KR102604565B1 - 윈도우 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
윈도우는 전면 및 배면을 포함하는 베이스 기판, 및 상기 베이스 기판의 상기 배면에 배치된 베젤층을 포함하고, 상기 전면은 0.2㎚ 이상 3㎚ 이하 범위의 조도(roughness)를 가진다.
Description
본 발명은 윈도우 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는 유리를 포함하는 윈도우 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
전자 장치는 윈도우, 하우징 유닛, 및 전자 소자를 포함한다. 전자 소자는 표시 소자, 터치 소자, 또는 검출 소자 등 전기적 신호에 따라 활성화되는 다양한 소자들을 포함할 수 있다.
윈도우는 전자 소자를 보호하고, 사용자에게 활성 영역을 제공한다. 이에 따라, 사용자는 윈도우를 통해 전자 소자에 입력을 제공하거나 전자 소자에 생성된 정보를 수신한다. 또한, 전자 소자는 윈도우를 통해 외부 충격으로부터 안정적으로 보호될 수 있다.
최근, 전자 장치의 슬림화 추세로 인해, 윈도우에 대한 경량화 및 박형화 또한 요구되고 있으며, 이에 따른 구조적 취약성을 보완하기 위해, 윈도우에 대한 다양한 강화 방법이 연구되고 있다.
본 발명은 화학 강화된 윈도우 및 이의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우는 전면 및 배면을 포함하는 베이스 기판, 및 상기 베이스 기판의 상기 배면에 배치된 베젤층을 포함하고, 상기 전면은 0.2㎚ 이상 3㎚ 이하의 범위의 조도(roughness)를 가진다.
상기 베이스 기판은 유리를 포함할 수 있다.
상기 베이스 기판은 리튬 산화물(Li2O)을 포함할 수 있다.
상기 베이스 기판은 인 산화물(P2O4)를 더 포함할 수 있다.
상기 베이스 기판의 두께 방향을 따라 상기 전면으로부터 소정의 깊이 범위 내에서 압축 응력이 인가될 수 있다.
상기 베이스 기판의 두께 방향과 교차하는 방향을 따라 연장된 소정의 벤딩 축이 정의되고, 상기 베이스 기판의 적어도 일부는 상기 벤딩 축을 중심으로 벤딩될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법은 유리를 포함하고, 리튬 산화물을 포함하는 초기 윈도우를 제공하는 단계, 및 상기 초기 윈도우를 세정하는 세정 단계를 포함하고, 상기 세정 단계는, 상기 초기 윈도우를 산성 환경에 제공하는 산 세정 단계, 및 상기 산 세정 단계를 거친 상기 초기 윈도우를 염기성 환경에 제공하는 염기 세정 단계를 포함한다.
상기 산성 환경은 PH 2 이하일 수 있다.
상기 산성 환경은 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 및 염산(HCl) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 산성 용액을 포함할 수 있다.
상기 산 세정 단계는 60℃ 이상 65℃ 이하의 온도에서 약 20분 동안 진행될 수 있다.
상기 염기성 환경은 PH 13 이상일 수 있다.
상기 염기성 환경은 수산화 나트륨(NaOH) 및 수산화 칼륨(KOH) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 염기성 용액을 포함할 수 있다.
상기 산 세정 단계를 거친 상기 윈도우는 알칼리 금속 및 알칼리 금속에 대해 소정의 함량 비를 가진 실리콘을 포함하는 제1 층, 및 상기 제1 층의 표면에 형성되고 상기 제1 층보다 높은 실리콘 함량 비를 가진 제2 층을 포함할 수 있다.
상기 제2 층은, 상기 초기 윈도우 중 상기 산 세정 단계에서 알칼리 금속이 용출된 부분에 형성될 수 있다.
상기 제2 층의 두께는 200㎚ 이상 500㎚ 이하일 수 있다.
상기 염기 세정 단계는 상기 제2 층을 상기 제1 층으로부터 제거하여 윈도우를 형성할 수 있다.
상기 윈도우의 표면 조도는 상기 초기 윈도우의 표면 조도 이하의 값을 가질 수 있다.
상기 산 세정 단계를 거친 윈도우의 표면 조도는 상기 초기 윈도우의 표면 조도 이상일 수 있다.
상기 초기 윈도우 제공 단계는, 유리 기판을 제공하는 단계, 및 상기 유리 기판을 강화 처리하는 단계를 포함하고, 상기 강화 처리하는 단계는 이온 교환 처리를 포함하고, 상기 초기 윈도우 제공 단계는 강화 처리된 유리 기판을 제공하는 단계일 수 잇다.
상기 초기 윈도우 제공 단계는, 모 기판을 제공하는 단계, 상기 모 기판을 커팅하여 복수의 단위 기판들을 형성하는 단계, 및 상기 단위 기판들의 측면들을 면취하는 단계를 더 포함하고, 상기 유리 기판은 상기 면취하는 단계를 거친 단위 기판들 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법은 제1 초기 기판이 형성되도록 유리 기판을 화학 강화 처리하는 단계, 및 제2 초기 기판이 형성되도록 상기 제1 초기 기판을 산성 용액에 제공하여 산 세정하는 단계, 및 윈도우가 형성되도록 상기 제2 초기 기판을 염기성 용액에 제공하여 염기 세정하는 단계를 포함하고, 상기 윈도우의 조도는 0.2㎚ 이상 3㎚ 이하의 범위를 가진다.
상기 유리 기판은 리튬 산화물을 포함할 수 있다.
상기 화학 강화 단계는 탄산칼륨(K2CO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 인산칼륨(K3PO4), 인산나트륨(Na3PO4), 황산칼륨(K2SO4), 황산나트륨(Na2SO4), 수산화칼륨(KOH)을 포함하지 않을 수 있다.
상기 제2 초기 기판은 상기 제1 초기 기판으로부터 알칼리 금속이 용출되어 형성될 수 있다.
상기 제2 초기 기판은 상기 제1 초기 기판과 실질적으로 동일한 알칼리 금속 대비 실리콘 함유 비율을 가진 제1 층, 및 상기 제1 층의 표면에 형성되고 상기 제1 층보다 높은 알칼리 금속 대비 실리콘 함유 비율을 가진 제2 층을 포함할 수 있다.
상기 제2 층은 상기 제1 층에 비해 상대적으로 높은 기공들을 가질 수 있다.
상기 윈도우는 상기 제2 초기 기판으로부터 상기 제2 층이 제거되어 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 향상된 강도를 가진 윈도우가 제공될 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 공정이 단순화되면서도 강화된 윈도우를 제공할 수 있는 윈도우 제조 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 사시도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 전자 장치의 분해 사시도이다.
도 2b는 전자 장치의 일부 구성의 등가 회로도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우의 단면도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 윈도우의 일부를 촬영한 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 간략히 도시한 순서도이다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 간략히 도시한 단면도들이다.
도 6은 윈도우 제조 방법 중 일부 단계에서의 시간에 따른 중간층 두께 변화를 도시한 그래프이다.
