KR20210054176A - 폴더블 디스플레이용 강화 유리의 제조방법 및 그로부터 제조된 강화 유리 - Google Patents
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Abstract
폴더블 디스플레이용 강화 유리의 제조방법이 제공된다. 미강화 유리를 벤딩 또는 벤딩 성형하는 단계를 포함함으로써 종래의 방법으로 제조한 폴더블 디스플레이용 강화 유리에 비하여 최대 만곡 깊이가 커서 폴더블 디스플레이에 사용시 내충격성 및 내굴곡성이 우수하다.
Description
본 발명은 폴더블 디스플레이용 강화 유리의 제조방법 및 그로부터 제조된 강화 유리에 관한 것으로, 구체적으로는 폴더블 디스플레이에 적용하기에 충분한 내굴곡성 및 내충격성을 갖는 강화 유리의 제조방법 및 그로부터 제조된 강화 유리에 관한 것이다.
디스플레이 장치들은 스크래치 또는 외부 충격으로부터 디스플레이 패널을 보호하기 위하여 디스플레이 패널 상에 디스플레이 보호용 커버 윈도우를 구비하고 있다. 대부분의 경우에는 디스플레이용 강화 유리를 커버 윈도우로 사용하고 있으며, 디스플레이용 강화 유리는 일반적인 유리보다 얇지만 높은 강도를 가지며 긁힘에 강하다는 특징이 있다. 그러나, 강화 유리는 외부 충격에 취약하여 쉽게 깨질 수 있고, 일정 수준 이상 구부러지지 않아 플렉서블, 특히 폴더블 디스플레이에 적용하기 어렵다는 문제가 있다.
한편, 강화 유리가 폴더블 디스플레이의 커버 유리로 사용되기 위해서는 유리의 최대 만곡 깊이에서의 곡률반경이 작아야 한다.
도 1은 최대 만곡 깊이를 측정하기 위한 UTM(Universal Test Machine)의 3 점 굽힘 테스트를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참고로 하면, "최대 만곡 깊이"는 폭 30mm, 길이 110mm의 샘플 크기로 변위 속도 1mm/min 및 스팬 60mm의 조건에서 UTM의 3점 굽힘 시험(Three Point Bending Test) 에서, 즉, 지지하는 두 개의 하부 지점에 시편을 올려놓고 두 개의 하부 지점의 중간 지점(= 하중점)의 상부에서 하중을 걸어주었을 때, 수평면에서 만곡되는 정도를 만곡 깊이라 하고, 시편이 균열(파단)될 때까지의 총 변위량을 최대 만곡 깊이라고 한다. 최대 만곡 깊이가 클수록 곡률 반경은 작아지며, 최대 만곡 깊이에서의 강도가 굴곡 강도에 해당한다.
강화 유리가 최대 만곡 깊이에서 작은 곡률반경을 가지려면, 유리를 벤딩하였을 때 벤딩된 유리의 외측면의 총 압축응력이 커야 한다. 여기서 총 압축응력은 표면 압축응력과 강화 깊이를 곱한 값으로 나타낼 수 있다. 따라서, 총 압축응력을 증가시키기 위해서는 표면 압축응력 또는 강화 깊이를 증가시키는 방안을 적용할 수 있다. 일반적으로 장시간 강화를 할 경우, 표면 압축응력은 강화 초기 대비 점차 낮아지게 되며, 강화 깊이는 점차 깊어진다. 따라서, 유리 물성이 달라지지 않는 한 표면 압축응력을 증가시키기는 어려우며, 따라서 총 압축응력을 증가시키기 위해서는 강화 깊이를 증가시키는 것이 바람직한 방향이다. 하지만, 폴더블 디스플레이용 유리의 경우, 유리가 박판이기 때문에 강화 깊이를 증가시키기에는 한계가 있다.
도 2는 종래의 강화 유리 제조방법에서의 평면 유리의 강화 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 따르면, 평면 유리를 KNO3 등의 염욕에서 일정 온도 및 일정 시간동안 유지하여 강화할 수 있는데, 이 경우 평면 유리의 양 측면에 동일한 총 압축응력이 형성되어, 벤딩 시 최대 만곡 깊이가 작은 문제점이 있다.
