KR102515093B1 - 윈도우 부재 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

윈도우 부재 제조방법은 각각이 제1 이온염들을 포함하는 초기 윈도우 부재를 500도(℃) 이상의 온도에서 제2 이온염들로 이온 교환 처리하는 1차 강화 단계, 상기 제1 강화 처리된 초기 윈도우 부재를 열처리 및 염처리 중 적어도 어느 하나의 처리를 하여 상기 제2 이온염들을 이동시키는 스트레스 완화 단계, 및 상기 스트레스 완화 처리된 초기 윈도우 부재를 이온 교환 처리하는 2차 강화 단계를 포함한다.

Description

윈도우 부재 및 이의 제조방법{WINDOW MEMBER AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 윈도우 부재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 강화 윈도우 부재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
전자 장치는 윈도우 부재, 수납 부재, 및 전자 소자를 포함한다. 전자 소자는 표시 소자, 터치 소자, 또는 검출 소자 등 전기적 신호에 따라 활성화되는 다양한 소자들을 포함할 수 있다.
윈도우 부재는 전자 소자를 보호하고, 사용자에게 활성 영역을 제공한다. 이에 따라, 사용자는 윈도우 부재를 통해 전자 소자에 입력을 제공하거나 전자 소자에 생성된 정보를 수신한다. 또한, 전자 소자는 윈도우 부재를 통해 외부 충격으로부터 안정적으로 보호될 수 있다.
최근, 전자 장치의 슬림화 추세로 인해, 윈도우 부재에 대한 경량화 및 박형화 또한 요구되고 있으며, 이에 따른 구조적 취약성을 보완하기 위해, 윈도우 부재에 대한 다양한 강화 방법이 연구되고 있다.
따라서, 본 발명은 내구성이 향상된 윈도우 부재를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기한 윈도우 부재의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재 제조방법은 제1 이온염들을 포함하는 초기 윈도우 부재를 500도(℃) 이상의 온도에서 제2 이온염들을 이용하여 이온 교환 처리하는 1차 강화 단계, 상기 제1 강화 처리된 초기 윈도우 부재를 열처리 및 염처리 중 적어도 어느 하나의 처리를 하여 상기 제2 이온염들을 이동시키는 스트레스 완화 단계, 및 상기 스트레스 완화 처리된 초기 윈도우 부재를 이온 교환 처리하는 2차 강화 단계를 포함한다.
상기 1차 강화 단계가 진행되는 상기 온도는 상기 초기 윈도우 부재의 왜점보다 50도(℃) 낮은 온도의 ±20도(℃) 범위를 가질 수 있다.
상기 초기 윈도우 부재는 유리를 포함할 수 있다.
상기 1차 강화 단계는 상기 제2 이온염들을 포함하는 제1 염 및 상기 제1 염과 상이한 제2 염을 포함하는 혼합 염을 이용하고, 상기 1차 강화 단계는 상기 제2 이온염들을 상기 제1 이온염들 중 적어도 일부와 치환시키는 단계일 수 있다.
상기 제2 이온염들은 상기 제1 이온염들과 일대일 대응으로 치환될 수 있다.
상기 제2 염은 상기 제1 이온염들을 포함할 수 있다.
상기 스트레스 완화 단계는 상기 제2 이온염들을 상기 초기 윈도우 부재 내부에서 상기 초기 윈도우 부재의 표면으로부터 멀어지도록 이동시킬 수 있다.
상기 스트레스 완화 단계의 상기 열처리는 500도(℃) 이상의 온도에서 진행될 수 있다.
상기 스트레스 완화 단계의 상기 열처리는 상기 1차 강화 단계의 상기 온도와 동일한 온도에서 진행될 수 있다.
상기 스트레스 완화 단계의 상기 염처리는 상기 제1 강화 처리된 초기 윈도우 부재에 액상의 혼합 염을 제공할 수 있다.
상기 액상의 혼합 염은 상기 1차 강화 단계의 혼합 염과 상이한 혼합 비율을 가질 수 있다.
상기 1차 강화 단계의 혼합 염 및 상기 스트레스 완화 단계의 혼합 염 각각은 질산 나트륨 및 질산 칼륨이 혼합된 염을 포함하고, 상기 스트레스 완화 단계의 혼합 염의 질산 나트륨에 대한 질산 칼륨 비율은 상기 1차 강화 단계의 혼합 염의 질산 나트륨에 대한 질산 칼륨 비율보다 낮을 수 있다.
상기 2차 강화 단계는 상기 스트레스 완화 처리된 초기 윈도우 부재에 단일 염을 제공할 수 있다.
상기 단일 염은 상기 제2 이온염들을 포함할 수 있다.
상기 단일 염은 질산 칼륨을 포함할 수 있다.
상기 2차 강화 단계는 상기 스트레스 완화 처리된 초기 윈도우 부재에 혼합 염을 제공하고,
상기 2차 강화 단계의 혼합염은 질산 칼륨 및 탄산 칼륨이 혼합된 염을 포함할 수 있다.
상기 2차 강화 단계는 상기 1차 강화 단계의 온도보다 낮은 온도에서 진행될 수 있다.
상기 2차 강화 단계의 온도는 380도(℃) 이상 460도(℃) 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재 제조방법은 제1 표면 압축 스트레스(Surface compressive stress) 및 제1 압축 깊이(Depth of Compression)를 갖도록 초기 윈도우 부재를 이온 교환 처리하는 1차 강화 단계, 상기 제1 강화 처리된 초기 윈도우 부재를 열처리 또는 염처리하여 상기 제1 표면 압축 스트레스를 제2 표면 압축 스트레스로 감소시키고 상기 제1 압축 깊이를 상기 제1 압축 깊이와 상이한 제2 압축 깊이로 변화시키는 스트레스 완화 단계, 및 상기 스트레스 완화 처리된 초기 윈도우 부재를 이온 교환 처리하여 상기 제2 표면 압축 스트레스를 제3 표면 압축 스트레스로 증가시키는 2차 강화 단계를 포함한다.
상기 제2 압축 깊이는 상기 제1 압축 깊이보다 클 수 있다.
상기 제1 표면 압축 스트레스는 150MPa 미만일 수 있다.
상기 1차 강화 단계는 500도(℃) 이상의 온도에서 진행될 수 있다.
상기 제2 강화 처리된 초기 윈도우 부재는 상기 제1 압축 깊이보다 큰 제3 압축 깊이를 갖고, 상기 2차 강화 단계는, 상기 제2 강화 처리된 초기 윈도우 부재의 표면으로부터 상기 제3 압축 깊이보다 작은 제1 지점까지의 구간에서의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 상기 제1 강화 처리된 초기 윈도우 부재의 표면으로부터 상기 제1 지점까지의 구간에서의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화보다 크도록 제어될 수 있다.
상기 2차 강화 단계는, 상기 제2 강화 처리된 초기 윈도우 부재의 상기 제1 지점으로부터 상기 제3 압축 깊이까지의 구간에서의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 상기 제1 강화 처리된 초기 윈도우 부재의 상기 제1 지점으로부터 상기 제1 압축 깊이까지의 구간에서의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화보다 작도록 제어할 수 있다.
상기 2차 강화 단계는 상기 스트레스 완화 처리된 초기 윈도우 부재의 상기 제1 지점으로부터 상기 제3 압축 깊이까지의 깊이 구간 내의 제2 지점에서 깊이에 따른 압축 스트레스 변화율을 2 Mpa/㎛ 미만으로 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재는 제1 방향에서 서로 마주하는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 상기 제1 방향에서 정의되는 두께를 가진 기재, 상기 기재 내에 분산되고 각각이 제1 이온 반지름을 가진 제1 이온염들, 및 상기 기재 내에 분산되고 각각이 상기 제1 이온 반지름보다 큰 제2 이온 반지름을 가진 제2 이온염들을 포함하고, 상기 제1 면으로부터 상기 제1 방향을 따라 증가하는 깊이에 따른 압축 스트레스 변화는 제1 플롯을 형성하고, 상기 제1 플롯은 압축 스트레스가 0Mpa 보다 큰 깊이 범위 내에서 기울기의 절대값이 2 Mpa/㎛미만인 지점을 포함한다.
상기 기재의 두께는 0.5㎜ 이하일 수 있다.
상기 제1 플롯은, 깊이가 0㎛인 지점에서 제1 표면 압축 스트레스를 갖고, 깊이가 제1 압축 깊이인 지점에서 0Mpa 의 압축 스트레스를 갖고, 깊이가 0Mpa 이상 상기 제1 압축 깊이 이하인 범위 내에서, 기울기의 절대값이 2Mpa/㎛ 이상인 제1 구간 및 기울기의 절대값이 2Mpa/㎛ 미만인 제2 구간으로 구분되고, 상기 제2 구간은 상기 제1 구간보다 큰 깊이에 정의될 수 있다.
상기 제1 플롯은 상기 제2 구간에서 기울기가 0(zero)Mpa/㎛ 이상인 지점을 포함할 수 있다.
상기 제1 플롯은 상기 제2 구간에서 상측으로 볼록할 수 있다.
상기 제1 이온염들은 나트륨 이온들이고, 상기 제2 이온염들은 칼륨 이온들일 수 있다.
상기 기재의 상기 두께는 0.5㎜ 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재는 제1 방향에서 서로 마주하는 제1 표면 및 제2 표면을 포함하고, 상기 제1 방향에서 정의되는 두께를 가지며, 상기 제1 표면에서 150MPa 미만의 압축 스트레스(compressive stress)을 갖고, 상기 제1 표면으로부터 상기 제1 방향을 따라 증가하는 깊이에 따라 변화되는 압축 스트레스 그래프를 갖는 윈도우 부재에 있어서, 상기 압축 스트레스 그래프는, 전이점(transition point)을 기준으로 기준점 이하의 깊이에서의 제1 플롯 및 상기 전이점 이상의 깊이에서의 제2 플롯을 포함하고, 상기 제1 플롯은 -200MPa/㎛ 이상 -40MPa/㎛ 이하의 평균 기울기를 갖고, 상기 제2 플롯은 상기 제1 플롯과 상이한 평균 기울기를 갖고, 상기 전이점은 15㎛보다 크다.
상기 제2 플롯의 평균 기울기의 절대값은 상기 제1 플롯의 평균 기울기의 절대값보다 작을 수 있다.
상기 제2 플롯은 -8MPa/㎛ 이상 -2MPa/㎛ 이하의 평균 기울기를 가진 구간을 포함할 수 있다.
상기 제2 플롯이 정의되는 깊이 범위는 압축 스트레스가 0이 되는 깊이를 포함할 수 있다.
상기 두께는 0.8㎜ 이하일 수 있다.
상기 압축 스트레스 그래프는 깊이가 30㎛ 이하일 때 0의 압축 스트레스를 가질 수 있다.
상기 전이점은 30㎛ 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재 제조방법은 500도(℃) 이상의 온도 및 제1 이온염을 포함하는 1차 강화 환경에 초기 윈도우 부재를 제공하는 이온 교환 처리 단계를 포함하는 1차 강화 단계, 및 500도(℃) 미만의 온도 및 제2 이온염을 포함하는 2차 강화 환경에 상기 제1 강화 처리된 초기 윈도우 부재를 제공하여 이온 교환 처리하는 2차 강화 단계를 포함한다.
상기 1차 강화 환경의 온도는 상기 초기 윈도우 부재의 왜점보다 50도(℃) 낮은 온도의 ±20도(℃) 범위를 가질 수 있다.
상기 1차 강화 환경은 상기 제1 이온염을 포함하는 제1 염 및 상기 제1 염과 상이한 제2 염을 포함하는 혼합 염을 포함하고, 상기 초기 윈도우 부재는 상기 제1 이온염과 상이한 제3 이온염을 포함하고, 상기 1차 강화 단계는 상기 제1 이온염을 상기 제3 이온염과 치환시키는 단계일 수 있다.
상기 1차 강화 단계는 상기 1차 강화 환경의 알칼리도를 완화시키는 알칼리도 제어 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 알칼리도 제어 단계는 상기 이온 교환 처리 단계가 진행되는 동안 진행될 수 있다.
상기 알칼리도 제어 단계는, 상기 1차 강화 환경에 첨가제를 제공할 수 있다.
상기 첨가제는 산성 산화물 및 양쪽성 산화물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 실리콘계 산화물을 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 1차 강화 환경에 대해 1% 미만의 함량을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재 제조방법은 상기 1차 강화 처리된 초기 윈도우 부재를 열처리 및 염처리 중 적어도 어느 하나의 처리를 하는 스트레스 완화 단계를 더 포함하고, 상기 2차 강화 단계는 상기 스트레스 완화 단계 이후에 진행될 수 있다.
상기 스트레스 완화 단계는 상기 1차 강화 처리된 초기 윈도우 부재 내의 제1 이온염을 상기 1차 강화 처리된 초기 윈도우 부재의 표면으로부터 멀어지도록 이동시키는 단계일 수 있다.
상기 스트레스 완화 단계의 상기 열처리는 500도(℃) 이상의 온도에서 진행될 수 있다.
상기 스트레스 완화 단계의 상기 열처리는 상기 1차 강화 단계의 상기 온도와 동일한 온도에서 진행될 수 있다.
상기 스트레스 완화 단계의 상기 염처리는 상기 제1 강화 처리된 초기 윈도우 부재에 액상의 혼합 염을 제공할 수 있다.
상기 1차 강화 단계의 혼합 염 및 상기 스트레스 완화 단계의 혼합 염 각각은 질산 나트륨 및 질산 칼륨이 혼합된 염을 포함하고, 상기 스트레스 완화 단계의 혼합 염의 질산 나트륨에 대한 질산 칼륨 비율은 상기 1차 강화 단계의 혼합 염의 질산 나트륨에 대한 질산 칼륨 비율보다 낮을 수 있다.
상기 2차 강화 단계는 380도(℃) 이상 460도(℃) 이하의 온도 범위에서 진행될 수 있다.
상기 2차 강화 단계는 60분 이상 진행될 수 있다.
상기 초기 윈도우 부재는 나트륨 알루미노 규산염 유리(sodium aluminosilicate glass)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 얇은 두께를 가지면서도 내구성이 향상된 윈도우 부재를 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 결합 사시도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 전자 장치의 분해 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 깊이에 따른 스트레스를 도시한 그래프이다.
