KR102642606B1 - 윈도우 및 윈도우의 제조 방법 - Google Patents

윈도우 및 윈도우의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시예의 윈도우는 베이스영역 및 베이스영역 상에 배치되며 Li+, Na+, 및 K+ 이온을 포함하는 압축응력 영역을 포함하고, 압축응력 영역은 표면으로부터 베이스영역 방향으로 갈수록 K+ 이온의 농도가 감소되고, Na+ 이온의 농도 및 Li+ 이온의 농도는 각각 증가되는 제1 압축응력부 및 제1 압측응력부로부터 베이스영역 방향으로 갈수록 Na+ 이온의 농도는 감소되고, Li+ 이온의 농도는 증가되는 제2 압축응력부를 포함하여, 높은 표면 압축응력 값 및 우수한 내충격성을 가질 수 있다.

Description

윈도우 및 윈도우의 제조 방법{WINDOW AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 윈도우 및 그 윈도우의 제조 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 전자 장치의 커버 유리로 사용되는 윈도우 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
전자 장치는 윈도우, 하우징, 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, 우수한 강도 및 표면 내구성을 갖는 윈도우 강화 방법이 연구되고 있다.
본 발명의 목적은 표면의 압축 응력 특성 및 충격 강도를 개선한 윈도우를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 압축 응력 특성 및 충격 강도를 개선하기 위한 강화 공정을 포함한 윈도우 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 실시예의 윈도우는 베이스영역; 및 상기 베이스영역 상에 배치되며, Li+, Na+, 및 K+ 이온을 포함하는 압축응력 영역; 을 포함하고, 상기 압축응력 영역은 표면으로부터 상기 베이스영역 방향으로 갈수록 상기 K+ 이온의 농도가 감소되고, 상기 Na+ 이온의 농도 및 상기 Li+ 이온의 농도는 각각 증가되는 제1 압축응력부; 및 상기 제1 압축응력부에 인접하고, 상기 제1 압측응력부로부터 상기 베이스영역 방향으로 갈수록 상기 Na+ 이온의 농도는 감소되고, 상기 Li+ 이온의 농도는 증가되는 제2 압축응력부; 를 포함하는 윈도우를 제공한다.
상기 제1 압축응력부에서는 상기 표면에서 상기 베이스영역 방향으로 갈수록 압축응력값이 감소하며 제1 기울기를 갖는 제1 압축응력 패턴을 나타내고, 상기 제2 압축응력부에서는 상기 제1 압축응력부에서 상기 베이스영역 방향으로 갈수록 상기 압축응력값이 감소하며 상기 제1 기울기와 상이한 제2 기울기를 갖는 제2 압축응력 패턴을 나타내고, 상기 제1 기울기 및 상기 제2 기울기는 각각 상기 표면에서 상기 베이스영역 방향으로의 상기 윈도우의 깊이 증가에 따른 상기 압축응력값의 감소량일 수 있다.
상기 제1 기울기는 상기 제2 기울기보다 클 수 있다.
상기 제1 압축응력부에서의 밀도는 상기 제2 압축응력부에서의 밀도보다 클 수 있다.
상기 제2 압축응력부는 상기 K+ 이온을 포함하지 않을 수 있다.
상기 압축응력 영역의 두께는 130㎛ 이상 150㎛ 이하일 수 있다.
상기 제1 압축응력부의 두께는 5㎛ 이상 15㎛ 이하일 수 있다.
상기 표면에서의 압측응력은 650MPa 이상일 수 있다.
상기 베이스영역은 SiO2를 50wt% 이상 80wt% 이하로 포함하고, Al2O3을 10wt% 이상 30wt% 이하로 포함하며, Li2O3을 3wt% 이상 20wt% 이하로 포함할 수 있다.
평탄부 및 상기 평탄부에 이웃한 적어도 하나의 벤딩부를 포함할 수 있다.
일 실시예는 표면에 압축응력 영역을 포함하고, 상기 압축응력 영역은 상기 표면으로부터 중심 방향으로 갈수록 K+ 이온의 농도가 감소되고, Na+ 이온의 농도 및 Li+ 이온의 농도는 각각 증가되는 제1 압축응력부; 및 상기 제1 압축응력부에 인접하고, 상기 제1 압측응력부로부터 상기 중심 방향으로 갈수록 상기 Na+ 이온의 농도는 감소되고, 상기 Li+ 이온의 농도는 증가되는 제2 압축응력부; 를 포함하는 윈도우를 제공한다.
상기 제1 압축응력부에서는 상기 표면에서 상기 중심 방향으로 갈수록 압축응력값이 감소하며 제1 기울기를 갖는 제1 압축응력 패턴을 나타내고, 상기 제2 압축응력부에서는 상기 제1 압축응력부에서 상기 중심 방향으로 갈수록 상기 압축응력값이 감소하며 상기 제1 기울기 보다 큰 제2 기울기를 갖는 제2 압축응력 패턴을 나타내며, 상기 제1 기울기 및 상기 제2 기울기는 각각 상기 표면에서 상기 중심 방향으로의 상기 윈도우의 깊이 증가에 따른 상기 압축응력값의 감소량일 수 있다.
다른 실시예는 베이스 유리를 제공하는 단계; 및 상기 베이스 유리를 강화하는 단계; 를 포함하고, 상기 베이스 유리를 강화하는 단계는 상기 베이스 유리를 제1 강화 용융염(a first toughening molten salt)에서 제1 강화하는 단계; 제2 강화 용융염(a second toughening molten salt)에서 제2 강화하는 단계; 및 제3 강화 용융염(a third toughening molten salt)에서 제3 강화하는 단계; 를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 강화 용융염은 각각 KNO3 및 NaNO3를 포함하고, 상기 제2 강화 용융염에서의 상기 KNO3의 중량 비율은 상기 제1 강화 용융염 및 상기 제3 강화 용융염에서의 상기 KNO3의 중량 비율 보다 큰 윈도우 제조 방법을 제공한다.
상기 제2 강화 용융염에서 상기 KNO3 및 상기 NaNO3의 중량비는 91:9 내지 90:10일 수 있다.
상기 제1 강화 용융염 및 상기 제3 강화 용융염에서의 상기 KNO3 및 상기 NaNO3의 중량비는 각각 40:60 내지 60:40일 수 있다.
상기 베이스 유리는 SiO2, Al2O3, 및 Li2O3를 포함할 수 있다.