이에, 벤딩 시 최대 만곡 깊이가 크고, 내굴곡성 및 내충격성이 우수한 폴더블 디스플레이용 강화 유리의 제조방법이 필요한 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 폴더블 디스플레이에 적용하기에 충분한 내굴곡성 및 내충격성을 동시에 갖는 강화 유리를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 미강화 평면 유리를 준비하는 단계;
상기 미강화 평면 유리를 벤딩시키는 단계; 및
상기 벤딩된 미강화 유리를 강화하는 단계;
를 포함하는 폴더블 디스플레이용 강화 유리 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 방법으로 제조되고, 최대 만곡 깊이가 미강화 평면 유리를 단순 강화시켰을 때의 최대 만곡 깊이보다 더 큰 폴더블 디스플레이용 강화 유리를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 방법으로 제조된 폴더블 디스플레이용 곡면 강화 유리는 내굴곡성이 우수하고, 외부 충격에 대한 내충격성이 우수하다.
도 1은 최대 만곡 깊이를 측정하기 위한 UTM의 3 점 굽힘 테스트를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 강화 유리 제조방법에서의 평면 유리의 강화 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 폴더블 디스플레이용 곡면 강화 유리의 제조방법을 단계별로 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 구현예에 따른 폴더블 디스플레이용 곡면 강화 유리의 제조방법을 단계별로 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 폴더블 디스플레이용 곡면 강화 유리 제조방법에서 벤딩 유리의 강화 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다 (곡면 강화 방법).
도 6은 본 발명의 다른 구현예에 따른 폴더블 디스플레이용 곡면 강화 유리 제조방법에서 벤딩 성형 유리의 강화 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다 (곡면 성형 후 강화방법).
도 7은 종래의 강화 유리 제조 방법에 따른 최대 만곡 깊이 대비 본 발명의 일 구현예에 따른 강화 유리 제조 방법에 따른 최대 만곡 깊이를 모식적으로 비교한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 구현예에 따른 폴더블 디스플레이용 곡면 강화 유리의 제조방법을 단계별로 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 폴더블 디스플레이용 곡면 강화 유리의 제조방법을 단계별로 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 구현예에 따른 비대칭 강화 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 구현예에 따른 비대칭 강화 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 강화 유리 제조방법에서의 평면 유리의 강화 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 폴더블 디스플레이용 곡면 강화 유리의 제조방법을 단계별로 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 구현예에 따른 폴더블 디스플레이용 곡면 강화 유리의 제조방법을 단계별로 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 폴더블 디스플레이용 곡면 강화 유리 제조방법에서 벤딩 유리의 강화 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다 (곡면 강화 방법).
도 6은 본 발명의 다른 구현예에 따른 폴더블 디스플레이용 곡면 강화 유리 제조방법에서 벤딩 성형 유리의 강화 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다 (곡면 성형 후 강화방법).
도 7은 종래의 강화 유리 제조 방법에 따른 최대 만곡 깊이 대비 본 발명의 일 구현예에 따른 강화 유리 제조 방법에 따른 최대 만곡 깊이를 모식적으로 비교한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 구현예에 따른 폴더블 디스플레이용 곡면 강화 유리의 제조방법을 단계별로 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 폴더블 디스플레이용 곡면 강화 유리의 제조방법을 단계별로 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 구현예에 따른 비대칭 강화 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 구현예에 따른 비대칭 강화 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 폴더블 디스플레이용 강화 유리 제조방법은 미강화 평면 유리를 준비하는 단계; 상기 미강화 평면 유리를 벤딩시키는 단계; 및 상기 벤딩된 미강화 유리를 강화하는 단계;를 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 폴더블 디스플레이용 강화 유리 제조방법을 단계별로 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 강화 전에 미강화 유리를 벤딩한 후 강화함으로써, 강화 유리의 최대 만곡 깊이를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 먼저 미강화 평면 유리를 준비한다. 상기 미강화 평면 유리는 두께가 0 mm 초과 1.0 mm 이하일 수 있다. 상기 범위내에 드는 미강화 평면 유리를 사용하는 경우, 강화 후 최대 만곡 깊이가 폴더블 디스플레이에 사용하기에 적합하도록 벤딩 영역에서의 벤딩 스트레스가 최소화되고 높은 충격 강도를 가질 수 있다.