도 2b는 비교 실시예의 깊이에 따른 스트레스를 도시한 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 결합 사시도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 전자 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조방법을 간략히 도시한 순서도이다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재 제조방법을 도시한 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 스트레스 변화를 간략히 도시한 그래프이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 도시한 그래프들이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 도시한 그래프들이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 깊이에 따른 이온 농도 변화를 도시한 그래프들이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 깊이에 따른 이온 농도 변화를 도시한 그래프들이다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조방법을 도시한 순서도이고, 도 11b는 도 11a의 일부를 도시한 블록도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 깊이에 따른 압축 스트레스를 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예의 깊이에 따른 윈도우 부재의 깊이에 따른 압축 스트레스를 간략히 도시한 그래프이다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 깊이에 따른 압축 스트레스 그래프들을 도시한 도면들이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 결합 사시도이다. 도 1b는 도 1a에 도시된 전자 장치의 분해 사시도이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(DS)에 대해 설명한다.
도 1a에 도시된 것과 같이, 전자 장치(DS)는 제1 방향(DR1)에서 정의되는 소정의 두께를 갖는 입체 형상을 가질 수 있다. 전자 장치(DS)는 제1 방향(DR1)에 각각 교차하는 제2 방향(DR2)과 제3 방향(DR3)이 정의하는 평면상에서 액티브 영역(AR) 및 주변 영역(BR)으로 구분될 수 있다.
액티브 영역(AR)은 전자 장치(DS)에 인가되는 전기적 신호에 응답하여 활성화되는 영역일 수 있다. 본 실시예에서, 전자 장치(DS)는 표시 장치일 수 있다. 이에 따라, 액티브 영역(AR)은 활성화되어 영상(IM)을 표시한다.
다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 액티브 영역(AR)은 활성화되어 외부 터치를 감지하는 영역이 되거나, 외부 광을 감지하는 영역이 될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(DS)는 전자 장치(DS)에 포함된 구성 소자들에 따라, 액티브 영역(AR)을 다양한 영역으로 활성화시킬 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
주변 영역(BR)은 액티브 영역(AR)에 인접한다. 본 실시예에서, 주변 영역(BR)은 액티브 영역(AR)의 가장자리를 에워 싸는 형상을 가질 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 주변 영역(BR)은 액티브 영역(AR)의 가장자리 중 어느 일부에만 인접할 수도 있다. 또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(DS)에 있어서, 주변 영역(BR)은 생략될 수도 있다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 전자 장치(DS)는 윈도우 부재(100), 표시 부재(200), 및 수납 부재(300)를 포함한다. 본 실시예에서, 수납 부재(300), 표시 부재(200), 및 윈도우 부재(100)는 제1 방향(DR1)을 따라 순차적으로 배열될 수 있다.
윈도우 부재(100)는 전자 장치(DS)의 외곽 부재 중 하나일 수 있다. 윈도우 부재(100)는 수납 부재(300)와 결합되어 내부 구성 요소들을 외부로부터 보호할 수 있다. 본 실시예에서, 윈도우 부재(100)는 전자 장치(DS)의 전면을 정의할 수 있다.
윈도우 부재(100)는 리지드한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 윈도우 부재(100)는 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 이에 따라, 윈도우 부재(100)는 외부 충격으로부터 전자 장치(DS)의 내부 구성요소들을 안정적으로 보호할 수 있다.
한편, 윈도우 부재(100)는 이온 염들을 포함할 수 있다. 이온 염들은 1가 알칼리 이온을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이온 염들은 나트륨 이온 및 칼륨 이온을 포함할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
윈도우 부재(100)는 제2 방향(DR2)과 제3 방향(DR3)이 정의하는 평면상에서 제1 영역(100-AR)및 제2 영역(100-BR)으로 구분될 수 있다.
제1 영역(100-AR)은 광학적으로 투명한 영역일 수 있다. 제1 영역(100-AR)은 표시 부재(200)가 생성하는 영상(IM)을 투과시켜, 영상(IM)이 윈도우 부재(100) 외측에 존재하는 사용자에게 용이하게 시인되도록 한다. 액티브 영역(AR)은 실질적으로 제1 영역(100-AR)에 의해 정의될 수 있다.
제2 영역(100-BR)은 제1 영역(100-AR)에 인접한다. 제2 영역(100-BR)은 제1 영역(100-AR)에 비해 상대적으로 광학적 투과율이 낮을 수 있다. 제1 영역(100-AR)의 형상은 제2 영역(100-BR)에 의해 정의될 수 있다. 한편, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(DS)에 있어서, 제2 영역(100-BR)은 생략될 수도 있다.
윈도우 부재(100)는 각각이 제2 방향(DR2)과 제3 방향(DR3)이 정의하는 평면상에서 제1 방향(DR3)으로 서로 이격된 제1 면(US) 및 제2 면(LS)을 포함할 수 있다. 제1 면(US)과 제2 면(LS)은 서로 평행할 수 있다.
제1 면(US)은 전자 장치(DS)의 전면을 정의할 수 있다. 제1 면(US)은 전자 장치(DS)를 사용하는 사용자에게 노출되는 면일 수 있다.
제2 면(LS)은 표시 부재(200)를 향하는 면일 수 있다. 도 1a에 도시된 전자 장치(DS)의 결합 사시도에서 제2 면(LS)은 외부로 노출되지 않는다.
윈도우 부재(100)는 제1 방향(DR1)에서 정의되는 두께(TH)를 가질 수 있다. 두께(TH)는 제1 면(US) 및 제2 면(LS)이 이격된 간격과 대응될 수 있다.
본 실시예에서, 윈도우 부재(100)는 박형일 수 있다. 예를 들어, 윈도우 부재(100)의 두께(TH)는 약 0.5㎜ 이하일 수 있다. 본 발명에 따른 윈도우 부재는 0.5㎜ 이하의 얇은 두께를 갖더라도 외부 충격에 대한 안정적인 신뢰성을 가질 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(DS)는 박형의 윈도우 부재(100)를 포함함으로써, 슬림화될 수 있고, 장치의 경량화를 이룰 수 있으며, 영상(IM)의 시인성을 개선시킬 수 있다.
한편, 윈도우 부재(100)는 비교적 리지드한 물질을 포함하면서도 얇은 두께를 가질 수 있다. 이에 따라 슬림하면서도 신뢰성이 향상된 전자 장치(DS)가 제공될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
표시 부재(200)는 윈도우 부재(100)와 수납 부재(300) 사이에 배치될 수 있다. 표시 부재(200)는 영상(IM)을 생성한다. 표시 부재(200)는 영상(IM)을 통해 사용자에게 정보를 제공할 수 있다.
표시 부재(200)는 베이스 층(210) 및 소자층(220)을 포함할 수 있다. 베이스 층(210)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스 층(210)은 유리기판, 플라스틱 기판, 또는 유기막 및/또는 무기막을 포함하는 적층 필름일 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 기재한 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 층(210)은 다양한 구성들을 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
소자층(220)은 전기적 신호에 따라 활성화되는 전기 소자들을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 소자층(220)은 영상(IM)을 생성하는 표시 소자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소자층(220)은 유기발광소자, 전기습윤소자, 액정 커패시터, 또는 전기영동소자를 포함할 수 있다.
다만, 이는 예시적으로 기재한 것이고, 소자층(220)은 터치 센서, 또는 광 센서와 같은 센서 소자들을 포함할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 소자층(220)은 전자 장치(DS)의 기능에 따라 다양한 소자들을 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
수납 부재(300)는 전자 장치(DS)의 외곽 부재 중 하나일 수 있다. 수납 부재(300)는 윈도우 부재(100) 와 결합되어 내부 구성 요소들을 외부로부터 보호할 수 있다. 본 실시예에서, 수납 부재(300)는 전자 장치(DS)의 후면을 정의할 수 있다.
수납 부재(300)는 바닥부(310) 및 측벽부(320)를 포함할 수 있다. 바닥부(310)와 측벽부(320)는 소정의 내부 공간(SP)을 정의할 수 있다. 내부 공간(SP)은 표시 부재(200)를 수용할 수 있다.
바닥부(310)는 제2 방향(DR2)과 제3 방향(DR3)이 정의하는 평면과 평행할 수 있다. 바닥부(310)는 적어도 표시 부재(200)와 평면상에서 중첩할 수 있다. 바닥부(310)의 면적은 표시 부재(200)의 면적 이상일 수 있다.
측벽부(320)는 바닥부(310)와 연결되어 바닥부(310)로부터 제1 방향(DR1)으로 연장될 수 있다. 측벽부(320)는 전자 장치(DS)의 제1 방향(DR1)에서의 두께를 정의할 수 있다. 도 1a의 결합 상태에서, 측벽부(320)는 표시 부재(200)의 가장자리를 에워쌀 수 있다.
한편, 도시되지 않았으나, 전자 장치(DS)는 내부 공간(SP)에 수용될 수 있는 다양한 추가 구성들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(DS)는 표시 부재(200)에 전원을 공급하는 구성, 윈도우 부재(100)와 표시 부재(200)를 안정적으로 결합하는 구성, 표시 부재(200)와 수납 부재(300)를 안정적으로 결합하는 구성 등을 더 포함할 수 있다. 전자 장치(DS)는 다양한 구성을 포함하는 다양한 형태로 제공될 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 깊이에 따른 스트레스를 도시한 그래프이고, 도 2b는 비교 실시예의 깊이에 따른 스트레스를 도시한 그래프이다. 도 2a에는 도 1b에 도시된 윈도우 부재(100)에 관한 그래프를 도시하였다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같이, 윈도우 부재(100)에 발생되는 스트레스는 깊이에 따라 변화될 수 있다. 깊이(depth)는 윈도우 부재(100)의 표면 중 하나에 해당되는 제1 면(US, 도 1b 참조)으로부터 윈도우 부재(100)의 두께의 중심을 향해 제1 방향(DR1, 도 1 b 참조)과 평행한 방향으로 이격되는 거리일 수 있다. 마찬가지로, 비교 실시예의 표면 중 하나에 해당되는 면으로부터 비교 실시예의 두께의 중심을 향해 이격된 거리일 수 있다.
스트레스는 윈도우 부재(100)의 표면으로부터 윈도우 부재(100)의 두께 방향으로 내부로 진입하여, 표면으로부터 해당 깊이만큼 이격된 지점에서의 스트레스일 수 있다. 마찬가지로, 스트레스는 비교 실시예에 있어서 대응되는 지점에 존재하는 스트레스일 수 있다. 도 2a 및 도 2b에서 윈도우 부재에 발생되는 깊이에 따른 스트레스의 변화는 압축 스트레스(compressive stress)를 기준으로 도시되었다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같이, 윈도우 부재(100)에 있어서, 깊이가 0인 지점, 즉, 윈도우 부재(100)의 표면에 해당되는 지점에서의 압축 스트레스는 표면 압축 스트레스(compressive stress of surface)로 정의될 수 있다. 또한, 윈도우 부재에 있어서, 압축 스트레스가 0인 지점은 압축 깊이(depth of compression)로 정의될 수 있다. 이하, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 압축 스트레스 거동에 대해 살펴본다.
도 2a에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)의 압축 스트레스 그래프(PL)에 있어서, 약 800MPa의 표면 압축 스트레스를 갖고, 압축 깊이 약 80㎛의 압축 깊이를 가진 것으로 도시되었다.
도 2b에 도시된 것과 같이, 비교실시예의 그래프(PL-R)는 깊이가 0인 지점에서의 압축 스트레스인 표면 압축 스트레스가 약 650MPa로 나타나고, 압축 스트레스가 0인 지점인 압축 깊이는 약 70㎛인 것으로 나타난다. 즉, 본 발명에 따른 윈도우 부재(100)는 비교 실시예에 비해 상대적으로 높은 표면 압축 스트레스를 갖고 상대적으로 큰 압축 깊이를 가진다.
도 2a 및 도 2b를 참조할 때, 본 발명의 그래프(PL)는 비교실시예의 그래프(PL-R)와 비교할 때, 압축 깊이 이하의 깊이 범위 내에서, 큰 기울기를 가진 구간과 작은 기울기를 가진 구간으로 구분될 수 있다. 한편, 본 실시예에서, 기울기의 대소는 절대값을 기준으로 기재되었다.
예를 들어, 본 발명의 그래프(PL)는 약 15㎛ 미만의 깊이 범위에서 비교실시예의 그래프(PL-R)보다 큰 기울기를 가진 것으로 도시되고, 약 15㎛ 이상의 깊이 범위에서 비교실시예의 그래프(PL-R)보다 작은 기울기를 가진 것으로 도시되었다.
한편, 본 발명의 그래프(PL)은 압축 깊이 이하의 깊이 범위 내에서 기울기의 절대값이 2MPa/㎛ 미만인 지점을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 기울기(SL1)는 약 1MPa/㎛로 나타난다.
이와 달리, 비교 실시예의 그래프(PL)은 압축 깊이 이하의 깊이 범위 내에서 기울기의 절대값들이 2MPa/㎛이상인 지점들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 기울기(SL-R)는 약 2.62MPa/㎛인 것으로 나타난다.
한편, 본 발명의 그래프(PL)은 기울기가 0 이상인 지점을 포함할 수도 있다. 이에 따라, 도 2a에 도시된 것과 같이, 본 발명의 그래프(PL)은 상대적으로 상측으로 볼록한 피크 지점(PK)을 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 본 발명의 그래프(PL)은 기울기의 절대값이 2MPa/㎛미만인 지점을 포함할 수 있다면 다양한 형상을 가질 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 그래프(PL)은 비교 실시예의 그래프(PL-R)보다 높은 표면 압축 스트레스를 가지면서도 높은 기울기를 통해 비교적 낮은 깊이에서 빠르게 낮은 압축 스트레스로 도달하게 된다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래프(PL)은 비교 실시예의 그래프(PL-R)보다 큰 압축 깊이를 가지면서도 낮은 기울기를 가지며 압축 스트레스 감소 변화를 유도한다.
압축 스트레스에 의해 윈도우 부재(100)가 받는 스트레스는 그래프(PL)가 정의하는 면적과 대응될 수 있다. 압축 스트레스에 의해 윈도우 부재(100)가 받는 스트레스는 압축 깊이 이상의 깊이 범위에서 발생되는 음의 압축 스트레스, 즉 인장력을 통해 해소될 수 있다. 이때, 윈도우 부재(100)가 받는 스트레스를 해소하기 위해 형성되는 내부 인장력은 중심 인장력(central tension)으로 정의될 수 있다.