도 7a는 중간 윈도우의 표면을 촬영한 현미경 사진이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우의 표면을 촬영한 현미경 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우의 강도를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 도시한 사시도들이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 도시한 사시도들이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우를 도시한 사시도이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우들을 도시한 사시도들이다.
도 2a는 도 1에 도시된 전자 장치의 분해 사시도이다.
도 2b는 전자 장치의 일부 구성의 등가 회로도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우의 단면도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 윈도우의 일부를 촬영한 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 간략히 도시한 순서도이다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 간략히 도시한 단면도들이다.
도 6은 윈도우 제조 방법 중 일부 단계에서의 시간에 따른 중간층 두께 변화를 도시한 그래프이다.
도 7a는 중간 윈도우의 표면을 촬영한 현미경 사진이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우의 표면을 촬영한 현미경 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우의 강도를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 도시한 사시도들이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 도시한 사시도들이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우를 도시한 사시도이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우들을 도시한 사시도들이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결 된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의됩니다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 사시도이다. 도 2a는 도 1에 도시된 전자 장치의 분해 사시도이다. 도 2b는 전자 장치의 일부 구성의 등가 회로도이다. 이하, 도 1 내지 도 2b를 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.
전자 장치(EA)는 전기적 신호에 따라 활성화되는 장치일 수 있다. 전자 장치(EA)는 다양한 실시예들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(EA)는 태블릿, 노트북, 컴퓨터, 스마트 텔레비전 등을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 전자 장치(EA)는 스마트 폰으로 예시적으로 도시되었다.
전자 장치(EA)는 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2) 각각에 평행한 표시면(FS)에 제3 방향(D3)을 향해 영상(IM)을 표시할 수 있다. 영상(IM)이 표시되는 표시면(FS)은 전자 장치(EA)의 전면(front surface)과 대응될 수 있으며, 윈도우 부재(WM)의 전면(FS)과 대응될 수 있다. 이하, 전자 장치(EA)의 표시면, 전면, 및 윈도우 부재(WM)의 전면은 동일한 참조부호를 사용하기로 한다. 영상(IM)은 동적인 영상은 물론 정지 영상을 포함할 수 있다. 도 1에서 영상(IM)의 일 예로 인터넷 검색창이 도시되었다.
본 실시예에서는 영상(IM)이 표시되는 방향을 기준으로 각 부재들의 전면(또는 전면)과 배면(또는 하면)이 정의된다. 전면과 배면은 제3 방향(D3)에서 서로 대향(opposing)되고, 전면과 배면 각각의 법선 방향은 제3 방향(D3)과 평행할 수 있다. 전면과 배면 사이의 제3 방향(D3)에서의 이격 거리는 표시 패널(DP)의 제3 방향(D3)에서의 두께와 대응될 수 있다. 한편, 제1 내지 제3 방향들(D1, D3, D3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다. 이하, 제1 내지 제3 방향들은 제1 내지 제3 방향들(D1, D2, D3)이 각각 지시하는 방향으로 동일한 도면 부호를 참조한다.
전자 장치(EA)는 윈도우(100), 전자 패널(200), 및 하우징 부재(300)를 포함한다. 본 실시예에서, 윈도우(100)와 하우징 부재(300)는 결합되어 전자 장치(EA)의 외관을 구성한다.
윈도우(100)의 전면(FS)은 상술한 바와 같이, 전자 장치(EA)의 전면을 정의한다. 투과 영역(TA)은 광학적으로 투명한 영역일 수 있다. 예를 들어, 투과 영역(TA)은 약 90% 이상의 가시광선 투과율을 가진 영역일 수 있다.
베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)에 비해 상대적으로 광 투과율이 낮은 영역일 수 있다. 베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)의 형상을 정의한다. 베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)에 인접하며, 투과 영역(TA)을 에워쌀 수 있다.
베젤 영역(BZA)은 소정의 컬러를 가질 수 있다. 베젤 영역(BZA)은 전자 패널(200)의 주변 영역(NAA)을 커버하여 주변 영역(NAA)이 외부에서 시인되는 것을 차단할 수 있다. 한편, 이는 예시적으로 도시된 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재(100)에 있어서, 베젤 영역(BZA)은 생략될 수도 있다.
윈도우(100)는 절연 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 윈도우(100)는 유리(glass)를 포함할 수 있다. 윈도우(100)는 유리의 광 투과율을 이용하여 투과 영역(TA)을 제공하고, 유리의 강도를 이용하여 외부 충격으로부터 전자 패널(200)을 안정적으로 보호할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
전자 패널(200)은 전기적 신호에 따라 활성화될 수 있다. 본 실시예에서, 전자 패널(200)은 활성화되어 전면(IS)에 영상(IM)을 표시한다. 영상(IM)은 투과 영역(TA)을 통해 사용자에게 제공되고, 사용자는 영상(IM)을 통해 정보를 수신할 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 전자 패널(200)은 활성화되어 전면에 인가되는 외부 입력을 감지할 수도 있다. 외부 입력은 사용자의 터치, 무체물의 접촉이나 인접, 압력, 광, 또는 열을 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
전자 패널(200)의 전면(IS)은 액티브 영역(AA) 및 주변 영역(NAA)을 포함할 수 있다. 액티브 영역(AA)은 이미지(IM)가 표시되는 영역일 수 있다. 투과 영역(TA)은 액티브 영역(AA)의 전면 또는 적어도 일부와 중첩한다.
주변 영역(NAA)은 베젤 영역(BZA)에 의해 커버되는 영역일 수 있다. 주변 영역(NAA)은 액티브 영역(AA)에 인접한다. 주변 영역(NAA)은 액티브 영역(AA)을 에워쌀 수 있다. 주변 영역(NAA)에는 액티브 영역(AA)을 구동하기 위한 구동 회로나 구동 배선 등이 배치될 수 있다.
전자 패널(200)은 복수의 화소들(PX)을 포함할 수 있다. 화소들(PX)은 전기적 신호에 응답하여 광을 표시한다. 화소들(PX)이 표시하는 광들은 영상(IM)을 구현한다. 도 2b에는 용이한 설명을 위해 일 화소(PX)의 등가 회로도를 간략히 도시하였다. 이하, 도 2b를 참조하여 화소(PX)에 대해 설명한다.
화소(PX)는 복수의 신호 라인들과 연결될 수 있다. 본 실시예에서, 화소(PX)는 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 및 전원 라인(PL)과 연결된 것으로 도시되었다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 화소(PX)는 미 도시된 추가 신호 라인들에 더 연결되어 다양한 전기적 신호들을 제공받을 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
화소(PX)는 제1 트랜지스터(TR1), 제2 트랜지스터(TR2), 커패시터(CP), 및 표시 소자(ED)를 포함한다. 본 실시예에서, 표시 소자(ED)는 유기발광소자로 예시적으로 도시되었다. 한편, 화소(PX)의 구성은 이에 제한되지 않고 변형되어 실시될 수 있다.
제1 박막 트랜지스터(TR1)는 화소(PX)의 온-오프를 제어하는 스위칭 소자일 수 있다. 제1 박막 트랜지스터(TR1)는 게이트 라인(GL)을 통해 전달된 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(DL)을 통해 전달된 데이터 신호를 전달 또는 차단할 수 있다.
