유지되도록 침지 단계가 수행된다.
Description
본 출원은 35 U.S.C. § 119 하에 2018년 10월 19일자로 출원된 미국 가출원번호 제62/747,762호 및 2018년 6월 1일자로 출원된 미국 가출원번호 제62/679,324호의 우선권을 청구하며, 그 내용은 전체가 참고로서 본원에서 인용되고 포함된다.
본 기재는 낮은-휨, 강화된 물품 및 이들 물품의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 다양한 물품에 사용되는 강화된 유리, 유리-세라믹 및 세라믹 기판의 비대칭성 이온-교환 방법에 관한 것이다.
화학적으로 강화된, 이온-교환 유리 기판에 기반한 보호 디스플레이 커버는 소비자 가전제품 (예를 들어, 스마트폰, 슬레이트, 테블릿, 노트북, 전자책 단기, 등), 자동차, 실내 건축, 방어 시설, 의학 및 패키징을 포함하는 수 개의 산업에 이용된다. 이들 디스플레이 커버 중 다수는 Corning® Gorilla Glass® 제품을 사용하며, 이는 내 손상성, 내 스크레치성 및 낙하 성능을 포함하는 우수한 기계적 성질을 제공한다. 제조방법으로서, 유리, 유리-세라믹 및 세라믹 기판에서 알카리 금속 이온의 이온 교환에 의한 화학적 강화는 이들 우수한 기계적 성질을 제공하기 위하여 산업에서 수년 동안 이용되었다. 적용에 따라, 깊이의 함수로서의 압축 응력의 응력 프로파일은 목표한 기계적 성질을 제공하기 위하여 이들 이온-교환 방법에 의해 표적될 수 있다.
종래의 이온-교환 강화 공정에서, 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 기판은 기판 내의 상대적으로 작은 이온 반경의 알카리 금속 이온이 화학 염 내의 상대적으로 큰 이온 반경의 알카리 금속 이온과 이온-교환되도록 용융 화학 염과 접촉된다. 상대적으로 큰 알카리 금속 이온이 기판 내에 혼입되므로, 압축 응력은 기판 내에서 혼입된 이온 부근에서 전개되며, 이는 강화 효과를 제공한다. 기판의 통상적인 고장 모드가 인장 응력과 관련되므로, 좀 더 큰 알카리 금속 이온의 혼입에 의해 생산된 부가된 압축 응력은 적용된 인장 응력을 상쇄하는 기능을 하고, 이는 강화 효과를 이끈다.
이온-교환 강화 공정과 관련된 하나의 기술적 도전은 강화 기판의 워피지이다. 특히, 이온-교환 공정이 기판의 두 개의 1차 표면들 사이에 비대칭성 패션으로 일어나는 경우 이온-교환 공정 동안 또는 그 후에 기판의 워피지가 발생할 수 있다. 기판 기하학과 관련한 표적 기판의 비대칭성, 기판 표면, 기판 상의 코팅 및 필름, 알카리 금속 이온의 확산도, 염 욕조 내의 알카리 금속 이온 및 다른 인자가 표적 기판의 관찰된 워피지의 범위 및 정도에 영향을 미칠 수 있다.
워피지를 다루는 다양한 접근이 산업계에 이용된다. 일반적으로, 이들 접근은 디스플레이 적용에 이용된 유리, 유리-세라믹 및 세라믹 기판의 생산에 상당한 비용을 부가하는 경향을 갖는다. 워피지는 디스플레이를 생산하는 것과 연관된 하위 공정에 어려움을 야기할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서 디스플레이 적층체를 제조하기 위해 이용된 공정은 기판 내의 워피지의 정도에 기인하여 적층체 내에 기포의 형성을 가져올 수 있다. 일부 경우에서, 부가적인 열적 처리 및/또는 부가적인 용융 염 노출은 이온-교환 강화 공정에 관련된 워피지에 반작용하도록 기판에 이용될 수 있다. 그러나, 이들 부가적인 공정 단계들은 상당히 증가된 제조 비용으로 귀결된다. 생산-후 그라인딩 및 연마를 포함하는 기타 접근은 또한 워피지 효과에 반작용할 수 있으나, 또한 상당히 증가된 제품 비용으로 귀결될 수 있다.
따라서, 워피지 효과와 관련된 제한된 수득율 손실 및 비용 증가를 갖는 강화의 필수적인 정도를 제공하는 방법을 포함하여, 낮은-휨, 강화된 유리, 유리-세라믹 및 세라믹 물품 및 이온-교환 방법에 대한 요구가 존재한다.
본 기재의 일부 관점에 따르면, 강화된 물품을 제조하는 방법은 복수의 물품을 제공하는 단계, 각각의 물품은 복수의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온, 제1의 1차 표면 및 제2의 1차 표면을 갖는 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물을 포함함; 복수의 이온-교환 알카리 금속 이온을 포함하는 제1의 이온-교환 욕조를 제공하는 단계, 각각은 이온-교환가능한 알카리 금속 이온의 크기보다 큰 크기를 가짐; 및 복수의 강화된 물품을 형성하기 위하여 제1의 이온-교환 온도 및 기간에서 제1의 이온-교환 욕조에 복수의 물품을 침지시키는 단계를 포함하도록 제공된다. 각 강화된 물품은 제1 및 제2의 1차 표면으로부터 각각의 제1 및 제2의 선택된 깊이까지 연장하는 압축 응력 영역을 포함한다. 나아가 다음의 (a) 및 (b) 중 적어도 하나이다: (a) 상기 이온-교환 알카리 금속 이온의 교환 속도는 상기 제2의 1차 표면 내에서보다 상기 제1의 1차 표면 내에서 더욱 높고, (b) 상기 제2의 1차 표면은 상기 제1의 1차 표면의 어느 비대칭성 피쳐의 총 표면적을 초과하는 총 표면적을 갖는 하나 이상의 비대칭성 피쳐를 포함한다. 부가적으로, 상기 침지 단계는 미리결정된 갭이 각 물품의 1차 표면 사이에 유지되도록 수행된다.
본 기재의 일부 관점에 따르면, 강화된 물품의 제조방법은 복수의 물품을 제공하는 단계, 각각의 물품은 복수의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온, 제1의 1차 표면 및 제2의 1차 표면을 갖는 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물을 포함함; 복수의 이온-교환 알카리 금속 이온을 포함하는 제1의 이온-교환 욕조를 제공하는 단계, 각각은 이온-교환가능한 알카리 금속 이온의 크기보다 큰 크기를 가짐; 및 복수의 강화된 물품을 형성하기 위하여 제1의 이온-교환 온도 및 기간에서 제1의 이온-교환 욕조 내에 복수의 물품을 침지시키는 단계를 포함하도록 제공된다. 각각의 강화된 물품은 상기 제1 및 제2의 1차 표면에서부터 각각의 제1 및 제2의 선택된 깊이까지 연장하는 압축 응력 영역을 포함한다. 또한, 상기 이온-교환 알카리 금속 이온의 교환 속도는 상기 제2의 1차 표면 내에서 보다 제1의 1차 표면 내에서 더욱 높다. 부가적으로, 미리결정된 갭이 각각의 물품의 제1의 1차 표면 사이에서 유지되도록 상기 침지 단계가 수행된다.
본 기재의 일부 관점에 따르면, 강화된 물품의 제조방법은 복수의 물품을 제공하는 단계, 각 물품은 복수의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온, 제1의 1차 표면 및 제2의 1차 표면을 갖는 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물을 포함함; 복수의 이온-교환 알카리 금속 이온을 포함하는 제1의 이온-교환 욕조를 제공하는 단계, 각각은 이온-교환가능한 알카리 금속 이온의 크기보다 큰 크기를 가짐; 및 복수의 강화된 물품을 형성하기 위하여 제1의 이온-교환 온도 및 기간에서 제1의 이온-교환 욕조 내에 복수의 물품을 침지하는 단계를 포함하도록 제공된다. 각 강화된 물품은 상기 제1 및 제2의 1차 표면으로부터 각각의 제1 및 제2의 선택된 깊이까지 연장하는 압축 응력 영역을 포함한다. 또한, 상기 제2의 1차 표면은 상기 제1의 1차 표면의 어느 비대칭성 피쳐의 총 표면적을 초과하는 총 표면적을 갖는 하나 이상의 비대칭성 피쳐를 포함한다. 부가적으로, 미리결정된 갭이 각 물품의 제1의 1차 표면 사이에 유지되도록 상기 침지 단계가 수행된다.
본 기재의 일부 관점에 따르면, 유리 물품은 화학적으로 강화된 유리 기판을 포함하도록 제공되며, 유리 기판은 제1의 1차 표면 및 제2의 1차 표면, 및 제1 및 제2의 1차 표면으로부터 각각의 제1 및 제2의 선택된 깊이까지 연장하는 압축 응력 영역을 포함한다. 또한, 상기 유리 물품은 200 미크론 이하의 휨 (△ 휨)을 포함한다.
부가적인 피쳐 및 장점이 다음의 상세한 설명에서 서술될 것이며, 이어질 상세한 설명, 청구항 및 첨부된 도면을 포함하는, 본원에 기재된 구현 예를 실시함으로써 인식되거나 또는 설명으로부터 당업자에게 쉽게 명백해질 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 다양한 구현 예를 기술하며, 본 청구된 주제의 성질 및 특성을 이해하기 위한 개관 또는 틀을 제공하기 위하여 의도된다는 점이 이해되어야 한다.
첨부된 도면은 다양한 구현 예의 추가적인 이해를 제공하기 위하여 포함되며, 본 명세서 내에 혼입되어 그 일부를 구성한다. 도면은 본원에 기재된 다양한 구현 예를 예시하며, 설명과 함께 본 청구된 주제의 원리 및 작동을 설명하는 기능을 한다.
다음은 첨부된 도면에서 도의 설명이다. 상기 도는 크기 대로 나타낸 것은 아니며, 상기 도의 소정의 피쳐 및 소정의 관점은 크기에서 과장되거나 또는 명확성 및 간결성을 위하여 개략적으로 나타낼 수 있다.
본 도면에서:
도 1은 구현 예에 따라, 미리결정된 갭이 기판의 1차 표면 사이에 유지되도록 복수의 이온-교환 알카리 금속 이온을 포함하는 욕조에 침지됨에 따라, 복수의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온을 포함하는 한 쌍의 기판의 개략적인 단면도이다.
도 1a는 구현 예에 따라, 복수의 스페이서에 의해 미리결정된 갭이 설정되도록 구성된, 도 1의 한 쌍의 기판 및 욕조의 개략적인 단면도이다.
도 1b는 구현 예에 따라, 미리결정된 갭이 메쉬 시트에 의해 설정되도록 구성된, 도 1의 한 쌍의 기판 및 욕조의 개략적인 단면도이다.
도 1c는 구현 예에 따라, 도 1-1b에 도시된 구성 및 방법에 따라 형성된 복수의 강화된 물품의 개략적인 단면도이다.
도 2는 구현 예에 따라, 미리결정된 갭이 기판의 1차 표면들 사이에 유지되도록 복수의 이온-교환 알카리 금속 이온을 포함하는 욕조에 침지되는 바에 따라, 복수의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온 및 2차 필름을 포함하는 한 쌍의 기판의 개략적인 단면도이다.
도 2a는 구현 예에 따라, 복수의 스페이서에 의해 미리결정된 갭이 설정되도록 구성된, 도 2의 한 쌍의 기판 및 욕조의 개략적인 단면도이다.
도 2b는 구현 예에 따라, 미리결정된 갭이 메쉬 시트에 의해 설정되도록 구성된, 도 2의 한 쌍의 기판 및 욕조의 개략적인 단면도이다.
도 2c는 구현 예에 따라, 도 2-2b에서 도시된 구성 및 방법에 따라 형성된 복수의 강화된 물품의 개략적인 단면도이다.
도 3은 구현 예에 따라, 미리결정된 갭이 기판의 1차 표면 사이에 유지되도록 복수의 이온-교환 알카리 금속 이온을 포함하는 욕조 내에 침지된 바에 따라, 복수의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온 및 복수의 비대칭성 피쳐를 포함하는 한 쌍의 기판의 개략적인 단면도이다.
도 3a는 구현 예에 따라, 미리결정된 갭이 복수의 스페이서에 의해 설정되도록 구성된, 도 3의 한 쌍의 기판 및 욕조의 개략적인 단면도이다.
도 3b는 구현 예에 따라, 미리결정된 갭이 메쉬 시트에 의해 설정되도록 구성된, 도 3의 한 쌍의 기판 및 욕조의 개략적인 단면도이다.
도 3c는 구현 예에 따른, 도 3-3b에 도시된 구성 및 방법에 따라 형성된 복수의 강화된 물품의 개략적인 단면도이다.
도 4a-4d는 구현 예에 따라, 강화된 물품의 제조방법에 따른 기판들 사이에 미리결정된 갭을 확립하기 위한 복수의 클립을 도시하는 개략적인 일련의 단면도이다.
도 5a-5c는 구현 예에 따라, 강화된 물품의 제조방법에 따른 기판들 사이의 미리결정된 갭을 확립하기 위한 구성의 일련의 개략적인 단면도이다.
도 6a-6c는 구현 예에 따라, 강화된 물품의 제조방법에 따른 기판들 사이의 미리결정된 갭을 확립하기 위한 복수의 스페이서 시트 및 클립을 도시하는 일련의 개략적인 단면도이다.
도 7은 구현 예에 따라, 강화된 물품의 제조방법에 따른 한 쌍의 기판들 사이의 갭 및 기판들 사이의 미리결정된 갭을 확립하기 위한 구성을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 8은 구현 예에 따라, 강화된 물품의 제조방법이 수행되는 기판에서 관찰된 스페이서 두께의 함수로서 휨을 도시한 도면이다.
도 9는 구현 예에 따라, 다양한 미리결정된 갭을 갖는 강화된 물품의 제조방법에 이용된 실험 장치(set up)의 전면의 사진이다.
도 10a는 구현 예에 따라, 강화된 물품의 제조방법이 수행된 바에 따른, 비대칭성 경사진 피쳐를 갖는 기판의 경사진 면 상에서 관찰된 스페이서 두께의 함수로서 휨을 도시한 도면이다.
도 10b는 구현 예에 따라, 강화된 물품의 제조방법에 따라 수행된, 비대칭성 경사진 피쳐를 갖는 기판의 비-경사진 면 상에서 관찰된 스페이서 두께의 함수로서의 휨을 도시한 도면이다.
도 11은 구현 예에 따라, 강화된 물품의 제조방법에 따라 수행된, 기판의 눈부심-방지 면 상에서 관찰된 스페이서 두께의 함수로서 휨 내에서의 변화를 도시한 도면이다.
도 12는 구현 예에 따라, 강화된 물품의 제조방법에 따라 수행된, 기판의 눈부심-방지 면 상에서 관찰된 스페이서 두께의 함수로서 휨 진폭을 도시한 도면이다.
전술한 요약, 및 다음의 소정의 발명 기술의 상세한 설명은 도면과 함께 읽혀지는 경우 더욱 잘 이해될 것이다. 본 청구항은 도면에 도시된 배열 및 도구성에 한정되지 않음이 이해되어야 한다. 또한, 상기 도면에 도시된 외관은 상기 기구의 언급된 기능을 달성하기 위하여 이용될 수 있는 많은 장식 외관 중 하나이다.
본 도면에서:
도 1은 구현 예에 따라, 미리결정된 갭이 기판의 1차 표면 사이에 유지되도록 복수의 이온-교환 알카리 금속 이온을 포함하는 욕조에 침지됨에 따라, 복수의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온을 포함하는 한 쌍의 기판의 개략적인 단면도이다.
도 1a는 구현 예에 따라, 복수의 스페이서에 의해 미리결정된 갭이 설정되도록 구성된, 도 1의 한 쌍의 기판 및 욕조의 개략적인 단면도이다.
도 1b는 구현 예에 따라, 미리결정된 갭이 메쉬 시트에 의해 설정되도록 구성된, 도 1의 한 쌍의 기판 및 욕조의 개략적인 단면도이다.
도 1c는 구현 예에 따라, 도 1-1b에 도시된 구성 및 방법에 따라 형성된 복수의 강화된 물품의 개략적인 단면도이다.
도 2는 구현 예에 따라, 미리결정된 갭이 기판의 1차 표면들 사이에 유지되도록 복수의 이온-교환 알카리 금속 이온을 포함하는 욕조에 침지되는 바에 따라, 복수의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온 및 2차 필름을 포함하는 한 쌍의 기판의 개략적인 단면도이다.
도 2a는 구현 예에 따라, 복수의 스페이서에 의해 미리결정된 갭이 설정되도록 구성된, 도 2의 한 쌍의 기판 및 욕조의 개략적인 단면도이다.
도 2b는 구현 예에 따라, 미리결정된 갭이 메쉬 시트에 의해 설정되도록 구성된, 도 2의 한 쌍의 기판 및 욕조의 개략적인 단면도이다.
도 2c는 구현 예에 따라, 도 2-2b에서 도시된 구성 및 방법에 따라 형성된 복수의 강화된 물품의 개략적인 단면도이다.
