KR101415805B1 - 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법 - Google Patents

유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법 Download PDF

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Abstract

유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법이 개시된다. 상기 유리는 상면, 하면및 적어도 하나의 측면을 갖는다. 상기 방법은, 상면과 하면에 보호층을 형성하는 단계로서, 상기 보호층은 측면과 인접한 상면의 영역을 노출시키고 측면과 인접한 하면의 영역을 노출시키는 단계; 유리의 측면과 보호층의 측면을 에칭하는 단계; 및 보호층을 제거하는 단계를 포함한다. 본 발명의 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법에서, 유리의 측면을 에칭하여 유리의 측면이 편평해진다. 측면이 충돌할 때 응력 집중이 발생하지 않는다. 따라서, 유리의 기계적 강도가 향상된다.

Description

유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법{METHOD FOR ENHANCING MECHANICAL STRENGTH OF GLASS}
본 발명은 일반적으로 유리 기술 분야에 관한 것으로, 더 구체적으로는 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법에 관한 것이다.
현재, 유리는 액정 디스플레이(LCD) 산업과 같은 많은 산업 분야에서 기판으로서의 수요가 있다. 전자 제품을 제조하기 위해서 트랜지스터와 같은 소자가 기판 위에 형성된다.
제조 공정의 편의 및 비용상의 고려 때문에 큰 사이즈의 유리를 먼저 제조한다. 그리고 나서 이 큰 사이즈의 유리를 필요에 따라 레이저 절단법과 같은 적절한 방법으로 중간 또는 작은 사이즈의 복수 개의 유리로 절단한다.
도 1을 참조하면, 절단된 유리(10)의 측면도가 도시되어 있다. 이 유리(10)의 측면(100)은 절단 평면이다. 측면(100)은 도 1에 도시된 바와 같은 미세 구조를 형성한다. 즉, 측면(100)은 편평한 평면(flat plane)이 아니다. 측면(100)의 상부 및 하부는 돌출해 있으며, 측면(100)의 중간부는 안쪽으로 오목하다. 더 구체적으로, 유리(10)의 상면(102)과 측면(100) 사이의 경계(border posotion)는 날카로운 형상이고, 유리(10)의 하면(104)과 측면(100) 사이의 경계(border position)도 날카로운 형상이다.
상면(102)과 측면(100) 사이의 경계(border position) 및 하면(104)과 측면(100) 사이의 경계(border position)가 매우 날카롭기 때문에, 유리(10)가 후속 제조 공정(예컨대 박화 공정(thinning process))에서 충돌할 경우 응력 집중이 발생한다. 그 결과, 유리(10)에 균열이 발생하거나, 흠집(chip)이 생기거나, 심지어 파손되기도 하며, 유리(10)의 생산성이 열악해진다.
또한, 이 유리(10)로 전자 제품, 예컨대 휴대 장치의 스크린을 제조하면, 측면(100)의 약한 기계적 강도로 인해 전자 제품의 품질이 저하된다.
따라서, 유리의 측면이 절단된 후 기계적 강도가 약해지는 전술한 문제를 해결할 필요가 있다.
본 발명의 하나의 목적은 유리에 균열이 생기거나 흠집(chip)이 발생하는 문제를 해결할 수 있는 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 유리의 생산성을 높일 수 있는 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법을 제공하는 것이다.
상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법을 제공한다. 유리는 상면, 하면 및 적어도 하나의 측면을 갖는다. 상기 방법은, 상면과 하면에 보호층을 형성하는 단계로서, 상기 보호층은 측면과 인접한 상면의 영역을 노출시키고 측면과 인접한 하면의 영역을 노출시키는 단계; 유리의 측면과 보호층의 측면을 에칭하는 단계; 및 보호층을 제거하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법을 제공한다. 유리는 상면, 하면 및 적어도 하나의 측면을 갖는다. 상기 방법은, 상면과 하면에 보호층을 형성하는 단계; 보호층의 일부를 제거하여 측면과 인접한 상면의 영역을 노출시키고 측면과 인접한 하면의 영역을 노출시키는 단계; 유리의 측면과 보호층의 측면을 에칭하는 단계; 및 보호층을 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법에서는 유리의 측면을 에칭하여 유리의 측면이 날카로운 형상에서 편평한 형상으로 된다. 측면이 충돌할 때 응력 집중이 발생하지 않는다. 그 결과 유리의 기계적 강도가 향상되며, 유리에 균열이 생기거나 흠집(chip)이 발생하는 문제를 피할 수 있어 유리의 생산성이 개선된다.