상기 베이스 유리는 SiO2를 50wt% 이상 80wt% 이하로 포함하고, Al2O3을 10wt% 이상 30wt% 이하로 포함하며, Li2O3을 3wt% 이상 20wt% 이하로 포함할 수 있다.
상기 베이스 유리는 Na2O를 더 포함할 수 있다.
상기 베이스 유리를 강화하는 단계는 350℃ 이상 450℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 제1 강화 용융염은 H2O3Si 또는 제올라이트를 더 포함할 수 있다.
일 실시예는 알칼리이온의 농도 프로파일이 서로 다른 압축응력부들을 포함하여 개선된 표면 강도 특성을 나타내는 윈도우를 제공할 수 있다.
일 실시예는 3단계 이상의 강화 단계를 포함하여, 우수한 충격 강도를 갖는 윈도우의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 전자 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전자 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시예예 따른 윈도우를 나타낸 사사도이다.
도 4는 일 실시예의 윈도우를 나타낸 단면도이다.
도 5a는 일 실시예의 윈도우에서의 이온농도 분포를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5b는 일 실시예의 윈도우에서의 압축응력 프로파일을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 각각 일 실시예에 따른 의 윈도우에서의 압축응력의 분포를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예의 윈도우 제조 방법에 대한 순서이다.
도 8은 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 강화 단계를 나타낸 순서도이다.
도 9는 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 강화 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
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.
한편, 본 출원에서 "직접 배치"된다는 것은 층, 막, 영역, 판 등의 부분과 다른 부분 사이에 추가되는 층, 막, 영역, 판 등이 없는 것을 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, "직접 배치"된다는 것은 두 개의 층 또는 두 개의 부재들 사이에 접착 부재 등의 추가 부재를 사용하지 않고 배치하는 것을 의미하는 것일 수 있다.
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 정의된 것으로 해석된다.
"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, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 및 일 실시예에 따른 윈도우의 제조 방법에 대하여 설명한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 도 1은 전자 장치를 나타낸 사시도이다. 도 1은 일 실시예의 윈도우를 포함하는 전자 장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 전자 장치의 분해 사시도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 윈도우의 사시도이다. 도 4는 일 실시예의 윈도우의 단면도이다. 도 5a는 일 실시예의 윈도우에서의 이온농도 분포를 나타낸 것이고, 도 5b는 일 실시예의 윈도우에서의 압축응력 프로파일을 나타낸 것이다.
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 방향축(DR1) 및 제2 방향축(DR2)이 정의하는 평면에 평행한 표시면(IS)에서 제3 방향축(DR3) 방향으로 영상(IM)을 표시할 수 있다. 영상(IM)이 표시되는 표시면(IS)은 전자 장치(EA)의 상부면(front surface)과 대응될 수 있으며, 윈도우(CW)의 상부면(FS)과 대응될 수 있다. 또한, 전자 장치(EA)는 제1 방향축(DR1)과 제2 방향축(DR2)이 정의하는 평면에 수직한 방향인 제3 방향축(DR3) 방향으로 소정의 두께를 갖는 입체 형상을 가질 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 일 실시예의 전자 장치(EA)에서 표시면(IS)은 표시 영역(DA) 및 표시 영역(DA)에 인접한 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)을 둘러싸고 배치되는 것으로 도시되었으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 표시 영역(DA)은 영상(IM)이 제공되는 부분으로 전자 패널(DP)의 액티브 영역(AA)에 대응하는 부분일 수 있다. 한편, 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 상부면(또는 전면)과 하부면(또는 배면)이 정의된다. 상부면과 하부면은 제3 방향축(DR3)을 기준으로 서로 대향(opposing)되고, 상부면과 하부면 각각의 법선 방향은 제3 방향축(DR3)과 평행할 수 있다. 한편, 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다. 이하, 제1 내지 제3 방향들은 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3)이 각각 지시하는 방향으로 동일한 도면 부호를 참조한다.
전자 장치(EA)는 윈도우(CW), 전자 패널(DP), 및 하우징(HAU)을 포함한다. 도 1 및 도 2에 도시된 일 실시예에 따른 전자 장치(EA)에서, 윈도우(CW)와 하우징(HAU)은 결합되어 전자 장치(EA)의 외관을 구성할 수 있다.
윈도우(CW)의 상부면(FS)은 상술한 바와 같이, 전자 장치(EA)의 상부면을 정의한다. 윈도우(CW)의 상부면(FS)은 투과 영역(TA) 및 베젤 영역(BZA)을 포함할 수 있다.
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(DP)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(CW)에 있어서, 베젤 영역(BZA)은 생략될 수도 있다.
윈도우(CW)는 유리 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 윈도우(CW)는 강화 처리된 강화 유리 기판일 수 있다. 윈도우(CW)는 유리의 광 투과율을 이용하여 투과 영역(TA)을 제공하고, 강화 처리된 표면을 포함하여 외부 충격으로부터 전자 패널(DP)을 안정적으로 보호할 수 있다.
윈도우(CW)는 일 실시예의 윈도우 제조 방법으로 제작된 것일 수 있다. 일 실시예의 윈도우 제조 방법은 베이스 유리를 강화 처리하는 복수의 강화 단계들을 포함하며, 각각의 강화 단계에서는 강화 용융염이 제공될 수 있다. 일 실시예의 윈도우 제조 방법에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
전자 패널(DP)은 전기적 신호에 따라 활성화될 수 있다. 본 실시예에서, 전자 패널(DP)은 활성화되어 전자 장치(EA)의 표시면(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(DP)은 활성화되어 상부면에 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(DP)은 액티브 영역(AA) 및 주변 영역(NAA)을 포함할 수 있다. 액티브 영역(AA)은 영상(IM)을 제공하는 영역일 수 있다. 투과 영역(TA)은 액티브 영역(AA)의 적어도 일부와 중첩할 수 있다.
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(DP)은 복수의 화소들(PX)을 포함할 수 있다. 화소(PX)는 전기적 신호에 응답하여 광을 표시한다. 화소들(PX)이 표시하는 광들은 영상(IM)을 구현한다. 화소(PX)는 표시 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시 소자는 유기발광소자, 양자점 발광소자, 액정 커패시터, 전기 영동 소자, 또는 전기 습윤 소자 등일 수 있다.
하우징(HAU)은 전자 패널(DP)의 하측에 배치될 수 있다. 하우징(HAU)은 상대적으로 높은 강성을 가진 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징(HAU)은 유리, 플라스틱, 또는 메탈로 구성된 복수 개의 프레임 및/또는 플레이트를 포함할 수 있다. 하우징(HAU)은 소정의 수용 공간을 제공한다. 전자 패널(DP)은 수용 공간 내에 수용되어 외부 충격으로부터 보호될 수 있다.
