KR101620375B1 - 적층, 컷팅공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법 - Google Patents
적층, 컷팅공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 초박형 유리 가공방법은 원판 유리에 식각액을 분사하여 20~100㎛ 두께까지 식각하여 초박형 유리로 가공하는 식각공정과; 상기 초박형 유리를 10 ~ 30장을 적층하여 적층체를 만드는 적층공정과; 상기 적층체를 컷팅 장비에 장착하여 정해진 소 사이즈에 맞게 컷팅하여 소적층체로 만드는 적층체 컷팅공정과; 상기 소적층체를 정해진 모양에 맞게 형상 가공하고, 소적층체의 엣지면에 칩핑이 발생하지 않도록 하는 소적층체 형상 가공공정과; 폴리싱 휠을 사용하여 형상 가공된 소적층체의 엣지면에 존재하는 미세한 칩핑을 제거하는 폴리싱공정과; 최종 제품의 굴곡강도 향상을 위하여, 폴리싱공정을 마친 소적층체의 엣지면이 라운드를 가지는 "D" 각 모양을 형성시키기 위하여 화학 엣지연마를 진행하는 엣지 힐링공정과; 엣지 힐링 완료된 소적층체에 UV를 조사한 후 수조에 넣고 개별 소형 초박형 유리로 분리하는 박리공정과; 박리하여 분리된 개별 소형 초박형 유리의 표면 균일도 향상을 위하여 미세 화학 연마를 진행하는 1차 전면 힐링공정과; 1차 전면 힐링이 끝난 개별 소형 초박형 유리를 굴곡강도 향상 및 내구성 향상을 위하여 화학강화로에서 화학강화하는 화학강화공정과; 화학강화 후 개별 소형 초박형 유리의 오염원 제거 및 표면 균일도 향상을 위하여 미세 화학 연마를 하는 2차 전면 힐링공정을 포함하여 구성된다.
본 발명의 적층 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따르면 폴더블, 롤러블 디스플레이 제품에 사용되는 플렉시블 초박형 유리를 깨짐 불량 없이 안정적으로 제조할 수 있으며, 또한 다양한 제품 사이즈에 맞게 제조 할 수 있고, 특히 굴곡강도가 최소 2,000MPa 이상을 유지하며, 굽힘내구성)은 100,000회 이상 유지가 가능하여 어떠한 플렉시블 디스플레이 기기에도 적용 가능한 효과가 있다.
본 발명의 적층 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따르면 폴더블, 롤러블 디스플레이 제품에 사용되는 플렉시블 초박형 유리를 깨짐 불량 없이 안정적으로 제조할 수 있으며, 또한 다양한 제품 사이즈에 맞게 제조 할 수 있고, 특히 굴곡강도가 최소 2,000MPa 이상을 유지하며, 굽힘내구성)은 100,000회 이상 유지가 가능하여 어떠한 플렉시블 디스플레이 기기에도 적용 가능한 효과가 있다.
Description
본 발명은 초박형 유리의 가공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원판 유리를 초박형 유리로 식각하고, 초박형 유리를 적층공정, 커팅공정, 힐링공정 및 화학적 강화공정을 포함하여 가공한 후 적층 분리를 하는 적층 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 관한 것이다.
최근 디스플레이 제품은 변화와 혁신을 지속하여 비약적인 기술적 발전을 이루었다.
사용 기능이 다양해지고 제품 모양에 있어서도 진화를 거듭하여 휴대가 간편하면서도 편리한 제품 개발을 지속하였다.
향후의 제품 변화도 이러한 다기능 및 제품 모양의 간편. 편리성을 반영하여 끊임없이 발전 될 것이고 그 목표점은 폴더블, 롤러블 디스플레이 제품으로 지향될 것임은 자명할 것이다.
이러한 폴더블, 롤러블 디스플레이 제품을 구현하기 위해서는 최우선적으로 구부러지면서 제품 성능을 유지할 수 있는 디스플레이 부품이 필요한데 대안으로 플렉시블한 초박형 유리 개발에 집중하여 왔다.
상기와 같은 이유로 구부러지면서 제품 성능을 유지할 수 있는 플렉시블 초박형 유리(통상적으로 20um~ 100um이하 유리 제품을 칭함)에 대한 제조가 필요한데 유리 제조사( 삼성코닝/아사히 글라스/NSG 등)에서는 유리를 ?게 만드는 과정에서 깨짐 문제로 인하여 파손 문제가 발생 되어 왔다.
현재 두께 0.15㎜(150㎛)의 이상의 Glass는 1장 단위로 물리적 연마법을 사용하여 Edge 가공이 가능하고 C각 형성도 가능하나, 그 이하의 두께에서는 100% 파손되므로 1장 단위로 물리적 연마법을 적용하지 못한다
이를 방지하기 위해서 5장 이상의 Glass를 겹쳐서 사용해야만 한다.
단, 이때 에지(Edge) 가공방법에 면취, 정삭, 황삭 등의 물리적 연마법만을 적용할 시에는 에지(Edge) 부위의 표면이 날카로운 상태로 변하여 가공면이 매끄럽지 못하고 불균일한 문제점이 있으며, C각 미형성에 따른, 에지 강도가 취약한 문제점이 있다.
즉, 물리적 연마법만을 적용할 시에는 20㎛ 이상의 아주 큰 치핑(Chipping)이 다량 존재함을 할 수 있고, C각이 미형성되어, 이는 완성된 제품의 강도를 크게 저하시키는 원인으로 작용한다
또한, 현재의 기술로는 50㎛ 이하의 초박형 Glass에 대한 가공은 파손의 취약성 때문에 적층 하여 물리적 가공하는 자체가 곤란한 문제점이 있다.
등록특허 10-0826846로 게시된 적층 접합방식 박판 강화유리 제조방법은 150㎛ 이상의 일반 유리에 적용가능하고 50㎛ 이하의 초박형 Glass에는 파손되므로 적용할 수 없는 문제점이 있다.
등록특허 10-1304103로 게시된 초박형 글래스판 제조 방법은 두꺼운 유리를 초박형 유리로 제조하는 것이지 에지부분을 가공하는 것은 아니며, 두께 편차가 ±30% 이상 발생하여 품질 저하가 발생하며, 작업 시 파손율이 40% 이상 발생하여 현저히 낮은 제품 수율을 가지는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 식각 방식으로 제조한 플렉시블 초박형 유리를 이용하여 깨짐 문제 없이 초박형 유리를 가공하고, 다양한 디스플레이 제품 사이즈 및 굴곡강도,굽힘내구성 등의 요구 성능에 대응 가능하도록 하는 적층 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법을 제공함에 있다.