도 3은 구현 예에 따라, 미리결정된 갭이 기판의 1차 표면 사이에 유지되도록 복수의 이온-교환 알카리 금속 이온을 포함하는 욕조 내에 침지된 바에 따라, 복수의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온 및 복수의 비대칭성 피쳐를 포함하는 한 쌍의 기판의 개략적인 단면도이다.
도 3a는 구현 예에 따라, 미리결정된 갭이 복수의 스페이서에 의해 설정되도록 구성된, 도 3의 한 쌍의 기판 및 욕조의 개략적인 단면도이다.
도 3b는 구현 예에 따라, 미리결정된 갭이 메쉬 시트에 의해 설정되도록 구성된, 도 3의 한 쌍의 기판 및 욕조의 개략적인 단면도이다.
도 3c는 구현 예에 따른, 도 3-3b에 도시된 구성 및 방법에 따라 형성된 복수의 강화된 물품의 개략적인 단면도이다.
도 4a-4d는 구현 예에 따라, 강화된 물품의 제조방법에 따른 기판들 사이에 미리결정된 갭을 확립하기 위한 복수의 클립을 도시하는 개략적인 일련의 단면도이다.
도 5a-5c는 구현 예에 따라, 강화된 물품의 제조방법에 따른 기판들 사이의 미리결정된 갭을 확립하기 위한 구성의 일련의 개략적인 단면도이다.
도 6a-6c는 구현 예에 따라, 강화된 물품의 제조방법에 따른 기판들 사이의 미리결정된 갭을 확립하기 위한 복수의 스페이서 시트 및 클립을 도시하는 일련의 개략적인 단면도이다.
도 7은 구현 예에 따라, 강화된 물품의 제조방법에 따른 한 쌍의 기판들 사이의 갭 및 기판들 사이의 미리결정된 갭을 확립하기 위한 구성을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 8은 구현 예에 따라, 강화된 물품의 제조방법이 수행되는 기판에서 관찰된 스페이서 두께의 함수로서 휨을 도시한 도면이다.
도 9는 구현 예에 따라, 다양한 미리결정된 갭을 갖는 강화된 물품의 제조방법에 이용된 실험 장치(set up)의 전면의 사진이다.
도 10a는 구현 예에 따라, 강화된 물품의 제조방법이 수행된 바에 따른, 비대칭성 경사진 피쳐를 갖는 기판의 경사진 면 상에서 관찰된 스페이서 두께의 함수로서 휨을 도시한 도면이다.
도 10b는 구현 예에 따라, 강화된 물품의 제조방법에 따라 수행된, 비대칭성 경사진 피쳐를 갖는 기판의 비-경사진 면 상에서 관찰된 스페이서 두께의 함수로서의 휨을 도시한 도면이다.
도 11은 구현 예에 따라, 강화된 물품의 제조방법에 따라 수행된, 기판의 눈부심-방지 면 상에서 관찰된 스페이서 두께의 함수로서 휨 내에서의 변화를 도시한 도면이다.
도 12는 구현 예에 따라, 강화된 물품의 제조방법에 따라 수행된, 기판의 눈부심-방지 면 상에서 관찰된 스페이서 두께의 함수로서 휨 진폭을 도시한 도면이다.
전술한 요약, 및 다음의 소정의 발명 기술의 상세한 설명은 도면과 함께 읽혀지는 경우 더욱 잘 이해될 것이다. 본 청구항은 도면에 도시된 배열 및 도구성에 한정되지 않음이 이해되어야 한다. 또한, 상기 도면에 도시된 외관은 상기 기구의 언급된 기능을 달성하기 위하여 이용될 수 있는 많은 장식 외관 중 하나이다.
부가적인 특징 및 이점이 이어질 상세한 설명에서 서술될 것이며, 본 설명으로부터 당업자에게 명백해지거나 또는 청구항 및 첨부된 도면과 함께, 다음의 설명에서 기재된 바와 같이 구현 예를 실시함으로써 인식될 것이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 2개 이상의 항목의 목록에서 사용되는 경우, 용어 "및/또는"은 목록 항목 중 어느 하나가 그 자체에 의해 이용될 수 있거나 또는 목록 항목 중 2 이상의 어느 조합이 이용될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 조성물이 구성성분 A, B, 및/또는 C를 함유하는 것으로 기재된 경우, 상기 조성물은 A 단독; B 단독; C 단독; A 및 B를 조합으로; A 및 C를 조합으로; B 및 C를 조합으로; 또는 A, B, 및 C를 조합으로 함유할 수 있다.
본 문헌에서, 제1 및 제2, 상단 및 하단, 및 그 유사용어와 같은, 관계 용어는 어느 실제 이러한 관계성 또는 이러한 엔티티 또는 액션들 사이의 순서를 필수적으로 요구하거나 또는 의미하지 않고, 하나의 엔티티 또는 액션과 또 다른 엔티티 또는 액션을 구별하기 위하여 오로지 사용된다.
본 기재의 변형이 당업자 및 본 기재를 제조하거나 사용하는 자들에게 일어날 것이다. 따라서, 본 도면에 도시되고 상기에 기재된 구현 예는 단지 예시를 목적으로 하며, 본 기재의 범위를 제한하고자 의도되지 않으며, 본 기재의 범위는 균등물 이론을 포함하는, 특허법의 원칙에 따라 해석되는, 다음의 청구항에 의해 정의된다는 점이 이해되어야 한다.
본 기재의 목적을 위하여, 용어 "결합된(coupled)"(그 모든 형태": 결합, 커플링, 결합된, 등)은 일반적으로 2개의 구성성분을 (전기적 또는 기계적으로) 서로 직접 또는 간접적으로 접합(joining)하는 것을 의미한다. 이러한 접합은 본래 고정적이거나 또는 본래 유동적일 수 있다. 이러한 접합은 2개의 성분 및 상기 2개의 성분과 또는 서로 단일 통합된 바디로 통합적으로 형성되는 어느 부가적인 중간 부재로 달성될 수 있다. 이러한 접합은 다르게 명시되지 않는 한, 본래 영구적이거나, 또는 본래 제거 가능하거나 또는 박리 가능할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "약"은 양, 크기, 제형, 파라미터 및 기타 분량 및 특성은 정확하거나 정확할 필요가 없으나, 공차, 전환 인자, 반올림, 측정 오차 및 유사 형태 및 당업계에 공지된 기타 인자를 반영하여 바람대로 대략 및/또는 좀 더 크거나 또는 좀 더 작을 수 있다는 것을 의미한다. 용어 "약"이 값 또는 범위의 끝점을 기재하는데 사용되는 경우, 상기 기재는 기술된 특정의 값 또는 끝점을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 명세서 내의 범위의 수치 값 또는 끝점이 "약"으로 기술되어 있는지에 관계없이, 상기 수치 값 또는 범위의 끝점은 다음의 두 가지 구현 예를 포함하도록 의도된다: 하나는 "약"에 의해 변혀되며, 하나는 "약"에 의해 변형되지 않음. 각 범위의 끝점이 다른 끝점과 관련되는 경우 및 다른 끝점과 독립적인 경우 모두 중요하다는 점이 또한 이해될 것이다.
용어 "실질적인", "실질적으로" 및 본원에서 사용되는 이들의 다양한 변형은 기재된 피쳐가 값 또는 기재와 동일하거나 또는 대략 동일하다는 점에 주목하려는 의도이다. 예를 들어, "실질적으로 평평한" 표면은 평평하거나 또는 대략 평평한 표면을 나타내도록 의도된다. 나아가, "실질적으로"는 두 개의 값이 동일하거나 또는 대략 동일함을 나타내도록 의도된다. 일부 구현 예에서, "실질적으로"는 서로 약 5% 이내, 또는 서로 약 2% 이내와 같은, 서로 약 10% 이내의 값을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 위, 아래, 좌측, 우측, 전면, 후면, 상면, 하면과 같은, 본원에서 사용된 방향 용어는 도시된 도면에서 단지 참조로 사용되며, 절대 배향을 의미하도록 의도되지 않는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 정관사 또는 부정관사는 "적어도 하나"를 의미하며, 반대로 명시되지 않는 한, "단지 하나"로 제한되지 않아야 한다. 따라서, 예를 들어, "구성성분"에 대한 참조는 맥락적으로 다르게 명시되지 않는 한, 이러한 구성성분들을 2 이상 갖는 구현 예를 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "압축 응력"(CS) 및 "압축 응력 층의 깊이"(DOL)는 당업계에 알려진 의미를 사용하여 측정된다. 예를 들어, CS 및 DOL은 Orihara Industrial Co., Ltd. (일본)에 의해 제조된, FSM-6000와 같은 상업적으로 이용가능한 기구를 사용하여 표면 응력 미터에 의해 측정된다. 표면 응력 측정은 응력 광학 계수(SOC)의 정확한 측정에 의존하며, 이는 유리의 복굴절에 관련된다. 차례로 SOC는 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"의 명칭으로, ASTM standard C770-98 (2013)에 기재된 과정 C의 변형된 버전에 따라 측정되며, 상기 문헌의 내용은 참고로서 그 전체가 본원에 포함된다. 변형은 5 내지 10 mm의 두께 및 12.7 mm의 직경을 갖는 표본으로서 유리 디스크를 사용하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 유리 디스크는 등방성이고 균질하며, 연마된 평행한 양면을 갖도록 코어-드릴된다. 상기 변형은 또한 적용될 최대 힘 F max 을 계산하는 단계를 포함한다. 상기 최대 힘(F max )은 20 MPa 압축 응력을 생산하기에 충분한 힘이다. 적용될 최대 힘 F max 는 다음의 수학식 (1)에 따라 계산된다:
여기서 F max 는 뉴튼으로의 최대 힘이며, D은 유리 디스크의 직경이고, h는 광 경로의 두께이다. 적용된 각 힘에 대해서, 상기 응력은 다음의 수학식 (2)에 따라 계산된다:
여기서 F max 는 식 (1)에서 얻어진 뉴튼으로의 최대 힘이며, D 은 mm로의 유리 디스크의 직경이며, h 는 mm로의 광 경로의 두께이며, σ는 MPa로의 응력이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "압축 응력 층의 깊이(DOL)"는 강화 공정으로부터 발생된 압축 응력이 제로에 이르는 강화된 물품 내에서 깊이 위치를 나타낸다.
일반적으로 도면 및 특히 도 1-1c를 참조하면, 도해는 특정 구현 예를 기재하기 위한 목적이며, 첨부된 청구항 기재를 한정하도록 의도되지 않음이 이해될 것이다. 도면은 필수적으로 크기대로인 것은 아니며, 도면 중 소정의 피쳐 및 소정의 관점은 크기에서 과장되어 도시되거나 또는 명확성 및 간략성을 목적으로 개략적인 형태로 도시될 수 있다.
본 기재는 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물 및 압축 응력 영역을 갖는 기판을 포함하는 강화된 물품의 제조방법을 기재한다. 또한, 비대칭성 및/또는 비-균일성 이온-교환 효과로부터 워피지를 갖는 경향을 가질 수 있는 피쳐를 가짐에도 불구하고, 이들 강화된 물품은 본 기재의 방법의 결과로 거의 없는 워피지 또는 어떠한 워피지도 나타내지 않도록 최적화된다. 일반적으로, 본 기재의 방법은 기판 내에 존재하는 어느 비대칭성 또는 비-균일성 이온-교환 조건을 상쇄하기 위한 이온-교환 공정의 동역학을 제어한다. 이들 비대칭성 또는 비-균일성 이온-교환 조건은 기판 표면 중 전부는 아니나 일부 상에 2차 필름(들), 기판 표면 중 전부는 아니나 일부 내에 눈부심-방지 표면, 이들 표면 상의 어느 비대칭성 피쳐의 정도의 차이, 이들 표면의 표면 거칠기에서의 차이, 및 기판에 워피지를 형성하는 경향을 가질 수 있는 비-균일성 이온-교환 조건을 생성할 수 있는 기판의 기타 관점의 존재를 포함한다. 또한, 상기 방법은 한 쌍의 기판이 알칼리 이온-교환 이온을 함유하는 욕조 내에 침지됨에 따라, 예를 들어, 한 쌍의 기판의 1차 표면들 사이에 미리결정된 갭의 부과(imposition)를 통한 이온-교환 속도 제어를 제공한다.
강화된 물품 그 자체와 함께, 본 기재의 강화된 물품의 제조방법은 유리, 유리-세라믹 및 세라믹 조성물을 포함하는 강화된 물품을 제조하는 종래의 접근에 비해서 수 개의 이익 및 장점을 갖는다. 하나의 장점은 기판 내에 존재하는 비-균일성 이온-교환 조건에 의해 유도될 수 있는 휨의 정도를 감소시킬 수 있다는 점이다. 또 다른 장점은 본 기재의 방법은 부가적인 공정 단계, 예를 들어 연마, 커팅, 그라인딩, 이온 교환 공정 후 열적 처리 등에 대한 필요 없이 워피지를 제거하거나 감소시킨다는 점이다. 이들 방법의 추가적인 장점은 종래의 이온-교환 공정에 비해 처리량에서의 감소 및/또는 자본의 증가가 거의 없거나 없다는 점이다. 특히, 본 기재의 방법을 실시하는 것과 관련된 부가적인 고정 기구는 크기 및 비용(예를 들어, 스페이서, 메쉬, 클립 등)의 항목으로 제한된다. 이들 방법의 또 다른 장점은 종래 이온 교환 프로파일에 비해서 이들은 동일하거나 또는 실질적으로 유사한 잔여 응력 프로파일을 갖는 압축 응력 영역으로 귀결되는 한편, 본 공정에 따라 제조된 강화된 물품에서 상당히 감소된 워피지 수준의 장점을 제공한다는 점이다.
도 1-1c를 참조하면, 강화된 물품의 제조방법(100)의 개략적인 도해가 제공된다. 강화된 물품의 제조방법(100)은 다음을 포함한다: 복수의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온을 갖는 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물로부터 각각 제조된 복수의 기판(10)을 제공하는 단계. 각각의 기판(10)은 또한 다음을 포함한다: 제1의 1차 표면(12) 및 제2의 1차 표면(14). 상기 방법(100)은 또한 다음을 포함한다: 용기(202) 내에 갖추어진 제1의 이온-교환 욕조(200)를 제공하는 단계. 상기 욕조(200)는 복수의 이온-교환 알카리 금속 이온을 포함하며, 각각은 기판(10) 내의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온의 크기 보다 큰 크기를 갖는다. 마지막으로, 상기 방법(100)은 복수의 강화된 물품들(10')을 형성하기 위하여 제1의 이온-교환 온도 및 기간에서 제1의 이온-교환 욕조(200) 내에 복수의 기판(10)을 침지시키는 단계를 포함한다(도 1c 참조). 각각의 강화된 물품(10')은 제1 및 제2의 1차 표면(12, 14)으로부터 각각의 제1 및 제2의 선택된 깊이(52, 54)까지 연장하는 압축 응력 영역(50)을 포함한다.
도 1-1c를 다시 참조하면, 강화된 물품의 제조방법(100)은 다음 중 적어도 하나가 되도록 예시적인 구현 예에 따라 수행될 수 있다: (a) 이온-교환성 알카리 금속 이온의 교환 속도가 기판(10)의 제2의 1차 표면(14) 내에서보다 제1의 1차 표면(12) 내에서 더욱 높으며; 그리고 (b) 상기 제2의 1차 표면(14)은 상기 기판(10)의 1차 표면(12)의 어느 비대칭성 피쳐의 총 표면적을 초과하는 총 표면적을 갖는 하나 이상의 비대칭성 피쳐를 포함한다. 부가적으로, 상기 침지 단계는 미리결정된 갭 (d)(20)이 각 기판의 제1의 1차 표면(12) 사이에 유지되도록 수행된다. 이하에서 더욱 주지되는 바와 같이, 상기 미리결정된 갭(20)은 기판(10) 사이의 갭이 상당히 크거나 또는 제어되지 않는 상황에 비하여, 제1의 1차 표면들(12) 사이에 상대적으로 작은 갭(예를 들어, 약 0.01 mm 내지 약 10 mm)이다. 즉, 본 방법(100)에 이용된 기판(10)은 이온-교환성 알카리 금속 이온이 그들의 1차 표면( 12, 14)(및 잠재적으로 높은 워피지로 귀결되는)에 관하여 비-균일성 조건 하에서 그들의 이온-교환가능한 이온들과 교환될 수 있도록 구성된다. 그러나, 상기 침지 단계 동안 기판(10)의 제1의 1차 표면(12) 사이의 미리결정된 갭(20)(예를 들어, 약 0.01 mm 내지 약 10 mm)의 존재를 포함하여, 본 방법(100)에 의해 제공되는 제어는 기판(10)과 관련된 이들 비-균일성 이온-교환 조건을 완화시키거나 또는 상쇄시킨다. 나아가, 일부 구현 예에서, 제2의 1차 표면(14)과 연관된 갭(또는 제2의 1차 표면(14)으로부터 또 다른 기판(10) 또는 욕조(200)를 홀딩하는 컨테이너의 벽까지 미리결정된 갭(20) 이상의 크기 정도로 간격(D)(30)의 존재)의 부족은 또한 기판(10)과 관련된 이들 비-균일성 이온-교환성 조건을 본 방법이 완화하거나 상쇄시키도록 하는 조건을 생성하는 기능을 한다.