도 3는 일 실시예에 따른 윈도우(CW-a)를 도시한 사시도이다. 도 2에서 도시된 일 실시예의 윈도우(CW)와 비교하여 도 3에 도시된 일 실시예의 윈도우(CW-a)는 벤딩축(BX)을 중심으로 벤딩된 벤딩부(BA)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서 윈도우(CW-a)는 평탄부(FA) 및 벤딩부(BA)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 벤딩축(BX)은 제2 방향축(DR2)을 따라 연장되고 윈도우(CW-a)의 하부면(RS) 측에 제공될 수 있다. 평탄부(FA)는 제1 방향축(DR1) 및 제2 방향축(DR2)이 정의하는 평면과 평행한 부분일 수 있다. 벤딩부(BA)는 평탄부(FA)에 이웃하며 휘어진 형상을 갖는 곡면 부분일 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면 벤딩부(BA)는 평탄부(FA)의 양측에 인접한 부분으로 평탄부(FA)로부터 하측으로 절곡된 부분일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 벤딩부(BA)는 평탄부(FA)의 일측에만 인접하여 배치되거나, 또는 평면상에서 평탄부(FA)의 4개의 측면에 모두 인접하여 배치되는 것일 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 윈도우의 단면도이다. 도 4는 도 2에 도시된 윈도우(CW)에서 I-I'선에 대응하는 부분을 나타낸 단면도이다. 한편, 이하 일 실시예의 윈도우(CW)에 대하여는 도 2에서 도시된 윈도우(CW)의 단면을 기초로하여 설명하나 이러한 설명 내용은 도 3에 도시된 일 실시예의 윈도우(CW-a)에 대하여도 동일하게 적용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 윈도우(CW)는 외부로 노출되는 표면인 상부면(FS)과 하부면(RS)을 포함한다. 윈도우(CW)의 상부면(FS)은 전자 장치(EA)의 외부로 노출되며, 전자 장치(EA)의 상부면을 정의한다. 윈도우(CW)의 하부면(RS)은 제3 방향축(DR3) 방향에서 상부면(FS)과 대향된다.
일 실시예의 윈도우(CW)는 압축응력 영역(CSL)을 포함하는 것일 수 있다. 압축응력 영역(CSL)은 윈도우(CW)의 표면에 인접하여 형성된 것일 수 있다. 압축응력 영역(CSL)은 윈도우(CW)의 표면으로부터 두께 방향으로 소정의 깊이로 형성된 것일 수 있다. 본 명세서에서 압축응력 영역(CSL)은 윈도우(CW)의 표면인 상부면(FS) 또는 하부면(RS)으로부터 압축응력(Compressive Stress)이 0이 되는 지점까지의 영역을 나타내는 것일 수 있다. 도 4를 참조하면, 일 실시예의 윈도우(CW)는 상부면(FS) 및 하부면(RS)에 인접하여 윈도우(CW)의 중심(MP)을 기준으로 서로 대칭되도록 형성된 두 개의 압축응력 영역(CSL)을 포함하는 것일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 압축응력 영역(CSL)은 윈도우(CW)의 상부면(FS)에만 인접하여 제공되거나, 또는 상부면(FS) 및 하부면(RS)에 인접한 압축응력 영역들(CSL)이 윈도우(CW)의 중심(MP)을 기준으로 비대칭적으로 제공될 수도 있다.
일 실시예의 윈도우(CW)에서 베이스영역(BSL)은 압축응력 영역들(CSL) 사이에 제공되는 부분일 수 있다. 베이스영역(BSL)은 이후 설명하는 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 베이스 유리를 강화하는 단계 중 강화 용융염에 의한 이온 교환이 이루어지지 않은 부분일 수 있다.
압축응력 영역(CSL)은 Li+, Na+, 및 K+ 이온을 포함할 수 있다. 압축응력 영역(CSL)은 표면인 상부면(FS) 또는 하부면(RS)에 인접한 제1 압축응력부(CSP1) 및 베이스영역(BSL)에 인접한 제2 압축응력부(CSP2)를 포함할 수 있다. 제2 압축응력부(CSP2)는 제1 압축응력부(CSP1)에 인접하여 배치되는 부분일 수 있다.
도 5a에서는 일 실시예의 윈도우(CW)에 대한 Li+, Na+, 및 K+ 이온농도의 분포를 각각 나타내었다. 도 5a에서 가로축은 윈도우(CW)의 표면인 깊이 0인 부분으로부터 중심(MP) 방향으로의 깊이를 나타낸 것이고, 세로축은 상대적인 이온농도를 나타낸 것이다.
도 5a를 참조하면, 제1 압축응력부(CSP1)는 표면(FS, RS)으로부터 베이스영역(BSL) 방향으로 갈수록 K+ 이온의 농도가 감소되고, Na+ 이온의 농도 및 Li+ 이온의 농도는 각각 증가되는 부분일 수 있다. 제2 압축응력부(CSP2)는 베이스영역(BSL) 방향으로 갈수록 Na+ 이온의 농도는 감소되고, Li+ 이온의 농도는 증가되는 부분일 수 있다.
일 실시예의 윈도우(CW)에서 제1 압축응력부(CSP1)는 Li+, Na+, 및 K+ 이온을 모두 포함하고, 제2 압축응력부(CSP2)는 K+ 이온을 포함하지 않는 부분일 수 있다. 한편, 베이스영역(BSL)에서의 Li+ 이온의 농도 및 Na+ 이온의 농도는 일정한 수준으로 유지될 수 있다.
제1 압축응력부(CSP1)는 후술하는 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 제2 강화 단계(S530, 도 8) 및 제3 강화 단계(S550, 도 8)를 거쳐 형성되는 압축응력 영역에 해당할 수 있다. 또한, 제2 압축응력부(CSP2)는 제1 강화 단계(S510, 도 8)에서 형성되는 압축응력 영역에 해당할 수 있다.
표면(상부면 또는 하부면)으로부터의 압축응력 영역(CSL)의 두께(tDOC)는 윈도우(CW) 전체 두께(tCW)의 10% 이상일 수 있다. 압축응력 영역(CSL)의 두께(tDOC)는 윈도우(CW)의 상부면(FS) 또는 하부면(RS)으로부터 압축응력값이 0이 되는 지점까지의 윈도우(CW)의 깊이 방향으로의 두께를 나타낸 것이다.