본 발명의 초박형 유리 가공방법은 에칭액으로 부식시켜 유리 두께를 줄이는 식각 장치를 이용해 400㎛ 이상 두께의 원판 유리를 식각(Etching)하여 20~100㎛ 두께의 초박형 유리로 가공한 후, 상기 초박형 유리를 적층하여 일정 크기로 절단하고, 절단 부분의 엣지면(Edge SurFace)을 가공하여, 상기 엣지면이 일정 기준 이상의 조도와 강도를 가지게 하는 것으로, 상기 원판 유리를 식각 지그에 장착하여 상기 식각 장치에서 식각액을 분사하여 20~100㎛ 두께까지 식각하여 초박형 유리로 가공하는 식각공정과; 상기 초박형 유리를 10 ~ 30장을 적층하여 적층체를 만드는 적층공정과; 상기 적층체를 컷팅 장비에 장착하여 정해진 소(小) 사이즈에 맞게 컷팅하여 소적층체로 만드는 적층체 컷팅공정과; 상기 소적층체를 정해진 모양에 맞게 형상 가공하고, 소적층체의 엣지면에 칩핑(Chipping)이 발생하지 않도록 하는 소적층체 형상 가공공정과; 폴리싱 휠을 사용하여 형상 가공된 소적층체의 엣지면에 존재하는 미세한 칩핑을 제거하는 폴리싱공정과; 최종 제품의 굴곡강도 향상을 위하여, 폴리싱공정을 마친 소적층체의 엣지면이 라운드를 가지는 "D" 각 모양을 형성시키기 위하여 화학 엣지연마를 진행하는 엣지 힐링공정과; 엣지 힐링 완료된 소적층체에 UV를 조사한 후 수조에 넣고 개별 소형 초박형 유리로 분리하는 박리공정과; 박리하여 분리된 개별 소형 초박형 유리의 표면 균일도 향상을 위하여 미세 화학 연마를 진행하는 1차 전면 힐링공정과; 1차 전면 힐링이 끝난 개별 소형 초박형 유리를 굴곡강도 향상 및 내구성 향상을 위하여 화학강화로에서 화학강화하는 화학강화공정과; 화학강화 후 개별 소형 초박형 유리의 오염원 제거 및 표면 균일도 향상을 위하여 미세 화학 연마를 하는 2차 전면 힐링공정을 포함하여 구성된다.
상기 식각공정은 1차식각 지그에 장착된 상기 원판 유리에 식각액을 분사하여 식각하며, 두께 편차를 줄이기 위하여 150~200㎛ 두께까지 1차 식각하여 1차 식각유리로 가공하는 1차 식각단계와; 상기 1차 식각유리를 두께 편차를 최소화하기 위해서 1차 식각 시 하부에 있어 상부보다 식각이 덜되어 두꺼운 하단면을 위로 올리는 리버스 장착 방법으로 2차식각 지그에 장착한 후 상기 식각 장치에 로딩하는 2차식각 지그 1차 식각유리 리버스 장착단계와; 상기 식각 장치에서 상기 2차식각 지그에 장착된 상기 1차 식각유리에 식각액을 분사하여 20~100㎛ 두께까지 2차 식각하여 초박형 유리로 제조하는 2차 식각단계를 포함하여 구성된다.
상기 적층공정에서는 상기 초박형 유리가 얇아 취급 중 깨짐에 의한 파손을 방지하고 여러층을 겹쳐 적층하는 과정에서 휨의 문제를 방지하기 위해 첫째층과 마지막층은 지지기판을 사용하며, 상기 지지기판은 0.4mm 이상의 더미(Dummy) 유리를 사용한다.
상기 적층공정은 일정 크기의 초박형 유리를 다수 장 준비하는 초박형 유리 준비단계와; 상기 지지기판 또는 초박형 유리 위에 UV경화용 점착제를 롤 라미네이션(Roll Lamination) 방식으로 도포하여 점착층을 형성시키는 점착제 도포단계와; 기 점착층 위에 상기 초박형 유리를 일정 위치에 올려놓는 적층단계와; 상부에서 UV(Ultra-Violet)를 조사하여 상기 점착층을 경화시켜 하부의 유리와 상부의 유리를 점착시키는 점착단계와; 상기 점착제 도포단계와 적층단계와 점착단계를 반복적으로 진행하여 10~30층의 적층체를 만드는 적층반복단계로 구성된다.
상기 적층체 컷팅공정은 컷팅 장비에 견고하게 고정시킬 수 있도록 하는 커팅 플레이트 위에 점착제를 균등하게 도포하여 상기 커팅 플레이트와 적층체를 일체화시키는 적층체와 커팅 플레이트 접착단계와; 기 점착제를 경화시키는 점착제 경화단계와; 착제가 경화되어 적층체와 일체화된 커팅 플레이트를 상기 컷팅 장비에 고정시키는 커팅 플레이트 고정단계와; 이어몬드 컷팅 휠로 정해진 사이즈에 맞게 상기 적층체를 커팅하여 소적층체로 만드는 컷팅단계를 포함하여 구성된다.
상기 소적층체 형상 가공공정은 상기 소적층체를 가공하기 쉽게 가공지그에 본딩제를 사용하여 고정시키는 소적층체 고정단계와, 상기 소적층체이 고정된 상기 가공지그를 가공 장비에 삽입 고정하는 가공지그 고정단계로 구성된 가공준비단계와; 600~800메쉬의 거침을 가지는 가공도구를 사용하여 치수 가공이 완료된 상기 소적층체의 엣지면을 가공하는 중삭단계와; 1200메쉬 이상의 거침을 가지는 가공도구를 사용하여 중삭한 엣지면을 매끄럽게 가공하는 정삭단계와; 상기 가공지그에 고정되어 가공 완료된 상기 소적층체을 상기 가공 장비에 배출하고, 아세톤 계열의 약품을 사용하여 상기 본딩제를 제거하여 상기 가공지그와 소적층체을 분리하는 가공완료단계를 포함하여 구성되며, 상기 중삭단계 및 정삭단계의 가공도구는 5000RPM 이상의 회전속도를 가진다.
상기 폴리싱 휠의 표면 재료는 내구성이 있는 천이다.
상기 엣지 힐링공정은 화학연마액이 충액된 엣지 힐링수조에 완전히 디핑한 후 일정 회전수로 회전시켜 엣지면 전체가 균일하게 힐링될 수 있도록 화학 연마를 시행한다.
상기 박리공정은 지지기판과 상기 초박형 유리 또는 상기 초박형 유리와 초박형 유리를 붙여주는 점착층의 접착력을 줄이기 위하여, 상기 에지 힐링공정이 완료되어 박리하고자 하는 상기 소적층체를 UV장비에 넣은 뒤 UV(Ultraviolet Ray)를 일정 시간 및 일정 세기로 조사한 후 상기 소적층체를 배출하는 점착층 유연단계와; 상기 점착층의 점착력을 완전히 없애기 위하여 60℃ 이상의 순수(DI Water)가 채워진 수조에 5분 이상 놓아두어 상기 점착층을 녹여내는 점착층 멜팅단계와; 수조에서 소적성체를 꺼내어 손으로 한 장씩 분리하는 적층 박리단계와; 한 장씩 분리된 초박형 유리에 잔존하는 상기 점착제의 제거를 위한 순수로 세정하고 건조하는 세정 및 건조단계를 포함하여 구성된다.
상기 1차 전면 힐링공정은 개별로 분리된 개별 소형 초박형 유리를 전면 힐링지그에 장착하는 1차 초박형 유리 지그 장착단계와; 개별 소형 초박형 유리가 장착된 전면힐링지그를 화학연마액 속에 충분히 잠길 수 있도록 전면 힐링장비 내에 위치시키고 일정 시간 디핑시키는 1차 전면 힐링지그 디핑단계와; 힐링이 완료되면 전면 힐링지그를 상기 전면 힐링장비에서 꺼내고 개별 소형 초박형 유리를 상기 전면 힐링지그에서 언로딩하는 1차 초박형 유리 언로딩단계를 포함하여 구성된다.
상기 화학강화공정은 상기 화학강화로의 온도 340℃에서 30분 이상 유지한다.
상기 2차 전면 힐링공정은 개별로 분리된 개별 소형 초박형 유리를 전면 힐링지그에 장착하는 2차 초박형 유리 지그 장착단계와; 개별 소형 초박형 유리가 장착된 전면힐링지그를 화학연마액 속에 충분히 잠길 수 있도록 전면 힐링장비 내에 위치시키고 일정 시간 디핑시키는 2차 전면 힐링지그 디핑단계와; 힐링이 완료되면 전면 힐링지그를 상기 전면 힐링장비에서 꺼낸 후 세정조에서 세정한 후 건조시키는 최종 세정 및 건조단계와; 개별 소형 초박형 유리를 상기 전면 힐링지그에서 언로딩하여 초박형 유리의 가공을 완료하여 플렉시블 초박형 유리로 완성시키는 2차 초박형 유리 언로딩단계를 포함하여 구성된다.