강화된 물품(100)의 제조방법의 일부 관점에서, 기판(10)의 제1의 1차 표면(12)에서 일어나는 이온-교환의 속도는 표면들(12, 14)과 관련된 어느 다양한 이유로 기판(10)의 제2의 1차 표면(14)에서 일어나는 이온 교환 속도와 다를 수 있다. 예를 들어, 기판(10)의 각 1차 표면들(12, 14)의 표면 거칠기에서의 가변성은 일부 구현 예에 따라, 이들 비균일성의 소스일 수 있다. 상기 제1의 1차 표면(12) 위가 아닌 제2의 1차 표면(14) 위의 부가적인 기능성 필름, 필름들 또는 층들의 존재는 또한 이들 잠재적인 비-균일성 이온-교환 조건으로 귀결될 수 있다. 또한, 1차 표면들(14) 상에서의 부분으로 또는 조합으로 눈부심-방지 표면의 존재는 잠재적인 비-균일성 이온-교환 조건으로 귀결될 수 있다. 유사하게, 전술한 바와 같이, 제1의 1차 표면(12) 상의 어느 비대칭성 피쳐의 표면적을 초과하는 기판(10)의 제2의 1차 표면(14) 상에 비대칭성 피쳐의 존재는 또한 잠재적인 비-균일성 이온-교환성 조건의 소스일 수 있다.
그럼에도, 전술한 바와 같이, 도 1-1c에 도시된 강화된 물품의 제조방법(100)은 기판(10) 내에서 이들 잠재적인 이온-교환 비-균일성을 상쇄하기 위한 메커니즘을 제공한다 - 즉, 침지 단계 동안 각 쌍의 기판(10) 사이에 미리결정된 갭(d)(20)의 사용. 이론에 한정되는 것은 아니나, 상기 미리결정된 갭(20)은 상기 제2의 1차 표면(14) 내로의 알카리 금속 이온 혼입의 속도에 대하여 기판(10)의 제1의 1차 표면(12) 내로의 알카리 금속 이온 혼입의 속도에 대한 부가적인 제어를 제공한다. 상기 갭(20)은 크기에서 감소되므로(예를 들어, 종래의 이온 교환 공정에서와 같이, 기판(10) 사이의 갭이 상당히 크거나 또는 제어되지 않는 경우와 대해서와 같이, 상기 제1의 1차 표면(12) 내로의 알카리 금속 이온 혼입의 속도는 기판(10)의 제2의 1차 표면(14) 내로의 알카리 금속 이온 혼입의 속도에 비하여 감소된다. 결과적으로, 제2의 1차 표면(14)에 비해서 제1의 1차 표면(12)에서의 증가된 이온-교환을 경험하기 위한 기판(10)의 어느 경향은 미리결정된 갭(20)의 존재에 의해 상쇄될 수 있다. 이론에 구속되는 것은 아니나, 미리결정된 갭(20)은 이온-교환 공정의 동역학을 제어하며, 특히 이온-교환가능한 알카리 금속 이온이 기판 밖에서 교환되고 욕조(200)로부터 이온-교환성 알카리 금속 이온으로 교환되는 속도를 제어하는 것으로 믿어진다. 또한, 이론에 구속되는 것은 아니나, 미리결정된 갭(20)에 대한 낮은 한계는 워피지 감소에 대한 갭(20)의 유리한 효과가 기판(10) 내로 이온-교환성 알카리 금속 이온의 교환 속도를 억제할 모세관 효과에 의해 궁극적으로 상쇄되는 방법(100)에 따라 존재할 수 있는 것으로 믿어진다.
도 1-1b를 참조하면, 강화된 물품의 제조방법(100)의 침지 단계 동안 이용된 기판들(10) 사이의 미리결정된 갭(d)(20)은 0.01 mm 내지 약 5 mm 범위일 수 있다. 따라서, 상기 미리결정된 갭(20)은 기판(10) 사이의 제어된 갭이다. 일부 실시에서, 상기 미리결정된 갭(20)은 약 0.01 mm 내지 약 10 mm, 약 0.01 mm 내지 약 7.5 mm, 약 0.01 mm 내지 약 5 mm, 약 0.01 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.01 mm 내지 약 1 mm, 약 0.01 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.01 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.01 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.01 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.01 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.02 mm 내지 약 10 mm, 약 0.02 mm 내지 약 7.5 mm, 약 0.02 mm 내지 약 5 mm, 약 0.02 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.02 mm 내지 약 1 mm, 약 0.02 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.02 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.02 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.02 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.02 mm 내지 약 0.5 mm의 범위, 및 이들 갭 끝점 사이의 모든 값일 수 있다. 일부 실시에서, 강화된 물품 제조방법(100)의 침지 단계 동안 이용된 기판들(10) 사이의 미리결정된 갭(20)은 0.01 mm, 0.05 mm, 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm, 0.4 mm, 0.5 mm, 0.6 mm, 0.7 mm, 0.8 mm, 0.9 mm, 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm, 2.5 mm, 3.0 mm, 3.5 mm, 4.0 mm, 4.5 mm, 5.0 mm, 7.5 mm, 10.0 mm, 및 이들 값들 사이의 모든 미리결정된 갭(20)일 수 있다.
도 1-1b에 도시된 강화된 물품의 제조방법(100)의 부가적인 실시에 따르면, 상기 미리결정된 갭(d)(20)은 각 기판(10)의 제2의 1차 표면(14)으로부터 또 다른 기판(예를 들어, 또 다른 기판(10)의 제2의 1차 표면(14)까지) 또는 욕조(200)를 홀딩하는 용기(202)의 벽까지의 간격(D)(30)보다 작다. 추가적인 실시에 따르면, 상기 미리결정된 갭(d)(20)은 각 기판(10)의 제2의 1차 표면(14)으로부터 또 다른 기판(예를 들어, 기판(10)) 또는 욕조(200)를 홀딩하는 용기(202)의 벽까지의 간격(D)보다, 1% 이하, 5% 이하, 10% 이하, 20% 이하, 25% 이하, 50% 이하, 75% 이하, 100% 이하, 150% 이하, 200% 이하일 수 있다. 추가적인 실시에 따르면, 각 기판(10)의 제2의 1차 표면(14)으로부터 또 다른 기판 또는 용기(202)의 벽까지의 간격 (D)(30)은 적어도 5 mm, 적어도 7.5 mm, 적어도 10.0 mm, 적어도 12.5 mm, 적어도 15 mm이고, 상기 간격 (D)(30)은 이들 값들 사이 또는 이를 초과하는 수준이다. 또 다른 실시에 따르면, 미리결정된 갭 (d)(20) 대 간격 (D)(30)의 비는 d/D≤0.1, /D≤0.05, 또는 d/D≤0.01이도록 설정될 수 있다.
도 1a를 참조하면, 강화된 물품의 제조방법(100)이 미리결정된 갭 (d)(20)이 복수의 스페이서(22)에 의해 설정되어 도시된다. 실시에서, 상기 스페이서(22)는 미리결정된 갭(20)과 동일하거나, 또는 실질적으로 유사한 두께 치수를 갖는다. 또한, 관점에 따르면, 어느 수의 스페이서(22)는 도 1a에 도시된 바와 같이, 욕조(200) 내의 기판들(10) 사이에 사용될 수 있다. 구현 예에서, 스페이서(22)는 스페이서 자체에 의해 마스크되는 기판의 표면적을 최소화하도록 그들의 코터에서 각 쌍의 기판들(10) 사이에 위치된다. 또 다른 실시에서, 상기 스페이서(22)는 각 쌍의 기판(10) 사이에 위치된 와이어의 형태이며, 이는 스페이서(22)에 의해 마스크되는 기판의 표면적을 최소화할 수 있다. 상기 스페이서(22)는 이에 한정되는 것은 아니나, 300 시리즈 스테인리스 강, 알루미늄 합금, 알루미늄 금속, 백금, 백금 합금, 니켈 합금, In800 합금, Cr-Mo 합금, 실리카, 알루미나, 지르코니아 및 이들 물질의 폴리머-코팅 관점을 포함하는, 기판(10)의 욕조(200) 및 유리, 유리-세라믹 및 세라믹 조성물와 비-반응성인 다양한 물질로부터 제작될 수 있다. 또한, 상기 스페이서(22)는 이에 한정되는 것은 아니나, 와이어, 실린더형-형상 와셔, 입방체-형상 와셔, 직사각형-형상 와셔, 시트, 쐐기, 클립, 버팀대(brace), 지지체, 등을 포함하는 구조 및 어느 다양한 형상을 취할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 강화된 물품의 제조방법(100)은 미리결정된 갭(20)(d)이 메쉬(24)에 의해 설정되어 도시된다. 실시에서, 상기 메쉬(24)는 미리결정된 갭(20)과 동일하거나 또는 실질적으로 유사한 두께 치수를 갖는다. 또한, 관점에 따르면, 어느 다양한 수의 타입의 메쉬(24)(즉, 다양한 여과 수준)가 도 1b에 나타낸 바와 같이, 욕조(200) 내에서 기판들(10) 사이에 사용될 수 있다. 상기 메쉬(24)는 이에 한정되는 것은 아니나, 300 시리즈 스테인리스 강, 알루미늄 합금, 알루미늄 금속, 백금, 백금 합금, 니켈 합금, In800 합금, Cr-Mo 합금, 실리카, 알루미나, 지르코니아 및 이들 물질의 폴리머-코팅된 관점을 포함하는 기판(10)의 욕조(200) 및 유리, 유리-세라믹 및 세라믹 조성물과 비-반응성인 다양한 물질로부터 제작될 수 있다.
도 1c를 참조하면, 강화된 물품(10')은 강화된 물품의 제조방법(100)으로부터 제조된다. 전술한 바와 같이, 이들 강화된 물품(10')은 각각의 제1 및 제2의 1차 표면들(12, 14)로부터 제1 및 제2의 선택된 깊이(52, 54)까지 연장하는 압축 응력 영역(50)을 갖는다. 또한, 강화된 물품의 제조방법(100)의 실시는 최소 내지 어떠한 휨도 갖지 않는 강화된 물품(10')으로 귀결된다. 일부 구현 예에 따르면, 상기 방법(100)은 약 200 미크론 이하의 휨(△휨)을 포함하는 강화된 물품(10')으로 귀결된다. 일부 실시에서, 물품(10')의 휨(△휨)은 약 300 미크론 이하, 약 250 미크론 이하, 약 200 미크론 이하, 약 175 미크론 이하, 약 150 미크론 이하, 약 125 미크론 이하, 약 100 미크론 이하, 약 75 미크론 이하, 약 50 미크론 이하, 약 25 미크론 이하, 및 이들 수준 사이의 모든 수준의 휨이다. 유사하게, 상기 방법(100)은 물품(10')의 가장 긴 치수의 0.5% 미만, 물품(10')의 가장 긴 치수의 0.5% 미만, 물품(10')의 가장 긴 치수의 0.1% 미만, 또는 물품(10')의 가장 긴 치수의 0.01% 미만의 최대 워피지를 나타내는 강화된 물품(10')으로 귀결될 수 있다. 예를 들어, 150 mm x 75 mm 휴대폰 커버 형태의 강화된 물품(10')은 가장 긴 치수에서 0.01% 미만의 워피지를 나타내는, 0.15 mm 미만의 워피지를 갖도록 상기 방법(100)에 따라 제조될 수 있다.
상기 강화된 물품의 제조방법(100)에 사용된 기판(10)은 다양한 유리 조성물, 유리-세라믹 조성물 및 세라믹 조성물을 포함할 수 있다. 유리의 선택은 특정 유리 조성물에 한정되지 않는다. 예를 들어, 선택된 조성물은 어느 광범위한 실리케이트, 보로실리케이트, 알루미노실리케이트, 또는 보로알루미노실리케이트 유리 조성물일 수 있으며, 이는 선택적으로 하나 이상의 알카리 및/또는 알카리토 개질제를 포함할 수 있다.
예시를 위하며, 기판(10)에 사용될 수 있는 하나의 군의 조성물은 적어도 하나의 산화 알루미늄 또는 산화 붕소 및 적어도 하나의 알카리 금속 산화물 또는 알카리토 금속 산화물을 갖는 것을 포함하며, 여기서 -15 mol% ≤(R2O + R'O - Al2O3 - ZrO2) - B2O3 ≤4 mol%, 여기서 R은 Li, Na, K, Rb 및/또는 Cs일 수 있으며, R'은 Mg, Ca, Sr, 및/또는 Ba일 수 있다. 상기 조성물의 군의 하나의 하위군은 약 62 mol% 내지 약 70 mol% SiO2; 0 mol% 내지 약 18 mol% Al2O3; 0 mol% 내지 약 10 mol% B2O3; 0 mol% 내지 약 15 mol% Li2O; 0 mol% 내지 약 20 mol% Na2O; 0 mol% 내지 약 18 mol% K2O; 0 mol% 내지 약 17 mol% MgO; 0 mol% 내지 약 18 mol% CaO; 및 0 mol% 내지 약 5 mol% ZrO2을 포함한다. 이러한 유리는 미국 특허번호 제8,969,226호 및 제8,652,978호에 좀 더 충분하게 기재되어 있으며, 상기 문헌은 아래에서 완전하게 서술되는 바와 같이 그 전체가 참고로서 본원에 혼입된다.
기판(10)에 사용될 수 있는 또 다른 예시적인 군의 조성물은 적어도 50 mol% SiO2 및 알카리 금속 산화물 및 알카리 토금속 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 개질제를 포함하는 것을 포함하며, 여기서 [(Al2O3 (mol%) + B2O3(mol%))/(∑알카리 금속 개질제(mol%))]〉1이다. 상기 군의 하나의 하위 군은 50 mol% 내지 약 72 mol% SiO2; 약 9 mol% 내지 약 17 mol% Al2O3; 약 2 mol% 내지 약 12 mol% B2O3; 약 8 mol% 내지 약 16 mol% Na2O; 및 0 mol% 내지 약 4 mol% K2O를 포함한다. 이러한 유리는 미국 특허번호 제8,586,492호에 좀 더 구체적으로 기재되어 있으며, 상기 문헌은 이하에서 완전하게 서술되는 것과 같이 그 전체가 참고로서 본원에 혼입된다.
기판(10)에 사용될 수 있는 또 다른 예시적인 조성물 군은 SiO2, Al2O3, P2O5, 및 적어도 하나의 알카리 금속 산화물 (R2O)을 갖는 것을 포함하며, 여기서 0.75 ≤[(P2O5(mol%) + R2O(mol%))/ M2O3 (mol%)] ≤1.2이며, 여기서 M2O3 = Al2O3 + B2O3. 상기 조성물 군 중 하나의 하위 군은 약 40 mol% 내지 약 70 mol% SiO2; 0 mol% 내지 약 28 mol% B2O3; 0 mol% 내지 약 28 mol% Al2O3; 약 1 mol% 내지 약 14 mol% P2O5; 및 약 12 mol% 내지 약 16 mol% R2O을 포함한다. 상기 조성물 군 중 또 다른 하위 군은 약 40 내지 약 64 mol% SiO2; 0 mol% 내지 약 8 mol% B2O3; 약 16 mol% 내지 약 28 mol% Al2O3; 약 2 mol% 내지 약 12 mol% P2O5; 및 약 12 mol% 내지 약 16 mol% R2O을 포함한다. 이러한 유리는 미국 특허출원번호 제13/305,271호에 좀 더 자세히 기재되어 있으며, 상기 문헌은 이하에서 서술되는 바와 같이 그 전체가 참고로서 본원에 혼입된다.
기판(10)에 사용될 수 있는 또 다른 예시적인 조성물의 군은 적어도 약 4 mol% P2O5를 갖는 것이며, 여기서 (M2O3(mol%)/RxO(mol%)) < 1이며, 여기서 M2O3= Al2O3 + B2O3, 여기서 RxO는 유리에 존재하는 1가 및 2가 양이온 산화물의 합이다. 1가 및 2가 양이온 산화물은 Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O, MgO, CaO, SrO, BaO, 및 ZnO으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 본 조성물 군 중 하나의 하위 군은 0 mol% B2O3를 갖는 유리를 포함한다. 이러한 유리는 미국 출원번호 제13/678,013호 및 미국 특허번호 제8,765,262호에 상세히 기술되어 있으며, 상기 문헌은 이하에서 서술되는 바와 같이 그 전체가 참고로서 본원에 혼입된다.
