KR20240043831A - 윈도우 제조 방법, 그에 따라 제조된 윈도우, 및 윈도우를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

윈도우 제조 방법, 그에 따라 제조된 윈도우, 및 윈도우를 포함하는 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조방법은 Li+ 이온 및 Na+ 이온을 포함하는 제1 예비 유리 기판을 준비하는 단계, 상기 제1 예비 유리 기판에 Na+ 이온을 포함하는 제1 강화 용융염을 제공하여 제2 예비 유리 기판을 형성하는 단계, 상기 제2 예비 유리 기판에 Rb+ 이온을 포함하는 제2 강화 용융염을 제공하여 제3 예비 유리 기판을 형성하는 단계, 및 상기 제3 예비 유리 기판에 K+ 이온을 포함하는 제3 강화 용융염을 제공하여 강화 유리 기판을 형성하는 단계를 포함한다. 이에 따라, 일 실시예의 윈도우 제조 방법으로 형성된 윈도우는 개선된 강도를 나타낼 수 있다.

Description

윈도우 제조 방법, 그에 따라 제조된 윈도우, 및 윈도우를 포함하는 표시 장치{METHOD OF MANUFACTURING WINDOW, WINDOW MANUFACTURED BY THE METHOD OF MANUFACTURING WINDOW, AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE WINDOW}
본 발명은 복수 회 수행되는 이온 교환 강화 단계를 포함하는 윈도우 제조 방법, 그에 따라 제조된 윈도우, 및 윈도우를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 전기적 신호에 따라 활성화되는 것으로, 윈도우, 하우징, 및 전자 소자 등을 포함한다. 전자 소자는 표시 소자, 터치 소자, 또는 검출 소자 등 전기적 신호에 따라 활성화되는 다양한 소자들을 포함할 수 있다.
윈도우는 표시 장치의 전면에 배치되어, 전자 소자를 보호하고 사용자에게 활성 영역을 제공한다. 전자 소자는 윈도우를 통해 외부 충격으로부터 안정적으로 보호될 수 있다. 이에 따라, 우수한 강도를 나타내는 윈도우 강화 방법이 연구되고 있다.
본 발명의 목적은 개선된 강도를 나타내는 윈도우 및 윈도우 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 개선된 강도를 나타내는 윈도우를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조방법은 Li+ 이온 및 Na+ 이온을 포함하는 제1 예비 유리 기판을 준비하는 단계, 상기 제1 예비 유리 기판에 Na+ 이온을 포함하는 제1 강화 용융염을 제공하여 제2 예비 유리 기판을 형성하는 단계, 상기 제2 예비 유리 기판에 Rb+ 이온을 포함하는 제2 강화 용융염을 제공하여 제3 예비 유리 기판을 형성하는 단계, 및 상기 제3 예비 유리 기판에 K+ 이온을 포함하는 제3 강화 용융염을 제공하여 강화 유리 기판을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제1 강화 용융염은 NaNO3를 포함할 수 있다.
상기 제2 강화 용융염은 Na+ 이온을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 강화 용융염의 전체 양이온 농도를 기준으로, 상기 Na+ 이온은 60% 이상 90% 이하로 제공되고, 상기 Rb+ 이온은 10% 이상 40% 이하로 제공될 수 있다.
상기 제3 강화 용융염은 Rb+ 이온을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 강화 용융염의 전체 양이온 농도를 기준으로, 상기 K+ 이온은 60% 이상 90% 이하로 제공되고, 상기 Rb+ 이온은 10% 이상 40% 이하로 제공될 수 있다.
상기 제2 예비 유리 기판을 형성하는 단계에서, 상기 제1 강화 용융염은 380℃ 이상 420℃ 이하의 온도에서 30분 이상 3시간 이하로 제공될 수 있다.
상기 제3 예비 유리 기판을 형성하는 단계에서, 상기 제2 강화 용융염은 380℃ 이상 420℃ 이하의 온도에서 30분 이상 3시간 이하로 제공될 수 있다.
상기 강화 유리 기판을 형성하는 단계에서, 상기 제3 강화 용융염은 380℃ 이상 450℃ 이하의 온도에서 10분 이상 2시간 이하로 제공될 수 있다.
상기 강화 유리 기판은 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력이 1400MPa 이하인 압축 응력층을 포함하고, 상기 압축 응력층의 두께는 90μm 이상 130μm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 제조방법은 상기 강화 유리 기판을 형성하는 단계 이후, 상기 강화 유리 기판의 일부에 중첩하는 인쇄층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우는 Na+ 이온, K+ 이온 및 Rb+ 이온을 포함하는 강화 유리 기판을 포함한다. 상기 강화 유리 기판은 압축 응력 값이 0인 베이스층, 및 상기 베이스층의 상면 및 하면 중 적어도 하나에 배치된 압축 응력층을 포함한다. 상기 압축 응력층은 제1 압축 응력 변화율을 갖는 제1 영역, 상기 제1 압축 응력 변화율보다 작은 제2 압축 응력 변화율을 갖는 제2 영역, 및 상기 제2 압축 응력 변화율보다 작은 제3 압축 응력 변화율을 갖는 제3 영역을 포함한다. 상기 제1 압축 응력 변화율 내지 상기 제3 압축 응력 변화율 각각은 두께 방향을 기준으로 깊이에 따른 압축 응력의 변화율로 정의된다. 상기 두께 방향을 기준으로 상기 강화 유리 기판의 표면으로부터 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 경계까지의 최소 깊이는 5μm 이상 15μm 이하이고, 상기 두께 방향을 기준으로 상기 강화 유리 기판의 표면으로부터 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역의 경계까지의 최소 깊이는 20μm 이상 40μm 이하이고, 상기 압축 응력층의 두께는 100μm 이상인 130μm 이하이다.
상기 제1 영역은 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역을 사이에 두고 상기 베이스층과 이격될 수 있다.
상기 강화 유리 기판의 전체 두께 100%를 기준으로, 상기 압축 응력층의 두께는 13% 이상 25% 이하일 수 있다.
상기 강화 유리 기판의 두께는 500μm 이상 700μm 이하일 수 있다.
상기 제1 영역의 상면은 상기 강화 유리 기판의 표면을 정의할 수 있다. 상기 표면에서 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력의 최댓값은 1000MPa 이상 1400MPa 이하일 수 있다.
상기 제2 영역 및 상기 제3 영역의 경계에서 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력은 140MPa 이상일 수 있다.
상기 두께 방향을 기준으로, 상기 강화 유리 기판의 표면으로부터 30μm 깊이에서 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력은 140MPa 이상일 수 있다.
상기 두께 방향을 기준으로, 상기 강화 유리 기판의 표면으로부터 50μm 깊이에서 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력은 80MPa 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시 모듈, 및 상기 표시 모듈 상에 배치되고 압축 응력층을 포함하는 윈도우를 포함한다. 상기 압축 응력층은 제1 압축 응력 변화율을 갖는 제1 영역, 상기 제1 압축 응력 변화율과 상이한 제2 압축 응력 변화율을 갖는 제2 영역, 및 상기 제1 압축 응력 변화율 및 상기 제2 압축 응력 변화율과 상이한 제3 압축 응력 변화율을 갖는 제3 영역을 포함하고, 상기 제1 압축 응력 변화율 내지 상기 제3 압축 응력 변화율 각각은 두께 방향을 기준으로 깊이에 따른 압축 응력의 변화율로 정의된다. 상기 두께 방향을 기준으로 상기 윈도우의 표면으로부터 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 경계까지의 최소 깊이는 5μm 이상 15 μm 이하이고, 상기 두께 방향을 기준으로 상기 윈도우의 표면으로부터 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역의 경계까지의 최소 깊이는 20μm 이상 40 μm 이하이고, 상기 압축 응력층의 두께는 100μm 이상인 130μm 이하이다.
일 실시예의 윈도우 제조 방법은 3단계에 걸친 이온 교환 강화 단계를 포함하여 개선된 강도를 나타내는 일 실시예의 윈도우를 제조할 수 있다.
일 실시예의 윈도우 및 윈도우를 포함하는 표시 장치는 개선된 강도를 나타낼 수 있다.
도 1은 일 실시예의 표시 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 윈도우를 나타낸 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 윈도우의 일부 구성을 나타낸 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 압축 응력층의 깊이에 따른 압축 응력을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 6은 일 실시예의 표시 장치 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7a 내지 도 7d는 일 실시예의 윈도우 제조방법의 단계 중 일부를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 8은 일 실시예의 윈도우 제조방법의 일 단계에서 윈도우 제조방법의 일부 단계를 수행하는 윈도우 제조 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 9는 비교예 및 실시예의 윈도우에서 깊이에 따른 압축 응력을 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 "결합 된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"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.
본 명세서에서, "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.
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 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 여기서 명시적으로 정의되지 않는 한 너무 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되어서는 안된다.
이하에서는 도면들을 참조하여 일 실시예의 윈도우 및 이를 포함하는 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 일 실시예의 표시 장치를 나타낸 사시도이다.
일 실시예의 표시 장치(DD)는 전기적 신호에 따라 활성화되는 장치일 수 있다. 표시 장치(DD)는 플렉서블(flexible) 장치일 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(DD)는 휴대용 전자 기기, 태블릿, 자동차 내비게이션, 게임기, 퍼스널 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 또는 웨어러블 장치일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 1에서는 표시 장치(DD)가 휴대용 전자 기기인 것을 예시적으로 도시하였다.
