KR20130084687A

KR20130084687A - 향상된 유리 강화

Info

Publication number: KR20130084687A
Application number: KR1020137014252A
Authority: KR
Inventors: 크리스토퍼 프레스트
Original assignee: 애플 인크.
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-07-25
Also published as: KR101719462B1; CN103261112B; AU2011323891B2; JP2013544220A; EP2635540B1; JP5801408B2; WO2012061049A1; US20120111056A1; TW201228969A; KR20160036066A; TWI473774B; KR101604427B1; CN103261112A; AU2011323891A1; CN106082704A; EP2635540A1

Abstract

유리의 화학적 강화를 개선하기 위한 장치, 시스템들 및 방법들이 개시된다. 일 실시예에서, 화학적 강화가 수행되는 동안 유리 물품 상에 기계적 스트레스가 유도될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 진동들, 예를 들어, 초음파 진동들이 유리 물품의 화학적 강화 동안 유도될 수 있다. 유리 물품의 화학적 강화 동안 기계적 스트레스 및/또는 진동들의 사용은 화학적 강화 프로세스의 효율성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 화학적 강화 처리를 겪은 유리 물품들은 얇을 뿐만 아니라 충분히 강하고 손상에 대한 내구성이 좋을 수 있다. 강화된 유리 물품들은 소비재, 예를 들어, 소비자 전자 디바이스들(예를 들어, 휴대용 전자 디바이스들)에서의 사용에 매우 적합하다.

Description

향상된 유리 강화{ENHANCED STRENGTHENING OF GLASS}

통상적으로, 일부 휴대용 전자 디바이스들은, 내부 또는 외부에, 디바이스들의 일부로서 유리를 사용한다. 외부적으로, 유리 부분은 하우징의 일부로서 제공될 수 있으며, 이러한 유리 부분은 종종 커버 유리라고 불린다. 유리의 투명 또는 스크래치-내구성 특성들은 이것을 이러한 응용예들에 적합하게 한다. 내부적으로, 유리 부분들은 디스플레이 기술을 지원하기 위해 제공될 수 있다. 더 구체적으로, 디스플레이를 지원하기 위해, 휴대용 전자 디바이스는 외부 커버 유리의 아래에 디스플레이 기술층을 제공할 수 있다. 또한, 디스플레이 기술층과 함께 또는 디스플레이 기술층에 인접하게 감지 배열이 제공될 수 있다. 예시로서, 디스플레이 기술층은 액정 모듈(LCM)을 포함하는 액정 디스플레이(LCD)를 포함하거나, 이에 관련될 수 있다. LCM은 일반적으로, 액정층을 그 사이에 끼고 있는 상부 유리 시트 및 하부 유리 시트를 포함한다. 감지 배열은 터치 스크린을 생성하기 위해 사용되는 것과 같은 터치 감지 배열일 수 있다. 예를 들어, 용량성 감지 터치 스크린은 유리 시트 주변에 분산되는 실질적으로 투명한 감지 포인트들 또는 노드들을 포함할 수 있다.

그러나, 유감스럽게도, 휴대용 전자 디바이스들에서의 유리 사용은 유리가 상대적으로 얇을 것을 요구한다. 일반적으로 말해, 유리가 더 얇아질수록, 휴대용 전자 디바이스가 스트레스를 받거나 상당한 힘 아래에 놓이는 경우 손상될 가능성이 더 커진다. 화학적 강화가 유리를 강화하기 위해 사용되었다. 화학적 강화가 효과적이긴 하지만, 유리, 소위 얇은 유리를 강화하기 위한 개선된 방법들을 제공하기 위한 계속적인 필요성이 존재한다.

본 발명은 일반적으로 유리의 화학적 강화를 개선하기 위한 기법들에 관한 것이다. 일 실시예에서, 유리 물품이 화학적 강화를 겪는 동안 유리 물품 상에 기계적 스트레스가 유도될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 진동들, 예를 들어, 초음파 진동들이 유리 물품의 화학적 강화 동안 유도될 수 있다. 유리 물품의 화학적 강화 동안의 기계적 스트레스 및/또는 진동들의 사용은 화학적 강화 프로세스의 효율성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 화학적 강화 처리를 겪은 유리 물품들은 얇을 뿐만 아니라 충분히 강하며 손상에 대한 내구성이 좋을 수 있다. 강화된 유리 물품들은 소비재, 예를 들어, 소비자 전자 디바이스들(예를 들어, 휴대용 전자 디바이스들)에서의 사용에 매우 적합하다.

본 발명은 방법, 시스템, 디바이스 또는 장치를 포함하는 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예들이 하기에 논의된다.

유리 부품(a piece of glass)을 강화하기 위한 방법으로서, 일 실시예는, 예를 들어, 적어도, 화학적으로 강화될 유리 부품을 획득하는 단계; 유리 부품에 일시적인 기계적 스트레스를 유도하는 단계; 및 적어도 유리 부품에 일시적인 기계적 스트레스가 유도되는 동안 유리 부품을 화학적으로 강화하는 단계를 포함할 수 있다.

유리 물품들을 위한 유리 강화 시스템으로서, 일 실시예는 예를 들어 유리 물품에 기계적 스트레스를 유도하는 역할을 하는 스트레스 고정물(stress fixture), 및 알칼리 금속 용액을 제공하는 바스 스테이션(bath station)을 포함할 수 있다. 바스 스테이션은 유리 물품을 가지는 스트레스 고정물을 수용하는 역할을 하고, 이후 유리 물품 내의 나트륨 이온들 대신에 바스 스테이션 내의 알칼리 금속 이온들의 교환을 용이하게 하는 역할을 한다.

강도를 개선하도록 유리 부품을 처리하기 위한 방법으로서, 일 실시예는 예를 들어, 적어도, 스트레스-유도 고정물에 유리 부품을 고정시키는 단계; 유리 부품이 고정되어 있는 스트레스-유도 고정물을 가열된 알칼리 금속 바스(bath)에 담그는 단계; 유리 부품이 가열된 알칼리 금속 바스로부터 제거되어야 하는지의 여부를 결정하는 단계; 유리 부품이 가열된 알칼리 금속 바스로부터 제거되어야 한다고 결정되는 경우 가열된 알칼리 금속 바스로부터 유리 부품을 제거하는 단계; 이어서 스트레스-유도 고정물로부터 유리 부품을 제거하는 단계; 및 가열된 알칼리 금속 바스 및 스트레스-유도 고정물로부터의 유리 부품의 제거에 이어 유리 부품에 대해 후처리(post-processing)를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

유리 부품을 강화하기 위한 방법으로서, 일 실시예는, 예를 들어, 적어도 화학적으로 강화될 유리 부품을 획득하는 단계, 및 이온 교환을 통해 유리 부품을 화학적으로 강화하는 단계를 포함할 수 있다. 화학적으로 강화하는 단계는 적어도 (i) 알칼리 금속 이온 바스에 유리 부품을 배치하는 것, 및 (ii) 유리 부품 상에 또는 유리 부품 근처에 진동 조건을 유도하는 것을 포함할 수 있다.

유리 물품들에 대한 유리 강화 시스템으로서, 일 실시예는 예를 들어, 적어도, 유리 물품을 유지하도록 구성된 고정물; 유리 물품 상에 또는 유리 물품에 대해 진동 조건을 유도하도록 구성된 진동 요소; 및 알칼리 금속 용액을 제공하는 바스 스테이션을 포함할 수 있다. 바스 스테이션은 유리 물품을 가지는 고정물을 수용하는 역할을 할 수 있고, 또한, 진동 요소가 유리 물품 상에 또는 유리 물품에 대해 진동 조건을 유도하는 동안 유리 물품 내의 나트륨 이온들 대신에 바스 스테이션 내의 알칼리 금속 이온들의 교환을 용이하게 하는 역할을 할 수 있다.

유리 부품의 강도를 개선하도록 유리 부품을 처리하기 위한 방법으로서, 일 실시예는 예를 들어, 적어도, 진동-유도 고정물에 유리 부품을 고정시키는 단계; 유리 부품이 고정되어 있는 진동-유도 고정물을 가열된 알칼리 금속 바스에 담그는 단계; 유리 부품이 가열된 알칼리 금속 바스로부터 제거되어야 하는지의 여부를 결정하는 단계; 유리 부품이 가열된 알칼리 금속 바스로부터 제거되어야 한다고 결정되는 경우 가열된 알칼리 금속 바스로부터 유리 부품을 제거하는 단계; 이어서 진동-유도 고정물로부터 유리 부품을 제거하는 단계; 및 가열된 알칼리 금속 바스 및 진동-유도 고정물로부터의 유리 부품의 제거에 이어 유리 부품에 대해 후처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양상들 및 장점들이 본 발명의 원리들을 예를 들어 예시하는 첨부 도면과 함께 후속하는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명은 동일한 참조 번호들이 동일한 구조적 요소들을 나타내는 첨부 도면들과 함께 후속하는 상세한 설명에 의해 용이하게 이해될 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 유리 강화 프로세스의 흐름도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 유리 강화 시스템을 예시하는 도면이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 유리 부품 프로세스의 흐름도이다.
도 3b는 또 다른 실시예에 따른 유리 부품 프로세스의 흐름도이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 유리 강화 시스템을 예시하는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 역 교환 프로세스의 흐름도이다.
도 6a 및 6b는 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 도식적 표현들이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자 디바이스의 도식적 표현들이다.
도 8은 일 실시예에 따른 유리 부품의 표면들을 화학적으로 처리하는 프로세스를 예시하는 도면이다.
도 9a는 일 실시예에 따라 화학적으로 강화된 층이 생성되도록 화학적으로 처리된 유리 커버의 횡단면도이다.
도 9b는 일 실시예에 따라 칼륨 이온들이 주입된 화학적으로 처리된 부분을 포함하는 것으로 도시된 바와 같이, 화학적으로 처리된 유리 커버의 횡단면도이다.
도 10은 일 실시예에 따라 이온 바스에 유리 커버를 담그는 것을 수반하는 화학적 처리 프로세스의 도식적 표현이다.

