KR20230095145A - 유리 제품 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
유리 제품은 제1 열 팽창 계수를 갖는 제1 결정상을 포함하는 중심층 및 중심층을 전체적으로 둘러싸고, 제1 열 팽창 계수보다 작은 제2 열 팽창 계수를 갖는 제2 결정상을 포함하는 표면층을 포함한다. 이에 따라, 유리 제품의 강도가 향상된다.
Description
본 발명은 유리 제품에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 유리 제품 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
유리 제품은 표시 장치를 포함하는 전자 기기, 건축 자재 등에 많이 사용되고 있다. 예를 들어, 액정 표시 장치(liquid crystal display device, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display device, OLED), 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display device, EPD) 등의 평판 표시 장치의 기판 또는 상기 기판을 보호하는 커버 윈도우 등에 상기 유리 제품이 적용된다.
스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 전자 기기가 늘어나면서 이에 적용되는 상기 유리 제품도 외부 충격에 빈번하게 노출된다. 휴대성을 위해 얇으면서도 외부 충격에 견딜 수 있는 양호한 강도를 갖는 상기 유리 제품의 개발이 요구되고 있다.
한편, 열 강화 또는 화학 강화를 통해 상기 유리 제품의 강도를 개선할 수 있다. 다만, 얇은 두께를 갖는 상기 유리 제품에는 열 강화를 구현할 수 없다.
본 발명의 일 목적은 파손 특성이 향상된 유리 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 유리 제품을 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적이 이와 같은 목적들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
전술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 유리 제품은 제1 열 팽창 계수를 갖는 제1 결정상을 포함하는 중심층 및 상기 중심층을 전체적으로 둘러싸고, 상기 제1 열 팽창 계수보다 작은 제2 열 팽창 계수를 갖는 제2 결정상을 포함하는 표면층를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 중심층의 상기 제1 결정상은 리튬 디실리케이트(lithium disilicate)를 포함하고, 상기 표면층의 상기 제2 결정상은 리튬 알루미노 실리케이트(lithium alumino silicate)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 표면층의 두께는 상기 중심층의 두께보다 작을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 중심층의 상기 제1 결정상의 부피 분율과 상기 표면층의 상기 제2 결정상의 부피 분율은 동일할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 결정상은 위치에 따라 상이한 상기 제2 열 팽창 계수를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 열 팽창 계수는 일정하고, 상기 제2 열 팽창 계수는 상기 표면층의 외측면에서 상기 중심층의 외측면을 향하는 방향으로 점진적으로 증가할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 표면층의 상기 제2 결정상의 부피 분율은 상기 표면층의 외측면에서 상기 중심층의 외측면을 향하는 방향으로 점진적으로 감소할 수 있다.
전술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 제1 열 팽창 계수를 갖는 제1 결정상을 포함하는 중심층 및 상기 중심층을 전체적으로 둘러싸고, 상기 제1 열 팽창 계수보다 작은 제2 열 팽창 계수를 갖는 제2 결정상을 포함하는 적어도 하나의 제1 층 및 상기 제1 열 팽창 계수보다 작은 제3 열 팽창 계수를 갖는 제3 결정상을 포함하는 적어도 하나의 제2 층을 포함하는 표면층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 결정상은 리튬 디실리케이트를 포함하고, 상기 제2 결정상 및 상기 제3 결정상 각각은 리튬 알루미노 실리케이트를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 Li2O, Al2O3 및 SiO2의 조성비는 상기 제3 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 Li2O, Al2O3 및 SiO2의 조성비와 상이할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 열 팽창 계수는 상기 제3 열 팽창 계수와 상이할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 중심층의 상기 제1 결정상의 부피 분율과 상기 표면층의 상기 제2 결정상의 부피 분율은 동일할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 층 및 상기 적어도 하나의 제2 층은 서로 교대로 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 층에서 상기 제2 결정상의 부피 분율은 상기 제2 층에서 상기 제3 결정상의 부피 분율보다 클 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 열 팽창 계수는 상기 제3 열 팽창 계수보다 작을 수 있다.
