KR20210073691A - 윈도우 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

일 실시예의 윈도우 제조 방법은 제1 압축응력값을 갖는 초기 윈도우를 제공하는 단계 및 초기 윈도우를 세정하여 제2 압축응력값을 갖는 윈도우를 제공하는 세정 단계를 포함하고, 세정 단계는 초기 윈도우를 산 세정하는 단계 및 산 세정된 초기 윈도우를 알칼리 세정하는 단계를 포함하며, 제1 및 제2 압축응력값의 차이와 산 세정 단계의 온도 및 시간에 대하여 선형 관계식을 제시하여, 산 세정 단계의 공정 조건을 제어하여 윈도우의 기계적 물성을 효과적으로 제어하는 방법을 제시할 수 있다.

Description

윈도우 제조 방법{WINDOW MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 윈도우 제조 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 세정 단계를 포함한 윈도우 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 제조 방법이 연구되고 있다.
본 발명의 목적은 세정 단계를 최적화하여 압축 응력 특성 및 충격 강도가 개선된 윈도우 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 세정 단계의 공정 조건에 따른 세정량의 관계를 제시하여 세정 단계를 용이하게 제어할 수 있는 윈도우 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 실시예는 제1 압축응력값을 갖는 초기 윈도우를 제공하는 단계; 및 상기 초기 윈도우를 세정하여 제2 압축응력값을 갖는 윈도우를 제공하는 세정 단계; 를 포함하고, 상기 세정 단계는 상기 초기 윈도우를 산 세정하는 단계; 및 상기 산 세정된 초기 윈도우를 알칼리 세정하는 단계; 를 포함하고, 상기 제1 압축응력값과 상기 제2 압축응력값의 차이는 하기 식 1 및 식 2를 만족하는 윈도우 제조 방법을 제공한다.
[식 1]
△CS(MPa) = δ·t(min)+θ
[식 2]
△CS(MPa) = α·T(℃)+β
상기 식 1에서, 0<δ≤ 10, -300≤θ<0 이고, 상기 식 2에서, 0<α≤10, 0<β≤50 이며, 상기 식 1 및 식 2에서, △CS는 상기 제1 압축응력값과 상기 제2 압축응력값 차이의 절대값이고, T는 상기 산 세정 단계의 온도이며, t는 상기 산 세정 단계의 유지 시간이다.
상기 산 세정 단계의 온도 T는 40℃ 이상 70℃ 이하일 수 있다.
상기 산 세정 단계의 유지 시간 t는 1분(min) 이상 20분(min) 이하일 수 있다.
상기 제1 압축응력값과 상기 제2 압축응력값의 차이는 하기 식 3을 만족할 수 있다.
[식 3]
△CS(MPa) = ν·T(℃)+ω·t(min)+γ
상기 식 3에서, 0<ν≤10, 0<ω≤20, -150≤γ≤-50 이고, △CS, T, 및 t는 상기 식 1 및 식 2에서 정의한 바와 동일하다.
상기 제1 압축응력값과 상기 제2 압축응력값의 차이는 하기 식 3-1을 만족할수 있다.
[식 3-1]
△CS(MPa) = 4T(℃)+2t(min)+γ
상기 식 3-1에서, -150 ≤ γ ≤ -50 이고, △CS, T, 및 t는 상기 식 1 및 식 2에서 정의한 바와 동일하다.
상기 제1 압축응력값과 상기 제2 압축응력값의 차이는 상기 세정 단계에서의 세정량에 비례하고, 상기 세정량은 상기 초기 윈도우의 표면에서 제거되는 상기 초기 윈도우의 단위 면적당 제거량일 수 있다.
상기 세정량은 하기 식 4 및 식 5를 만족할 수 있다.
[식 4]
LAB(mg/㎠) = δ'·t(min)+θ'
[식 5]
LAB(㎎/㎠) = α'·T(℃)+β'
상기 식 4에서 0<δ'≤5, -300≤θ'<0 이고, 상기 식 5에서, 0<α'≤0.05, 0<β'≤0.5 이며, 상기 식 4 및 식 5에서 LAB는 상기 세정량이고, T 및 t는 상기 식 1 및 식 2에서 정의한 바와 동일하다.
상기 세정량은 하기 식 6을 만족할 수 있다.
[식 6]
LAB(mg/㎠) = ν·T(℃)+ω·t(min)+γ'
상기 식 6에서, 0<ν'≤0.05, 0<ω'≤0.1, -50≤γ'<0 이고, LAB, T, 및 t는 상기 식 4 및 식 5에서 정의한 바와 동일하다.
상기 세정량은 하기 식 6-1을 만족할 수 있다.
[식 6-1]
LAB(mg/㎠) = 0.01T(℃)+0.02t(min)+γ'
상기 식 6-1에서, -50≤γ'<0 이고, LAB, T, 및 t는 상기 식 4 및 식 5에서 정의한 바와 동일하다.
상기 세정량은 상기 산 세정 단계의 제1 세정량과 상기 알칼리 세정 단계의 제2 세정량의 합이고, 상기 제1 세정량은 상기 세정량 전체 중량을 기준으로 30wt% 이상 40wt% 이하이고, 상기 제2 세정량은 상기 세정량 전체 중량을 기준으로 60wt% 이상 70wt% 이하일 수 있다.
상기 초기 윈도우를 제공하는 단계는 베이스 유리를 제공하는 단계; 및 상기 제공된 베이스 유리를 강화하는 단계; 를 포함하고, 상기 베이스 유리는 LAS(Lithium Alumino-Silicate)계 유리, 또는 NAS(Sodium Alumino-Silicate)계 유리일 수 있다.
상기 베이스 유리를 강화하는 단계는 KNO3 및 NaNO3 중 적어도 하나를 포함하는 강화 용융염(toughening molten salt)에서 화학 강화하는 단계일 수 있다.
상기 베이스 유리를 강화하는 단계는 350℃ 이상 450℃ 이하의 온도에서 수행되는 것일 수 있다.
상기 산 세정 단계는 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 및 염산(HCl) 중 적어도 하나를 포함하는 산 세정 용액을 제공하는 단계일 수 있다.
상기 알칼리 세정 단계는 수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH) 중 적어도 하나를 포함하는 알칼리 세정 용액을 제공하는 단계일 수 있다.
일 실시예는 화학강화 처리된 초기 윈도우를 제공하는 단계; 산세정 용액에서 상기 초기 윈도우를 세정하여 중간 윈도우를 제공하는 산 세정 단계; 및 알칼리 세정 용액에서 상기 중간 윈도우를 세정하여 윈도우를 제공하는 알칼리 세정 단계; 를 포함하고, 상기 초기 윈도우의 제1 압축응력값과 상기 윈도우의 제2 압축응력값은 하기 식 1 및 식 2의 관계를 만족하는 윈도우 제조 방법을 제공한다.
[식 1]
△CS(MPa) = δ·t(min)+θ
[식 2]
△CS(MPa) = α·T(℃)+β
상기 식 1에서, 0<δ≤ 10, -300≤θ<0, 1≤t≤20 이고, 상기 식 2에서, 0<α≤10, 0<β≤50, 40≤T≤70 이며, 상기 식 1 및 식 2에서, △CS는 상기 제1 압축응력값과 상기 제2 압축응력값 차이의 절대값이다.
상기 중간 윈도우는 상기 초기 윈도우로부터 알칼리 금속이 용출되어 형성된 보이드(void)를 포함할 수 있다.
상기 중간 윈도우는 알칼리 금속에 대한 실리콘 함량비가 상기 초기 윈도우에서의 알칼리 금속에 대한 실리콘 함량비와 실질적으로 동일한 기본층; 및 상기 기본층의 표면에 형성되고, 상기 알칼리 금속 이온에 대한 실리콘 함량비가 상기 기본층보다 높은 중간층; 을 포함할 수 있다.
상기 중간층에서의 상기 보이드의 비율은 상기 기본층에서의 상기 보이드의 비율보다 높은 것일 수 있다.
상기 초기 윈도우의 두께는 500㎛ 이상 800㎛ 이하이고, 상기 중간층의 두께는 0.2㎛ 이상 0.5㎛ 이하일 수 있다.
상기 윈도우는 상기 중간 윈도우의 상기 중간층이 제거되어 형성된 것일 수 있다.
상기 제1 압축응력값과 상기 제2 압축응력값 차이의 절대값은 세정량에 비례하고, 상기 세정량은 상기 초기 윈도우와 상기 윈도우의 중량 차이일 수 있다.
상기 세정량은 하기 식 4 및 식 5를 만족할 수 있다.
[식 4]
LAB(mg/㎠) = δ'·t(min)+θ'
[식 5]
LAB(㎎/㎠) = α'·T(℃)+β'
상기 식 4에서 0<δ'≤5, -300≤θ'<0 이고, 상기 식 5에서, 0<α'≤0.05, 0<β'≤0.5 이며, 상기 식 4 및 식 5에서 LAB는 상기 세정량이고, T 및 t는 상기 식 1 및 식 2에서 정의한 바와 동일하다.
상기 제1 압축응력값과 상기 제2 압축응력값의 차이는 하기 식 3-1을 만족할수 있다.