또한, 제1 압축응력부(CSP1)의 두께(tDOL-K)는 윈도우(CW)의 상부면(FS) 또는 하부면(RS)으로부터 K+ 이온의 농도가 0이되는 지점까지의 두께를 나타낸 것일 수 있다. 즉, 제1 압축응력부(CSP1)는 K+ 이온 교환에 의해 형성된 층일 수 있다.
압축응력 영역(CSL)의 두께(tDOC)는 130㎛ 이상 150㎛ 이하일 수 있다. 또한, 제1 압축응력부(CSP1)의 두께(tDOL-K)는 5㎛ 이상 15㎛ 이하일 수 있다. 윈도우(CW)는 전체 두께(tCW)의 10% 이상인 압축응력 영역(CSL)을 포함하여 개선된 내충격성을 나타낼 수 있다.
한편, 윈도우(CW)의 두께(tCW)는 0.3mm 이상 1.0mm 이하일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예의 윈도우(CW)의 두께(tCW)는 0.7mm 이상 0.9mm 이하일 수 있다. 일 실시예의 윈도우(CW)는 0.3mm 이상 1.0mm 이하의 얇은 두께를 가짐으로써 상술한 일 실시예의 전자 장치(EA, 도 1)의 커버윈도우로 사용되어 전자 장치(EA, 도 1)가 슬림화 및 경량화 되도록 할 수 있다.
일 실시예의 윈도우(CW)는 SiO2, Al2O3, 및 Li2O3를 포함하는 베이스 유리를 화학 강화하여 제공되는 것일 수 있다. 따라서, 베이스영역(BSL)은 SiO2, Al2O3, 및 Li2O3를 포함하는 것일 수 있다. 베이스영역(BSL)은 SiO2를 50wt% 이상 80wt% 이하로 포함하고, Al2O3을 10wt% 이상 30wt% 이하로 포함하며, Li2O3을 3wt% 이상 20wt% 이하로 포함할 수 있다.
한편, 도 5a에서는 일측 표면으로부터의 중심(MP)까지의 알칼리 이온(Li+, Na+, 및 K+ 이온)의 이온농도 분포를 나타내었으나, 타측 표면으로부터 중심(MP)까지의 알칼리 이온(Li+, Na+, 및 K+ 이온)의 이온농도 분포도 동일하게 나타날 수 있다.
한편, 일 실시예의 윈도우(CW)에서 밀도 값은 제1 압축응력부(CSP1)에서 가장 높게 나타나고 중심(MP)으로 갈수록 밀도 값이 낮아지는 것일 수 있다. 제2 압축응력부(CSP2)에서의 밀도는 제1 압축응력부(CSP1)에서의 밀도 보다 낮고, 베이스영역(BSL)에서의 밀도보다 높은 것일 수 있다.
도 5b는 일 실시예의 윈도우(CW)에서 압축응력 프로파일을 예시적으로 나타낸 것이다. 도 5b는 후술하는 일 실시예의 윈도우 제조 방법으로 제조된 윈도우(CW)에 대한 압축응력 프로파일을 나타낸 것일 수 있다. 도 5b에서 압축응력을 나타낸 축의 화살표 방향은 압축응력이 증가되는 방향에 해당한다. 한편, 도 5b에서는 일측 표면으로부터의 중심(MP)까지의 압축응력 파일을 나타내었으나, 타측 표면으로부터 중심(MP)까지의 압축응력 프로파일도 동일하게 나타날 수 있다.
도 5b를 참조하면, 일 실시예의 윈도우(CW)는 상부면(FS) 및 하부면(RS)에서 각각 최대 압축응력 값을 나타내고 윈도우(CW)의 중심(MP) 방향으로 갈수록 점차적으로 감소된 압축응력 값을 나타낼 수 있다. 한편, 압축응력 영역(CSL) 두께(tDOC-) 이상에서는 압축응력 값이 음(-)의 값을 나타낼 수 있다. 음의 압축응력 값은 인장력일 수 있다.
압축응력 영역(CSL)에서의 압축응력 프로파일은 적어도 하나의 변곡점(CS_T)을 가질 수 있다. 도 5b에서 변곡점(CS_T)은 제1 압축응력부(CSP1)와 제2 압축응력부(CSP2)의 경계에 해당하는 부분에서 나타날 수 있다. 일 실시예의 윈도우(CW)는 적어도 하나의 변곡점(CS_T)을 포함하는 압축응력 프로파일을 나타낼 수 있다.
일 실시예의 윈도우(CW)의 제1 압축응력부(CSP1)에서는 제1 기울기를 갖는 제1 압축응력 패턴(PT1)을 나타내고, 제2 압축응력부(CSP2)는 제2 기울기를 갖는 제2 압축응력 패턴(PT2)을 나타낼 수 있다. 한편, 제1 압축응력부(CSP1)와 제2 압축응력부(CSP2)에서의 압축응력 프로파일의 기울기는 윈도우(CW)의 표면에서 베이스영역(BSL) 방향으로의 윈도우(CW)의 깊이 증가에 따른 압축응력값의 감소량에 해당한다.
제1 압축응력부(CSP1)에서의 제1 압축응력 패턴(PT1)의 제1 기울기는 윈도우(CW)의 깊이 증가량 △t1에 대한 압축응력값의 감소량 △CS1의 비율일 수 있다. 또한, 제2 압축응력부(CSP2)에서의 제2 압축응력 패턴(PT2)의 제2 기울기는 윈도우(CW)의 깊이 증가량 △t2에 대한 압축응력값의 감소량 △CS2의 비율일 수 있다.
△t1은 표면으로부터 제1 압축응력부(CSP1)의 두께(tDOL-K) 까지의 증가량이고, △CS1은 표면에서의 압축응력값(K'_CS)과 변곡점(CS_T)에서의 압축응력값(K'_CS1)의 차이에 해당한다. 또한, △t2는 제1 압축응력부(CSP1)로부터 제2 압축응력부(CSP2)까지의 깊이 증가량이고, △CS2는 변곡점(CS_T)에서의 압축응력값(K'_CS1)에 해당한다.
도 5b를 참조하면, 제1 압축응력부(CSP1)에서의 압축응력값의 변화량은 제2 압축응력부(CSP2)에서의 압축응력값의 변화량보다 큰 것일 수 있다. 즉, 제1 기울기는 제2 기울기보다 큰 것일 수 있다. 한편, 압축응력 프로파일에서 나타나는 변곡점(CS_T)은 제1 압축응력 패턴(PT1)의 제1 기울기에서 제2 압축응력 패턴(PT2)의 제2 기울기로 변경되는 지점일 수 있다.