본 발명은 일반적으로 유리의 화학적 강화를 개선하기 위한 기법들에 관한 것이다. 일 실시예에서, 유리 물품이 화학적 강화를 겪는 동안 유리 물품 상에 기계적 스트레스가 유도될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 진동들, 예를 들어, 초음파 진동들이 유리 물품의 화학적 강화 동안 유도될 수 있다. 유리 물품의 화학적 강화 동안 기계적 스트레스 및/또는 진동들의 사용은 화학적 강화 프로세스의 효율성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 화학적 강화 처리를 겪은 유리 물품들은 얇을 뿐만 아니라 충분히 강하며 손상에 대해 내구성이 좋을 수 있다. 강화된 유리 물품들은 소비재들, 예를 들어, 소비자 전자 디바이스들(예를 들어, 휴대용 전자 디바이스들)에서의 사용에 매우 적합하다.

본 발명의 실시예들은 소비재, 예를 들어, 소비자 전자 디바이스에 대한 얇은 유리 부재의 강도를 개선하기 위한 장치, 시스템들 및 방법들에 관련될 수 있다. 일 실시예에서, 유리 부재는 소비자 전자 디바이스의 외부 표면일 수 있다. 예를 들어, 유리 부재는, 예를 들어, 전자 디바이스의 디스플레이 영역의 일부를 형성하는 데 도움이 되는 유리 커버에 대응할 수 있다(즉, 디스플레이 내에 통합되거나 별도의 부분으로서 디스플레이 전면에 위치함). 또 다른 예로서, 유리 부재는 소비자 전자 디바이스에 대한 하우징의 일부를 형성할 수 있다(예를 들어, 디스플레이 영역 내부가 아닌 외부 표면을 형성할 수 있다). 또 다른 실시예에서, 유리 부재는 소비자 전자 디바이스의 내부 컴포넌트일 수 있다. 예를 들어, 유리 부재는 소비자 전자 디바이스의 하우징의 내부에 제공되는 LCD 디스플레이의 컴포넌트 유리 부품일 수 있다.

얇은 유리의 강도를 개선하기 위한 장치, 시스템들 및 방법들은 유리 커버들 또는 디스플레이들(예를 들어, LCD 디스플레이들), 특히, 핸드헬드 전자 디바이스들(예를 들어, 모바일 전화, 미디어 플레이어, 개인용 디지털 정보 단말(PDA), 원격 컨트롤러 등)과 같은 작은 폼팩터 전자 디바이스들에 조립되는 것들에 대해 특히 적합하다. 유리는 이들 작은 폼팩터 실시예들에서, 예를 들어, 3 mm 미만, 또는 더 구체적으로는 0.3 및 2.5 mm 사이로 얇을 수 있다. 이 장치, 시스템들 및 방법들은 또한 상대적으로 더 큰 폼팩터 전자 디바이스들(예를 들어, 휴대용 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 디스플레이, 모니터, 텔레비전 등)을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 다른 디바이스들에 대한 디스플레이들 또는 유리 커버들에 사용될 수 있다. 유리는 또한 이들 더 큰 폼팩터 실시예들에서, 예를 들어, 5 mm 미만, 또는 더 구체적으로 0.3 및 3 mm 사이로 얇을 수 있다.

본 발명의 실시예들은 도 1-10을 참조하여 하기에 논의된다. 그러나, 당업자는, 이들 도면들에 대해 여기서 주어지는 상세한 기재는 설명을 위한 것이고, 이는 본 발명이 이들 제한된 실시예들을 넘어 확장되기 때문임을 쉽게 이해할 것이다. 이들 도면들에 제공되는 예시들은 반드시 일정한 비례로 도시되는 것은 아니며, 대신 예시들은 표현을 용이하게 하기 위한 방식으로 제시된다.

도 1은 일 실시예에 따른 유리 강화 프로세스(100)의 흐름도이다. 유리 강화 프로세스(100)는 유리 부품이 특정 사용에 대해 더욱 적합하도록 유리 부품을 화학적으로 강화하는 역할을 한다.

유리 강화 프로세스(100)는 유리에 대해 물리적 영향을 유도할 수 있다(104). 일 예에서, 물리적 영향은 유리의 적어도 일부분에 부과되는 기계적 스트레스에 관련될 수 있다. 또 다른 예에서, 물리적 영향은 유리의 적어도 일부분에 부과되는 기계적 진동, 예를 들어, 초음파 진동에 관련될 수 있다.

물리적 영향이 유리에 유도됨(104)에 따라, 유리는 화학적으로 강화될 수 있다(106). 일 구현예에서, 유리는 화학적 처리를 통해 화학적으로 강화될 수 있다(106). 구체적으로, 유리는 칼륨 용액에 배치될 수 있고 이에 따라 칼륨 용액으로부터의 칼륨 이온들이 유리 내의 나트륨 이온들 대신에 교환될 수 있다.

유리가 화학적으로 강화되는 동안(106) 물리적 영향을 유도함으로써(104), 유리는 향상된 방식으로 화학적으로 강화될 수 있다(106). 더 구체적으로, 물리적 영향의 존재는 유리가 더 큰 정도로 강화되게 할 수 있다(106). 블록(106)에 이어, 유리 부품은 화학적으로 강화되어 있다. 유리에 제공되는 물리적 영향으로 인해, 유리가 더 큰 정도로 화학적으로 강화될 수 있다. 화학적 강화(106)에 이어, 유리 강화 프로세스(100)가 종료될 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 유리 강화 시스템(200)을 예시한다. 유리 강화 시스템(200)은 화학적 처리를 통해 강화될 유리 물품(202)을 수용한다. 유리 강화 시스템(200)은 또한 고정물(204)을 제공한다. 유리 물품(202) 및 고정물(204)은 고정물 스테이션(fixture station)(206)에 제공된다. 고정물 스테이션(206)에서, 유리 물품(202)은 고정물(204)에 의해 또는 고정물(204)에 고정된다. 일 실시예에서, 고정물 스테이션은 유리 물품에 물리적 영향을 제공하도록 구성된다. 일 예에서, 물리적 영향은 유리 물품의 적어도 일부분에 부과되는 기계적 스트레스에 관련될 수 있다. 또 다른 예에서, 물리적 영향은 유리 물품의 적어도 일부분에 부과되는 기계적 진동, 예를 들어, 초음파 진동에 관련될 수 있다.

이어서, 유리 물품(202)이 고정되어 있는 고정물(204)은 바스 스테이션(bath station)에 제공된 바스(208) 내에 삽입될 수 있다(예를 들어, 담길 수 있다). 바스(208)는 칼륨 용액(210)과 같은 알칼리 금속 용액을 포함할 수 있다. 바스 스테이션에서, 금속 물품(202)과 칼륨 용액(210) 사이에 이온 교환이 발생한다. 이후, 화학적 강화의 완료 시에, 유리 물품(202)을 가지는 고정물(204)은 바스(208)로부터 제거될 수 있다. 이 시점에, 유리 물품(202)은 화학적으로 강화되어 있다. 고정물(204)이 물리적 영향을 유도할 수 있으므로, 유리 물품(202)은 유리 물품이 물리적 영향을 받지 않을 경우 결정되었을 정도보다 더 큰 정도로 화학적으로 강화될 수 있다.

추가로, 유리 물품(202)을 가지는 고정물(204)을 바스(208)로부터 제거한 후에, 유리 물품(202)은 고정물(204)로부터 제거될 수 있다. 이후, 원하는 정도까지, 후처리가 유리 물품(202)에 대해 수행될 수 있다. 후처리는 유리 물품에 대해 의도되는 응용예에 따라 매우 다양할 수 있다. 그러나, 후처리는, 예를 들어, 린싱, 폴리싱, 어닐링 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

바스(208) 내의 칼륨 용액(210)은 미리 결정된 온도로 가열될 수 있고, 유리 물품(202)을 가지는 고정물(204)은 미리 결정된 시간의 기간 동안 바스(208) 내에 담길 수 있다. 바스(208)에 의해 유리 물품(202)에 제공되는 화학적 강화의 정도는 (1) 유리 타입, (2) 바스의 농도(예를 들어, K 농도), (3) 바스(208) 내의 시간, 및 (4) 바스(208)의 온도에 의존한다.