전술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 패널 및 상기 표시 패널 상에 배치되고, 제1 열 팽창 계수를 갖는 제1 결정상을 포함하는 중심층 및 상기 중심층을 전체적으로 둘러싸고, 상기 제1 열 팽창 계수보다 작은 제2 열 팽창 계수를 갖는 제2 결정상을 포함하는 표면층을 포함하는 유리 제품을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 중심층의 상기 제1 결정상은 리튬 디실리케이트를 포함하고, 상기 표면층의 상기 제2 결정상은 리튬 알루미노 실리케이트를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 표면층의 두께는 상기 중심층의 두께보다 작을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 중심층의 상기 제1 결정상의 부피 분율과 상기 표면층의 상기 제2 결정상의 부피 분율은 동일할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 결정상은 위치에 따라 상이한 상기 제2 열 팽창 계수를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유리 제품 및 이를 포함하는 표시 장치에 있어서, 상기 유리 제품은 제1 열 팽창 계수를 갖는 제1 결정상을 포함하는 중심층 및 상기 중심층을 전체적으로 둘러싸고, 상기 제1 열 팽창 계수보다 작은 제2 열 팽창 계수를 갖는 제2 결정상을 포함하는 표면층를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 유리 제품의 강도가 향상될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과가 상기 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 제품을 포함하는 표시 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 유리 제품을 I-I' 라인을 따라 자른 단면도이다.
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 제품을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유리 제품을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유리 제품을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1 및 도 2의 유리 제품을 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1의 유리 제품을 I-I' 라인을 따라 자른 단면도이다.
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 제품을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유리 제품을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유리 제품을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1 및 도 2의 유리 제품을 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 유리 제품 및 이를 포함하는 표시 장치에 대하여 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성 요소에 대하여는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 제품을 포함하는 표시 장치를 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 영상을 표시하는 표시 패널(100) 및 상기 표시 패널(100) 상에 배치되는 유리 제품(200)을 포함할 수 있다.
상기 표시 장치(DD)는 표시 영역(DA) 및 상기 표시 영역(DA)에 인접하여 위치하는 주변 영역(PA)으로 구분될 수 있다. 상기 주변 영역(PA)은 상기 표시 영역(DA)의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 상기 주변 영역(PA)은 상기 표시 영역(DA)을 전체적으로 둘러쌀 수 있다. 상기 표시 영역(DA)은 광을 생성하거나, 외부의 광원으로부터 제공된 광의 투과율을 조절하여 영상을 표시할 수 있는 영역으로 정의될 수 있다. 상기 주변 영역(PA)은 영상을 표시하지 않는 영역으로 정의될 수 있다.
상기 표시 영역(DA)에는 복수의 화소들(PX)이 배열될 수 있다. 상기 복수의 화소들(PX)은 구동 신호에 따라 광을 생성할 수 있다. 상기 복수의 화소들(PX)은 제1 방향(D1) 및 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)을 따라 배열될 수 있다.
상기 표시 패널(100)은 표시 화면을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 표시 패널(100)은 유기 발광 표시 패널, 액정 표시 패널, 전기 영동 표시 패널, 플라즈마 표시 패널, 무기 발광 표시 패널 또는 양자점 표시 패널을 포함할 수 있다.
상기 표시 패널(100) 상에 상기 유리 제품(200)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 유리 제품(200)은 접착층(미도시)을 통해 상기 표시 패널(100)에 부착될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 유리 제품(200)은 상기 표시 패널(100)을 보호하기 위한 표시 패널용 커버 윈도우일 수 있다. 상기 표시 패널용 커버 윈도우는 상기 표시 패널(100)이 외부 충격에 의해 깨지지 않도록 이를 보호하는 역할을 할 수 있다. 다만, 본 발명의 구성은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 유리 제품(200)은 다른 장치에 사용되는 구성일 수도 있다.
도 2는 도 1의 유리 제품을 I-I' 라인을 따라 자른 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 유리 제품(200)은 중심층(210) 및 상기 중심층(210)을 둘러싸는 표면층(220a)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 유리 제품(200)은 비정질 유리가 결정화되어 형성된 결정화 유리일 수 있다. 상기 결정화 유리는 결정상 및 유리상을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 비정질 유리의 유리 조성은 상기 결정화 유리의 유리 조성과 동일할 수 있다.
상기 유리 제품(200)은 LAS(lithium alumino silicate)계 결정화 유리 또는 NAS(sodium alumino silicate)계 결정화 유리를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 유리 제품(200)은 LAS계 결정화 유리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유리 제품(200)은 이산화규소(SiO2), 산화 알루미늄(Al2O3) 및 산화 리튬(Li2O)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 유리 제품(200)은 오산화인(P2O5), 산화 칼륨(K20), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO), 산화 바륨(BaO), 산화 주석(SnO2) 및 산화 지르코늄(ZrO2) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 구성은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 유리 제품(200)은 다른 성분을 더 포함할 수도 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 유리 제품(200)은 이산화규소(SiO2), 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 리튬(Li2O) 및 산화 나트륨(Na2O)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 유리 제품(200)은 오산화인(P2O5), 산화 칼륨(K20), 산화 마그네슘(MgO), 산화 칼슘(CaO), 산화 스트론튬(SrO), 산화 바륨(BaO), 산화 주석(SnO2) 및 산화 지르코늄(ZrO2) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 구성은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 유리 제품(200)은 다른 성분을 더 포함할 수도 있다.