상술한 초박형 유리 가공방법으로 본 발명의 해결하고자 하는 과제를 해결할 수 있다.
본 발명의 적층 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따르면 폴더블, 롤러블 디스플레이 제품에 사용되는 플렉시블 초박형 유리(20um~100um 이하)를 깨짐 불량 없이 안정적으로 제조할 수 있으며, 또한 다양한 제품 사이즈에 맞게 제조 할 수 있고, 특히 굴곡강도(Bending Strength )가 최소 2,000MPa 이상을 유지하며, 굽힘내구성(Folable Durability)은 100,000회 이상 유지가 가능하여 어떠한 플렉시블 디스플레이 기기에도 적용 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법 순서도
도 2는 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 식각공정 순서도
도 3은 본 발명의 식각공정에 따른 보호필름 제거단계 설명도
도 4는 본 발명의 식각공정에 따른 1차 식각단계 설명도
도 5는 본 발명의 식각공정에 따른 원판 유리와 1차 식각 유리 두께 비교도
도 6은 본 발명의 식각공정에 따른 테이프 봉합단계 설명도
도 7은 본 발명의 식각공정에 따른 2차 식각단계 설명도
도 8은 본 발명의 식각공정에 따른 봉합테이프 제거단계 설명도
도 9는 본 발명의 식각공정에 따른 봉합테이프 제거 영역 커팅단계 설명도
도 10은 본 발명의 식각공정에 따른 1차 식각 후의 1차 식각유리와 커팅 완료 후 초박형 유리의 두께 비교
도 11은 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 적층공정 설명도
도 12는 본 발명의 적층공정 완료 후 적층체 설명도
도 13은 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 적층체 커팅공정 설명도
도 14는 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 소적층체 형상 가공공정 설명도
도 15는 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 폴리싱공정 설명도
도 16은 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 엣지 힐링공정 설명도
도 17은 본 발명의 엣지 힐링공정 후 D 각 모양 형성도
도 18은 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 박리공정 설명도
도 19는 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 1차 전면힐링공정 설명도
도 20은 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 화학강화공정 설명도
도 2는 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 식각공정 순서도
도 3은 본 발명의 식각공정에 따른 보호필름 제거단계 설명도
도 4는 본 발명의 식각공정에 따른 1차 식각단계 설명도
도 5는 본 발명의 식각공정에 따른 원판 유리와 1차 식각 유리 두께 비교도
도 6은 본 발명의 식각공정에 따른 테이프 봉합단계 설명도
도 7은 본 발명의 식각공정에 따른 2차 식각단계 설명도
도 8은 본 발명의 식각공정에 따른 봉합테이프 제거단계 설명도
도 9는 본 발명의 식각공정에 따른 봉합테이프 제거 영역 커팅단계 설명도
도 10은 본 발명의 식각공정에 따른 1차 식각 후의 1차 식각유리와 커팅 완료 후 초박형 유리의 두께 비교
도 11은 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 적층공정 설명도
도 12는 본 발명의 적층공정 완료 후 적층체 설명도
도 13은 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 적층체 커팅공정 설명도
도 14는 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 소적층체 형상 가공공정 설명도
도 15는 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 폴리싱공정 설명도
도 16은 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 엣지 힐링공정 설명도
도 17은 본 발명의 엣지 힐링공정 후 D 각 모양 형성도
도 18은 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 박리공정 설명도
도 19는 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 1차 전면힐링공정 설명도
도 20은 본 발명의 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 화학강화공정 설명도
먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 "적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법"에 관한 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
다음의 실시 예는 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 적층 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법 순서도이며, 도 2는 본 발명의 적층 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 식각공정 순서도이고, 도 3은 본 발명의 식각공정에 따른 보호필름 제거단계 설명도이며, 도 4는 본 발명의 식각공정에 따른 1차 식각단계 설명도이고, 도 5는 본 발명의 식각공정에 따른 원판 유리와 1차 식각 유리 두께 비교도이며, 도 6은 본 발명의 식각공정에 따른 테이프 봉합단계 설명도이고, 도 7은 본 발명의 식각공정에 따른 2차 식각단계 설명도이며, 도 8은 본 발명의 식각공정에 따른 봉합테이프 제거단계 설명도이고, 도 9는 본 발명의 식각공정에 따른 봉합테이프 제거 영역 커팅단계 설명도이며, 도 10은 본 발명의 식각공정에 따른 1차 식각 후의 1차 식각유리와 커팅 완료 후 초박형 유리의 두께 비교이고, 도 11은 본 발명의 적층 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 적층공정 설명도이며, 도 12는 본 발명의 적층공정 완료 후 적층체 설명도이고, 도 13은 본 발명의 적층 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 적층체 커팅공정 설명도이며, 도 14는 본 발명의 적층 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 소적층체 형상 가공공정 설명도이고, 도 15는 본 발명의 적층 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 폴리싱공정 설명도이며, 도 16은 본 발명의 적층 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 엣지 힐링공정 설명도이고,도 17은 본 발명의 엣지 힐링공정 후 D 각 모양 형성도이며, 도 18은 본 발명의 적층 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 박리공정 설명도이고, 도 19는 본 발명의 적층 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 1차 전면힐링공정 설명도이며, 도 20은 본 발명의 적층 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따른 화학강화공정 설명도이다.
도 1에 도시되어 있는 것 같이 본 발명의 적층 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법은 에칭액으로 부식시켜 유리 두께를 줄이는 식각 장치를 이용해 400㎛ 이상 두께의 원판 유리(1)를 식각(Etching)하여 20~100㎛ 두께의 초박형 유리(3)로 가공한 후, 상기 초박형 유리(3)를 적층하여 일정 크기로 절단하고, 절단 부분의 엣지면(Edge SurFace)을 가공하여, 상기 엣지면이 일정 기준 이상의 조도와 강도를 가지게 하는 방법이다.
상기 가공방법은 상기 원판 유리(1)를 식각 지그에 장착하여 상기 식각 장치에서 식각액을 분사하여 20~100㎛ 두께까지 식각하여 초박형 유리(3)로 가공하는 식각공정과; 상기 초박형 유리(3)를 10 ~ 30장을 적층하여 적층체(4)를 만드는 적층공정과; 상기 적층체(4)를 컷팅 장비에 장착하여 정해진 소( 小 ) 사이즈에 맞게 컷팅하여 소적층체(5)로 만드는 적층체 컷팅공정과; 상기 소적층체(5)를 정해진 모양에 맞게 형상 가공하고, 소적층체(5)의 엣지면(51)에 칩핑(Chipping)이 발생하지 않도록 하는 소적층체 형상 가공공정과; 폴리싱 휠을 사용하여 형상 가공된 소적층체(5)의 엣지면(51)에 존재하는 미세한 칩핑을 제거하는 폴리싱공정과; 최종 제품의 굴곡강도 향상을 위하여, 폴리싱공정을 마친 소적층체(5)의 엣지면(51)이 라운드를 가지는 "D" 각 모양을 형성시키기 위하여 화학 엣지연마를 진행하는 엣지 힐링공정과; 엣지 힐링 완료된 소적층체에 UV를 조사한 후 수조에 넣고 개별 소형 초박형 유리(6)로 분리하는 박리공정과; 박리하여 분리된 개별 소형 초박형 유리(6)의 표면 균일도 향상을 위하여 미세 화학 연마를 진행하는 1차 전면 힐링공정과; 1차 전면 힐링이 끝난 개별 소형 초박형 유리(6)를 굴곡강도 향상 및 내구성 향상을 위하여 화학강화로에서 화학강화하는 화학강화공정과; 화학강화 후 개별 소형 초박형 유리(6)의 오염원 제거 및 표면 균일도 향상을 위하여 미세 화학 연마를 하여 플렉시블 초박형 유리를 완성하는 2차 전면 힐링공정을 포함하여 구성된다.