다음으로, 상기 미강화 평면 유리를 벤딩하게 된다. 상기 벤딩은 상기 미강화 평면 유리의 최대 만곡 깊이의 0% 초과 100 % 미만까지의 깊이로 수행되고, 여기서 최대 만곡 깊이는 폭 30mm, 길이 110mm의 샘플 크기로, 변위 속도 1mm/min 및 스팬 60mm의 조건에서 UTM의 3점 굽힘 시험에서 파단 시의 샘플의 총 변위량을 의미한다. 상기 범위내로 벤딩하는 경우, 강화 유리의 외측면(유리가 접힐 때 바깥쪽면)의 총 압축응력이 내측면보다 더 크게 형성되도록 하여, 결과적으로 강화 유리가 최대 만곡 깊이에서 더 작은 곡률반경을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 구현에에 따르면, 상기 미강화 평면 유리를 벤딩시키는 단계는 소성과 함께 벤딩시키는 것일 수 있다. 도 4는 본 발명의 다른 구현예에 따른 폴더블 디스플레이용 곡면 강화 유리의 제조방법을 단계별로 나타낸 흐름도이다.
상기 강화하는 단계 이전에 상기 미강화 유리를 소성함으로써 미강화 유리의 벤딩 양보다 더 큰 벤딩 변형 효과를 구현할 수 있다. 상기 소성은 상기 미강화 평면 유리의 스트레인점-230℃ 이상 스트레인점+50℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 여기서 스트레인점의 온도라 함은 유리의 점성 거동에 의한 변형이 시작되는 온도를 의미한다.
상기 범위내의 온도에서 소성하는 경우, 유리의 파손을 방지하면서 유리의 벤딩 성형이 잘 되도록 할 수 있다.
다음으로, 상기 벤딩된 미강화 유리를 강화하게 된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 강화하는 단계는 340 ℃ 이상 상기 미강화 평면 유리의 스트레인점 미만의 온도에서, 이온강화용 염욕로에서 수행될 수 있다.
상기 범위내의 온도에서 강화하는 경우, 통상적으로 목표하는 표면 압축응력 및 강화 깊이를 달성할 수 있다.
상기 이온강화용 염욕로는 KNO3, NaNO3, 또는 KNO3와 NaNO3의 혼합물을 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 폴더블 디스플레이용 곡면 강화 유리 제조방법에서 벤딩 유리의 강화 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 5에서 보듯이, 미강화 평면 유리를 지그 등을 이용하여 벤딩한 다음, 그 상태로 강화하게 되면 강화 시에 소성 변형이 일어나 강화 후에도 형태가 유지되면서 벤딩된 유리의 외측면의 총 압축응력이 내측면의 총 압축응력보다 크게 형성될 수 있다. 벤딩 후 강화를 통하여 성형하는 방법은 얇은 유리에 더 적합할 수 있다. 이러한 방법을 통하여 곡률 반경이 작은 강화 유리를 얻을 수 있다. 여기서, 내외측의 총 압축응력 비교 기준은 곡면 강화된 유리를 평면으로 펼쳤을 때를 기준으로 한다.
도 6은 본 발명의 다른 구현예에 따른 폴더블 디스플레이용 곡면 강화 유리 제조방법에서 벤딩 유리의 강화 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 6에서 보듯이, 미강화 평면 유리를 지그 등을 이용하여 벤딩하고 소성을 통하여 성형한 다음, 그 상태로 강화하게 되면 강화 후에도 형태가 유지되면서 벤딩된 유리의 외측면의 총 압축응력이 내측면의 총 압축응력보다 크게 형성될 수 있다. 강화 전 벤딩 성형하는 방법은 두꺼운 유리에 더 적합할 수 있다. 이러한 방법을 통하여 곡률 반경이 작은 강화 유리를 얻을 수 있다.
도 7은 종래의 강화 유리 제조 방법에 따른 최대 만곡 깊이 대비 본 발명의 일 구현예에 따른 강화 유리 제조 방법에 따른 최대 만곡 깊이를 모식적으로 비교한 도면이다.
도 7을 참고로 하면, 미강화 유리를 종래의 방법으로 강화하였을 때는 벤딩 가능 범위가 미강화 유리보다 증가하기는 하나, 미강화 유리를 벤딩한 후 강화하는 본 발명의 일 구현예에 따른 방법으로 벤딩 강화된 유리는 벤딩 가능 범위가 미강화 유리보다 훨씬 더 증가하여, 최대 만곡 깊이가 더 크고 곡률반경도 더 감소한다.