일 실시예의 윈도우(CW) 표면에서의 압축응력값은 650MPa 이상일 수 있다. 650MPa 이상의 최대 표면 압축응력값을 가짐으로써 일 실시예의 윈도우(CW)는 우수한 내충격성을 나타낼 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 일 실시예의 윈도우에서의 압축응력 프로파일의 실시예들을 각각 예시적으로 도시한 것이다. 도 6a 내지 도 6c에서 나타낸 압축응력 프로파일은 도 5b에서 도시한 압축응력 프로파일이 2개의 압축응력 패턴을 나타내는 것과 비교하여 3개의 패턴부들을 포함하는 것일 수 있다.
제1 패턴부(PT1_a, PT1_b, PT1_c)는 제2 압축응력부(CSP2, 도 4)에서의 압축응력 프로파일에 해당한다. 제2 패턴부(PT2_a, PT2_b, PT2_c) 및 제3 패턴부(PT3_a, PT3_b, PT3_c)는 제1 압축응력부(CSP1, 도 4)에서의 압축응력 프로파일에 해당한다. 제3 패턴부(PT3_a, PT3_b, PT3_c)는 제1 압축응력부(CSP1, 도 4) 내에서 윈도우의 표면에서부터 변곡점까지의 압축응력 프로파일에 해당한다. 제2 패턴부(PT2_a, PT2_b, PT2_c)는 제1 패턴부(PT1_a, PT1_b, PT1_c)와 제3 패턴부(PT3_a, PT3_b, PT3_c) 사이에 배치되는 부분의 압축응력 프로파일에 해당한다. 즉, 제2 패턴부(PT2_a, PT2_b, PT2_c)는 제1 압축응력부(CSP1, 도 4)에 포함되는 압축응력값(K_CS)으로부터 두께 tDOL-K에서의 압축응력값(K'_CS1) 까지의 압축응력의 변화 프로파일에 해당한다.
도 6a 내지 도 6c에 도시된 압축응력 프로파일은 후술하는 일 실시예의 윈도우 제조 방법에 의해 제조된 윈도우에 대한 압축응력을 나타낸 것일 수 있다. 즉, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 압축응력 프로파일은 순차적으로 진행되는 3단계의 강화 단계로부터 얻어지는 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 패턴부(PT1_a, PT1_b, PT1_c)는 제1 강화 단계로부터 형성되는 압축응력 프로파일이고, 제2 패턴부(PT2_a, PT2_b, PT2_c) 및 제3 패턴부(PT3_a, PT3_b, PT3_c)는 각각 제2 강화 단계 및 제3 강화 단계 수행에 따라 형성되는 압축응력 프로파일에 해당할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c에서 K'_CS는 표면에서의 최종 압축응력 값이고, K_CS는 제2 패턴부(PT2_a, PT2_b, PT2_c)에서 제3 패턴부(PT3_a, PT3_b, PT3_c)로 변경되는 변곡점에서의 압축응력 값이며, K'_CS1은 제1 패턴부(PT1_a, PT1_b, PT1_c)에서 제2 패턴부(PT2_a, PT2_b, PT2_c)로 변경되는 변곡점에서의 압축응력 값에 해당한다.
도 6a 내지 도 6c는 서로 상이한 제3 패턴부(PT3_a, PT3_b, PT3_c) 형상을 갖는 압축응력 프로파일을 도시하였다. 즉, 일 실시예의 윈도우(CW)는 도 6a에 도시된 바와 같이 제3 패턴부(PT3_a)에서 압축응력값은 표면으로 갈수록 증가되는 것일 수 있다.
또한, 도 6b 및 도 6c를 참조하면, 제3 패턴부(PT3_b, PT3_c)에서의 압축응력값은 표면으로 갈수록 감소되는 것일 수 있다. 도 6b는 표면에서의 최종적인 압축응력 값 K'_CS와 제2 패턴부(PT2_b)에서 제3 패턴부(PT3_b)로 변경되는 변곡점에서의 압축응력 값 K_CS의 차이가 크지 않은 경우를 나타낸 것이다. 이와 비교하여, 도 6c에서는 표면에서의 최종적인 압축응력 값 K'_CS가 제2 패턴부(PT2_c)에서 제3 패턴부(PT3_c)로 변경되는 변곡점에서의 압축응력 값 K_CS 보다 현저하게 작아지는 경우를 나타낸 것이다.
즉, 일 실시예의 윈도우는 도 5b 또는 도 6a에서 도시된 바와 같이 표면에서 가장 큰 압축응력 값을 갖는 압축응력 프로파일을 나타내거나, 또는 도 6b 또는 도 6c에서 도시된 바와 같이 표면에서 압축응력값이 일부 감소된 압축응력 프로파일을 나타낼 수 있다.
일 실시예의 윈도우는 표면에서 중심 방향으로의 윈도우의 깊이 증가에 따른 압축응력 값의 감소량인 기울기가 상대적으로 크고 표면에 인접한 제1 압축응력부 및 제1 압축응력부와 비교하여 상대적으로 작은 압축응력 값의 기울기를 갖는 제2 압축응력부를 포함하여 우수한 표면 강도를 나타낼 수 있다. 또한, 일 실시예의 윈도우는 표면으로부터 중심 방향으로 갈수록 K+ 이온의 농도가 감소되고, Na+ 이온의 농도 및 Li+ 이온의 농도는 각각 증가되는 제1 압축응력부 및 중심 방향으로 갈수록 Na+ 이온의 농도는 감소되고, Li+ 이온의 농도는 증가되는 제2 압축응력부를 압축응력 영역에 포함하여 높은 표면 압축응력 값을 가지면서 우수한 내충격성을 나타낼 수 있다.
이하 도 7 내지 도 9 등을 참조하여 일 실시예의 윈도우 제조 방법에 대하여 설명한다. 일 실시예의 윈도우 제조 방법에 대한 설명에서 상술한 일 실시예의 윈도우에 대한 설명과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며 차이점을 위주로 설명한다.