표시 장치(DD)는 표시면(IS)을 통해 영상(IM)을 표시할 수 있다. 표시면(IS)은 표시 영역(DA) 및 표시 영역(DA)에 인접한 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 영상이 표시되지 않는 영역일 수 있다. 다만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 비표시 영역(NDA)은 생략될 수 있다. 표시면(IS)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의해 정의된 평면을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)은 서로 직교하고, 제3 방향(DR3)은 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 정의하는 평면에 대한 법선 방향일 수 있다. 표시 장치(DD)의 두께 방향은 제3 방향(DR3)과 나란한 방향일 수 있다. 본 명세서에서, 표시 장치(DD)를 구성하는 부재들의 상부면(또는 전면)과 하부면(또는 배면)은 제3 방향(DR3)을 기준으로 정의될 수 있다. 한편, 본 명세서에서 설명되는 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다. 표시 장치(DD)는 표시 모듈(DM) 및 표시 모듈(DM)의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 배치된 윈도우(WM)를 포함할 수 있다. 도 2에서, 윈도우(WM)는 표시 모듈(DM)의 상부에 배치된 것으로 도시하였으나, 이는 예시적인 것이며, 윈도우(WM)는 표시 모듈(DM)의 상부 및 하부에 모두 배치될 수 있다.
또한, 표시 장치(DD)는 표시 모듈(DM)이 수납되는 하우징(HAU)을 더 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 표시 장치(DD)에서, 윈도우(WM)와 하우징(HAU)은 결합되어 표시 장치(DD)의 외관을 구성할 수 있다. 하우징(HAU)은 표시 모듈(DM)의 하부에 배치될 수 있다. 하우징(HAU)은 상대적으로 높은 강성을 가진 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징(HAU)은 유리, 플라스틱, 또는 금속으로 구성된 복수 개의 프레임 및/또는 플레이트를 포함할 수 있다. 하우징(HAU)은 소정의 수용 공간을 제공할 수 있다. 표시 모듈(DM)은 수용 공간 내에 수용되어 외부 충격으로부터 보호될 수 있다.
표시 모듈(DM)은 전기적 신호에 따라 활성화될 수 있다. 표시 모듈(DM)은 활성화되어 표시 장치(DD)의 표시면(IS)에 영상(IM)을 표시할 수 있다. 또한, 표시 모듈(DM)은 활성화되어 상부면에 인가되는 외부 입력을 감지할 수 있다. 외부 입력은 사용자의 터치, 무체물의 접촉이나 인접, 압력, 광, 또는 열을 포함할 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
표시 모듈(DM)은 액티브 영역(AA) 및 주변 영역(NAA)을 포함할 수 있다. 액티브 영역(AA)은 영상(IM, 도 1)을 제공하는 영역일 수 있다. 액티브 영역(AA)에는 화소(PX)가 배치될 수 있다. 주변 영역(NAA)은 액티브 영역(AA)에 인접할 수 있다. 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.
표시 모듈(DM)은 복수의 화소들(PX)을 포함할 수 있다. 화소들(PX) 각각은 전기적 신호에 응답하여 광을 표시할 수 있다. 화소들(PX)이 표시하는 광들은 영상(IM)을 구현할 수 있다. 화소들(PX) 각각은 표시 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시 소자는 유기 발광 소자, 양자점 발광 소자, 전기 영동 소자, 전기 습윤 소자 등일 수 있다.
윈도우(WM)는 투과 영역(TA) 및 베젤 영역(BZA)을 포함할 수 있다. 투과 영역(TA)은 표시 모듈(DM)의 액티브 영역(AA)의 적어도 일부와 중첩할 수 있다. 투과 영역(TA)은 광학적으로 투명한 영역일 수 있다. 예를 들어, 투과 영역(TA)은 가시광선 영역의 파장에 대한 투과율이 약 90% 이상일 수 있다. 영상(IM)은 투과 영역(TA)을 통해 사용자에게 제공되고, 사용자는 영상(IM)을 통해 정보를 수신할 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 정의할 수 있다. 베젤 영역(BZA)은 투과 영역(TA)에 인접하고, 투과 영역(TA)을 에워쌀 수 있다.
베젤 영역(BZA)은 소정의 컬러를 가질 수 있다. 베젤 영역(BZA)은 표시 모듈(DM)의 주변 영역(NAA)을 커버하여 주변 영역(NAA)이 외부에서 시인되는 것을 차단할 수 있다. 한편, 이는 예시적인 것이고, 일 실시예에 따른 윈도우(WM)에서, 베젤 영역(BZA)은 생략될 수도 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 윈도우를 나타낸 단면도이다. 윈도우(WM)는 강화 유리 기판(GL)을 포함할 수 있고, 강화 유리 기판(GL)은 Na+ 이온, K+ 이온 및 Rb+ 이온을 포함할 수 있다. 강화 유리 기판(GL)은 Li+ 이온을 더 포함하는 것일 수 있다. 강화 유리 기판(GL)은 후술하는 일 실시예의 윈도우 제조 방법을 통해 강화 처리된 것일 수 있다. 일 실시예에서, 강화 처리된 강화 유리 기판(GL)을 포함하는 윈도우(WM)는 예비 유리 기판에 포함된 Li+ 이온 중 적어도 일부가 Na+ 이온으로 교체되고, 예비 유리 기판에 포함된 Na+ 이온 중 적어도 일부가 K+ 이온 및 Rb+ 이온으로 교체된 강화 유리 기판(GL)을 포함할 수 있다. 이에 따라, Na+ 이온, K+ 이온 및 Rb+ 이온을 포함하는 강화 유리 기판(GL)은 개선된 압축 응력(compressive stress)을 나타낼 수 있다. 또한, 강화 유리 기판(GL)은 이온 교환을 통해 형성된 압축 응력층(CSL, 도 4 참조)의 깊이가 크게 형성되어, 표면뿐만 아니라 내부의 압축 응력 또한 개선될 수 있다. 이에 따라, 강화 유리 기판(GL)을 포함하는 윈도우(WM)는 우수한 강도(strength)를 나타낼 수 있다
도 3을 참조하면, 강화 유리 기판(GL)은 상부면(FS) 및 상부면(FS)과 대향하는 하부면(RS)을 포함할 수 있다. 강화 유리 기판(GL)의 상부면(FS)은 표시 장치(DD)의 외부로 노출되며, 윈도우(WM)의 상부면과 표시 장치(DD)의 상부면을 정의할 수 있다.
윈도우(WM)는 강화 유리 기판(GL)의 하부면(RS)에 배치된 인쇄층(BZ)을 더 포함할 수 있다. 인쇄층(BZ)은 강화 유리 기판(GL)의 하부면(RS)에 인쇄 또는 증착 공정을 통해 형성될 수 있으며, 인쇄층(BZ)은 강화 유리 기판(GL)의 하부면(RS)에 직접 배치될 수 있다.
인쇄층(BZ)은 강화 유리 기판(GL)의 하부면(RS)에 배치되어 베젤 영역(BZA)을 정의할 수 있다. 인쇄층(BZ)은 강화 유리 기판(GL)에 비해 상대적으로 낮은 광 투과율을 갖는 것일 수 있다. 예를 들어, 인쇄층(BZ)은 소정의 컬러를 가질 수 있다. 이에 따라, 인쇄층(BZ)은 특정 컬러의 광만 선택적으로 투과/반사 시킬 수 있다. 또는, 인쇄층(BZ)은 입사되는 광을 흡수하는 광 차단층일 수도 있다. 인쇄층(BZ)의 광 투과율 및 컬러는 표시 장치(DD)의 종류 및 표시 장치(DD)의 형상에 따라 다양하게 제공될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 윈도우의 일부 구성을 나타낸 단면도이다. 도 4는 도 2의 I-I'선에 대응하는 부분을 나타낸 것이다. 도 4는 일 실시예에 따른 윈도우(WM)에서, 강화 유리 기판(GL)을 보다 구체적으로 나타낸 것이다.
윈도우(WM)는 Na+ 이온, K+ 이온 및 Rb+ 이온을 포함하는 강화 유리 기판(GL)을 포함할 수 있다. 강화 유리 기판(GL)은 Li+ 이온을 더 포함하는 것일 수 있다. 강화 유리 기판(GL)은 Al2O3 및 SiO2로부터 형성된 Alumino-silicate의 골격을 포함하는 유리일 수 있다. 강화 유리 기판(GL)은 Alumino-silicate 골격에 Li+ 이온이 포함된 Lithium alumino-silicate(LAS) 글래스가 강화되어 형성된 것일 수 있다. 또는, 강화 유리 기판(GL)은 Li+ 이온이 포함된 세라믹 글래스(Ceramic glass) 또는 사파이어 글래스(Sapphire glass)가 강화되어 형성된 것일 수 있다. 강화 유리 기판(GL)은 Li+ 이온이 포함된 기재 유리가 강화되어 제조된 초박형 강화유리(UTGTM, Ultra thin glass)일 수 있다.
일 실시예의 윈도우 제조 방법으로부터 형성된 윈도우(WM)는 깊이에 따른 압축 응력 값이 상이한 압축 응력층(CSL)을 포함할 수 있다. 일 실시예의 윈도우(WM)는 후술하는 일 실시예의 윈도우 제조 방법으로부터 형성될 수 있다. 강화 유리 기판(GL)에 포함된 Na+ 이온, K+ 이온 및 Rb+ 이온에 대하여, 강화 유리 기판(GL)은 깊이에 따른 Na+ 이온, K+ 이온 및 Rb+ 이온 각각의 농도가 상이한 것일 수 있다.