이하에서는, 상기 유리 제품(200)에 포함되는 각 성분에 대하여 설명하기로 한다.
SiO2는 유리의 골격을 구성하며, 화학적 내구성을 높이고, 유리 포면에 흠집이 생겼을 때의 크랙 발생을 저감시키는 역할을 할 수 있다. SiO2의 함유량이 너무 많으면 열 팽창 계수가 낮아질 수 있다. SiO2는 후술하는 리튬 알루미노 실리케이트의 구성 성분이다.
Al2O3는 유리의 파쇄성을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 즉, Al2O3는 유리가 깨졌을 때, 더 작은 수의 파편이 발생하도록 하는 역할을 할 수 있다. 또한, Al2O3는 화학 강화 시의 이온 교환 성능을 향상시키고, 화학 강화 후의 표면 압축 응력을 크게 하는 유효 성분으로 작용할 수 있다. Al2O3는 후술하는 리튬 알루미노 실리케이트의 구성 성분이다.
P2O5는 이온 교환 성능과 칩핑 내성을 향상시킬 수 있다. P2O5는 생략될 수 있다.
Li2O는 이온 교환에 의해 표면 압축 응력을 형성시키는 역할을 할 수 있다. Li2O는 필수적인 구성일 수 있다. 유리 표면 근처에 배치된 Li 이온은 이온 교환 공정을 통해 Na 이온 등으로 교환될 수 있다. 또한, Li2O는 유리의 파쇄성을 개선하는 역할을 더 할 수 있다. Li2O는 후술하는 리튬 알루미노 실리케이트의 구성 성분이다.
Na2O는 이온 교환에 의해 표면 압축 응력을 형성시키고, 유리의 용융성을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 유리 표면 근처에 배치된 Na 이온은 이온 교환 공정을 통해 K 이온 등으로 교환될 수 있다. Na2O의 함유량이 너무 적으면 유리의 용융성이 저하될 수 있고, 열 팽창 계수가 낮아질 수 있다. 반면, Na2O의 함유량이 너무 많으면 열 팽창 계수가 높아질 수 있다. Na2O는 생략될 수 있다.
K20는 Na2O와 동일한 역할을 할 수 있다. 즉, K20는 이온 교환에 의해 표면 압축 응력을 형성시키고, 유리의 용융성을 향상시키는 역할을 할 수 있다. K20의 함유량이 너무 많으면 열 팽창 계수가 높아질 수 있다. K20는 생략될 수 있다.
MgO는 화학 강화 유리의 표면 압축 응력을 증대시키고, 유리의 파쇄성을 개선시키는 역할을 할 수 있다.
CaO는 유리의 용융성을 향상시키고, 유리의 파쇄성을 개선시키는 역할을 할 수 있다. CaO는 생략될 수 있다.
ZrO2는 결정화 처리 시에, 결정 핵을 구성하는 성분일 수 있다. SnO2도 결정화 처리 시에, 결정 핵을 구성하는 성분일 수 있다. 또한, SnO2는 솔라리제이션 내성을 높이는 성분일 수 있다.
SrO는 화학 강화용 유리의 용융성을 향상시킬 수 있고, 유리의 굴절률을 향상시킬 수 있는 성분일 수 있다.
BaO는 화학 강화용 유리의 용융성을 향상시킬 수 있고, 유리의 굴절률을 향상시킬 수 있는 성분일 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 상기 중심층(210)은 제1 열 팽창 계수를 갖는 제1 결정상을 포함하고, 상기 표면층(220a)은 상기 제1 열 팽창 계수와 다른 제2 열 팽창 계수를 갖는 제2 결정상을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제2 열 팽창 계수는 상기 제1 열 팽창 계수보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 유리 제품(200)을 제조하는 공정에서, 상기 제1 및 제2 열 팽창 계수들의 차이로 인해 상기 유리 제품(200)의 강도가 강화될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 결정상은 리튬 디실리케이트(lithium disilicate)를 포함하고, 상기 제2 결정상은 리튬 알루미노 실리케이트(lithium alumino silicate)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 결정상은 β-스포듀민, β-석영 고용체 또는 버질라이트를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 구성은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 결정상 및 상기 제2 결정상 각각은 다른 결정 성분을 포함할 수도 있다.