일 구현예에서, 유리 물품에 대한 유리는, 예를 들어, 알루미나 규산염 유리 또는 소다 석회 유리일 수 있다. 또한, 상이한 공급자들로부터의 유리는, 비록 동일한 유리 타입일지라도, 상이한 특징들을 가질 수 있고, 따라서 상이한 값들을 요구할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 유리 물품(202)이 바스(208)에 담긴 채 유지되는 시간은 약 6-20시간일 수 있고, 바스(208)에 대한 온도는 섭씨 약 300-500도일 수 있다.

도 3a는 일 실시예에 따른 유리 부품 프로세스(300)의 흐름도이다. 유리 부품 프로세스(300)는 소비재에서의 후속 사용에 더 적합할 수 있도록 유리 부품을 처리하는 역할을 한다.

유리 부품 프로세스(300)는 처음에 유리 부품을 획득한다(302). 이어서 유리 부품은 스트레스-유도 고정물에 고정될 수 있다(304). 스트레스-유도 고정물은 하나 이상의 유리 부품들을 유지하고, 하나 이상의 유리 부품들에 스트레스, 예를 들어, 하중을 부과할 수 있다. 예를 들어, 하중은 유리 부품의 한 부분을 추가된 인장력을 받게 할 수 있는 반면, 또 다른 부분은 추가된 압축력을 받는다. 추가로, 부과되는 스트레스가 유리 부품의 특정 영역들, 예를 들어, 유리의 에지들에 유도될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 유리 부품의 에지들에 스트레스를 유도함으로써 화학적 강화를 통한 에지들의 증가된 강화가 획득될 수 있다.

다음으로, 유리 부품을 가지는 스트레스-유도 고정물은 가열된 알칼리 금속 바스 내로 담길 수 있다(306). 예를 들어, 가열된 알칼리 금속 바스는 가열된 칼륨 바스일 수 있다. 이어서 결정(308)이 유리 부품이 가열된 알칼리 금속 바스로부터 제거되어야 하는지의 여부를 결정할 수 있다. 가열된 알칼리 금속 바스는, 예를 들어, 미리 결정된 온도로 유지될 수 있고, 스트레스-유도 고정물은 유리 부품과 함께 미리 결정된 기간 동안 가열된 알칼리 금속 바스 내에 담길 수 있다. 결정(308)이 스트레스-유도 고정물이 유리 부품과 함께 알칼리 금속 바스로부터 제거되지 않아야 한다고 결정하는 경우, 유리 부품 상에 유도되는 스트레스는 선택적으로 제어될 수 있다(310). 여기서, 스트레스-유도 고정물에 의해 유도되는 스트레스가 정적이어야 하는 경우, 유리 부품이 알칼리 금속 바스 내에 유지되는 동안 유리 부품 상에 부과되는 스트레스는 인가되어 그대로 유지될 수 있다. 반면, 유리 부품이 알칼리 금속 바스에서 유지되는 동안 유리 부품 상에 부과되는 스트레스는 동적 방식으로 인가될 수 있다. 동적 스트레스는, 인가되는 스트레스가 양(또는 정도), 위치 및/또는 지속 기간이 달라질 수 있도록, 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다(310).

결정(308)이 유리 부품이 알칼리 금속 바스로부터 제거되어야 한다고 결정하는 경우, 스트레스-유도 고정물은 유리 부품과 함께 알칼리 금속 바스로부터 제거된다. 이어서 유리 부품은 스트레스-유도 고정물로부터 제거될 수 있다(312). 이후, 유리 부품에 대해 후처리가 수행될 수 있다(314). 후처리는 응용예에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 후처리는, 유리 부품에 대한 폴리상, 연마, 가열, 어닐링, 클리닝 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 통상적으로, 유리 부품을 의도된 용도에 더욱 적합하게 만들기 위해 유리 부품에 대해 후처리가 수행된다(314).

후처리의 수행(314)에 이어, 유리 부품은 소비재에서 이용될 수 있다(316). 유리 부품은 소비재에 대한 하우징의 외부 부분으로서 사용될 수 있거나, 또는 내부 컴포넌트(예를 들어, LCD 유리 패널) 유리 부품으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 소비재는, 휴대용 전자 디바이스와 같은 소비자 전자 제품일 수 있다. 블록(316)에 이어, 유리 부품 프로세스(300)가 종료될 수 있다.

유리 부품이 가열된 알칼리 바스(예를 들어, 가열된 칼륨 바스)에 담기는(306) 미리 결정된 기간은 구현예 및 의도된 용도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 유리 부품은 약 6-20 시간의 미리 결정된 시간 동안 섭씨 약 300-500도의 온도에서 가열된 칼륨 바스에 담길 수 있다.

도 3b는 또 다른 실시예에 따른 유리 부품 프로세스(350)의 흐름도이다. 유리 부품 프로세스(350)는 소비재에서의 후속 사용에 더욱 적합할 수 있도록 유리 부품을 처리하는 역할을 한다.

유리 부품 프로세스(350)는 처음에 유리 부품을 획득한다(352). 이어서 유리 부품은 진동-유도 고정물에 고정될 수 있다(354). 진동-유도 고정물은 유리 부품을 처리하기 위해 유리 부품에 대해 또는 다르게 진동을 유도할 수 있다. 진동은, 예를 들어, 초음파 진동일 수 있다. 부과되는 진동은 전체 유리 부품에 인가될 수 있거나, 또는 유리의 에지들과 같은 유리 부품의 특정 영역에 유도될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 유리 부품의 일부 또는 전부에 진동을 유도함으로써 화학적 강화를 통해 유리 부품의 일부 또는 전부의 증가된 강화를 야기할 수 있다.

유리 부품을 가지는 진동-유도 고정물은 가열된 알칼리 금속 바스 내에 담길 수 있다(356). 예를 들어, 가열된 알칼리 금속 바스는 가열된 칼륨 바스일 수 있다. 이어서 결정(358)이 유리 부품이 가열된 알칼리 금속 바스로부터 제거되어야 하는지의 여부를 결정할 수 있다. 가열된 알칼리 금속 바스는, 예를 들어, 미리 결정된 온도에서 유지될 수 있고, 진동-유도 고정물은 유리 부품과 함께 미리 결정된 기간 동안 가열된 알칼리 금속 바스 내에 담길 수 있다. 결정(358)이 진동-유도 고정물이 유리 부품과 함께 알칼리 금속 바스로부터 제거되지 않아야 한다고 결정하는 경우, 유리 부품 상에 유도되는 진동이 제어될 수 있다(360). 여기서, 진동-유도 고정물에 의해 유도되는 진동이 정적이어야 하는 경우, 유리 부품 상에 부과되는 진동은 유리 부품이 알칼리 금속 바스 내에 유지되는 동안 인가되어 유지될 수 있다. 예를 들어, 진동은 적어도 유리 부품이 알칼리 금속 바스 내에 있는 미리 결정된 시간 동안 부과될 수 있다. 반면, 유리 부품 상에 부과되는 진동은, 유리 부품이 알칼리 금속 바스 내에 유지되는 동안 동적 방식으로 인가될 수 있다. 동적 진동은, 인가된 진동이, 양(또는 정도), 위치, 및/또는 지속 기간이 달라질 수 있도록, 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다(360).

결정(358)이 유리 부품이 알칼리 금속 바스로부터 제거되어야 한다고 결정하면, 진동-유도 고정물은 유리 부품과 함께 알칼리 금속 바스로부터 제거된다. 이어서 유리 부품은 진동-유도 고정물로부터 제거될 수 있다(362). 이후, 유리 부품에 대한 처리가 수행될 수 있다(364). 후처리는 응용예에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 후처리는, 유리 부품에 대한 폴리싱, 연마, 가열, 어닐링, 클리닝 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 통상적으로, 유리 부품을 의도된 용도에 더욱 적합하게 만들기 위해 유리 부품에 대해 후처리가 수행된다(364).

후처리의 수행(364)에 이어, 유리 부품이 소비재에서 이용될 수 있다(366). 유리 부품은 소비재에 대한 하우징의 외부 부분으로서 사용될 수 있거나, 또는 내부 컴포넌트(예를 들어, LCD 유리 패널) 유리 부품으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 소비재는 소비자 전자 제품, 예를 들어, 휴대용 전자 디바이스일 수 있다. 블록(366)에 이어, 유리 부품 프로세스(350)가 종료될 수 있다.

유리 부품이 가열된 알칼리 바스(예를 들어, 가열된 칼륨 바스) 내에 담기는(356) 미리 결정된 기간은 구현예 및 의도된 용도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 유리 부품은 약 6-20 시간의 미리 결정된 시간 동안 섭씨 약 300-500도의 온도에서 가열된 칼륨 바스에 담길 수 있다.