도 7은 일 실시예의 윈도우 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 일 실시예의 윈도우 제조 방법은 베이스 유리를 제공하는 단계(S100) 및 베이스 유리 강화 단계(S500)를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예의 윈도우 제조 방법은 베이스 유리를 제공하는 단계(S100) 이후에 베이스 유리를 연마하는 단계(S300)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예의 윈도우의 제조 방법에 있어서, 베이스 유리를 제공하는 단계(S100)에서 제공되는 베이스 유리는 플로트 공법(float process)에 의하여 제조된 것일 수 있다. 또한, 제공되는 베이스 유리는 다운 드로우 공법(down draw process) 방법 또는 퓨전 공법(fusion process) 방법에 의하여 제조된 것일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제공되는 베이스 유리는 예시되지 않은 다양한 방법에 의하여 제조된 것일 수 있다.
베이스 유리를 제공하는 단계(S100)에서 제공되는 베이스 유리는 사용 용도를 고려하여 베이스 유리 강화 단계(S500) 이전에 절단되어 제공되는 것일 수 있다. 예를 들어, 베이스 유리 연마 단계(S300) 이전에 절단된 유리가 제공되며 절단된 베이스 유리의 측면 및 상부면 등이 연마될 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제공되는 베이스 유리는 최종적으로 적용되는 제품의 크기와 일치되지 않는 크기로 제공되고, 이후 일 실시예의 윈도우 제조 공정 이후에 최종 제품 적용 크기로 절단되어 가공되는 것일 수 있다.
베이스 유리는 플랫(flat)한 것일 수 있다. 또한, 베이스 유리는 벤딩(bending)된 것일 수 있다. 예를 들어, 최종적으로 적용되는 제품의 크기를 고려하여 재단되어 제공되는 베이스 유리는 가운데 부분을 기준으로 볼록하거나 오목하게 벤딩된 것일 수 있다. 또는 베이스 유리는 외곽 부분에 벤딩된 부분을 포함하는 것일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스 유리는 다양한 형상으로 제공될 수 있다.
베이스 유리를 제공하는 단계(S100)에서 제공되는 베이스 유리는 SiO2, Al2O3, 및 Li2O3를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 베이스 유리는 SiO2를 50wt% 이상 80wt% 이하로 포함하고, Al2O3을 10wt% 이상 30wt% 이하로 포함하며, Li2O3을 3wt% 이상 20wt% 이하로 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에서 베이스 유리는 SiO2, Al2O3, Li2O3, 및 Na2O를 포함하는 것일 수 있다. 한편, 베이스 유리는 SiO2, Al2O3, Li2O3, 및 Na2O 이외에 추가적으로 P2O5, K2O, MgO 및 CaO 중 적어도 하나를 더 포함하는 것일 수 있다.
베이스 유리를 제공하는 단계(S100) 이후에 베이스 유리 연마하는 단계(S300)가 진행될 수 있다. 다양한 방식으로 절단되어 제공되는 베이스 유리의 절단면인 측면은 연마제 등을 이용하여 연마될 수 있다. 또한, 제공되는 베이스 유리의 상부면도 연마제 등을 이용하여 가공될 수 있다.
베이스 유리 강화 단계(S500)는 베이스 유리에 강화 용융염을 제공하여 베이스 유리를 화학 강화 처리하는 단계일 수 있다. 즉, 베이스 유리 강화 단계(S500)는 강화 용융염에 베이스 유리를 침지하여 이온 교환법으로 베이스 유리의 표면을 강화하는 단계일 수 있다. 베이스 유리에 제공되는 강화 용융염은 2종 이상의 알칼리 이온을 포함하는 것일 수 있다.
베이스 유리 강화 단계(S500)는 베이스 유리 표면의 상대적으로 이온 반경이 작은 알칼리 금속 이온을 이온 반경이 보다 큰 알칼리 금속 이온으로 교환하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 베이스 유리 표면의 Li+ 또는 Na+ 등의 이온들을 각각 강화 용융염에서 제공되는 Na+ 또는 K+ 이온 등으로 교환하여 표면 강화가 이루어 질 수 있다. 베이스 유리 강화 단계(S500)를 거쳐 제조된 윈도우는 표면에 압축응력 영역(CSL, 도 4)을 포함할 수 있다. 압축응력 영역(CSL, 도 4)은 윈도우(CW)의 상부면(FS) 및 하부면(RS) 중 적어도 하나의 면에 형성된 것일 수 있다.
일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 베이스 유리 강화 단계(S500)는 3단계의 강화 단계를 포함할 수 있다. 도 8은 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 베이스 유리 강화 단계(S500)를 나타낸 순서도이다. 베이스 유리 강화 단계(S500)는 제1 강화 용융염에서 제1 강화 단계(S510), 제2 강화 용융염에서 제2 강화 단계(S530), 및 제3 강화 용융염에서 제3 강화 단계(S550)를 포함할 수 있다. 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 제1 내지 제3 강화 단계(S510, S530, S550)는 순차적으로 진행되는 것일 수 있다. 제1 내지 제3 강화 단계(S510, S530, S550)는 별개의 공정으로 진행되는 것일 수 있다.
제1 내지 제3 강화 단계(S510, S530, S550)에서 제공되는 제1 내지 제3 강화 용융염들은 각각 Li+, Na+, K+, Rb+ 및 Cs+로 이루어진 군으로부터 선택되는 2종 이상의 이온을 포함하는 용융염일 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 강화 단계(S510, S530, S550)에서 제공되는 강화 용융염들은 각각 혼합염으로 KNO3 및 NaNO3의 용융염을 포함하는 것일 수 있다.
한편, 제1 내지 제3 강화 단계(S510, S530, S550)에서 제공되는 강화 용융염들에서 KNO3 및 NaNO3의 용융염의 비율은 각 단계에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 제2 강화 단계(S530)에서 사용되는 제2 강화 용융염에 포함된 KNO3 및 NaNO3의 용융염의 중량 비율은 제1 강화 단계(S510)에서 사용되는 제1 강화 용융염에 포함된 KNO3 및 NaNO3의 용융염의 중량 비율과 상이할 수 있다. 또한, 제2 강화 단계(S530)에서 사용되는 제2 강화 용융염에 포함된 KNO3 및 NaNO3의 용융염의 중량 비율은 제3 강화 단계(S550)에서 사용되는 제3 강화 용융염에 포함된 KNO3 및 NaNO3의 용융염의 중량 비율과도 상이할 수 있다. 제2 강화 용융염에서의 KNO3의 중량비율은 제1 강화 용융염 또는 제3 강화 용융염에서의 KNO3의 중량비율 보다 큰 것일 수 있다.