여기서, 약 25℃ 내지 약 600℃ 또는 약 25℃ 내지 약 700℃의 온도 범위에서 상기 리튬 디실리케이트의 열 팽창 계수는 약 11ⅹ10-6/℃이고, 상기 리튬 알루미노 실리케이트의 열 팽창 계수는 약 0/℃ 내지 약 2ⅹ10-6/℃일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 중심층(210)의 상기 제1 결정상의 부피 분율은 상기 표면층(220a)의 상기 제2 결정상의 부피 분율과 동일할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 중심층(210)의 상기 제1 결정상의 부피 분율은 상기 표면층(220a)의 상기 제2 결정상의 부피 분율과 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 중심층(210)의 상기 제1 결정상의 부피 분율은 상기 표면층(220a)의 상기 제2 결정상의 부피 분율보다 클 수 있다. 선택적으로, 상기 중심층(210)의 상기 제1 결정상의 부피 분율은 상기 표면층(220a)의 상기 제2 결정상의 부피 분율보다 작을 수도 있다.
상기 표면층(220a)의 두께는 상기 중심층(210)의 두께보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 표면층(220a)의 상기 제2 결정상의 부피 분율이 작을수록 상기 표면층(220a)의 두께는 작아질 수 있다. 즉, 상기 표면층(220a)의 상기 제2 결정상의 부피 분율이 작을수록 상기 중심층(210)의 두께와 상기 표면층(220a)의 두께 차이는 커질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 유리 제품(200)에 있어서, 상기 유리 제품(200)은 상기 제1 열 팽창 계수를 갖는 상기 제1 결정상을 포함하는 상기 중심층(210) 및 상기 중심층(210)을 전체적으로 둘러싸고, 상기 제1 열 팽창 계수보다 작은 상기 제2 열 팽창 계수를 갖는 상기 제2 결정상을 포함하는 상기 표면층(220a)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 표면층(220a)에는 높은 표면 압축 응력이 형성될 수 있다. 또한, 상기 표면층(220a)의 깊이를 깊게 할 수 있다. 즉, 상기 유리 제품(200)의 강도가 향상될 수 있다.
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 제품을 나타내는 단면도이다. 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유리 제품을 나타내는 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 제품(200)은 중심층(210) 및 상기 중심층(210)을 전체적으로 둘러싸는 표면층(220b)을 포함할 수 있다. 다만, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하는 상기 유리 제품(200)은 상기 표면층(220b, 220c)의 특징을 제외하고는 도 2를 참조하여 설명한 상기 유리 제품(200)과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 이하에서, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이, 상기 유리 제품(200)은 비정질 유리가 결정화되어 형성된 결정화 유리일 수 있다.
상기 중심층(210)은 상기 제1 열 팽창 계수를 갖는 제1 결정상을 포함하고, 상기 표면층(220b, 220c)은 상기 제1 열 팽창 계수보다 작은 상기 제2 열 팽창 계수를 갖는 상기 제2 결정상을 포함하는 적어도 하나의 제1 층 및 상기 제1 열 팽창 계수보다 작은 상기 제3 열 팽창 계수를 갖는 상기 제3 결정상을 포함하는 적어도 하나의 제2 층을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 제1 층과 상기 적어도 하나의 제2 층은 서로 교대로 배치될 수 있다. 즉, 상기 적어도 하나의 제1 층은 상기 적어도 하나의 제2 층을 사이에 두고 서로 이격되고, 상기 적어도 하나의 제2 층은 상기 적어도 하나의 제1 층을 사이에 두고 서로 이격될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트 및 상기 제3 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트 각각은 Li2O, Al2O3 및 SiO2를 구성 성분으로 함유할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 제2 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트 및 상기 제3 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트 각각은 Li2O, Al2O3, SiO2 및 NaO2를 구성 성분으로 함유할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 Li2O, Al2O3 및 SiO2의 조성비는 상기 제3 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 Li2O, Al2O3 및 SiO2의 조성비와 상이할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 SiO2의 함량은 상기 제3 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 SiO2의 함량보다 클 수 있다. 또한, 상기 제2 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 NaO2의 함량은 상기 제3 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 NaO2의 함량보다 작을 수 있다. 이 경우, 상기 제2 결정상의 상기 제2 열 팽창 계수는 상기 제3 결정상의 상기 제3 열 팽창 계수보다 작을 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 SiO2의 함량은 상기 제3 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 SiO2의 함량보다 작을 수 있다. 또한, 상기 제2 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 NaO2의 함량은 상기 제3 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 NaO2의 함량보다 클 수 있다. 이 경우, 상기 제2 결정상의 상기 제2 열 팽창 계수는 상기 제3 결정상의 상기 제3 열 팽창 계수보다 클 수 있다.