또 다른 실시예에 따라, 유리 처리는 추가적인 바스를 더 포함할 수 있다. 추가적인 바스는 유리 부품(유리 물품)의 표면들에서 소량의 이온들의 역 교환(back exchange)을 제공하기 위해 제공될 수 있다. 역 교환은 유리 부품으로부터의 알칼리 금속 이온들(예를 들어, 칼륨 이온들)을 나트륨 이온들 대신에 교환하는 역할을 할 수 있다. 이러한 역 교환 프로세스는, 에지들에 근접한 결함들 또는 균열들이 에지들로부터 약간 안쪽에 존재하고 유리 부품을 유리 부재에 손상을 일으키기 쉽게 만드는 약점들일 수 있을 때 외부 에지들로부터 안쪽으로(10-70 마이크로미터) 압축 최대치(compressive maximum)를 더 커지도록 하기 위해 유용할 수 있다.

도 4는 또 다른 실시예에 따른 유리 강화 시스템(400)을 예시한다. 유리 강화 시스템(400)은 화학적 처리를 통해 강화될 유리 물품(402)을 수용한다. 유리 강화 시스템(400)은 또한 고정물(404)을 제공한다. 유리 물품(402) 및 고정물(404)은 고정물 스테이션(406)에 제공된다. 고정물 스테이션(406)에서, 유리 물품(402)은 고정물(404)에 의해 또는 고정물(404)에 고정될 수 있다. 일 실시예에서, 고정물 스테이션은 유리 물품에 물리적 영향을 제공하도록 구성된다. 일 실시예에서, 물리적 영향은 유리 물품의 적어도 일부분 상에 부과되는 기계적 스트레스에 관련될 수 있다. 또 다른 예에서, 물리적 영향은 유리 물품의 적어도 일부분 상에 부과되는 기계적 진동, 예를 들어, 초음파 진동에 관련될 수 있다.

이어서, 유리 물품(402)이 고정되어 있는 고정물(404)은 제1 바스 스테이션에서 제공되는 바스(408)에 삽입될 수 있다(예를 들어, 담길 수 있다). 바스(408)는 칼륨 용액(410)과 같은 알칼리 금속 용액을 포함할 수 있다. 제1 바스 스테이션에서, 유리 물품(402)과 칼륨 용액(410) 사이에 이온 교환이 발생하며, 이는 유리 물품(402)의 외부 표면의 화학적 강화를 구현한다. 추후, 화학적 강화의 완료 시에, 유리 물품(402)을 가지는 고정물(404)이 바스(408)로부터 제거될 수 있다. 이 시점에, 유리 물품(402)은 화학적으로 강화되어 있다. 고정물(404)이 물리적 영향을 유도할 수 있으므로, 유리 물품(402)은 유리 물품이 물리적 영향을 받지 않는 경우 결정되는 것보다 더 큰 정도로 화학적으로 강화될 수 있다.

바스(408) 내의 칼륨 용액(410)은 미리 결정된 온도로 가열될 수 있고, 유리 물품(402)을 가지는 고정물(404)은 미리 결정된 기간 동안 바스(408) 내에 담길 수 있다. 바스(408)에 의해 유리 물품(402)에 제공되는 화학적 강화의 정도는, (1) 유리 타입, (2) 바스의 농도(예를 들어, K 농도), (3) 바스(408) 내의 시간, 및 (4) 바스(408)의 온도에 의존한다.

추가로, 유리 물품(402)을 가지는 고정물(404)이 바스(408)로부터 제거된 이후, 유리 물품(202)을 가지는 고정물(404)은 바스(412)가 제공되어 있는 제2 바스 스테이션에 제공될 수 있다. 유리 물품(402)은 나트륨 용액(414)을 포함하는 바스(412)에 삽입될 수 있다(예를 들어, 담길 수 있다). 여기서, 유리 물품(402)으로부터의 알칼리 금속 이온들(예를 들어, 칼륨 이온들)이 나트륨 용액(414) 내의 나트륨 이온들과 교환한다. 이는 유리 물품과 이전에 교환된 일부 이온들이 사실상 교환되지 않거나 복귀되기 때문에, 역 교환이라고 불릴 수 있다. 이어서, 유리 물품(402)이 바스(412)로부터 제거된다.

바스(412) 내의 나트륨 용액(414)은 미리 결정된 온도로 가열될 수 있고, 유리 물품(402)은 미리 결정된 기간 동안 바스(412) 내에 담길 수 있다. 바스(408)와 함께 사용하기 위한 미리 결정된 기간은 바스(412)와 함께 사용하기 위한 미리 결정된 시간과 동일하거나 상이할 수 있다. 통상적으로, 바스(412)와 함께 사용하기 위한 미리 결정된 기간은 바스(408)와 함께 사용하기 위한 미리 결정된 기간보다 실질적으로 적다.

또한, 유리 물품(402)을 가지는 고정물(404)을 바스(412)로부터 제거한 후에, 유리 물품(402)이 고정물(404)로부터 제거될 수 있다. 이후, 원하는 정도로, 후처리가 유리 물품(402)에 대해 수행될 수 있다. 후처리는 유리 물품에 대한 의도된 응용예에 따라 매우 다양할 수 있다. 그러나, 후처리는, 예를 들어, 린싱, 폴리싱, 어닐링 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

일 구현예에서, 유리 물품(402)에 대한 유리는, 예를 들어, 알루미나 규산염 유리 또는 소다 석회 유리일 수 있다. 상이한 공급자들로부터의 유리는, 심지어, 같은 타입의 유리일지라도, 상이한 특징들을 가질 수 있고, 따라서, 상이한 값들을 요구할 수 있다. 유리 물품(402)이 바스(408)에 담긴 채 유지되는 시간은 약 6-20 시간일 수 있고, 바스(408)에 대한 온도는 섭씨 약 300-500도일 수 있다. 바스(412)는 나트륨(Na) 바스 또는 질산나트륨(NaNO3) 바스일 수 있으며, 어느 경우든 30%-100% 몰의 나트륨 농도를 가진다. 유리 물품(402)이 바스(412)에 담긴 채 유지되는 시간은 약 1-30 분일 수 있고, 바스(412)에 대한 온도는 섭씨 약 350-450도일 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 역 교환 프로세스(500)의 흐름도이다. 역 교환 프로세스(500)는 도 3a에 예시된 유리 부품 프로세스(300) 또는 도 3b에 예시된 유리 부품 프로세스(350)와 함께 사용될 수 있는 추가적이고, 선택적인 처리를 제공한다. 예를 들어, 역 교환 프로세스(500)는 유리 부품 프로세스(300)의 블록(308)에 이어 그리고 블록(312) 이전에 선택적으로 사용될 수 있거나, 또는 역 교환 프로세스(500)는 유리 부품 프로세스(350)의 블록(358)에 이어 그리고 블록(362) 이전에 선택적으로 사용될 수 있다.

역 교환 프로세스(500)는 유리 부품으로의 나트륨의 역 교환을 제공하기 위한 추가적인 바스를 제공한다. 역 교환 프로세스(500)에 따라, 유리 부품은 가열된 나트륨 바스에 담길 수 있다(502). 이어서 결정(504)이 유리 부품이 가열된 나트륨 바스로부터 제거되어야 하는지의 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 가열된 나트륨 바스는 미리 결정된 온도로 유지될 수 있고, 유리 부품은 미리 결정된 기간 동안 가열된 나트륨 바스 내에 담길 수 있다. 일 예로서, 결정(504)은 유리 부품이 미리 결정된 시간 동안 가열된 나트륨 바스에 담긴 이후 유리 부품이 가열된 나트륨 바스로부터 제거되어야 한다고 결정할 수 있다.

결정(504)이 유리 부품이 가열된 나트륨 바스로부터 제거되어야 한다고 결정하면, 이어서 유리 부품의 처리는 도 3a에 예시된 유리 부품 프로세스(300)의 스트레스-유도 고정물로부터의 유리 부품의 제거(312)뿐만 아니라 블록(314)에서의 후처리, 및 후속 동작들을 수행하기 위해, 또는 대안적으로, 도 3b에 예시된 유리 부품 프로세스(350)의 진동-유도 고정물로부터의 유리 부품의 제거(362)뿐만 아니라 블록(364)에서의 후처리, 및 후속 동작들을 수행하기 위해 돌아갈 수 있다.

역 교환 프로세스(500)에서, 가열된 나트륨 바스는 미리 결정된 온도로 가열될 수 있고, 유리 부품은 미리 결정된 시간 동안 가열된 나트륨 바스 내에 담길 수 있다. 유리 부품에 대한 역 교환의 정도는 (1) 유리 타입, (2) 바스의 농도(예를 들어, Na 농도), (3) 나트륨 바스 내의 시간, 및 (4) 나트륨 바스의 온도에 의존할 수 있다. 일 구현예에서, 유리 부품에 대한 유리는, 예를 들어, 알루미나 규산염 유리 또는 소다 석회 유리일 수 있다. 또한, 상이한 공급자들로부터의 유리는, 심지어, 동일한 타입의 유리일지라도, 상이한 특징들을 가질 수 있고, 따라서 상이한 값들을 요구할 수 있다. 가열된 나트륨 바스는 나트륨(Na) 바스 또는 질산 나트륨 바스(NaNO3)일 수 있고, 어느 경우든 30%-100% 몰의 나트륨 농도를 가진다. 역 교환을 위해 유리 부품이 가열된 나트륨 바스에 담긴 채 유지되는 미리 결정된 기간은 약 1-30분일 수 있고, 가열된 나트륨 바스에 대한 온도는 섭씨 약 350-450도일 수 있다.