[식 3-1]
△CS(MPa) = 4T(℃)+2t(min)+γ
상기 식 3-1에서, -150 ≤ γ ≤ -50 이고, △CS, T, 및 t는 상기 식 1 및 식 2에서 정의한 바와 동일하다.
일 실시예는 산 세정 단계에서의 공정 온도 및 공정 유지 시간에 따른 압축응력값의 변화량의 관계를 제시하여 세정 단계를 제어할 수 있는 윈도우 제조 방법을 제공할 수 있다.
일 실시예는 세정 단계의 공정 조건과 세정량의 관계식을 제시하여, 최종적으로 요구되는 윈도우 물성을 고려하여 세정 단계를 제어하는 윈도우 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 사시도이다.
도 4는 일 실시예의 윈도우를 나타낸 단면도이다.
도 5는 일 실시예의 윈도우 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7a 내지 도 7g는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법을 간략히 도시한 단면도들이다.
도 8a는 산 세정 단계에서의 공정 온도에 따른 세정량의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8b는 알칼리 세정 단계에서의 공정 온도에 따른 세정량의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 세정량과 압축응력값의 변화량의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 10은 세정 단계 전후의 윈도우의 강도를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 11은 세정 단계 전후의 윈도우의 파손 강도를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 12는 압축응력값의 변화량과 윈도우의 강도에 대한 관계를 나타낸 그래프이다.
도 13은 산처리 단계의 공정 온도 및 공정 유지시간에 따른 압축응력값의 변화량을 나타낸 그래프이다.
도 14a 및 도 14b는 각각 산처리 단계의 공정 유지 시간에 따른 압축응력값의 변화량의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 15는 산처리 단계의 공정 온도 변화에 따른 압축응력값의 변화량의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 16은 산처리 단계의 공정 온도 및 공정 유지시간에 따른 세정량을 나타낸 그래프이다.
도 17은 산처리 단계의 공정 유지 시간에 따른 세정량의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 18은 산처리 단계의 공정 온도 변화에 따른 세정량의 관계를 나타낸 그래프이다.
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. 본 명세서에서 "상에 배치되는" 것은 어느 하나의 부재의 상부 뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 나타내는 것일 수 있다.
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 제조 방법에 대하여 설명한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 도 1은 전자 장치를 나타낸 사시도이다. 도 1은 일 실시예의 윈도우 제조 방법으로 제작된 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.
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.
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 초기 윈도우를 제공하는 단계 및 제공된 초기 윈도우를 세정하는 단계를 포함하며, 초기 윈도우는 화학 강화 처리된 유리기판을 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 세정 단계는 순차적으로 진행되는 산 세정 단계 및 알칼리 세정 단계를 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 세정 단계의 공정 조건과 세정 전후의 윈도우의 압축응력값의 변화량은 선형 관계식을 만족하는 것일 수 있다. 이에 따라, 일 실시예에 의해 제시되는 선형 관계식을 이용하여 최종적으로 요구되는 윈도우의 기계적 물성을 고려한 세정 단계의 공정 조건을 용이하게 도출함으로써 세정 공정을 제어할 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 3은 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.
한편, 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법으로 제조된 윈도우의 형상은 도 2 및 도 3 등에 도시된 것에 제한되지 않는다. 예를 들어, 윈도우는 폴딩축을 중심으로 폴딩되거나 언폴?壅풔? 폴딩 윈도우일 수 있다. 즉, 후술하는 일 실시예의 윈도우 제조 방법은 다양한 형상을 갖는 윈도우 제작에 사용될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 윈도우(CW)의 단면도이다. 일 실시예에 따른 윈도우(CW)는 강화 유리 기판(BS) 및 베젤층(BZ)을 포함할 수 있다. 강화 유리 기판(BS)은 광학적으로 투명할 수 있다. 본 명세서에서, 강화 유리 기판(BS)은 후술하는 일 실시예의 윈도우 제조 방법에 따라 베이스 유리를 강화하는 단계 및 강화된 베이스 유리를 세정하는 단계를 수행하여 제공되는 것을 지칭하는 것일 수 있다.
강화 유리 기판(BS)의 상부면(FS)은 전자 장치(EA)의 외부로 노출되며, 윈도우(CW)의 상부면(FS)과 전자 장치(EA)의 상부면을 정의한다. 강화 유리 기판(BS)의 하부면(RS)은 제3 방향축(DR3) 방향에서 상부면(FS)과 대향된다.
베젤층(BZ)은 강화 유리 기판(BS)의 하부면(RS)에 배치되어 베젤 영역(BZA)을 정의한다. 베젤층(BZ)은 강화 유리 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 강화 유리 기판(BS)의 하부면(RS)에 인쇄(printing)나 증착(deposition)을 통해 형성될 수 있다. 이때, 베젤층(BZ)은 강화 유리 기판(BS)의 하부면(RS)에 직접 형성될 수 있다. 또는, 베젤층(BZ)은 별도의 점착 부재 등을 통해 강화 유리 기판(BS)의 하부면(RS)에 결합될 수도 있다. 이때, 강화 유리 기판(BS)의 하부면(RS)에 점착 부재가 접촉할 수 있다.
도 5 및 도 6은 각각 일 실시예의 윈도우 제조 방법을 간략히 나타낸 순서도이다. 도 7a 내지 도 7g는 일 실시예의 윈도우 제조 방법의 단계들을 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
일 실시예의 윈도우 제조 방법은 초기 윈도우를 제공하는 단계(S100) 및 제공된 초기 윈도우를 세정하는 세정 단계(S300)를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 세정 단계(S300)는 제공된 초기 윈도우를 산 세정하는 단계(S310) 및 산 세정된 초기 윈도우를 알칼리 세정하는 단계(S330)를 포함하는 것일 수 있다. 산 세정하는 단계(S310) 및 알칼리 세정하는 단계(S330)는 순차적으로 수행되는 것일 수 있다.
초기 윈도우(CW-P)는 세정 단계(S300)를 거쳐 윈도우(CW)로 제공될 수 있으며, 세정 단계(S300)를 거치면서 초기 윈도우(CW-P) 표면(FS-P)의 일부가 제거되고 이에 따라 윈도우(CW)에서의 제2 압축응력값은 초기 윈도우(CW-P)의 제1 압축응력값에 비하여 감소되게 된다. 한편, 세정 단계(S300)에서 초기 윈도우(CW-P) 표면(FS-P)의 결함(DFS)이 제거되어 세정 단계(S300) 이후의 윈도우(CW)의 표면 강도, 내충격성 등의 기계적 물성은 초기 윈도우(CW)에 비하여 개선되게 된다.
일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 초기 윈도우를 제공하는 단계(S100)는 베이스 유리를 제공하는 단계(S110) 및 제공된 베이스 유리를 강화 처리하는 베이스 유리 강화 단계(S130)를 포함할 수 있다.
일 실시예의 윈도우의 제조 방법에 있어서, 베이스 유리를 제공하는 단계(S110)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(S110)에서 제공되는 베이스 유리는 사용 용도를 고려하여 강화 단계(S130) 이전에 절단되어 제공되는 것일 수 있다. 하지만, 실시예는 이에 한정되지 않으며, 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 LAS(Lithium Alumino-Silicate)계 유리, 또는 NAS(Sodium Alumino-Silicate)계 유리일 수 있다. 예를 들어, 베이스 유리는 SiO2, Al2O3, 및 Li2O3를 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 베이스 유리는 SiO2를 50wt% 이상 80wt% 이하로 포함하고, Al2O3을 10wt% 이상 30wt% 이하로 포함하며, Li2O3을 3wt% 이상 20wt% 이하로 포함하는 것일 수 있다. 또한, 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. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 일 실시예에서 사용되는 베이스 유리로는 상용되어 사용되는 유리가 제한 없이 사용될 수 있다.
베이스 유리 강화 단계(S130)는 베이스 유리에 강화 용융염(toughening molten salt)을 제공하여 베이스 유리를 화학 강화 처리하는 단계일 수 있다. 즉, 베이스 유리 강화 단계(S130)는 강화 용융염에 베이스 유리를 침지하여 이온 교환법으로 베이스 유리의 표면을 강화하는 단계일 수 있다. 베이스 유리에 제공되는 강화 용융염은 1종 또는 2종 이상의 알칼리 이온을 포함하는 것일 수 있다.
베이스 유리 강화 단계(S130)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(S130)를 거쳐 제조된 윈도우는 표면에 압축응력 영역을 포함할 수 있다. 압축응력 영역은 베이스 유리의 상부면 및 하부면 중 적어도 하나의 면에 형성된 것일 수 있다.
베이스 유리 강화 단계(S130)에서 제공되는 강화 용융염은 혼합염 또는 단일염일 수 있다. 혼합염은 Li+, Na+, K+, Rb+ 및 Cs+로 이루어진 군으로부터 선택되는 2종 이상의 이온을 포함하는 용융염일 수 있다. 또한, 단일염은 또는 Li+, Na+, K+, Rb+ 및 Cs+로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 이온을 포함하는 용융염일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예의 윈도우 제조 방법의 강화 단계는 혼합염으로 KNO3 및 NaNO3의 용융염을 포함하고, 단일염으로 KNO3의 용융염을 포함하는 것일 수 있다.