즉, 상기 제2 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 각 성분의 조성비와 상기 제3 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 각 성분의 조성비를 다르게 하여 상기 제2 결정상과 상기 제3 결정상의 열 팽창 계수를 다르게 할 수 있다.
상기 제1 층에서 상기 제2 결정상의 부피 분율은 상기 제2 층에서 상기 제3 결정상의 부피 분율과 상이할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 층에서 상기 제2 결정상의 부피 분율은 상기 제2 층에서 상기 제3 결정상의 부피 분율보다 클 수 있다. 이 경우, 상기 제2 결정상의 상기 제2 열 팽창 계수는 상기 제3 결정상의 상기 제3 열 팽창 계수보다 작을 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 제1 층에서 상기 제2 결정상의 부피 분율은 상기 제2 층에서 상기 제3 결정상의 부피 분율보다 작을 수 있다. 이 경우, 상기 제2 결정상의 상기 제2 열 팽창 계수는 상기 제3 결정상의 상기 제3 열 팽창 계수보다 클 수 있다.
즉, 상기 제2 결정상의 부피 분율과 상기 제3 결정상의 부피 분율을 다르게 하여 상기 제2 결정상과 상기 제3 결정상의 열 팽창 계수를 다르게 할 수 있다.
예를 들어, 도 3을 참조하면, 일 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 층은 상기 제2 열 팽창 계수를 갖는 상기 제2 결정상을 각각 포함하는 제1 표면층(221) 및 제3 표면층(223)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 제2 층은 상기 제3 열 팽창 계수를 갖는 상기 제3 결정상을 포함하는 제2 표면층(222)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 표면층(220b)은 제1 내지 제3 표면층(221, 222, 223)을 포함할 수 있다.
상기 제1 표면층(221)은 상기 중심층을 전체적으로 둘러싸고, 상기 제2 표면층(222)은 상기 제1 표면층(221)을 전체적으로 둘러싸며, 상기 제3 표면층(223)은 상기 제2 표면층(222)을 전체적으로 둘러쌀 수 있다. 즉, 상기 제1 표면층(221)은 상기 중심층(210)에 인접하여 위치하고, 상기 제3 표면층(223)은 상기 중심층(210)에서 가장 멀리 이격될 수 있다.
상기와 같이, 상기 표면층(220b)이 세 개의 층들을 포함하는 경우, 상기 제2 열 팽창 계수는 상기 제3 열 팽창 계수보다 작을 수 있다.
상기 제2 열창 계수가 상기 제3 열 팽창 계수보다 작게 하기 위해, 상기 제2 결정상의 부피 분율은 상기 제3 결정상의 부피 분율보다 클 수 있다. 선택적으로, 상기 제2 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 SiO2의 함량은 상기 제3 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 SiO2의 함량보다 클 수 있다.
예를 들어, 도 4를 참조하면, 일 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 층은 상기 제2 열 팽창 계수를 갖는 상기 제2 결정상을 각각 포함하는 제1 표면층(221) 및 제3 표면층(223)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 제2 층은 상기 제3 열 팽창 계수를 갖는 상기 제3 결정상을 각각 포함하는 제2 표면층(222) 및 제4 표면층(224)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 표면층(220c)은 제1 내지 제4 표면층(221, 222, 223, 224)을 포함할 수 있다.
상기 제1 표면층(221)은 상기 중심층을 전체적으로 둘러싸고, 상기 제2 표면층(222)은 상기 제1 표면층(221)을 전체적으로 둘러싸며, 상기 제3 표면층(223)은 상기 제2 표면층(222)을 전체적으로 둘러싸고, 상기 제4 표면층(224)은 상기 제3 표면층(223)을 전체적으로 둘러쌀 수 있다. 즉, 상기 제1 표면층(221)은 상기 중심층(210)에 인접하여 위치하고, 상기 제4 표면층(224)은 상기 중심층(210)에서 가장 멀리 이격될 수 있다.
상기와 같이, 상기 표면층(220c)이 네 개의 층들을 포함하는 경우, 상기 제2 열 팽창 계수는 상기 제3 열 팽창 계수보다 클 수 있다.
상기 제2 열창 계수가 상기 제3 열 팽창 계수보다 크게 하기 위해, 상기 제2 결정상의 부피 분율은 상기 제3 결정상의 부피 분율보다 작을 수 있다. 선택적으로, 상기 제2 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 SiO2의 함량은 상기 제3 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 SiO2의 함량보다 작을 수 있다.