도 1은 절단된 유리의 측면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법의 공정들을 보여주는 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법의 공정들을 보여주는 도면이다.
이하에서 설명하는 각각의 실시예들은 첨부 도면을 참조로 본 발명을 예시하기 위해 실시할 수 있는 구체적인 실시예들이다.
도 2a 내지 2c를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법의 공정들이 도시되어 있다.
도 2a 내지 2c는 유리(20)의 측면을 도시하고 있음에 유의해야 한다.
도 2a에서 유리(20)는 상면(202), 하면(204) 및 측면(200, 206)을 갖는다. 유리(20)는 큰 사이즈의 유리를 절단하여 얻은 작은 사이즈의 유리이다. 측면(200, 206)은 절단 제조 공정 중의 절단면이다.
현 단계에서, 상면(202)과 하면(204)에 보호층(22)을 형성한다. 본 실시예에서 보호층(22)은 측면(200)과 인접한 상면(202)의 영역을 노출시키고, 측면(200)과 인접한 하면(204)의 영역을 노출시킨다. 즉, 보호층(22)은 측면(200)과 인접한 상면(202)의 영역에는 형성되어 있지 않다. 마찬가지로, 보호층(22)은 측면(200)과 인접한 하면(204)의 영역에는 형성되어 있지 않다.
후속 단계에서 에칭 제조 공정이 필요하기 때문에 보호층(22)의 기능은 유리(20)의 상면(202)과 하면(204)이 에칭되는 것을 방지하는 것임을 유의해야 한다. 따라서, 보호층(22)은 측부 에칭 현상의 발생을 방지하거나 보호층(22)이 떨어져 나가는 것을 방지할 수 있도록 산과 알칼리에 저항할 수 있는 재료이어야 한다. 일실시예에서 보호층(22)은 상면(202)과 하면(204)에 접착 필름을 부착함으로써 형성된다. 다른 실시예에서 보호층(22)은 상면(202)과 하면(204)에 유기 재료, 폴리머 재료, 또는 금속 재료를 피복 또는 도금함으로써 형성된다.
도 2b에서 유리(20)의 측면(200)과 보호층(22)의 측면(220)이 에칭된다. 보호층(22)의 측면(220)은 유리(20)의 측면(200)과 같은 쪽에 있는 면이다. 상면(202)과 측면(200) 사이의 경계(border position)와, 하면(204)과 측면(200) 사이의 경계(border position)가 가장 돌출해 있다. 즉, 상면(202)과 측면(200) 사이의 경계(border position)와, 하면(204)과 측면(200) 사이의 경계(border position)가 에칭 용액(24)에 가장 가깝다. 따라서, 상면(202)과 측면(200) 사이의 경계(border position)와, 하면(204)과 측면(200) 사이의 경계(border position)가 가장 많이 에칭되는 반면, 안쪽으로 오목한 측면(200)의 중간 지점(a middle point)은 덜 에칭된다.
유리의 기계적 강도를 향상시키는 본 방법을 초박 유리에 이용할 경우, 에칭 용액(24)을 낮은 에칭 속도로 측면(200)에 분사함으로써 에칭 정도를 쉽게 제어할 수 있고 에칭 효과도 개선된다는 것을 실험으로부터 알 수 있다. 바람직한 일실시예에서 에칭 속도는 1㎛/min(마이크로미터/분) 내지 5㎛/min의 범위에 있다.
또한, 초박형 유리의 경우, 수평 방향으로의 측면(200)의 중간 지점의 에칭 깊이(D1)는, 바람직한 일실시예에서 20㎛ 내지 60㎛의 범위에 있다. 보호층(22)에 의해 노출되는, 측면(200)에 인접한 상면(202)의 영역과 측면(200)에 인접한 하면(204)의 영역은 수평 방향으로의 측면(200)의 중간 지점의 에칭 깊이(D1)에 좌우될 수 있다.
측면(200)과 유사하게 측면(206)도 에칭할 수 있으며, 그 에칭 공정은 편의상 생략한다.
도 2c에서는 도 2b의 보호층(22)를 제거한다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 상면(202)과 측면(200) 사이의 경계(border position)와, 하면(204)과 측면(20) 사이의 경계(border position)가 원호 형상(circular arc-shaped)으로 된다. 측면(200)이 충돌할 때 응력 집중이 발생하지 않는다. 그 결과 유리(20)의 기계적 강도가 향상되며, 후속 제조 공정에서 유리(20)에 균열이 생기거나 흠집(chip)이 발생하는 문제를 피할 수 있다.
도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법의 공정들이 도시되어 있다.
도 3a 내지 도 3d에는 유리(30)의 측면을 도시하고 있음에 유의해야 한다.