이전에 논의된 바와 같이, 유리 커버들은 휴대용 전자 디바이스들과 같은 전자 디바이스들에 대한 하우징의 일부분들의 외부 표면으로서 사용될 수 있다. 소형이며 휴대성이 높은 휴대용 전자 디바이스들은 핸드헬드 전자 디바이스들이라고 불릴 수 있다. 핸드헬드 전자 디바이스는, 예를 들어, 미디어 플레이어, 전화, 인터넷 브라우저, 이메일 유닛 또는 둘 이상의 이러한 것들의 어떤 조합으로서 기능할 수 있다. 핸드헬드 전자 디바이스는 일반적으로 하우징 및 디스플레이 영역을 포함한다.

도 6a 및 6b는 일 실시예에 따른 전자 디바이스(600)의 도식적 표현들이다. 도 6a는 전자 디바이스(600)에 대한 상면도를 예시하고, 도 6b는 기준선 A-A'에 대한 전자 디바이스(600)에 대한 횡단면 측면도를 예시한다. 전자 디바이스(600)는 상부 표면으로서 유리 커버 윈도우(604)(유리 커버)를 가지는 하우징(602)을 포함할 수 있다. 커버 윈도우(604)는 주로 투명하고 따라서 커버 윈도우(604)를 통해 디스플레이 어셈블리(606)가 보인다. 커버 윈도우(604)는 여기서 기술된 화학적 강화 처리를 사용하여 화학적으로 강화될 수 있다. 디스플레이 어셈블리(606)는, 예를 들어, 커버 윈도우(604)에 인접하게 위치될 수 있다. 하우징(602)은 또한 디스플레이 어셈블리 이외에, 컨트롤러(프로세서), 메모리, 통신 회로 등과 같은 내부 전기 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 디스플레이 어셈블리(606)는, 예를 들어, LCD 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 어셈블리(606)는 액정 모듈(LCM)을 포함하는 액정 디스플레이(LCD)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 커버 윈도우(604)는 LCM과 일체로 형성될 수 있다. 하우징(602)은 또한 전자적 성능들을 전자 디바이스(600)에 제공하는 내부 전기 컴포넌트들을 포함하기 위한 개구부(608)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 하우징(602)은 커버 윈도우(604)에 대한 베젤을 포함할 필요가 없을 수 있다. 대신, 커버 윈도우(604)는 커버 윈도우(604)의 에지들이 하우징(602)의 측면들에 맞춰 정렬(또는 실질적으로 정렬)될 수 있도록 하우징(602)의 상부 표면에 걸쳐 확장할 수 있다. 커버 윈도우(604)의 에지들은 노출된 채 유지될 수 있다. 커버 윈도우(604)의 에지들이 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이 노출될 수 있지만, 대안적인 실시예에서, 에지들은 추가로 보호될 수 있다. 일 예로서, 커버 윈도우(604)의 에지들은 하우징(602)의 외부 측면들로부터 (수평으로 또는 수직으로) 우묵한 곳에 배치될 수 있다. 또 다른 예로서, 커버 윈도우(604)의 에지들은 커버 윈도우(604)의 에지들 주위에 또는 에지들에 인접하게 배치된 추가 물질에 의해 보호될 수 있다.

커버 윈도우(604)는 일반적으로, 다양한 방식들로 배열되거나 구현될 수 있다. 예를 들어, 커버 윈도우(604)는 평판 디스플레이(예를 들어, LCD) 또는 터치 스크린 디스플레이(예를 들어, LCD 및 터치층)와 같은 기반 디스플레이(예를 들어, 디스플레이 어셈블리(606)) 위에 위치되는 보호 유리 부품으로서 구성될 수 있다. 대안적으로, 커버 윈도우(604)는 사실상 디스플레이와 통합될 수 있는데, 즉, 유리 윈도우가 디스플레이의 적어도 일부분으로서 형성될 수 있다. 추가적으로, 커버 윈도우(604)는 터치 스크린과 연관된 터치층과 같은 터치 감지 디바이스와 실질적으로 통합될 수 있다. 일부 경우들에서, 커버 윈도우(604)는 디스플레이의 최외곽층으로서 작용할 수 있다.

도 7a 및 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자 디바이스(700)의 도식적 표현들이다. 도 7a는 전자 디바이스(700)에 대한 상면도를 예시하고, 도 7b는 기준선 B-B'에 대해 전자 디바이스(700)에 대한 횡단면 측면도를 예시한다. 전자 디바이스(700)는 상부 표면으로서 유리 커버 윈도우(704)(유리 커버)를 가지는 하우징(702)을 포함할 수 있다. 커버 윈도우(704)는 여기서 기술된 화학적 강화 처리를 사용하여 화학적으로 강화될 수 있다. 이러한 실시예에서, 커버 윈도우(704)는 하우징(702)의 측면 표면들(703)에 의해 보호될 수 있다. 여기서, 커버 윈도우(704)는 하우징(702)의 상부 표면에 걸쳐 완전히 확장하지 않고, 측면 표면들(703)의 상부 표면은 커버 윈도우(704)의 외부 표면들에 인접하고 외부 표면에 맞춰 수직으로 정렬될 수 있다. 커버 윈도우(704)의 에지들이 향상된 강도를 위해 둥글게 만들어질 수 있으므로, 측면 표면들(703)과 커버 윈도우(704)의 주변 에지들 사이에 존재하는 갭들(705)이 있을 수 있다. 갭들(705)은 통상적으로 커버 윈도우(704)의 두께가 얇은 경우(예를 들어, 3 mm 미만) 매우 작다. 그러나, 원하는 경우, 갭들(705)은 물질로 채워질 수 있다. 물질은 플라스틱, 고무, 금속 등일 수 있다. 물질은, 커버 윈도우(704)의 주변 에지들에 근접한 갭들(705)에 걸쳐서도, 전자 디바이스(700)의 전면 전체를 평평하게(flush) 만들기 위해 갭(705)에 합치(conform)할 수 있다. 갭들(705)을 채우는 재료는 순응적(compliant)일 수 있다. 갭들(705) 내에 배치된 물질을 개스킷을 구현할 수 있다. 갭들(705)을 채움으로써, 그렇지 않은 경우 아마도 하우징(702) 내의 원치 않는 갭들이, 갭들(705) 내에 오염(예를 들어, 먼지, 물)이 형성되는 것을 방지하도록 채워지거나 밀봉될 수 있다. 측면 표면들(703)이 하우징(702)과 일체화될 수 있지만, 측면 표면(703)은 대안적으로 하우징(702)과는 별개일 수 있고, 예를 들어, 커버 윈도우(704)에 대한 베젤로서 동작할 수 있다.

커버 윈도우(704)는 주로 투명하고 따라서 커버 윈도우(704)를 통해 디스플레이 어셈블리(706)가 보인다. 디스플레이 어셈블리(706)는, 예를 들어, 커버 윈도우(704)에 인접하게 위치될 수 있다. 하우징(702)은 또한 디스플레이 어셈블리 이외에, 컨트롤러(프로세서), 메모리, 통신 회로 등과 같은 내부 전기 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 디스플레이 어셈블리(706)는, 예를 들어, LCD 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 어셈블리(706)는 액정 모듈(LCM)을 포함하는 액정 디스플레이(LCD)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 커버 윈도우(704)는 LCM과 일체로 형성된다. 하우징(702)은 또한 전자적 성능들을 전자 디바이스(700)에 제공하는 내부 전기 컴포넌트들을 포함하기 위한 개구부(708)를 포함할 수 있다.

전자 디바이스(700)의 전면은 또한 사용자 인터페이스 컨트롤(708)(예를 들어, 클릭 휠 컨트롤)을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 커버 윈도우(704)는 전자 디바이스(700)의 전면 전체를 커버하지 않는다. 전자 디바이스(700)는 본질적으로 전면의 일부분을 커버하는 부분 디스플레이 영역을 포함한다.

커버 윈도우(704)는 일반적으로 다양한 방식들로 배열되거나 구현될 수 있다. 예를 들어, 커버 윈도우(704)는 평판 디스플레이(예를 들어, LCD) 또는 터치 스크린 디스플레이(예를 들어, LCD 및 터치층)과 같은 기반 디스플레이(예를 들어, 디스플레이 어셈블리(706)) 위에 위치되는 보호 유리 부품으로서 구성될 수 있다. 대안적으로, 커버 윈도우(704)는 사실상 디스플레이와 통합될 수 있는데, 즉, 유리 윈도우가 디스플레이의 적어도 일부분으로서 형성될 수 있다. 추가적으로, 커버 윈도우(704)는 터치 스크린과 연관된 터치층과 같은 터치 감지 디바이스와 실질적으로 통합될 수 있다. 일부 경우들에서, 커버 윈도우(704)는 디스플레이의 최외곽층으로서의 역할을 할 수 있다.