다만, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 달리, 상기 표면층(220b, 220c)은 두 개의 층들 또는 다섯 개 이상의 층들을 포함할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유리 제품을 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유리 제품(200)은 중심층(210) 및 상기 중심층(210)을 전체적으로 둘러싸는 표면층(220c)을 포함할 수 있다. 다만, 도 5를 참조하여 설명하는 상기 유리 제품(200)은 상기 표면층(220c)의 특징을 제외하고는 도 2를 참조하여 설명한 상기 유리 제품(200)과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 이하에서, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이, 상기 유리 제품(200)은 비정질 유리가 결정화되어 형성된 결정화 유리일 수 있다.
상기 중심층(210)은 제1 열 팽창 계수를 갖는 상기 제1 결정상을 포함하고, 상기 표면층(220c)은 상기 제1 열 팽창 계수보다 작은 제2 열 팽창 계수를 갖는 상기 제2 결정상을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제1 결정상은 리튬 디실리케이트를 포함하고, 상기 제2 결정상은 리튬 알루미노 실리케이트를 포함할 수 있다.
상기 표면층(220c)의 상기 제2 결정상은 위치에 따라 상이한 상기 제2 열 팽창 계수를 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제1 열 팽창 계수는 일정하고, 상기 제2 열 팽창 계수는 상기 표면층(220c)의 외측면에서 상기 중심층(210)의 외측면을 향하는 방향으로 점진적으로 증가할 수 있다. 이 경우, 상기 표면층(220c)의 상기 제2 결정상의 부피 분율은 상기 표면층(220c)의 외측면에서 상기 중심층(210)의 외측면을 향하는 방향으로 점진적으로 감소할 수 있다. 즉, 상기 표면층(220c)의 상기 제2 결정상의 부피 분율을 위치에 따라 조절하여 상기 제2 열 팽창 계수가 상기 표면층(220c)의 외측면에서 상기 중심층(210)의 외측면을 향하는 방향으로 점진적으로 증가하도록 할 수 있다.
예를 들어, 상기 표면층(220c)을 상기 중심층에 인접하는 제1 영역(10), 상기 표면층(220c)의 외측면에 인접하는 제3 영역(30), 및 상기 제1 영역(10)과 상기 제3 영역(30) 사이에 위치하는 제2 영역(20)으로 구분하는 경우, 상기 제1 영역(10)에서 상기 제2 결정상의 부피 분율이 가장 작고, 상기 제3 영역(30)에서 상기 제2 결정상의 부피 분율이 가장 클 수 있다. 즉, 상기 제1 영역(10), 상기 제2 영역(20) 및 상기 제3 영역(30) 중 상기 제1 영역(10)에서 상기 제2 결정상의 상기 제2 열 팽창 계수가 가장 크고, 상기 제3 영역(30)에서 상기 제2 결정상의 상기 제2 열 팽창 계수가 가장 작을 수 있다.
도 6은 도 1 및 도 2의 유리 제품을 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1, 도 2 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 유리 제품(200)을 제조하는 방법은 비정질 유리를 제공하는 단계(S100), 상기 비정질 유리를 결정화하는 단계(S200), 상기 비정질 유리를 결정화하여 형성된 결정화 유리를 냉각하는 단계(S300) 및 상기 결정화 유리를 화학적으로 강화하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 비정질 유리를 제공하는 단계(S100)에 있어서, 상기 비정질 유리는 LAS계 유리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 비정질 유리는 SiO2, Al2O3 및 Li2O를 포함할 수 있다. 이때, 상기 비정질 유리는 Li2O를 필수적으로 포함한다. 이 경우, 상기 비정질 유리는 Na2O, P2O5, K20, MgO, CaO, SrO, BaO, SnO2, ZrO2 등을 더 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.