커패시터(CP)는 제1 박막 트랜지스터(TR1)와 전원 라인(PL)에 연결된다. 커패시터(CP)는 제1 박막 트랜지스터(TR1)로부터 전달된 데이터 신호와 전원 라인(PL)에 인가된 제1 전원 신호 사이의 차이에 대응하는 전하량을 충전한다.
제2 박막 트랜지스터(TR2)는 제1 박막 트랜지스터(TR1), 커패시터(CP), 및 표시 소자(ED)에 연결된다. 제2 박막 트랜지스터(TR2)는 커패시터(CP)에 저장된 전하량에 대응하여 표시 소자(ED)에 흐르는 구동전류를 제어한다. 커패시터(CP)에 충전된 전하량에 따라 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 턴-온 시간이 결정될 수 있다. 제2 박막 트랜지스터(TR2)는 턴-온 시간 동안 전원 라인(PL)을 통해 전달된 제1 전원 신호를 표시 소자(ED)에 제공한다.
표시 소자(ED)는 전기적 신호에 따라 광을 발생시키거나 광량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 표시 소자(ED)는 유기발광소자, 양자점 발광소자, 액정 커패시터, 전기 영동 소자, 또는 전기 습윤 소자를 포함할 수 있다.
표시 소자(ED)는 전원 단자(VSS)와 연결되어 전원 라인(PL)이 제공하는 제1 전원 신호와 상이한 전원 신호(이하, 제2 전원 신호)를 제공받는다. 표시 소자(ED)에는 제2 박막 트랜지스터(TR2)로부터 제공되는 전기적 신호와 제2 전원 신호 사이의 차이에 대응하는 구동 전류가 흐르게 되고, 표시 소자(ED)는 구동 전류에 대응하는 광을 생성할 수 있다. 한편, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 화소(PX)는 다양한 구성과 배열을 가진 전자 소자들을 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
다시 도 2a를 참조하면, 하우징 부재(300)는 전자 패널(200) 하 측에 배치된다. 하우징 부재(300)는 윈도우(100)와 결합되어 전자 장치(EA)의 외관을 구성한다. 하우징 부재(300)는 상대적으로 높은 강성을 가진 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징 부재(300)는 글라스, 플라스틱, 메탈로 구성된 복수 개의 프레임 및/또는 플레이트를 포함할 수 있다. 하우징 부재(300)는 소정의 수용 공간을 제공한다. 전자 패널(200)은 수용 공간 내에 수용되어 외부 충격으로부터 보호될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우의 단면도이다. 도 3b는 도 3a에 도시된 윈도우의 일부를 촬영한 현미경 사진이다. 이하, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.
도 3a에 도시된 것과 같이, 윈도우(100)는 베이스 기판(BS) 및 베젤층(BZ)을 포함할 수 있다. 베이스 기판(BS)은 광학적으로 투명할 수 있다. 본 실시예에서, 베이스 기판(BS)은 유리를 포함할 수 있다.
베이스 기판(BS)의 전면(FS)은 전자 장치(EA)의 외부로 노출되며, 윈도우(100)의 전면(FS)과 전자 장치(EA)의 전면(FS)을 정의한다. 베이스 기판(BS)의 배면(RS)은 제3 방향(DR3)에서 전면(FS)과 대향된다.
베젤층(BZ)은 베이스 기판(BS)의 배면(RS)에 배치되어 베젤 영역(BZA)을 정의한다. 베젤층(BZ)은 베이스 기판(BS)에 비해 상대적으로 낮은 광 투과율을 가진다. 예를 들어, 베젤층(BZ)은 소정의 컬러를 가질 수 있다. 이에 따라, 베젤층(BZ)은 특정 컬러의 광만 선택적으로 투과/반사 시킬 수 있다. 또는, 예를 들어, 베젤층(BZ)은 입사되는 광을 흡수하는 광 차단층일 수도 있다. 베젤층(BZ)의 광 투과율에 따라 베젤 영역(BZA)의 컬러가 결정될 수 있다.
베젤층(BZ)은 베이스 기판(BS)의 배면(RS)에 인쇄(printing)나 증착(deposition)을 통해 형성될 수 있다. 이때, 베젤층(BZ)은 베이스 기판(BS)의 배면(RS)에 직접 형성될 수 있다. 또는, 베젤층(BZ)은 별도의 점착 부재 등을 통해 베이스 기판(BS)의 배면(RS)에 결합될 수도 있다. 이때, 베이스 기판(BS)의 배면(RS)에 점착 부재가 접촉할 수 있다.
도 3b에는, 주사전자 현미경(scanning electron microscope, SEM)을 이용하여 촬영한 베이스 기판(BS)의 전면(FS)을 도시하였다. 본 발명에 따르면, 베이스 기판(BS)의 전면(FS)의 조도(roughness)는 약 0.2㎚ 이상 3㎚ 이하의 범위로 제어될 수 있다. 한편, 도시되지 않았으나, 도 3b는 베이스 기판(BS)의 배면(RS) 및 측면에 대한 현미경 사진과도 대응될 수 있다.
베이스 기판(BS)의 전면(FS) 및 배면(RS)의 조도는 윈도우의 표면 조도를 의미한다. 윈도우의 표면 조도는 실질적으로 외부 충격에 대한 윈도우의 강도와 관련될 수 있다.
윈도우의 표면 조도가 클수록 외부 충격에 따른 크랙 등의 전파 경로로 이용될 수 있어, 윈도우의 강도가 약화되기 쉽다. 본 발명에 따르면, 0.2㎚ 이상 3㎚ 이하의 범위의 표면 조도를 가진 윈도우(100)를 제공함으로써, 외부 충격에 대해 향상된 강도를 가진 윈도우(100) 및 전자 장치(EA)가 제공될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 간략히 도시한 순서도이다. 도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 간략히 도시한 단면도들이다. 도 6은 윈도우 제조 방법 중 일부 단계에서의 시간에 따른 중간층 두께 변화를 도시한 그래프이다. 도 7a는 중간 윈도우의 표면을 촬영한 현미경 사진이고, 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우의 표면을 촬영한 현미경 사진이다.
도 5a 내지 도 5g에는 도 4와 대응되는 단계들에서의 단면도들을 도시하였다. 이하, 도 4 내지 도 5g를 참조하여 본 발명에 대해 설명한다. 한편, 도 1 내지 도 3b에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 4, 도 5a, 및 도 5b에 도시된 것과 같이, 초기 윈도우(100-I)를 제공(S100)한다. 도 5b에는 용이한 설명을 위해 도 5a에 도시된 AA'를 확대하여 도시하였다.
초기 윈도우(100-I)는 소정의 두께(DD-S)를 가진다. 본 실시예에 따른 초기 윈도우(100-I)는 다양한 무기물을 포함하는 유리 기판일 수 있다. 예를 들어, 초기 윈도우(100-I)는 적어도 실리콘 산화물(SiO2), 알루미늄 산화물(Al2O3), 리튬 산화물(Li2O), 및 알칼리 금속 산화물(Na2O 또는 K2O)을 포함할 수 있으며, 인 산화물(P2O5)을 더 포함할 수도 있다. 본 실시예에서는 용이한 설명을 위해 알칼리 금속 이온들(Na)을 원형들(circles)로 도시하였다.