기판(10)에 사용될 수 있는 조성물의 또 다른 예시적인 군은 Al2O3, B2O3, 알카리 금속 산화물을 갖는 것을 포함하며, 3-중 배위를 갖는 붕소 양이온을 함유한다. 이온 교환되는 경우, 이들 유리들은 적어도 약 30 kilograms force (kgf)의 비커스 균열 개시 임계값을 가질 수 있다. 상기 조성물 군 중 하나의 하위 군은 적어도 약 50 mol% SiO2; 적어도 약 10 mol% R2O, 여기서 R2O는 Na2O를 포함함; Al2O3, 여기서 -0.5 mol% ≤Al2O3(mol%) - R2O(mol%)≤2mol%; 및 B2O3를 포함하며, 여기서 B2O3(mol%) - (R2O(mol%) - Al2O3(mol%)) ≥4.5 mol%이다. 상기 조성물 군 중 또 다른 하위 군은 적어도 약 50 mol% SiO2, 약 9 mol% 내지 약 22 mol% Al2O3; 약 4.5 mol% 내지 약 10 mol% B2O3; 약 10 mol% 내지 약 20 mol% Na2O; 0 mol% 내지 약 5 mol% K2O; 적어도 약 0.1 mol% MgO 및/또는 ZnO, 여기서 0≤ MgO+Zn0≤6 mol%; 및 선택적으로 적어도 하나의 CaO, BaO 및 SrO를 포함하며, 여기서 0 mol%≤CaO+BaO +SrO≤2 mol%이다. 상기 유리는 미국 출원번호 제13/903,398호에 더욱 상세히 기술되어 있으며, 상기 문헌은 아래에서 좀 더 자세히 서술되는 바와 같이 그 전체가 참고로서 본원에 포함된다.
다르게 명시되지 않는 한, 본 기재에 개략된, 상기 강화된 물품(예를 들어, 물품(10')) 및 이들을 제조하기 위한 관련된 방법(예를 들어, 방법(100))은 68.96 mol% SiO2, 0 mol% B2O3, 10.28 mol% Al2O3, 15.21 mol% Na2O, 0.012 mol% K2O, 5.37 mol% MgO, 0.0007 mol% Fe2O3, 0.006 mol% ZrO2, 및 0.17 mol% SnO2의 알루미노-실리케이트 유리 조성물을 갖는 기판(10)으로부터 제작됨으로써 예시된다. 전형적인 알루미노실리케이트 유리는 미국출원번호 제13/533,298호에 개시되어 있으며, 참고로서 본원에 혼입된다.
유사하게, 세라믹에 대하여, 강화된 물품의 제조방법(100)에 사용된 기판을 위해 선택된 물질은 어느 광범위한 범위의 무기질 결정 산화물, 질화물, 탄화물, 산질화물, 탄질물, 및/또는 그 유사물질일 수 있다. 예시적인 세라믹은 알루미나, 알루미늄 티타네이트, 뮬라이트, 코디어라이트, 지르콘, 스피넬, 페르소브스카이트, 지르코니아, 세리아, 실리콘 카바이드, 실리콘 질화물, 실리콘 알루미늄 산질화물, 또는 제올라이트 상을 갖는 물질을 포함한다.
유사하게, 유리-세라믹과 관련하여, 기판(10) 용으로 선택된 물질은 유리 상 및 세라믹 상 모두를 갖는 어느 광범위한 물질일 수 있다. 예시적인 유리-세라믹은 유리 상이 실리케이트, 보로실리케이트, 알루미노실리케이트, 또는 보로알루미노실리케이트로부터 형성되고, 세라믹 상이 β-스포듀민, β-석영, 네펠린, 칼실라이트, 또는 카네기에이트로부터 형성되는 물질을 포함한다.
상기 강화된 물품의 제조방법(100)으로부터 귀결된 강화된 물품(10')은 유리 기판을 포함하는 다양한 물리적 형태를 채용할 수 있다. 즉, 단면 관점으로부터, 상기 물품(10')은 기판으로서 구성되는 경우, 평평하거나 또는 평탄할 수 있거나, 또는 이는 곡선 및/또는 예리하게 굽어질 수 있다. 유사하게, 상기 물품(10')은 단일의 통합 대상, 다중-층 구조체, 또는 적층체일 수 있다. 상기 물품(10')이 기판 또는 플레이트-유사 형태로 사용되는 경우, 상기 물품(10')의 두께는 바람직하게는 약 0.2 내지 1.5 mm의 범위, 좀 더 바람직하게는 약 0.8 내지 1 mm의 범위이다. 또한, 상기 물품(10')은 가시 스펙트럼에서 실질적으로 투명한 조성물을 가질 수 있으며, 이는 압축 응력 영역(50)의 전개 후 실질적으로 투명하게 남는다.
조성물 또는 물리적 형태와 관계없이, 상기 강화된 물품의 제조방법(100)으로부터 귀결된 강화된 물품(10')은 표면(예를 들어, 제1의 및 제2의 1차 표면들(12, 14))으로부터 특정 깊이(예를 들어, 제1 및 제2의 선택된 깊이(52, 54))까지 내부로 연장하는 압축 응력 하의 영역(50)을 포함할 것이다. 압축 응력 영역(50)과 관련된 압축 응력(CS)의 양 및 압축 응력 층의 깊이(DOL)는 상기 방법(100)에 따라 형성된 물품(10')에서 특정 사용에 기초하여 달라질 수 있다. 특히 유리 조성물을 갖는 물품(10')에 대한 하나의 일반적인 제한은 압축 응력 영역(50)의 결과로서 물품(10')의 벌크 내에 생성된 인장 응력이 물품에 취성을 부여하는 정도로 과도하게 되지 않도록 CS 및 DOL이 제한되어야 한다는 점이다.
본 기재의 소정의 관점에서, 강화된 물품을 제조하는 방법(100)에 따른 이온 교환 공정을 사용하여 강화된 유리 조성물을 갖는 강화된 물품(10')의 압축 응력(CS)은 이온-교환된 유리에서 형성된 광도파관의 TM 및 TE 가이드된 모드 스펙트럼에 기초한 응력 프로파일을 측정하기 위한 방법을 사용하여 결정된다(이하, "WKB 방법"이라 함). 상기 방법은 TM 및 TE 가이드된 모드 스펙트럼으로부터 극 세기값의 위치를 디지털로 정의하는 단계, 및 상기 위치로부터 각각의 TM 및 TE 유효 굴절률을 계산하는 단계를 포함한다. TM 및 TE 굴절률 프로파일 n TM(z) 및 n TE(z)는 역의 WKB 계산을 사용하여 계산된다. 상기 방법은 또한 응력 프로파일 S(z)=[n TM(z) - n TM(z)]/SOC을 계산하는 단계를 포함하며, 여기서 SOC는 유리 기판의 응력 광학 계수이다. 상기 방법은 "Systems and Methods for Measuring the Stress Profile of Ion-Exchanged Glass"의 명칭으로 Douglas C. Allan 등에 의해 2012년 5월 3일자로 출원되고 2011년 5월 25일자로 출원된 미국 가출원번호 제61/489,800호의 우선권을 주장하는, 미국 출원번호 제13/463,322호에 기재되어 있으며, 상기 문헌의 내용은 그 전체가 참고로서 본원에 혼입된다. 깊이의 함수로서 이들 물품에서 응력 수준을 측정하는 다른 기술이 본원에 참고로서 혼입된, 미국 출원번호 제61/835,823호 및 제61/860,560호에 기재되어 있다.
도 1-1c를 참조하면, 예를 들어, 물품(10')에서 압축 응력 영역(50)을 전개하기 위한 강화된 물품의 제조방법(100)은 강화 욕조(200)에서 한 쌍의 기판(10)을 침지시키는 단계를 포함한다. 일부 관점에서, 상기 욕조(200)는 복수의 이온-교환성 금속 이온을 함유하며, 기판(10)은 복수의 이온-교환가능한 금속 이온을 갖는 유리 조성물을 갖는다. 예를 들어, 상기 욕조는 나트륨과 같은, 기판(10)에서 이온-교환가능한 이온보다 큰 크기의 복수의 칼륨 이온을 함유할 수 있다. 욕조(200) 내의 이온-교환성 이온은 기판(10) 내에서 이온-교환가능한 이온과 바람직하게 교환될 것이다.
소정의 관점에서, 압축 응력 영역(50)을 생성하는데 사용된 상기 강화 욕조(200)는 당업자에 의해 이해되는 바에 따라 부가제로 100중량%에 이르는 농도에서 갖는 또는 100중량%의 농도에서 용융 KNO3 욕조를 포함한다. 이러한 욕조는 기판의 공정 동안 용융 상태에서 KNO3가 잔류되는 것을 보장하는 온도로 충분히 가열된다. 상기 강화 욕조(200)는 또한 KNO3의 조합 및 LiNO3 및 NaNO3 모두 또는 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 기재의 일부 관점에 따르면, 강화된 물품(100)을 제조하는 방법은 약 400 MPa 이하의 최대 압축 응력 및 상기 물품(10')의 두께의 적어도 8%의 제1의 선택된 깊이(52)를 갖는 강화된 물품(10')에서 압축 응력 영역(50)을 전개하는 단계를 포함하여 제공된다. 상기 물품(10')은 알루미노-실리케이트 유리 조성물을 갖는 기판(10)을 포함하며, 상기 방법(100)은 약 3 내지 60 시간 사이의 침지 기간으로 약 400℃ 내지 500℃ 범위의 온도로 유지된 강화 욕조(200) 내에 기판(10)을 침지시키는 단계를 포함한다. 좀 더 바람직하게는, 상기 압축 응력 영역(50)은 약 0.25 내지 50 시간 사이의 침지 기간 동안 약 420℃ 내지 500℃ 범위의 온도에서 강화 욕조(200) 내에 기판(10)을 침지시킴으로써 강화된 물품(10') 내에서 전개될 수 있다. 소정의 관점에서, 강화 욕조용 상부 온도 범위는 기판(10)의 서냉점보다 약 30℃ 미만으로 설정된다(예를 들어, 기판(10)이 유리 또는 유리-세라믹 조성물을 갖는 경우). 침지 단계에 대한 특히 바람직한 기간은 0.5 내지 25 시간이다. 소정의 구현 예에서, 상기 강화 욕조(200)는 약 400℃ 내지 450℃에서 유지되며, 상기 제1의 이온 교환 기간은 약 3 내지 15 시간이다.
하나의 예시적인 관점에서, 상기 기판(10)은 DOL > 80 ㎛ 및 300 MPa 이하의 최대 압축 응력을 얻기 위하여(예를 들어, 두께 약 0.8 내지 1 mm를 갖는 강화된 물품(10')에 대하여) 약 10 시간의 기간 동안 약 41% NaNO3 및 59% KNO3를 포함하는 450℃에서 강화 욕조(200)에 침지된다. 또 다른 실시 예에서, 상기 강화 욕조(200)는 중량으로 약 65% NaNO3 및 35% KNO3를 포함하고, 460℃로 유지되며, 침지 단계는 약 40 내지 50 시간 동안 수행되어 약 150 ㎛ 이상의 DOL을 갖는 약 160 MPa 이하의 최대 압축 응력을 갖는 압축 응력 영역(50)을 전개한다(예를 들어, 약 0.8 mm의 두께를 갖는 물품(10')에 대해서).
약 0.3 내지 0.8 mm의 두께를 갖는 알루미노-실리케이트 유리 기판(10)에 대해서, DOL > 60 ㎛이 약 5.5 내지 15 시간 사이의 침지 기간으로 450℃의 온도에서 유지된 중량으로 40 내지 60% NaNO3(밸런스로 KNO3를 가짐) 범위의 강화 욕조(200) 조성물을 갖는 본 기재의 방법(100)에 따라 제조된 강화된 물품(10')에서 달성될 수 있다. 바람직하게는, 침지 기간은 약 6 내지 10 시간이고, 강화 욕조(200)는 중량으로 44 내지 54% NaNO3(밸런스 KNO3)범위의 조성물에 유지된다.
적합한 양의 P2O5를 갖는 알루미노-실리케이트 유리를 함유하는 기판(10)으로부터 강화된 물품(10')이 유래된 강화된 물품의 제조방법(100)에서, 상기 강화 욕조(200)는 유사한 압축 응력 영역(50)을 전개하기 위하여 어느 정도 낮은 온도에서 유지될 수 있다. 예를 들어, 상기 강화 욕조는 유사한 결과로 380℃ 만큼 낮게 유지될 수 있는 한편, 전술한 좀 더 높은 범위도 실행가능하다. 추가적인 관점에서, 상기 기판(10)은 리튬-함유 유리 조성물을 함유할 수 있으며, 눈에 띄게 낮은 온도 프로파일이 결과적인 강화된 물품(10')에서 유사한 압축 응력 영역(50)을 발생시키기 위하여, 방법(100)에 따라 사용될 수 있다. 이들 관점에서, 상기 강화 욕조(200)는 약 350℃ 내지 약 500℃, 및 바람직하게는 약 380℃ 내지 약 480℃ 범위의 온도에서 유지된다. 이들 관점에서 침지 시간은 약 0.25 시간 내지 약 50 시간, 좀 더 바람직하게는, 약 0.5 내지 약 25 시간 범위이다.
도 2-2c를 참조하면, 강화된 물품의 제조방법(100a)의 개략적인 도해가 제공된다. 도 2-2c에 도시된 방법(100a)은 도 1-1c에 도시된 방법(100)과 필수적으로 동일하며; 결과적으로 유사-번호의 부재는 동일하거나 또는 실질적으로 유사한 기능 및/또는 구조를 갖는다. 상기 강화된 물품의 제조방법(100a)은 다음을 포함한다: 복수의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온을 갖는 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물로부터 제작된 기판(10)을 포함하는 복수의 물품(10a)을 제공하는 단계. 각각의 기판(10)은 또한 다음을 포함한다: 제1의 1차 표면(12) 및 제2의 1차 표면(14). 상기 물품(10a)은 또한 2차 필름(70)을 포함하며, 이는 상기 제2의 1차 표면(14) 상에, 내에 또는 걸쳐 배치된 코팅, 표면, 필름 또는 층이다. 상기 2차 필름(70)은 지문방지 필름, 내스크래치성 필름, 반사-방지 필름, 눈부심-방지 층, 눈부심-방지 표면 (예를 들어, 기판(10)의 특정 조성물에 적합한 본 기재의 당업자에게 이해된 공정 조건에 따른 에칭 공정을 통해 형성되는 바와 같은), 및 이들의 조합과 같은, 본 기재의 당업자에게 이해되는 바와 같은 어느 수의 기능성 필름 또는 표면일 수 있다. 상기 방법(100a)은 또한 다음을 포함한다: 용기(202) 내에 있는 제1의 이온-교환 욕조(200)를 제공하는 단계. 상기 욕조(200)는 복수의 이온-교환성 알카리 금속 이온을 포함하며, 각각은 기판(10) 내의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온의 크기보다 큰 크기를 갖는다. 마지막으로, 상기 방법(100a)은 복수의 강화된 물품(10a')을 형성하기 위하여 제1의 이온-교환 온도 및 기간에서 제1의 이온-교환 욕조(200) 내에 복수의 물품(10a)을 침지시키는 단계를 포함한다(도 2c 참조). 각각의 강화된 물품(10a')은 제1의 및 제2의 1차 표면들(12, 14)로부터 각각의 제1 및 제2의 선택된 깊이(52, 54)까지 연장하는 압축 응력 영역(50)을 포함한다.
도 2-2c를 참조하면, 상기 강화된 물품의 제조방법(100a)은 이온-교환성 알카리 금속 이온의 교환 속도가 기판(10a)의 제2의 1차 표면(14) 내에서보다 제1의 1차 표면(12) 내에서 높도록 수행된다. 특히, 기판(10)의 제2의 1차 표면(14) 위에 2차 필름(70)의 존재는 이온-교환성 알카리 금속 이온의 교환 속도가 제2의 1차 표면(14) 내에서보다 제1의 1차 표면(12) 내에서 높도록 조건을 생성한다. 부가적으로, 침지 단계는 미리결정된 갭 (d)(20)이 각 기판(10)의 제1의 1차 표면(12) 사이에 유지되도록 수행된다. 즉, 상기 방법(100a)에 사용된 기판(10)(및 물품(10a))은 이온-교환성 알카리 금속 이온이 1차 표면들(12, 14)(및 잠재적으로 고 워피지로 귀결되는)에 대하여 비-균일성 조건 하에서 그들의 이온-교환가능한 이온과 교환되도록 구성된다. 그러나, 침지 단계 동안 미리결정된 갭(20)의 존재를 포함하는, 방법(100a)에 의해 제공된 제어는 기판과 연관된 이들 비-균일성 이온-교환성 조건을 완화하거나 또는 상쇄한다.
그럼에도, 전술한 바와 같이, 도 2-2c에 도시된 강화된 물품의 제조방법(100a)은 물품(10a)에서 이들 잠재적 이온-교환 비-균일성을 상쇄하도록 메커니즘을 제공한다 - 즉, 침지 단계 동안 각 쌍의 기판(10) 사이의 미리결정된 갭(20) (d)의 사용. 이론에 구속되지 않고, 상기 미리결정된 갭(20)은 제2의 1차 표면(14) 내로의 알카리 금속 이온 혼입의 속도에 비하여 기판(10)의 제1의 1차 표면(12) 내로의 알카리 금속 이온 혼입의 속도에 걸쳐 부가적인 제어를 제공한다. 상기 갭(20)이 크기에서 감소됨에 따라, 제1의 1차 표면(12) 내로의 알카리 금속 이온 혼입의 속도는 기판(10)의 제2의 1차 표면(14) 내로의 알카리 금속 이온 혼입의 속도에 비해 감소된다. 결과적으로, 제2의 1차 표면(14)에 대해서 제1의 1차 표면(12)에서 증가된 이온-교환을 경험시키기 위한 기판(10)의 어느 경향(즉, 1차 표면(14) 위에 또는 상에의 2차 필름(70)의 존재에 의해)은 갭(20)의 존재에 의해 상쇄될 수 있다. 이론에 구속됨 없이, 상기 갭(20)은 특히 이온-교환가능한 알카리 금속 이온이 욕조(200)로부터 이온-교환성 알카리 금속 이온과 대체되고 기판(10)의 밖으로 교환되는 속도, 이온-교환 공정의 동역학을 제어하는 것으로 믿어진다.