예를 들어, 제2 강화 용융염에서의 KNO3 및 NaNO3의 용융염의 중량비는 91:9 내지 90:10 일 수 있다. 즉, 제2 강화 용융염은 KNO3 및 NaNO3 중 상대적으로 KNO3를 다량 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 제1 강화 단계(S510)에서 사용된 제1 강화 용융염은 KNO3 및 NaNO3를 50:50의 중량비로 포함하는 것일 수 있다. 이와 비교하여 제2 강화 단계(S530)에서 사용된 제2 강화 용융염은 KNO3 및 NaNO3를 92:8의 중량비로 포함하는 것일 수 있다. 또한, 제3 강화 단계(S550)에서 사용된 제1 강화 용융염은 KNO3 및 NaNO3를 50:50의 중량비로 포함하는 것일 수 있다.
또한, 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 제3 강화 단계(S550)는 제1 강화 단계(S510) 또는 제2 강화 단계(S530)에 비하여 짧은 시간 동안 진행되는 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 강화 단계(S510) 및 제2 강화 단계(S530)는 각각 120분 내지 240분 동안 진행되며, 이와 비교하여 제3 강화 단계(S550)는 10분 내지 60분 동안 진행되는 것일 수 있다.
일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 베이스 유리 강화 단계(S500)는 350℃ 이상 450℃ 이하의 온도에서 수행되는 것일 수 있다. 예를 들어, 베이스 유리 강화 단계(S500)는 380℃ 이상 400℃ 이하의 온도에서 수행되는 것일 수 있다. 한편, 제2 강화 단계(S530)의 공정 온도는 제1 강화 단계(S510) 또는 제3 강화 단계(S550)의 공정 온도보다 낮을 수 있다.
제1 강화 단계에서 강화 용융염은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 강화 용융염은 KNO3 및 NaNO3 이외에 H2O3Si 또는 제올라이트를 더 포함하는 것일 수 있다.
도 9는 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 강화 용융염을 제공하여 베이스 유리를 강화하는 강화 단계(S500)를 도식적으로 나타낸 것이다. 도 9에서는 강화 단계(S300)가 진행되는 강화처리 유닛(HU)을 예시적으로 나타내었다. 도 9의 강화처리 유닛(HU)은 강화 단계(S500)를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 것으로 강화처리 유닛(HU)의 형태가 도 9에 도시된 것에 한정되는 것은 아니다.
도 9의 도시에서 강화처리 유닛(HU)은 용융된 강화 용융염(ML)을 담고 있는 탱크부(HT), 탱크부(HT)를 감싸고 배치되며 탱크부(HT) 내의 강화 용융염(ML)에 열을 가하는 히팅부(HP), 제공된 베이스 유리(BG)를 강화 용융염(ML)에 침지시키기 위하여 베이스 유리(BG)를 고정하고 베이스 유리(BG)를 상하 방향으로 이동시키는 구동부(HD), 및 강화처리 유닛(HU)의 동작을 제어하는 제어부(HC)를 포함할 수 있다. 제어부(HC)는 탱크부(HT) 내에 담겨있는 강화 용융염(ML)의 온도를 제어하는 것일 수 있다. 예를 들어, 제어부(HC)는 히팅부(HP)를 제어하여 강화 용융염(ML)을 일정 온도로 가열하고 가열된 온도로 강화 용융염(ML)의 온도가 유지되도록 할 수 있다. 예를 들어, 히팅부(HP)는 강화 용융염(ML)을 가열하기 위하여 열을 제공하는 것이며 또는 히팅부(HP)는 가열된 강화 용융염(ML)의 온도가 유지될 수 있도록 하는 단열부의 기능을 할 수 있다. 베이스 유리(BG)는 강화 용융염(ML)에 전체가 담기도록 배치될 수 있다.
한편, 도 9에서는 구동부(HD)에 고정되어 강화 용융염(ML) 내에서 처리되는 베이스 유리(BG)를 두 개만 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 강화 용융염(ML) 내에서 처리되는 베이스 유리(BG)는 하나이거나 또는 복수 개일 수 있다.
도 9를 참조하면, 강화 단계(S500)는 강화처리 유닛(HU)에서 강화 용융염(ML)에 베이스 유리(BG)를 침지하여 진행될 수 있다. 한편, 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 제1 내지 제3 강화 단계(S510, S530, S550)는 각각 별개의 강화처리 유닛(HU)에서 수행될 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 동일한 강화 용융염을 사용하는 강화단계는 동일한 강화처리 유닛(HU)에서 수행될 수 있다.
아래 표 1 및 표 2는 비교예의 윈도우와 일 실시예의 윈도우의 윈도우 제조 방법의 공정 조건 및 이로부터 제조된 비교예 및 실시예의 윈도우의 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.
비교예와 실시예는 동일한 베이스 유리를 강화처리한 것으로 비교예는 2단계 강화 공정을 진행하여 강화된 윈도우에 대한 평가 결과이며, 실시예는 3단계 강화 공정을 진행하여 강화된 윈도우에 대한 평가 결과이다.
윈도우 제조 방법에서 강화 단계는 아래의 표 1의 조건으로 진행하였다.
구분 조건 실시예 비교예
1차 강화 온도 (℃) 395 395
시간 (min) 240 240
염비 K:Na 50:50 50:50
2차 강화 온도 (℃) 380 380
시간 (min) 150 150
염비 K:Na 92:08 92:08
3차 강화 온도 (℃) 395 -
시간 (min) 15
염비 K:Na 50:50
실시예와 비교예의 조건으로 제작된 윈도우에 대한 평가 결과는 아래 표 2에 나타내었다.
구분 압축응력(MPa) tDOL-K (㎛) tDOC (㎛) 파손한계 높이(cm)
실시예 699.7 6.2 133.0 60.5
비교예 681.6 5.8 138.7 56.0
표 2에서 나타낸 파손한계 높이는 윈도우의 표면 강도를 평가하는 방법으로 평가를 위한 윈도우 상에 볼(ball)을 위치 시킨 후에 소정의 무게를 갖는 추를 볼 위로 낙하시켰을 때 윈도우가 파손되는 높이를 평가한 것이다. 즉, 파손한계 높이가 높게 나올수록 높은 충격강도를 갖는 것임을 확인할 수 있다.
표 2의 결과를 참조하면, 실시예의 윈도우는 비교예 윈도우와 비교하여 유사한 압축응력값과 압축응력 영역의 깊이를 나타내었으나, 파손한계 높이에 있어서는 개선된 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
즉, 일 실시예의 윈도우 제조 방법은 부가적인 제3 강화단계를 포함하여 압축응력 영역에서 비교예와 상이한 이온농도 분포 및 압축응력 프로파일을 가짐으로써 표면에서의 압축응력값이나 압축응력 영역이 유사한 경우에 있어서도 보다 개선된 내충격성을 나타낼 수 있다.