도 3a에서 유리(30)는 상면(302)과, 하면(304)과, 측면(300, 306)을 갖는다. 유리(30)는 큰 사이즈의 유리를 절단하여 얻은 작은 사이즈의 유리이다. 측면(300, 306)은 절단 제조 공정 중의 절단면이다.
현 단계에서 보호층(32)이 상면(302)과 하면(304)에 형성된다. 주목해야 할 것은, 제1 실시예에서의 보호층(22)은 상면(202)의 일부와 하면(204)의 일부를 노출시키는 반면, 본 실시예에서의 보호층(32)은 상면(302) 전체와 하면(304) 전체를 덮는다는 것이다.
후속 단계에서 에칭 제조 공정이 필요하기 때문에, 보호층(32)의 기능은 그 보호층(32)으로 덮인 영역이 에칭되는 것을 방지하는 것임을 유의해야 한다. 따라서, 보호층(32)은 측부 에칭 현상의 발생을 방지하거나 보호층(32)이 박리되는 것을 방지하도록 산 및 알칼리에 저항할 수 있는 재료이어야 한다. 한 가지 일실시예에서 보호층(32)은 상면(302)과 하면(304)에 접착 필름을 부착함으로써 형성된다. 다른 실시예에서 보호층(32)은 상면(302)과 하면(304)에 유기 재료, 폴리머 재료, 또는 금속 재료를 피복하거나 도금하여 형성된다.
도 3b에서는, 보호층(32)의 일부를 제거하여 측면(300)과 인접한 상면(302)의 영역과, 측면(300)과 인접한 하면(304)의 영역을 노출시킨다. 보호층(32)의 일부를 제거하는 방법, 예컨대 절단법 또는 기타 통상적인 방법은 당업자에게 알려져 있으므로 편의상 생략한다.
도 3c에서는 유리(30)의 측면(300)과 보호층(32)의 측면(320)을 에칭한다. 보호층(32)의 측면(320)은 유리(30)의 측면(300)과 같은 쪽의 면이다. 상면(302)과 측면(300) 사이의 경계(border position)와, 하면(304)과 측면(300) 사이의 경계(border position)가 가장 돌출해 있다. 즉, 상면(302)과 측면(300) 사이의 경계(border position)와, 하면(304)과 측면(300) 사이의 경계(border position)가 에칭 용액(34)에 가장 가깝다. 따라서, 상면(302)과 측면(300) 사이의 경계(border position)와, 하면(304)과 측면(300) 사이의 경계(border position)가 가장 많이 에칭되는 반면, 안쪽으로 오목한 측면(300)의 중간 지점(a middle point)은 덜 에칭된다.
제1 실시예에서 언급한 바와 같이, 에칭 용액(34)을 낮은 에칭 속도로 측면(300)에 분사함으로써 에칭 정도를 쉽게 제어할 수 있고 에칭 효과가 개선된다. 바람직한 일실시예에서 에칭 속도는 1㎛/min 내지 5㎛/min의 범위에 있다.
초박 유리의 경우에는 수평 방향으로의 측면(300)의 중간 지점의 에칭 깊이(D2)는, 바람직한 일실시예에서 20㎛ 내지 60㎛의 범위에 있다. 보호층(32)에 의해 노출되는, 측면(300)에 인접한 상면(302)의 영역과 측면(300)에 인접한 하면(304)의 영역은 수평 방향으로의 측면(300)의 중간 지점의 에칭 깊이(D2)에 좌우될 수 있다.
측면(300)과 마찬가지로 측면(306)도 에칭할 수 있으며, 그 에칭 공정은 편의상 생략한다.
도 3d에서는 도 3c의 보호층(32)을 제거한다. 도 3D에 도시된 바와 같이, 상면(302)과 측면(300) 사이의 경계(border position)와, 하면(304)과 측면(30) 사이의 경계(border position)가 원호 형상(circular arc-shaped)으로 된다. 측면(300)이 충돌할 때 응력 집중이 발생하지 않는다. 따라서, 유리(30)의 기계적 강도가 향상되며, 유리(30)에 균열이 생기거나 흠집(chip)이 발생하는 문제를 피할 수 있다.
제1 및 제2 실시예에서 에칭 용액(24, 34)은 적어도 플루오르화수소산 (HF)를 포함한다. 플루오르화수소산에 적정량의 황산(H2SO4), 염산(HCL), 또는 질산(HNO3)을 혼합하여 에칭 용액(24, 34)으로 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법에서는 유리의 측면을 에칭함으로써 유리의 측면이 날카로운 형상에서 편평한 형상으로 변한다. 측면이 충돌할 때 응력 집중이 일어나지 않는다. 따라서, 유리의 기계적 강도가 향상되며, 유리에 균열이 생기거나 흠집(chip)이 발생하는 문제를 피할 수 있어 유리의 생산성이 개선된다.
당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예들은 본 발명을 제한하는 것이 아니라 예시하는 것이다. 그러한 실시 형태들은 여러 변형례들을 포함하며, 유사한 구성들이 첨부된 청구항들의 사상과 범위에 포함되고, 청구항들의 범위는 그러한 변형례 및 유사 구조를 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.
10, 20, 30: 유리 22, 32: 보호층
24, 34: 에칭 용액 100, 200, 206, 220, 300, 306, 320: 측면
102, 202, 302: 상면 104, 204, 304: 하면