베이스 유리 강화 단계(S130)는 350℃ 이상 450℃ 이하의 온도에서 수행되는 것일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 강화 단계(S130)에서의 공정 온도는 사용되는 강화 용융염의 종류에 따라 조절될 수 있다.
상술한 베이스 유리 제공 단계(S110)에서 제공된 베이스 유리는 베이스 유리 강화 단계(S130)를 수행하여 초기 윈도우(CW-P)로 제공될 수 있다.
도 7a는 초기 윈도우 제공 단계를 나타낸 것이다. 또한, 도 7b는 초기 윈도우의 일 부분을 나타낸 단면도이다. 도 7b는 도 7a의 "AA'" 영역을 확대하여 나타낸 단면도에 해당한다.
일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법에서 초기 윈도우(CW-P)는 강화 단계(S130) 이후의 유리 기판을 나타낸다. 초기 윈도우(CW-P)는 소정의 두께(tCWP)를 갖는 것일 수 있다. 강화 단계(S130)를 거친 초기 윈도우(CW-P)는 Na2O 또는 K2O 등의 알칼리 금속 산화물을 포함하는 것일 수 있다. 본 명세서에서는 용이한 설명을 위해 알칼리 금속 이온들(IN)을 원형(circles)으로 도시하였다.
베이스 유리 강화 단계(130)로 형성된 초기 윈도우(CW-P)는 표면(FS-P)에 인접하여 형성된 압축응력층을 포함하고, 초기 윈도우(CW-P)는 표면(FS-P)에 인접한 영역에서 제1 압축응력값을 나타낼 수 있다.
한편, 초기 윈도우(CW-P)는 표면(FS-P)에 형성된 복수의 결함들(DFS)을 포함할 수 있다. 초기 윈도우(CW-P)의 결함들(DFS)은 초기 윈도우(CW-P)의 표면(FS-P)에 형성된 흠집이거나 표면(FS-P)으로부터 함몰된 부분일 수 있다. 결함들(DFS)은 초기 윈도우(CW-P)를 형성하는 과정이나, 초기 윈도우(CW-P)를 이동시키는 과정에서 외부와의 충돌, 또는 외부 환경과의 접촉으로 인해 형성될 수 있다.
또한, 초기 윈도우(CW-P) 표면(FS-P)에는 이물(SS)이 부착되어 있을 수 있다. 이물(SS)은 초기 윈도우(CW-P)와 상이한 물질을 포함할 수 있으며, 유기물 및/또는 무기물을 포함할 수 있다. 이물(SS)은 초기 윈도우(CW-P)를 형성하는 과정이나, 초기 윈도우(CW-P)를 이동시키는 과정 등에서 부착된 것일 수 있다.
표면(FS-P)에 형성된 결함들(DFS)의 개수 또는 결함들(DFS)의 형상에 따라 초기 윈도우(CW-P) 표면(FS-P)의 조도(roughness)가 달라질 수 있다. 한편, 초기 윈도우(CW-P)의 외부 표면(FS-P)에 형성된 결함들(DFS)에 의해 초기 윈도우(CW-P)의 파손 강도가 저하될 수 있다. 즉, 결함들(DFS)은 초기 윈도우(CW-P)에 외부 충격 등이 가해졌을 때 크랙(Crack)이 발생하거나 크랙이 용이하게 전달되는 부분이 될 수 있으며, 이에 따라 결함들(DFS)은 초기 윈도우(CW)의 충격 및 파손 강도를 저하시킬 수 있다.
단면상에서 결함들(DFS)이 형성된 두께(tDF)는 초기 윈도우(CW-P)의 두께(tCWP)에 비해 미세하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 결함들(DFS)이 형성된 두께(tDF)는 약 0.2㎛ 이상 0.5㎛ 이하일 수 있다. 한편, 초기 윈도우(CW-P)의 두께(tCWP)는 300㎛ 이상일 수 있다. 예를 들어, 초기 윈도우(CW-P)의 두께(tCWP)는 500㎛ 이상 800㎛ 이하일 수 있다.
제공된 초기 윈도우(CW-P)는 세정 단계(S300)를 거쳐 윈도우(CW)로 제공된다. 세정 단계(S300)는 산 세정 단계(S310)와 알칼리 세정 단계(S330)를 포함할 수 있다. 도 7c 내지 도 7f에는 용이한 설명을 위해 도 7b의 AA'영역에 대응되는 영역을 도시하였다. 도 7c 및 도 7d는 산 세정 단계(S310)와 대응되는 단면도들에 해당하고, 도 7e 및 도 7f는 알칼리 세정 단계(S330)와 대응되는 단면도들에 해당한다. 도 7g는 산 세정 단계(S310) 및 알칼리 세정 단계(S330)를 거쳐 제공되는 윈도우를 나타낸 단면도이다.
도 7c 및 도 7d를 참조하면, 산 세정 단계(S310)는 초기 윈도우(CW-P)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.
일 실시예의 윈도우 제조 방법에서, 산 세정 단계(S310)는 산 세정 용액(WS1)을 초기 윈도우(CW-P)에 제공하여 진행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 산 세정 용액(WS1)은 PH2 이하의 강산일 수 있다. 예를 들어, 산 세정 용액(WS1)은 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 및 염산(HCl) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 한편, 산 세정 용액(WS1)의 PH 지수는 상온에서는 약 2.5 이하로 측정될 수 있다.
산 세정 용액(WS1)은 초기 윈도우(CW-P)와 반응하여, 초기 윈도우(CW-P)에 중간층(L2)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 도 7d에 도시된 것과 같이, 초기 윈도우(CW-P)는 산 세정 단계(S310)를 거쳐 중간층(L2)과 기본층(L1)으로 구분되는 중간 윈도우(CW-C)로 형성될 수 있다. 중간층(L2)은 기본층(L1) 상에 배치되고 외부로 노출되는 표면층일 수 있다. 중간층(L2)은 기본층(L1)의 표면을 에워싸며 형성될 수 있다.
중간층(L2)은 산 세정 용액(WS1)과의 반응으로 인해 초기 윈도우(CW-P)의 알칼리 금속 이온들(IN) 중 적어도 일부가 제거된 층일 수 있다. 이때, 알칼리 금속 이온들(IN)이 빠져나간 위치에는 보이드(void, PO)가 정의될 수 있다. 또한, 알칼리 금속 이온들(IN)이 빠져나간 위치에는 산 세정 용액(WS1)으로부터 제공된 수소 이온이 배치될 수 있다. 이에 따라, 산 세정 단계(S310)가 수행된 이후의 중간 윈도우(CW-C)의 중간층(L2)은 기본층(L1)과 비교하여 다공성(porous) 특성을 나타낼 수 있다. 또한, 중간층(L2)의 밀도는 기본층(L1)의 밀도보다 낮을 수 있다.
산 세정 단계(S310)에서 알칼리 금속 이온들(IN)이 제거됨에 따라, 중간층(L2)에서의 실리콘 함량의 비율은 기본층(L1)에서의 실리콘 함량의 비율보다 클 수 있다. 중간층(L2)에서의 알칼리 금속 이온에 대한 실리콘 함량비는 기본층(L1) 내에서의 알칼리 금속에 대한 실리콘 함량비보다 크게 나타날 수 있다. 즉, 중간층(L2)은 기본층(L1)에 비하여 Si-rich층이 될 수 있다.
기본층(L1) 내에서의 알칼리 금속에 대한 실리콘 함량비는 실질적으로 초기 윈도우(CW-P) 내에서의 알칼리 금속 이온에 대한 실리콘 함량비와 대응될 수 있다. 따라서, 산 세정 단계(S310)에서는 표면(FS-P)에 인접하고 결함(DFS)을 포함하고 있는 중간층(L2)의 밀도만을 감소시켜, 결함(DFS)을 포함하는 부분이 효과적으로 제거되도록 할 수 있다.
중간층(L2)의 두께(tL2)는 적어도 도 7b에 도시된 결함들(DFS)이 형성된 두께(tDF)와 동일하거나 그 이상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 중간층(L2)의 두께(tL2)는 0.2㎛ 이상 0.5㎛ 이하일 수 있다. 이에 따라, 이후 알칼리 세정 단계(S330) 등을 수행하여 중간층(L2)을 제거함으로써 결함들(DFS)도 안정적으로 제거될 수 있다.
도 7e 내지 도 7g는 알칼리 세정 단계(S330)를 거쳐 윈도우(CW)를 제조하는 단계를 나타낸 것이다. 알칼리 세정 단계(S330)는 중간 윈도우(CW-C)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.
일 실시예의 윈도우 제조 방법에서, 알칼리 세정 단계(S330)는 알칼리 세정 용액(WS2)을 중간 윈도우(CW-C)에 제공하여 진행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 알칼리 세정 용액(WS2)은 PH13 이상의 강염기일 수 있다. 예를 들어, 알칼리 세정 용액(WS2)은 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH)을 포함할 수 있다.