본 발명의 초박형 유리 가공방법에 따르면 상기 원판 유리(1)를 식각에 의해 초박형 유리(3)로 가공하고, 상기 초박형 유리(3)는 굴곡강도나 굽힘내구성이 떨어지고, 유리가 너무 얇아 각각의 유리를 절단 및 가공할 때는 파손되는 문제점이 있어, 점착제(32)를 이용하여 10 ~ 30장으로 적층하여 커팅과 가공 시 파손되는 것을 방지하고, 커팅 및 가공이 끝나면 박리하여 낱장씩 만든 후, 굴곡강도와 굽힘내구성을 향상시키기 위하여 1차 전면 힐링공정, 화학강화공정 및 2차 전면 힐링공정을 거쳐 폴더블, 롤러블 디스플레이 제품에 사용되는 플렉시블 초박형 유리( 20um~100um 이하)를 깨짐 불량 없이 안정적으로 제조할 수 있으며, 또한 다양한 제품 사이즈에 맞게 제조 할 수 있고, 특히 굴곡강도( Bending Strength )가 최소 2,000MPa 이상을 유지하며, 굽힘내구성( Folable Durability)은 100,000회 이상 유지가 가능하여 어떠한 플렉시블 디스플레이 기기에도 적용 가능하게 한다.
본 발명의 초박형 유리의 가공방법를 각 공정별로 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 식각공정은 상기 원판 유리(1)를 식각 지그에 장착하여 상기 식각 장치에서 식각액을 분사하여 20~100㎛ 두께까지 식각하여 초박형 유리(3)로 가공하는 공정으로 도 2의 식각공정 순서도와 같이 상기 원판 유리(1)의 표면을 보호하기 위하여 상면과 하면에 부착된 보호필름(11)을 제거하는 보호필름 제거단계와; 상기 원판 유리(1)를 1차식각 지그(12)에 장착하고, 상기 원판 유리(1)가 장착된 상기 1차식각 지그(12)를 상기 식각 장치에 로딩하는 1차식각 지그 장착단계와; 탑 스프레이 노즐(Top Spray Nozzle) 분사 방식, 사이드 스프레이 노즐(Side Spray Nozzle) 분사방식, 또는 탑 앤드 사이드 스프레이 노즐(Top and Side Spray Nozzle) 분사 방식으로 식각액을 분사하여 식각하며, 두께 편차를 줄이기 위하여 일정 두께까지 1차 식각하여 1차 식각유리(2)로 가공하는 1차 식각단계와; 1차 식각된 상기 1차 식각유리(2)가 적재된 상기 1차식각 지그(12)를 상기 식각 장치에서 배출시킨 후, 상기 1차 식각유리(2)를 상기 1차식각 지그(12)에서 언로딩하는 1차 언로딩단계와; 상기 1차 식각유리(2)를 2차 식각 시 2차식각 지그(21)의 측면 및 하단면에 물리적으로 접촉하여 파손되는 것을 방지하기 위해 상기 1차 식각유리(2)의 좌우 양쪽 사이드면을 일정 폭으로 봉합테이프(22)로 테이핑하는 테이프 봉합단계와; 테이핑이 완료된 상기 1차 식각유리(2)를 두께 편차를 최소화하기 위해서 1차 식각 시 하부가 상부보다 식각이 덜되어 두꺼운 하단면을 위로 올리는 리버스 장착 방법으로 상기 2차식각 지그(21)에 장착한 후 상기 식각 장치에 로딩하는 2차식각 지그 1차 식각유리 리버스 장착단계와; 탑 스프레이 노즐(Top Spray Nozzle) 분사방식, 사이드 스프레이 노즐(Side Spray Nozzle) 분사방식 또는 탑 앤드 사이드 스프레이 노즐(Top and Side Spray Nozzle) 분사 방식으로 식각액을 분사하여 20~100㎛ 두께까지 2차 식각하여 초박형 유리(3)로 제조하는 2차 식각단계와; 2차 식각된 상기 초박형 유리(3)가 적재된 상기 2차식각 지그(21)를 상기 식각 장치에서 배출시킨 후, 상기 초박형 유리(3)를 상기 2차식각 지그(21)에서 언로딩하는 2차 언로딩단계와; 상기 2차식각 지그(21)에서 언로딩된 상기 초박형 유리(3)에서 좌우 양쪽 사이드면을 일정 폭으로 상기 봉합테이프(22)로 테이핑한 것을 제거하는 봉합테이프 제거단계와; 상기 봉합테이프(22)가 부착되었던 영역은 2차 식각이 이루어지지 않았기 때문에 상기 봉합테이프(22)가 부착되었던 영역을 커팅하여 초박형 유리(3)를 완성시키는 테이프 봉합 영역 커팅 제거단계를 포함하여 구성된다.
상기 1차 식각단계에서 상기 원판 유리(1)는 에칭 레이트(Etching Rate)를 높여 생산성을 높이기 위하여 상기 1차식각 지그(12)에 좌·우면과 밑면이 고정되된다.
상기 2차 식각단계에서 유리의 특성상 100㎛ 이하의 두께에서는 식각액 분사 시 좌우로 심하게 흔들려 파손되는 것을 방지하기 위하여 상기 1차 식각유리(2)에 유연성을 주며 상기 1차 식각유리(2)의 하부 부분이 과식각이 되는 것을 방지하여 두께 편차를 최소화하기 위하여, 상기 2차식각 지그 1차 식각유리 리버스 장착단계에서 상기 1차 식각유리(2)의 좌·우면은 상기 2차식각 지그(21)에 고정되고, 밑면은 상기 2차식각 지그(21)에 고정되지 않고 바닥면에서 일정 높이만큼 띄워서 설치해야 한다.
도 3에 도시되어 있는 것 같이 상기 보호필름 제거단계는 취급 시 상기 원판 유리(1)의 표면을 보호하기 위하여 상면과 하면에 부착된 보호필름(11)을 제거하는 단계로서, 먼저 식각 대상 두꺼운 상기 원판 유리(0.4mm 이상)의 상기 보호필름(2)을 제거한다.
상기 원판 유리의 상,하면에 표면 보호를 위하여 부착된 상기 보호필름(11)을 주의하여 제거해야 하며, 이때 유리 표면에 스크래치(Scratch), 찍힘, 칩핑(Chipping)등 데미지(Damage)를 주지 않도록 주의하여 제거한다.
상기 1차식각 지그 장착단계는 상기 원판 유리(1)를 1차식각 지그(12)에 장착하고, 상기 원판 유리(1)가 장착된 상기 1차식각 지그(12)를 상기 식각 장치에 로딩하는 단계로서, 식각 대상 0.4mm 이상 두께의 두꺼운 상기 원판 유리(1)를 상기 1차식각 지그(12)에 로딩(Loading)한다.
이때 상기 원판 유리(1) 사이의 간격은 50mm~100mm를 유지하여 식각액이 각각의 상기 원판 유리(1)에 골고루 분사될 수 있도록 배치한다.
각각의 상기 원판 유리(1)는 제품 식각 중 유동에 의한 깨짐 파손이 발생되지 않도록 상하, 좌우 측면에 다수 개의 측면 지지대에 고정핀으로 견고하게 고정시키고, 하단면에도 아래 방향으로 유동이 발생하여 깨지지 않도록 하부 밑면 지지대에 고정핀을 설치하여 고정시킨다.