일 실시예의 강화 유리 기판(GL)은 베이스층(BS) 및 압축 응력층(CSL)을 포함할 수 있다. 압축 응력층(CSL)은 베이스층(BS)의 상면 및 하면 중 적어도 하나에 배치될 수 있으며, 도 4에서는 압축 응력층(CSL)이 베이스층(BS)의 상면 및 하면 모두에 배치된 것으로 도시하였다. 다만, 이는 예시적인 것이며, 압축 응력층(CSL)은 베이스층(BS)의 상면 및 베이스층(BS)의 하면 중 어느 하나에만 배치될 수도 있다. 베이스층(BS)의 상면과 베이스층(BS)의 하면은 제3 방향(DR3)을 기준으로 마주하는 것일 수 있다.
베이스층(BS)과 압축 응력층(CSL)은 접촉할 수 있다. 베이스층(BS)은 압축 응력 값이 0일 수 있다. 압축 응력층(CSL)은 압축 응력 값이 0을 초과하는 층으로 정의될 수 있다. 베이스층(BS)과 압축 응력층(CSL)이 접촉하는 계면(IF)에서 압축 응력은 0일 수 있다.
강화 유리 기판(GL)의 전체 두께(TH-W) 100%를 기준으로, 압축 응력층(CSL)의 두께(TH-C)는 13% 이상 25% 이하일 수 있다. 예를 들어, 강화 유리 기판(GL)의 전체 두께(TH-W) 100%를 기준으로, 압축 응력층(CSL)의 두께(TH-C)는 17% 이상 25% 이하일 수 있다. 또는, 강화 유리 기판(GL)의 전체 두께(TH-W) 100%를 기준으로, 압축 응력층(CSL)의 두께(TH-C)는 17% 초과 25% 이하일 수 있다.
강화 유리 기판(GL)의 두께(TH-W)는 500μm 이상 700μm 이하일 수 있다. 압축 응력층(CSL)의 두께(TH-C)는 90μm 이상 130μm 이하일 수 있다. 강화 유리 기판(GL)의 전체 두께(TH-W) 100%를 기준으로 13% 이상 25% 이하의 압축 응력층(CSL)을 포함하는 윈도우(WM)는, 우수한 강도를 나타낼 수 있다. 이와 달리, 유리 기판의 전체 두께 100%를 기준으로, 두께가 13% 미만인 압축 응력층을 포함하는 윈도우는 작은 강도를 나타내며, 윈도우는 외부에 충격에 취약한 특성을 나타낸다. 유리 기판의 전체 두께 100%를 기준으로, 25% 초과의 압축 응력층을 포함하는 윈도우는 공정 상 구현이 어려울 수 있다.
압축 응력층(CSL)은 제1 압축 응력 변화율을 갖는 제1 영역(A10), 제2 압축 응력 변화율을 갖는 제2 영역(A20), 및 제3 압축 응력 변화율을 갖는 제3 영역(A30)을 포함할 수 있다. 제1 압축 응력 변화율은 제2 압축 응력 변화율보다 크고, 제2 압축 응력 변화율은 제3 압축 응력 변화율보다 큰 것일 수 있다.
제1 영역(A10)은 강화 유리 기판(GL)의 상부면(FS) 및/또는 강화 유리 기판(GL)의 하부면(RS)에 배치된 영역일 수 있다. 즉, 제1 영역(A10)은 강화 유리 기판(GL)의 표면에 드러나는 영역일 수 있다. 제3 영역(A30)은 베이스층(BS)에 인접한 영역일 수 있다. 제3 영역(A30)과 베이스층(BS) 사이에는 별도의 영역이 정의되지 않고, 제3 영역(A30)의 일 면과 베이스층(BS)의 일 면은 맞닿은 상태일 수 있다. 제2 영역(A20)은 제1 영역(A10)과 제3 영역(A30) 사이에 제공될 수 있다. 제2 영역(A20)은 제3 영역(A30)을 사이에 두고 베이스층(BS)과 이격된 것일 수 있다. 제1 영역(A10)은 제2 영역(A20) 및 제3 영역(A30)을 사이에 두고 베이스층(BS)과 이격된 것일 수 있다.
제1 압축 응력 변화율, 제2 압축 응력 변화율 및 제3 압축 응력 변화율 각각은 두께 방향(즉, 제3 방향(DR3))을 기준으로 깊이에 따른 압축 응력의 변화율로 정의될 수 있다. 본 명세서에서, 압축 응력 변화율은 두께 방향을 기준으로 깊이에 따른 압축 응력의 변화율로 정의될 수 있다. 즉, 깊이를 가로축으로 하고, 압축 응력을 세로축으로 하는 그래프에서, 압축 응력 변화율은 기울기의 절댓값으로 정의될 수 있다. 깊이를 가로축으로 하고, 압축 응력을 세로축으로 하는 그래프에서, 깊이의 변화량에 따른 압축 응력의 변화량은 압축 응력 변화율로 정의될 수 있다. 가로축의 값이 0인 지점은 강화 유리 기판(GL)의 상부면(FS) 또는 하부면(RS)일 수 있다. 즉, 가로축의 값이 0인 지점은 강화 유리 기판(GL)의 표면에 해당할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 압축 응력층에서, 깊이에 따른 압축 응력을 개략적으로 나타낸 그래프이다. 도 5에서, 세로축은 압축 응력의 값이고, 가로축은 두께 방향을 기준으로 나타낸 깊이이며, 깊이가 0인 지점은 강화 유리 기판(GL)의 상부면(FS) 또는 하부면(RS)인 것이다.
도 4 및 도 5를 함께 참조하면, 제1 영역(A10), 제2 영역(A20) 및 제3 영역(A30)의 순으로 깊이가 증가하며, 제1 영역(A10), 제2 영역(A20) 및 제3 영역(A30)의 순으로 압축 응력 값이 감소할 수 있다. 제1 영역(A10)에서 압축 응력의 값은 제2 영역(A20)에서 압축 응력의 값 및 제3 영역(A30)에서 압축 응력의 값보다 큰 것일 수 있다. 제3 영역(A30)에서 압축 응력의 값은 제1 영역(A10)에서 압축 응력의 값 및 제2 영역(A20)에서 압축 응력의 값보다 작은 것일 수 있다. 도 5에서, 제1 영역(A10)의 깊이 보다 깊은 영역은 베이스층(BS, 도 4)에 대응하는 영역일 수 있다. 즉, 일 실시예의 강화 유리 기판(GL)은 표면에서 가장 큰 압축 응력 값을 가지며, 베이스층(BS)에 인접할수록 압축 응력이 감소하는 압축 응력층(CSL)을 포함할 수 있다.
제1 영역(A10)은 깊이에 따른 압축 응력 그래프에서, 제1 기울기(SL10)를 갖는 것일 수 있다. 제1 기울기(SL10)는 제1 영역(A10)의 제1 압축 응력 변화율에 대응하는 것이다. 제1 기울기(SL10)는 도 5에 도시된 제1 영역(A10)에서, 어느 한 지점의 순간 변화율을 나타낸 것일 수 있다. 즉, 제1 기울기(SL10)는 도 5에 도시된 제1 영역(A10)에서, 어느 한 지점의 접선 기울기일 수 있다.
제2 영역(A20)은 깊이에 따른 압축 응력 그래프에서, 제2 기울기(SL20)를 갖는 것일 수 있다. 제2 기울기(SL20)는 제2 영역(A20)의 제2 압축 응력 변화율에 대응하는 것이다. 제2 기울기(SL20)는 도 5에 도시된 제2 영역(A20)에서, 어느 한 지점의 순간 변화율을 나타낸 것일 수 있다. 즉, 제2 기울기(SL20)는 도 5에 도시된 제2 영역(A20)에서, 어느 한 지점의 접선 기울기일 수 있다.
제3 영역(A30)은 깊이에 따른 압축 응력 그래프에서, 제3 기울기(SL30)를 갖는 것일 수 있다. 제3 기울기(SL30)는 제3 영역(A30)의 제3 압축 응력 변화율에 대응하는 것이다. 제3 기울기(SL30)는 도 5에 도시된 제3 영역(A30)에서, 어느 한 지점의 순간 변화율을 나타낸 것일 수 있다. 즉, 제3 기울기(SL30)는 도 5에 도시된 제3 영역(A30)에서, 어느 한 지점의 접선 기울기일 수 있다.
제1 영역(A10)의 제1 기울기(SL10)의 절댓값은 제2 영역(A20)의 제2 기울기(SL20)의 절댓값 보다 큰 것일 수 있다. 제3 영역(A30)의 제3 기울기(SL30)의 절댓값은 제2 영역(A20)의 제2 기울기(SL20)의 절댓값 보다 큰 것일 수 있다. 즉, 일 실시예의 강화 유리 기판(GL)은 표면에서 가장 큰 압축 응력 변화율을 가지며, 베이스층(BS)에 인접할수록 압축 응력 변화율이 감소하는 추세를 가지는 압축 응력층(CSL)을 포함할 수 있다.