한편, 본 실시예에 따른 초기 윈도우(100-I)의 표면(FS-I)은 복수의 결함들(DFS)을 포함할 수 있다. 결함들(DFS)은 초기 윈도우(100-I)의 표면(FS-I)에 형성된 흠집이나 함몰된 부분을 포함할 수 있다. 결함들(DFS)은 초기 윈도우(100-I)를 형성하는 과정이나, 초기 윈도우(100-I)를 이동시키는 과정에서 외부와의 충돌, 외부 환경과의 접촉으로 인해 형성될 수 있다. 결함들(DFS)의 수나 형상에 따라 초기 윈도우(100-I)의 표면(FS-I)의 조도가 달라질 수 있다.
단면상에서 결함들(DFS)이 형성된 두께(D1)는 초기 윈도우(100-I)의 두께(DD-S)에 비해 미세하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 결함들(DFS)이 형성된 두께(D1)는 약 300㎚ 이상 400㎚ 이하일 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 초기 윈도우(100-I)는 소정의 이물(SS)을 더 포함할 수도 있다. 이물(SS)은 초기 윈도우(100-I)의 표면(FS-I)에 부착된 상태로 제공될 수 있다. 이물(SS)은 초기 윈도우(100-I)와 상이한 물질을 포함할 수 있으며, 유기물 및/또는 무기물을 포함할 수 있다. 한편, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 본 발명의 일 실시예에 따른 초기 윈도우(100-I)에 있어서, 이물(SS)은 존재하지 않을 수도 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
이후, 도 4를 참조하면, 초기 윈도우(100-I)를 세정하는 세정 단계(S200)를 거쳐 윈도우(100)를 형성한다. 세정 단계(S200)는 산 세정 단계(S210)와 염기 세정 단계(S220)를 포함할 수 있다. 도 5c 및 도 5d에는 용이한 설명을 위해 산 세정 단계(S210)와 대응되는 단면도들을 도시하였고, 도 5b와 대응되는 영역을 도시하였다.
도 5c 및 도 5d를 참조하면, 산 세정 단계(S200)는 초기 윈도우(100-I)를 산성 환경에 제공하는 단계일 수 있다. 산성 환경은 7 미만의 수소 이온 농도(hydrogen exponent, 이하 PH) 지수를 가진 환경을 의미하며, 산성을 가진다면 액체, 기체, 또는 고체 등 다양한 형태로 제공될 수 있다.
본 실시예에서, 산 세정 단계(S210)는 산성 용액(WS1)에 초기 윈도우(100-I)를 침지시키는 것으로 진행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 산성 용액(WS1)은 PH2 이하의 강산일 수 있다. 예를 들어, 산성 용액(WS1)은 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 및 염산(HCl) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 한편, 산성 용액(WS1)의 PH 지수는 상온에서는 약 2.5 이하로 측정될 수도 있다.
산성 용액(WS1)은 초기 윈도우(100-I)와 반응하여, 초기 윈도우(100-I)에 중간층(L2)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 도 5d에 도시된 것과 같이, 초기 윈도우(100-I)는 산 세정 단계(S200)를 거쳐 중간층(L2)과 기본층(L1)으로 구분되는 중간 윈도우(100-M)로 형성될 수 있다. 중간층(L2)은 기본층(L1)의 표면을 에워싸며 형성될 수 있다.
중간층(L2)은 산성 용액(WS1)과의 반응으로 인해 초기 윈도우(100-I)의 알칼리 금속 이온들(Na) 중 적어도 일부가 제거되어 형성될 수 있다. 이때, 알칼리 금속 이온들(Na)이 빠져나간 위치(Po)에는 산성 용액(WS1)으로부터 제공된 수소 이온이 배치되거나 빈 공극으로 제공될 수 있다.
초기 윈도우(100-I)로부터 알칼리 금속 이온들(Na)이 제거됨에 따라, 중간층(L2) 내에서의 알칼리 금속 이온에 대한 실리콘 함량 비는 기본층(L1) 내에서의 알칼리 금속에 대한 실리콘 함량 비보다 더 크게 나타날 수 있다. 기본층(L1) 내에서의 알칼리 금속에 대한 실리콘 함량 비는 실질적으로 초기 윈도우(100-I) 내에서의 알칼리 금속 이온에 대한 실리콘 함량 비와 대응될 수 있다.
중간층(L2)의 두께(D2)는 적어도 도 5b에 도시된 결함들(DFS)이 형성된 두께(D1)와 동일하거나 그 이상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 이후 중간층(L2) 제거 공정을 통해 결함들(DFS)도 안정적으로 제거될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
도 6은 산 세정 단계(S210)에서의 중간층(L2) 두께 변화와 대응될 수 있다. 도 6에는, 산 세정 단계(S210)에서 서로 다른 온도 조건에 따른 시간-두께 변화 그래프들(PL1, PL2, PL3)을 도시하였다. 제1 그래프(PL1)는 40℃의 온도 조건에서의 산성 용액에 침지되는 경우의 시간에 따른 중간층의 두께 변화를 나타낸 것이고, 제2 그래프(PL2)는 50℃의 온도 조건에서의 산성 용액에 침지되는 경우의 시간에 따른 중간층의 두께 변화를 나타낸 것이고, 제3 그래프(PL3)는 60℃의 온도 조건에서의 산성 용액에 침지되는 경우의 시간에 따른 중간층의 두께 변화를 나타낸 것이다.
제1 내지 제3 그래프들(PL1, PL2, PL3)을 참조하면, 시간이 지날수록 중간층(L2)의 두께는 증가되는 것으로 볼 수 있다. 또한, 높은 온도 조건에서 산 세정 단계(S210)가 진행될수록 중간층(L2)의 두께는 증가되는 것으로 볼 수 있다. 본 발명에 따르면, 산 세정 단계(S21)의 온도 조건이 높아질수록 중간층(L2)의 형성 속도가 빨라질 수 있으나 증기가 발생되기 쉽다. 산 세정 단계(S21)의 온도 조건이 낮아질수록 중간층(L2)의 형성 속도가 느려질 수 있으나, 중간층(L2) 두께의 미세한 제어가 가능해질 수 있다. 따라서, 산 세정 단계(S210)의 온도 조건과 시간 조건을 제어함으로써, 중간층(L2)의 두께를 용이하게 제어할 수 있다.
예를 들어, 산 세정 단계(S210)는 약 60℃ 내지 65℃ 온도 조건에서 약 5분 내지 10분 동안 진행되는 경우, 200㎚ 이상 500㎚ 이하 두께 범위의 중간층(L2)이 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 산 세정 단계(S210)의 공정 시간은 약 5분 이상 약 30분 이하라면 다양한 시간으로 설계될 수 있다. 본 발명에 따른 중간층(L2)의 두께(D2)는 결함들(DFS)이 형성된 두께(D1)와 대응되도록 다양하게 제어될 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
이후, 도 5e 내지 도 5g를 참조하면, 염기 세정 단계(S220)를 거쳐 윈도우(100)가 형성될 수 있다. 염기 세정 단계(S220)는 중간 윈도우(100-M)를 염기성 환경에 제공하는 단계일 수 있다. 염기성 환경은 7 초과의 PH를 가진 환경을 의미하며, 염기성을 가진다면 액체, 기체, 또는 고체 등 다양한 형태로 제공될 수 있다.