윈도우 부재(100)가 받는 실질적인 스트레스가 증가할수록 압축 깊이 이상의 깊이 범위에서 발생되는 중심 인장력은 증가된다. 이때, 윈도우 부재(100)의 두께가 얇아지게 되면, 압축 깊이 이상의 깊이 범위가 충분한 길이 이상 확보되지 못하므로, 중심 인장력은 급격히 증가되고, 윈도우 부재(100)의 내구성이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)는 비교 실시예 대비 상대적으로 큰 기울기를 가진 구간 및 작은 기울기를 가진 구간을 포함하는 그래프(PL)를 가진다. 이에 따라, 비교 실시예의 그래프(PL-R) 대비 상대적으로 높은 압축 스트레스와 높은 압축 깊이를 갖더라도, 기울기 제어를 통해 실질적으로 비교 실시예의 그래프(PL-R)가 형성하는 면적보다 낮은 면적을 형성할 수 있다.
따라서, 윈도우 부재(100)는 높은 압축 깊이와 낮은 중심 인장력을 동시에 확보할 수 있어, 향상된 신뢰성 및 내구성을 가질 수 있고 박형의 두께에서도 안정성을 확보할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)는 강화 처리가 되었음에도 박막의 두께로 형성될 수 있어 제품의 박형화에 기여할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 결합 사시도이다. 도 3b는 도 3a에 도시된 전자 장치의 분해 사시도이다. 도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(DS-1)에 대해 설명한다. 한편, 도 1a 내지 도 2b에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 3a에 도시된 것과 같이, 전자 장치(DS-1)는 액티브 영역(AR-1) 및 주변 영역(BR-1)으로 구분될 수 있다. 액티브 영역(AR-1)은 제1 방향(DR1), 제1 방향(DR1)에 각각 교차하는 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)에 의해 정의되는 공간상에서 휘어진 곡면 형상을 가질 수 있다.
주변 영역(BR-1)은 액티브 영역(AR-1)에 인접한다. 주변 영역(BR-1)은 액티브 영역(AR-1)에 대응하여 휘어진 형상을 가질 수 있다.
액티브 영역(AR-1)에는 영상이 표시된다. 예를 들어, 액티브 영역(AR-1)에는 제1 영상(IM1) 및 제2 영상(IM2)이 표시될 수 있다. 제1 영상(IM1)은 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)에 의해 정의되는 평면상에 표시되어 제1 방향(DR1)을 향해 제공될 수 있다. 제2 영상(IM2)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의해 정의되는 평면상에 표시되어 제3 방향(DR3)을 향해 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(DS-1)는 곡면 형상의 액티브 영역(AR-1)을 통해 다양한 방향으로 영상을 표시할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(DS-1)는 다양한 방식의 사용환경을 사용자에게 제공할 수 있다.
도 3a 및 3b에 도시된 것과 같이, 전자 장치(DS-1)는 윈도우 부재(100-1), 표시 부재(200-1), 및 수납 부재(300-1)를 포함할 수 있다. 윈도우 부재(100-1)는 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)이 정의하는 평면으로부터 하측으로 휘어진 곡면 형상을 가질 수 있다.
윈도우 부재(100-1)는 제1 영역(100-AR1) 및 제2 영역(100-BR1)으로 구분될 수 있다. 제1 영역(100-AR1)은 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)이 정의하는 평면과 평행할 수 있다. 제1 영역(100-AR1)은 액티브 영역(AR-1)과 대응될 수 있다.
제2 영역(100-BR1)은 제1 영역(100-AR1)으로부터 하측으로 절곡된 영역일 수 있다. 제2 영역(100-BR1)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)이 정의하는 평면과 평행할 수 있다. 제2 영역(100-BR1)은 주변 영역(BR-1)과 대응될 수 있다.
윈도우 부재(100-1)는 휘어진 곡면 형상을 가진 것을 제외하고 도 1b에 도시된 윈도우 부재(100, 도 1b 참조)와 실질적으로 대응될 수 있다. 따라서, 윈도우 부재(100-1)에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
표시 부재(200-1)는 윈도우 부재(100-1)와 수납 부재(300-1) 사이에 배치될 수 있다. 표시 부재(200-1)는 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)이 정의하는 평면으로부터 하측으로 휘어진 곡면 형상을 가질 수 있다.
표시 부재(200-1)는 베이스 층(210-1) 및 소자층(220-1)을 포함한다. 베이스 층(210-1) 및 소자층(220-1)은 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)이 정의하는 평면으로부터 하측으로 휘어진 곡면 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 소자층(220-1)은 곡면 형상을 가짐으로써, 서로 상이한 제1 방향(DR1) 및 제3 방향(DR3)으로 각각 표시되는 제1 및 제2 영상들(IM1, IM2)을 생성할 수 있다. 이에 따라, 표시 부재(200-1)는 다양한 방향으로 영상을 제공함으로써, 전자 장치(DS-1)의 활용성을 높일 수 있다.
수납 부재(300-1)는 표시 부재(200-1) 하측에 배치된다. 수납 부재(300-1)는 윈도우 부재(100-1)와 결합 되어 전자 장치(DS-1)의 외관의 일부를 정의하고, 내부 구성들을 보호한다. 수납 부재(300-1)는 표시 부재(200-1)의 다양한 형상에 결합 가능한 형상으로 제공되어, 표시 부재(200-1) 및 그 외의 추가 구성들을 전자 장치(DS-1) 내부에 안정적으로 수납할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(DS-1)는 곡면 형상을 가진 윈도우 부재(100-1)를 포함함으로써, 다양한 형상의 표시 부재(200-1)나 그 외 다른 전자 구성들을 외부로부터 안정적으로 보호할 수 있다. 또한, 윈도우 부재(100-1)는 다양한 형상을 가지면서도 기계적 강도를 확보할 수 있어, 전자 장치(DS-1)의 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조방법을 간략히 도시한 순서도이다. 도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재 제조방법을 도시한 단면도들이다. 도 5a 내지 도 5g에는 용이한 설명을 위해 제1 방향(DR1) 및 제3 방향(DR3)에 의해 정의되는 단면상에서의 변화를 개략적으로 도시하였다.
또한, 용이한 설명을 위해 윈도우 부재(100)의 단면과 그래프들(PL-ES, PL-RS)을 동시에 도시하였다. 이하, 도 4 내지 도 5g를 참조하여, 본 발명에 대해 설명한다. 한편, 도 1a 내지 도 3b에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 4에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)의 제조방법은 1 차 강화 단계(S100), 스트레스 완화 단계(S200), 및 2차 강화 단계(S300)를 포함할 수 있다.
1차 강화 단계(S100)는 이온 교환 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)의 제조방법은 1차 강화 단계(S100)를 통해 초기 윈도우 부재(100-I)로부터 1차 윈도우 부재(100-S1)를 형성할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 1차 강화 단계(S100)와 대응될 수 있다. 1차 강화 단계(S100)는 초기 윈도우 부재(100-I)를 강화시키는 단계일 수 있다.
초기 윈도우 부재(100-I)는 리지드한 절연 기판을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 초기 윈도우 부재(100-I)는 유리 기판일 수 있다.
구체적으로, 도 5a에 도시된 것과 같이, 초기 윈도우 부재(100-I)는 기재(MD) 및 복수의 나트륨 이온들(sodium ions, Na+)을 포함할 수 있다. 나트륨 이온들(Na+)은 기재(MD) 내에 분산되어 배치될 수 있다.
한편, 초기 윈도우 부재(100-I)는 리튬 화합물(Li2O), 붕소 화합물(B2O3), 또는 인 화합물(P2O5)이 제거된 유리 기판일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초기 윈도우 부재(100-I)는 재료에 제한 없이 다양한 재료들로 구성된 유리 기판을 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
1차 강화 단계(S100)는 이온 교환 처리를 포함할 수 있다. 이에 따라, 1차 강화 단계(S100)는 소정의 이온염들을 포함하는 염으로 초기 윈도우 부재(100-I)를 처리할 수 있다.
구체적으로, 도 5b 및 도 5c에 도시된 것과 같이, 초기 윈도우 부재(100-I)에 복수의 칼륨 이온들(potassium ions, K+)을 제공하여 1차 윈도우 부재(100-S1)를 형성한다. 1차 윈도우 부재(100-S1)는 매질(MD) 및 매질(MD) 내에 분산된 나트륨 이온들(Na+)과 칼륨 이온들(K+)을 포함할 수 있다. 칼륨 이온들(K+)은 기재(MD)에 분산된 나트륨 이온들(Na+)과 치환 되는 이온일 수 있다.
칼륨 이온들(K+)은 다양한 방식으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 칼륨 이온(K+)은 액상의 이온 염 상태로 제공될 수 있다.
구체적으로, 초기 윈도우 부재(100-I)를 용융된 염(molten salt)에 노출시켜 용융된 염에 존재하는 칼륨 이온들(K+)을 초기 윈도우 부재(100-I)에 제공할 수 있다. 용융된 염은 혼합 염일 수 있다.
예를 들어, 용융된 염은 질산 나트륨(NaNO3)과 질산 칼륨(KNO3)이 혼합된 염일 수 있다. 용융된 염 에 존재하는 칼륨 이온들(K+) 중 적어도 일부는 초기 윈도우 부재(100-I) 내로 침투하여 나트륨 이온들(Na+)과 일대일 대응으로 치환될 수 있다.
이때, 용융된 염은 제1 면(US) 및 제2 면(LS) 모두에 제공될 수 있다. 용융된 염은 액상(liquid type)으로 제공되므로, 초기 윈도우 부재(100-I)의 표면은 칼륨 이온들(K+)에 용이하게 노출될 수 있다. 한편, 이는 예시적으로 기재한 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 칼륨 이온들(K+)은 다양한 방식으로 제공될 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
한편, 본 실시예에서, 초기 윈도우 부재(100-I)에 제공되는 이온들은 나트륨 이온들(Na+)과 치환 가능하다면 다양한 실시예들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 초기 윈도우 부재(100-I)에 제공되는 이온들은 나트륨 이온들(Na+)과 동일한 최 외곽 전자수를 가진 1가 양이온들(positive ions)일 수 있다.
칼륨 이온(K+)은 나트륨 이온(Na+)에 비해 상대적으로 큰 이온 반지름을 가진다. 이에 따라, 나트륨 이온(Na+)보다 큰 칼륨 이온(K+)이 나트륨 이온(Na+)이 존재하던 위치에 채워지면서, 매질(MD)에 대한 압축 스트레스(compressive stress)이 발생된다.
칼륨 이온(K+)이 제공하는 압축 스트레스는 초기 윈도우 부재(100-I)의 표면, 예를 들어, 제1 면(US) 및 제2 면(LS)에 표면 압축 스트레스(surface compressive stress)를 생성할 수 있다. 이에 따라, 1차 윈도우 부재(100-S1)는 소정의 표면 압축 스트레스(surface compressive stress)를 가질 수 있다.
한편, 외부에서 주입된 칼륨 이온들(K+)은 초기 윈도우 부재(100-I)의 표면으로부터 소정의 깊이까지 진입할 수 있다. 소정의 깊이는 칼륨 이온들(K+) 중 제1 면(US) 또는 제2 면(LS)으로부터 제1 방향(DR1)과 평행하게 가장 멀리 이격된 칼륨 이온의 이격 거리일 수 있다. 이에 따라, 1차 윈도우 부재(100-S1)는 소정의 압축 깊이(depth of Compression, DOC)를 가질 수 있다. 상술한 바와 같이, 압축 깊이는 압축 스트레스가 0이 되는 깊이와 대응될 수 있다.
한편, 1차 강화 단계(S100)가 진행되는 온도는 초기 윈도우 부재(100-I)의 왜점과 관련될 수 있다. 1차 강화 단계(S100)는 왜점보다 50도(℃) 낮은 온도에 대해 ±20도(℃)인 온도에서 진행될 수 있다. 왜점은 해당 부재의 재료나 결정 구조 등에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 초기 윈도우 부재(100-I)의 왜점이 약 580도(℃)인 경우, 1차 강화 단계(S100)는 약 500도(℃) 이상의 온도에서 진행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 1차 강화 단계(S100)는 비교적 고온에서 이온 교환을 진행함으로써, 칼륨 이온(K+)의 초기 윈도우 부재(100-I)로의 침투를 용이하게 하고, 활발한 이온 교환을 이룰 수 있다.
본 발명에 따른 1차 강화 단계(S100)의 온도는 일반적인 강화 유리 제조방법에 있어서 사용되는 서냉 온도 이하의 온도 범위보다 고온일 수 있다. 580도(℃) 정도의 왜점을 가진 초기 윈도우 부재(100-I)에 대하여 500도(℃) 이하의 온도로 진행할 경우, 동일 노출 시간에 대하여 압축 깊이가 낮게 형성될 수 있다. 압축 스트레스를 높이거나 압축 깊이를 크게 확보하기 위해서는 노출 시간이 증가되어야 하므로, 공정 효율이 저하되고 비용이 증가될 수 있다.
이후, 도 4에 도시된 것과 같이, 스트레스 완화 단계(S200)가 진행될 수 있다. 스트레스 완화 단계(S200)는 도 5d 및 도 5e에 대응될 수 있다. 스트레스 완화 단계(S200)는 제1 강화 처리된 초기 윈도우 부재(100-S1, 이하 제1 윈도우 부재)의 압축 스트레스를 완화시켜 스트레스 완화 처리된 초기 윈도우 부재(100-S2, 이하 제2 윈도우 부재)를 형성할 수 있다. 제2 윈도우 부재(100-S2)는 제1 윈도우 부재(100-S1)보다 낮은 압축 스트레스를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재 제조방법은 스트레스 완화 단계(S200)를 통해 칼륨 이온들(K+)의 이동을 제어할 수 있다. 구체적으로, 도 5d 및 도 5e를 참조하면, 스트레스 완화 단계(S200)에서 칼륨 이온들(K+)은 제1 윈도우 부재(100-S1)의 두께의 중심부(CTR) 방향으로 이동할 수 있다.
압축 스트레스를 제공하는 칼륨 이온들(K+)이 표면들(US, LS)로부터 중심부(CTR)로 이동함에 따라, 표면 압축 스트레스의 제공원들이 표면들(US, LS)에 미치는 영향이 감소될 수 있다. 이에 따라, 제2 윈도우 부재(100-S2)의 제1 면(US) 및 제2 면(LS) 각각에서 측정되는 표면 압축 스트레스는 제1 윈도우 부재(100-S1)와 비교할 때, 상대적으로 낮아질 수 있다. 이때, 제2 윈도우 부재(100-S2)의 표면 압축 스트레스는 약 150 MPa 미만일 수 있다.