한편, 제1 영역(A10)과 제2 영역(A20)의 사이, 제2 영역(A20)과 제3 영역(A30)의 사이 각각에는 변곡점(IP1, IP2)이 정의될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 변곡점(IP1, IP2)은 제1 영역(A10), 제2 영역(A20) 및 제3 영역(A30) 각각의 사이에 제공되며, 압축 응력 변화율이 크게 변화하는 지점을 의미하는 것일 수 있다. 즉, 변곡점(IP1, IP2)은 도 5에 도시된 깊이에 따른 압축 응력 그래프에서, 기울기가 급하게 변경되는 지점을 나타내는 것일 수 있다. 제1 영역(A10) 및 제2 영역(A20) 사이에는 제1 변곡점(IP1)이 정의되고, 제1 변곡점(IP1)을 전-후로 하여 제1 영역(A10)과 제2 영역(A20) 각각에서는 압축 응력 변화율이 크게 변화할 수 있다. 즉, 제1 영역(A10)에서는 실질적으로 도 5에 도시된 것과 같이 깊이에 따른 압축 응력 변화율이 제1 기울기(SL10)를 가지다가, 제1 변곡점(IP1)을 지나 제2 영역(A20)으로 진입할 시 깊이에 따른 압축 응력이 제2 기울기(SL20)를 가지도록 압축 응력 변화율이 변경될 수 있다. 또한, 제2 영역(A20) 및 제3 영역(A30) 사이에는 제2 변곡점(IP2)이 정의되고, 제2 변곡점(IP2)을 전-후로 하여 제2 영역(A20)과 제3 영역(A30) 각각에서는 압축 응력 변화율이 크게 변화할 수 있다. 즉, 제2 영역(A20)에서는 실질적으로 도 5에 도시된 것과 같이 깊이에 따른 압축 응력 변화율이 제2 기울기(SL20)를 가지다가, 제2 변곡점(IP2)을 지나 제3 영역(A30)으로 진입할 시 깊이에 따른 압축 응력이 제3 기울기(SL30)를 가지도록 압축 응력 변화율이 변경될 수 있다.
일 실시예의 강화 유리 기판(GL)에 포함된 압축 응력층(CSL)에서, 제1 압축 응력 변화율은 제2 압축 응력 변화율의 5배 이상일 수 있다. 또한, 제2 압축 층력 변화율은 제3 압축 응력 변화율의 3배 이상일 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 제1 기울기(SL10)는 제2 기울기(SL20)의 약 5배 이상일 수 있다. 도 5에 도시된 제2 기울기(SL20)는 제3 기울기(SL30)의 약 3배 이상일 수 있다. 제1 기울기(SL10)는 제2 기울기(SL20)의 약 5배 이상 약 9배 이하일 수 있다. 제2 기울기(SL20)는 제3 기울기(SL30)의 약 3배 이상 약 7배 이하일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 기울기(SL10)는 약 70MPa/μm 이상 약 100MPa/μm 이하일 수 있고, 제2 기울기(SL20)는 약 8MPa/μm 이상 약 15MPa/μm 이하일 수 있고, 제3 기울기(SL30)는 약 1.5MPa/μm 이상 약 4MPa/μm 이하일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이며, 제1 영역(A10)에서의 제1 기울기(SL10), 제2 영역(A20)에서의 제2 기울기(SL20) 및 제3 영역(A30)에서의 제3 기울기(SL30)의 값은 이에 한정되지 않는다.
제1 변곡점(IP1)에서 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력은 400MPa 이상일 수 있다. 또한, 제1 변곡점(IP1)에서 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력은 600MPa 미만일 수 있다.
제1 변곡점(IP1)의 최소 깊이(DT_IP1)는 5μm 이상 15μm 이하일 수 있다. 제1 변곡점(IP1)의 최소 깊이(DT_IP1)는 두께 방향(즉, 제3 방향(DR3))을 기준으로 윈도우(WM)의 표면으로부터 제1 변곡점(IP1)까지의 최소 깊이로 정의될 수 있다. 제1 변곡점(IP1)의 최소 깊이는 예를 들어, 약 7μm 이상 약 12μm 이하일 수 있다. 윈도우(WM)의 표면은 도 5에서 깊이가 0인 지점에 대응할 수 있으며, 윈도우(WM)의 표면은 강화 유리 기판(GL)의 상부면(FS, 도 3) 또는 강화 유리 기판(GL)의 하부면(RS, 도 3)일 수 있다.
제1 변곡점(IP1)의 최소 깊이(DT_IP1)는 제1 영역(A10)의 두께와 동일한 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 변곡점(IP1)의 최소 깊이(DT_IP1)가 10μm인 경우, 깊이가 0μm에서 10μm인 영역은 제1 영역(A10)일 수 있다.
제1 영역(A10)에서 압축 응력의 최댓값은 1000MPa 이상 1400MPa 이하일 수 있고, 압축 응력은 ASTM C770-16 방법으로 측정된 것일 수 있다. 제1 영역(A10)에서 압축 응력의 최댓값은 깊이가 0인 지점에서의 압축 응력 값일 수 있다. 또한, 압축 응력층은 깊이가 깊어짐에 따라 압축 응력 값이 감소하므로, 제1 영역(A10)에서 압축 응력의 최댓값은 압축 응력층(CSL) 전체에서 압축 응력의 최댓값일 수 있다. 도 5에서, 깊이가 0인 지점은 압축 응력이 1000MPa 이상 1400MPa 이하일 수 있다. 강화 유리 기판(GL)의 표면(즉, 상부면(FS) 및/또는 하부면(RS))에서 압축 응력은 1000MPa 이상 1400MPa 이하일 수 있다.
제2 변곡점(IP2)에서 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력은 140MPa 이상일 수 있다. 또한, 제1 변곡점(IP1)에서 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력은 350MPa 미만일 수 있다.
제2 변곡점(IP2)의 최소 깊이(DT_IP2)는 20μm 이상 40μm 이하일 수 있다. 제2 변곡점(IP2)의 최소 깊이(DT_IP2)는 두께 방향(즉, 제3 방향(DR3))을 기준으로 윈도우(WM)의 표면으로부터 제2 변곡점(IP2)까지의 최소 깊이로 정의될 수 있다. 제2 변곡점(IP2)의 최소 깊이는 예를 들어, 약 30μm 이상 약 35μm 이하일 수 있다.
제2 변곡점(IP2)의 최소 깊이(DT_IP2)는 제1 영역(A10) 및 제2 영역(A20)의 합산 두께와 동일한 것일 수 있다. 예를 들어, 제2 변곡점(IP2)의 최소 깊이(DT_IP2)가 30μm인 경우, 깊이가 0μm에서 30μm인 영역은 제1 영역(A10) 및 제2 영역(A20)일 수 있다.
압축 응력층(CSL)에서, 깊이 30μm인 지점은 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력이 100MPa 이상일 수 있다. 압축 응력층(CSL)에서, 깊이 30μm인 지점은 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력이 140MPa 이상일 수 있다. 압축 응력층(CSL)에서 깊이 30μm인 지점은 제2 변곡점(IP2)이 정의되는 부분이거나, 또는 제2 영역(A20)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 압축 응력층(CSL)의 깊이 30μm인 지점에서, 압축 응력은 180MPa 이상 300MPa 이하일 수 있다.
또한, 압축 응력층(CSL)에서, 깊이 50μm인 지점은 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력이 80MPa 이상일 수 있다. 압축 응력층(CSL)에서 깊이 50μm인 지점은 제3 영역(A30)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 압축 응력층(CSL)의 깊이 50μm인 지점에서, 압축 응력은 100MPa 이상 200MPa 이하일 수 있다.
일 실시예에 따른 압축 응력층(CSL)에서 압축 응력 값이 소정의 범위를 만족함에 따라, 압축 응력층(CSL)을 포함하는 윈도우(WM)는 개선된 강도를 나타낼 수 있다. 또한, 일 실시예의 윈도우(WM)를 포함하는 표시 장치(DD)는 우수한 신뢰성을 나타낼 수 있다.
일 실시예의 윈도우는 이하에서 설명하는 일 실시예의 윈도우 제조 방법으로부터 형성될 수 있다.
도 6은 일 실시예의 표시 장치 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 7a 내지 도 7d는 일 실시예의 윈도우 제조방법의 단계 중 일부를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 8은 일 실시예의 윈도우 제조방법의 일 단계에서, 윈도우 제조방법의 일부 단계를 수행하는 윈도우 제조 장치를 개략적으로 나타낸 것이다. 이하 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하는 일 실시예에 대한 윈도우 제조 방법에 대한 설명에 있어서 상술한 도 1 내지 도 5에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며 차이점을 위주로 설명한다.
일 실시예의 윈도우 제조 방법은 제1 예비 유리 기판을 준비하는 단계(S100), 제1 예비 유리 기판으로부터 제2 예비 유리 기판을 형성하는 단계(S200), 제2 예비 유리 기판으로부터 제3 예비 유리 기판을 형성하는 단계(S300), 및 제3 예비 유리 기판으로부터 강화 유리 기판을 형성하는 단계(S400)를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예의 윈도우 제조 방법은 제2 예비 유리 기판을 형성하는 단계(S200)와 제3 예비 유리 기판을 형성하는 단계(S300) 사이, 제3 예비 유리 기판을 형성하는 단계(S300)와 제3 예비 유리 기판으로부터 윈도우를 형성하는 단계(S400) 사이, 및 강화 유리 기판을 형성하는 단계(S400) 이후 각각에서 세정하는 단계 및/또는 냉각하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 7a 내지 도 7d는 일 실시예의 윈도우 제조 방법 각각의 단계에서, 이온들의 이동을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 7a는 제1 예비 유리 기판(P1-WM)에 제1 강화 용융염(SA-1)을 제공하여 제2 예비 유리 기판(P2-WM, 도 7b 참조)을 형성하는 단계(S200)를 나타낸 것이다.
제1 예비 유리 기판(P1-WM)은 Al2O3 및 SiO2로부터 형성된 Alumino-silicate의 골격을 포함하는 유리일 수 있다. 제1 예비 유리 기판(P1-WM)은 Li+ 이온을 포함하는 글래스일 수 있다. 제1 예비 유리 기판(P1-WM)은 Alumino-silicate 골격에 Li+ 이온이 포함된 Lithium alumino-silicate(LAS) 글래스일 수 있다. 또는, 제1 예비 유리 기판(P1-WM)은 Li+ 이온이 포함된 세라믹 글래스(Ceramic glass) 또는 사파이어 글래스(Sapphire glass)일 수 있다. 한편, 제1 예비 유리 기판(P1-WM)은 Na+ 이온을 더 포함할 수 있다. 제1 예비 유리 기판(P1-WM)은 K+ 이온 및 Mg2+ 이온 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있다.