알칼리 세정 용액(WS2)은 중간 윈도우(CW-C)와 반응하여, 중간 윈도우(CW-C)로부터 중간층(L2)이 제거되도록 할 수 있다. 산 세정 단계(S310)에서 형성된 중간층(L2)을 알칼리 세정 단계(S300)에서 최종적으로 제거함으로써, 표면(FS-P)에서 결함(DFS)이 제거된 윈도우(CW)를 형성할 수 있다. 즉, 초기 윈도우(CW-P)에 존재하던 결함들(DFS)이나 이물(SS)은 중간층(L2)과 함께 기본층(L1)으로부터 제거될 수 있다.
이에 따라, 윈도우(CW)는 결함들(DFS)이나 이물(SS)이 잔존하지 않는 표면(FS)을 가질 수 있다. 윈도우(CW)의 표면(FS)은 실질적으로 기본층(L1)의 표면과 대응될 수 있다. 윈도우(CW)의 표면 조도는 0.2㎚ 이상 3㎚ 이하의 범위 내일 수 있다. 윈도우(CW)의 표면 조도는 초기 윈도우(CW-P)의 표면 조도나 중간 윈도우(CW-C)의 표면 조도보다 낮을 수 있다.
산 세정 단계(S310) 및 알칼리 세정 단계(S330)를 거쳐 최종적으로 제공되는 윈도우(CW)는 소정의 두께(tCW)를 가진다. 일 실시예에서, 윈도우(CW)의 두께(tCW)는 초기 윈도우(CW-P)의 두께(tCWP)보다 작을 수 있다. 윈도우(CW)의 두께(tCW)는 중간 윈도우(CW-C)에서 기본층(L1)의 두께와 대응될 수 있다.
일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 세정량은 초기 윈도우(CW-P)의 표면(FS-P)에 인접한 부분으로 세정 단계(S300)에서 제거되는 중량에 해당한다. 세정량은 단위면적당 제거량으로 측정될 수 있으며, 본 명세서에서 세정량의 단위는 "㎎/㎠"로 하였다.
도 8a 및 도 8b는 각 세정 단계의 공정 온도에 따른 세정량을 나타낸 그래프이다. 도 8a는 산 세정 단계(S310)에서의 세정량이고, 도 8b는 알칼리 세정 단계(S330)에서의 세정량을 나타낸 것이다. 도 8b에 도시된 알칼리 세정 단계(S330)의 세정량은 동일한 온도에서 산 세정 단계(S310) 진행 이후에 순차적으로 알칼리 세정 단계(S330)를 진행하였을 때의 세정량을 나타낸 것이다. 도 8a 및 도 8b에서 세정 단계의 공정 유지 시간은 10분으로 고정하여 진행하였다.
도 8a 및 도 8b에서 "y"는 세정량에 해당하고, "x"는 공정 온도이며, "R2"은 결정계수(coefficient of determination)에 해당한다. 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 각 세정 단계에서의 세정량은 세정 단계의 온도에 비례하여 증가되는 것을 알 수 있다. 다만, 세정량에 있어서는 산 세정 단계에서의 세정량보다 알칼리 세정 단계에서의 세정량이 크게 나타나는 것을 알 수 있다.
일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 전체 세정량은 산 세정 단계에서의 제1 세정량과 알칼리 세정 단계에서의 제2 세정량의 합으로 나타낼 수 있다. 일 실시예의 윈도우 제조 방법의 조건으로 세정된 제1 세정량은 최종 세정량의 전체 중량을 기준으로 30wt% 이상 40wt% 이하이고, 제2 세정량은 최종 세정량의 전체 중량을 기준으로 60wt% 이상 70wt% 이하에 해당한다. 예를 들어, 세정량 전체의 약 1/3은 산 세정 단계의 세정량이고, 세정량 전체의 약 2/3는 알칼리 세정 단계의 세정량일 수 있다.
일 실시예의 윈도우 제조 방법에 따라 최종적으로 제공되는 윈도우(CW)는 표면(FS)에 인접한 압축응력층을 포함하고, 윈도우(CW)는 표면(FS)에 인접한 영역에서 제2 압축응력값을 나타낼 수 있다.
일 실시예의 윈도우 제조 방법에 있어서, 초기 윈도우(CW-P)의 제1 압축응력 값과 세정 단계를 거친 윈도우(CW)의 제2 압축응력값의 차이는 아래 식 1 및 식 2를 만족하는 것일 수 있다.
[식 1]
△CS(MPa) = δ·t(min)+θ
[식 2]
△CS(MPa) = α·T(℃)+β
식 1 및 식 2에서, △CS는 제1 압축응력값과 제2 압축응력값 차이의 절대값이고, T는 산 세정 단계의 온도이며, t는 산 세정 단계의 유지 시간이다. △CS는 {(제1 압측응력값)-(제2 압축응력값)}에 해당할 수 있다.
식 1 및 식 2에서, △CS의 압축응력값의 차이의 단위는 "MPa"이고, 관계식의 변수인 산 세정 단계의 온도 T는 "℃"단위로 입력되며, 산 세정 단계의 공정 시간 t는 "min(분)" 단위로 입력된다.
이하, 본 발명 명세서에 기재된 관계식에서 사용된 △CS(MPa), T(℃), 및 t(min)에 대하여는 상술한 식 1 및 식 2에서 정의된 내용과 동일한 내용이 적용된다. 또한, 본 명세서에서 제1 압축응력값과 제2 압축응력 값의 차이의 절대값은 제1 압축응력값과 제2 압축응력값의 차이와 동일한 의미이며, 이는 또한 압축응력값의 변화량과 동일한 의미로 사용된다. 즉, 제1 압축응력값과 제2 압축응력 값의 차이와 압축응력값의 변화량은 동일하게 △CS로 표시될 수 있다.
식 1은 산 세정 단계의 공정 유지 시간(t)과 압축응력값의 변화량(△CS)의 관계를 나타낸 선형 관계식이다. 식 1에서 0<δ≤10 및 -300≤θ<0 이다. 한편, 식 2는 산 세정 단계의 공정 온도(T)와 압축응력값의 변화량(△CS)의 관계를 나타낸 선형 관계식이다. 식 2에서 0<α≤10 및 0<β≤50 이다.
한편, 도 9는 일 실시예의 윈도우 제조 방법에 따라 제작되는 윈도우에서 세정량과 윈도우의 압축응력값의 관계를 나타낸 것이다. 도 9에서 "△CS"는 압축응력값의 변화량이고, "LAB"는 세정량이며, "R2"은 결정계수에 해당한다. 압축응력값의 변화량 △CS는 도 7a 내지 도 7g를 참조하여 설명한 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서, 초기 윈도우(CW-P)의 표면(FS-P)에 인접한 영역의 압축응력값과 윈도우(CW)의 표면(FS)에 인접한 영역의 압축응력값의 차이에 해당한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법으로 제조된 윈도우에서 압축응력값의 변화량(△CS)과 세정량(LAB)은 아래의 관계식을 만족한다. 하기의 관계식 A에서 G는 응력 감소 계수로, 0<G≤1000 일 수 있다. Z는 상수값으로, -50<Z≤50 일 수 있다.
[식 A]
△CS = G · LAB + Z
도 9에서는 세정량과 압축응력값의 변화량의 관계를 측정하여 나타내었으며, 관계식 △CS = 172.48 · LAB + 1.762 이 도출되는 것으로부터 일 실시예에 따른 윈도우 제조 방법에 의해 제조된 윈도우는 상기 식 A의 관계를 만족하는 것을 알 수 있다. 즉, 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서의 압축응력값의 변화량은 세정량에 선형적으로 비례하는 것일 수 있다. 따라서, 일 실시예의 윈도우 제조 방법의 세정 단계에서의 세정량을 조절하여 최종적으로 윈도우의 압축응력값을 제어할 수 있다.
한편, 일 실시예의 윈도우 제조 방법으로 제조된 윈도우는 개선된 강도 특성을 나타낼 수 있다. 도 10 및 도 11은 각각 세정 단계 진행 전후의 윈도우의 강도 특성 변화를 측정하여 나타낸 것이다.
도 10 및 도 11에서 "세정 전(ref)"은 초기 윈도우(CW)에 대한 결과이고, "세정 후"는 세정 단계(S300)까지 진행된 윈도우(CW)에 대한 결과이다.
도 10에서는 BOR 강도를 비교하여 나타내었다. BOR 강도는 BOR(Ball on Ring) 테스트 법으로 평가한 것이다. 테스트 대상인 초기 윈도우(CW-P)와 윈도우(CW)를 소정의 크기를 갖는 둥근링(직경이 30㎜이고 R이 2.5㎜인 링으로, 링의 최외경은 35㎜, 최내경은 25㎜이다) 상에 배치하고, 테스트 대상인 초기 윈도우 및 윈도우에 각각 직경 10mm의 구 형상의 테스트 프로브(test probe)를 접촉시키고 하중을 가하면서 초기 윈도우 또는 윈도우가 파손될 때의 강도를 측정하였다. 측정에 있어서, 파손될 때의 강도를 BOR 강도(N)로 표시하였다.