또한, 미강화 유리를 벤딩한 후 성형한 다음 강화하는 본 발명의 다른 구현예에 따른 방법으로 강화된 유리는 종래의 강화 방법으로 제조된 강화 유리에 비하여 벤딩 가능 범위가 훨씬 더 증가하여 최대 만곡 깊이가 더 크고 곡률반경도 더 감소한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 강화하는 단계는 상기 벤딩 성형된 유리의 내측 및 외측을 온도가 300 ℃ 이상 500 ℃ 이하인 KNO3 염욕로 또는 NaNO3 염욕로에서 대칭적으로 강화하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 강화하는 단계는 상기 벤딩된 미강화 유리의 외측면의 총 압축응력이 상기 벤딩된 미강화 유리의 내측면의 총 압축응력보다 더 크게 형성되도록 강화하는 것일 수 있으며, 이러한 효과를 극대화하기 위해 강화 조건을 달리하는 비대칭 강화를 수행할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 벤딩시키는 단계 이전에 상기 미강화 평면 유리를 예비 강화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 벤딩 단계 이전에 예비 강화하는 단계를 포함함으로써 미강화 유리를 벤딩하는 경우보다 더 많은 양을 벤딩할 수 있으며, 최종적으로 더 깊은 만곡 깊이를 달성할 수 있다.
상기 예비 강화하는 단계는 상기 강화하는 단계에서의 강화 깊이의 0% 초과 50% 이하의 강화 깊이로 강화될 수 있다.
상기 예비 강화하는 단계는 상기 미강화 유리의 외측면의 총 압축응력이 상기 미강화 유리의 내측면의 총 압축응력보다 더 크게 형성되도록 비대칭 강화하는 것일 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 구현예에 따른 폴더블 디스플레이용 곡면 강화유리의 제조방법을 단계별로 나타낸 흐름도로서, 강화하는 단계가 비대칭 강화를 포함하는 경우를 나타낸다. 비대칭 강화를 제외하고는 앞에서 설명한 단계와 동일하게 공정을 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 폴더블 디스플레이용 곡면 강화유리의 제조방법을 단계별로 나타낸 흐름도로서, 벤딩 단계 이전에 미강화 평면 유리를 예비 강화하는 단계를 포함하며, 비대칭 강화를 수행하게 된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 강화 단계 및 상기 예비 강화 단계에서의 비대칭 강화는 상기 벤딩된(또는 벤딩 소성된) 유리의 내측은 제1 염욕로에서, 상기 벤딩된(또는 벤딩 소성된) 유리의 외측은 제2 염욕로에서 수행되고, 상기 제1 염욕로 및 상기 제2 염욕로의 온도는 300 ℃ 이상 상기 미강화 평면 유리의 스트레인점 이하이며, 상기 제1 염욕로의 온도는 상기 제2 염욕로의 온도보다 30 ℃ 이상 100 ℃ 이하만큼 더 낮을 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 벤딩된(또는 벤딩 성형된) 유리의 내측 및 외측을 각각 제1 온도 및 제2 온도로 비대칭 강화하는 경우, 유리의 내측은 유리의 외측보다 저온에서 강화되어 강화 깊이는 감소하나 극표면의 압축응력(표면 압축응력)은 증가할 수 있으며, 유리의 외측은 강화 깊이가 증가하게 되어 총 압축응력이 커질 수 있다. 이에 따라, 곡면 강화 유리의 내측은 내스크래치성이 향상될 수 있으며, 곡면 강화 유리는 최대 만곡 깊이에서 더 작은 곡률반경을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 온도는 330 ℃ 이상 380 ℃ 이하이고, 상기 제2 온도는 400 ℃ 이상 450 ℃ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 온도는 340 ℃ 이상 370 ℃ 이하이고, 상기 제2 온도는 400 ℃ 이상 430 ℃ 이하일 수 있다. 제1 온도 및 제2 온도의 범위가 상기 범위 내인 경우, 강화 유리의 내측은 내스크래치성이 향상될 수 있으며, 강화 유리는 최대 만곡 깊이에서 더 작은 곡률반경을 가질 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 구현예에 따른 비대칭 강화 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 10에서는 편의상 벤딩된 유리를 평면 유리로 나타내었다.