상기 1차 식각단계는 탑 스프레이 노즐(Top Spray Nozzle) 분사 방식, 사이드 스프레이 노즐(Side Spray Nozzle) 분사방식, 또는 탑 앤드 사이드 스프레이 노즐(Top and Side Spray Nozzle) 분사 방식으로 식각액을 분사하여 식각하며, 두께 편차를 줄이기 위하여 일정 두께까지 1차 식각하여 1차 식각유리(4)로 가공하는 단계이며, 도 4는 위에서 분사하는 탑 스프레이 노즐(Top Spray Nozzle) 분사 방식을 도시하였다.
상기 1차 식각단계는 에칭 레이트(Etching Rate) 1~5㎛/min, 분사압력 0.3~4.0kgf/㎠ 인 것이 바람직하다.
위에서 분사되는 탑 스프레이 노즐 분사 방식, 유리의 앞/뒤에서 분사되는 사이드 스프레이 노즐 분사방식, 또는 유리의 위에서도 분사되고 앞/뒤에서도 분사되는 탑 앤드 사이드 스프레이 노즐 분사 방식으로 식각액을 분사하여 식각하며, 두께 편차를 줄이기 위하여 150~200㎛ 두께까지 1차 식각하여 도 5와 같이 1차 식각유리(2)로 가공하는 단계이다.
본 발명의 상기 1차 식각단계에는 위의 3가지 분사방식이 모두 적용 가능하다.
상기 원판 유리(1)가 닿아 고정되는 좌·우면 부분의 “ㄷ”자 모양의 상기 측면 지지대와 상기 원판 유리(1) 사이의 간격은 식각 초기에는 유격이 거의 없어, 좌/우 흔들림이 없으며 이 때문에 유리의 파손이 발생하지 않는다.
다만 150㎛ 이하의 두께에서는 유격이 심하게 발생하여 좌/우 흔들림이 심해지며 이때 유리의 파손이 발생하고, 200㎛ 이상의 두께만 진행할 시에는 유리 두께의 과도한 편차가 발생하므로, 상기 1차 식각단계는 150~200㎛ 두께까지 1차 식각하는 것이 바람직하다.
상기 식각액은 불산, 불화암모늄을 주성분으로 한다.
상기 1차 식각단계는 실험 결과 에칭 레이트(Etching Rate) 1~5㎛/min, 분사압력 0.3~4.0kgf/㎠ 인 것이 바람직하다.
실험 시 1차 식각 시 에칭 레이트 5㎛/mim와 분사 압력 1.5kgf/㎠ 로 고정 후, 식각 완료후 두께 변화 시 150 ~ 200㎛ 구간에서 품질상태 양호하며, 250㎛ 에서는 두께 편차는 ±5%로 양호하나 글라스는 일부분이 약간 파손되는 문제점이 있었다.
1차 식각 시 분사(Spray) 압력: 1.5㎏f/㎠, 식각 완료후 두께 200㎛ 일 때 에칭 레이트(Etching Rate) 변화에 따른 상기 1차 식각유리(4)의 상태를 확인한 결과 1.0~5㎛/min 구간에서 품질상태 양호함. 단 2차 식각 조건은 에칭 레이트(Etching Rate): 5㎛/min, 분사(Spray) 압력: 1.5㎏f/㎠, 글라스 밑면 미지지임.
1차 식각 시 식각 완료후 두께 200㎛ 및 에칭 레이트 5㎛/mim 일 때 분사압력 변화에 따른 상기 1차 식각유리(4)의 상태를 확인한 시험결과 분사압력 0.3~4kgf/㎠ 구간에서 품질상태 양호하였다. 단 2차 식각 조건은 에칭 레이트(Etching Rate): 5㎛/min, 분사(Spray) 압력: 1.5㎏f/㎠, 글라스 밑면 미지지임.
도 5는 1차 식각 전의 상기 원판 유리(1)과 1차 식각 후 1차식각 유리(2)의 비교한 것으로 1차 식각의 두께를 150~200㎛까지 할 때는 위쪽이 식각이 잘되므로 윗 부분은 150~200㎛를 유지하고, 1차 식각 후 하단면 두께가 약 10㎛ 이상 두껍게 된 160~210㎛를 유지하게 되며, 이렇게 하부가 두꺼운 상태가 되므로 두꺼운 하단면을 위로 올리는 리버스 장착 방법으로 상기 2차식각 지그(21)에 장착한 후 상기 식각 장치에 로딩하는 2차식각 지그 1차 식각유리 리버스 장착단계가 필요하다.
상기 1차 언로딩단계는 1차 식각된 상기 1차 식각유리(2)가 적재된 상기 1차식각 지그(12)를 상기 식각 장치에서 배출시킨 후, 상기 1차 식각유리(2)를 상기 1차식각 지그(12)에서 언로딩하는 단계이며, 1차 식각된 상기 1차 식각유리(2)가 적재된 상기 1차식각 지그(12)를 상기 식각 장치에서 배출시키는 1차식각 지그 배출단계와, 상기 1차 식각유리(2)를 상기 1차식각 지그(12)에서 언로딩하는 1차 식각유리 언로딩단계로 이루어진다.
상기 1차 식각단계와 1차 언로딩단계 사이에 불량을 유발하는 식각 불균일과 얼룩 제거를 위하여 상기 1차 식각유리(2)에 남아 있는 식각액을 수세액으로 클리닝하는 1차 린싱(Rinsing)단계가 추가될 수 있다.
상기 1차 린싱단계는 상기 1차 식각단계와 1차 언로딩단계 사이에 시행되어야 하며, 불량을 유발하는 식각 불균일과 얼룩 제거를 위하여 상기 1차 식각유리(4)에 남아 있는 식각액을 수세액으로 클리닝하는 단계이다.
1차 식각이 완료된 상기 1차 식각유리(4)의 표면에는 강산 계열(PH 2.0 이하)이며 불산, 불화암모늄을 주성분인 식각액이 상당량 잔존하며, 이를 수세액으로 깨끗이 클리닝하지 않는마면 식각 불균일/ 얼룩 등의 심각한 불량을 유발하기 때문에 린싱이 필요하다.
상기 수세액은 순수(DI Water) 또는 알카리 수세액을 사용하고, 상기 순수의 순도는 0.1㏁ 이상이어야 한다.
상기 알카리 수세액은 수산화칼륨(KOH) 또는 수산화나트륨(NaOH) 용액에, 표면저항을 낮추어 린싱 시간을 단축시키기 위하여 계면활성제를 첨가한 후 순수(DI Water)와 혼합하여 PH가 10 이상이 유지되도록 제조된다.
상기 계면활성제는 표면저항을 낮춰주는 효과가 있으며, 이는 유리 표면의 식각액을 보다 효율적으로 제거하는데 도움을 주고, 계면활성제를 포함하지 않았을 때 보다 린싱(Rinsing) 시간을 단축시켜 주는 장점이 있다
상기 수세액 분사 방식은 탑 스프레이 노즐(Top Spray Nozzle) 분사방식, 사이드 스프레이 노즐(Side Spray Nozzle) 분사방식 또는 탑 앤드 사이드 스프레이 노즐(Top and Side Spray Nozzle) 분사 방식이 사용되며, 상기 수세액 분사 압력은 0.3~4.0kgf/㎠ 인 것이 바람직하다.
도 6에 도시되어 있는 것 같이 상기 테이프 봉합단계는 상기 1차 식각유리(2)를 2차 식각 시 2차식각 지그(21)의 측면 및 하단면에 물리적으로 접촉하여 파손되는 것을 방지하기 위해 상기 1차 식각유리(2)의 좌우 양쪽 사이드면을 일정 폭으로 봉합테이프(22)로 테이핑하는 단계이다.
상기 테이프 봉합단계에서 상기 1차 식각유리의 좌우 양쪽 사이드면의 테이핑영역에 10mm 이하 폭으로 상기 봉합테이프(22)로 테이프 봉합을 시행하는 것이 바람직하다.