한편, 압축 스트레스를 제공하는 칼륨 이온들(K+)이 표면들(US, LS)로부터 중심부(CTR)로 이동함에 따라, 제2 윈도우 부재(100-S2) 내부에 표면 압축 스트레스보다 큰 압축 스트레스를 가진 지점이 존재할 수 있다. 압축 스트레스를 제공하는 칼륨 이온들(K+)이 스트레스 완화 단계(S200)를 통해 중심부(CTR)와 인접하도록 이동함에 따라, 최대 압축 스트레스를 가진 지점이 표면들(US, LS)로부터 중심부(CTR) 방향으로 이동할 수 있다.
이때, 칼륨 이온들(K+)은 제1 윈도우 부재(100-S1)에서보다 제2 윈도우 부재(100-S2)에서 표면으로부터 더 큰 깊이까지 진입할 수 있다. 이에 따라, 2차 윈도우 부재(100-S2)의 압축 깊이는 1차 윈도우 부재(100-S1)의 압축 깊이보다 크게 나타날 수 있다. 2차 윈도우 부재(100-S2)의 압축 깊이는 후술할 윈도우 부재(100)의 압축 깊이에 영향을 미칠 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
본 실시예에서, 스트레스 완화 단계(S200)는 열처리 단계를 포함할 수 있다. 열처리 단계는 약 500도(℃) 이상의 온도에서 진행될 수 있다. 온도가 증가할수록 제1 윈도우 부재(100-S1)가 열에 노출되는 시간은 단축될 수 있다.
이때, 스트레스 완화 단계(S200)는 염처리 단계를 더 포함할 수 있다. 염처리는 열처리 단계와 동시에 진행될 수 있다. 예를 들어, 제1 윈도우 부재(100-S1)를 액상염에 노출시킨 상태에서 열처리가 진행될 수 있다.
액상염은 칼륨 이온들을 포함하는 염 및 나트륨 이온들을 포함하는 염이 혼합된 혼합 염일 수 있다. 스트레스 완화 단계(S200)는 혼합 염의 혼합 비율 제어를 통해 다양한 내구성을 가진 제2 윈도우 부재(100-S2)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 나트륨 이온들을 포함하는 염의 혼합 비율을 증가시키면 상대적으로 높은 표면 압축 스트레스를 가진 제2 윈도우 부재(100-S2)가 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 기재한 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레스 완화 단계(S200)는 다양한 방법을 통해 진행될 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
이후, 도 4에 도시된 것과 같이, 2차 강화 단계(S300)가 진행될 수 있다. 2차 강화 단계(S300)는 도 5f 및 도 5g에 대응될 수 있다. 2차 강화 단계(S300)는 제2 윈도우 부재(100-S2)를 이온 교환 처리하여 강화시키는 단계일 수 있다. 2차 강화된 초기 윈도우 부재(100, 이하 윈도우 부재)는 도 1a에 도시된 윈도우 부재(100)와 대응될 수 있다.
구체적으로, 제2 윈도우 부재(100-S2)에 이온 염을 제공하여 윈도우 부재(100)를 형성한다. 이온 염은 기재(MD)에 분산된 나트륨 이온 (Na+)과 치환 되는 이온일 수 있다.
본 실시예에서, 이온 염은 복수의 칼륨 이온들(K+)을 포함할 수 있다. 한편, 이는 예시적으로 기재한 것이고, 2차 강화 단계(S300)에서 제2 윈도우 부재(100-S2)에 제공되는 이온 염은 1차 강화 단계(S100)에서 초기 윈도우 부재(100-I)에 제공되는 이온 염과 상이할 수 있다.
한편, 2차 강화 단계(S300)에서 이온 염은 다양한 방식으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 이온 염은 단일 염을 통해 제공될 수 있다. 본 실시예에서, 칼륨 이온들(K+)은 질산 칼륨(KNO3)을 통해 제2 윈도우 부재(100-S2)에 제공될 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 기재한 것이고, 2차 강화 단계(S300)에서 이온 염은 혼합 염으로 제공될 수도 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
도 5g에 도시된 것과 같이, 윈도우 부재(100)는 내부에 소정의 칼륨 이온들(K+)을 포함한다. 한편, 도시되지 않았으나, 윈도우 부재(100)는 칼륨 이온들(K+)과 치환되지 않은 소정의 나트륨 이온들(Na+)도 포함할 수 있다.
윈도우 부재(100)는 2차 강화 단계(S300)에 의해 제2 윈도우 부재(100-S2)의 표면 압축 스트레스보다 높은 표면 압축 스트레스를 가진다. 제2 윈도우 부재(100-S2) 대비 높은 표면 압축 스트레스는 2차 강화 단계(S300)에서 주입된 칼륨 이온들(K+)에 의해 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)의 표면 압축 스트레스는 제1 윈도우 부재(100-S1)의 표면 압축 스트레스보다 높을 수 있다. 스트레스 완화 단계(S200)를 거친 제1 윈도우 부재(100-S1)는 초기 윈도우 부재(100-I)보다 외부에서 제공되는 이온 염들의 주입을 용이하게 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)는 제1 윈도우 부재(100-S1)보다 향상된 표면 압축 스트레스를 가짐으로써, 외부 충격에 대한 내구성이 확보되어 향상된 신뢰성을 가질 수 있다.
다만, 이는 예시적으로 기재한 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)의 표면 압축 스트레스는 제2 윈도우 부재의 표면 압축 스트레스보다 높은 압축 스트레스를 가진다면 다양한 크기로 제어될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 스트레스 변화를 간략히 도시한 그래프이다. 도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화 그래프(PL-ES)와 비교 실시예의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화 그래프(PL-RS)가 함께 도시되었다.
용이한 설명을 위해, 비교 실시예의 그래프(PL-RS)는 점선으로 도시하였고, 본 발명의 그래프(PL-ES)는 실선으로 도시하였다. 윈도우 부재(100)는 도 1b에 도시된 윈도우 부재(100)와 대응될 수 있다. 이하, 도 6을 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.
윈도우 부재(100)에 나타나는 압축 스트레스(compressive stress)는 깊이(depth)에 따라 달라질 수 있다. 이때, 깊이는 윈도우 부재(100)의 표면으로부터 내측을 향하는 거리로, 깊이 방향(depth direction)은 제1 방향(DR1)에서 마주하는 제1 면(US) 및 제2 면(LS)으로부터 제1 방향(DR1)과 평행한 방향을 따라 윈도우 부재(100)의 내측으로 향하는 방향으로 정의될 수 있다.
이에 따라, 깊이는 제3 방향(DR3)을 따라 연장되고 윈도우 부재(100)의 두께의 1/2이 되는 지점을 지나는 선을 중심으로 좌우 대칭으로 정의될 수 있다. 도시되지 않았으나, 좌우 대칭의 기준이 되는 중심선은 도 5d에 도시된 중심선(CTR)과 대응될 수 있다.
한편, 윈도우 부재(100)는 제1 면(US) 및 제2 면(LS)에서 제1 표면 압축 스트레스(CS)를 가질 수 있다. 도 6에는 제1 면(US) 및 제2 면(LS)에서 동일한 압축 스트레스를 가지는 것으로 도시되었다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 제1 면(US) 및 제2 면(LS)에서 측정되는 압축 스트레스는 서로 상이할 수도 있다.
윈도우 부재(100)는 제1 압축 깊이(Depth of Compression, DL)를 가질 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 압축 깊이(DL)는 압축 스트레스가 0(zero)이 되는 깊이로 정의될 수 있다.
윈도우 부재(100)는 제1 압축 깊이(DL) 전후로 서로 다른 스트레스를 가질 수 있다. 윈도우 부재(100)는 제1 압축 깊이(DL)보다 낮은 깊이에서는 압축 스트레스를 갖고, 제1 압축 깊이(DL)보다 큰 깊이에서는 인장력을 가질 수 있다.
인장력은 압축 스트레스에 대향하여 형성되는 내부 스트레스일 수 있다. 윈도우 부재(100)는 압축 스트레스에 대응하여 인장력을 형성함으로써, 압축 스트레스에 따른 변형을 최소화하고, 스트레스의 균형을 이룰 수 있다. 본 실시예에서, 인장력은 음의 압축 스트레스로 도시되었다.
윈도우 부재(100)는 제1 압축 깊이(DL)보다 큰 깊이에서 제1 중심 인장력(Central tension, CT)을 가질 수 있다. 용이한 설명을 위해 도 6에서 제1 중심 인장력(CT)은 제1 압축 깊이(DL)보다 큰 깊이 범위 내에서 일정한 값을 갖는 것으로 도시되었다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 윈도우 부재(100)는 제1 압축 깊이(DL)보다 큰 깊이 범위 내에서 변동되는 인장력을 가질 수도 있으며, 이때, 제1 중심 인장력(CT)은 제1 압축 깊이(DL)보다 큰 깊이 범위 내에서의 인장력들의 평균값으로 정의될 수 있다.
본 실시예에서, 제1 압축 깊이(DL) 범위 내에서의 본 발명의 그래프(PL-ES)이 형성하는 면적은 실질적으로 제1 압축 깊이(DL)보다 큰 깊이 범위 내에서의 본 발명의 그래프(PL-ES)이 형성하는 면적과 동일할 수 있다. 구체적으로, 제2 면(LS)으로부터 제1 압축 깊이(DL) 범위 내에서의 압축 스트레스가 이루는 제1 면적(A1)과 제1 면(US)으로부터 제1 압축 깊이(DL) 범위 내에서의 압축 스트레스가 이루는 제2 면적(A2)의 합은 제1 압축 깊이(DL)보다 큰 깊이 범위 내에서의 인장력이 이루는 제3 면적(A3)이 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)는 압축 스트레스에 의한 제1 면적(A1) 및 제2 면적(A2)의 합과 동일하도록 인장력에 의한 제3 면적(A3)을 정의하는 그래프(PL-ES)를 형성함으로써, 강화 단계를 거치면서 발생되는 압축 스트레스에 의한 손상을 방지할 수 있다. 이에 따라, 안정적으로 강화 단계를 거칠 수 있고, 내구성이 향상된 윈도우 부재(100)가 제공될 수 있다.
한편, 비교 실시예의 그래프(PL-RS)와 비교할 때, 윈도우 부재(100)의 제1 표면 압축 스트레스(CS)는 비교 실시예의 표면 압축 스트레스(CS-R)보다 낮게 나타날 수 있다. 윈도우 부재(100)의 제1 압축 깊이(DL)는 비교 실시예의 압축 깊이(DL-R)보다 크게 나타날 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 그래프(PL-ES)는 비교 실시예의 그래프(PL-RS)와 비교할 때, 제1 압축 깊이(DL) 범위 내에서 압축 스트레스 변화의 기울기를 낮출 수 있다. 제1 압축 깊이(DL)를 비교 실시예의 압축 깊이(DL-R)보다 크게 함으로써, 기울기를 감소시키게 되고, 압축 깊이(DL) 범위 내에서의 압축 스트레스에 의한 면적이 비교 실시예의 그래프(PL-RS)에서보다 감소될 수 있다.
이에 따라, 제1 압축 깊이(DL) 이상의 깊이 범위에서 요구되는 인장력의 크기가 감소될 수 있다. 즉, 본 발명의 제1 중심 인장력(CT)은 비교 실시예의 중심 인장력(CT-R)보다 작은 값을 가질 수 있다. 압축 깊이(DL) 범위 내에서의 압축 스트레스에 의한 면적이 감소됨에 따라, 낮은 제1 중심 인장력(CT)으로도 용이하게 스트레스 균형을 유지할 수 있다.
제1 압축 깊이(DL)를 깊게 하고, 제1 표면 압축 스트레스(CS)를 낮추는 것은 실질적으로 스트레스 완화 단계(S200: 도 4 참조)를 통해 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재 제조방법은 스트레스 완화 단계(S200)를 더 포함함으로써, 높은 압축 스트레스의 깊이 및 낮은 중심 인장력을 가진 윈도우 부재(100)를 형성하여 내구성이 향상된 윈도우 부재를 용이하게 제공할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 도시한 그래프들이다. 도 7a 및 도 7b에는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조방법의 각 단계에 따라 형성되는 결과물들 각각의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 도시하였다.
용이한 설명을 위해, 도 7a에는 제1 윈도우 부재(100-S1: 도 5c 참조)의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 도시한 제1 그래프(PL1-A) 및 제2 윈도우 부재(100-S2: 도 5e 참조)의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 도시한 제2 그래프(PL2-A)를 함께 도시하였고, 도 7b에는 윈도우 부재(100, 도 5g 참조)의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 도시한 제3 그래프(PL3-A)를 도시하였다. 이하, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)에 대해 설명한다.
도 7a에 도시된 것과 같이, 제1 그래프(PL1-A)는 1차 강화 단계(S100: 도 4 참조)를 통해 형성된 제1 윈도우 부재(100-S1)의 압축 스트레스 분포를 도시한 것이다. 본 실시예에서, 1차 강화 단계(S100)는 초기 윈도우 부재(100-I: 도 5a 참조)를 530도(℃)의 온도에서 질산 나트륨(NaNO3)과 질산 칼륨(KNO3)이 3:7의 비율로 혼합된 혼합 염에 4시간 동안 노출시키는 것으로 진행되었다. 이에 따라, 제1 그래프(PL1-A)를 참조하면, 제1 윈도우 부재(100-S1)는 제1 표면 압축 스트레스(CS1-A)를 갖고, 제1 압축 깊이(DL1-A)를 가질 수 있다.
도 7a에 도시된 것과 같이, 제2 그래프(PL2-A)는 스트레스 완화 단계(S200: 도 4 참조)를 통해 형성된 제2 윈도우 부재(100-S2)의 압축 스트레스 분포를 도시한 것이다. 본 실시예에서, 스트레스 완화 단계(S200)는 제1 윈도우 부재(100-S1)를 530도의 온도에서 120분 동안 열처리하는 것으로 진행되었다.
이에 따라, 제2 그래프(PL2-A)를 참조하면, 제2 윈도우 부재(100-S2)는 제2 표면 압축 스트레스(CS2-A)를 갖고, 제2 압축 깊이(DL2-A)를 가질 수 있다. 이때, 제2 표면 압축 스트레스(CS2-A)는 약 200MPa 이하로 측정되었다.