본 실시예에서, 염기 세정 단계(S220)는 염기성 용액(WS2)에 중간 윈도우(100-M)를 침지시키는 것으로 진행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 염기성 용액(WS2)은 PH13 이상의 강염기일 수 있다. 예를 들어, 염기성 용액(WS2)은 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH)을 포함할 수 있다.
윈도우(100)는 소정의 두께(DD)를 가진다. 본 실시예에서, 윈도우(100)의 두께(DD)는 초기 윈도우(100-I)의 두께(DD-S)보다 작을 수 있다. 윈도우(100)의 두께(DD)는 기본층(L1)의 두께와 대응될 수 있다.
염기성 용액(WS2)은 중간 윈도우(100-M)와 반응하여, 중간 윈도우(100-M)로부터 중간층(L2)을 제거함으로써, 윈도우(100)를 형성할 수 있다. 이때, 초기 윈도우(100-I: 도 5a 참조)에 존재하던 결함들(DFS)이나 이물(SS)은 중간층(L2)과 함께 기본층(L1)으로부터 제거될 수 있다.
이에 따라, 윈도우(100)는 결함들(DFS)이나 이물(SS)이 잔존하지 않는 표면(FS)을 가질 수 있다. 윈도우(100)의 표면(FS)은 실질적으로 기본층(L1)의 표면과 대응될 수 있다. 윈도우(100)의 표면 조도는 0.2㎚ 이상 3㎚ 이하의 범위 내일 수 있다. 윈도우(100)의 표면 조도는 초기 윈도우(100-I)의 표면 조도나 중간 윈도우(100-M)의 표면 조도보다 낮을 수 있다.
도 7a는 도 5c에 도시된 중간 윈도우(100-M)의 표면의 주사 전자 현미경 사진과 대응된다. 즉, 도 7a는 중간층(L2)의 표면(FS-C)의 현미경 사진과 대응될 수 있다. 도 7b는 도 5g에 도시된 윈도우(100)의 표면(FS)의 주사 전자 현미경 사진과 대응될 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 윈도우(100)의 표면 조도는 중간층(L2)의 표면 조도보다 작을 수 있다. 산 세정 단계(S210)에서 용출된 알칼리 금속 이온들로 인해 중간층(L2)은 도 7a에 도시된 것과 같이, 복수의 공극들을 포함할 수 있다. 공극들은 중간층(L2)의 표면 조도를 증가시키는 주 원인이 될 수 있다.
이후, 도 7b에 도시된 것과 같이, 염기 세정 단계(S220)에서 염기성 용액이 공극들을 통해 중간층(L2) 내부로 용이하게 침투될 수 있으므로, 염기 세정 단계(S220)에서 중간층(L2)은 용이하게 제거될 수 있다. 이때, 중간층(L2)에 존재하던 결함들(DFS)이나 이물(SS)은 중간층(L2)과 함께 안정적으로 제거될 수 있다. 이에 따라, 도 7b에 도시된 것과 같이, 윈도우(100)는 낮아진 표면 조도를 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 중간층(L2)의 두께는 결함들(DFS)이 형성된 두께(D1) 이상을 가질수록 세정 단계(S200)에서 결함들(DFS)이 용이하게 제거될 수 있다.
본 발명에 따르면, 세정 단계(S200)를 거치는 것 만으로도 외부 충격에 따른 크랙의 전파 경로가 될 수 있는 결함들(DFS)이나 화학 반응이나 물리적 손상을 발생시킬 수 있는 이물(SS)이 제거된 윈도우(100) 표면(FS)을 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 세정 단계(S200)를 거치는 것 만으로도 낮은 조도를 가진 윈도우(100) 표면(FS)을 형성할 수 있어, 후 연마 공정이 생략될 수 있다. 이에 따라, 윈도우(100) 제조 공정이 단순화될 수 있고, 신뢰성이 향상된 윈도우(100)가 용이하게 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우의 강도를 나타낸 그래프이다. 도 8에는 용이한 설명을 위해 비교예(R1)와 본 발명에 따른 제1 내지 제4 실시예들(E1, E2, E3, E4)의 강도 평가 결과들을 각각 도시하였다. 도 8에는 내충격성 평가 중 하나인 볼 낙하 실험(ball drop test)으로 진행된 결과값들을 도시하였다. 본 실시예에서는 150g의 스틸 볼(steel ball)을 이용하였다. 이하, 도 8을 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.
도 8에 도시된 것과 같이, 비교예(R1)는 약 20㎝ 이상 40㎝ 이하의 범위에서 분포된 결과값들을 가지며, 평균 약 27.5㎝의 높이에서 낙하된 볼에 대해 내 충격성을 가진 것으로 나타났다. 비교예(R1)는 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 단계(S200: 도 4 참조)를 거치지 않은 윈도우일 수 있다.
제1 내지 제4 실시예들(E1, E2, E3, E4)은 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 단계(S200)를 거친 윈도우들일 수 있다. 제1 실시예(E1)는 약 60℃의 온도에서 5분 동안 산 세정 단계(S210: 도 4 참조)를 거친 후, 약 60℃의 온도에서 5분 동안 염기 세정 단계(S220: 도 4 참조)를 거친 윈도우일 수 있다. 이때, 제1 실시예(E1)는 평균 약 60㎝의 높이에서 낙하된 볼에 대해 내 충격성을 가진 것으로 나타났다.
제2 실시예(E2)는 약 50℃의 온도에서 15분 동안 산 세정 단계(S210)를 거친 후, 약 50℃의 온도에서 15분 동안 염기 세정 단계(S220)를 거친 윈도우일 수 있다. 이때, 제2 실시예(E2)는 평균 약 62.5㎝의 높이에서 낙하된 볼에 대해 내 충격성을 가진 것으로 나타났다.
제3 실시예(E3)는 약 50℃의 온도에서 15분 동안 산 세정 단계(S210)를 거친 후, 약 50℃의 온도에서 20분 동안 염기 세정 단계(S220)를 거친 윈도우일 수 있다. 이때, 제3 실시예(E3)는 평균 약 80㎝의 높이에서 낙하된 볼에 대해 내 충격성을 가진 것으로 나타났다.
제4 실시예(E4)는 약 50℃의 온도에서 30분 동안 산 세정 단계(S210)를 거친 후, 약 50℃의 온도에서 30분 동안 염기 세정 단계(S220)를 거친 윈도우일 수 있다. 이때, 제4 실시예(E4)는 평균 약 92.5㎝의 높이에서 낙하된 볼에 대해 내 충격성을 가진 것으로 나타났다.