도 10의 결과를 참조하면, 세정 전의 평균 BOR 강도는 383.5 N에 해당하고, 세정 후의 평균 BOR 강도는 626.6 N으로 측정되어 세정 단계 진행에 의해 윈도우의 강도 특성이 개선된 것을 확인할 수 있다. 도 10의 평가에 사용된 윈도우는 65℃에서 10분간 산 세정하고, 65℃에서 10분간 알칼리 세정한 것이다.
한편, 일 실시예의 윈도우 제조 방법으로 제조된 윈도우의 BOR 강도는 500N 이상일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예의 윈도우 제조 방법으로 제조된 윈도우의 BOR 강도는 500N 이상 1000N 이하일 수 있다.
도 11은 드랍 테스트(Drop test) 결과를 나타낸 것이다. 도 11의 결과 측정은 윈도우를 포함한 전자 장치 모형(mock-up 샘플)을 이용하여 진행되었다. 도 11에서 세정 전(ref)"은 세정 단계를 거치지 않은 초기 윈도우(CW-P)를 포함한 전자 장치 모형에 대한 결과이고, "세정 후"는 윈도우(CW)를 포함한 전자 장치 모형에 대한 결과이다. 도 11의 평가에 사용된 윈도우(CW)는 65℃에서 10분간 산 세정하고, 65℃에서 10분간 알칼리 세정한 것이다.
드랍 테스트는 화강암 기판에 전자 장치 모형 샘플을 낙하시켜 파손 여부를 확인하면서 진행하였다. 도 11에 나타낸 측정 값은 전자 장치 모형 샘플 낙하시 윈도우가 파손된 최대 낙하 높이를 나타낸 것이다. 낙하 높이는 60㎝를 시작 높이로 하여 10㎝씩 증가시켰다.
도 11의 결과를 참조하면, 세정 전의 평균 낙하 높이는 70㎝이고, 세정 후의평균 낙하 높이는 130㎝로 드랍 테스트로 측정된 강도는 세정 공정을 진행한 윈도우에서 약 1.8배 개선된 것을 확인할 수 있다. 즉, 일 실시예의 윈도우 제조 방법은 산 세정 단계 및 알칼리 세정 단계를 포함하는 세정 단계를 포함하여 개선된 내충격성을 갖는 윈도우를 제공하는 것을 확인할 수 있다.
도 12는 압축응력값의 변화량에 따른 내충격 강도를 나타낸 그래프이다. 도 12에서 BDT 강도(㎝)는 내충격성 평가 방법인 볼 낙하 실험(Ball Drop Test)의 평가 결과에 해당한다. 볼 낙하 실험은 150g의 스틸 볼(steel ball)을 윈도우 상에 낙하시켜 윈도우가 파손되는 높이를 측정하여 평가하였다.
도 12의 결과를 참조하면, 압축응력값의 변화량 △CS 증가에 따라 BDT 강도가 개선되었으며, 다만 압축응력값의 변화량 △CS가 120 보다 큰 경우에는 BDT 강도 증가 정도가 낮은 것을 알 수 있다. △CS가 120 이하에서는 △CS 증가에 따라 BDT 값이 선형적으로 증가하며, △CS가 120 보다 큰 경우에는 △CS 값이 포화(saturation)되는 것을 확인할 수 있다.
즉, 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 세정 단계를 진행하여 압축응력값을 변화시킴에 따라 윈도우의 BDT 강도를 개선할 수 있으며, 특히 △CS 가 120 이하인 경우에서 세정 공정에 따른 내충격성의 개선 정도가 높은 것을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이 초기 윈도우의 제1 압축응력값과 세정 단계 이후의 윈도우의 제2 압축응력값의 차이(△CS)는 식 1 및 식 2의 관계를 만족하는 것으로 특히 산 세정 단계의 온도(T) 및 산 세정 단계의 공정 유지 시간 각각(t)에 선형적으로 비례하며, 이에 따라 산 세정 단계의 온도(T) 및 시간(t)을 최적화하여 윈도우에서 요구되는 최종 압축응력값을 얻을 수 있다. 즉, 산 세정 단계의 온도(T) 및 시간(t)을 최적화하여 요구되는 내충격성 및 파손 강도를 갖는 윈도우를 제조할 수 있다.
일 실시예의 윈도우 제조 방법은 산 세정 단계 및 알칼리 세정 단계를 포함하는 세정 단계를 수행하여 내충격성 및 파손 강도가 개선된 윈도우를 제공할 수 있다. 한편, 본 발명에서 제시된 압축응력값의 변화량(제1 압축응력값과 제2 압축응력값 차이의 절대값)과 산 세정 단계의 공정 온도 및 공정 시간과의 관계식을 이용하여 윈도우의 최종 압측응력값을 예측할 수 있다. 또한, 본 발명에서 제시된 압축응력값의 변화량과 산 세정 단계의 공정 온도 및 공정 시간과의 관계식을 이용하여 최종적으로 제공되는 윈도우에서 요구되는 강도 특성을 얻기 위한 세정 조건을 용이하게 제시하여 제어할 수 있다.
압축응력값의 변화량인 △CS는 상술한 바와 같이 식 1 및 식 2의 관계를 만족하는 것으로, 압축응력값의 변화량인 △CS는 산 세정 단계의 온도(T) 및 산 세정 단계의 유지 시간(t) 각각에 비례한다. 따라서, 본 발명에서 제시한 식 1 및 식 2의 관계식을 이용하여 산 세정 단계의 온도(T) 또는 산 세정 단계의 유지 시간(t)을 조절함으로써 압축응력값의 변화량인 △CS를 제어할 수 있다.
한편, 압축응력값의 변화량인 △CS는 산 세정 단계의 온도(T) 및 산 세정 단계의 유지 시간(t)의 조합에 비례하는 것일 수 있다. 즉, 압축응력값의 변화량인 △CS는 산 세정 단계의 온도(T) 및 산 세정 단계의 유지 시간(t)을 모두 변수로 하는 선형 관계식으로 표시될 수 있다.
압축응력값의 변화량인 △CS와 산 세정 단계의 온도(T) 및 산 세정 단계의 유지 시간(t)은 하기 식 3의 관계를 만족하는 것일 수 있다.
[식 3]
△CS(MPa) = ν·T(℃)+ω·t(min)+γ
식 3에서, 0<ν≤10, 0<ω≤20, -150≤γ≤-50 이다.
예를 들어, 제1 압축응력값과 제2 압축응력값의 차이는 하기 식 3-1을 만족하는 것일 수 있다.
[식 3-1]
△CS(MPa) = 2T(℃)+4t(min)+γ
식 3-1에서, 상수인 γ는 -150≤γ≤-50 이다.
이하 도 13 내지 도 18은 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 세정 단계의 조건에 따른 제1 압축응력값과 제2 압축응력값의 차이를 나타낸 그래프이다. 도 13 내지 도 18은 상술한 세정 단계 중 산 세정 단계의 공정 조건에 따른 압축응력값의 차이를 나타낸 것이며, 산 세정 용액으로는 황산 용액이 사용되었다. 하지만, 이하 도 13 내지 도 18을 참조하여 설명하는 본 발명의 일 실시예에서 제시되는 관계식들은 황산 용액을 사용한 경우에 한정되지 않으며 강산 용액을 산 세정 용액으로 사용한 경우에 동일하게 적용될 수 있다.
도 13은 산 세정 온도 각각에서 산 세정 시간 증가에 따른 압축응력값의 변화량을 나타낸 그래프이다. 도 13에서 "실측치"는 해당 공정 온도 및 공정 시간에서의 압축응력값의 변화를 측정하여 나타낸 것이고, "계산치"는 공정 온도 및 공정 시간을 하기 식 3-1a에 입력하여 계산된 값을 그래프로 나타낸 것이다.
[식 3-1a]
△CS(MPa) = 2T(℃)+4t(min)-108
도 13에서 산 세정 온도 조건은 각각 50℃, 60℃, 65℃로 하였으며, 공정 유지 시간은 1분 내지 20분으로 하여 측정치 및 계산치를 나타내었다.
도 13을 참조하면, 산 세정 온도 조건 50℃ 내지 65℃, 및 공정 유지 시간 1분 내지 20분 조건에서 본 발명에서 제시한 식 3-1a의 관계식으로부터 계산된 값은 실측치와 유사하게 나타나는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명에서 제시된 제1 압축응력값과 제2 압축응력값의 차이와 산 세정 단계의 온도 및 산 세정 단계의 공정 유지 시간에 대한 관계식들은 실제 세정 공정을 예측하기 위하여 사용될 수 있다.
도 5 내지 도 7g 등을 참조하여 설명한 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서, 산 세정 단계(S310)의 공정 온도 T는 40℃ 이상 70℃ 이하일 수 있다. 40℃ 미만의 온도에서는 산 세정 용액(WS1)과 초기 윈도우(CW-P)와의 반응성이 저하되어 세정 공정이 원활하게 진행될 수 없다. 또한, 70℃ 보다 높은 온도에서는 산 세정 용액(WS1)에 포함된 유기물들이 증기(fume)로 기화될 수 있으므로 세정 공정의 안정성이 문제될 수 있다.