이는 2차 식각 시 상기 2차식각 지그(21)의 측면 및 하단면에 상기 1차 식각유리(2)가 물리적으로 접촉하여 파손되는 문제를 해결하기 위함이다.
이때 상기 봉합테이프(22)의 재질은 식각액에 손상이 되지 않는 내산성 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 2차식각 지그 1차 식각유리 리버스 장착단계는 테이핑이 완료된 상기 1차 식각유리(2)를 두께 편차를 최소화하기 위해서 1차 식각 시 하부가 상부보다 식각이 덜되어 두꺼운 하단면을 위로 올리는 리버스 장착 방법으로 상기 2차식각 지그(21)에 장착한 후 상기 식각 장치에 로딩하는 단계이다.
상기 테이프 봉합이 완료된 유리 제품을 1차 식각 후 두꺼운 유리 하단면을 위로 올려 리버스(Reverse)로 하여 상기 2차식각 지그(21)에 장착한다. 상기 2차식각 지그(21)는 식각 과정에서 하단면의 물리적 접촉으로 인한 파손을 없애기 위하여 상기 1차식각 지그(12)에 형성되었던 하부 밑면 지지대가 없어야 하며 공중에 제품을 띄워서 장착해야 하므로 하기와 같이 상,하,좌,우 끝단면 최소 4 포인트만 고정핀으로 잡을 수 있도록 특수 제작한 2차 식각 장착용 지그를 사용한다.
이때 유리 표면 영역은 물리적 접촉이 없으며 고정 포인트 영역은 상기 테이프 봉합 영역 이외의 영역이 침범되지 않도록 장착하며, 상술한 것 같이 테이핑 영역은 10mm 이하 인 것이 바람직하다.
상기 1차 식각유리(2) 사이의 간격은 50~100mm를 유지하여 식각액이 각각의 상기 1차 식각유리(2)에 골고루 분사될 수 있도록 배치하는 것이 바람직하다.
상기 2차 식각단계는 도 7의 탑 스프레이 노즐(Top Spray Nozzle) 분사방식, 사이드 스프레이 노즐(Side Spray Nozzle) 분사방식 또는 탑 앤드 사이드 스프레이 노즐(Top and Side Spray Nozzle) 분사 방식으로 식각액을 분사하여 20~100㎛ 두께까지 2차 식각하여 초박형 유리(3)로 제조하는 단계이다.
상기 2차 식각단계는 에칭 레이트(Etching Rate) 1~5㎛/min, 분사압력 0.3~4.0kgf/㎠ 인 것이 바람직하다.
도 7과 같은 위에서 분사되는 탑 스프레이 노즐 분사 방식, 유리의 앞/뒤에서 분사되는 사이드 스프레이 노즐 분사방식, 또는 유리의 위에서도 분사되고 앞/뒤에서도 분사되는 탑 앤드 사이드 스프레이 노즐 분사 방식으로 식각액을 분사하여 식각하며, 도 10와 같이 20~100㎛ 두께까지 2차 식각하며, 본 발명의 상기 2차 식각단계에는 위의 3가지 분사방식이 모두 적용 가능하다.
상기 2차 식각단계의 식각 조검에 따른 시험 결과는 아래와 같다.
2차 식각 시 2차 식각 조건을 분사압력 1.5kgf/㎠ 글라스 밑면 미지지(No Touth)로 했을 때 에칭 레이트는 1~5㎛/min 구간에서 품질 상태가 양호하였다.
1차 식각 조건을 식각 완료 후 두께 200㎛, 에칭 레이트 5㎛/min, 분사압력 1.5kgf/㎠ 으로 시행 완료 후 2차 식각 조건을 에칭 레이트 5㎛/min, 글라스 밑면 미지지(No Touth)로 했을 때의 분사압력에 따른 상기 초박형 유리(3)의 두께 편차 상태를 확인한 시험결과 분사압력 0.3~4.0kgf/㎠ 구간에서 품질 상태가 양호한 결과가 나왔다.
1차 식각 조건을 1차 식각 두께 200㎛를 하고 에칭 레이트 5㎛/min, 분사압력 1.5kgf/㎠ 으로 시행 완료 후, 2차 식각 조건을 에칭 레이트 5㎛/min, 분사압력 1.5kgf/㎠ 했을 때 글라스 밑면 지지(Touch)와 글라스 밑면 미지지(No Touth)로 했을 때의 글라스 상태를 확인한 시험결과는 글라스 밑면 지지(Touch) 했을 때는 글라스가 파손되고 글라스 밑면 미지지(No Touth)로 했을 때는 글라스 상태가 양호하게 나왔다.
상기 2차 언로딩단계는 2차 식각된 상기 초박형 유리(3)가 적재된 상기 2차식각 지그(21)를 상기 식각 장치에서 배출시킨 후, 상기 초박형 유리(3)를 상기 2차식각 지그(21)에서 언로딩하는 단계이며, 2차 식각된 상기 초박형 유리(3)가 적재된 상기 2차식각 지그(21)를 상기 식각 장치에서 배출시키는 2차식각 지그 배출단계와; 상기 초박형 유리(3)를 상기 2차식각 지그(21)에서 언로딩하는 초박형 유리 언로딩단계로 이루어진다.
언로딩된 상기 초박형 유리(3)는 물기가 남아 있지않도록 충분히 건조해야 하므로 상기 2차 언로딩단계와 봉합테이프 제거단계 사이에 상기 초박형 유리(3)는 일정 온도가 유지되는 건조로에서 건조되는 초박형 유리 건조단계가 포함될 수도 있다.
상기 2차 식각단계와 2차 언로딩단계 사이에 불량을 유발하는 잔존 식각액 및 식각액 얼룩 제거를 위하여 상기 초박형 유리에 남아 있는 식각액을 상기 수세액으로 클리닝하는 2차 린싱(Rinsing)단계가 추가로 포함될 수도 있으며, 2차 린싱단계는 1차 린싱단계와 동일하다.
상기 봉합테이프 제거단계는 도 8에 도시되어 있는 것 같이 상기 2차식각 지그(21)에서 언로딩된 상기 초박형 유리(3)에서 좌우 양쪽 사이드면을 일정 폭으로 상기 봉합테이프(22)로 테이핑한 것을 제거하는 단계이며, 상기 초박형 유리(3)는 충분히 건조된 상태여야 한다.
상기 초박형 유리는 초박형이므로 깨짐이 발생하지 않도록 최대한 주의하여 상기 봉합테이프(22)를 제거한다.
상기 봉합테이프(22)를 제거한 후 잔존하는 오염원을 제거하기 위하여 세정하는 린싱(Rinsing)단계가 추가될 수도 있으며, 상기 린싱단계는 핸드링의 어려움 때문에 별도의 특정 지그에 상기 초박형 유리(3)를 장착해서 시행할 수도 있다.
상기 테이프 봉합 영역 커팅 제거단계는 상기 봉합테이프(22)가 부착되었던 영역은 2차 식각이 이루어지지 않았기 때문에 상기 봉합테이프(22)가 부착되었던 영역을 커팅하여 개별 소형으로 된 초박형 유리(3)를 완성시키는 단계이다.
상기 봉합테이프(22)의 제거 영역은 타 영역에 비하여 두껍기 때문에 이 부분에 대한 컷팅 단계를 진행한다.
컷팅 방식은 도 9에 도시되어 있는 것 같이 레이져 컷팅 방식과 다이아몬드 휠 컷팅 방식 모두 적용 가능하다.
상기 테이프 봉합 영역 커팅 제거를 끝내면 도 10와 같이 완성품으로 된 초박형 유리(3)가 완성되며, 완성품의 상기 초박형 유리(3)의 두께는 20~100㎛ 사이에서 일정 두께로 생산이 가능하고, 두께 편차는 ±2.5㎛이다.