도 6, 도 7a 및 도 7b를 함께 참조하면, 일 실시예의 윈도우 제조 방법은 제1 예비 유리 기판으로부터 제2 예비 유리 기판을 형성하는 단계(S200)를 포함한다. 제1 예비 유리 기판(P1-WM)에 제1 강화 용융염(SA-1)을 제공하여 제2 예비 유리 기판(P2-WM)이 형성될 수 있다. 제1 강화 용융염(SA-1)은 380℃ 이상 420℃ 이하의 온도에서 30분 이상 3시간 이하로 제공될 수 있다.
제1 강화 용융염(SA-1)은 NaNO3를 포함할 수 있다. 제1 강화 용융염(SA-1)은 Na+ 이온을 포함할 수 있다. 제1 강화 용융염(SA-1)은 양이온으로 Na+ 이온만을 포함할 수 있다. 제1 강화 용융염(SA-1)의 전체 양이온 농도를 기준으로, 제1 강화 용융염(SA-1)은 Na+ 이온을 100% 포함하는 것일 수 있다.
제1 강화 용융염(SA-1)의 Na+ 이온은 제1 예비 유리 기판(P1-WM)의 표면(SS-1)에서, 제1 예비 유리 기판(P1-WM)에 포함된 Li+ 이온과 교환될 수 있다. 제1 강화 용융염(SA-1)을 제공하는 단게에서, 상대적으로 이온 반경(ionic radius)이 큰 Na+ 이온과 상대적으로 이온 반경이 작은 Li+ 이온이 교환될 수 있다. 즉, 제1 예비 유리 기판(P1-WM)에 포함된 이온 반경이 작은 Li+ 이온이, 보다 이온 반경이 큰 Na+ 이온으로 교환되는 것일 수 있다.
제1 강화 용융염(SA-1)의 Na+ 이온은 제1 예비 유리 기판(P1-WM)의 내부로 이동할 수 있다. 제1 예비 유리 기판(P1-WM)의 표면(SS-1)은 제1 예비 유리 기판(P1-WM)의 상부면 및/또는 하부면을 포함할 수 있다. 또한, 제1 예비 유리 기판(P1-WM)의 표면(SS-1)은 외부에 노출된 제1 예비 유리 기판(P1-WM)의 외면을 포함할 수 있다.
제1 강화 용융염(SA-1)에 포함된 Na+ 이온은 보다 깊은 두께의 압축 응력층(CSL, 도 4)을 형성하기 위해 제공될 수 있다. 제1 강화 용융염이 Na+ 이온을 포함하지 않는 경우와 비교하여, 제1 강화 용융염(SA-1)이 Na+ 이온을 포함하는 경우, 보다 깊은 두께의 압축 응력층(CSL, 도 4)이 형성될 수 있다. 제1 강화 용융염(SA-1)에 포함된 Na+ 이온은 제1 강화 용융염(SA-1)을 제공하는 단계 이후, 순차적으로 수행되는 후속 공정에서 유리 기판의 내부로 이동하여, 두꺼운 압축 응력층(CSL, 도 4)을 형성하는 것일 수 있다.
제1 예비 유리 기판(P1-WM)의 Li+ 이온이 Na+ 이온으로 교환되어, 제2 예비 유리 기판(P2-WM)이 형성될 수 있다. Li+ 이온이 Na+ 이온으로 교환되어, 유리 기판 내의 Na+ 이온 농도가 높아진 제2 예비 유리 기판(P2-WM)은 표면(SS-2)의 압축 응력이 제1 예비 유리 기판(P1-WM)의 표면(SS-1)에서의 압축 응력보다 증가한 것일 수 있다. 또한, Na+ 이온은 제2 예비 유리 기판(P2-WM)의 내부로 이동하여, 제2 예비 유리 기판(P2-WM)은 소정의 깊이 내부의 압축 응력이 제1 예비 유리 기판(P1-WM)의 내부에서의 압축 응력보다 증가한 것일 수 있다.
도 7b는 제2 예비 유리 기판(P2-WM)에 제2 강화 용융염(SA-2)을 제공하여 제3 예비 유리 기판(P3-WM, 도 7c 참조)을 형성하는 단계(S300)를 나타낸 것이다.
제2 예비 유리 기판(P2-WM)은 전술한 제1 강화 용융염(SA-1) 제공 단계에 의해 강화되어, 표면 및 내부 일부의 압축 응력이 강화된 유리 기판일 수 있다. 제2 예비 유리 기판(P2-WM)은 Na+ 이온을 포함할 수 있다. 또한, 제2 예비 유리 기판(P2-WM)은 제1 강화 용융염(SA-1) 제공 단계에서 교환되지 않은 잔존 Li+ 이온을 더 포함할 수 있다. 제2 예비 유리 기판(P2-WM)은 K+ 이온 및 Mg2+ 이온 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있다.
도 6, 도 7b 및 도 7c를 함께 참조하면, 일 실시예의 윈도우 제조 방법은 제2 예비 유리 기판으로부터 제3 예비 유리 기판을 형성하는 단계(S300)를 포함한다. 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서는 제2 예비 유리 기판(P2-WM)에 제2 강화 용융염(SA-2)을 제공하여 제3 예비 유리 기판(P3-WM)이 형성될 수 있다. 제2 강화 용융염(SA-2)은 380℃ 이상 420℃ 이하의 온도에서 30분 이상 3시간 이하로 제공될 수 있다.
제2 강화 용융염(SA-2)은 NaNO3 및 RbNO3를 포함할 수 있다. 제2 강화 용융염(SA-2)은 Na+ 이온 및 Rb+ 이온을 포함할 수 있다. 제2 강화 용융염(SA-2)은 양이온으로 Na+ 이온과 Rb+ 이온을 포함하고, 다른 양이온을 포함하지 않는 것일 수 있다. 제2 강화 용융염(SA-2)의 전체 양이온 농도를 기준으로, 제2 강화 용융염(SA-2)은 Na+ 이온을 60% 이상 90% 이하 포함하고, Rb+ 이온을 10% 이상 40% 이하 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 제2 강화 용융염(SA-2)은 Na+ 이온을 70%, Rb+ 이온을 30% 포함하는 것일 수 있다.
제2 강화 용융염(SA-2)의 Na+ 이온은 제2 예비 유리 기판(P2-WM)의 표면(SS-2)에서, 제2 예비 유리 기판(P2-WM)에 포함된 Li+ 이온과 교환될 수 있다. 제2 강화 용융염(SA-2)을 제공하는 단게에서, 상대적으로 이온 반경이 큰 Na+ 이온과 상대적으로 이온 반경이 작은 Li+ 이온이 교환될 수 있다. 즉, 제2 예비 유리 기판(P2-WM)에 포함된 이온 반경이 작은 Li+ 이온이, 보다 이온 반경이 큰 Na+ 이온으로 교환되는 것일 수 있다.
제2 강화 용융염(SA-2)의 Rb+ 이온은 제2 예비 유리 기판(P2-WM)의 표면(SS-2)에서, 제2 예비 유리 기판(P2-WM)에 포함된 Na+ 이온과 교환될 수 있다. 제2 강화 용융염(SA-2)을 제공하는 단게에서, 상대적으로 이온 반경이 큰 Rb+ 이온과 상대적으로 이온 반경이 작은 Na+ 이온이 교환될 수 있다. 즉, 제2 예비 유리 기판(P2-WM)에 포함된 이온 반경이 작은 Na+ 이온이, 보다 이온 반경이 큰 Rb+ 이온으로 교환되는 것일 수 있다. 한편, 도 7b에 도시되지는 않았으나, 제2 강화 용융염(SA-2)의 Rb+ 이온은 제2 예비 유리 기판(P2-WM)에 포함된 Li+ 이온과 교환될 수도 있다.
제2 강화 용융염(SA-2)의 Na+ 이온과 Rb+ 이온은 제2 예비 유리 기판(P2-WM)의 내부로 이동할 수 있다. 제2 예비 유리 기판(P2-WM)의 표면(SS-2)은 제2 예비 유리 기판(P2-WM)의 상부면 및/또는 하부면을 포함할 수 있다. 또한, 제2 예비 유리 기판(P2-WM)의 표면(SS-2)은 외부에 노출된 제2 예비 유리 기판(P2-WM)의 외면을 포함할 수 있다.
제2 강화 용융염(SA-2)에 포함된 Na+ 이온은 보다 깊은 두께의 압축 응력층(CSL, 도 4)을 형성하기 위해 제공될 수 있다. 제2 강화 용융염이 Na+ 이온을 포함하지 않는 경우와 비교하여, 제2 강화 용융염(SA-2)이 Na+ 이온을 포함하는 경우, 보다 깊은 두께의 압축 응력층(CSL, 도 4)이 형성될 수 있다. 제2 강화 용융염(SA-2)에 포함된 Na+ 이온은 제2 강화 용융염(SA-2)을 제공하는 단계 이후, 순차적으로 수행되는 후속 공정에서 유리 기판의 내부로 이동하여, 두꺼운 압축 응력층(CSL, 도 4)을 형성하는 것일 수 있다.