제1 내지 제4 실시예들(E1, E2, E3, E4)은 비교예(R1)에 비해 향상된 내 충격성을 가진 것으로 나타났다. 즉, 본 발명에 따르면, 세정 단계(S200)를 더 포함함으로써, 향상된 내구성과 강도를 가진 윈도가 용이하게 제공될 수 있다.
한편, 제1 내지 제4 실시예들(E1, E2, E3, E4) 사이의 결과를 비교하여 세정 단계(S200)의 조건에 따른 변화에 대해 보다 자세히 살펴본다.
제1 및 제2 실시예들(E1, E2)을 참조하면, 제2 실시예(E2)가 제1 실시예(E1)에 비해 소량 증가된 내 충격성을 가진 것으로 평가되었다. 제2 실시예(E2)는 제1 실시예(E1)에 비해 낮은 온도이나 더 긴 시간 동안 산 세정 단계(S21)와 염기 세정 단계(S220)를 거쳤다.
본 발명에 따르면, 제2 실시예(E2)는 제1 실시예(E1)에 비해 더 두꺼운 중간층을 생성했던 것으로 볼 수 있다. 상술한 바와 같이, 산 세정 단계(S210)의 온도가 높을수록 중간층의 생성속도가 증가될 수 있으나, 제2 실시예(E2)의 경우 더 오랜 시간동안 산 세정 단계(S210)를 거침으로써, 제1 실시예(E1)에 비해 충분한 두께의 중간층이 생성된 것으로 볼 수 있다. 이에 따라, 내충격성을 저하시킬 수 있는 결함들이 제2 실시예(E2)에서 충분히 제거되어 상대적으로 높은 내 충격성을 가진 것으로 볼 수 있다. 다만, 제1 및 제2 실시예들(E1, E2)의 경우 그 차이가 크지 않은 점에서, 제1 실시예(E1)가 거친 세정 단계(S200) 조건으로도 충분한 강도를 가진 윈도우가 형성될 수 있다.
제2 및 제3 실시예들(E2, E3)을 참조하면, 제3 실시예(E3)가 제2 실시예(E2)에 비해 높은 충격성을 가진 것으로 평가되었다. 또한, 제3 실시예(E3)의 경우, 나머지 다른 실시예들(E1, E2, E4)에 비해 결과값의 산포가 적은 것으로 나타났다. 제3 실시예(E3)는 제2 실시예(E2)와 동일한 산 세정 단계(S210)를 거쳤으나, 더 긴 시간 동안 염기 세정 단계(S220)를 거친 거쳤다.
본 발명에 따르면, 제3 실시예(E3)와 제2 실시예(E2)에 있어서, 중간층의 제거 정도가 다를 수 있다. 제2 실시예(E2)는 상대적으로 짧은 시간 동안 염기 세정 단계(S220)를 거침으로써, 산 세정 단계(S210)에서 생성된 중간층 중 일부가 제거되지 않고 잔존될 수 있다. 잔존하는 중간층은 내 충격성에 영향을 미칠 수 있다. 제3 실시예(E3)는 더 오랜 시간 염기 세정 단계(S220)를 거침으로써, 생성된 중간층이 모두 제거되어 향상된 강도를 가질 수 있다.
제3 및 제4 실시예들(E3, E4)을 참조하면, 제4 실시예(E4)가 제3 실시예(E3)에 비해 향상된 내 충격성을 가진 것으로 평가되었다. 제4 실시예(E4)는 제3 실시예(E3)와 동일 온도이나 제3 실시예(E3) 보다 더 오랜 시간 동안 세정 단계(S200)를 거쳤다.
본 발명에 따르면, 제4 실시예(E4)는 제3 실시예(E3)에 비해 더 두꺼운 중간층을 생성했던 것으로 볼 수 있다. 또한, 제4 실시예(E4)는 제3 실시예(E3)보다 더 오랜 시간 염기 세정 단계(S220)를 거침으로써, 제3 실시예(E3)에 비해 두꺼운 중간층이 생성되었더라도 염기 세정 단계(S220)에서 모두 제거된 것으로 볼 수 있다. 이에 따라, 내충격성을 저하시킬 수 있는 결함들이 제4 실시예(E4)에서 충분히 제거되어 상대적으로 높은 내 충격성을 가진 것으로 볼 수 있다.
본 발명에 따르면, 산 세정 단계를 통해 결함들을 제거 가능한 충분한 두께의 중간층을 형성하고, 염기 세정 단계를 통해 중간층을 제거함으로써, 향상된 강도를 가진 윈도우를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 세정 단계의 온도 조건이나 시간 조건을 설계함으로써, 다양한 내 충격성을 가진 윈도우들을 용이하게 확보할 수 있다. 이에 따라, 공정이 단순화되고 향상된 강도를 가진 윈도우가 제공될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 도시한 순서도이다. 도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 도시한 사시도들이다. 도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 도시한 사시도들이다. 이하, 도 9 내지 도 11c를 참조하여 본 발명에 대해 설명한다. 한편, 도 1 내지 도 8에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 9에 도시된 것과 같이, 초기 윈도우 제공 단계(S100-1)는 모기판 제공 단계(S110), 커팅 단계(S120), 면취 단계(S130), 및 강화 단계(S140)를 포함할 수 있다. 도 10a 내지 도 10c는 모기판 제공 단계(S110), 커팅 단계(S120), 및 면취 단계(S130)를 간략히 도시한 것이다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 모기판(100M)을 커팅하여 복수의 단위 기판들(100S)을 형성할 수 있다. 모기판(100M)에 형성된 가상의 커팅 라인들(CL)을 따라 모기판(100M)을 커팅한다. 커팅 단계(S120)는 레이저 또는 나이프를 이용하여 진행될 수 있다.
이후, 도 10c에 도시된 것과 같이, 단위 기판들(100S)을 면취(S130)하여 복수의 가공 기판들(100-S)을 형성한다. 면취 단계(S130)를 통해 단위 기판들(100S) 각각의 모서리들을 깍아(chamfer, 면취)냄으로써, 경사진 면들(PLS)을 가진 가공 기판들(100-S)이 형성될 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는 강화 단계(S140)를 간략히 도시한 것이다. 도 11a를 참조하면, 절연 기판(100-S)을 제공한다. 절연 기판(100-S)은 유리를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 절연 기판(100-S)은 상술한 가공 기판들 중 어느 하나와 대응될 수 있다. 본 실시예에서는 용이한 설명을 위해 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)에 의해 정의되는 평면상에서 절연 기판(100-S)의 일부를 도시하였다.
절연 기판(100-S)은 절연 기판(100-S)의 두께 방향인 제3 방향(D3)에서 대향되는 제1 면(S1)과 제2 면(S2)을 포함한다. 절연 기판(100-S)은 기재(MD) 및 복수의 제1 이온들(Na+)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 이온들(Na+)은 나트륨 이온들(sodium ions)를 포함할 수 있다. 제1 이온들(Na+)은 기재(MD) 내에 분산되어 배치될 수 있다.