도 2-2b를 참조하면, 상기 강화된 물품의 제조방법(100a)의 침지 단계 동안 사용된 기판(10) 사이의 미리결정된 갭(d)(20)은 0.01 mm 내지 약 5 mm 범위일 수 있다. 일부 실시에서, 상기 미리결정된 갭(20)은 약 0.01 mm 내지 약 10 mm, 약 0.01 mm 내지 약 7.5 mm, 약 0.01 mm 내지 약 5 mm, 약 0.01 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.01 mm 내지 약 1 mm, 약 0.01 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.01 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.01 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.01 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.01 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.02 mm 내지 약 10 mm, 약 0.02 mm 내지 약 7.5 mm, 약 0.02 mm 내지 약 5 mm, 약 0.02 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.02 mm 내지 약 1 mm, 약 0.02 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.02 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.02 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.02 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.02 mm 내지 약 0.5 mm 범위, 및 이들 갭 끝점 사이의 모든 값일 수 있다. 도 2-2b에 도시된 강화된 물품의 제조방법(100a)의 일부 실시에서, 상기 강화된 물품의 제조방법(100)의 침지 단계 동인 사용된 기판(10) 사이의 미리결정된 갭(20)은 0.01 mm, 0.05 mm, 0.1 mm, 0.2 mm, 0.3 mm, 0.4 mm, 0.5 mm, 0.6 mm, 0.7 mm, 0.8 mm, 0.9 mm, 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm, 2.5 mm, 3.0 mm, 3.5 mm, 4.0 mm, 4.5 mm, 5.0 mm, 7.5 mm, 10 mm, 및 이들 값들 사이의 모든 미리결정된 갭(20)일 수 있다.
도 2-2b에 도시된 강화된 물품(100a)의 제조방법의 부가적인 실시에 따르면, 상기 미리결정된 갭 (d)(20)은 각 기판(10)의 제2의 1차 표면(14)으로부터 또 다른 기판(예를 들어, 또 다른 기판(10)의 제2의 1차 표면(14) 까지) 또는 욕조(200)를 홀딩하는 용기(202)의 벽까지의 간격 (D)(30)보다 작다. 추가적인 실시에 따르면, 상기 미리결정된 갭 (d)(20)은 각 기판(10)의 제2의 1차 표면(14)으로부터 또 다른 기판(예를 들어, 기판(10)) 또는 욕조(200)를 홀딩하는 용기(202)의 벽까지의 간격(D)(30) 보다 1% 이하, 5% 이하, 10% 이하, 20% 이하, 25% 이하, 50% 이하, 75% 이하, 100% 이하, 150% 이하, 또는 200% 이하이다. 추가적인 실시에 따르면, 상기 각 기판(10)의 제2의 1차 표면(14)으로부터 또 다른 기판 또는 용기(202)의 벽까지의 간격 (D)(30)는 적어도 5 mm, 적어도 7.5 mm, 적어도 10.0 mm, 적어도 12.5 mm, 적어도 15 mm이고, 및 간격 (D)(30)는 이들 값을 초과하거나 이들 사이의 수준이다. 또 다른 실시에 따르면, 상기 미리결정된 갭 (d)(20) 대 간격 (D)(30)의 비는 d/D≤0.1, d/D≤0.05, 또는 d/D≤0.01이도록 설정될 수 있다.
도 2a를 참조하면, 강화된 물품의 제조방법(100a)은 미리결정된 갭 (d)(20)이 복수의 스페이서(22)에 의해 설정되어 도시된다. 실시에서, 상기 스페이서(22)는 미리결정된 갭(20)과 동일하거나, 또는 실질적으로 유사한 두께 치수를 갖는다. 또한, 관점에 따르면, 어느 수의 스페이서(22)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 욕조(200) 내에 기판(10) 사이에 사용될 수 있다. 바람직한 구현 예에서, 스페이서(22)는 스페이서 그 자체에 의해 마스크되는 기판의 표면적을 최소화하기 위하여 그들의 코너에서 각 쌍의 기판(10) 사이에 위치된다. 상기 스페이서(22)는 이에 한정되는 것은 아니나, 300 시리즈 스테인리스 강, 니켈 합금, 알루미늄 합금, 알루미늄 금속, 백금, 백금 합금, In800 합금, Cr-Mo 합금, 실리카, 알루미나, 지르코니아 및 이들 물질의 폴리머-코팅된 관점을 포함하는, 기판(10)의 욕조(200) 및 유리, 유리-세라믹 및 세라믹 조성물와 비-반응성인 다양한 물질로부터 제작될 수 있다. 또한, 강화된 물품의 제조방법(100a)(도 1a 및 1b와 관련하여 전술된 바와 같은)에 사용된 스페이서(22)는 이에 한정되는 것은 아니나, 와이어, 실린더형-형상 와셔, 입방체-형상 와셔, 직사각형-형상 와셔, 시트, 쐐기, 클립, 버팀대, 지지체, 등을 포함하는 다양한 형상 및 구조로 취할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 강화된 물품의 제조방법(100a)은 미리결정된 갭 (d)(20)이 메쉬(24)에 의해 설정되어 도시된다. 실시에서, 상기 메쉬(24)는 미리결정된 갭(20)과 동일하거나, 또는 실질적으로 유사한 두께 치수를 갖는다. 또한, 관점에 따르면, 어느 다양한 수의 타입의 메쉬(24)(즉, 다양한 여과 수준)가 도 2b에 나타낸 바와 같이, 욕조(200) 내의 기판(10) 사이에 사용될 수 있다. 상기 메쉬(24)는 이에 한정되는 것은 아니나, 300 시리즈 스테인리스 강, 니켈 합금, 알루미늄 합금, 알루미늄 금속, 백금, 백금 합금, In800 합금, Cr-Mo 합금, 실리카, 알루미나, 지르코니아 및 이들 물질의 폴리머-코팅된 관점을 포함하는 기판(10)의 욕조(200) 및 유리, 유리-세라믹 및 세라믹 조성물과 비-반응성인 다양한 물질로부터 제작될 수 있다.
도 2c를 참조하면, 강화된 물품(10a')은 강화된 물품의 제조방법(100a)으로부터 제조된다. 전술한 바와 같이, 이들 강화된 물품(10a')은 각각의 제1 및 제2의 1차 표면들(12, 14)로부터 제1 및 제2의 선택된 깊이(52, 54) 까지 연장하는 압축 응력 영역(50)을 갖는다. 또한, 강화된 물품의 제조방법(100a)의 실시는 최소 내지 어떠한 휨도 갖지 않는 강화된 물품(10a')으로 귀결된다. 일부 구현 예에 따르면, 상기 방법(100a)은 약 200 미크론 이하의 휨(△휨)을 포함하는 강화된 물품( 10a')을 귀결한다. 일부 실시에서, 상기 물품(10a')의 휨(△휨)은 약 300 미크론 이하, 약 250 미크론 이하, 약 200 미크론 이하, 약 175 미크론 이하, 약 150 미크론 이하, 약 125 미크론 이하, 약 100 미크론 이하, 약 75 미크론 이하, 약 50 미크론 이하, 약 25 미크론 이하, 및 이들 수준들 사이의 모든 수준이다. 유사하게, 상기 방법(100a)은 상기 물품(10a')의 가장 긴 치수의 0.5% 미만, 상기 물품(10a')의 가장 긴 치수의 0.1% 미만, 또는 상기 물품(10a')의 가장 긴 치수의 0.01% 미만의 최대 워피지를 나타내는 강화된 물품(10a')으로 귀결될 수 있다.
도 3-3c를 참조하면, 강화된 물품의 제조방법(100b)의 개략적인 도해가 제공된다. 도 3-3c에 도시된 방법(100b)은 도 1-1c에 도시된 방법(100)과 실질적으로 동일하며; 따라서, 유사-번호 부재(예를 들어, 스페이서(22))는 동일하거나 또는 실질적으로 유사한 기능 및/또는 구조를 갖는다. 상기 강화된 물품의 제조방법(100b)은 다음을 포함한다: 복수의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온을 갖는 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물로부터 제작된 기판(10)을 포함하는 복수의 물품(10b)을 제공하는 단계. 각각의 기판(10)은 또한 다음을 포함한다: 제1의 1차 표면(12) 및 제2의 1차 표면(14). 상기 물품(10b)은 또한 기판(10)의 제2의 1차 표면(14) 상의 복수의 비대칭 피쳐(84) 및 제1의 1차 표면(12) 상의 선택적인 복수의 비대칭성 피쳐(82)를 포함한다. 또한, 상기 제2의 1차 표면(14) 상의 복수의 비대칭성 피쳐(84)는 비대칭성 피쳐(82)가 존재하는 정도까지, 제1의 1차 표면(12) 상에 복수의 비대칭성 피쳐(82)를 초과하는 총 표면적을 갖는다. 부가적으로, 상기 비대칭성 피쳐(82, 84)는 이에 한정되는 것은 아니나 챔퍼(chamfered), 경사진, 둥근 및 각진 에지를 포함하는 어느 다양한 형태일 수 있다. 필수적으로, 물품(10b)의 기판(10) 내에 존재함에 따라, 상기 비대칭성 피쳐(82, 84)는 기판의 제1 및 제2의 1차 표면들(12, 14) 내로의 이온-교환이 방법(100b)에 의해 제공된 부가적인 제어 없이 비-균일성 방식으로 일어날 조건을 제공한다. 따라서, 이들 비대칭성 피쳐(82, 84)는 과잉 워피지를 초래할 수 있는 기판(10) 내에서 비대칭성 이온-교환을 초래할 수 있는 조건을 제공한다. 그럼에도, 도 3-3c에 도시된 강화된 물품의 제조방법(100b)에 의해 제공된 부가적인 제어(예를 들어, 방법(100b)에 따른 미리결정된 갭 (d)(20)의 사용)는 워피지의 항목에서 비대칭성 피쳐(82, 84)의 효과에 반작용할 수 있는 제1 및 제2의 1차 표면(12 및 14) 사이의 비대칭성 이온 교환 수준으로 귀결된다.
도 3-3c를 참조하면, 상기 방법(100b)은 또한 다음을 포함한다: 용기(202) 내에 있는 제1의 이온-교환 욕조(200)를 제공하는 단계. 상기 욕조(200)는 복수의 이온-교환성 알카리 금속 이온을 포함하며, 각각은 기판(10) 내의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온의 크기보다 큰 크기를 갖는다. 마지막으로, 상기 방법(100b)은 복수의 강화된 물품(10b')을 형성하기 위하여 제1의 이온-교환 온도 및 기간에서 제1의 이온-교환 욕조(200) 내에 복수의 물품(10b)을 침지시키는 단계를 포함한다(도 3c 참조). 각각의 강화된 물품(10b')은 각각의 제1 및 제2의 1차 표면들(12, 14)로부터 각각의 제1 및 제2의 선택된 깊이(52, 54)까지 연장하는 압축 응력 영역(50)을 포함한다. 또한, 도 3-3c에서 도시된 방법(100b)에 따라 제조된 강화된 물품(10b')은 도 1-1c, 2-2c에서 도시된 방법(100, 100a)에 따라 제조된 강화된 물품(10' 및 10a')과 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 성질을 갖는다.
도 4a-4d를 참조하면, 일련의 개략적인 단면도는 제1의 1차 표면(12) 사이에 클립(32)의 배열에 의해 설정된 미리결정된 갭(d)(20)을 갖는 복수의 기판(10)을 제조하는 방법(300a)을 도시한다. 도 4a에 나타낸 바와 같이, 각각 길고 짧은 단부(32a 및 32b)를 갖는 한 쌍의 클립(32)은 기판(10)의 제1의 1차 표면(12) 사이에 배열된다. 도 4b에 나타낸 바와 같이, 상기 클립(32)의 짧은 단부(32b)는 기판(10)의 에지 주변으로 굽어지고 제2의 1차 표면(14)과 접촉한다. 도 4c를 참조하면, 클립(32)의 긴 단부(32a)는 기판(10)의 대향 에지 주위로 굽어지며 제2의 1차 표면(14) 및 클립(32)의 짧은 단부(32b)에 접촉한다. 도 4d에 나타낸 바와 같이, 상기 클립(32)의 긴 단부(32a)는 기판(10)의 에지 주위로 뒤로 굽어지며 기판(10)의 제2의 1차 표면(14) 위에 배치된 바와 같이 대향하는 클립의 긴 단부(32a)와 접촉한다. 이처럼, 상기 방법(300a)은 제1의 1차 표면(12) 사이의 미리결정된 갭(20)으로 귀결되도록 기판(10) 주위에 클립(32)을 만들도록 사용될 수 있으며, 이는 전술한 바와 같고 도 1-1c, 2-2c 및 3-3c에 도시된 강화된 물품의 제조방법(100, 100a 및 100b)의 부분으로서 사용될 수 있다.
도 4a-4d를 참조하면, 상기 클립(32)은 기판(10)(미도시)의 폭보다 짧은 폭으로 제작될 수 있으며, 이는 강화된 물품의 제조방법(100, 100a 및 100b)에 의해 사용된 이온-교환 욕조(200)에의 기판(10)의 1차 표면들(12, 14)의 노출을 최대화한다(도 1-3c 참조). 또한, 상기 클립(32)은 이온-교환 욕조(200) 및 기판(10) 그 자체에 대하여 비-반응성인 어느 다양한 물질로부터 제작될 수 있는 한편, 도 4b-4d에서 예시적인 형태로 도시된 굽힙을 제공하기에 충분한 수준의 유연성을 가질 수 있다. 클립(32)에 적합한 물질은 300 시리즈 스테인리스 강, 니켈 합금, 알루미늄 합금, 알루미늄 금속, 백금, 백금 합금, In800 합금, Cr-Mo 합금 및 본 기재의 당업자에게 이해되는 바와 같은 기타 합금을 포함한다. 부가적으로, 도 4a-4d에 개시된 클립(32)의 특정 배열은 예시적인 것으로; 따라서 본 기재의 당업자가 동일한 기능, 즉, 기판(10)의 제1의 1차 표면(12) 사이의 미리결정된 갭(d)(20)의 전개를 달성하기 위하여 기판(10) 주위에 굽힘 및/또는 배열의 다른 순서를 갖는 본 구현 예에서 서술된 원리를 쉽게 적용할 수 있다.
도 5a-5c를 참조하면, 강화된 물품(300b)의 제조방법에 따른, 기판(10b) 시이의 미리결정된 갭(d)(20)을 확립하기 위한 구성을 도시하는 일련의 개략적인 단면도가 본 기재의 구현 예에 따라 제공된다. 좀 더 특히, 도 5a-5c에서 서술된 방법(300b)의 구현 예는 본 기재의 원리와 일치하는 강화된 물품의 좀 더 대량을 제조하기 위하여 도 1-3c에 도시된 방법(100, 100a, 100b)의 규모 확장을 위한 예시적인 접근이다. 도 5a-5c에서 예시적인 형태로 도시된 방법(300b)에 따르면, 제2의 1차 표면(14) 상에서 비대칭성 피쳐(84)를 갖는 기판(10b) 쌍들은 이들 기판의 제1의 1차 표면(12) 사이에 미리결정된 갭(20)을 전개시키기 위하여 다양한 구성에서 이온-교환 욕조(200)를 함유하는 용기(202) 내에 배열된다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 기판(10b) 쌍들은 욕조(200) 내에서 용기(202) 내에 수직으로 배열되고, 상기 미리결정된 갭 (d)(20)은 각 기판(10b) 쌍들 사이에 수평 방향으로 위치되며, 또한, 기판 쌍들은 간격 (D)(30)에 의해 이격된다. 상기 구성에서, 상기 미리결정된 갭 (d)(20) 및 간격 (D)(30)은 전술한 어느 접근, 예를 들어, 스페이서, 와이어, 쐐기, 시트, 메쉬, 클립, 등 (도 5a에서 미도시됨)을 통해서 전개될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 개별적인 기판(10b)은 욕조(200) 내에서 용기(202) 내에 수직으로 배열되고, 상기 미리결정된 갭(20)(d)은 각 기판(10b) 및 상기 기판(10b)의 조성물 및 이온-교환 욕조(200)에 대하여 비-반응성인 물질(예를 들어, 300 시리즈 스테인리스 강 합금)을 포함하는 분할 시트 사이에 수평 방향으로 위치된다. 또한, 간격 (D)(30)는 다음의 인접 기판(10b)과 분할 시트를 분리한다. 본 구성에서, 각 기판(10b)의 1차 표면(12) 및 분할 시트에 대하여 상기 미리결정된 갭 (d)(20) 및 간격 (D)(30)은 전술한 어느 접근, 예를 들어, 스페이서, 메쉬, 클립, 등(도 5b에 미도시됨)을 통해서 전개될 수 있다.