제2 강화 용융염(SA-2)에 포함된 Rb+ 이온은 유리 기판의 내부 압축 응력을 향상시키기 위해 제공될 수 있다. 제2 강화 용융염이 Rb+ 이온을 포함하지 않는 경우와 비교하여, 제2 강화 용융염(SA-2)이 Rb+ 이온을 포함하는 경우, 압축 층력층(CSL, 도 4 참조) 중 내부에 배치된 제2 영역(A20, 도 4 참조) 등의 압축 응력이 개선될 수 있다. 제2 강화 용융염(SA-2)에 포함된 Rb+ 이온은 제2 강화 용융염(SA-2)을 제공하는 단계 이후, 후속 공정에서 유리 기판의 내부로 이동하여, 유리 기판 내부의 압축 응력을 향상시키는 것일 수 있다.
제2 예비 유리 기판(P2-WM)의 Li+ 이온 및 Na+ 이온 중 일부가 제2 강화 용융염(SA-2)에 포함된 Na+ 이온 및 Rb+ 이온으로 교환되어, 제3 예비 유리 기판(P3-WM)이 형성될 수 있다. Li+ 이온 및 Na+ 이온 중 일부가 Na+ 이온 및 Rb+ 이온으로 교환되어, 유리 기판 내의 Na+ 이온 농도 및 Rb+ 이온 농도가 높아진 제3 예비 유리 기판(P3-WM)은 표면(SS-3)의 압축 응력이 제2 예비 유리 기판(P2-WM)의 표면(SS-2)에서의 압축 응력보다 증가한 것일 수 있다. 또한, Rb+ 이온 및 Na+ 이온 중 일부는 제3 예비 유리 기판(P3-WM)의 내부로 이동하여, 제3 예비 유리 기판(P3-WM)은 소정의 깊이 내부의 압축 응력이 제2 예비 유리 기판(P2-WM)의 내부에서의 압축 응력보다 증가한 것일 수 있다.
도 7c는 제3 예비 유리 기판(P3-WM)에 제3 강화 용융염(SA-3)을 제공하여 강화 유리 기판(GL, 도 7d 참조)을 형성하는 단계(S400)를 나타낸 것이다. 도 7d는 제3 강화 용융염(SA-3)을 제공하는 단계 이후 형성된 강화 유리 기판(GL)의 단면 중 일부를 나타낸 것이다.
제3 예비 유리 기판(P3-WM)은 전술한 제1 강화 용융염(SA-1) 제공 단계 및 제2 강화 용융염(SA-2) 제공 단계에 의해 강화되어, 표면 및 내부 일부의 압축 응력이 강화된 유리 기판일 수 있다. 제3 예비 유리 기판(P3-WM)은 Na+ 이온 및 Rb+ 이온을 포함할 수 있다. 또한, 제3 예비 유리 기판(P3-WM)은 제1 강화 용융염(SA-1) 제공 단계 및 제2 강화 용융염(SA-2) 제공 단계에서 교환되지 않은 잔존 Li+ 이온을 더 포함할 수 있다. 제3 예비 유리 기판(P3-WM)은 K+ 이온 및 Mg2+ 이온 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있다.
도 6, 도 7c 및 도 7d를 함께 참조하면, 일 실시예의 윈도우 제조 방법은 제3 예비 유리 기판으로부터 강화 유리 기판을 형성하는 단계(S300)를 포함한다. 일 실시예의 윈도우 제조 방법에서는 제3 예비 유리 기판(P3-WM)에 제3 강화 용융염(SA-3)을 제공하여 강화 유리 기판(GL)이 형성될 수 있다. 제3 강화 용융염(SA-3)은 380℃ 이상 450℃ 이하의 온도에서 10분 이상 2시간 이하로 제공될 수 있다.
제3 강화 용융염(SA-3)은 KNO3, KCl, 및 K2SO4 중 적어도 하나 및 RbNO3를 포함할 수 있다. 제3 강화 용융염(SA-3)은 K+ 이온 및 Rb+ 이온을 포함할 수 있다. 제3 강화 용융염(SA-3)은 양이온으로 K+ 이온과 Rb+ 이온을 포함하고, 다른 양이온을 포함하지 않는 것일 수 있다. 제3 강화 용융염(SA-3)의 전체 양이온 농도를 기준으로, 제3 강화 용융염(SA-3)은 K+ 이온을 60% 이상 90% 이하 포함하고, Rb+ 이온을 10% 이상 40% 이하 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 제3 강화 용융염(SA-3)은 K+ 이온을 70%, Rb+ 이온을 30% 포함하는 것일 수 있다.
제3 강화 용융염(SA-3)의 Rb+ 이온은 제3 예비 유리 기판(P3-WM)의 표면(SS-3)에서, 제3 예비 유리 기판(P3-WM)에 포함된 Na+ 이온과 교환될 수 있다. 제3 강화 용융염(SA-3)을 제공하는 단게에서, 상대적으로 이온 반경이 큰 Rb+ 이온과 상대적으로 이온 반경이 작은 Na+ 이온이 교환될 수 있다. 즉, 제3 예비 유리 기판(P3-WM)에 포함된 이온 반경이 작은 Na+ 이온이, 보다 이온 반경이 큰 Rb+ 이온으로 교환되는 것일 수 있다.
제3 강화 용융염(SA-3)의 K+ 이온은 제3 예비 유리 기판(P3-WM)의 표면(SS-3)에서, 제3 예비 유리 기판(P3-WM)에 포함된 Na+ 이온과 교환될 수 있다. 제3 강화 용융염(SA-3)을 제공하는 단게에서, 상대적으로 이온 반경이 큰 K+ 이온과 상대적으로 이온 반경이 작은 Na+ 이온이 교환될 수 있다. 즉, 제3 예비 유리 기판(P3-WM)에 포함된 이온 반경이 작은 K+ 이온이, 보다 이온 반경이 큰 Rb+ 이온으로 교환되는 것일 수 있다. 한편, 도 7b에 도시되지는 않았으나, 제3 강화 용융염(SA-3)의 Rb+ 이온 및 K+ 이온은 제3 예비 유리 기판(P3-WM)에 잔존하는 Li+ 이온과 교환될 수도 있다. 또는, 제3 강화 용융염(SA-3)의 Rb+ 이온 및 K+ 이온 각각이 제3 예비 유리 기판(P3-WM)에 포함된 Rb+ 이온 및 K+ 이온 각각과 교환되는 것일 수도 있다.
제3 강화 용융염(SA-3)의 K+ 이온과 Rb+ 이온은 제3 예비 유리 기판(P3-WM)의 내부로 이동할 수 있다. 제3 예비 유리 기판(P3-WM)의 표면(SS-3)은 제3 예비 유리 기판(P3-WM)의 상부면 및/또는 하부면을 포함할 수 있다. 또한, 제3 예비 유리 기판(P3-WM)의 표면(SS-3)은 외부에 노출된 제3 예비 유리 기판(P3-WM)의 외면을 포함할 수 있다.
제3 강화 용융염(SA-3)에 포함된 K+ 이온 및 Rb+ 이온은 유리 기판의 내부 압축 응력을 향상시키기 위해 제공될 수 있다. 제3 강화 용융염이 K+ 이온 및 Rb+ 이온을 포함하지 않는 경우와 비교하여, 제3 강화 용융염(SA-3)이 K+ 이온 및 Rb+ 이온을 포함하는 경우, 압축 층력층(CSL, 도 4 참조) 중 표면에 배치되는 제1 영역(A10, 도 4 참조) 등의 압축 응력이 개선될 수 있다. 제3 강화 용융염(SA-3)에 포함된 K+ 이온 및 Rb+ 이온 중 일부는 제3 강화 용융염(SA-3)을 제공하는 단계 이후, 후속 공정에서 유리 기판의 내부로 이동하여, 유리 기판 내부의 압축 응력을 향상시킬 수도 있다.
제3 예비 유리 기판(P3-WM)의 Na+ 이온 중 일부가 제3 강화 용융염(SA-3)에 포함된 K+ 이온 및 Rb+ 이온으로 교환되어, 강화 유리 기판(GL)이 형성될 수 있다. Na+ 이온 중 일부가 K+ 이온 및 Rb+ 이온으로 교환되어, 유리 기판 내의 K+ 이온 농도 및 Rb+ 이온 농도가 높아진 강화 유리 기판(GL)은 표면(SS)의 압축 응력이 제3 예비 유리 기판(P3-WM)의 표면(SS-3)에서의 압축 응력보다 증가한 것일 수 있다.
도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 제1 강화 용융염(SA-1) 및 제2 강화 용융염(SA-2) 각각을 통해 제공된 Na+ 이온은 유리 기판의 표면에 위치하는 것뿐만 아니라, 복수의 강화 용융염 제공 단계를 거치면서 일부가 내부로 이동하여, 유리 기판 내부의 압축 응력을 향상시킬 수 있다. 즉, 완성된 강화 유리 기판(GL)에서, 제1 강화 용융염(SA-1) 및 제2 강화 용융염(SA-2) 각각을 통해 제공된 Na+ 이온 중 일부는 압축 응력층(CSL) 중 가장 내부에 위치하는 제3 영역(A30)까지 이동할 수 있으며, 제3 영역(A30)의 압축 응력을 향상시키는 것일 수 있다. Na+ 이온은 화학적 포텐셜(chemical potential) 차이에 따라 이동하는 것일 수 있다. 즉, 제1 강화 용융염(SA-1) 및 제2 강화 용융염(SA-2) 각각을 통해 제공된 Na+ 이온 중 일부는 Na+ 이온의 수가 많은 표면으로부터, Na+ 이온의 수가 적은 내부로 이동하는 것일 수 있다.