위에서 언급한 바와 같이, 전자 디바이스는 핸드헬드 전자 디바이스 또는 휴대용 전자 디바이스일 수 있다. 본 발명은 유리 커버가 얇아지는 것뿐만 아니라 적절하게 강해질 수 있게 하는 역할을 할 수 있다. 핸드헬드 전자 디바이스들 및 휴대용 전자 디바이스들은 이동식이므로, 이들은 잠재적으로 고정 디바이스들이 받지 않는 다양한 상이한 충격 이벤트들 및 스트레스들을 받는다. 따라서, 본 발명은 얇게 설계되는 휴대용 전자 디바이스 또는 핸드헬드 전자 디바이스에 대한 유리 표면들의 구현에 매우 적합하다.

강화된 유리, 예를 들어, 유리 커버들 또는 커버 윈도우들은 얇은 유리 응용예들에 대해 특히 유용하다. 예를 들어, 강화된 유리 커버의 두께는 약 0.5 mm에서 2.5 mm 사이일 수 있다. 다른 실시예들에서, 강화는 그 두께가 약 2 mm 미만, 또는 약 1 mm보다 더 얇은, 또는 약 0.6 mm보다 훨씬 더 얇은 유리 제품들에 대해 적합하다.

유리, 예를 들어, 유리 커버들 또는 커버 윈도우들의 화학적 강화는 유리의 에지들의 코너들에 적용되는 두께의 적어도 10%의 미리 결정된 곡률(또는 에지 반경)을 가지는 미리 결정된 에지 형상에 의해 둥글게 만들어져 있는 유리의 에지들에 대해 더욱 효과적일 수 있다. 다른 실시예들에서, 미리 결정된 곡률은 유리의 두께의 20%에서 50% 사이일 수 있다.

일 실시예에서, 유리 커버의 사이즈는 연관된 전자 디바이스의 사이즈에 의존한다. 예를 들어, 핸드헬드 전자 디바이스들에서는, 유리 커버의 사이즈는 종종 대각선으로 5 인치(약 12.7 cm)보다 크지 않다. 또 다른 예로서, 더 소형의 휴대용 컴퓨터들 또는 태블릿 컴퓨터들과 같은 휴대용 전자 디바이스들의 경우, 유리 커버의 사이즈는 종종 대각선으로 4 인치(약 10.2 cm)에서 12 인치(약 30.5 cm) 사이이다. 또 다른 예로서, 풀 사이즈의 휴대용 컴퓨터들, 디스플레이들(텔레비전 포함) 또는 모니터들과 같은 휴대용 전자 디바이스들의 경우, 유리 커버의 사이즈는 종종 대각선으로 10 인치(약 25.4 cm)에서 20 인치(약 50.8 cm) 사이이거나 훨씬 더 크다.

그러나, 스크린 사이즈들이 더 크면 유리층들의 두께가 더 커질 필요가 있을 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 유리층들의 두께는 더 큰 유리층들의 평탄도를 유지하기 위해 증가될 필요가 있을 수 있다. 디스플레이들이 여전히 상대적으로 얇게 유지될 수 있지만, 최소 두께는 스크린 사이즈가 증가함에 따라 증가할 수 있다. 예를 들어, 유리 커버의 최소 두께는, 다시 스크린의 사이즈에 따라, 소형 핸드헬드 전자 디바이스들의 경우는 약 0.3 mm, 더 소형의 휴대용 컴퓨터들 또는 태블릿 컴퓨터들의 경우는 약 0.5 mm, 풀 사이즈의 휴대용 컴퓨터들, 디스플레이들 또는 모니터들의 경우는 약 1.0 mm 또는 그 이상에 대응할 수 있다. 그러나, 더욱 일반적으로, 유리 커버의 두께는 전자 디바이스의 응용예 및/또는 사이즈에 의존할 수 있다.

위에서 논의된 바와 같이, 유리 커버, 또는 더욱 일반적으로, 유리 부품은 유리의 표면들이 사실상 강화되도록 화학적으로 처리될 수 있다. 이러한 강화를 통해, 더 얇은 유리 부품들이 소비자 전자 디바이스와 함께 사용될 수 있도록 유리 부품들은 더 강하게 만들어질 수 있다. 충분한 강도를 가지는 더 얇은 유리는 소비자 전자 디바이스가 더 얇아지도록 한다.

도 8은 일 실시예에 따른 유리 부품의 표면들을 화학적으로 처리하는 프로세스(800)를 예시한다. 일 실시예에 따라, 프로세스(800)는 위에서 논의된 바와 같이, 알칼리 금속 바스(예를 들어, 칼륨 바스)와 같은 바스 스테이션에서의 화학적 강화와 연관된 처리를 나타낼 수 있다. 유리 부품들의 표면들, 예를 들어, 에지들을 화학적으로 처리하는 프로세스(800)는 유리 부품이 획득되는 단계(802)에서 시작할 수 있다. 유리 부품은, 일 실시예에서, 유리 시트가 유리 부품들, 예를 들어, 유리 커버들로 하나씩 분리되고, 유리 부품들의 에지들이 미리 결정된 형상을 가지도록 조작된 이후에 획득될 수 있다. 그러나, 화학적으로 처리되어야 하는 유리 부품이 임의의 적절한 소스로부터 획득될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

단계(804)에서, 유리 부품은 랙 상에 배치될 수 있다. 랙은 통상적으로 화학적 처리 동안 그 유리 부품뿐만 아니라, 다른 유리 부품들을 지지하도록 구성된다. 유리 부품이 랙 상에 배치되면, 단계(806)에서 랙은 가열된 이온 바스에 담길 수 있다. 가열된 이온 바스는 일반적으로 어떤 농도의 이온들(예를 들어, 리튬, 세슘 또는 칼륨과 같은 알칼리 금속 이온들)을 포함할 수 있는 바스일 수 있다. 바스 내의 이온의 농도는 달라질 수 있다는 점을 이해해야 하는데, 이는 이온들의 농도의 변경에 따라 유리의 표면들에 대한 압축 스트레스들이 제어될 수 있기 때문이다. 가열된 이온 바스는 이온 교환을 용이하게 하기 위해 임의의 적절한 온도로 가열될 수 있다.

랙이 가열된 이온 바스에 담긴 이후, 단계(808)에서 물리적 영향이 유도될 수 있고, 단계(810)에서 이온 바스와 랙 상에 유지된 유리 부품 사이에 이온 교환이 발생하도록 방치된다. 물리적 영향은 랙에 의해 구현될 수 있다. 일반적으로 Na+ 이온을 포함하는 유리 부품과 이온 바스 사이에 확산 교환이 발생한다. 확산 교환 동안, Na+ 이온보다 더 큰 알칼리 금속 이온들이 사실상 유리 부품 내의 Na+ 이온들을 교체한다. 일반적으로, 유리 부품의 표면 영역들 근처의 Na+ 이온들은 알칼리 이온들로 교체될 수 있지만, 표면 영역들이 아닌 유리의 부분들에서는 Na+ 이온들이 본질적으로 알칼리 이온들로 교체되지 않는다. 알칼리 이온들이 유리 부품 내의 Na+ 이온들을 교체한 결과로서, 유리 부품의 표면 근처에 사실상 압축층이 생성된다. 알칼리 금속 이온들에 의해 유리 부품으로부터 쫓겨난 Na+ 이온들은 이온 용액의 일부분이 된다. 추가로, 단계(808)에서 유도되는 물리적 영향은 이온 바스와 유리 부품 사이의 이온 교환을 증가시키는 역할을 할 수 있다. 제1 예로서, 일 실시예에서, 물리적 영향은 유리 부품에 부과되는 스트레스에 관련될 수 있다. 제2 예로서, 또 다른 실시예에서, 물리적 영향은 유리 부품 또는 이온 바스에 부과되는 진동에 관련될 수 있다.

가열된 이온 바스에 랙을 담그는 기간이 종료되었는지의 여부에 대한 결정이 단계(812)에서 이루어질 수 있다. 랙이 담겨야 하는 기간은 구현예에 따라 매우 다양할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 통상적으로, 랙이 더 오래 담길수록, 즉, 알칼리 금속 이온들과 Na+ 이온들에 대한 교환 시간이 더 커질수록, 화학적으로 강화된 층의 깊이가 더 깊어진다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 유리 시트의 두께가 1 mm 정도이면, 이온 바스에 제공되는 화학적 처리(즉, 이온 교환)은 유리 부품들의 표면들 안으로 10 마이크로미터 이상 제공될 수 있다. 예를 들어, 유리 부품들이 소다 석회 유리로 형성되는 경우, 이온 교환으로 인한 압축층의 깊이는 약 10 마이크로미터일 수 있다. 또 다른 예로서, 유리 부품들이 알루미나 규산염 유리로 형성되는 경우, 이온 교환으로 인한 압축층의 깊이는 약 50 마이크로미터일 수 있다.