도 10에서 보듯이, 벤딩된 유리의 외측면은 제2 염욕로에서, 내측면은 제1 염욕로에서 수행하고, 제2 염욕로는 제1 염욕로의 온도보다 높아 제2 염욕로와 접하는 유리의 외측면의 강화깊이는 증가하고 표면 압축응력은 감소하며, 제1 염욕료와 접하는 유리의 내측면의 강화깊이는 감소하고, 표면 압축응력은 감소하여 결과적으로 유리의 외측면의 총 압축응력은 커지고 내측면의 총 압축응력은 작아진다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 비대칭 강화는 상기 벤딩된(또는 벤딩 성형된) 유리의 내측은 제1 염욕로에서, 상기 벤딩된(벤딩 성형된) 유리의 외측은 제2 염욕로에서 수행되고, 상기 제1 염욕로는 KNO3, 또는 KNO3와 NaNO3의 혼합물을 포함하고, 상기 제2 염욕로는 KNO3와 NaNO3의 혼합물을 포함하고, 상기 제2 염욕로의 Na 함량이 상기 제1 염욕로의 Na 함량보다 더 많을 수 있다. 즉, 제1 염욕로가 KNO3만 포함하는 경우에는 Na 성분이 없으므로, 제2 염욕로의 Na 함량은 당연히 많다고 볼 수 있으며, 제1 염욕로가 KNO3와 NaNO3의 혼합물을 포함하는 경우, 상기 제2 염욕로의 Na 함량이 상기 제1 염욕로의 Na 함량보다 더 많을 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 강화하는 단계는 상기 벤딩 성형된 유리의 내측은 제1 염욕로에서, 상기 벤딩 성형된 유리의 외측은 제2 염욕로에서 수행되고, 상기 제1 염욕은 상기 제2 염욕에 비하여 Na 함량이 더 낮은 것일 수 있다. 특히, 상기 평면 유리 성분에 Li2O가 포함된 경우, 제1 염욕로 및 제2 염욕로의 Na 함량을 다르게 하여 상기 벤딩 성형된 유리를 강화할 수 있다. Li 이온은 Na 이온과 이온 반경이 유사하여 이온 교환이 용이한 반면, K 이온과 이온 반경이 상이하여 이온 교환이 용이하지 않으므로, 제1 염욕로 및 제2 염욕로의 Na 함량을 다르게 하여 강화 시 유리의 외측과 내측의 강화 정도에 차이가 발생하는 것이다.
상기 벤딩 성형된 유리의 내측 및 외측을 각각 제1 염욕로 및 제2 염욕로로 비대칭 강화하는 경우, 유리의 내측은 유리의 외측보다 나트륨 함량이 상대적으로 적어 이온 교환 속도는 느리지만 극표면의 압축응력은 커질 수 있고, 유리의 외측은 이온 교환 속도가 빨라 강화 깊이가 증가하게 되어 총 압축응력이 커질 수 있다. 이에 따라, 곡면 강화 유리의 내측은 내스크래치성이 향상될 수 있으며, 곡면 강화 유리는 최대 만곡 깊이에서 더 작은 곡률반경을 가질 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 구현예에 따른 비대칭 강화 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 11에서는 편의상 벤딩된 유리를 평면 유리로 나타내었다.
도 11에서 보듯이, 벤딩된 유리의 외측면은 제2 염욕로에서, 내측면은 제1 염욕로에서 수행하고, 제2 염욕로는 제1 염욕로보다 Na 함량이 높아 제2 염욕로와 접하는 유리의 외측면의 강화 깊이는 증가하고 표면 압축응력은 감소하며, 제1 염욕료와 접하는 유리의 내측면의 강화 깊이는 감소하고, 표면 압축응력은 감소하여 결과적으로 유리의 외측면의 총 압축응력은 커지고 내측면의 총 압축응력은 작아진다.
본 발명의 다른 측면에 따른 폴더블 디스플레이용 강화 유리는 최대 만곡 깊이가 미강화 평면 유리를 단순 강화시켰을 때의 최대 만곡 깊이보다 더 크다.