Claims (12)

  1. 상면과 하면 및 적어도 하나의 측면을 갖는 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법에 있어서,
    상기 상면과 상기 하면에, 상기 측면에 인접한 상기 상면의 영역과 상기 측면에 인접한 상기 하면의 영역을 노출하는 보호층을 형성하는 단계;
    상기 유리의 측면과 상기 보호층의 측면을 에칭하는 단계; 및
    상기 보호층을 제거하는 단계를 포함하는, 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    에칭 용액을 분사하여 상기 유리의 측면과 상기 보호층의 측면을 에칭하는, 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리의 측면과 상기 보호층의 측면을 에칭하는 단계에서 에칭 속도는 1 ㎛/min 내지 5 ㎛/min의 범위에 있는, 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리의 측면과 상기 보호층의 측면을 에칭하는 단계에서, 수평 방향으로의 상기 유리의 측면의 중간 지점(a middle point)의 에칭 깊이는 20 ㎛ 내지 60 ㎛의 범위에 있는, 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 상면과 하면에 접착 필름을 부착하여 형성되는, 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층의 재료는 유기 재료, 폴리머 재료 또는 금속 재료인, 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법.
  7. 상면과 하면 및 적어도 하나의 측면을 갖는 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법에 있어서,
    상기 상면과 상기 하면에 보호층을 형성하는 단계;
    상기 보호층의 일부를 제거하여, 상기 측면에 인접한 상기 상면의 영역과 상기 측면에 인접한 상기 하면의 영역을 노출시키는 단계;
    상기 유리의 측면과 상기 보호층의 측면을 에칭하는 단계; 및
    상기 보호층을 제거하는 단계를 포함하는, 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    에칭 용액을 분사하여 상기 유리의 측면과 상기 보호층의 측면을 에칭하는, 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 유리의 측면과 상기 보호층의 측면을 에칭하는 단계에서 에칭 속도는 1 ㎛/min 내지 5 ㎛/min의 범위에 있는, 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 유리의 측면과 상기 보호층의 측면을 에칭하는 단계에서, 수평 방향으로의 상기 유리의 측면의 중간 지점(a middle point)의 에칭 깊이는 20 ㎛ 내지 60 ㎛의 범위에 있는, 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 상면과 하면에 접착 필름을 부착하여 형성되는, 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 보호층의 재료는 유기 재료, 폴리머 재료 또는 금속 재료인, 유리의 기계적 강도를 향상시키는 방법.
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