도 5c를 참조하면, 개별적인 기판(10b)은 욕조(200) 내에서 용기(202)에 수평방향으로 배열되고, 상기 미리결정된 갭(d)(20)은 이온-교환 욕조(200) 및 기판(10b)의 조성물에 대하여 비-반응성인 물질을 포함하는 각 기판(10b) 및 분할 시트 사이에 수직 방향으로 위치된다. 또한, 간격 (D)(30)는 다음 인근 기판(10b)과 분할 시트를 분리한다. 본 구성에서, 각 기판(10b)의 1차 표면(12) 및 분할 시트에 대하여, 미리결정된 갭 (d)(20) 및 간격 (D)(30)은 전술한 어느 접근, 예를 들어, 스페이서, 메쉬, 클립, 등(도 5c에 미도시됨)을 통해서 전개될 수 있다.
도 6a-6d를 참조하면, 일련의 개략적인 단면도는 제1의 1차 표면(12) 사이의 스페이서 시트(132)의 배열에 의해 설정된 미리결정된 갭 (d)(20)(도 6c)을 갖는 복수의 기판(10)을 제조하기 위한 방법(400a)을 도시한다. 도 6a에 나타낸 바와 같이, 단부(132a)를 갖는 한 쌍의 스페이서 시트(132)는 기판(10)의 제1의 1차 표면(12) 사이에 배열된다. 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 클립(132)의 단부(132a)는 기판(10)의 에지 주위로 굽어지고(즉, 곡선 화살표에 의해 나타낸 방향으로) 제2의 1차 표면(14) 및 2차 필름(70)(예를 들어, 눈부심-방지 표면)과 접촉한다. 도 6c를 참조하면, 클립(132b)은 기판(10) 쌍이 스페이서 시트(132)에 의해 형성된 미리결정된 갭 (d)(20)에 의해 이격 설정되어 남는 것을 보장하도록 클립(132)의 단부(132a) 위에 확보된다. 이처럼, 상기 방법(400a)은 제1의 1차 표면(12) 사이에서 미리결정된 갭(20)으로 귀결되도록 기판(10) 주위에 스페이서 시트(132)(및 클립(132b))을 만들도록 이용될 수 있으며, 이는 전술한 바와 같이, 그리고 도 1-1c, 2-2c 및 3-3c에 도시된 강화된 물품의 제조방법(100, 100a 및 100b)의 부분으로서 이용될 수 있다.
도 6a-6c를 참조하면, 상기 스페이서 시트(132) 및 클립(132b)은 기판(10)의 폭보다 짧은 폭을 갖도록 제작될 수 있으며(미도시), 이는 강화된 물품의 제조방법(100, 100a 및 100b)(도 1-3c 참조)에 의해 사용된 이온-교환 욕조(200)에의 기판(10)의 1차 표면들(12, 14)의 노출을 최대화한다. 또한, 상기 스페이서 시트(132) 및 클립(132b)은 이온-교환 욕조(200) 및 기판(10)에 대하여 비-반응성인 어느 다양한 물질로부터 제작될 수 있는 한편, 도 6a-6c에서 예시적인 형태로 도시된 굽힘을 제공하기에 충분한 수준의 유연성을 갖는다. 스페이서 시트(132) 및 클립(132b)에 적합한 물질은 300 시리즈 스테인리스 강, 니켈 합금, 알루미늄 합금, 알루미늄 금속, 백금, 백금 합금, In800 합금, Cr-Mo 합금 및 본 기재의 당업자에 의해 이해되는 바와 같은 기타 합금을 포함한다. 또한, 상기 스페이서 시트(132) 및 클립(132b)은 또한 이에 한정되는 것은 아니나, 와이어, 실린더형-형상 와셔, 입방체-형상 와셔, 직사각형-형상 와셔, 시트, 쐐기, 클립, 버팀대, 지지체, 등을 포함하는 어느 다양한 형상 및 구조를 취할 수 있다. 부가적으로, 도 6a-6c에 나타낸 스페이서 시트(132) 및 클립(132b)의 특정 배열은 예시적이며; 따라서, 본 기재의 당업자가 동일한 기능, 즉 기판(10)의 제1의 1차 표면(12) 사이의 미리결정된 갭 (d)(20)의 전개를 달성하도록 기판(10) 주위에 굽힘 및/또는 배열의 다른 순서로 본 구현 예에 서술된 원리를 쉽게 적용할 수 있다.
도 7을 참조하면, 개략적인 단면도는 강화된 물품의 제조방법(400b)에 따른, 기판(10a) 사이의 미리결정된 갭 (d)(20)을 확립하기 위한 예시적인 구성을 도시하도록 제공된다. 좀 더 특히, 도 7에 서술된 방법(400b)의 구현 예는 본 기재의 원리와 일치하는 강화된 물품의 대량을 제조하기 위하여 도 1-3c에 도시된 방법(100, 100a, 100b)의 규모 확장에 대한 예시적인 접근이다. 도 7에서 예시적인 형태로 도시된 방법(400b)에 따르면, 각각 제2의 1차 표면(14) 상의 2차 필름(70)(예를 들어, 눈부심-방지 표면)을 갖는 기판(10a) 쌍들은 이들 기판의 제1의 1차 표면(12) 사이에 미리결정된 갭 (d)(20)을 전개시키도록 구성에서 이온-교환 욕조(200)를 함유하는 용기(202)에 배열된다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 기판(10a) 쌍들은 욕조(200) 내에 용기(202)에서 수직으로 배열되고, 미리결정된 갭(d)(20)은 각 기판(10a) 쌍들 사이에 수평 방향으로 위치되며, 또한 기판 쌍들은 간격 (D)(30)에 의해 분리된다. 본 구성에서, 상기 미리결정된 갭 (d)(20) 및 간격 (D)(30)은 전술한 어느 접근, 예를 들어, 스페이서, 와이어, 쐐기, 시트, 메쉬, 클립, 등 (예를 들어, 도 7에 나타낸 스페이서(22))을 통해서 전개될 수 있다.
도 7을 참조하면, 개별적인 기판(10a)은 욕조(200) 내에서 용기(202) 내에 수직으로 배열되며, 상기 미리결정된 갭(20)(d)은 기판(10a) (예를 들어, 300 시리즈 스테인리스 강 합금으로부터 제작된 스페이서) 사이에 존재하는 스페이서(22)에 따라 설정된 바와 같이, 각 기판(10a)의 제1의 1차 표면(12) 사이에 수평 방향으로 위치된다. 또한, 간격 (D)(30)는 도시된 바와 같이 각 기판(10a)의 제2의 1차 표면(14) 또는 용기(202)의 벽을 분리한다. 상기 간격 (D)(30)은 스페이서, 와이어, 고체 시트, 메쉬 시트, 와셔, 클립, 브래킷, 카트리지 내의 슬롯 또는 본 기재의 당업자에 의해 이해되는 바와 같은 기타 유사 접근(미도시)에 의해 설정될 수 있다.
도 7에 도시된 강화된 물품의 제조방법(400b)의 부가적인 실시에 따르면(예를 들어, 도 1-3c에 도시된 강화된 물품의 제조방법), 상기 미리결정된 갭 (d)(20)은 각 기판(10a)의 제2의 1차 표면(14)에서 또 다른 기판(예를 들어, 또 다른 기판(10a)의 제2의 1차 표면(14)) 또는 욕조(200)를 홀딩하는 용기(202)의 벽까지의 간격(D)(30)보다 작도록 구성될 수 있다. 상기 방법(400b)의 추가적인 실시에 따르면, 상기 미리결정된 갭 (d)(20)은 각 기판(10a)의 제2의 1차 표면(14)으로부터 또 다른 기판 (예를 들어, 기판(10a)) 또는 욕조(200)를 홀딩하는 용기(202)의 벽까지의 간격(D) 보다 1% 이하, 5% 이하, 10% 이하, 20% 이하, 25% 이하, 50% 이하, 75% 이하, 100% 이하, 150% 이하, 200% 이하이다. 상기 방법(400b)의 또 다른 실시에 따르면, 각 기판(10a)의 제2의 1차 표면(14)으로부터 또 다른 기판(10a)의 제2의 1차 표면(14) 또는 용기(202)의 벽까지의 간격 (D)(30)은 적어도 5 mm, 적어도 7.5 mm, 적어도 10.0 mm, 적어도 12.5 mm, 적어도 15 mm이며, 상기 간격 (D)(30)은 이들 수준 사이 또는 이를 초과하는 수준이다. 상기 방법(400b)의 또 다른 실시에 따르면, 미리결정된 갭 (d)(20) 대 간격 (D)(30)의 비는 d/D ≤0.1, d/D ≤0.05, 또는 d/D≤0.01이도록 설정될 수 있다.
실시 예
다음의 실시 예는 본 기재에 의해 제공되는 다양한 피쳐 및 장점을 기재하며, 본 발명 및 첨부된 청구항에 한정되도록 의도되지 않는다.
실시 예 1
본 실시 예에서, Corning®Gorilla® Glass 3 기판 샘플이 본 기재의 원리 및 개념에 따른 강화된 물품의 제조방법((예를 들어, 도 2a 및 2c에 도시된 강화된 물품의 제조방법(100a))으로 수행되어 제조되었다. 특히, 상기 기판은 166 mm x 124 mm x 1.05 mm의 치수를 갖는 샘플로 섹션되었고, 2개의 1차 표면 중 하나 상에 눈부심-방지 (AG) 층을 갖도록 공정되었다. 상기 AG 층은 특정 조성물에 적합한 공정에 따라 에칭 공정을 통해서 형성되었다. 각각의 이들 샘플은 샘플이 100% KNO3의 욕조에 420℃에서 6 시간 동안 침지되는 이온-교환 조건으로 수행되었다. 종래의 배열로, 즉 기판들 사이에 갭을 제어함이 없는, 이들 이온-교환 조건 하에, 상기 기판은 AG 층을 갖는 1차 표면 방향으로 상당한 워피지 및 굽힘을 경험하였다(즉, 아래 표 1에서 "대조군" 샘플). 그러나, 실시 예에 따르면, 샘플 쌍이 미리결정된 갭을 생성하도록 위치된 스페이서 세트에 의해 분리된 바에 따라, 비-AG 1차 표면이 백-투-백이 되도록 침지되었다(예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같은, 복수의 스페이서(22)로부터 귀결된 미리결정된 갭 (d)(20)). 본 실시 예에서, 실험은 0.4 mm, 1 mm, 1.4 mm 및 2 mm의 두께(즉, 기판과 이격되어 위치된 가장 큰 치수)를 갖는 복수의 스페이서에 의해 형성된 미리결정된 갭으로 위치됨에 따라, 샘플 쌍들 상에서 수행되었다.
또한, 4개의 세트의 스페이서 크기에 기초하여 미리결정된 갭 (예를 들어, 미리결정된 갭 (d)(20))을 갖는 4개의 세트의 샘플 각각은 휨 및 압축 응력 영역 특성화에 투입되었다. 특히, CS 및 DOL 측정은 이온-교환 공정 단계의 완료 후 표면 응력 미터(FSM)를 사용하여 샘플의 1차 표면 각각 상에서 수행되었다. 상기 휨 측정은 이온-교환 공정 단계에 투입되기 전 및 후에 각각의 샘플의 양면 상에서 휨 측정계 (ISRA Vision 650x1300 mm system)를 사용하여 이루어졌다. 상기 샘플에 대한 휨, CS 및 DOL 측정을 표 1에서 아래에 나타낸다(즉, 스페이서 크기 - 0.4 mm, 1 mm, 1.4 mm 및 2 mm에 의해 확인된 바에 따라). 또한, 도 8은 갭 폭/스페이서 크기의 함수로서 샘플의 휨 진화(evolution)를 도시한다.
표 1 및 도 8에서 증명된 바와 같이, 가장 얇은 스페이서 (0.4 mm) 샘플이 대조군 샘플에 비하여 ∼23 MPa으로부터 < 5 MPa 까지의 양 1차 표면 상에서 CS 차이를 효과적으로 감소시킨 한편, 대적할만한 DOL 수준을 유지하였다. 또한, 도 8로부터의 갭 폭(즉, 스페이서 두께)의 함수로서 휨 진화는 AG-유도된 휨이 스페이서의 두께와 함께 증가함을 명확하게 나타내며, 이는 휨 및 갭 크기 사이의 강한 관계성을 나타낸다. 가장 작은 휨 (< 40 μm)은 가장 작은 스페이서 두께, 0.4 mm를 갖는 샘플로부터 얻어졌다. 또한, 스페이서 없이 종래의 방법에 따라 이온-교환된 대조군 샘플 상에서 관찰된 휨은 AG 측 방향으로 굽은 보울-형상, 또는 비-AG 측 방향으로 굽은 돔-형상으로 언급될 수 있다. 그럼에도, 이들 "보울" 또는 "돔" 형상은 0.4 mm의 크기를 갖는 스페이서를 갖는 본 기재의 원리에 다른 이온-교환 조건에 투입된 샘플 세트 각각에서 관찰되지 않았다.
실시 예 2
본 실시 예에서, 유리 기판(Corning® Gorilla® Glass 3) 샘플은 본 기재의 원리 및 개념에 따른 강화된 물품의 제조방법((예를 들어, 도 3a-3c에 도시된 강화된 물품의 제조방법(100a))으로 수행되어 제조되었다. 특히, 상기 기판은 하나의 1차 표면 상에 경사진 에지 (수직 높이 = 0.400 mm, 수평 거리 = 2.500 mm, 및 길이 = 2.532 mm) 및 대향하는 1차 표면 상에 비-경사된 에지를 갖는, 75 mm x 150 mm x 0.8 mm의 치수를 갖는 샘플로 섹션되었다. 이들 각각의 샘플은 51% KNO3의 욕조에 460℃에서 14 시간 동안 침지되는 이온-교환 조건으로 수행되었다. 종래의 배열로, 즉 기판들 사이에 갭을 제어함이 없는, 이들 이온-교환 조건 하에, 상기 기판은 경사진 에지(즉, 비대칭성 피쳐)를 갖는 1차 표면 방향으로 상당한 워피지 및 굽힘을 경험하였다(즉, 아래 표 2에서 "대조군" 샘플). 그러나, 실시 예에 따르면, 샘플 쌍이 미리결정된 갭을 생성하도록 위치된 스페이서 세트에 의해 분리된 바에 따라, 비-경사진 표면이 백-투-백이 되도록 침지되었다(예를 들어, 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같은, 복수의 스페이서(22) 또는 메쉬(24)로부터 귀결된 미리결정된 갭(20)). 본 실시 예에서, 도 9의 사진에 나타낸 바와 같이, 0.06 mm 스페이서, 0.24 mm 스페이서, 및 0.66 mm 메쉬 스크린의 두께(즉, 기판과 이격되어 위치된 가장 큰 치수)를 갖는 복수의 스페이서에 의해 형성된 미리결정된 갭으로 위치됨에 따라, 샘플 쌍들 상에서 수행되었다.
또한, 본 실시 예의 부분으로서, 3개의 스페이서/메쉬 크기에 기초하여 미리결정된 갭을 갖는 3개의 세트의 샘플 각각은 휨 및 압축 응력 영역 특성화에 투입되었다. 특히, CS 및 DOL 측정은 이온-교환 공정 단계의 완료 후 표면 응력 미터(FSM)를 사용하여 샘플의 1차 표면 각각 상에서 수행되었다. 상기 휨 측정은 이온-교환 공정 단계에 투입되기 전 및 후에 각각의 샘플의 양면 상에서 본 기재의 당업자에 의해 사용되는 바와 같은 통상의 휨 측정계를 사용하여 이루어졌다. 상기 샘플에 대한 휨, CS 및 DOL 측정을 표 2에서 아래에 나타낸다(즉, 스페이서/메쉬 크기 - 대조군(스페이서/메쉬 없음), 0.06 mm, 0.24 mm 및 0.66 mm에 의해 확인된 바에 따라).
표 2의 결과로부터 증명된 바와 같이, 대조군 샘플, 0.66 메쉬 스크린 샘플, 및 0.24 와셔 샘플에서 관찰된 휨은 하나의 방향에 있었고(즉, 비-네거티브임), 좀 더 특히, 실린더형- 또는 돔-형상이었다. 0.06 mm 와셔로 제작된 기타 샘플에서 관찰된 휨은 다른 방향(즉, 네거티브임)에 있었고, 좀 더 특히, 다른 샘플에서 관찰된 것보다 작은 크기의 보울-형상이었다. 또한, 대조군 대비 0.24 mm 와셔 샘플에 대해서 관찰된 휨의 정도가 감소되었다는 점이 데이터로부터 명백하다. 표 2에서의 데이터는 또한 휨의 크기가 0.06 mm 와셔 샘플에 대해서 방향에서 시프트함을 증명하며; 따라서 크기에서 0.24 mm 및 0.06 mm 사이에 해당되는 와셔를 사용하여 휨의 크기를 최소화하거나 또는 제거하기 위한 최적의 조건을 포함하는 것으로 믿어진다. 최종적으로, 표 2에서의 압축 응력 영역의 데이터는 제어된 간격이 부족한 대조군 샘플 및 미리결정된 갭을 갖도록 제작된 샘플에 대해서 CS 및 DOL에서 관찰된 어떠한 상당한 차이도 없는 것임을 증명하였다.