상기 비정질 유리를 결정화하는 단계(S200)에 있어서, 상기 비정질 유리는 열처리 또는 레이저를 통해 결정화될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 비정질 유리는 열처리 과정을 통해 결정화될 수 있다. 이에 따라, 상기 비정질 유리가 결정화되어 결정화 유리가 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 열처리 과정은 실온으로부터 제1 처리 온도까지 승온하여 일정 시간 유지한 후, 상기 제1 처리 온도보다 고온인 제2 처리 온도에 일정 시간 유지하는 2단계의 열처리 과정에 의한 것이 바람직할 수 있다. 다만, 상기 열처리 과정은 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 열처리 조건을 조절하여 상기 결정화 유리의 내부에는 제1 열 팽창 계수를 갖는 제1 결정상이 형성되고, 상기 결정화 유리의 표면에는 상기 제1 열 팽창 계수보다 작은 제2 열 팽창 계수를 갖는 제2 결정상이 형성될 수 있다. 즉, 상기 열처리 조건을 조절하여 상기 결정화 유리의 내부에 형성되는 상기 제1 결정상의 상기 제1 열 팽창 계수와 상기 결정화 유리의 표면에 형성되는 상기 제2 결정상의 상기 제2 열 팽창 계수를 다르게 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 결정상은 리튬 디실리케이트를 포함하고, 상기 제2 결정상은 리튬 알루미노 실리케이트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 약 25℃ 내지 약 600℃ 또는 약 25℃ 내지 약 700의 온도 범위에서 상기 리튬 디실리케이트의 열 팽창 계수는 약 11ⅹ10-6/℃이고, 상기 리튬 알루미노 실리케이트의 열 팽창 계수는 약 0/℃ 내지 약 2ⅹ10-6/℃일 수 있다.
상기 결정화 유리를 냉각하는 단계(S300)에 있어서, 상기 결정화 유리의 표면을 냉각시킬 수 있다. 이때, 상기 결정화 유리의 내부에 형성된 상기 제1 결정상의 상기 제1 열 팽창 계수와 상기 결정화 유리의 표면에 형성된 상기 제2 결정상의 상기 제2 열 팽창 계수의 차이로 인해 상기 결정화 유리의 내부에 형성된 상기 제1 결정상은 고정되고 상기 결정화 유리의 표면에 형성된 상기 제2 결정상은 팽창될 수 있다. 즉, 상기 결정화 유리의 표면을 냉각하여 상기 결정화 유리의 표면을 깊게 형성할 수 있다.
상기 결정화 유리를 화학적으로 강화하는 단계(S400)는 이온 교환 공정을 통해 진행될 수 있다. 상기 이온 교환 공정은 상기 결정화 유리 내부의 이온을 다른 이온으로 교환하는 공정일 수 있다. 상기 이온 교환 공정을 통해 상기 결정화 유리의 표면 또는 그 근처의 이온이 동일한 원자가 또는 산화 상태를 갖는 더 큰 이온에 의해 대체되거나 교환될 수 있다. 예를 들어, 상기 결정화 유리가 Li+, Na+, k+, Rb+ 등의 일가 알칼리 금속을 포함하는 경우, 상기 결정화 유리의 표면의 일가 양이온은 이보다 이온 반지름이 큰 Na+, K+, Rb+, Cs+ 이온으로 교환될 수 있다.
상기 결정화 유리를 질산나트륨(NaNO3) 용융액 욕조(bath)에 담지시키는 등의 방법으로 Na 이온에 노출시키면, 상기 결정화 유리 내부의 Li 이온이 외부로 배출되고 그 자리에 Na 이온이 대체될 수 있다. 교환된 상기 Na 이온은 상기 Li 이온보다 이온 반지름이 크기 때문에 압축 응력을 생성할 수 있다. 교환된 상기 Na 이온의 양이 많을수록 압축 응력이 커질 수 있다. 이온 교환은 상기 결정화 유리의 표면을 통해 이루어지므로, 상기 결정화 유리의 표면에서 상기 Na 이온의 양이 가장 많을 수 있다. 교환된 상기 Na 이온의 일부는 상기 결정화 유리의 내부로 확산되면서 압축 영역의 깊이, 즉 압축 깊이를 증가시킬 수 있다. 다만, 교환된 상기 Na 이온의 양은 상기 결정화 유리의 표면으로부터 멀어질수록 대체로 감소될 수 있다. 따라서, 상기 결정화 유리의 표면의 압축 스트레스가 가장 크고 내부로 갈수록 감소하는 응력 프로파일을 가질 수 있다. 상기 이온 교환 공정을 통해 상기 결정화 유리의 유연성 및 내구성이 증가될 수 있다.
이에 따라, 도 1 및 도 2에 도시된 상기 유리 제품(200)이 제조될 수 있다.
상술한 바에서는, 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명은 표시 장치를 구비할 수 있는 다양한 디스플레이 기기들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 고해상도 스마트폰, 휴대폰, 스마트패드, 스마트 워치, 태블릿 PC, 차량용 네비게이션 시스템, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 노트북 등에 적용될 수 있다.
