모바일 디스플레이용 화학 강화유리

[아이팍스]

○ 유리는 다양한 분야에 사용되고 있으나 쉽게 파손되는 단점이 있어 이를 해소하기 위한 다양한 강화방법이 검토되었다. 강화방법에는 열강화와 화학강화가 주로 사용되고 있다. 화학강화는 유리 표면을 화학적 처리를 통하여 강화하는 방법이며, 여러 가지 방법이 알려져 있다. 가장 일반적인 방법은 유리 중의 알칼리 이온을 다른 알칼리 이온으로 교환하는 방법이며, 이온교환법이라 부른다.

○ 근년에는 모바일용 커버유리, 하드디스크 기판 등에 사용되는 유리의 강화에 화학강화가 이용되고 있으며, 특허출원이 증가하고 있다. 이 문헌에서는 화학강화 원리와 유리조성 영향에 대한 기술을 소개하고 있다.

○ 유리의 원자간 결합력으로 추정한 이론 강도는 1,000㎏/㎟(9,800MPa)를 초과하나, 실용 강도는 그의 1/100인 10㎏/㎟ 정도이다. 유리 표면의 흠이 원인이며, 이는 Griffith의 이론으로 설명되고 있다. 유리제품의 강도를 유지하기 위해서는 ① 미세한 흠을 없앤다, ② 흠 발생을 어렵게 한다, ③ 흠이 확대되는 것을 방지한다. 흠의 확대를 방지하는 방법으로 흠을 확대시키는 인장응력에 대항하는 압축응력을 유리 표면에 발생시키는 방법들을 고려할 수 있다.

○ 화학강화는 일반적으로 용융염에 유리를 침적시켜 유리 내부의 알칼리 이온과 용융염 중의 알칼리 이온을 교환하는 방법이 사용된다. 용융염의 온도에 따라서 저온형과 고온형의 2가지 방법으로 구별되며, 보통 공업적으로 실시되는 것은 저온형 화학강화 방법이다.

○ 최근 핸드폰이 스마트폰으로 이동하고 있으며, 여기에 터치패널이 사용되고 있다. 터치패널에는 0.7~1.1mm 두께의 강화유리가 사용된다. 강화유리는 그간 미국 코닝사의 Gorilla 유리가 독점을 하고 있었으나, 일본 Asahi Glass도 신제품(Dragon-trail)을 출시하였다. 예로 강화방법은 KNO3염 욕조 450℃ 정도에서 6시간 처리한다. 소다석회유리는 10시간이 필요하다. 국내에서도 화학 강화유리는 제조를 하고 있으나, 기판소재 생산이 어려워 이를 국산화하는 것이 시급하다.