제1 그래프(PL1-A) 및 제2 그래프(PL2-A)를 참조하면, 스트레스 완화 단계(S200)를 통해 제1 표면 압축 스트레스(CS1-A)는 제2 표면 압축 스트레스(CS2-A)로 낮아진다. 스트레스 완화 단계(S200)는 해당 부재의 표면 압축 스트레스를 완화시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 표면 압축 스트레스(CS2-A)는 약 150MPa 미만일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재 제조방법에 따르면, 스트레스 완화 단계(S200)를 통해, 표면에 발생되는 압축 스트레스를 완화시킴으로써, 1차 강화 단계(S100)를 통해 형성된 표면 잔류 응력이 분산될 수 있다.
또한, 제1 그래프(PL1-A) 및 제2 그래프(PL2-A)를 참조하면, 스트레스 완화 단계(S200)를 통해 제1 압축 깊이(DL1-A)는 제2 압축 깊이(DL2-A)로 증가한다. 스트레스 완화 단계(S200)는 해당 부재의 압축 깊이를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법에 따르면, 스트레스 완화 단계(S200)를 통해, 압축 스트레스를 발생시키는 이온을 중심부에 인접하도록 이동시킴으로써, 압축 깊이가 증가되도록 제어할 수 있다. 압축 깊이는 압축 스트레스층의 깊이와 대응될 수 있다.
도 7b에 도시된 것과 같이, 제3 그래프(PL3-A)는 2차 강화 단계(S300: 도 4 참조)를 통해 형성된 윈도우 부재(100)의 압축 스트레스 거동을 도시한 것이다. 본 실시예에서, 2차 강화 단계(S300)는 제2 윈도우 부재(100-S2)를 420도의 온도에서 질산 칼륨(KNO3)의 단일 염에 30분 동안 노출시키는 것으로 진행되었다. 이에 따라, 제3 그래프(PL3-A)를 참조하면, 윈도우 부재(100)는 제3 표면 압축 스트레스(CS3-A)를 갖고, 제3 압축 깊이(DL3-A)를 가질 수 있다.
제2 그래프(PL2-A) 및 제3 그래프(PL3-A)를 참조하면, 2차 강화 단계(S300)를 통해 제2 표면 압축 스트레스(CS2-A)는 제3 표면 압축 스트레스(CS3-A)로 증가한다. 2차 강화 단계(S300)는 윈도우 부재(100)의 표면 압축 스트레스를 제공하는 칼륨 이온들을 제공한다.
이때, 제3 표면 압축 스트레스(CS3-A)는 약 800MPa로 측정되었다. 제3 표면 압축 스트레스(CS3-A)는 약 300MPa로 측정된 제1 표면 압축 스트레스(CS1-A)보다도 큰 값을 가진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재 제조방법에 따르면, 스트레스 완화 단계(S200) 이후에 2차 강화 단계(S300)를 포함함으로써, 1차 강화 단계(S100)만을 거친 경우보다 향상된 표면 압축 스트레스를 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)는 외부 충격이나 손상에 대해 향상된 내구성을 가질 수 있다.
한편, 도 7b를 참조하면, 제3 그래프(PL3-A)은 제3 압축 깊이(DL3-A) 이하의 깊이 범위 내에서 제1 구간 및 제2 구간으로 구분될 수 있다. 제1 구간은 표면에 인접한 깊이 구간으로, 1차 강화 단계 이후의 제1 그래프(PL1-A)와 비교할 때 깊이에 따른 압축 스트레스 변화가 상대적으로 크게 나타나는 구간일 수 있다.
제2 구간은 제3 압축 깊이(DL3-A)에 인접한 깊이 구간으로, 1 강화 단계 이후의 제1 그래프(PL1-A)와 비교할 때 깊이에 따른 압축 스트레스 변화가 상대적으로 작게 나타나는 구간일 수 있다.
이때, 제3 그래프(PL3-A)는 제2 구간 내에서 기울기의 절대값이 2Mpa/㎛ 미만인 지점을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 7b에 도시된 제1 기울기(SL1-A)는 약 -0.6 Mpa/㎛의 값을 가진다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)는 제3 압축 깊이(DL3-A) 범위 내에서 절대값 2 미만의 기울기를 갖는 압축 깊이-압축 스트레스 그래프를 가질 수 있다.
한편, 본 실시예에서, 제3 그래프(PL3-A)는 제2 구간 내에서 기울기가 0 Mpa/㎛인 지점을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)에 있어서, 깊이가 증가하는 방향을 따라 압축 스트레스의 크기 변화가 없는 구간이 존재할 수 있다.
이는 윈도우 부재(100)에서 압축 스트레스가 다소 완만하게 변화되는 구간을 포함하는 그래프가 나타날 수 있음을 의미한다. 이는 스트레스 완화 단계(S200)를 통해 압축 스트레스를 제공하는 칼륨 이온이 중심부를 향해 이동함에 따라, 압축 스트레스가 표면으로부터 중심부로 이동하게 됨으로써 나타나는 결과일 수 있다.
한편, 본 실시예에서, 제3 그래프(PL3-A)는 제2 구간 내에서 기울기가 0 Mpa/㎛ 이상인 지점을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제3 그래프(PL3-A)는 상측으로 볼록한 피크점(PK-A)을 가질 수 있다. 피크점(PK-A)은 제3 압축 깊이(DL3-A) 범위 내에 존재할 수 있고, 피크점(PK-A)은 압축 스트레스가 증가하는 방향으로 볼록한 지점일 수 있다.
다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 그래프(PL-A)는 제2 구간 내에서 기울기의 절대값이 2 Mpa/㎛ 미만인 지점을 포함한다면 다양한 형상을 가질 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
또한, 제1 그래프(PL1-A) 및 제2 그래프(PL2-A)를 참조하면, 스트레스 완화 단계(S200)를 통해 제1 압축 깊이(DL1-A)는 제2 압축 깊이(DL2-A)로 증가한다. 스트레스 완화 단계(S200)는 해당 부재의 압축 깊이를 증가시킬 수 있다
압축 깊이가 증가됨에 따라, 윈도우 부재(100)의 표면 강성이 향상될 수 있다. 이에 따라, 외부 충격에 의한 탄성력이 향상될 수 있고, 외부에 발생된 크랙의 전파를 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)는 스트레스 완화 단계를 더 포함함으로써, 2차 강화 단계에서의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화 기울기를 미세하게 제어할 수 있다. 이에 따라, 높은 압축 깊이를 형성하더라도 깊이에 따른 압축 스트레스 변화 기울기를 감소시켜, 중심 인장력(central tension)이 증가되는 문제를 방지할 수 있다.
따라서, 중심 인장력이 증가됨에 따른 윈도우 부재의 비산 문제가 방지될 수 있다. 본 발명에 따르면, 얇은 두께를 가진 윈도우 부재를 안정적으로 강화하여 내구성이 향상된 박형 윈도우 부재를 제공할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 도시한 그래프들이다. 도 8a 및 도 8b에는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조방법의 각 단계에 따라 형성되는 결과물들 각각의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 도시하였다.
용이한 설명을 위해, 도 8a에는 제1 윈도우 부재(100-S1: 도 5c 참조)의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 도시한 제1 그래프(PL1-S) 및 제2 윈도우 부재(100-S2: 도 5e 참조)의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 도시한 제2 그래프(PL2-S)를 함께 도시하였고, 도 8b에는 윈도우 부재(100, 도 5g 참조)의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 도시한 제3 그래프(PL3-S)를 도시하였다.
한편, 도 8a 및 도 8b는 스트레스 완화 단계(S200: 도 4 참조)를 염처리로 진행하여 형성된 제2 윈도우 부재(100-S2)에 관한 그래프를 도시한 것이다. 이하, 도 8a 및 도 8b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)에 대해 설명한다. 한편, 도 7a 및 도 7b에서 설명한 내용과 중복된 내용에 대해서는 생략하기로 한다.
본 실시예에서, 스트레스 완화 단계(S200)는 용융된 염에 제1 윈도우 부재(100-S1: 도 5c 참조)를 노출시켜 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. 용융된 염은 혼합 염을 포함할 수 있다. 예를 들어, 용융된 염은 질산 나트륨(NaNO3)과 질산 칼륨(KNO3)이 혼합된 염일 수 있다. 이때, 혼합 염은 1차 강화 단계(S100: 도 4 참조)의 혼합 염과 상이한 혼합 비율로 혼합된 염일 수 있다.
도 8a에 도시된 것과 같이, 1차 강화 단계를 거친 제1 윈도우 부재의 그래프(PL1-S)는 스트레스 완화 단계(S200)를 통해 제2 윈도우 부재의 그래프(PL2-S) 로 변화된다. 이때, 표면 압축 스트레스는 제1 표면 압축 스트레스(CS1-S)로부터 제2 표면 압축 스트레스(CS2-S)로 감소하고, 압축 깊이는 제1 압축 깊이(DL1-S)로부터 제2 압축 깊이(DL2-S)로 증가할 수 있다.
도 8b에 도시된 것과 같이, 2차 강화 단계를 거친 윈도우 부재의 그래프(PL3-S)는 제2 표면 압축 스트레스(CS2-S) 로부터 제3 표면 압축 스트레스(CS3-S) 로 변화된다. 제3 표면 압축 스트레스(CS3-S)는 제2 표면 압축 스트레스(CS2-S)보다 큰 값을 가질 수 있다.
2차 강화 단계를 거친 윈도우 부재의 그래프(PL3-S)는 제3 압축 깊이(DL3-S)를 가진다. 제3 압축 깊이(DL3-S)는 제1 압축 깊이(DL1-S)보다 높을 수 있다.
이때, 2차 강화 단계를 거친 윈도우 부재의 그래프(PL3-S)는 제3 압축 깊이(DL3-S) 이하의 깊이 범위 내에서 대체로 1차 강화 단계를 거친 제1 윈도우 부재(100-S1)의 그래프(PL1-S)보다 큰 기울기 값을 가진 제1 구간과 대체로 1차 강화 단계를 거친 제1 윈도우 부재(100-S1)의 그래프(PL1-S)보다 작은 기울기 값을 가진 제2 구간으로 구분될 수 있다. 본 발명에 따른 윈도우 부재 제조방법은 스트레스 완화 단계를 추가로 거침에 따라 기울기가 변경되는 구간을 포함하게 된다.
한편, 2차 강화 단계를 거친 윈도우 부재의 그래프(PL3-S)는 제2 구간 내에서 기울기의 절대값이 2 Mpa/㎛미만인 지점을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 8b에 도시된 제1 기울기(SL1-S)나 제2 기울기(SL2-S) 각각의 기울기의 절대값은 2 Mpa/㎛미만으로 나타난다.
한편, 2차 강화 단계를 거친 윈도우 부재의 그래프(PL3-S)는 제2 구간 내에서 기울기가 0 Mpa/㎛이상인 지점을 포함할 수 있다. 이에 따라, 2차 강화 단계를 거친 윈도우 부재의 그래프(PL3-S)는 제2 구간 내에서 가로축과 평행한 직선인 구간을 포함하거나, 상측으로 볼록한 구간을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 8b에 도시된 피크 점(PK-S)은 2차 강화 단계를 거친 윈도우 부재의 그래프(PL3-S)가 볼록한 형태를 가짐에 따라 나타날 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재 제조방법은 스트레스 완화 단계를 더 포함함으로써, 깊이에 따른 압축 스트레스 플롯을 미세하게 제어할 수 있다. 이에 따라, 박형의 윈도우 부재에 있어서, 압축 스트레스의 깊이가 증가하더라도 기울기 완화를 통해 중심 인장력(Central tension)의 증가를 방지할 수 있고, 이에 따라, 향상된 내구성을 가진 윈도우 부재를 제공할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 깊이에 따른 이온 농도 변화를 도시한 그래프들이다. 도 9a 및 도 9b에는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조방법의 각 단계에 따라 형성되는 결과물들 각각의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 도시하였다.
도 9a 및 도 9b에 도시된 이온 농도 변화는 칼륨 이온(K+)의 농도 변화일 수 있다. 용이한 설명을 위해, 도 9a에는 제1 윈도우 부재(100-S1: 도 5c 참조)의 깊이에 따른 이온 농도 변화를 도시한 제1 그래프(PL1-IA) 및 제2 윈도우 부재(100-S2: 도 5e 참조)의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 도시한 제2 그래프(PL2-IA)를 함께 도시하였고, 도 9b에는 윈도우 부재(100, 도 5g 참조)의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 도시한 제3 그래프(PL3-IA)를 도시하였다.
본 실시예에서, 제2 윈도우 부재(100-S2)는 스트레스 완화 단계(S200: 도 4 참조)로 열처리를 이용하여 형성된 것일 수 있다. 이에 따라, 도 9a 및 도 9b는 도 7a 및 도 7b 각각에 대한 이온 농도 변화를 도시한 것일 수 있다.
이하, 도 9a 및 도 9b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)에 대해 설명한다. 한편, 도 7a 내지 도 8b에서 설명한 내용과 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 9a에 도시된 것과 같이, 1차 강화 단계를 거친 제1 윈도우 부재의 그래프(PL1-IA)는 스트레스 완화 단계(S200)를 통해 제2 윈도우 부재의 그래프(PL2-IA)로 변화된다. 이때, 칼륨 이온(K+)의 표면 농도는 제1 윈도우 부재의 그래프(PL1-IA)에서보다 제2 윈도우 부재의 그래프(PL2-IA)에서 감소된 것으로 나타난다.
상술한 바와 같이, 외부에서 주입된 칼륨 이온(K+)은 스트레스 완화 단계(S200)에서 이동된다. 표면에 인접하여 존재하던 칼륨 이온(K+)은 스트레스 완화 단계(S200)를 통해 제1 윈도우 부재(100-S1)의 중심부로 이동하게 된다. 이에 따라, 표면의 이온 농도는 감소되는 것으로 나타날 수 있다.
한편, 도 9a를 참조하면, 제1 지점(D1)의 깊이에서 제1 윈도우 부재의 그래프(PL1-IA)와 제2 윈도우 부재의 그래프(PL2-IA)가 교차된다. 제1 지점(D1) 이상의 깊이에서 칼륨 이온(K+)의 이온 농도는 제1 윈도우 부재의 그래프(PL1-IA)에서보다 제2 윈도우 부재의 그래프(PL2-IA)에서 더 높게 나타난다. 이는 스트레스 완화 단계(S200)를 통해 칼륨 이온(K+)이 제1 윈도우 부재(100-S1)의 중심부에 더 인접하도록 이동한 것으로 볼 수 있다.