단계(812)에서의 결정이 가열된 이온 바스에 랙을 담그는 기간이 종료되지 않았다는 것이면, 프로세스(800) 흐름은 단계(810)로 되돌아가서 이온 바스와 유리 부품 사이에 화학적 반응이 계속 발생하도록 방치된다. 대안적으로, 담그는 기간이 종료되었다고 결정되는 경우, 유도되는 물리적 영향은 단계(814)에서 중단될 수 있고, 단계(816)에서 랙이 이온 바스로부터 제거될 수 있다. 이온 바스로부터 랙을 제거하는 즉시, 유리 부품은 단계(818)에서 랙으로부터 제거되고, 유리 부품의 표면들을 화학적으로 처리하는 프로세스(800)가 완료될 수 있다. 그러나, 원하는 경우, 유리 부품은 폴리싱될 수 있다. 폴리싱은, 예를 들어, 화학적 처리에 이어, 유리 부품 상의 임의의 희뿌연 것(haze) 또는 잔여물을 제거할 수 있다.

이전에 언급된 바와 같이, 화학적 강화 프로세스를 겪은 유리 커버는 일반적으로 화학적으로 강화된 층을 포함한다. 도 9a는 일 실시예에 따라 화학적으로 강화된 층이 생성되도록 화학적으로 처리된 유리 커버의 횡단면도이다. 유리 커버(900)는 화학적으로 강화된 층(928) 및 비-화학적으로 강화된 부분(926)을 포함한다. 일 실시예에서, 유리 커버(900)가 전체적으로 화학적 강화를 겪지만, 외부 표면들이 강화를 받는다. 강화의 영향은 비-화학적으로 강화된 부분(926)이 인장력을 받는 반면 화학적으로 강화된 부분(928)은 압축력을 받는다는 점이다. 도 9a의 유리 커버(900)는 둥근 에지 형상(902)을 가지는 것으로서 도시되어 있지만, 유리 커버(900)는 일반적으로 임의의 에지 형상을 가질 수 있다는 것을 이해해야 하고, 다만 에지들에서의 둥근 형상들은 유리 커버(900)의 에지들의 증가된 강화를 허용할 수 있다. 둥근 에지 형상(902)은 제한의 목적이 아닌 예시로서 도시되어 있다.

도 9b는 일 실시예에 따라 칼륨 이온들이 주입된 화학적으로 처리된 부분을 포함하는 것으로 도시되는 바와 같이, 화학적으로 처리된 유리 커버의 횡단면도이다. 화학적으로 강화된 층(928)은 유리 커버(900)가 이용되어야 하는 특정 시스템의 요건들에 따라 달라질 수 있는 두께(y)를 가진다. 비화학적으로 강화된 부분(926)은 일반적으로 Na+ 이온들(934)을 포함하지만 알칼리 금속 이온들(936)은 포함하지 않는다. 화학적 강화 프로세스는 화학적으로 강화된 층(928)이 형성되게 하고 이에 따라 화학적으로 강화된 층(928)은 Na+ 이온들(934)과 알칼리 금속 이온들(936) 모두를 포함하게 된다.

도 10은 일 실시예에 따라 이온 바스에 유리 커버를 담그는 것을 수반하는 화학적 처리 프로세스의 도식적 표현이다. 횡단면으로 부분적으로 도시되어 있는 유리 커버(1000)가 가열된 이온 바스(1032)에 담기거나 잠기는 경우, 확산이 발생한다. 도시된 바와 같이, 이온 바스(1032) 내의 알칼리 금속 이온들(1036)(예를 들어, 칼륨(K))이 유리 커버(1000) 내로 확산하는 동안 유리 커버(1000) 내에 존재하는 알칼리 금속 이온들(1034)은 이온 바스(1032) 내로 확산하며, 따라서, 화학적으로 강화된 층(1028)이 형성된다. 다시 말해, 이온 바스(1032)로부터의 알칼리 금속 이온들(1036)은 Na+ 이온들(1034)과 교환되어 화학적으로 강화된 층(1028)을 형성할 수 있다. 알칼리 금속 이온들(1036)은 통상적으로, 유리 커버(1000)의 중심 부분(1026) 내로 확산하지 않을 것이다. 화학적 강화 처리의 지속 기간(예를 들어, 시간), 이온 바스(1032) 내의 알칼리 금속 이온들(1036)의 농도 및/또는 온도를 제어함으로써, 화학적으로 강화된 층(1028)의 두께(y)가 실질적으로 제어될 수 있다.

이온 바스 내의 알칼리 금속 이온들의 농도는 유리 커버가 이온 바스에 잠겨 있는 동안 달라질 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 사상 또는 범위에서 벗어남이 없이, 이온 바스 내의 알칼리 금속 이온들의 농도는, 유리 커버가 이온 바스에 담겨 있는 동안, 실질적으로 일정하게 유지될 수 있고, 증가될 수 있고, 그리고/또는 감소될 수 있다. 예를 들어, 알칼리 금속 이온들이 유리 내의 Na+ 이온들을 대신함에 따라, Na+ 이온들은 이온 바스의 일부분이 된다. 따라서, 이온 바스 내의 알칼리 금속 이온들의 농도는, 추가적인 알칼리 금속 이온들이 이온 바스에 추가되지 않는 한 변경될 수 있다.

여기서 기술된 기법들은 핸드헬드 전자 디바이스들, 휴대용 전자 디바이스들 및 실질적으로 고정적인 전자 디바이스들를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 전자 디바이스들 중 임의의 전자 디바이스에 의해 사용되는 유리 표면들에 적용될 수 있다. 이들의 예들은 디스플레이를 포함하는 임의의 공지된 소비자 전자 디바이스를 포함한다. 제한이 아닌 예시로서, 전자 디바이스는 미디어 플레이어, 모바일 전화(예를 들어, 셀룰러 폰), PDA, 리모콘, 노트북, 태블릿 PC, 모니터, 올인원 컴퓨터 등에 대응할 수 있다.

전술된 본 발명의 다양한 양상들, 특징들, 실시예들 또는 구현예들은 단독으로 또는 다양한 조합으로 사용될 수 있다.

유리 물품들의 에지들의 강화 및/또는 상이한 화학적 바스들에 대한 추가적인 세부 사항들은: (i) "TECHNIQUES FOR STRENGTHENING GLASS COVERS FOR PORTABLE ELECTRONIC DEVICES"라는 명칭으로 2009년 3월 2일에 출원되었으며 여기에 참조로 포함되는 미국 가특허 출원 번호 61/156,803; (ⅱ) "Techniques for Strengthening Glass Covers for Portable Electronic Devices"라는 명칭으로 2010년 3월 2일에 출원되었으며 여기에 참조로 포함되는 국제 특허 출원 번호 PCT/US2010/025979; (ⅲ) "ENHANCED GLASS STRENGTHING OF GLASS"라는 명칭으로 2010년 8월 18일에 출원되었으며 여기에 참조로 포함되는 미국 가특허 출원 번호 61/374,988; (iv) "ENHANCED STRENGTHENING OF GLASS"라는 명칭으로 2010년 9월 30일에 출원된 미국 특허 출원 번호 12/895,823; (v) "TECHNIQUES FOR STRENGTHENING GLASS COVERS FOR PORTABLE ELECTRONIC DEVICES"라는 명칭으로 2010년 9월 30일에 출원되었으며 여기에 참조로 포함되는 미국 특허 출원 번호 12/895,372; (vi) "TECHNIQUES FOR STRENGTHENING GLASS COVERS FOR PORTABLE ELECTRONIC DEVICES"라는 명칭으로 2010년 9월 30일에 출원되었으며 여기에 참조로 포함되는 미국 특허 출원 번호 12/895,393; 및 (ⅶ) "TECHNIQUES FOR STRENGTHENING GLASS COVERS FOR PORTABLE ELECTRONIC DEVICES"라는 명칭으로 2010년 2월 4일에 출원되었으며 여기에 참조로 포함되는 미국 가특허 출원 번호 61/301,585에서 발견될 수 있다.

본 발명의 소수의 실시예들만이 기술되었지만, 본 발명의 사상 또는 범위로부터의 이탈 없이 본 발명이 많은 다른 특정 형태들로 구현될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 방법들과 연관된 단계들은 매우 다양할 수 있다. 본 발명의 사상 또는 범위로부터의 이탈 없이 단계들이 추가되고, 제거되고, 변경되고, 결합되고, 순서 변경될 수 있다. 유사하게, 동작들이 특정 순서로 도면들에 도시되어 있지만, 이는, 바람직한 결과들을 달성하기 위해, 이러한 동작들이 도시된 특정 순서 또는 순차적 순서로 수행되거나, 모든 예시된 동작들이 수행될 것을 요구하는 것으로서 이해되지 않아야 한다.