DD: 표시 장치
PX: 복수의 화소들
DA: 표시 영역 PA: 주변 영역
100: 표시 패널 200: 유리 제품
210: 중심층 220a, 220b, 220c, 220d: 표면층
221, 222, 223, 224: 제1 내지 제4 표면층들
DA: 표시 영역 PA: 주변 영역
100: 표시 패널 200: 유리 제품
210: 중심층 220a, 220b, 220c, 220d: 표면층
221, 222, 223, 224: 제1 내지 제4 표면층들
Claims (20)
- 제1 열 팽창 계수를 갖는 제1 결정상을 포함하는 중심층; 및
상기 중심층을 전체적으로 둘러싸고, 상기 제1 열 팽창 계수보다 작은 제2 열 팽창 계수를 갖는 제2 결정상을 포함하는 표면층를 포함하는 유리 제품. - 제1 항에 있어서, 상기 중심층의 상기 제1 결정상은 리튬 디실리케이트(lithium disilicate)를 포함하고, 상기 표면층의 상기 제2 결정상은 리튬 알루미노 실리케이트(lithium alumino silicate) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제품.
- 제1 항에 있어서, 상기 표면층의 두께는 상기 중심층의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 유리 제품.
- 제1 항에 있어서, 상기 중심층의 상기 제1 결정상의 부피 분율과 상기 표면층의 상기 제2 결정상의 부피 분율은 동일한 것을 특징으로 하는 유리 제품.
- 제1 항에 있어서, 상기 제2 결정상은 위치에 따라 상이한 상기 제2 열 팽창 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 제품.
- 제5 항에 있어서, 상기 제1 열 팽창 계수는 일정하고, 상기 제2 열 팽창 계수는 상기 표면층의 외측면에서 상기 중심층의 외측면을 향하는 방향으로 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 유리 제품.
- 제5 항에 있어서, 상기 표면층의 상기 제2 결정상의 부피 분율은 상기 표면층의 외측면에서 상기 중심층의 외측면을 향하는 방향으로 점진적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 유리 제품.
- 제1 열 팽창 계수를 갖는 제1 결정상을 포함하는 중심층; 및
상기 중심층을 전체적으로 둘러싸고, 상기 제1 열 팽창 계수보다 작은 제2 열 팽창 계수를 갖는 제2 결정상을 포함하는 적어도 하나의 제1 층 및 상기 제1 열 팽창 계수보다 작은 제3 열 팽창 계수를 갖는 제3 결정상을 포함하는 적어도 하나의 제2 층을 포함하는 표면층을 포함하는 유리 제품. - 제8 항에 있어서, 상기 제1 결정상은 리튬 디실리케이트를 포함하고, 상기 제2 결정상 및 상기 제3 결정상 각각은 리튬 알루미노 실리케이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제품.
- 제9 항에 있어서, 상기 제2 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 Li2O, Al2O3 및 SiO2의 조성비는 상기 제3 결정상의 리튬 알루미노 실리케이트의 Li2O, Al2O3 및 SiO2의 조성비와 상이한 것을 특징으로 하는 유리 제품.
- 제10 항에 있어서, 상기 제2 열 팽창 계수는 상기 제3 열 팽창 계수와 상이한 것을 특징으로 하는 유리 제품.
- 제8 항에 있어서, 상기 중심층의 상기 제1 결정상의 부피 분율과 상기 표면층의 상기 제2 결정상의 부피 분율은 동일한 것을 특징으로 하는 유리 제품.
- 제8 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 층 및 상기 적어도 하나의 제2 층은 서로 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 유리 제품.
- 제8 항에 있어서, 상기 제1 층에서 상기 제2 결정상의 부피 분율은 상기 제2 층에서 상기 제3 결정상의 부피 분율보다 큰 것을 특징으로 하는 유리 제품.
- 제14 항에 있어서, 상기 제2 열 팽창 계수는 상기 제3 열 팽창 계수보다 작은 것을 특징으로 하는 유리 제품.
- 영상을 표시하는 표시 패널; 및
상기 표시 패널 상에 배치되고, 제1 열 팽창 계수를 갖는 제1 결정상을 포함하는 중심층 및 상기 중심층을 전체적으로 둘러싸고, 상기 제1 열 팽창 계수보다 작은 제2 열 팽창 계수를 갖는 제2 결정상을 포함하는 표면층을 포함하는 유리 제품을 포함하는 표시 장치. - 제16 항에 있어서, 상기 중심층의 상기 제1 결정상은 리튬 디실리케이트를 포함하고, 상기 표면층의 상기 제2 결정상은 리튬 알루미노 실리케이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제16 항에 있어서, 상기 표면층의 두께는 상기 중심층의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제16 항에 있어서, 상기 중심층의 상기 제1 결정상의 부피 분율과 상기 표면층의 상기 제2 결정상의 부피 분율은 동일한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제16 항에 있어서, 상기 제2 결정상은 위치에 따라 상이한 상기 제2 열 팽창 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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