도 9b에 도시된 것과 같이, 2차 강화 단계를 거친 윈도우 부재의 그래프(PL3-IA)는 제2 윈도우 부재의 그래프(PL2-IA)에서보다 증가된 표면에서의 이온 농도를 가진다. 이는 2차 강화 단계(S300)를 통해 추가로 주입된 칼륨 이온(K+)에 의한 변화로 볼 수 있다.
한편, 도 9b를 참조하면, 2차 강화 단계를 거친 윈도우 부재의 그래프(PL3-IA)는 제1 윈도우 부재의 그래프(PL1-IA)와 비교할 때, 농도 변화 기울기가 더 크게 나타나는 구간과 더 완만하게 나타나는 구간으로 구분된다. 농도 변화 기울기가 완만한 구간은 0에 가까운 기울기를 가진 것으로 도시되었다.
상술한 바와 같이, 칼륨 이온(K+)은 압축 스트레스를 제공하는 발생원으로, 칼륨 이온(K+)의 위치 및 농도 변화는 실질적으로 해당 부재의 압축 스트레스 분포와 관련될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재는 스트레스 완화 단계를 더 포함함으로써, 칼륨 이온(K+)의 농도 분포를 표면에 인접하는 구간에서 급격한 경사를 이루고, 중심부로 인접할수록 낮은 기울기를 가진 분포를 갖도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 칼륨 이온(K+)이 비교적 중심부에 인접한 깊이까지 도달하더라도 중심 인장력이 함께 증가되는 문제가 방지될 수 있어, 윈도우 부재의 강화에 따른 내구성이 향상될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 깊이에 따른 이온 농도 변화를 도시한 그래프들이다. 도 10a 및 도 10b에는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 제조방법의 각 단계에 따라 형성되는 결과물들 각각의 깊이에 따른 이온 농도 변화를 도시하였다.
도 10a 및 도 10b에 도시된 이온 농도 변화는 칼륨 이온(K+)의 농도 변화일 수 있다. 용이한 설명을 위해, 도 10a에는 제1 윈도우 부재(100-S1: 도 5c 참조)의 깊이에 따른 이온 농도 변화를 도시한 제1 그래프(PL1-IS) 및 제2 윈도우 부재(100-S2: 도 5e 참조)의 깊이에 따른 이온 농도 변화를 도시한 제2 그래프(PL2-IS)를 함께 도시하였고, 도 9b에는 윈도우 부재(100, 도 5g 참조)의 깊이에 따른 이온 농도 변화를 도시한 제3 그래프(PL3-IS)를 도시하였다.
본 실시예에서, 제2 윈도우 부재(100-S2)는 스트레스 완화 단계(S200: 도 4 참조)로 염처리를 이용하여 형성된 것일 수 있다. 이에 따라, 도 10a 및 도 10b는 도 8a 및 도 8b 각각에 대한 이온 농도 변화를 도시한 것일 수 있다.
이하, 도 10a 및 도 10b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)에 대해 설명한다. 한편, 도 9a 및 도 9b에서 설명한 내용과 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 10a에 도시된 것과 같이, 1차 강화 단계를 거친 제1 윈도우 부재의 그래프(PL1-IS)는 스트레스 완화 단계(S200)를 통해 제2 윈도우 부재의 그래프(PL2-IS)로 변화된다. 이때, 칼륨 이온(K+)의 표면 농도는 제1 윈도우 부재의 그래프(PL1-IS)에서보다 제2 윈도우 부재의 그래프(PL2-IS)에서 감소된 것으로 나타난다.
상술한 바와 같이, 외부에서 주입된 칼륨 이온(K+)은 스트레스 완화 단계(S200)에서 이동된다. 표면에 인접하여 존재하던 칼륨 이온(K+)은 스트레스 완화 단계(S200)를 통해 제1 윈도우 부재(100-S1)의 중심부로 이동하게 된다. 이에 따라, 표면의 이온 농도는 감소되는 것으로 나타날 수 있다.
한편, 도 10a를 참조하면, 제2 지점(D2)의 깊이에서 제1 윈도우 부재의 그래프(PL1-IS)와 제2 윈도우 부재의 그래프(PL2-IS)가 교차된다. 제2 지점(D2) 이상의 깊이에서 칼륨 이온(K+)의 이온 농도는 제1 윈도우 부재의 그래프(PL1-IS)에서보다 제2 윈도우 부재의 그래프(PL2-IS)에서 더 높게 나타난다. 이는 상술한 바와 같이, 스트레스 완화 단계(S200)를 통해 칼륨 이온(K+)이 제1 윈도우 부재(100-S1)의 중심부에 더 인접하도록 이동한 것으로 볼 수 있다.
한편, 도 9a와 도 10a를 함께 참조하면, 제2 윈도우 부재의 그래프(PL2-IS)의 표면 이온 농도가 도 9a에 도시된 제2 윈도우 부재의 그래프(PL2-IA)의 표면 이온 농도보다 더 낮게 나타나고, 제2 지점(D2) 이전에 상측으로 볼록한 형상이 나타날 것을 볼 수 있다.
스트레스 완화 단계(S200)가 염처리 단계를 더 포함하게 되면서, 열처리만을 포함하는 경우보다 칼륨 이온(K+)의 이동에 상대적으로 더 크게 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 열처리 단계를 거친 도 9a의 그래프(PL2-IA)보다 염처리를 함께 진행한 도 10a의 그래프(PL2-IA)에서 더 급격한 이온 농도의 변화를 관찰할 수 있다.
도 10b에 도시된 것과 같이, 2차 강화 단계를 거친 윈도우 부재의 그래프(PL3-IS)는 제2 윈도우 부재의 그래프(PL2-IS)에서보다 증가된 표면에서의 이온 농도를 가진다. 이는 2차 강화 단계(S300)를 통해 추가로 주입된 칼륨 이온(K+)에 의한 변화로 볼 수 있다.
한편, 도 10b를 참조하면, 2차 강화 단계를 거친 윈도우 부재의 그래프(PL3-IS)는 제1 윈도우 부재의 그래프(PL1-IS)와 비교할 때, 농도 변화 기울기가 더 크게 나타나는 구간과 더 완만하게 나타나는 구간으로 구분된다. 이에 대한 상세한 설명은 도 10a 및 도 10b에 기재한 내용을 참고하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재 제조방법은 염처리와 함께 열처리를 진행하는 스트레스 완화 단계를 포함함으로써, 주입된 이온의 이동성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 내구성이 향상된 윈도우 부재가 제공될 수 있고, 안정적인 강화 공정이 진행될 수 있다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조방법을 도시한 순서도이고, 도 11b는 도 11a의 일부를 도시한 블록도이다.
도 11a에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 윈도우 제조방법은 1차 강화 단계(S1000) 및 2차 강화 단계(S2000)를 포함할 수 있다. 도 11에 도시된 것과 같이, 윈도우 제조방법에 있어서, 도 4에 도시된 스트레스 완화단계(S200)는 생략될 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 윈도우 부재는 2 회의 강화 단계를 통해 형성될 수도 있다. 이하, 도 11a 및 도 11b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법에 대해 설명한다.
1차 강화 단계(S1000)는 초기 윈도우 부재를 1차 강화 시킨다. 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 1차 강화 단계(S1000)는 이온 교환 단계(S1100) 및 알칼리도 제어 단계(S1200)를 포함할 수 있다.
이온 교환 단계(S1100)는 초기 윈도우 부재에 1차 강화 환경을 제공한다. 1차 강화 환경은 500도() 이상의 고온을 가진 온도 조건 및 제1 이온염을 포함하는 이온 교환 환경을 포함한다.
이온 교환 단계(S1100)는 실질적으로 도 4에 도시된 1차 강화 단계(S100)와 대응될 수 있다. 따라서, 1차 강화 환경은 초기 윈도우 부재의 왜점보다 50도(℃) 낮은 온도에 대해 ±20도(℃)인 온도 범위를 가진 온도 조건 및 복수의 칼륨 이온염들을 포함하는 이온 교환 환경을 포함할 수 있다. 이에 따라, 1차 강화된 윈도우 부재의 표면에 소정의 압축 스트레스가 발생될 수 있다. 이에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
알칼리도 제어 단계(S1200)는 1차 강화 단계(S1000)의 환경의 알칼리도(alkalinity)를 조절한다. 알칼리도 제어 단계(S1200)는 이온 교환 단계(S1100)가 시작된 이후에 시작되거나 동시에 시작될 수 있으며, 이온 교환 단계(S1100)와 함께 진행될 수 있다.
알칼리도 제어 단계(S1200)는 알칼리도를 완화시키는 첨가제를 1차 강화 단계에 제공할 수 있다. 이에 따라, 알칼리도 제어 단계(S1200)는 1차 강화 환경의 알칼리도를 완화시킬 수 있다. 구체적으로, 이온 교환 단계(S1100)가 진행됨에 따라, 1차 강화 환경의 일부 염의 농도가 증가할 수 있다.
본 실시예에서, 1차 강화 환경의 이온 교환 환경은 혼합염을 포함하는 액상의 용액을 포함할 수 있다. 예를 들어, 1차 강화 환경의 이온 처리 환경이 칼륨 이온염 및 탄산 이온염을 포함하는 액상 혼합염인 경우, 이온 교환 처리가 진행됨에 따라 칼륨 이온염이 초기 윈도우 부재 내로 침투하면서 혼합염 내에서의 탄산 이온염의 상대적인 농도가 증가될 수 있다. 이에 따라, 1차 강화 환경은 점차 알칼리도가 증가하는 양상을 보일 수 있다. 이때, 알칼리도 제어 단계(S1200)에서 제공되는 첨가제는 잔존하는 탄산 이온염과 반응을 일으키게 되고 1차 강화 환경의 알칼리도는 점차 낮아질 수 있다.
첨가제는 알칼리도를 완화시킬 수 있는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 첨가제는 화학적으로 안정한 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안정한 산화물은 산성 산화물 또는 양쪽성 산화물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 첨가제는 B2O3, SiO2, Al2O3, SnO2, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 첨가제는 실리콘 산화물계 물질을 포함할 수 있다. 첨가제는 1차 강화 환경의 알칼리도를 제어할 뿐, 초기 윈도우 부재와는 반응하지 않는다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리도 제어 단계(S1200)에 있어서, 첨가제는 소량으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 첨가제는 1차 강화 환경의 액상 혼합염에 대해 약 0.1% 이상 1%이하의 비율로 제공될 수 있다.
1차 강화 단계(S1000)의 알칼리도를 완화시킴에 따라, 윈도우 부재의 부식성이 개선될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
다시 도 11a를 참조하면, 이후 2차 강화 단계(S2000)가 진행될 수 있다. 이때, 강화된 윈도우 부재는 별도의 스트레스 완화 단계를 거치지 않고 바로 2차 강화 단계(S2000)로 진행될 수 있다. 이에 따라, 공정이 단순화되고 공정 비용이 절감될 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 기재한 것이고, 2차 강화 단계(S2000) 진입 전에 응력 완화 단계가 더 포함될 수도 있으며, 이에 따라 윈도우 부재의 신뢰성은 향상될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재 제조방법은 어느 하나의 실시예로 한정되지 않으며 다양한 실시예들을 포함할 수 있다.
2차 강화 단계(S2000)는 이온 교환 단계를 포함할 수 있다. 2차 강화 단계(S2000)는 도 4의 2차 강화 단계(S300)와 대응될 수 있다. 이하, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재 제조방법은 알칼리도 제어 단계를 더 포함함으로써 향상된 신뢰성을 가진 강화 윈도우 부재를 형성할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 깊이에 따른 압축 스트레스를 도시한 그래프이다. 도 12에는 용이한 설명을 위해 도 11a에 도시된 1차 강화 단계를 거친 강화된 윈도우 부재의 깊이에 따른 압축 스트레스를 도시한 그래프일 수 있다. 또한, 용이한 설명을 위해 도 12에는 제1 그래프(PL-C1) 및 제2 그래프(PL-C2)를 함께 도시하였다.
제1 그래프(PL-C1)는 1차 강화 단계(S1000) 중 이온 교환 단계(S1100)만을 거친 윈도우 부재의 깊이에 따른 압축 스트레스 그래프일 수 있다. 따라서, 제1 그래프(PL-C1)는 도 5c에 도시된 제1 윈도우 부재(100-S1)의 압축 스트레스 그래프와 대응될 수 있다.
제2 그래프(Pl-C2)는 1차 강화 단계(S1000)의 이온 교환 단계(S1100) 및 알칼리도 제어 단계(S1200)를 모두 거친 윈도우 부재의 깊이에 따른 압축 스트레스 그래프와 대응될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재는 1차 강화 단계에서 이온 교환 단계(S1100)를 더 거침에 따라 제1 그래프(PL-C1)로부터 제2 그래프(PL-C2)로 변경된 압축 스트레스 거동을 가질 수 있다. 이하, 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
한편, 도 12는 용이한 설명을 위해 도 6과 대응되도록 평균 기울기들을 가진 개략적인 그래프들로 도시되었다. 이하, 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
도 12에 도시된 것과 같이, 제1 그래프(PL-C1)는 깊이가 0인 지점에서 표면 압축 스트레스(CS)을 갖고, 압축 스트레스가 0일 때 압축 스트레스 깊이(DL)를 가진다. 이때, 제1 그래프(PL-C1)는 표면으로부터 깊이가 증가됨에 따른 제1 그래프(PL-C1)의 평균 기울기는 압축 스트레스 깊이(DL)에 대한 표면 압축 스트레스(CS)과 대응될 수 있다.
제2 그래프(PL-C2)는 제1 그래프(PL-C1)와 동일한 표면 압축 스트레스(CS) 및 압축 스트레스 깊이(DL)를 가진 것으로 도시되었다. 다만, 이는 용이한 설명을 위해 예시적으로 도시한 것이고, 알칼리도 제어 단계(S1200)를 거침에 따라 표면 압축 스트레스(CS) 및 압축 스트레스 깊이(DL) 중 적어도 어느 하나의 변동이 발생될 수도 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
제2 그래프(PL-C2)는 소정의 전이점(TP)을 가진다. 전이점(TP)은 기울기가 급격히 변하는 지점일 수 있다. 제2 그래프(PL-C2)는 전이점(TP)을 중심으로 제1 기울기를 가진 제1 플롯(S1) 및 제2 기울기를 가진 제2 플롯(S2)을 포함한다.