제2 강화 용융염(SA-2) 및 제3 강화 용융염(SA-3) 각각을 통해 제공된 Rb+ 이온은 유리 기판의 표면에 위치하는 것뿐만 아니라, 복수의 강화 용융염 제공 단계를 거치면서 일부가 내부로 이동하여, 유리 기판 내부의 압축 응력을 향상시킬 수 있다. 즉, 완성된 강화 유리 기판(GL)에서, 제2 강화 용융염(SA-2) 및 제3 강화 용융염(SA-3) 각각을 통해 제공된 Rb+ 이온 중 일부는 압축 응력층(CSL) 중 제1 영역(A10)에 비해 내부에 위치하는 제2 영역(A20)까지 이동할 수 있으며, 제2 영역(A20)의 압축 응력을 향상시키는 것일 수 있다. Rb+ 이온은 화학적 포텐셜 차이에 따라 이동하는 것일 수 있다. 제2 강화 용융염(SA-2) 및 제3 강화 용융염(SA-3) 각각을 통해 제공된 Rb+ 이온 중 일부는 Rb+ 이온의 수가 많은 표면으로부터, Rb+ 이온의 수가 적은 내부로 이동하는 것일 수 있다.
제3 강화 용융염(SA-3)을 통해 제공된 K+ 이온은 유리 기판의 표면의 압축 응력을 향상시킬 수 있다. 완성된 강화 유리 기판(GL)에서, 제3 강화 용융염(SA-3)을 통해 제공된 K+ 이온은 압축 응력층(CSL) 중 제1 영역(A10)에 위치하여, 제1 영역(A10)의 압축 응력을 향상시키는 것일 수 있다.
도 7d에 도시된 바와 같이, 강화 유리 기판(GL)의 압축 응력층(CSL)은 표면(SS)으로부터 순차적으로 배치되는 제1 영역(A10), 제2 영역(A20) 및 제3 영역(A30)을 포함할 수 있으며, 제1 영역(A10), 제2 영역(A20) 및 제3 영역(A30) 각각의 양이온 조성은 상이한 것일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 영역(A10)에는 Na+ 이온, K+ 이온 및 Rb+ 이온이 포함될 수 있다. 제2 영역(A20)에는 Na+ 이온 및 Rb+ 이온이 포함될 수 있다. 제3 영역(A30)에는 Na+ 이온이 포함될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 제2 영역(A20)에는 소량의 K+ 이온이 더 포함될 수도 있고, 제3 영역(A30)에 소량의 K+ 이온 및 Rb+ 이온이 더 포함될 수도 있다. 또한, 제2 영역(A20) 및 제3 영역(A30) 각각에는 Li+ 이온이 더 포함될 수 있다. 1가 알칼리 이온의 총 합을 R로 표시할 때, 일 실시예에서, 제1 영역(A10)에 포함된 각각의 이온 농도는 R2O 농도를 기준으로 20 ≤ Rb+/R2O ≤ 60, K+/R2O ≤ 60, Na+/R2O ≤ 40의 비로 구성될 수 있다. 제2 영역(A20)에 포함된 각각의 이온 농도는 R2O 농도를 기준으로 0 ≤ Rb+/R2O ≤ 10, K+/R2O ≤ 30, Na+/R2O ≤ 80, Li+/R2O ≤ 20의 비로 구성될 수 있다.
일 실시예의 윈도우 제조 방법은 3단계에 걸쳐 강화 용융염을 제공함에 따라, 3단계에 걸친 이온 교환 단계를 수행함으로써, 일 실시예의 윈도우 제조 방법을 통해 제조된 강화 유리 기판(GL)은 100μm 이상 130μm 이하의 두께(TH-C)를 갖는 압축 응력층(CSL)을 형성할 수 있으며, 강화 유리 기판(GL)의 표면 및 내부의 압축 응력이 개선될 수 있다. 이에 따라, 일 실시예의 윈도우 제조 방법으로부터 형성된 강화 유리 기판(GL)을 포함하는 윈도우(WM, 도 2)는 개선된 강도를 나타낼 수 있다. 일 실시예의 윈도우 제조 방법으로부터 형성된 윈도우(WM, 도 2)를 포함하는 표시 장치(DD)는, 압축 응력 변화율이 상이한 영역들(즉, 제1 영역(A10), 제2 영역(A20), 및 제3 영역(A30))을 포함하여 우수한 신뢰성을 나타낼 수 있다.
일 실시예의 윈도우 제조 방법은 3단계에 걸쳐 강화 용융염을 제공함에 따라, 압축 응력 변화율이 상이한 3개의 영역을 포함하는 압축 응력층(CSL)이 형성될 수 있다. 압축 응력층(CSL)에 포함된 제3 영역(A30)은 제1 강화 용융염(SA-1) 및 제2 강화 용융염(SA-2) 각각을 통해 제공된 Na+ 이온이 공정 단계를 거치며 강화 유리 기판(GL)의 내부로 이동하여 형성된 것일 수 있으며, 3단계에 걸친 이온 교환 단계에 따라 제3 영역(A30)이 강화 유리 기판(GL)의 표면(SS)으로부터 깊은 부분까지 형성될 수 있다. 제2 영역(A20)은 제2 강화 용융염(SA-2) 및 제3 강화 용융염(SA-3) 각각을 통해 제공된 Rb+ 이온 중 일부가 공정 단계를 거치며 강화 유리 기판(GL)의 내부로 이동하여 형성된 것일 수 있으며, 제1 영역(A10)과 제3 영역(A30) 사이에 중간 수준의 압축 응력 및 중간 수준의 압축 응력 변화율을 가지는 영역으로 형성될 수 있다. 제1 영역(A10)은 강화 유리 기판(GL)의 표면(SS)에 인접하게 형성되는 영역으로, 제3 강화 용융염(SA-3)을 통해 제공된 Rb+ 이온 및 K+ 이온을 포함하여, 높은 압축 응력을 가지는 영역일 수 있다. 일 실시예의 윈도우 제조 방법에 의해 형성된 강화 유리 기판(GL)은 표면(SS)에서 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력의 최댓값이 1000MPa 이상 1400MPa 이하일 수 있으며, 강화 유리 기판(GL)의 표면(SS)으로부터 30μm 깊이에서 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력이 140MPa 이상이고, 강화 유리 기판(GL)의 표면(SS)으로부터 50μm 깊이에서 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력이 80MPa 이상일 수 있다.
일 실시예의 윈도우를 제조하는 방법은 유리 기판(GL, 도 4)의 일면에 인쇄층(BZ, 도 3)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 인쇄층(BZ, 도 3)은 유리 기판(GL, 도 4)의 하부면(RS)에 인쇄 또는 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 8은 제1 예비 유리 기판으로부터 제2 예비 유리 기판을 형성하는 단계(S200), 제2 예비 유리 기판으로부터 제3 예비 유리 기판을 형성하는 단계(S300), 및 제3 예비 유리 기판으로부터 강화 유리 기판을 형성하는 단계(S400) 각각을 수행하는 이온 교환 장치를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 8에서 예비 유리 기판(P-WM)은 제1 예비 유리 기판(P1-WM, 도 7a), 제2 예비 유리 기판(P2-WM, 도 7b) 또는 제3 예비 유리 기판(P3-WM, 도 7c)일 수 있다.
예비 유리 기판(P-WM)에 제1 강화 용융염(SA-1, 도 7a), 제2 강화 용융염(SA-2, 도 7b) 및 제2 강화 용융염(SA-3, 도 7c)을 제공하기 위해 강화처리 유닛(HU)이 사용될 수 있다. 예비 유리 기판(P-WM)은 강화처리 유닛(HU)을 이용하여 용융액(ML)에 침지되는 것일 수 있다. 용융액(ML)은 제1 강화 용융염(SA-1, 도 7a), 제2 강화 용융염(SA-2, 도 7b) 또는 제2 강화 용융염(SA-3, 도 7c)을 포함할 수 있다.
강화처리 유닛(HU)은 용융액(ML)을 담고 있는 탱크부(HT), 탱크부(HT)를 감싸고 배치되며 탱크부(HT) 내의 용융액(ML)에 열을 가하는 히팅부(HP), 예비 유리 기판(P-WM)을 용융액(ML)에 침지시키기 위하여 예비 유리 기판(P-WM)을 고정하고 예비 유리 기판(P-WM)을 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 용융액(ML)의 온도를 제어하는 것일 수 있다.
예를 들어, 제어부(HC)는 히팅부(HP)를 제어하여 용융액(ML)을 일정 온도로 가열하고 가열된 온도로 용융액(ML)의 온도가 유지되도록 할 수 있다. 히팅부(HP)는 용융액(ML)을 가열하기 위한 열을 제공하는 것이거나, 또는 히팅부(HP)는 가열된 용융액(ML)의 온도가 유지될 수 있도록 하는 단열부의 기능을 할 수 있다. 예비 유리 기판(P-WM)은 용융액(ML)에 전체가 담기도록 배치될 수 있다. 도 8에서, 강화처리 유닛(HU)에 제공된 예비 유리 기판(P-WM)은 두 개인 것으로 도시하였으나, 이는 예시적인 것이며, 예비 유리 기판(P-WM)은 한 개 또는 3개 이상으로 제공될 수 있다.
일 실시예의 윈도우 제조 방법은 Li+ 이온을 포함하는 제1 예비 유리 기판에 제1 강화 용융염을 제공하여 제2 예비 유리 기판을 형성하는 단계, 제2 예비 유리 기판에 제2 강화 용융염을 제공하여 제3 예비 유리 기판을 형성하는 단계, 및 제3 예비 유리 기판에 제3 강화 용융염을 제공하여 강화 유리 기판을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 강화 용융염은 Na+ 이온을 포함할 수 있으며, 제2 강화 용융염은 적어도 Rb+ 이온을 포함할 수 있고, 제3 강화 용융염은 적어도 K+ 이온을 포함할 수 있다. 이에 따라, 일 실시예의 윈도우 제조 방법으로부터 제조된 윈도우는 윈도우에 포함된 강화 유리 기판이 표면으로부터 깊이가 깊은 압축 응력층을 포함할 수 있으며, 표면 및 내부의 압축 응력이 향상될 수 있다. 따라서, 일 실시예의 윈도우는 개선된 강도를 나타낼 수 있다.