이 명세서는 많은 세부 사항들을 포함하지만, 이들은 본 개시내용의 또는 청구될 수 있는 것의 범위에 대한 제한들로서 해석되지 않아야 하며, 오히려, 본 개시내용의 특정 실시예에 특유한 특징들의 기재들로서 해석되어야 한다. 개별 실시예들의 상황에서 기술되는 특정 특징들은 또한 조합으로 구현될 수 있다. 역으로, 단일 실시예의 상황에서 기술되는 다양한 특징들은 또한 다수의 실시예들에서 개별적으로 또는 임의의 적절한 서브컴비네이션(subcombination)으로 구현될 수 있다. 또한, 특징들이 특정 조합으로 작용하는 것으로서 위에서 기술될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들이 일부 경우들에서 조합으로부터 삭제될 수 있고, 청구된 조합은 서브컴비네이션 또는 서브컴비네이션의 변형예에 관련될 수 있다.

본 발명이 몇몇 실시예들의 관하여 기술되었지만, 본 발명의 범위 내에 드는 변형예들, 치환들, 및 등가물들이 존재한다. 또한, 본 발명의 방법들 및 장치들을 구현하는 많은 대안적 방식들이 존재한다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 다음에 첨부된 청구항들이, 본 발명의 진의 또는 범위 내에 드는 모든 이러한 변형예들, 치환들 및 등가물들을 포함하는 것으로서 해석되어야 한다는 점이 의도된다.

Claims

유리 부품(piece of glass)을 강화하기 위한 방법으로서,
화학적으로 강화되어야 하는 유리 부품을 획득하는 단계;
상기 유리 부품에 일시적인 기계적 스트레스를 유도하는 단계; 및
적어도 상기 일시적인 기계적 스트레스가 상기 유리 부품에 유도되는 동안에 상기 유리 부품을 화학적으로 강화하는 단계
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 유리 부품은 약 1.0 mm 이하의 두께를 갖는 방법.
제1항에 있어서,
상기 유리 부품은 약 0.3 mm 내지 5.0 mm의 두께를 갖는 방법.
제1항에 있어서,
상기 일시적인 기계적 스트레스는 상기 유리 부품의 적어도 하나의 에지 영역에 유도되는 방법.
제1항에 있어서,
상기 유리 부품을 화학적으로 강화하는 단계는 상기 유리 부품을 칼륨 용액에 배치하는 단계를 포함하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 일시적인 기계적 스트레스는 상기 유리 부품이 화학적으로 강화되는 동안에 상기 유리 부품의 적어도 일부분에 동적으로 유도되는 방법.
제1항에 있어서,
상기 일시적인 기계적 스트레스를 유도하는 단계는 상기 화학적 강화가 보다 효과적일 수 있게 하는 방법.
유리 물품들을 위한 유리 강화 시스템으로서,
유리 물품에 기계적 스트레스를 유도하는 역할을 하는 스트레스 고정물(stress fixture); 및
알칼리 금속 용액을 제공하는 바스 스테이션(bath station)
을 포함하고,
상기 바스 스테이션은 상기 유리 물품을 갖는 상기 스트레스 고정물을 수용하는 역할을 하고, 이후 상기 유리 물품 내의 나트륨 이온들에 대한 상기 바스 스테이션 내의 알칼리 금속 이온들의 교환을 용이하게 하는 역할을 하는 유리 강화 시스템.
제8항에 있어서,
상기 알칼리 금속 이온들은 칼륨 이온들인 유리 강화 시스템.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알칼리 금속 용액은 미리 결정된 온도로 가열되는 유리 강화 시스템.
제8항에 있어서,
상기 유리 강화 시스템은 나트륨 용액을 제공하는 후속 바스 스테이션을 포함하고,
상기 후속 바스 스테이션은 상기 바스 스테이션에 이어 상기 유리 물품을 수용하고, 알칼리 금속 이온들 대신에 나트륨 이온들을 상기 유리 물품의 표면들로 재도입하는 역할을 하는 유리 강화 시스템.
유리 부품의 강도를 향상시키도록 상기 유리 부품을 처리하기 위한 방법으로서,
상기 유리 부품을 스트레스-유도 고정물에 고정시키는 단계;
상기 유리 부품이 고정되어 있는 상기 스트레스-유도 고정물을 가열된 알칼리 금속 바스에 담그는(submerging) 단계;
상기 유리 부품이 상기 가열된 알칼리 금속 바스로부터 제거되어야 하는지 여부를 판정하는 단계;
상기 유리 부품이 상기 가열된 알칼리 금속 바스로부터 제거되어야 한다고 판정되는 경우, 상기 가열된 알칼리 금속 바스로부터 상기 유리 부품을 제거하는 단계;
이어서 상기 스트레스-유도 고정물로부터 상기 유리 부품을 제거하는 단계; 및
상기 가열된 알칼리 금속 바스 및 상기 스트레스-유도 고정물로부터의 상기 유리 부품의 제거에 이어 상기 유리 부품에 대한 후처리(post-processing)를 수행하는 단계
를 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
휴대용 전자 디바이스에 상기 유리 부품을 부착하는 단계를 더 포함하고,
상기 유리 부품은 상기 휴대용 전자 디바이스의 하우징의 외부 표면의 일부분으로서의 역할을 하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 유리 부품은 약 1.0 mm 이하의 두께를 갖는 방법.
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열된 알칼리 금속 바스로부터의 상기 유리 부품의 제거 이후에 그리고 상기 후처리를 수행하기 전에, 상기 유리 부품을 가열된 나트륨 바스에 담그는 단계; 및
상기 유리 부품이 상기 가열된 나트륨 바스로부터 제거되어야 하는지 여부를 판정하는 단계
를 더 포함하는 방법.
유리 부품을 강화하기 위한 방법으로서,
화학적으로 강화되어야 하는 유리 부품을 획득하는 단계; 및
이온-교환으로 상기 유리 부품을 화학적으로 강화하는 단계
를 포함하고,
상기 화학적으로 강화하는 단계는 적어도 (i) 상기 유리 부품을 알칼리 금속 이온 바스에 배치하는 단계, 및 (ii) 상기 유리 부품 상에 또는 상기 유리 부품 근처에 진동 조건을 유도하는 단계를 포함하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 진동 조건은 적어도 상기 알칼리 금속 이온 바스에 있는 상기 유리 부품을 유지하는 고정물을 통해 유도되는 방법.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진동 조건은 상기 알칼리 금속 이온 바스 내의 유체의 진동을 통해 유도되는 방법.
제16항에 있어서,
상기 진동 조건은 초음파 진동인 방법.
유리 물품들을 위한 유리 강화 시스템으로서,
유리 물품을 유지하도록 구성된 고정물;
유리 물품 상에 또는 상기 유리 물품에 대해 진동 조건을 유도하도록 구성된 진동 요소; 및
알칼리 금속 용액을 제공하는 바스 스테이션
을 포함하고,
상기 바스 스테이션은 상기 유리 물품을 갖는 고정물을 수용하는 역할을 하고, 또한 상기 진동 요소가 상기 유리 물품 상에 또는 상기 유리 물품에 대해 상기 진동 조건을 유도하는 동안에 상기 유리 물품 내의 나트륨 이온들에 대한 상기 바스 스테이션 내의 알칼리 금속 이온들의 교환을 용이하게 하는 역할을 하는 유리 강화 시스템.
제20항에 있어서,
상기 진동 조건은 초음파 진동인 유리 강화 시스템.
제20항에 있어서,
상기 유리 물품은 약 1.0 mm 이하의 두께를 갖는 유리 강화 시스템.
제20항에 있어서,
상기 유리 물품은 약 0.3 mm 내지 5.0 mm의 두께를 갖는 유리 강화 시스템.
유리 부품의 강도를 향상시키도록 상기 유리 부품을 처리하기 위한 방법으로서,
상기 유리 부품을 진동-유도 고정물에 고정시키는 단계;
상기 유리 부품이 고정되어 있는 상기 진동-유도 고정물을 가열된 알칼리 금속 바스에 담그는 단계;
상기 유리 부품이 상기 가열된 알칼리 금속 바스로부터 제거되어야 하는지 여부를 판정하는 단계;
상기 유리 부품이 상기 가열된 알칼리 금속 바스로부터 제거되어야 한다고 판정되는 경우, 상기 가열된 알칼리 금속 바스로부터 상기 유리 부품을 제거하는 단계;
이어서 상기 진동-유도 고정물로부터 상기 유리 부품을 제거하는 단계; 및
상기 가열된 알칼리 금속 바스 및 상기 진동-유도 고정물로부터의 상기 유리 부품의 제거에 이어 상기 유리 부품에 대한 후처리를 수행하는 단계
를 포함하는 방법.
제24항에 있어서,
휴대용 전자 디바이스에 상기 유리 부품을 부착하는 단계를 더 포함하고,
상기 유리 부품은 상기 휴대용 전자 디바이스의 하우징의 외부 표면의 일부분으로서의 역할을 하는 방법.
제24항에 있어서,
상기 유리 부품은 약 1.0 mm 이하의 두께를 갖는 방법.
제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열된 알칼리 금속 바스로부터의 상기 유리 부품의 제거 이후에 그리고 상기 후처리를 수행하기 전에, 상기 유리 부품을 가열된 나트륨 바스에 담그는 단계; 및
상기 유리 부품이 상기 가열된 나트륨 바스로부터 제거되어야 하는지 여부를 판정하는 단계
를 더 포함하는 방법.