일 실시예의 윈도우는 표면에서 높은 압축응력값을 가지면서 상이한 이온농도 분포를 갖는 제1 압축응력부 및 제2 압축응력부를 포함하여 개선된 내충격성을 가질 수 있다. 또한, 일 실시예의 윈도우 제조 방법은 3단계의 강화 단계를 포함하고, 2번째 강화 단계에서의 K+이온을 포함하는 염의 비율을 높게 함으로써 높은 표면 압축응력값을 가지면서 내충격성도 우수한 윈도우를 제공할 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.
CW, CW-a : 윈도우 CSL : 압축응력 영역
CSP1 : 제1 압축응력부 CSP2 : 제2 압축응력부

Claims (20)

  1. 베이스영역; 및
    상기 베이스영역 상에 배치되며, Li+, Na+, 및 K+ 이온을 포함하는 압축응력 영역; 을 포함하고,
    상기 압축응력 영역은
    표면으로부터 상기 베이스영역 방향으로 갈수록 상기 K+ 이온의 농도가 감소되고, 상기 Na+ 이온의 농도 및 상기 Li+ 이온의 농도는 각각 증가되는 제1 압축응력부; 및
    상기 제1 압축응력부에 인접하고, 상기 제1 압측응력부로부터 상기 베이스영역 방향으로 갈수록 상기 Na+ 이온의 농도는 감소되고, 상기 Li+ 이온의 농도는 증가되는 제2 압축응력부; 를 포함하는 윈도우.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 압축응력부에서는 상기 표면에서 상기 베이스영역 방향으로 갈수록 압축응력값이 감소하며 제1 기울기를 갖는 제1 압축응력 패턴을 나타내고,
    상기 제2 압축응력부에서는 상기 제1 압축응력부에서 상기 베이스영역 방향으로 갈수록 상기 압축응력값이 감소하며 상기 제1 기울기와 상이한 제2 기울기를 갖는 제2 압축응력 패턴을 나타내고,
    상기 제1 기울기 및 상기 제2 기울기는 각각 상기 표면에서 상기 베이스영역 방향으로의 상기 윈도우의 깊이 증가에 따른 상기 압축응력값의 감소량인 윈도우.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 기울기는 상기 제2 기울기보다 큰 윈도우.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 압축응력부에서의 밀도는 상기 제2 압축응력부에서의 밀도보다 큰 윈도우.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 압축응력부는 상기 K+ 이온을 포함하지 않는 윈도우.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 압축응력 영역의 두께는 130㎛ 이상 150㎛ 이하인 윈도우.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 압축응력부의 두께는 5㎛ 이상 15㎛ 이하인 윈도우.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 표면에서의 압측응력은 650MPa 이상인 윈도우.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스영역은 SiO2를 50wt% 이상 80wt% 이하로 포함하고,
    Al2O3을 10wt% 이상 30wt% 이하로 포함하며,
    Li2O3을 3wt% 이상 20wt% 이하로 포함하는 윈도우
  10. 제 1항에 있어서,
    평탄부 및 상기 평탄부에 이웃한 적어도 하나의 벤딩부를 포함한 윈도우.
  11. 표면에 압축응력 영역을 포함하고,
    상기 압축응력 영역은 상기 표면으로부터 중심 방향으로 갈수록 K+ 이온의 농도가 감소되고, Na+ 이온의 농도 및 Li+ 이온의 농도는 각각 증가되는 제1 압축응력부; 및
    상기 제1 압축응력부에 인접하고, 상기 제1 압측응력부로부터 상기 중심 방향으로 갈수록 상기 Na+ 이온의 농도는 감소되고, 상기 Li+ 이온의 농도는 증가되는 제2 압축응력부; 를 포함하는 윈도우.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 압축응력부에서는 상기 표면에서 상기 중심 방향으로 갈수록 압축응력값이 감소하며 제1 기울기를 갖는 제1 압축응력 패턴을 나타내고,
    상기 제2 압축응력부에서는 상기 제1 압축응력부에서 상기 중심 방향으로 갈수록 상기 압축응력값이 감소하며 상기 제1 기울기 보다 큰 제2 기울기를 갖는 제2 압축응력 패턴을 나타내며,
    상기 제1 기울기 및 상기 제2 기울기는 각각 상기 표면에서 상기 중심 방향으로의 상기 윈도우의 깊이 증가에 따른 상기 압축응력값의 감소량인 윈도우.
  13. 베이스 유리를 제공하는 단계; 및
    상기 베이스 유리를 강화하는 단계; 를 포함하고,
    상기 베이스 유리를 강화하는 단계는
    상기 베이스 유리를 제1 강화 용융염(a first toughening molten salt)에서 제1 강화하는 단계;
    제2 강화 용융염(a second toughening molten salt)에서 제2 강화하는 단계; 및
    제3 강화 용융염(a third toughening molten salt)에서 제3 강화하는 단계; 를 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 강화 용융염은 각각 KNO3 및 NaNO3를 포함하고,
    상기 제2 강화 용융염에서의 상기 KNO3의 중량 비율은 상기 제1 강화 용융염 및 상기 제3 강화 용융염에서의 상기 KNO3의 중량 비율 보다 큰 윈도우 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제2 강화 용융염에서 상기 KNO3 및 상기 NaNO3의 중량비는 91:9 내지 90:10인 윈도우 제조 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 제1 강화 용융염 및 상기 제3 강화 용융염에서의 상기 KNO3 및 상기 NaNO3의 중량비는 각각 40:60 내지 60:40인 윈도우 제조 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 베이스 유리는 SiO2, Al2O3, 및 Li2O3를 포함하는 윈도우 제조 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 베이스 유리는 SiO2를 50wt% 이상 80wt% 이하로 포함하고,
    Al2O3을 10wt% 이상 30wt% 이하로 포함하며,
    Li2O3을 3wt% 이상 20wt% 이하로 포함하는 윈도우 제조 방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 베이스 유리는 Na2O를 더 포함하는 윈도우 제조 방법.
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 베이스 유리를 강화하는 단계는 350℃ 이상 450℃ 이하의 온도에서 수행되는 윈도우 제조 방법.
  20. 제 13항에 있어서,
    상기 제1 강화 용융염은 H2O3Si 또는 제올라이트를 더 포함하는 윈도우 제조 방법.
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