도 9는 비교예 및 실시예의 윈도우에서 깊이에 따른 압축 응력을 나타낸 그래프이다. 도 9에서, 깊이에 따른 압축 응력은 Orihara Industrial Co., Ltd.의 FSM-6000LE를 이용하여 ASTM C770-16 방법으로 측정된 것이다. 도 9의 그래프에서, 깊이가 0인 지점은 윈도우의 표면에 대응하는 것이다. 실시예의 윈도우는 Asahi Glass 社의 제품 DragontrailTM Star-2 를 제1 예비 유리 기판으로 사용하여, 3번의 이온 교환 단계(즉, 제1 강화 용융염을 제공하는 단계, 제2 강화 용융염을 제공하는 단계, 및 제3 강화 용융염을 제공하는 단계)를 통해 제조된 윈도우이다. 비교예 1의 윈도우는 Cornig 社 의 제품 GorillaTM Glass 5 를 제1 예비 유리 기판으로 사용하여, 2번의 이온 교환 단계(Na+ 이온을 포함하는 강화 용융염을 제공하는 단계, 및 K+ 이온을 포함하는 강화 용융염을 제공하는 단계)를 통해 제조된 윈도우이다. 비교예 2의 윈도우는 Cornig 社 의 제품 GorillaTM Glass 7 를 제1 예비 유리 기판으로 사용하여, 2번의 이온 교환 단계(Na+ 이온을 포함하는 강화 용융염을 제공하는 단계, 및 K+ 이온을 포함하는 강화 용융염을 제공하는 단계)를 통해 제조된 윈도우이다.
도 9를 참조하면, 실시예의 윈도우는 깊이에 따른 압축 응력 그래프에서, 2개의 변곡점을 포함하며, 표면에서의 압축 응력과 내부에서의 압축 응력 모두 비교예의 윈도우에 비해 높은 것을 확인할 수 있다. 특히, 비교적 가격이 저렴한 유리 기판인 Asahi Glass 社의 제품 DragontrailTM Star-2 기재를 기반으로 함에도 불구하고, 실시예의 윈도우는 가격이 높은 기재를 기반으로 하는 비교예의 윈도우들에 비해 높은 압축 응력을 가지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예의 윈도우는 약 110μm 깊이에서 압축응력이 0이 되는 지점을 포함하여, 두꺼운 두께의 압축 응력층을 포함하는 것을 확인할 수 있다.
일 실시예의 윈도우는 전술한 바와 같이 3단계에 걸쳐 강화 용융염을 제공하는 단계를 포함하는 제조 방법을 통해 제조되어, 윈도우에 포함된 강화 유리 기판이 표면으로부터 깊이가 깊은 압축 응력층을 포함할 수 있으며, 표면 및 내부의 압축 응력이 향상될 수 있다. 이에 따라, 일 실시예의 윈도우는 개선된 강도를 나타낼 수 있으며, 일 실시예의 윈도우를 포함하는 표시장치의 신뢰성 및 안정성이 개선될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 청구범위에 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 청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DD: 표시 장치 DM: 표시 모듈
WM: 윈도우 GL: 유리 기판
BS: 베이스층 CSL: 압축 응력층
P1-WM: 제1 예비 유리 기판 P2-WM: 제2 예비 유리 기판
P3-WM: 제3 예비 유리 기판 SA-1: 제1 강화 용융염
SA-2: 제2 강화 용융염 SA-3: 제3 강화 용융염

Claims (20)

  1. Li+ 이온 및 Na+ 이온을 포함하는 제1 예비 유리 기판을 준비하는 단계;
    상기 제1 예비 유리 기판에 Na+ 이온을 포함하는 제1 강화 용융염을 제공하여 제2 예비 유리 기판을 형성하는 단계;
    상기 제2 예비 유리 기판에 Rb+ 이온을 포함하는 제2 강화 용융염을 제공하여 제3 예비 유리 기판을 형성하는 단계; 및
    상기 제3 예비 유리 기판에 K+ 이온을 포함하는 제3 강화 용융염을 제공하여 강화 유리 기판을 형성하는 단계; 를 포함하는 윈도우 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 강화 용융염은 NaNO3를 포함하는 윈도우 제조 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 강화 용융염은 Na+ 이온을 더 포함하는 윈도우 제조 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 강화 용융염의 전체 양이온 농도를 기준으로, 상기 Na+ 이온은 60% 이상 90% 이하로 제공되고, 상기 Rb+ 이온은 10% 이상 40% 이하로 제공되는 윈도우 제조 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 강화 용융염은 Rb+ 이온을 더 포함하는 윈도우 제조 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 강화 용융염의 전체 양이온 농도를 기준으로, 상기 K+ 이온은 60% 이상 90% 이하로 제공되고, 상기 Rb+ 이온은 10% 이상 40% 이하로 제공되는 윈도우 제조 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 예비 유리 기판을 형성하는 단계에서, 상기 제1 강화 용융염은 380℃ 이상 420℃ 이하의 온도에서 30분 이상 3시간 이하로 제공되는 윈도우 제조 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 예비 유리 기판을 형성하는 단계에서, 상기 제2 강화 용융염은 380℃ 이상 420℃ 이하의 온도에서 30분 이상 3시간 이하로 제공되는 윈도우 제조 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 강화 유리 기판을 형성하는 단계에서, 상기 제3 강화 용융염은 380℃ 이상 450℃ 이하의 온도에서 10분 이상 2시간 이하로 제공되는 윈도우 제조 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 강화 유리 기판은 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력이 1400MPa 이하인 압축 응력층을 포함하고, 상기 압축 응력층의 두께는 90μm 이상 130μm 이하인 윈도우 제조 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 강화 유리 기판을 형성하는 단계 이후, 상기 강화 유리 기판의 일부에 중첩하는 인쇄층을 형성하는 단계를 더 포함하는 윈도우 제조 방법.
  12. Na+ 이온, K+ 이온 및 Rb+ 이온을 포함하는 강화 유리 기판을 포함하는 윈도우에서,
    상기 강화 유리 기판은
    압축 응력 값이 0인 베이스층; 및
    상기 베이스층의 상면 및 하면 중 적어도 하나에 배치된 압축 응력층; 을 포함하고,
    상기 압축 응력층은
    제1 압축 응력 변화율을 갖는 제1 영역;
    상기 제1 압축 응력 변화율보다 작은 제2 압축 응력 변화율을 갖는 제2 영역; 및
    상기 제2 압축 응력 변화율보다 작은 제3 압축 응력 변화율을 갖는 제3 영역을 포함하고,
    상기 제1 압축 응력 변화율 내지 상기 제3 압축 응력 변화율 각각은 두께 방향을 기준으로 깊이에 따른 압축 응력의 변화율로 정의되며,
    상기 두께 방향을 기준으로 상기 강화 유리 기판의 표면으로부터 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 경계까지의 최소 깊이는 5μm 이상 15μm 이하이고,
    상기 두께 방향을 기준으로 상기 강화 유리 기판의 표면으로부터 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역의 경계까지의 최소 깊이는 20μm 이상 40μm 이하이고,
    상기 압축 응력층의 두께는 100μm 이상인 130μm 이하인 윈도우.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역을 사이에 두고 상기 베이스층과 이격된 윈도우.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 강화 유리 기판의 전체 두께 100%를 기준으로, 상기 압축 응력층의 두께는 13% 이상 25% 이하인 윈도우.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 강화 유리 기판의 두께는 500μm 이상 700μm 이하인 윈도우.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 영역의 상면은 상기 강화 유리 기판의 표면을 정의하고,
    상기 표면에서 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력의 최댓값은 1000MPa 이상 1400MPa 이하인 윈도우.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 영역 및 상기 제3 영역의 경계에서 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력은 140MPa 이상인 윈도우.
  18. 제12 항에 있어서,
    상기 두께 방향을 기준으로, 상기 강화 유리 기판의 표면으로부터 30μm 깊이에서 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력은 140MPa 이상인 윈도우.
  19. 제12 항에 있어서,
    상기 두께 방향을 기준으로, 상기 강화 유리 기판의 표면으로부터 50μm 깊이에서 ASTM C770-16 방법으로 측정된 압축 응력은 80MPa 이상인 윈도우.
  20. 표시 모듈; 및
    상기 표시 모듈 상에 배치되고 압축 응력층을 포함하는 윈도우; 를 포함하고,
    상기 압축 응력층은
    제1 압축 응력 변화율을 갖는 제1 영역;
    상기 제1 압축 응력 변화율과 상이한 제2 압축 응력 변화율을 갖는 제2 영역; 및
    상기 제1 압축 응력 변화율 및 상기 제2 압축 응력 변화율과 상이한 제3 압축 응력 변화율을 갖는 제3 영역을 포함하고,
    상기 제1 압축 응력 변화율 내지 상기 제3 압축 응력 변화율 각각은 두께 방향을 기준으로 깊이에 따른 압축 응력의 변화율로 정의되며,
    상기 두께 방향을 기준으로 상기 윈도우의 표면으로부터 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 경계까지의 최소 깊이는 5μm 이상 15 μm 이하이고,
    상기 두께 방향을 기준으로 상기 윈도우의 표면으로부터 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역의 경계까지의 최소 깊이는 20μm 이상 40 μm 이하이고,
    상기 압축 응력층의 두께는 100μm 이상인 130μm 이하인 표시장치.
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