또한, 산 세정 단계(S310)에서 공정 유지 시간 t는 1분(min) 이상 20분(min) 이하일 수 있다. 도 14a는 산 세정 단계(S310)에서 공정 유지 시간(t)에 따른 압축응력값의 변화량(△CS)을 나타낸 것이다. 도 14a는 산 세정 온도 65℃에서 세정 시간 경과에 따른 압축응력값의 변화량을 나타낸 것이다. 도 14a를 참조하면, 공정 유지 시간 증가에 따라 압축응력값의 변화량이 증가되는 것을 확인할 수 있다.
1분의 세정 시간은 최소한의 세정이 가능한 최소 세정 시간에 해당한다. 또한, 산 세정 공정이 20분을 초과하여 유지되는 경우에는 세정 시간 경과에 따른 윈도우의 강도 개선 효과는 증가되지 않는다. 즉, 도 14a를 참조하면 20분까지의 세정 시간 경과에 따른 압축응력값의 변화량 증가와 비교하여 20분을 초과한 세정 시간에서의 압축응력값의 변화량은 크지 않아, 공정 경제성을 고려할 경우 20분 이하의 세정 시간에서 산 세정 공정을 진행하는 것이 바람직하다.
또한, 20분 초과하여 산 세정 공정이 진행되는 경우 △CS 값은 120MPa 이상으로 증가되게 되며, 이는 상술한 도 12 등의 결과를 고려할 때 △CS 값 증가에 따른 내충격 강도 개선 효과도 미미하므로 산 세정 단계의 공정 시간은 1 분 이상 20 분 이하의 범위가 적절하다.
도 14b는 특정 온도 조건에서 산 세정 단계의 공정 유지 시간(t)에 따른 압축응력값의 변화량(△CS)의 값을 측정하여 나타낸 결과 그래프와 이에 대한 관계식을 표시하여 나타낸 것이다. 도 14b에서는 산 세정 단계(S310)에서의 공정 온도(T)가 각각 50℃, 60℃, 및 65℃로 고정된 상태에서 산 세정 공정 시간(t)에 따른 압축응력값의 차이(△CS)를 측정한 값을 표시하고, 이에 따른 관계식을 도출하여 나타내었다. 산 세정 공정 시간(t)은 1분 내지 20 분으로 하였다.
도 14b에 도시된 측정값의 그래프는 상술한 식 1의 관계를 만족하는 것일 수 있다. 즉, 도 14a에 도시된 측정 결과로부터 도출된 산 세정 단계의 공정 유지 시간과 압축 응력값 변화량으로부터 동일한 공정 온도 조건에서 산 세정 공정의 유지 시간과 압축응력값의 변화량은 선형 관계식을 갖는 것을 확인할 수 있다.
예를 들어, 공정 온도 50℃에서 공정 유지 시간(t)과 압축응력값의 변화량(△CS)은 아래 식 1-a의 관계를 갖는 것일 수 있다. 식 1-a는 식 1에서 δ가 2.4이고, θ가 2.3인 경우에 해당한다.
[식 1-a]
△CS(MPa) = 2.4t+2.3
또한, 공정 온도 60℃ 및 65℃에서 공정 유지 시간(t)과 압축응력값의 변화량(△CS)은 각각 아래 식 1-b 및 식 1-c의 관계를 갖는 것일 수 있다.
[식 1-b]
△CS(MPa) = 4.3t+15
[식 1-c]
△CS(MPa) = 5t+19
식 1-b는 식 1에서 δ가 4.3이고, θ가 15인 경우에 해당하고, 식 1-c는 식 1에서 δ가 5이고, θ가 19인 경우에 해당한다. 상기의 식 1-a 내지 식 1-c는 공정 시간 t가 1분 이상 20분 이하인 범위에서 만족되는 관계식이다.
상술한 식 1 및 식 1-a 내지 1-c로부터 일 실시예의 윈도우 제조 방법으로부터 제조되는 윈도우의 압축응력값의 변화량은 소정의 온도에서 산 세정 단계의 공정 유지 시간을 조절하여 제어될 수 있음을 확인할 수 있다. 즉, 압축응력값의 변화량은 초기 윈도우의 제1 압축응력값과 윈도우의 제2 압축응력값의 차이에 해당하므로, 최종적으로 요구되는 윈도우의 압축응력값을 고려하여 산 세정 단계의 공정 온도 및 공정 유지 시간을 제어하여 세정 단계를 진행할 수 있다.
도 15는 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 산 세정 단계(S310)의 공정 유지시간(t)을 고정하고 공정 온도(T) 변화에 따른 압축응력값의 변화량(△CS) 값을 측정하여 나타낸 결과 그래프와 이에 대한 관계식을 표시하여 나타낸 것이다. 도 15에서는 산 세정 단계의 공정 유지 시간(t)을 각각 10분과 20분으로 고정한 상태에서 산 세정 공정 온도(T) 변화에 따른 압축응력값의 차이를 측정한 값을 표시하고, 이에 따른 관계식을 도출하여 나타내었다. 도 15에 도시된 측정 결과는 산 세정 단계의 공정 온도 30℃ 내지 70℃ 범위 내에서 측정된 결과이다.
도 15에 도시된 측정값의 그래프는 상술한 식 2의 관계를 만족하는 것일 수 있다. 도 15에 도시된 측정 결과로부터 도출된 산 세정 단계의 공정 온도와 압축응력값 변화량의 측정 값으로부터 동일한 공정 유지 시간에서 산 세정 공정 온도와 압축응력값의 변화량은 선형 관계식을 갖는 것을 확인할 수 있다.
예를 들어, 공정 유지 시간 10분에서 공정 온도(T)와 압축응력값의 변화량(△CS)은 아래 식 2-a의 관계를 갖는 것일 수 있다.
[식 2-a]
△CS(MPa) = 2T-66
또한, 공정 유지 시간 20분에서 공정 온도(T)와 압축응력값의 변화량(△CS)은 아래 식 2-b의 관계를 갖는 것일 수 있다.
[식 2-b]
△CS(MPa) = 6.5T-295
식 2-a는 식 2에서 α 가 2이고, β 가 -66인 경우에 해당하고, 식 2-b는 식 2에서 α 가 6.5이고, β 가 -66인 경우에 해당한다. 상기의 식 2-a 및 식 2-b는 공정 온도가 40℃ 이상 70℃ 이하의 범위에서 만족되는 관계식이다.
상술한 식 2, 식 2-a, 및 식 2-b로부터 일 실시예의 윈도우 제조 방법으로부터 제조되는 윈도우의 압축응력값의 변화량은 소정의 공정 유지 시간에서 산 세정 단계의 공정 온도를 조절하여 제어될 수 있음을 확인할 수 있다. 즉, 압축응력값의 변화량은 초기 윈도우의 제1 압축응력값과 윈도우의 제2 압축응력값의 차이에 해당하므로, 최종적으로 요구되는 윈도우의 압축응력값을 고려하여 산 세정 단계의 공정 온도 및 공정 유지 시간을 제어하여 세정 단계를 진행할 수 있다.
상술한 도 9에서 설명한 바와 같이, 일 실시예의 윈도우 제조 방법으로 제작된 윈도우에서 세정 단계 전후에서의 압축응력값의 차이는 윈도우 세정 단계에서의 세정량과 비례하는 것일 수 있다. 도 5 내지 도 7g를 참조하여 설명한 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 세정량은 초기 윈도우(CW-P)의 표면(FS-P)의 단위 면적당 제거량일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 세정량은 중간 윈도우(CW-C)의 중간층(L2)의 제거량일 수 있다. 또한, 세정량은 초기 윈도우(CW-P)와 윈도우(CW)의 중량 차이에 해당하는 것일 수 있다.
일 실시예의 윈도우 제조 방법에 있어서, 세정량(LAB)과 산 세정 단계의 공정 조건은 아래 식 4 및 식 5를 만족하는 것일 수 있다.
[식 4]
LAB(mg/㎠) = δ'·t(min)+θ'
[식 5]
LAB(mg/㎠) = α'·T(℃)+β'
식 4 및 식 5에서, LAB는 세정량이고, T는 산 세정 단계의 온도이며, t는 산 세정 단계의 유지 시간이다. LAB는 초기 윈도우(CW-P)로부터 윈도우(CW)로 가공되는 과정에서 제거된 중량에 해당한다. 식 4 및 식 5에서, 세정량 LAB의 단위는 "㎎/㎠"이고, 관계식의 변수인 산 세정 단계의 온도 T는 "℃"단위로 입력되며, 산 세정 단계의 공정 시간 t는 "min(분)" 단위로 입력된다.
이하, 본 발명 명세서에 기재된 관계식에서 사용된 LAB(㎎/㎠), T(℃), 및 t(min)에 대하여는 상술한 식 4 및 식 5에서 정의된 내용과 동일한 내용이 적용된다.
식 4는 산 세정 단계의 공정 유지 시간(t)과 세정량(LAB)의 관계를 나타낸 선형 관계식이다. 식 4에서 0<δ'≤5 및 -300≤θ'<0 이다. 한편, 식 5는 산 세정 단계의 공정 온도(T)와 세정량(LAB)의 관계를 나타낸 선형 관계식이다. 식 5에서 0<α'≤0.05 및 0<β'≤0.5 이다.