한편, 상기 강화 유리는 평면 유리를 벤딩 성형한 후 강화하여 제조된 것일 수 있다. 상기 평면 유리는 당업계에서 일반적으로 사용되는 디스플레이용 평면 유리일 수 있다. 상기 평면 유리는 성분으로 예를 들어, SiO2가 주 성분이고, Al2O3, Na2O 및 MgO를 반드시 포함하며, Li2O, K2O, ZrO2, B2O3 등을 추가로 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 곡면 강화 유리를 평면이 되도록 펼치면 성형된 유리의 외측 표면의 압축응력이 크게 된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시상태에 따른 곡면 강화 유리는 최대 만곡 깊이에서 작은 곡률반경을 가질 수 있는 것이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴더블 디스플레이용 곡면 강화 유리는 두께가 0mm 초과 1.0 mm 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 곡면 강화 유리의 두께는 0mm 초과 0.7 mm 이하, 0mm 초과 0.5 mm 이하일 수 있다. 곡면 강화 유리의 두께가 상기 범위 내인 경우, 곡면 강화 유리는 벤딩 영역에서의 벤딩 스트레스를 최소화하면서 높은 충격 강도를 가질 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실시예 1-1 내지 실시예 1-4
30 mm * 110 mm * 0.7 mm 크기의 평면 유리를 10 ℃/min의 속도로 600 ℃까지 가열하고 600 ℃의 온도에서 사전 변형량이 하기 표 1에 기재된 값이 되도록 벤딩하여 성형한 후 천천히 냉각하였다. 상기 벤딩 성형된 유리를 400 ℃의 KNO3 염욕로에서 6 시간 동안 강화하여 폴더블 디스플레이용 강화 유리를 제조하였다.
실시예 2-1 및 실시예 2-2
30 mm * 110 mm * 0.3 mm 크기의 평면 유리를 사전 변형량이 하기 표 1에 기재된 값이 되도록 벤딩하였다. 상기 벤딩된 유리를 400 ℃의 KNO3 염욕로에서 6 시간 동안 강화하여 폴더블 디스플레이용 강화 유리를 제조하였다.
비교예 1-1 내지 1-3
30 mm * 110 mm * 0.7 mm 크기의 평면 유리를 강화하지 않고 사용하였다.
비교예 2-1 및 2-2
30 mm * 110 mm * 0.7 mm 크기의 평면 유리를 400 ℃의 KNO3 염욕로에서 6 시간 동안 강화하여 강화 유리를 제조하였다.
비교예 3
30 mm * 110 mm * 0.3 mm 크기의 평면 유리를 400 ℃의 KNO3 염욕로에서 6 시간 동안 강화하여 강화 유리를 제조하였다.
실험예 1
변위 속도 1mm/min 및 스팬 60mm의 조건에서 UTM(제조사: Zwick/Roell, 모델명: Z2.5)을 이용하여, 실시예 및 비교예에서 제조한 샘플에 대하여 3점 굽힘 시험을 수행하였다. 만곡 깊이를 측정하고, 강화 전 벤딩 시의 사전 변형량을 합한 양을 최대 만곡 깊이(또는 총 변형량)로 하였다.
표면 압축응력과 강화깊이는 ORIHARA사의 FSM-6000LE 모델을 사용하여 측정하였다. 측정 시 계산에 사용되는 값인 유리의 굴절율은 1.5094(633 nm 파장 기준), 광탄성계수는 29.4 nm/cm/MPa를 사용하였다. 강화 수준은 표면 압축응력 값에 강화 깊이 값을 곱한 값으로 하였다.
실험예 2 (비교예 3, 실시예 2)
표면 압축응력과 강화깊이 측정시 유리의 굴절율은 1.49 (590nm 파장 기준), 광탄성계수가 30.3 nm/cm/MPa인 점을 제외하고 상기 실험예 1과 동일한 조건에서 측정하였다.
상기 실험 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
상기 표 1에서와 같이, 본 발명의 일 실시상태에 따른 강화 유리는 최대 만곡 깊이가 증가할 뿐만 아니라(곡률 반경이 감소할 뿐만 아니라), 강화 유리를 평면으로 펼치는 경우에도 파손이 일어나지 않아 총 변형량(최대 만곡 깊이)가 크므로, 즉, 변형될 수 있는 범위가 넓으므로 폴더블 디스플레이에 적용하기에 충분한 내굴곡성 및 내충격성을 동시에 갖는다는 것을 알 수 있다.