상기 적층공정은 완성품으로 된 상기 초박형 유리(3)를 10 ~ 30장을 적층하여 적층체(4)를 만드는 공정이다.
상기 적층공정에서는 상기 초박형 유리(3)가 얇아 취급 중 깨짐에 의한 파손을 방지하고 여러 층을 겹쳐 적층하는 과정에서 휨의 문제를 방지하기 위해 첫째층과 마지막층은 지지기판(31)을 사용하며, 상기 지지기판(31)은 0.4mm 이상의 더미(Dummy) 유리를 사용한다.
상기 적층공정은 도 11에서와 같이 일정 크기의 초박형 유리(3)를 다수 장 준비하는 초박형 유리 준비단계와; 상기 지지기판(31) 또는 초박형 유리(3) 위에 UV경화용 점착제(32)를 롤 라미네이션(Roll Lamination) 방식으로 도포하여 점착층(32a)을 형성시키는 점착제 도포단계와; 상기 점착층(32a) 위에 초박형 유리(3)를 일정 위치에 올려놓는 적층단계와; 상부에서 UV(Ultra-Violet)를 조사하여 상기 점착층(32a)을 경화시켜 하부의 유리와 상부의 유리를 점착시키는 점착단계와; 상기 점착제 도포단계와 적층단계와 점착단계를 반복적으로 진행하여 10~30층의 적층체(4)를 만드는 적층반복단계로 구성된다.
상기 점착단계에서 UV의 조사는 조사 광량이 500mj/㎠ ~ 1500mj/㎠ 을 넘지 않는 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
도 12에 도시되어 있는 것 같이 상기 적층체(4)는 최상부와 최하부에 더미 유리로 된 지지기판(31)과, 상기 지지기판(31)과 초박형 유리(3) 사이나 상기 초박형 유리(3)아 초박형 유리(3)에 점착제(32)된 점착층(32a)과, 10~30 장의 상기 초박형 유리(3)으로 구성된다.
상기 적층체 컷팅공정은 도 13에 도시되어 있는 것 같이, 상기 적층체(4)를 컷팅 장비에 장착하여 정해진 소( 小 ) 사이즈에 맞게 컷팅하여 소적층체(5)로 만드는 공정으로, 도 13에서와 같이, 컷팅 장비에 견고하게 고정시킬 수 있도록 하는 커팅 플레이트(41) 위에 점착제를 균등하게 도포하여 상기 커팅 플레이트(41)와 적층체(4)를 일체화시키는 적층체와 커팅 플레이트 접착단계와; 상기 점착제를 경화시키는 점착제 경화단계와; 점착제가 경화되어 적층체와 일체화된 커팅 플레이트를 상기 컷팅 장비에 고정시키는 커팅 플레이트 고정단계와; 다이어몬드 컷팅 휠(Diamond Cutting Wheel)로 정해진 사이즈에 맞게 상기 적층체를 커팅하여 소적층체(5)로 만드는 컷팅단계를 포함하여 구성된다.
상기 다이어몬드 컷팅 휠은 400~1200메쉬(Mesh) 굵기를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 소적층체 형상 가공공정은 도 14에 도시되어 있는 것 같이 상기 소적층체(5)를 정해진 모양에 맞게 형상 가공하고, 소적층체(5)의 엣지면(51)에 칩핑(Chipping)이 발생하지 않도록 하는 공정으로, 상기 소적층체(5)를 가공하기 쉽게 가공지그에 본딩제를 사용하여 고정시키는 소적층체 고정단계와, 상기 소적층체이 고정된 상기 가공지그를 가공 장비에 삽입 고정하는 가공지그 고정단계로 구성된 가공준비단계와; 600~800메쉬의 거침을 가지는 가공도구를 사용하여 치수 가공이 완료된 상기 소적층체(5)의 엣지면(51)을 가공하는 중삭단계와; 1200메쉬 이상의 거침을 가지는 가공도구를 사용하여 중삭한 엣지면(51)을 매끄럽게 가공하는 정삭단계와; 상기 가공지그에 고정되어 가공 완료된 상기 소적층체(5)을 상기 가공 장비에 배출하고, 아세톤 계열의 약품을 사용하여 상기 본딩제를 제거하여 상기 가공지그와 소적층체을 분리하는 가공완료단계를 포함하여 구성된다.
상기 중삭단계 및 정삭단계의 가공도구는 5000RPM 이상의 회전속도를 가지는 것이 바람직하다.
상기 폴리싱공정은 도 15에 도시되어 있는 것 같이, 폴리싱 휠을 사용하여 형상 가공된 소적층체(5)의 엣지면(51)에 존재하는 미세한 칩핑을 제거하는 공정으로, 형상 가공을 모두 마친 후에도 초박형 유리 측면에 미세한 칩핑을 제거하기 위하여 폴리싱 공정을 거쳐 이를 제거한다.
형상 가공을 거친 상기 소적층체(5)의 여러 개를 좌,우 고정 지그를 이용하여 폴리싱 장비에 견고하게 장착하여 폴리싱 휠을 가동하여 엣지면을 가공한다.
이때 상기 폴리싱 휠의 표면 재료는 곱고 내구성이 좋은 천을 사용한다.
상기 엣지 힐링공정은 도 16에 도시되어 있는 것 같이 최종 제품의 굴곡강도 향상을 위하여, 폴리싱공정을 마친 소적층체(5)의 엣지면(51)이 라운드를 가지는 "D" 각 모양을 형성시키기 위하여 화학 엣지연마를 진행하는 공정으로, 상기 소적층체 형상 가공공정 및 폴리싱공정을 모두 마친 상기 소적층체(5)의 엣지면을 "D" 각을 형성하기 위하여 화학 엣지 연마을 진행하며, 상기 소적층체(5)를 화학 엣지 힐링 장비에 견고하게 장착 한 후 화학연마액이 충액된 엣지힐링수조에 충분히 잠기게 위치하게 한 후, 상기 소적층체(5)를 천천히 회전시키면서 엣지면 전체가 골고루 힐링이 될 수 있도록 화학 연마를 진행한다.
도 17은 상기 엣지 힐링공정 전 후의 사진으로 아래 사진이 D 각 모양 형성된 것이다.
상기 박리공정은 도 18에 도시되어 있는 것 같이, 엣지 힐링 완료된 상기 소적층체(5)에 UV를 조사한 후 수조에 넣고 개별 소형 초박형 유리(6)로 분리하는 공정으로, 지지기판(31)과 상기 초박형 유리(3) 또는 상기 초박형 유리(3)와 초박형 유리(3)를 붙여주는 점착층(32a)의 접착력을 줄이기 위하여, 상기 엣지 힐링공정이 완료되어 박리하고자 하는 상기 소적층체(5)를 UV장비에 넣은 뒤 UV(Ultraviolet Ray)를 일정 시간 및 일정 세기로 조사한 후 상기 소적층체(5)을 배출하는 점착층 유연단계와; 상기 점착층(32a)의 점착력을 완전히 없애기 위하여 60℃ 이상의 순수(DI Water)가 채워진 수조에 5분 이상 놓아두어 상기 점착층(32a)을 녹여내는 점착층 멜팅단계와; 수조에서 소적성체(5)를 꺼내어 손으로 한 장씩 분리하여 상기 개별 소형 초박형 유리(6)로 만드는 적층 박리단계와; 한 장씩 분리된 상기 개별 소형 초박형 유리(6)에 잔존하는 점착제의 제거를 위한 순수로 세정하고 건조하는 세정 및 건조단계를 포함하여 구성되며, 건조는 자연건조시키는 것이 바람직하다.