실시 예 3
본 실시 예에서, Corning®Gorilla® Glass 3 기판 샘플이 본 기재의 원리 및 개념에 따른 강화된 물품의 제조방법(예를 들어, 도 3a 및 3c에 도시된 강화된 물품의 제조방법(100b))으로 수행되어 제조되었다. 특히, 상기 기판은 하나의 1차 표면 상에 경사진 에지(수직 높이 = 0.400 mm, 수평 거리 = 2.500 mm, 및 길이 = 2.532 mm) 및 대향하는 1차 표면 상에 비-경사진 에지를 갖는 0.8 mm의 두께를 갖는 2.5D 샘플 기하학으로 섹션되었다. 이들 각각의 샘플은 샘플이 49% NaNO3 및 51% KNO3 욕조에 460℃에서 14 시간 동안 침지되는 이온-교환 조건으로 수행되었다. 종래의 배열로, 즉 기판들 사이에 갭을 제어함이 없는, 이들 이온-교환 조건 하에, 상기 기판은 경사진 에지(즉, 비대칭성 피쳐)를 갖는 1차 표면 방향으로 사당한 워피지 및 굽힘을 경험하였다(즉, 아래 표 3에서 "대조군" 샘플). 그러나, 실시 예에 따르면, 샘플 쌍이 미리결정된 갭을 생성하도록 위치된 스페이서 세트에 의해 분리된 바에 따라, 비-경사진 표면이 백-투-백이 되도록 침지되었다(예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같은, 복수의 스페이서(22)로부터 귀결된 미리결정된 갭(20)). 본 실시 예에서, 실험은 0.05 mm 스페이서, 0.12 mm 스페이서, 및 0.21 mm 스페이서의 두께(즉, 기판과 이격되어 위치된 가장 큰 치수)를 갖는 복수의 스페이서에 의해 형성된 미리결정된 갭으로 위치됨에 따라, 샘플 쌍들 상에서 수행되었다.
또한, 3개의 세트의 스페이서 크기에 기초하여 미리결정된 갭을 갖는 3개의 세트의 샘플 각각은 휨 및 압축 응력 영역 특성화에 투입되었다. 특히, CS 및 DOL 측정은 이온-교환 공정 단계의 완료 후 표면 응력 미터(FSM)를 사용하여 샘플의 1차 표면 각각 상에서 수행되었다. 상기 휨 측정은 이온-교환 공정 단계에 투입되기 전 및 후에 각각의 샘플의 양면 상에서 본 기재의 당업자에 의해 사용되는 바와 같은 종래의 휨 측정계를 사용하여 이루어졌다. 상기 샘플에 대한 휨, CS 및 DOL 측정을 표 3 및 도 8a 및 8b에서 아래에 나타낸다(즉, 스페이서 크기 - 대조군 (무 스페이서), 0.05 mm, 0.12 mm 및 0.21 mm에 의해 확인된 바에 따라).
표 3 및 도 10a 및 10b에서의 결과로부터 증명되는 바와 같이, 대조군 샘플(∼137 ㎛)의 경사진 1차 표면 상에서 관찰된 휨은 다양한 크기의 스페이서, 0.21 mm (휨 ∼123 ㎛), 0.12 mm (휨 ∼116 ㎛) 및 0.05 mm (휨 ∼67 ㎛)를 통한 미리결정된 갭으로 제작된 샘플에 대해서 관찰된 휨의 수준보다 상당히 높다. 유사한 경향이 비-경사진 면에서 또한 증명된다(도 10b 참조). 따라서, 본 실시 예는 점진적으로 좀 더 작은 스페이서 크기가 샘플에서 관찰된 휨보다 덜한 것으로 귀결될 수 있다는 점을 증명한다. 이론에 구속되는 것은 아니나, 스페이서의 크기를 감소시키는 것은 간격이 모세관 및/또는 표면-에너지 추진 효과에 의해 지배될만큼 작지 않은 경우, 관찰된 휨 수준을 향상시킬 수 있다고 믿어진다. 표면 에너지 및 모세관 효과가 지배하기 시작함에 따라, 기판 내의 이온-교환가능한 이온을 이온-교환성 이온과의 교환을 용이하게 하기 위한 이온-교환 욕조 내의 용융 염의 이동은 감소된다.
실시 예 4
본 실시 예에서, Corning®Gorilla® Glass 3 기판 샘플이 본 기재의 원리 및 개념에 따른 강화된 물품의 제조방법(예를 들어, 도 2a 및 2c에 도시된 강화된 물품의 제조방법(100a))으로 수행되어 제조되었다. 특히, 상기 기판은 490 mm x 310 mm x 1.05 mm의 치수를 갖는 샘플로 섹션되었고, 2개의 1차 표면 중 하나 상에 눈부심-방지 (AG) 층을 갖도록 공정되었다. 상기 AG 표면 처리는 특정 조성물에 적합한 공정에 따라 에칭 공정을 통해서 수행되었다. 모든 샘플은 샘플이 100% KNO3의 욕조에 420℃에서 6 시간 동안 침지되는 이온-교환 조건으로 수행되고, 다양한 미리결정된 갭 수준에 따라 배열된 샘플 쌍을 갖는 카세트 내로 로딩되었다.
표 4에서 아래에 나타낸 바와 같이, 제1군의 샘플은 각 쌍의 기판 사이에 적어도 10 mm의 간격(D) 및 각 기판 사이에 적어도 10 mm의 미리결정된 갭 (d)이 존재하도록 스페이서를 갖지 않는 카세트 내로 로딩된 기판 쌍을 갖는, 대조군으로서 기능하였다("대조군(무 스페이서)"로 나타냄). 제2군의 샘플은 기판 쌍들이 적어도 10 mm의 간격(D) 및 0.4 mm 두께 스테인리스 강 스페이서에 의해 결정된 미리결정된 갭 (d)으로 배열되도록 카세트 내에 로딩되었다("0.4 mm SS 스페이서"로 나타냄). 제3군의 샘플은 기판 쌍들이 적어도 10 mm의 간격 (D) 및 0.3 mm 두께의 백금 스페이서에 의해 결정된 미리결정된 갭(d)으로 배열되도록 카세트 내에 로딩되었다("0.3 mm Pt 스페이서"로 나타냄). 샘플의 제4군은 기판 쌍들이 적어도 10 mm의 간격 (D) 및 0.3 mm 두께 알루미늄 합금 스페이서에 의해 결정된 미리결정된 갭 (d)으로 배열되도록 카세트 내에 로딩되었다("0.3 mm Al 스페이서"로 나타냄). 제5군의 샘플은 적어도 10 mm의 간격(D) 및 0.6 mm 두께 알루미늄 합금 스페이서에 의해 결정된 미리결정된 갭 (d)으로 배열되도록 카세트 내에 로딩되었다("0.6 mm Al 스페이서"로 나타냄).
본 실시 예의 부분으로서, 5개의 세트의 스페이서 크기(즉 어떠한 스페이서도 갖지 않는 군을 포함하여)에 기초하여 미리결정된 갭을 갖는 5개의 세트의 샘플 각각은 휨 특성화에 투입되었다. 특히, 상기 휨 측정은 이온-교환 공정 단계에 투입되기 전 및 후에 각각의 샘플의 양면 상에서 휨 측정계 (ISRA Vision 650x1300 mm system)를 사용하여 이루어졌다. 상기 샘플에 대한 휨 측정을 표 4에서 아래에 나타낸다(즉, 전술한 바와 같은 스페이서 크기에 의해 확인된 바에 따라). 표 4에서 증명된 바와 같이, 종래의 배열, 기판들 사이의 갭 제어 없는 이온-교환 조건 하에, 상기 기판은 AG 표면을 갖는 1차 표면 방향으로 상당한 워피지 및 굽힘을 경험하였다(즉, "대조군(무 스페이서)" 샘플). 특히, 상기 대조군의 AG 표면은 약 0.90 mm의 휨 증가(△휨)을 나타내었다. 반면, 두께 0.3 mm 내지 0.6 mm의 범위로 스페이서에 의해 설정된 미리결정된 갭을 갖는 카세트 내에 배열된 샘플 군의 기판들은 워피지에서 덜 심한 변화를 겪었다(즉, "0.44mm SS 스페이서", "0.3 mm Pt 스페이서", "0.3 mm Al 스페이서" 및 "0.6 mm Al 스페이서" 군). 특히, 스페이서로 배열된 구의 샘플들은 0.12 mm("0.4 mm SS 스페이서"; -0.03 mm 및 -0.09 mm ("0.3 mm Pt 스페이서"; 0.09 mm 및 -0.08 mm ("0.3 mm Al 스페이서"); 및 0.13 mm 및 0.09 mm ("0.6 mm Al 스페이서") 범위의 휨 증가(△휨)를 나타내었다.
도 11 및 12를 참조하면, 각각 스페이서 두께의 함수로서 휨에서의 변화(△휨) 및 휨 진폭 (A)의 도시가 상기 표 4에 나타낸 샘플에 대해 제공된다. 이들 도면에서 명확하게 증명된 바와 같이, 0.3 mm 내지 0.6 mm 사이의 미리결정된 갭 (d) 및 적어도 10 mm의 간격 (D)를 갖는 본 실시 예의 이온-교환 조건에 투입된 샘플은 미리결정된 갭 (d) 및 적어도 10 mm의 간격 (D)를 가짐으로써, 스페이서가 없는 대조군 샘플에 비해서 상당히 낮은 휨 진폭 (A) 및 휨에서의 변화(△휨)를 나타내었다.
예시적인 구현 예 및 실시 예가 예시를 목적으로 서술되었으나, 전술한 설명은 본 기재 및 첨부된 청구항의 범위를 제한하는 방식으로 의도되지 않는다. 따라서, 변형 및 변화가 본 기재의 사상 및 다양한 원리를 실질적으로 벗어나지 않고 상술한 구현 예 및 실시 예에 이루어질 수 있다. 이러한 모든 변화 및 변형은 본 기재의 범위 내에 포함되며 다음의 청구항에 의해 보호되는 것으로 의도된다.
본 기재의 제1의 관점에 따르면, 강화된 물품의 제조방법으로서, 상기 제조방법은 복수의 물품을 제공하는 단계, 각각의 물품은 복수의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온, 제1의 1차 표면 및 제2의 1차 표면을 갖는 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물을 포함함; 복수의 이온-교환성 알카리 금속 이온을 포함하는 제1의 이온-교환 욕조를 제공하는 단계, 각각은 이온-교환가능한 알카리 금속 이온의 크기보다 큰 크기를 가짐; 및 복수의 강화된 물품을 형성하기 위하여 제1의 이온-교환 온도 및 기간에서 제1의 이온-교환 욕조에 복수의 물품을 침지시키는 단계를 포함한다. 각각의 강화된 물품은 상기 제1 및 제2의 1차 표면으로부터 각각의 제1 및 제2의 선택된 깊이까지 연장하는 압축 응력 영역을 포함한다. 또한, 다음중 적어도 하나이다: 상기 이온-교환성 알카리 금속 이온의 교환 속도는 상기 제2의 1차 표면 내에서보다 상기 제1의 표면 내에서 더욱 높고, (b) 상기 제2의 1차 표면은 상기 제1의 1차 표면의 어느 비대칭성 피쳐의 총 표면적을 초과하는 총 표면적을 갖는 하나 이상의 비대칭성 피쳐를 포함한다. 부가적으로, 미리결정된 갭이 상기 각각의 물품의 1차 표면 사이에서 유지되도록 상기 침지 단계가 수행된다.
본 기재의 제2의 관점에 따르면, 제1의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 갭은 약 0.02 mm 내지 약 2.5 mm의 범위이며, 상기 갭은 각 물품의 제2의 1차 표면으로부터 상기 욕조를 홀딩하는 용기의 벽 또는 또 다른 물품까지 간격보다 작다.
본 기재의 제3의 관점에 따르면, 제1 또는 제2의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 갭은 복수의 스페이서에 의해 설정되며, 각각의 스페이서는 물품의 제1의 1차 표면과 접촉한다.
본 기재의 제4의 관점에 따르면, 제1 또는 제2의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 갭은 메쉬 시트에 의해 설정되며, 각각의 메쉬 시트는 한 쌍의 물품의 제1의 1차 표면과 접촉한다.
본 기재의 제5의 관점에 따르면, 제1 내지 제4 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 각각의 복수의 강화된 물품은 150 미크론 이하의 휨 (△ 휨)을 포함한다.
본 기재의 제6의 관점에 따르면, 제1 내지 제4 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 각각의 복수의 강화된 물품은 50 미크론 이하의 휨 (△ 휨)을 포함한다.
본 기재의 제7의 관점에 따르면, 제1 내지 제6 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 각각의 물품은 소다 라임 실리케이트, 알카리 알루미노실리케이트, 보로실리케이트 및 인산 유리로 이루어진 군으로부터 선택된 유리 조성물을 포함한다.
본 기재의 제8의 관점에 따르면, 제1 내지 제7 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 각각의 복수의 강화된 물품은 상기 물품의 가장 긴 치수 중 0.1% 미만의 최대 워피지를 포함한다.
본 기재의 제9의 관점에 따르면, 강화된 물품의 제조방법으로서, 상기 제조방법은 복수의 물품을 제공하는 단계, 각각의 물품은 복수의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온, 제1의 1차 표면 및 제2의 1차 표면을 갖는 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물을 포함함; 복수의 이온-교환성 알카리 금속 이온을 포함하는 제1의 이온-교환 욕조를 제공하는 단계, 각각은 이온-교환가능한 알카리 금속 이온의 크기보다 큰 크기를 가짐; 및 복수의 강화된 물품을 형성하기 위하여 제1의 이온-교환 온도 및 기간에서 제1의 이온-교환 욕조 내에 복수의 물품을 침지시키는 단계를 포함한다. 각각의 강화된 물품은 상기 제1 및 제2의 1차 표면에서부터 각각의 제1 및 제2의 선택된 깊이까지 연장하는 압축 응력 영역을 포함한다. 또한, 상기 이온-교환 알카리 금속 이온의 교환 속도는 상기 제2의 1차 표면 내에서 보다 제1의 1차 표면 내에서 더욱 높다. 부가적으로, 미리결정된 갭이 각각의 물품의 제1의 1차 표면 사이에서 유지되도록 상기 침지 단계가 수행된다.
본 기재의 제10의 관점에 따르면, 제9의 관점이 제공되며, 여기서, 각각의 복수의 물품의 제2의 1차 표면은 적어도 하나의, 그 위에 배치된 눈부심-방지 층, 그 위에 배치된 눈부심-방지 표면 및 반사-방지 층을 포함한다.
본 기재의 제11의 관점에 따르면, 제9 또는 제10의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 갭은 약 0.02 mm 내지 약 2.5 mm 범위이고, 상기 갭은 각 물품의 제2의 1차 표면으로부터 욕조를 홀딩하는 용기의 벽 또는 또 다른 물품까지의 간격보다 작다.
본 기재의 제12의 관점에 따르면, 제9 내지 제11 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 갭은 복수의 스페이서에 의해 설정되며, 각각의 스페이서는 한 쌍의 물품의 제1의 1차 표면과 접촉한다.
본 기재의 제13의 관점에 따르면, 제9 내지 제11 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 갭은 메쉬 시트에 의해 설정되며, 각각의 메쉬 시트는 한 쌍의 물품의 제1의 1차 표면과 접촉한다.
본 기재의 제14의 관점에 따르면, 제9 내지 제13 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 각각의 복수의 강화된 물품은 200 미크론 이하의 휨(△ 휨)을 포함한다.
본 기재의 제15의 관점에 따르면, 제9 내지 제13 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 각각의 복수의 강화된 물품은 50 미크론 이하의 휨 (△ 휨)을 포함한다.
본 기재의 제16의 관점에 따르면, 제9 내지 제15 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 각각의 물품은 소다 라임 실리케이트, 알카리 알루미노실리케이트, 보로실리케이트 및 인산 유리로 이루어진 군으로부터 선택된 유리 조성물을 포함한다.
본 기재의 제17의 관점에 따르면, 제9 내지 제16 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 각각의 복수의 강화된 물품은 상기 물품의 가장 긴 치수의 0.1% 미만인 최대 워피지를 포함한다.
본 기재의 제18의 관점에 따르면, 제9 또는 제10의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 미리결정된 갭(d)은 약 0.02 mm 내지 약 2.5 mm의 범위이며, 간격 (D)은 각 물품의 제2의 1차 표면으로부터 욕조를 홀딩하는 용기의 벽 또는 또 다른 물품의 또 다른 제2의 1차 표면까지 유지되며, d/D ≤0.1이다.
본 기재의 제19의 관점에 따르면, 제9 또는 제10의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 미리결정된 갭 (d)은 약 0.02 mm 내지 약 2.5 mm 범위이며, 간격 (D)은 상기 각 물품의 제2의 1차 표면으로부터 욕조를 홀딩하는 용기의 벽 또는 또 다른 물품의 또 다른 제2의 1차 표면까지 유지되며, D ≥ 10 mm이다.