한편, 절연 기판(100-S)은 실리콘 산화물(SiO2), 알루미늄 산화물(Al2O3), 리튬 산화물(Li2O), 및 알칼리 금속 산화물(Na2O 또는 K2O)을 포함할 수 있으며, 인 산화물(P2O5)을 더 포함할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초기 윈도우 패널(100-I)은 재료에 제한 없이 다양한 재료들로 구성된 유리 기판을 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
이후, 도 11b에 도시된 것과 같이, 금속 염에 절연 기판(100-S)을 함침시켜 절연 기판(100-S)을 강화한다. 본 실시예에서, 절연 기판(100-S)의 강화 단계는 화학 강화일 수 있다. 구체적으로, 절연 기판(100-S)은 이온 교환법을 통해 강화될 수 있다.
금속 염은 제1 이온(Na+)과 상이한 제2 이온(K+)을 포함할 수 있다. 제2 이온(K+)은 제1 이온(Na+)보다 큰 반지름을 가질 수 있다. 한편, 제2 이온은 알칼리 금속 이온을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제2 이온(K+)은 칼륨 이온(K+)을 포함할 수 있다.
제2 이온(K+)은 제1 이온(Na+)과 치환될 수 있다. 본 실시예에서, 제2 이온(K+)과 제1 이온(Na+) 사이의 치환은 일대일로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 금속 염에 포함된 알칼리 금속 이온들 일부는 제1 이온(Na+) 과 교환되어 매질(MD) 내에 분산될 수 있다.
금속 염은 다양한 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 금속 염은 용융된 액상의 이온 염 상태로 제공될 수 있다. 한편, 본 실시예에서, 금속 염은 단일 염 또는 혼합 염으로 제공될 수 있다.
도 11c를 참조하면, 절연 기판(100-S)은 강화 단계를 거쳐 초기 윈도우(100-I1)로 형성될 수 있다. 초기 윈도우(100-I1)는 매질(MD) 및 매질(MD) 내에 분산된 제2 이온(K+)은 제1 이온(Na+)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 제2 이온(K+)은 초기 윈도우(100-I1)에 내부 응력을 발생시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 제2 이온(K+)은 제1 이온(Na+)보다 큰 반지름을 가진다. 이에 따라, 제2 이온(K+)에 의해 형성된 내부 응력은 압축 응력일 수 있다. 도 11c에는 용이한 설명을 위해 압축 응력이 발생된 영역을 음영 처리하여 도시하였고, 두께(DD-S)의 중심을 지나는 중심선(CTR)을 1점 쇄선으로 도시하였다.
도 11c에 도시된 것과 같이, 초기 윈도우(100-I1)에 있어서, 제1 면(S1)으로부터 제1 깊이(WD1) 범위까지 제2 이온(K+)에 의한 압축 응력이 존재할 수 있다. 마찬가지로, 제2 면(S2)으로부터 제2 깊이(WD2) 범위까지 제2 이온(K+)에 의한 압축 응력이 존재할 수 있다. 제1 깊이(WD1)와 제2 깊이(WD2) 각각은 실질적으로 초기 윈도우(100-I1)의 압축 깊이(Depth of compression, DOC)와 대응될 수 있다. 즉, 초기 윈도우(100-I1)는 표면들(S1, S2)로부터 제1 깊이(WD1)와 제2 깊이(WD2) 내에서 압축 응력이 나타나고, 제1 깊이(WD1)와 제2 깊이(WD2) 이후에서는 인장 응력이 나타나는 응력 거동을 가질 수 있다.
한편, 도 11c에는 제2 이온(K+)이 윈도우 패널(100) 내부로 침투된 최대 깊이를 도시하였다. 구체적으로, 제1 면(S1)으로부터 제2 이온(K+)이 침투된 깊이는 제1 거리(DS1)로 도시되고, 제2 면(S2)으로부터 제2 이온(K+)이 침투된 깊이는 제2 거리(DS2)로 도시되었다. 제1 거리(DS1)와 제2 거리(DS2) 각각은 실질적으로 초기 윈도우(100-I1)의 이온 침투 깊이(Depth of layer, DOL)와 대응될 수 있다.
본 발명에 따르면, 초기 윈도우(100-I1)는 강화 단계(S140)를 거침으로써, 표면(S1, S2)에 압축 응력이 나타나는 영역을 가질 수 있다. 이에 따라, 초기 윈도우(100-I1)는 절연 기판(100-S)에 비해 향상된 강도와 내 충격성을 가질 수 있다.
다시 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 초기 윈도우(100-I1)는 강화 단계(S140)를 거친 기판일 수 있다. 초기 윈도우(100-I1)는 이후 세정 단계(S200)를 거침으로써, 더욱 향상된 강도를 가질 수 있다. 한편, 본 실시예에서, 강화 단계(S140) 이후에 별도의 후 연마 공정 등이 없이 세정 단계(S200)를 거치는 것으로도 향상된 강도를 가진 윈도우가 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 신뢰성이 향상된 윈도우를 용이하게 제공할 수 있으며, 공정이 단순화되고 공정 비용이 감소될 수 있다.
한편, 본 실시예에서, 강화 단계(S140)는 생략될 수도 있다. 이때, 도 10c에 도시된 가공 기판들(100-S) 중 어느 하나의 기판이 세정 단계(S200)로 제공될 수 있다. 또는, 본 실시예에서, 커팅 단계(S120) 또는 면취 단계(S130)는 생략될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 초기 윈도우 제공 단계(S100-1)는 다양한 형태의 유리 기판을 제공할 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우를 도시한 사시도이다. 도 13a 및 도 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우들을 도시한 사시도들이다. 이하, 도 12 내지 도 13b를 참조하여 본 발명에 대해 설명한다. 한편, 도 1 내지 도 11c에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 12에 도시된 것과 같이, 윈도우(100-C)는 소정의 벤딩축(BX)을 중심으로 벤딩된 일 측을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 벤딩축(BX)은 제2 방향(D2)을 따라 연장되고 윈도우(100-C)의 배면에 제공될 수 있다. 이때, 윈도우(100-C) 중 제2 방향(D2)을 따라 연장되고 제1 방향(D1)에서 대향되는 양 측들은 벤딩축(BX)을 중심으로 벤딩될 수 있다. 본 발명에 따르면, 벤딩된 형상을 가진 윈도우(100-C)도 상술한 세정 단계(S200: 도 4 참조)를 거침으로써 향상된 강도를 가질 수 있다.
또는, 도 13a 및 도 13b에 도시된 것과 같이, 윈도우(100-F1, 100-F2)는 폴딩축(FX)을 중심으로 폴딩되거나 언폴딩될 수 있다. 용이한 설명을 위해 도 13a에는 언폴딩 상태의 윈도우(100-F1)를 도시하였고, 도 13b에는 폴딩 상태의 윈도우(100-F2)를 도시하였다.