제1 플롯(S1)은 깊이가 0인 표면으로부터 전이점(TP)까지의 깊이 범위에서의 압축 스트레스 거동을 나타낸다. 제1 플롯(S1)은 평균 기울기를 가진 직선 형태로 도시되었다. 본 실시예에서, 제1 플롯(S1)은 200MPa/㎛ 이상 -40MPa/㎛ 이하의 평균 기울기를 가질 수 있다.
제1 플롯(S1)의 평균 기울기의 절대값은 제1 그래프(PL-C1)의 평균 기울기의 절대값보다 클 수 있다. 즉 전이점(TP) 이하의 깊이 범위에 인가되는 압축 스트레스는 깊이가 증가될수록 표면에서 발생되었던 표면 압축 스트레스(CS)에 비해 큰 차이로 감소될 수 있다.
제2 그래프(PL-C2)는 제1 플롯(S1)을 포함함으로써, 제1 그래프(PL-C1)와 비교할 때, 동일 깊이마다 상대적으로 낮은 압축 스트레스를 가질 수 있다. 본 발명에 따르면, 알칼리도 제어 단계를 통해 표면에 인접한 영역에서의 압축 스트레스는 상대적으로 완화될 수 있다. 이에 따라, 1차 강화 단계에서 표면에 인접한 깊이에서의 압축 스트레스를 제어함으로써, 공정 상에서 발생될 수 있는 윈도우 부재의 부식성을 개선하여 공정 상 신뢰성이 향상될 수 있다.
제2 플롯(S2)은 전이점(TP) 이상의 깊이 범위에서의 압축 스트레스 거동을 나타낼 수 있다. 제2 플롯(S2)의 평균 기울기의 절대값은 제1 그래프(PL-C1)의 평균 기울기의 절대값보다 작을 수 있다. 본 실시예에서, 제2 플롯(S2)은 -8MPa/㎛ 이상 -2MPa/㎛ 이하의 평균 기울기를 가질 수 있다.
전이점(TP) 이상의 깊이 범위에 인가되는 압축 스트레스는 깊이가 증가됨에 따라 전이점(TP) 이하의 깊이 범위에 비해 상대적으로 낮은 차이로 감소될 수 있다.
이때, 본 발명에 따르면, 깊이가 전이점(TP)인 지점에 인가되는 압축 스트레스의 크기는 이미 충분히 낮은 정도로 감소되었으므로, 전이점(TP) 이상의 깊이에서 낮은 기울기로 압축 스트레스 감소가 발생되더라도 인가되는 압축 스트레스 크기는 낮을 수 있다. 따라서, 전이점(TP) 이상의 깊이 범위에 발생되는 압축 스트레스는 제1 그래프(PL-C1)에 비해 상대적으로 낮은 크기를 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 표면으로부터 압축 스트레스 깊이(DL) 범위에서 1차 강화된 윈도우 부재에 발생된 압축 스트레스는 압축 스트레스 깊이(DL) 이상의 깊이 범위에서 1차 강화된 윈도우 부재에 가해지는 중심 인장력에 영향을 미칠 수 있다. 본 실시예에서, 제2 그래프(PL-C2)가 차지하는 면적은 제1 그래프(PL-C1)가 차지하는 면적보다 작다.
즉, 본 발명에 따르면, 알칼리도 제어 단계를 더 포함함으로써, 전이점을 생성할 수 있으며, 이에 따라, 동일 표면 압축 스트레스(CS) 및 동일 압축 스트레스 깊이(DL)에서도 낮은 중심 인장력을 갖도록 윈도우 부재의 압축 스트레스 거동을 제어할 수 있다. 이에 따라, 윈도우 부재의 공정상의 신뢰성은 물론 사용상의 신뢰성이 동시에 향상될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예의 깊이에 따른 윈도우 부재의 깊이에 따른 압축 스트레스를 간략히 도시한 그래프이다. 도 13에는 용이한 설명을 위해 기준 그래프(PL-FN), 제1 그래프(PL-11), 및 제2 그래프(PL-21)를 함께 도시하였다. 또한, 용이한 설명을 위해 각각 평균 기울기를 가진 직선 형태들로 간략히 도시하였다.
도 13에 도시된 것과 같이, 기준 그래프(PL-FN)는 소정의 표면 압축 스트레스(CS) 및 소정의 압축 스트레스 깊이(DL)를 가지며 소정의 평균 기울기를 가진다. 기준 그래프(PL-FN)의 평균 기울기는 표면 압축 스트레스(CS)에 대한 압축 스트레스 깊이(DL)의 비일 수 있다.
제1 그래프(PL-11)는 제1 전이점(P1)을 가질 수 있다. 제1 그래프(PL-11)는 제1 전이점(P1)을 기준으로 평균 기울기가 크게 변경되는 두 부분들로 구분될 수 있다.
제1 전이점(P1)은 상술한 바와 같이, 알칼리도 완화 단계(S1200: 도 12 참조)를 통해 형성될 수 있다. 제1 그래프(PL-11)는 제1 전이점(P1) 이하의 깊이에서 기준 그래프(PL-FN)의 평균 기울기의 절대값보다 큰 절대값을 갖는 평균 기울기를 갖고, 제1 전이점(P1) 이상의 깊이에서 기준 그래프(PL-FN)의 평균 기울기의 절대값보다 작은 절대값을 갖는 평균 기울기를 가질 수 있다.
제2 그래프(PL-21)는 제2 전이점(P2)을 가질 수 있다. 제2 그래프(PL21)는 제2 전이점(P2)을 기준으로 평균 기울기가 크게 변경되는 두 부분들로 구분될 수 있다.
제2 전이점(P2)은 상술한 바와 같이, 알칼리도 완화 단계(S1200)를 통해 형성될 수 있다. 제2 그래프(PL21)는 제2 전이점(P2) 이하의 깊이에서 기준 그래프(PL-FN)의 평균 기울기의 절대값보다 큰 절대값을 갖는 평균 기울기를 갖고, 제2 전이점(P2) 이상의 깊이에서 기준 그래프(PL-FN)의 평균 기울기의 절대값보다 작은 절대값을 갖는 평균 기울기를 가질 수 있다.
도 13에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재는 다양한 깊이에 전이점이 형성되도록 제어될 수 있다. 본 발명에 따르면, 표면 압축 스트레스(CS)이나 압축 스트레스 깊이(DL)를 유지하면서도 전이점(trasition point)을 형성하고 전이점의 위치를 제어함으로써, 윈도우 부재의 중심 인장력을 용이하게 제어할 수 있다.
윈도우 부재의 전이점이 제1 전이점(P1)에서 제2 전이점(P2)으로 이동되는 경우 윈도우 부재의 중심 인장력은 커질 수 있다. 다만, 전이점까지의 압축 스트레스의 변화가 비교적 안정적으로 이루어질 수 있다.
윈도우 부재의 전이점이 반대로 제2 전이점(P2)에서 제1 전이점(P1)으로 이동되는 경우, 윈도우 부재의 중심 인장력은 작아질 수 있다. 이에 따라 윈도우 부재는 높은 내충격성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 전이점은 15㎛보다 클 수 있다. 이에 따라, 윈도우 부재가 높은 표면 압축 스트레스를 갖더라도 공정 중 부식되거나 사용 과정에서 외부 오염이나 충격에 의해 쉽게 부식되는 문제가 개선될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 전이점이 증가되면 윈도우 부재의 중심 인장력에 영향을 미치므로, 전이점은 윈도우 부재의 중심 인장력이 너무 커지지 않는 범위에서 결정될 수 있다. 예를 들어, 약 0.8㎜의 두께를 갖고 안정적으로 견딜 수 있는 한계 중심 인장 스트레스가 약 67MPa 정도인 윈도우 부재에 있어서, 전이점은 30㎛ 이하일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재 제조방법은 공정 상 내식성이 향상될 수 있으면서도 안정적인 중심 인장 스트레스를 가질 수 있는 범위내에 전이점이 형성되도록 함으로써, 신뢰성이 향상된 윈도우 부재를 제공할 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재의 깊이에 따른 압축 스트레스 그래프들을 도시한 도면들이다. 도 14a 및 도 14b 각각에는 깊이가 15㎛인 지점을 지나는 기준선(RL)을 도시하였다. 이하, 도 14 및 도 14b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대해 설명한다.
도 14a에는 용이한 설명을 위해 제1 내지 제4 그래프들(PL11, PL12, PL13, PL14)을 각각 도시하였다. 제1 내지 제4 그래프들(PL11, PL12, PL13, PL14)은 도 도 11b에 도시된 2차 강화 단계(S2000: 도 11b 참조)의 시간 조건을 달리한 실시예들의 압축 스트레스 그래프들일 수 있다.
구체적으로, 제1 그래프(PL11)는 약 30분 간 2차 강화 단계(S2000)를 거친 제1 실시예에 관한 것이고, 제2 그래프(PL12)는 약 60분 간 2차 강화 단계(S2000)를 거친 제2 실시예에 관한 것이고, 제3 그래프(PL13)는 약 90분 간 2차 강화 단계(S2000)를 거친 제3 실시예에 관한 것이고, 제4 그래프(PL14)는 약 120분 간 2차 강화 단계(S2000)를 거친 제4 실시예에 관한 것이다. 제1 내지 제4 실시예들은 2차 강화 시간 외의 다른 조건들은 각각 동일하게 적용되었다. 각 그래프들에 대한 구체적 수치 결과들은 하기 표 1에 도시되었다.
2차 강화 시간 제1 평균 기울기 제2 평균 기울기 전이점
제1 그래프(PL11) 30분 -103MPa/㎛ -1.8 MPa/㎛ 9㎛
제2 그래프(PL12) 60분 -80 MPa/㎛ -1.8 MPa/㎛ 12㎛
제3 그래프(PL13) 90분 -68 MPa/㎛ -2.2 MPa/㎛ 15㎛
제4 그래프(PL14) 120분 -54 MPa/㎛ -2.7 MPa/㎛ 17㎛
상기 표 1에 기재된 바와 같이, 제1 내지 제4 그래프들(PL11, PL12, PL13, PL14)은 2차 강화 시간을 달리함에 따라 다른 전이점(TP: 도 12 참조)을 가질 수 있다. 제1 평균 기울기는 전이점(TP) 이하의 깊이 범위에서의 평균 기울기로 도 12에 도시된 제1 플롯(S1: 도 12 참조)의 평균 기울기와 대응될 수 있다. 제2 평균 기울기는 전이점(TP) 이상의 깊이 범위에서의 평균 기울기로 도 12에 도시된 제2 플롯(S2: 도 12 참조)의 평균 기울기와 대응될 수 있다.
상기 표 1을 참조하면, 제4 실시예에 대응되는 제4 그래프(PL14)가 15㎛를 초과하는 전이점을 가진다. 즉, 도 14a를 참조하면, 기준선(RL)을 중심으로 제1 내지 제3 그래프들(PL11, PL12, PL13)의 전이점들은 기준선(RL) 이하의 깊이에 존재한다. 이에 따라, 제4 실시예는 제1 내지 제3 실시예들에 비해 상대적으로 높은 내식성을 가질 수 있고 공정 상 취약성이 개선될 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 동일 공정 조건에 대해 2차 강화 단계의 지속 시간을 제어함으로써 전이점을 용이하게 제어할 수 있다. 이에 따라, 별도의 공정 등의 추가가 없이 기존의 공정의 시간을 제어함으로써 윈도우 재의 신뢰성을 용이하게 향상시킬 수 있다.
도 14b에는 용이한 설명을 위해 제5 내지 제8 그래프들(PL21, PL22, PL23, PL24)을 각각 도시하였다. 제5 내지 제8 그래프들(PL21, PL22, PL23, PL24) 2차 강화 단계(S2000)의 시간을 조건을 달리하거나 도 4에 도시된 스트레스 완화 단계를 추가한 실시예들의 압축 스트레스 그래프들일 수 있다.
구체적으로, 제5 그래프(PL21) 및 제6 그래프(PL22)는 스트레스 완화 단계를 추가한 제조 방법에 의해 제조된 실시예들의 압축 스트레스 거동을 나타낸 그래프들일 수 있고, 제7 그래프(PL23) 및 제8 그래프(PL24)는 스트레스 완화 단계를 추가하지 않은 제조 방법에 의해 제조된 실시예들의 압축 스트레스 거동을 나타낸 그래프들일 수 있다.
제5 그래프(PL21)는 스트레스 완화 단계(S200)를 거친 후 30분 간 2차 강화 단계(S2000)를 거친 제5 실시예에 관한 것이고, 제6 그래프(PL22)는 스트레스 완화 단계(S200)를 거친 후 120분 간 2차 강화 단계(S2000)를 거친 제6 실시예에 관한 것이고, 제7 그래프(PL23)는 1차 강화 단계(S1000)후 스트레스 완화 단계(S200) 없이 약 60분 간 2차 강화 단계(S2000)를 거친 제7 실시예에 관한 것이고, 제8 그래프(PL24)는 스트레스 완화 단계(S200) 없이 약 90분 간 2차 강화 단계(S2000)를 거친 제8 실시예에 관한 것이다.
즉, 도 14b를 참조하면, 기준선(RL)을 중심으로 제5 그래프(P21)의 전이점은 기준선(RL) 이하의 깊이에 존재하고, 제6 내지 제8 그래프들(PL22, PL23, PL24)의 전이점들은 기준선(RL)을 초과하는 깊이에 존재한다. 이에 따라, 제6 내지 제8 실시예들은 제5 실시예에 비해 상대적으로 높은 내식성을 가질 수 있고 공정 상 취약성이 개선될 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 동일 공정 조건에 대해 2차 강화 단계의 시간이나 스트레스 완화 단계의 추가 여부를 제어함으로써 전이점을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제5 그래프(PL21) 및 제6 그래프(PL22)를 참조하면, 스트레스 완화 단계를 더 거치더라도, 2차 강화 단계의 지속 시간을 제어함으로써 전이점의 위치를 변경시킬 수 있다. 또한, 제7 그래프(PL23) 및 제8 그래프(PL24)를 참조하면, 스트레스 완화 단계를 더 거치지 않더라도 2차 강화 단계의 시간을 제어함으로써, 전이점의 위치를 용이하게 제어할 수 있다.