세정량(LAB)은 산 세정 단계의 온도(T) 및 산 세정 단계의 유지 시간(t) 각각에 비례한다. 따라서, 본 발명에서 제시한 식 4 및 식 5의 관계식을 이용하여 산 세정 단계의 온도(T) 또는 산 세정 단계의 유지 시간(t)을 조절함으로써 세정량(LAB)를 제어할 수 있다. 또한, 세정량(LAB)과 압축응력값의 변화량(△CS)의 비례 관계식을 이용하여 세정량(LAB)을 제어하여 윈도우(CW)의 표면 압축응력값을 변화시키고 이에 따라 윈도우의 충격 강도를 개선할 수 있다.
한편, 세정량(LAB)은 산 세정 단계의 온도(T) 및 산 세정 단계의 유지 시간(t)의 조합에 비례하는 것일 수 있다. 즉, 세정량(LAB)은 산 세정 단계의 온도(T) 및 산 세정 단계의 유지 시간(t)을 모두 변수로 하는 선형 관계식으로 표시될 수 있다.
세정량(LAB)과 산 세정 단계의 온도(T) 및 산 세정 단계의 유지 시간(t)은 하기 식 6의 관계를 만족하는 것일 수 있다.
[식 6]
LAB(mg/㎠) = ν·T(℃)+ω·t(min)+γ'
상기 식 6에서, 0<ν'≤0.05, 0<ω'≤0.1, -50≤γ'<0 이다.
예를 들어, 세정량(LAB)과 산 세정 단계의 온도(T) 및 산 세정 단계의 유지 시간(t)은 하기 식 6-1을 만족하는 것일 수 있다.
[식 6-1]
LAB(mg/㎠) = 0.01T(℃)+0.02t(min)+γ'
상기 식 6-1에서 상수인 γ'는, -50≤γ'<0 이다.
도 16은 산 세정 온도 각각에서 산 세정 시간 증가에 따른 세정량(LAB)을 나타낸 그래프이다. 도 16에서 "실측치"는 해당 공정 온도 및 공정 시간에서의 세정량(LAB)을 측정하여 나타낸 것이고, "계산치"는 공정 온도 및 공정 시간을 하기 식 6-1a에 입력하여 계산된 값을 그래프로 나타낸 것이다.
[식 6-1a]
LAB(mg/㎠) = 0.01T(℃)+0.02t(min)-0.583
도 16에서 산 세정 온도 조건은 각각 50℃, 60℃, 65℃로 하였으며, 공정 유지 시간은 1분 내지 20분으로 하여 측정치 및 계산치를 나타내었다.
도 16을 참조하면, 산 세정 온도 조건 50℃ 내지 65℃, 및 공정 유지 시간 1분 내지 20분 조건에서 본 발명에서 제시한 식 6-1a의 관계식으로부터 계산된 값은 실측치와 유사하게 나타나는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명에서 제시된 세정량과 산 세정 단계의 온도 및 산 세정 단계의 공정 유지 시간에 대한 관계식들은 실제 세정 공정을 예측하기 위하여 사용될 수 있다.
도 17은 특정 온도 조건에서 산 세정 단계의 공정 유지 시간(t)에 따른 세정량(LAB) 값을 측정하여 나타낸 결과 그래프와 이에 대한 관계식을 표시하여 나타낸 것이다. 도 17에서는 산 세정 단계(S310)에서의 공정 온도(T)가 각각 50℃, 60℃, 및 65℃로 고정된 상태에서 산 세정 공정 시간(t)에 따른 세정량(LAB)을 측정한 값을 표시하고, 이에 따른 관계식을 도출하여 나타내었다. 산 세정 공정 시간(t)은 1분 내지 20 분으로 하였다.
도 17에 도시된 측정값의 그래프는 상술한 식 4의 관계를 만족하는 것일 수 있다. 즉, 도 17에 도시된 측정 결과로부터 도출된 산 세정 단계의 공정 유지 시간과 세정량으로부터 동일한 공정 온도 조건에서 산 세정 공정의 유지 시간과 세정량은 선형 관계식을 갖는 것을 확인할 수 있다.
예를 들어, 공정 온도 50℃에서 공정 유지 시간(t)과 세정량(LAB)은 아래 식 4-a의 관계를 갖는 것일 수 있다. 식 4-a는 식 4에서 δ'가 0.01이고, θ'가 -0.005인 경우에 해당한다.
[식 4-a]
LAB(mg/㎠) = 0.01t-0.005
또한, 공정 온도 60℃ 및 65℃에서 공정 유지 시간(t)과 세정량(LAB)은 각각 아래 식 4-b 및 식 4-c의 관계를 갖는 것일 수 있다.
[식 4-b]
LAB(mg/㎠) = 0.02t+0.05
[식 4-c]
LAB(mg/㎠) = 0.02t+0.1
식 4-b는 식 4에서 δ'가 0.02이고, θ'가 0.05인 경우에 해당하고, 식 4-c는 식 4에서 δ'가 0.02이고, θ'가 0.1인 경우에 해당한다. 상기의 식 4-a 내지 식 4-c는 공정 시간 t가 1분 이상 20분 이하인 범위에서 만족되는 관계식이다.
상술한 식 4 및 식 4-a 내지 4-c로부터 일 실시예의 윈도우 제조 방법으로부터 제조되는 윈도우의 세정량은 소정의 온도에서 산 세정 단계의 공정 유지 시간을 조절하여 제어될 수 있음을 확인할 수 있다. 즉, 세정량은 제1 압축응력값과 윈도우의 제2 압축응력값의 차이인 압축응력값의 변화량에 비례하므로, 최종적으로 요구되는 윈도우의 압축응력값을 고려하여 산 세정 단계의 공정 온도 및 공정 유지 시간을 제어하여 세정 단계를 진행할 수 있다.
도 18은 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서 산 세정 단계(S310)의 공정 유지시간(t)을 고정하고 공정 온도(T) 변화에 따른 세정량(LAB)을 측정하여 나타낸 결과 그래프와 이에 대한 관계식을 표시하여 나타낸 것이다. 도 18에서는 산 세정 단계의 공정 유지 시간(t)을 각각 10분과 20분으로 고정한 상태에서 산 세정 공정 온도(T) 변화에 따른 세정량(LAB)을 측정한 값을 표시하고, 이에 따른 관계식을 도출하여 나타내었다. 도 18에 도시된 측정 결과는 산 세정 단계의 공정 온도 30℃ 내지 70℃ 범위 내에서 측정된 결과이다.
도 18에 도시된 측정값의 그래프는 상술한 식 5의 관계를 만족하는 것일 수 있다. 도 18에 도시된 측정 결과로부터 도출된 산 세정 단계의 공정 온도와 세정량(LAB) 값으로부터 동일한 공정 유지 시간에서 산 세정 공정 온도와 세정량(LAB)은 선형 관계식을 갖는 것을 확인할 수 있다.
예를 들어, 공정 유지 시간 10분에서 공정 온도(T)와 세정량(LAB)은 아래 식 5-a의 관계를 갖는 것일 수 있다.
[식 5-a]
LAB(mg/㎠) = 0.008T-0.245
또한, 공정 유지 시간 20분에서 공정 온도(T)와 세정량(LAB)은 아래 식 5-b의 관계를 갖는 것일 수 있다.
[식 5-b]
LAB(mg/㎠) = 1.3T+0.37
식 5-a는 식 5에서 α' 가 0.008이고, β' 가 -0.245인 경우에 해당하고, 식 5-b는 식 5에서 α' 가 1.3이고, β' 가 0.37인 경우에 해당한다. 상기의 식 5-a 및 식 5-b는 공정 온도가 40℃ 이상 70℃ 이하의 범위에서 만족되는 관계식이다.
상술한 식 5, 식 5-a, 및 식 5-b로부터 일 실시예의 윈도우 제조 방법으로부터 제조되는 윈도우의 세정량은 소정의 공정 유지 시간에서 산 세정 단계의 공정 온도를 조절하여 제어될 수 있음을 확인할 수 있다. 즉, 세정량은 제1 압축응력값과 윈도우의 제2 압축응력값의 차이인 압축응력값의 변화량에 비례하므로, 최종적으로 요구되는 윈도우의 압축응력값을 고려하여 산 세정 단계의 공정 온도 및 공정 유지 시간을 제어하여 세정 단계를 진행할 수 있다.
일 실시예의 윈도우 제조 방법은 순차적으로 진행되는 산 세정 단계 및 알칼리세정 단계를 포함하여, 개선된 강도 특성과 내충격성을 갖는 윈도우를 제공할 수 있다. 또한, 일 실시예는 세정 단계의 공정 온도 및 공정 유지 시간과 세정량의 관계식, 또는 세정 단계의 공정 온도 및 공정 유지 시간과 압축응력값의 변화량의 관계식을 도입하여 우수한 내충격성과 기계적 강도를 갖는 윈도우를 제공하기 위한 세정 공정을 용이하게 제어할 수 있다.