폴딩축(FX)은 제1 방향(D1)을 따라 연장되고 윈도우(100-F1)의 전면(FS) 상에 정의될 수 있다. 본 발명에 따르면, 사용 과정에서 형상의 변형이 가능한 윈도우(100-F1, 100-F2)에 대해서도 세정 단계(S200)를 거침으로써, 향상된 강도를 갖도록 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다양한 형상을 가진 윈도우(100-C)나 형상이 변형되는 윈도우(100-F1, 100-F2)에 대해서 충분한 내충격성과 강도를 구현시킬 수 있다. 이에 따라, 다양한 전자 장치에 적용 가능한 윈도우가 제공될 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 200: 전자 패널
300: 하우징 유닛 S100: 초기 윈도우 제공 단계
S200: 세정 단계
300: 하우징 유닛 S100: 초기 윈도우 제공 단계
S200: 세정 단계
Claims (27)
- 전면 및 배면을 포함하는 베이스 기판; 및
상기 베이스 기판의 상기 배면에 배치된 베젤층을 포함하고,
상기 베이스 기판은 리튬 산화물을 포함하고,
상기 전면은 0.2㎚ 이상 3㎚ 이하의 범위의 조도(roughness)를 갖고,
상기 베이스 기판은 폴딩 가능한 윈도우. - 제1 항에 있어서,
상기 베이스 기판은 유리를 포함하는 윈도우. - 제1 항에 있어서,
상기 베이스 기판은 리튬 산화물(Li2O)을 포함하는 윈도우. - 제3 항에 있어서,
상기 베이스 기판은 인 산화물(P2O4)를 더 포함하는 윈도우. - 제2 항에 있어서,
상기 베이스 기판의 두께 방향을 따라 상기 전면으로부터 소정의 깊이 범위 내에서 압축 응력이 인가되는 윈도우. - 삭제
- 유리를 포함하고, 리튬 산화물 및 알칼리 금속 산화물을 포함하며 화학 강화된 초기 윈도우를 제공하는 단계; 및
상기 초기 윈도우를 세정하는 세정 단계를 포함하고,
상기 세정 단계는,
상기 초기 윈도우를 산성 환경에 제공하는 산 세정 단계; 및
상기 산 세정 단계를 거친 상기 초기 윈도우를 염기성 환경에 제공하는 염기 세정 단계를 포함하고,
상기 산성 환경은 산성 물질만을 포함하고,
상기 알칼리 금속 중 적어도 일부는 상기 산 세정 단계에서 상기 초기 윈도우로부터 제거되는 윈도우 제조 방법. - 제7 항에 있어서,
상기 산성 환경은 PH 2 이하인 윈도우 제조 방법. - 제8 항에 있어서,
상기 산성 환경은 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 및 염산(HCl) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 산성 용액을 포함하는 윈도우 제조 방법. - 제9 항에 있어서,
상기 산 세정 단계는 60℃ 이상 65℃ 이하의 온도에서 약 5분 이상 10분 이하의 시간 동안 진행되는 윈도우 제조 방법. - 제7 항에 있어서,
상기 염기성 환경은 PH 13 이상인 윈도우 제조 방법. - 제11 항에 있어서,
상기 염기성 환경은 수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 염기성 용액을 포함하는 윈도우 제조 방법. - 제7 항에 있어서,
상기 산 세정 단계를 거친 상기 윈도우는
알칼리 금속 및 알칼리 금속에 대해 소정의 함량 비를 가진 실리콘을 포함하는 제1 층; 및
상기 제1 층의 표면에 형성되고 상기 제1 층보다 높은 실리콘 함량 비를 가진 제2 층을 포함하는 윈도우 제조 방법. - 제13 항에 있어서,
상기 제2 층은,
상기 초기 윈도우 중 상기 산 세정 단계에서 알칼리 금속이 용출된 부분에 형성되는 윈도우 제조 방법. - 제14 항에 있어서,
상기 제2 층의 두께는 200㎚ 이상 500㎚ 이하인 윈도우 제조 방법. - 제15 항에 있어서,
상기 염기 세정 단계는 상기 제2 층을 상기 제1 층으로부터 제거하여 윈도우를 형성하는 윈도우 제조 방법. - 제7 항에 있어서,
상기 윈도우의 표면 조도는 상기 초기 윈도우의 표면 조도 이하의 값을 가진 윈도우 제조 방법. - 제17 항에 있어서,
상기 산 세정 단계를 거친 윈도우의 표면 조도는 상기 초기 윈도우의 표면 조도 이상인 윈도우 제조 방법. - 제7 항에 있어서,
상기 초기 윈도우 제공 단계는,
유리 기판을 제공하는 단계; 및
상기 유리 기판을 강화 처리하는 단계를 포함하고,
상기 강화 처리하는 단계는 이온 교환 처리를 포함하고,
상기 초기 윈도우 제공 단계는 강화 처리된 유리 기판을 제공하는 단계인 윈도우 제조 방법. - 제19 항에 있어서,
상기 초기 윈도우 제공 단계는,
모 기판을 제공하는 단계;
상기 모 기판을 커팅하여 복수의 단위 기판들을 형성하는 단계; 및
상기 단위 기판들의 측면들을 면취(chamfer)하는 단계를 더 포함하고,
상기 유리 기판은 상기 면취하는 단계를 거친 단위 기판들 중 어느 하나인 윈도우 제조 방법. - 제1 초기 기판이 형성되도록 유리 기판을 화학 강화 처리하는 단계; 및
제2 초기 기판이 형성되도록 상기 제1 초기 기판을 산성 용액에 제공하여 산 세정하는 단계; 및
윈도우가 형성되도록 상기 제2 초기 기판을 염기성 용액에 제공하여 염기 세정하는 단계를 포함하고,
상기 제1 초기 기판 및 상기 제2 초기 기판은 리튬 산화물을 포함하고,
상기 산 세정 단계에서 상기 제1 초기 기판을 구성하는 알칼리 금속 중 적어도 일부가 상기 제1 초기 기판으로부터 제거되고,
상기 윈도우의 조도는 0.2㎚ 이상 3㎚ 이하의 범위인 윈도우 제조 방법. - 제21 항에 있어서,
상기 유리 기판은 리튬 산화물을 포함하는 윈도우 제조 방법. - 제21 항에 있어서,
상기 화학 강화 단계는 탄산칼륨(K2CO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 인산칼륨(K3PO4), 인산나트륨(Na3PO4), 황산칼륨(K2SO4), 황산나트륨(Na2SO4), 수산화칼륨(KOH)을 포함하지 않는 윈도우 제조 방법. - 제23 항에 있어서,
상기 제2 초기 기판은 상기 제1 초기 기판으로부터 알칼리 금속이 용출되어 형성된 윈도우 제조 방법. - 제24 항에 있어서,
상기 제2 초기 기판은 상기 제1 초기 기판과 실질적으로 동일한 알칼리 금속 대비 실리콘 함유 비율을 가진 제1 층, 및 상기 제1 층의 표면에 형성되고 상기 제1 층보다 높은 알칼리 금속 대비 실리콘 함유 비율을 가진 제2 층을 포함하는 윈도우 제조 방법. - 제25 항에 있어서,
상기 제2 층은 상기 제1 층에 비해 상대적으로 높은 기공들을 가진 윈도우 제조 방법. - 제25 항에 있어서,
상기 윈도우는 상기 제2 초기 기판으로부터 상기 제2 층이 제거되어 형성된 윈도우 제조 방법.
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