또한, 제6 내지 제8 그래프들(PL22, PL23, PL24)을 참조하면, 스트레스 완화 단계를 거치지 않는 경우 2차 강화 단계의 지속 시간을 감소시킴으로써 전이점의 위치를 용이하게 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 강화 단계의 다양한 공정 조건들의 제어를 통해 전이점의 위치를 용이하게 변경시킬 수 있으며, 이에 따라, 윈도우 부재의 압축 스트레스 거동을 안정적으로 제어할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 윈도우 부재 200: 표시 부재
300: 수납 부재

Claims (58)

  1. 제1 이온염들을 포함하는 초기 윈도우 부재를 500도(℃) 이상의 온도에서 제2 이온염들을 이용하여 이온 교환 처리하는 1차 강화 단계;
    상기 제1 강화 처리된 초기 윈도우 부재를 열처리 및 염처리 중 적어도 어느 하나의 처리를 하여 상기 제2 이온염들을 이동시키는 스트레스 완화 단계; 및
    상기 스트레스 완화 처리된 초기 윈도우 부재를 압축 스트레스가 0MPa 보다 큰 깊이 범위 내에서 깊이에 따른 압축 스트레스 변화율의 기울기 절대값이 2MPa/㎛ 미만을 포함하도록 이온 교환 처리하는 2차 강화 단계를 포함하는 윈도우 부재 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 1차 강화 단계가 진행되는 상기 온도는 상기 초기 윈도우 부재의 왜점보다 50도(℃) 낮은 온도의 ±20도(℃) 범위를 갖는 윈도우 부재 제조방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 초기 윈도우 부재는 유리를 포함하는 윈도우 부재 제조방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 1차 강화 단계는
    상기 제2 이온염들을 포함하는 제1 염 및 상기 제1 염과 상이한 제2 염을 포함하는 혼합 염을 이용하고,
    상기 1차 강화 단계는 상기 제2 이온염들을 상기 제1 이온염들 중 적어도 일부와 치환시키는 윈도우 부재 제조방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 이온염들은 상기 제1 이온염들과 일대일 대응으로 치환되는 윈도우 부재 제조방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 염은 상기 제1 이온염들을 포함하는 윈도우 부재 제조방법.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 스트레스 완화 단계는 상기 제2 이온염들을 상기 초기 윈도우 부재 내부에서 상기 초기 윈도우 부재의 표면으로부터 멀어지도록 이동시키는 윈도우 부재 제조방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 스트레스 완화 단계의 상기 열처리는 500도(℃) 이상의 온도에서 진행되는 윈도우 부재 제조방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 스트레스 완화 단계의 상기 열처리는 상기 1차 강화 단계의 상기 온도와 동일한 온도에서 진행되는 윈도우 부재 제조방법.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 스트레스 완화 단계의 상기 염처리는 상기 제1 강화 처리된 초기 윈도우 부재에 액상의 혼합 염을 제공하는 윈도우 부재 제조방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 액상의 혼합 염은 상기 1차 강화 단계의 혼합 염과 상이한 혼합 비율을 가진 윈도우 부재 제조방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 1차 강화 단계의 혼합 염 및 상기 스트레스 완화 단계의 혼합 염 각각은 질산 나트륨 및 질산 칼륨이 혼합된 염을 포함하고,
    상기 스트레스 완화 단계의 혼합 염의 질산 나트륨에 대한 질산 칼륨 비율은 상기 1차 강화 단계의 혼합 염의 질산 나트륨에 대한 질산 칼륨 비율보다 낮은 윈도우 부재 제조방법.
  13. 제4 항에 있어서,
    상기 2차 강화 단계는 상기 스트레스 완화 처리된 초기 윈도우 부재에 단일 염을 제공하는 윈도우 부재 제조방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 단일 염은 상기 제2 이온염들을 포함하는 윈도우 부재 제조방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 단일 염은 질산 칼륨을 포함하는 윈도우 부재 제조방법.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 2차 강화 단계는 상기 스트레스 완화 처리된 초기 윈도우 부재에 혼합 염을 제공하고,
    상기 2차 강화 단계의 혼합염은 질산 칼륨 및 탄산 칼륨이 혼합된 염을 포함하는 윈도우 부재 제조방법.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 2차 강화 단계는 상기 1차 강화 단계의 온도보다 낮은 온도에서 진행되는 윈도우 부재 제조방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 2차 강화 단계의 온도는 380도(℃) 이상 460도(℃) 이하인 윈도우 부재 제조방법.
  19. 제1 표면 압축 스트레스(Surface compressive stress) 및 제1 압축 깊이(Depth of Compression)를 갖도록 초기 윈도우 부재를 이온 교환 처리하는 1차 강화 단계;
    상기 제1 강화 처리된 초기 윈도우 부재를 열처리 또는 염처리하여 상기 제1 표면 압축 스트레스를 제2 표면 압축 스트레스로 감소시키고 상기 제1 압축 깊이를 상기 제1 압축 깊이와 상이한 제2 압축 깊이로 변화시키는 스트레스 완화 단계; 및
    상기 스트레스 완화 처리된 초기 윈도우 부재를 이온 교환 처리하여 상기 제2 표면 압축 스트레스를 제3 표면 압축 스트레스로 증가시키고 상기 제1 압축 깊이와 상이한 제3 압축 깊이를 갖도록 하는 2차 강화 단계를 포함하고,
    상기 2차 강화 단계는 상기 제2 강화 처리된 초기 윈도우 부재의 표면으로부터 상기 제3 압축 깊이까지의 구간에서 깊이에 따른 압축 스트레스 변화율의 기울기 절대값이 2MPa/㎛ 미만을 포함하도록 하는 윈도우 부재 제조방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제2 압축 깊이는 상기 제1 압축 깊이보다 큰 윈도우 부재 제조방법.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 제1 표면 압축 스트레스는 150MPa 미만인 윈도우 부재 제조방법.
  22. 제19 항에 있어서,
    상기 1차 강화 단계는 500도(℃) 이상의 온도에서 진행되는 윈도우 부재 제조방법.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 스트레스 완화 단계의 열처리는 500도(℃) 이상의 온도에서 진행되는 윈도우 부재 제조방법.
  24. 제19 항에 있어서,
    상기 제3 압축 깊이는 상기 제1 압축 깊이보다 크고,
    상기 2차 강화 단계는,
    상기 제2 강화 처리된 초기 윈도우 부재의 표면으로부터 상기 제3 압축 깊이보다 작은 제1 지점까지의 구간에서의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 상기 제1 강화 처리된 초기 윈도우 부재의 표면으로부터 상기 제1 지점까지의 구간에서의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화보다 크도록 제어하는 윈도우 부재 제조방법.
  25. 제24 항에 있어서,
    상기 2차 강화 단계는,
    상기 제2 강화 처리된 초기 윈도우 부재의 상기 제1 지점으로부터 상기 제3 압축 깊이까지의 구간에서의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화를 상기 제1 강화 처리된 초기 윈도우 부재의 상기 제1 지점으로부터 상기 제1 압축 깊이까지의 구간에서의 깊이에 따른 압축 스트레스 변화보다 작도록 제어하는 윈도우 부재 제조방법.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 2차 강화 단계는 상기 스트레스 완화 처리된 초기 윈도우 부재의 상기 제1 지점으로부터 상기 제3 압축 깊이까지의 깊이 구간 내의 제2 지점에서 깊이에 따른 압축 스트레스 변화율을 2 Mpa/㎛ 미만으로 제어하는 윈도우 부재 제조방법.
  27. 제1 방향에서 서로 마주하는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 상기 제1 방향에서 정의되는 두께를 가진 기재;
    상기 기재 내에 분산되고 각각이 제1 이온 반지름을 가진 제1 이온염들; 및
    상기 기재 내에 분산되고 각각이 상기 제1 이온 반지름보다 큰 제2 이온 반지름을 가진 제2 이온염들을 포함하고,
    상기 제1 면으로부터 상기 제1 방향을 따라 증가하는 깊이에 따른 압축 스트레스 변화는 제1 플롯을 형성하고,
    상기 제1 플롯은 압축 스트레스가 0MPa 보다 큰 깊이 범위 내에서 기울기의 절대값이 2 MPa/㎛미만인 지점을 포함하는 윈도우 부재.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 기재의 두께는 0.5㎜ 이하인 윈도우 부재.
  29. 제27 항에 있어서,
    상기 제1 플롯은,
    깊이가 0㎛인 지점에서 제1 표면 압축 스트레스를 갖고, 깊이가 제1 압축 깊이인 지점에서 0Mpa 의 압축 스트레스를 갖고,
    깊이가 0Mpa 이상 상기 제1 압축 깊이 이하인 범위 내에서, 기울기의 절대값이 2Mpa/㎛ 이상인 제1 구간 및 기울기의 절대값이 2Mpa/㎛ 미만인 제2 구간으로 구분되고,
    상기 제2 구간은 상기 제1 구간보다 큰 깊이에 정의되는 윈도우 부재.
  30. 제29 항에 있어서,
    상기 제1 플롯은 상기 제2 구간에서 기울기가 0(zero)Mpa/㎛ 이상인 지점을 포함하는 윈도우 부재.
  31. 제30 항에 있어서,
    상기 제1 플롯은 상기 제2 구간에서 상측으로 볼록한 윈도우 부재.
  32. 제27 항에 있어서,
    상기 제1 이온염들은 나트륨 이온들이고, 상기 제2 이온염들은 칼륨 이온들인 윈도우 부재.
  33. 제27 항에 있어서,
    상기 기재의 상기 두께는 0.5㎜ 이하인 윈도우 부재.
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  41. 500도(℃) 이상의 온도 및 제1 이온염을 포함하는 1차 강화 환경에 초기 윈도우 부재를 제공하는 이온 교환 처리 단계를 포함하는 1차 강화 단계; 및
    500도(℃) 미만의 온도 및 제2 이온염을 포함하는 2차 강화 환경에 상기 제1 강화 처리된 초기 윈도우 부재를 제공하여 압축 스트레스가 0MPa 보다 큰 깊이 범위 내에서 깊이에 따른 압축 스트레스 변화율의 기울기 절대값이 2MPa/㎛ 미만을 포함하도록 이온 교환 처리하는 2차 강화 단계를 포함하는 윈도우 부재 제조방법.
  42. 제41 항에 있어서,
    상기 1차 강화 환경의 온도는 상기 초기 윈도우 부재의 왜점보다 50도(℃) 낮은 온도의 ±20도(℃) 범위를 갖는 윈도우 부재 제조방법.
  43. 제41 항에 있어서,
    상기 1차 강화 환경은 상기 제1 이온염을 포함하는 제1 염 및 상기 제1 염과 상이한 제2 염을 포함하는 혼합 염을 포함하고,
    상기 초기 윈도우 부재는 상기 제1 이온염과 상이한 제3 이온염을 포함하고,
    상기 1차 강화 단계는 상기 제1 이온염을 상기 제3 이온염과 치환시키는 윈도우 부재 제조방법.
  44. 제43 항에 있어서,
    상기 1차 강화 단계는 상기 1차 강화 환경의 알칼리도를 완화시키는 알칼리도 제어 단계를 더 포함하는 윈도우 부재 제조방법.
  45. 제44 항에 있어서,
    상기 알칼리도 제어 단계는 상기 이온 교환 처리 단계가 진행되는 동안 진행되는 윈도우 부재 제조방법.
  46. 제44 항에 있어서,
    상기 알칼리도 제어 단계는, 상기 1차 강화 환경에 첨가제를 제공하는 윈도우 부재 제조방법.
  47. 제46 항에 있어서,
    상기 첨가제는 산성 산화물 및 양쪽성 산화물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 윈도우 부재 제조방법.
  48. 제46 항에 있어서,
    상기 첨가제는 실리콘계 산화물을 포함하는 윈도우 부재 제조방법.
  49. 제48 항에 있어서,
    상기 첨가제는 1차 강화 환경에 대해 1% 미만의 함량을 갖는 윈도우 부재 제조방법.
  50. 제43 항에 있어서,
    상기 1차 강화 처리된 초기 윈도우 부재를 열처리 및 염처리 중 적어도 어느 하나의 처리를 하는 스트레스 완화 단계를 더 포함하고,
    상기 2차 강화 단계는 상기 스트레스 완화 단계 이후에 진행되는 윈도우 부재 제조방법.
  51. 제50 항에 있어서,
    상기 스트레스 완화 단계는 상기 1차 강화 처리된 초기 윈도우 부재 내의 제1 이온염을 상기 1차 강화 처리된 초기 윈도우 부재의 표면으로부터 멀어지도록 이동시키는 윈도우 부재 제조방법.
  52. 제50 항에 있어서,
    상기 스트레스 완화 단계의 상기 열처리는 500도(℃) 이상의 온도에서 진행되는 윈도우 부재 제조방법.
  53. 제52 항에 있어서,
    상기 스트레스 완화 단계의 상기 열처리는 상기 1차 강화 단계의 상기 온도와 동일한 온도에서 진행되는 윈도우 부재 제조방법.
  54. 제52 항에 있어서,
    상기 스트레스 완화 단계의 상기 염처리는 상기 제1 강화 처리된 초기 윈도우 부재에 액상의 혼합 염을 제공하는 윈도우 부재 제조방법.
  55. 제54 항에 있어서,
    상기 1차 강화 단계의 혼합 염 및 상기 스트레스 완화 단계의 혼합 염 각각은 질산 나트륨 및 질산 칼륨이 혼합된 염을 포함하고,
    상기 스트레스 완화 단계의 혼합 염의 질산 나트륨에 대한 질산 칼륨 비율은 상기 1차 강화 단계의 혼합 염의 질산 나트륨에 대한 질산 칼륨 비율보다 낮은 윈도우 부재 제조방법.
  56. 제41 항에 있어서,
    상기 2차 강화 단계는 380도(℃) 이상 460도(℃) 이하의 온도 범위에서 진행되는 윈도우 부재 제조방법.
  57. 제41 항에 있어서,
    상기 2차 강화 단계는 60분 이상 진행되는 윈도우 부재 제조방법.
  58. 제41 항에 있어서,
    상기 초기 윈도우 부재는 나트륨 알루미노 규산염 유리(sodium aluminosilicate glass)를 포함하는 윈도우 부재 제조방법.
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