본 기재의 제20의 관점에 따르면, 강화된 물품의 제조방법으로서, 상기 제조방법은 복수의 물품을 제공하는 단계, 각 물품은 복수의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온, 제1의 1차 표면 및 제2의 1차 표면을 갖는 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물을 포함함; 복수의 이온-교환성 알카리 금속 이온을 포함하는 제1의 이온-교환 욕조를 제공하는 단계, 각각은 이온-교환가능한 알카리 금속 이온의 크기보다 큰 크기를 가짐; 및 복수의 강화된 물품을 형성하기 위하여 제1의 이온-교환 온도 및 기간에서 제1의 이온-교환 욕조 내에 복수의 물품을 침지하는 단계를 포함한다. 각 강화된 물품은 상기 제1 및 제2의 1차 표면으로부터 각각의 제1 및 제2의 선택된 깊이까지 연장하는 압축 응력 영역을 포함한다. 또한, 상기 제2의 1차 표면은 상기 제1의 1차 표면의 어느 비대칭성 피쳐의 총 표면적을 초과하는 총 표면적을 갖는 하나 이상의 비대칭성 피쳐를 포함한다. 부가적으로, 미리결정된 갭이 각 물품의 제1의 1차 표면 사이에 유지되도록 상기 침지 단계가 수행된다.
본 기재의 제21의 관점에 따르면, 제20의 관점이 제공되며, 여기서, 각 복수의 물품의 제1 및 제2의 1차 표면은 적어도 하나의 경사진 에지, 챔퍼 에지 및 둥근 에지의 형태로 하나 이상의 비대칭성 피쳐를 포함한다.
본 기재의 제22의 관점에 따르면, 제20 또는 제21의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 갭은 약 0.02 mm 내지 약 2.5 mm의 범위이며, 상기 갭은 각 물품의 제2의 1차 표면으로부터 욕조를 홀딩하는 용기의 벽 또는 또 다른 물품까지의 간격보다 좁다.
본 기재의 제23의 관점에 따르면, 제20 내지 제22 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 갭은 복수의 스페이서에 의해 설정되며, 각 스페이서는 한 쌍의 물품의 제1의 1차 표면과 접촉한다.
본 기재의 제24의 관점에 따르면, 제20 내지 제23 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 갭은 메쉬 시트에 의해 설정되며, 각 메쉬 시트는 한 쌍의 물품의 제1의 1차 표면과 접촉한다.
본 기재의 제25의 관점에 따르면, 제20 내지 제24 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 각각의 복수의 강화된 물품은 150 미크론 이하의 휨 (△ 휨)을 포함한다.
본 기재의 제26의 관점에 따르면, 제20 내지 제24 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 각각의 복수의 강화된 물품은 50 미크론 이하의 휨 (△ 휨)을 포함한다.
본 기재의 제27의 관점에 따르면, 제20 내지 제26 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 각각의 물품은 소다 라임 실리케이트, 알카리 알루미노실리케이트, 보로실리케이트 및 인산 유리로 이루어진 군으로부터 선택된 유리 조성물을 포함한다.
본 기재의 제28의 관점에 따르면, 제20 내지 제27 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 각각의 복수의 강화된 물품은 상기 물품의 가장 긴 치수의 0.1% 미만의 최대 워피지를 포함한다.
본 기재의 제29의 관점에 따르면, 제1 내지 제28의 관점 중 어느 하나의 방법에 따라 이루어진 강화된 물품이다.
본 기재의 제30의 관점에 따르면, 유리 물품으로서, 화학적으로 강화된 유리 기판을 포함하며, 상기 유리 기판은 제1의 1차 표면 및 제2의 1차 표면, 및 제1 및 제2의 1차 표면으로부터 각각의 제1 및 제2의 선택된 깊이까지 연장하는 압축 응력 영역을 포함하며, 여기서 상기 유리 물품은 200 미크론 이하의 휨 (△ 휨)을 포함한다.
본 기재의 제31의 관점에 따르면, 제30의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 유리 물품은 50 미크론 이하의 휨 (△ 휨)을 포함한다.
본 기재의 제32의 관점에 따르면, 제30 또는 제31의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 유리 기판은 소다 라임 실리케이트, 알카리 알루미노실리케이트, 보로실리케이트 및 인산 유리로 이루어진 군으로부터 선택된 유리 조성물을 포함한다.
본 기재의 제33의 관점에 따르면, 제30 내지 제32 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 유리 물품은 상기 물품의 가장 긴 치수의 0.1% 미만의 최대 워피지를 포함한다.
본 기재의 제34의 관점에 따르면, 제30 내지 제33 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 제1 및 제2의 1차 표면으로부터 연장하는 압축 응력 영역은 비대칭성이다.
본 기재의 제35의 관점에 따르면, 제34의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 제1 및 제2의 1차 표면으로부터 연장하는 압축 응력 영역은 상기 유리 기판의 화학 강화 공정과 다른 양의 이온-교환된 이온을 포함한다.
본 기재의 제36의 관점에 따르면, 제34 또는 제35의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 제2의 1차 표면은 상기 제1의 1차 표면의 어느 비대칭성 피쳐의 총 표면적을 초과하는 총 표면적을 갖는 하나 이상의 비대칭성 피쳐를 포함한다.
본 기재의 제37의 관점에 따르면, 제30 내지 제36 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 각 유리 물품의 제2의 1차 표면은 적어도 하나의 그 위에 배치된 눈부심-방지 층, 그 위에 배치된 눈부심-방지 표면 및 반사-방지 필름을 포함한다.
본 기재의 제38의 관점에 따르면, 제37의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 눈부심-방지 층, 눈부심-방지 표면 또는 반사-방지 필름은 화학 강화 전에 유리 기판 상에 형성된다.
본 기재의 제39의 관점에 따르면, 제30 내지 제38 중 어느 하나의 관점이 제공되며, 여기서, 상기 유리 물품의 제1 및 제2의 1차 표면은 적어도 하나의 경사진 에지, 챔퍼 에지 및 둥근 에지의 형태로 하나 이상의 비대칭성 피쳐를 포함한다.
Claims (39)
- 강화된 물품의 제조방법으로서, 상기 제조방법은:
복수의 물품을 제공하는 단계, 각각의 물품은 복수의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온, 제1의 1차 표면 및 제2의 1차 표면을 갖는 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물을 포함함;
복수의 이온-교환 알카리 금속 이온을 포함하는 제1의 이온-교환 욕조를 제공하는 단계, 각각은 이온-교환가능한 알카리 금속 이온의 크기보다 큰 크기를 가짐; 및
복수의 강화된 물품을 형성하기 위하여 제1의 이온-교환 온도 및 기간에서 제1의 이온-교환 욕조에 복수의 물품을 침지시키는 단계를 포함하며, 각각의 강화된 물품은 상기 제1 및 제2의 1차 표면으로부터 각각의 제1 및 제2의 선택된 깊이까지 연장하는 압축 응력 영역을 포함하며,
여기서 (a) 및 (b) 중 적어도 하나이며: (a) 상기 이온-교환성 알카리 금속 이온의 교환 속도는 상기 제2의 1차 표면 내에서보다 상기 제1의 1차 표면 내에서 더욱 높고, (b) 상기 제2의 1차 표면은 상기 제1의 1차 표면의 어느 비대칭성 피쳐의 총 표면적을 초과하는 총 표면적을 갖는 하나 이상의 비대칭성 피쳐를 포함하며,
미리결정된 갭이 상기 각각의 물품의 제1의 1차 표면 사이에서 유지되도록 상기 침지 단계가 수행되는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 갭은 약 0.02 mm 내지 약 2.5 mm의 범위이며, 상기 갭은 각 물품의 제2의 1차 표면으로부터 상기 욕조를 홀딩하는 용기의 벽 또는 또 다른 물품까지 간격보다 작은, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 갭은 복수의 스페이서에 의해 설정되며, 각각의 스페이서는 한 쌍의 물품의 제1의 1차 표면과 접촉하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 갭은 메쉬 시트에 의해 설정되며, 각각의 메쉬 시트는 한 쌍의 물품의 제1의 1차 표면과 접촉하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 복수의 강화된 물품은 150 미크론 이하의 휨 (△ 휨)을 포함하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 복수의 강화된 물품은 50 미크론 이하의 휨 (△ 휨)을 포함하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 물품은 소다 라임 실리케이트, 알카리 알루미노실리케이트, 보로실리케이트 및 인산 유리로 이루어진 군으로부터 선택된 유리 조성물을 포함하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 복수의 강화된 물품은 상기 물품의 가장 긴 치수 중 0.1% 미만의 최대 워피지를 포함하는, 강화된 물품의 제조방법. - 강화된 물품의 제조방법으로서, 상기 제조방법은:
복수의 물품을 제공하는 단계, 각각의 물품은 복수의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온, 제1의 1차 표면 및 제2의 1차 표면을 갖는 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물을 포함함;
복수의 이온-교환 알카리 금속 이온을 포함하는 제1의 이온-교환 욕조를 제공하는 단계, 각각은 이온-교환가능한 알카리 금속 이온의 크기보다 큰 크기를 가짐; 및
복수의 강화된 물품을 형성하기 위하여 제1의 이온-교환 온도 및 기간에서 제1의 이온-교환 욕조 내에 복수의 물품을 침지시키는 단계를 포함하며, 각각의 강화된 물품은 상기 제1 및 제2의 1차 표면에서부터 각각의 제1 및 제2의 선택된 깊이까지 연장하는 압축 응력 영역을 포함하며,
여기서 상기 이온-교환 알카리 금속 이온의 교환 속도는 상기 제2의 1차 표면 내에서 보다 제1의 1차 표면 내에서 더욱 높고,
미리결정된 갭이 각각의 물품의 제1의 1차 표면 사이에서 유지되도록 상기 침지 단계가 수행되는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 9에 있어서,
각각의 복수의 물품의 제2의 1차 표면은 적어도 하나의, 그 위에 배치된 눈부심-방지 층, 그 위에 배치된 눈부심-방지 표면 및 반사-방지 필름을 포함하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 9 또는 10에 있어서,
상기 갭은 약 0.02 mm 내지 약 2.5 mm 범위이고, 상기 갭은 각 물품의 제2의 1차 표면으로부터 욕조를 홀딩하는 용기의 벽 또는 또 다른 물품까지의 간격보다 작은, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 9 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 갭은 복수의 스페이서에 의해 설정되며, 각각의 스페이서는 한 쌍의 물품의 제1의 1차 표면과 접촉하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 9 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 갭은 메쉬 시트에 의해 설정되며, 각각의 메쉬 시트는 한 쌍의 물품의 제1의 1차 표면과 접촉하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 9 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 복수의 강화된 물품은 200 미크론 이하의 휨(△ 휨)을 포함하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 9 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 복수의 강화된 물품은 50 미크론 이하의 휨 (△ 휨)을 포함하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 9 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 물품은 소다 라임 실리케이트, 알카리 알루미노실리케이트, 보로실리케이트 및 인산 유리로 이루어진 군으로부터 선택된 유리 조성물을 포함하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 9 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 복수의 강화된 물품은 상기 물품의 가장 긴 치수의 0.1% 미만인 최대 워피지를 포함하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 9 또는 10에 있어서,
상기 미리결정된 갭(d)은 약 0.02 mm 내지 약 2.5 mm의 범위이며, 간격 (D)은 각 물품의 제2의 1차 표면으로부터 욕조를 홀딩하는 용기의 벽 또는 또 다른 물품의 또 다른 제2의 1차 표면까지 유지되며, d/D ≤0.1인, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 9 또는 10에 있어서,
상기 미리결정된 갭 (d)은 약 0.02 mm 내지 약 2.5 mm 범위이며, 간격 (D)은 상기 각 물품의 제2의 1차 표면으로부터 욕조를 홀딩하는 용기의 벽 또는 또 다른 물품의 또 다른 제2의 1차 표면까지 유지되며, D ≥ 10 mm인, 강화된 물품의 제조방법. - 강화된 물품의 제조방법으로서, 상기 제조방법은:
복수의 물품을 제공하는 단계, 각 물품은 복수의 이온-교환가능한 알카리 금속 이온, 제1의 1차 표면 및 제2의 1차 표면을 갖는 유리, 유리-세라믹 또는 세라믹 조성물을 포함함;
복수의 이온-교환성 알카리 금속 이온을 포함하는 제1의 이온-교환 욕조를 제공하는 단계, 각각은 이온-교환가능한 알카리 금속 이온의 크기보다 큰 크기를 가짐; 및
복수의 강화된 물품을 형성하기 위하여 제1의 이온-교환 온도 및 기간에서 제1의 이온-교환 욕조 내에 복수의 물품을 침지하는 단계를 포함하며, 각 강화된 물품은 상기 제1 및 제2의 1차 표면으로부터 각각의 제1 및 제2의 선택된 깊이까지 연장하는 압축 응력 영역을 포함하며,
상기 제2의 1차 표면은 상기 제1의 1차 표면의 어느 비대칭성 피쳐의 총 표면적을 초과하는 총 표면적을 갖는 하나 이상의 비대칭성 피쳐를 포함하며,
미리결정된 갭이 각 물품의 제1의 1차 표면 사이에 유지되도록 상기 침지 단계가 수행되는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 20에 있어서,
각 복수의 물품의 제1 및 제2의 1차 표면은 적어도 하나의 경사진 에지, 챔퍼 에지 및 둥근 에지의 형태로 하나 이상의 비대칭성 피쳐를 포함하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 20 또는 21에 있어서,
상기 갭은 약 0.02 mm 내지 약 2.5 mm의 범위이며, 상기 갭은 각 물품의 제2의 1차 표면으로부터 욕조를 홀딩하는 용기의 벽 또는 또 다른 물품까지의 간격보다 작은, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 20 내지 22 중 어느 한 항에 있어서,
상기 갭은 복수의 스페이서에 의해 설정되며, 각 스페이서는 한 쌍의 물품의 제1의 1차 표면과 접촉하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 20 내지 23 중 어느 한 항에 있어서,
상기 갭은 메쉬 시트에 의해 설정되며, 각 메쉬 시트는 한 쌍의 물품의 제1의 1차 표면과 접촉하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 20 내지 24 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 복수의 강화된 물품은 150 미크론 이하의 휨 (△ 휨)을 포함하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 20 내지 24 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 복수의 강화된 물품은 50 미크론 이하의 휨 (△ 휨)을 포함하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 20 내지 26 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 물품은 소다 라임 실리케이트, 알카리 알루미노실리케이트, 보로실리케이트 및 인산 유리로 이루어진 군으로부터 선택된 유리 조성물을 포함하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 20 내지 27 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 복수의 강화된 물품은 상기 물품의 가장 긴 치수의 0.1% 미만의 최대 워피지를 포함하는, 강화된 물품의 제조방법. - 청구항 1 내지 28 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 강화된 물품.
- 유리 물품으로서,
화학적으로 강화된 유리 기판을 포함하며, 상기 유리 기판은 제1의 1차 표면 및 제2의 1차 표면, 및 제1 및 제2의 1차 표면으로부터 각각의 제1 및 제2의 선택된 깊이까지 연장하는 압축 응력 영역을 포함하며,
여기서 상기 유리 물품은 200 미크론 이하의 휨 (△ 휨)을 포함하는, 유리 물품. - 청구항 30에 있어서,
상기 유리 물품은 50 미크론 이하의 휨 (△ 휨)을 포함하는, 유리 물품. - 청구항 30 또는 31에 있어서,
상기 유리 기판은 소다 라임 실리케이트, 알카리 알루미노실리케이트, 보로실리케이트 및 인산 유리로 이루어진 군으로부터 선택된 유리 조성물을 포함하는, 유리 물품. - 청구항 30 내지 32 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 물품은 상기 물품의 가장 긴 치수의 0.1% 미만의 최대 워피지를 포함하는, 유리 물품. - 청구항 30 내지 33 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2의 1차 표면으로부터 연장하는 압축 응력 영역은 비대칭성인, 유리 물품. - 청구항 34에 있어서,
상기 제1 및 제2의 1차 표면으로부터 연장하는 압축 응력 영역은 상기 유리 기판의 화학 강화 공정과 다른 양의 이온-교환된 이온을 포함하는, 유리 물품. - 청구항 34 또는 35에 있어서,
상기 제2의 1차 표면은 상기 제1의 1차 표면의 어느 비대칭성 피쳐의 총 표면적을 초과하는 총 표면적을 갖는 하나 이상의 비대칭성 피쳐를 포함하는, 유리 물품. - 청구항 30 내지 36 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각 유리 물품의 제2의 1차 표면은 적어도 하나의 그 위에 배치된 눈부심-방지 층, 그 위에 배치된 눈부심-방지 표면 및 반사-방지 필름을 포함하는, 유리 물품. - 청구항 37에 있어서,
상기 눈부심-방지 층, 눈부심-방지 표면 또는 반사-방지 필름은 화학 강화 전에 유리 기판 상에 형성되는, 유리 물품. - 청구항 30 내지 38 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 물품의 제1 및 제2의 1차 표면은 적어도 하나의 경사진 에지, 챔퍼 에지 및 둥근 에지의 형태로 하나 이상의 비대칭성 피쳐를 포함하는, 유리 물품.
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