Claims (14)
- 미강화 평면 유리를 준비하는 단계;
상기 미강화 평면 유리를 벤딩시키는 단계; 및
상기 벤딩된 미강화 유리를 강화하는 단계;
를 포함하는 폴더블 디스플레이용 강화 유리 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 미강화 평면 유리는 두께가 0 mm 초과 1.0 mm 이하인
폴더블 디스플레이용 강화 유리 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 벤딩은 상기 미강화 평면 유리의 최대 만곡 깊이의 0% 초과 100 % 미만까지의 깊이로 수행되고, 여기서 최대 만곡 깊이는 폭 30mm, 길이 110mm의 샘플 크기로 1mm/min의 변위 속도 및 스팬 60mm의 조건에서 UTM의 3점 굽힘 시험에서 파단 시의 샘플의 총 변위량을 의미하는 폴더블 디스플레이용 강화 유리 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 미강화 평면 유리를 벤딩시키는 단계는 소성과 함께 벤딩시키는 것인 폴더블 디스플레이용 강화 유리 제조방법.
- 제4항에 있어서,
상기 소성은 상기 미강화 평면 유리의 스트레인점-230℃ 이상 스트레인점+50℃ 이하의 온도에서 수행되는 폴더블 디스플레이용 강화 유리 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 강화하는 단계는 340 ℃ 이상 상기 미강화 평면 유리의 스트레인점 미만의 온도에서, 이온강화용 염욕로에서 수행되는 폴더블 디스플레이용 강화 유리 제조방법.
- 제 6항에 있어서,
상기 염욕로는 KNO3, NaNO3, 또는 KNO3와 NaNO3의 혼합물을 포함하는 폴더블 디스플레이용 강화 유리 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 강화하는 단계는 상기 벤딩된 미강화 유리의 외측면의 총 압축응력이 상기 벤딩된 미강화 유리의 내측면의 총 압축응력보다 더 크게 형성되도록 비대칭 강화하는 것인 폴더블 디스플레이용 강화 유리 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 벤딩시키는 단계 이전에 상기 미강화 평면 유리를 예비 강화하는 단계를 더 포함하는 폴더블 디스플레이용 강화 유리 제조방법.
- 제9항에 있어서,
상기 예비 강화하는 단계는 상기 강화하는 단계에서의 강화 깊이의 0% 초과 50% 이하의 강화 깊이로 강화되는 폴더블 디스플레이용 강화 유리 제조방법.
- 제9항에 있어서,
상기 예비 강화하는 단계는 상기 미강화 유리의 외측면의 총 압축응력이 상기 미강화 유리의 내측면의 총 압축응력보다 더 크게 형성되도록 비대칭 강화하는 것인 폴더블 디스플레이용 강화 유리 제조방법.
- 제8항에 있어서,
상기 비대칭 강화는 상기 벤딩된 미강화 유리의 내측은 제1 염욕로에서, 상기 벤딩된 미강화 유리의 외측은 제2 염욕로에서 수행되고,
상기 제1 염욕로 및 상기 제2 염욕로의 온도는 300 ℃ 이상 상기 미강화 평면 유리의 스트레인점 이하이며,
상기 제1 염욕로의 온도는 상기 제2 염욕로의 온도보다 30 ℃ 이상 100 ℃ 이하만큼 더 낮은 폴더블 디스플레이용 강화 유리 제조방법.
- 제8항에 있어서,
상기 비대칭 강화는 상기 벤딩된 유리의 내측은 제1 염욕로에서, 상기 벤딩된 유리의 외측은 제2 염욕로에서 수행되고,
상기 제1 염욕로는 KNO3, 또는 KNO3와 NaNO3의 혼합물을 포함하고,
상기 제2 염욕로는 KNO3와 NaNO3의 혼합물을 포함하고,
단, 상기 제1 염욕로가 KNO3와 NaNO3의 혼합물을 포함하는 경우, 상기 제2 염욕로의 Na 함량이 상기 제1 염욕로의 Na 함량보다 더 많은 폴더블 디스플레이용 강화 유리 제조방법.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 제조방법으로 제조되고,
최대 만곡 깊이가 미강화 평면 유리를 단순 강화시켰을 때의 최대 만곡 깊이 보다 더 큰 폴더블 디스플레이용 강화 유리.
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| KR1020190139971A KR20210054176A (ko) | 2019-11-05 | 2019-11-05 | 폴더블 디스플레이용 강화 유리의 제조방법 및 그로부터 제조된 강화 유리 |
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| KR (1) | KR20210054176A (ko) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023075166A1 (ko) * | 2021-11-01 | 2023-05-04 | 삼성전자주식회사 | 플렉서블 디스플레이용 유리 기판 및 이를 포함하는 표시 장치 |
-
2019
- 2019-11-05 KR KR1020190139971A patent/KR20210054176A/ko not_active Application Discontinuation
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