즉, 일 실시예의 윈도우 제조 방법은 산 세정 단계를 도입하고 산 세정 단계의 온도와 공정 유지 시간에 따른 압축응력값의 변화량에 대한 관계식을 사용하여 최종적으로 윈도우에서 요구되는 물성을 고려하여 세정 공정을 체계적으로 관리함으로써 공정 경제성이 개선될 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.
EA : 전자 장치 CW : 윈도우
CW-P : 초기 윈도우 CW-C : 중간 윈도우
WS1 : 산 세정 용액 WS2 : 알칼리 세정 용액

Claims (24)

  1. 제1 압축응력값을 갖는 초기 윈도우를 제공하는 단계; 및
    상기 초기 윈도우를 세정하여 제2 압축응력값을 갖는 윈도우를 제공하는 세정 단계; 를 포함하고,
    상기 세정 단계는
    상기 초기 윈도우를 산 세정하는 단계; 및
    상기 산 세정된 초기 윈도우를 알칼리 세정하는 단계; 를 포함하고,
    상기 제1 압축응력값과 상기 제2 압축응력값의 차이는 하기 식 1 및 식 2를 만족하는 윈도우 제조 방법:
    [식 1]
    △CS(MPa) = δ·t(min)+θ
    [식 2]
    △CS(MPa) = α·T(℃)+β
    상기 식 1에서, 0<δ≤ 10, -300≤θ<0 이고,
    상기 식 2에서, 0<α≤10, 0<β≤50 이며,
    상기 식 1 및 식 2에서, △CS는 상기 제1 압축응력값과 상기 제2 압축응력값 차이의 절대값이고, T는 상기 산 세정 단계의 온도이며, t는 상기 산 세정 단계의 유지 시간이다.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 산 세정 단계의 온도 T는 40℃ 이상 70℃ 이하인 윈도우 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 산 세정 단계의 유지 시간 t는 1분(min) 이상 20분(min) 이하인 윈도우 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 압축응력값과 상기 제2 압축응력값의 차이는 하기 식 3을 만족하는 윈도우 제조 방법:
    [식 3]
    △CS(MPa) = ν·T(℃)+ω·t(min)+γ
    상기 식 3에서, 0<ν≤10, 0<ω≤20, -150≤γ≤-50 이고,
    △CS, T, 및 t는 상기 식 1 및 식 2에서 정의한 바와 동일하다.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 압축응력값과 상기 제2 압축응력값의 차이는 하기 식 3-1을 만족하는 윈도우 제조 방법:
    [식 3-1]
    △CS(MPa) = 4T(℃)+2t(min)+γ
    상기 식 3-1에서, -150 ≤ γ ≤ -50 이고,
    △CS, T, 및 t는 상기 식 1 및 식 2에서 정의한 바와 동일하다.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 압축응력값과 상기 제2 압축응력값의 차이는 상기 세정 단계에서의 세정량에 비례하고,
    상기 세정량은 상기 초기 윈도우의 표면에서 제거되는 상기 초기 윈도우의 단위 면적당 제거량인 윈도우 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 세정량은 하기 식 4 및 식 5를 만족하는 윈도우 제조 방법:
    [식 4]
    LAB(mg/㎠) = δ'·t(min)+θ'
    [식 5]
    LAB(㎎/㎠) = α'·T(℃)+β'
    상기 식 4에서 0<δ'≤5, -300≤θ'<0 이고,
    상기 식 5에서, 0<α'≤0.05, 0<β'≤0.5 이며,
    상기 식 4 및 식 5에서 LAB는 상기 세정량이고, T 및 t는 상기 식 1 및 식 2에서 정의한 바와 동일하다.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 세정량은 하기 식 6을 만족하는 윈도우 제조 방법:
    [식 6]
    LAB(mg/㎠) = ν·T(℃)+ω·t(min)+γ'
    상기 식 6에서, 0<ν'≤0.05, 0<ω'≤0.1, -50≤γ'<0 이고,
    LAB, T, 및 t는 상기 식 4 및 식 5에서 정의한 바와 동일하다.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 세정량은 하기 식 6-1을 만족하는 윈도우 제조 방법:
    [식 6-1]
    LAB(mg/㎠) = 0.01T(℃)+0.02t(min)+γ'
    상기 식 6-1에서, -50≤γ'<0 이고,
    LAB, T, 및 t는 상기 식 4 및 식 5에서 정의한 바와 동일하다.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 세정량은 상기 산 세정 단계의 제1 세정량과 상기 알칼리 세정 단계의 제2 세정량의 합이고,
    상기 제1 세정량은 상기 세정량 전체 중량을 기준으로 30wt% 이상 40wt% 이하이고,
    상기 제2 세정량은 상기 세정량 전체 중량을 기준으로 60wt% 이상 70wt% 이하인 윈도우 제조 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 초기 윈도우를 제공하는 단계는
    베이스 유리를 제공하는 단계; 및
    상기 제공된 베이스 유리를 강화하는 단계; 를 포함하고,
    상기 베이스 유리는 LAS(Lithium Alumino-Silicate)계 유리, 또는 NAS(Sodium Alumino-Silicate)계 유리인 윈도우 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 베이스 유리를 강화하는 단계는 KNO3 및 NaNO3 중 적어도 하나를 포함하는 강화 용융염(toughening molten salt)에서 화학 강화하는 단계인 윈도우 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 베이스 유리를 강화하는 단계는 350℃ 이상 450℃ 이하의 온도에서 수행되는 윈도우 제조 방법.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 산 세정 단계는 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 및 염산(HCl) 중 적어도 하나를 포함하는 산 세정 용액을 제공하는 단계인 윈도우 제조 방법.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 알칼리 세정 단계는 수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH) 중 적어도 하나를 포함하는 알칼리 세정 용액을 제공하는 단계인 윈도우 제조 방법.
  16. 화학강화 처리된 초기 윈도우를 제공하는 단계;
    산세정 용액에서 상기 초기 윈도우를 세정하여 중간 윈도우를 제공하는 산 세정 단계; 및
    알칼리 세정 용액에서 상기 중간 윈도우를 세정하여 윈도우를 제공하는 알칼리 세정 단계; 를 포함하고,
    상기 초기 윈도우의 제1 압축응력값과 상기 윈도우의 제2 압축응력값은 하기 식 1 및 식 2의 관계를 만족하는 윈도우 제조 방법:
    [식 1]
    △CS(MPa) = δ·t(min)+θ
    [식 2]
    △CS(MPa) = α·T(℃)+β
    상기 식 1에서, 0<δ≤ 10, -300≤θ<0, 1≤t≤20 이고,
    상기 식 2에서, 0<α≤10, 0<β≤50, 40≤T≤70 이며,
    상기 식 1 및 식 2에서, △CS는 상기 제1 압축응력값과 상기 제2 압축응력값 차이의 절대값이다.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 중간 윈도우는 상기 초기 윈도우로부터 알칼리 금속이 용출되어 형성된 보이드(void)를 포함하는 윈도우 제조 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 중간 윈도우는
    알칼리 금속에 대한 실리콘 함량비가 상기 초기 윈도우에서의 알칼리 금속에 대한 실리콘 함량비와 실질적으로 동일한 기본층; 및
    상기 기본층의 표면에 형성되고, 상기 알칼리 금속 이온에 대한 실리콘 함량비가 상기 기본층보다 높은 중간층; 을 포함하는 윈도우 제조 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 중간층에서의 상기 보이드의 비율은 상기 기본층에서의 상기 보이드의 비율보다 높은 윈도우 제조 방법.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 초기 윈도우의 두께는 500㎛ 이상 800㎛ 이하이고,
    상기 중간층의 두께는 0.2㎛ 이상 0.5㎛ 이하인 윈도우 제조 방법.
  21. 제 18항에 있어서,
    상기 윈도우는 상기 중간 윈도우의 상기 중간층이 제거되어 형성된 윈도우 제조 방법.
  22. 제 16항에 있어서,
    상기 제1 압축응력값과 상기 제2 압축응력값 차이의 절대값은 세정량에 비례하고,
    상기 세정량은 상기 초기 윈도우와 상기 윈도우의 중량 차이인 윈도우 제조 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 세정량은 하기 식 4 및 식 5를 만족하는 윈도우 제조 방법:
    [식 4]
    LAB(mg/㎠) = δ'·t(min)+θ'
    [식 5]
    LAB(㎎/㎠) = α'·T(℃)+β'
    상기 식 4에서 0<δ'≤5, -300≤θ'<0 이고,
    상기 식 5에서, 0<α'≤0.05, 0<β'≤0.5 이며,
    상기 식 4 및 식 5에서 LAB는 상기 세정량이고, T 및 t는 상기 식 1 및 식 2에서 정의한 바와 동일하다.
  24. 제 16항에 있어서,
    상기 제1 압축응력값과 상기 제2 압축응력값의 차이는 하기 식 3-1을 만족하는 윈도우 제조 방법:
    [식 3-1]
    △CS(MPa) = 4T(℃)+2t(min)+γ
    상기 식 3-1에서, -150 ≤ γ ≤ -50 이고,
    △CS, T, 및 t는 상기 식 1 및 식 2에서 정의한 바와 동일하다.
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