상기 1차 전면 힐링공정은 도 19에 도시되어 있는 것 같은 상기 개별 소형 초박형 유리(6)를 전면 힐링지그 장착하여 전면힐링장비에 디핑하여 시행하며, 박리하여 분리된 개별 소형 초박형 유리(6)의 표면 균일도 향상을 위하여 미세 화학 연마를 진행하는 공정으로, 개별로 분리된 개별 소형 초박형 유리(6)를 전면 힐링지그에 장착하는 1차 초박형 유리 지그 장착단계와; 개별 소형 초박형 유리(6)가 장착된 전면힐링지그를 화학연마액 속에 충분히 잠길 수 있도록 전면 힐링장비 내에 위치시키고 일정 시간 디핑시키는 1차 전면 힐링지그 디핑단계와; 힐링이 완료되면 전면 힐링지그를 상기 전면 힐링장비에서 꺼내고 개별 소형 초박형 유리(6)를 상기 전면 힐링지그에서 언로딩하는 1차 초박형 유리 언로딩단계를 포함하여 구성된다.
상기 화학강화공정은 도 20과 같이 1차 전면 힐링이 끝난 개별 소형 초박형 유리(6)를 굴곡강도 향상 및 내구성 향상을 위하여 화학강화로에서 화학강화하는 공정으로, 지그에 개별 소형 초박형 유리(6)를 다수 개 장착하여 상기 화학강화로에 삽입시킨 후 화학강화를 시행하고, 상기 화학강화로의 온도 340℃에서 30분 이상 유지하는 것이 바람직하다.
상기 2차 전면 힐링공정은 도 19의 1차 전면힐링공정과 동일한 방법으로 시행되고 화학강화 후 개별 소형 초박형 유리(6)의 오염원 제거 및 표면 균일도 향상을 위하여 미세 화학 연마를 하여 플렉시블 초박형 유리를 완성하는 공정이며, 개별로 분리된 개별 소형 초박형 유리(6)를 전면 힐링지그에 장착하는 2차 초박형 유리 지그 장착단계와; 개별 소형 초박형 유리(6)가 장착된 전면힐링지그를 화학연마액 속에 충분히 잠길 수 있도록 전면 힐링장비 내에 위치시키고 일정 시간 디핑시키는 2차 전면 힐링지그 디핑단계와; 힐링이 완료되면 전면 힐링지그를 상기 전면 힐링장비에서 꺼낸 후 세정조에서 세정한 후 건조시키는 최종 세정 및 건조단계와; 개별 소형 초박형 유리(6)를 상기 전면 힐링지그에서 언로딩하여 초박형 유리의 가공을 완료하여 플렉시블 초박형 유리로 완성시키는 2차 초박형 유리 언로딩단계를 포함하여 구성된다.
본 발명의 적층 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법에 따르면 폴더블, 롤러블 디스플레이 제품에 사용되는 플렉시블 초박형 유리( 20um~100um 이하)를 깨짐 불량 없이 안정적으로 제조할 수 있으며, 또한 다양한 제품 사이즈에 맞게 제조 할 수 있고, 특히 굴곡강도( Bending Strength )가 최소 2,000MPa 이상을 유지하며, 굽힘내구성( Folable Durability)은 100,000회 이상 유지가 가능하여 어떠한 플렉시블 디스플레이 기기에도 적용 가능한 효과가 있다.
1 : 원판 유리 11 : 보호필름
12 : 1차식각 지그 13 : 스프레이헤드
131 : 스프레이노즐 2 : 1차 식각유리
21 : 2차식각 지그 22 : 봉합테이프
3 : 초박형 유리 31 : 더미 유리
32 : 점착제 32a : 점착층
4 : 적층체 5 : 소적층체
51 : 엣지면 6 : 개별 소형 초박형 유리
12 : 1차식각 지그 13 : 스프레이헤드
131 : 스프레이노즐 2 : 1차 식각유리
21 : 2차식각 지그 22 : 봉합테이프
3 : 초박형 유리 31 : 더미 유리
32 : 점착제 32a : 점착층
4 : 적층체 5 : 소적층체
51 : 엣지면 6 : 개별 소형 초박형 유리
Claims (7)
- 에칭액으로 부식시켜 유리 두께를 줄이는 식각 장치를 이용해 400㎛ 이상 두께의 원판 유리(1)를 식각(Etching)하여 20~100㎛ 두께의 초박형 유리(3)로 가공한 후, 상기 초박형 유리(3)를 적층하여 일정 크기로 절단하고, 절단 부분의 엣지면(Edge SurFace)을 가공하여, 상기 엣지면이 일정 기준 이상의 강도를 가지게 하는 초박형 유리의 가공방법에 있어서,
상기 가공방법은 상기 원판 유리(1)를 식각 지그에 장착하여 상기 식각 장치에서 식각액을 분사하여 20~100㎛ 두께까지 식각하여 초박형 유리(3)로 가공하는 식각공정과;
상기 초박형 유리(3)를 10 ~ 30장을 적층하여 적층체(4)를 만드는 적층공정과;
상기 적층체(4)를 컷팅 장비에 장착하여 정해진 소(小) 사이즈에 맞게 컷팅하여 소적층체(5)로 만드는 적층체 컷팅공정과;
상기 소적층체(5)를 정해진 모양에 맞게 형상 가공하고, 소적층체(5)의 엣지면(51)에 칩핑(Chipping)이 발생하지 않도록 하는 소적층체 형상 가공공정과;
폴리싱 휠을 사용하여 형상 가공된 소적층체(5)의 엣지면(51)에 존재하는 미세한 칩핑을 제거하는 폴리싱공정과;
최종 제품의 굴곡강도 향상을 위하여, 폴리싱공정을 마친 상기 소적층체(5)의 엣지면(51)이 라운드를 가지는 "D" 각 모양을 형성시키기 위하여 화학 엣지연마를 진행하는 엣지 힐링공정과;
엣지 힐링 완료된 상기 소적층체(5)에 UV를 조사한 후 수조에 넣고 개별 소형 초박형 유리(6)로 분리하는 박리공정과;
박리하여 분리된 개별 소형 초박형 유리(6)의 표면 균일도 향상을 위하여 미세 화학 연마를 진행하는 1차 전면 힐링공정과;
1차 전면 힐링이 끝난 개별 소형 초박형 유리(6)를 굴곡강도 향상 및 내구성 향상을 위하여 화학강화로에서 화학강화하는 화학강화공정과;
화학강화 후 개별 소형 초박형 유리(6)의 오염원 제거 및 표면 균일도 향상을 위하여 미세 화학 연마를 하여 플렉시블 초박형 유리를 완성하는 2차 전면 힐링공정을 포함하여 구성되며,
상기 식각공정은 1차식각 지그(12)에 장착된 상기 원판 유리(1)에 식각액을 분사하여 식각하며, 두께 편차를 줄이기 위하여 150~200㎛ 두께까지 1차 식각하여 1차 식각유리(2)로 가공하는 1차 식각단계와;
상기 1차 식각유리(2)를 두께 편차를 최소화하기 위해서 1차 식각 시 하부에 있어 상부보다 식각이 덜되어 두꺼운 하단면을 위로 올리는 리버스 장착 방법으로 2차식각 지그(21)에 장착한 후 상기 식각 장치에 로딩하는 2차식각 지그 1차 식각유리 리버스 장착단계와;
상기 식각 장치에서 상기 2차식각 지그(21)에 장착된 상기 1차 식각유리에 식각액을 분사하여 20~100㎛ 두께까지 2차 식각하여 초박형 유리(3)로 제조하는 2차 식각단계를 포함하여 구성되고,
상기 적층공정에서는 상기 초박형 유리(3)가 얇아 취급 중 깨짐에 의한 파손을 방지하고 여러 층을 겹쳐 적층하는 과정에서 휨의 문제를 방지하기 위해 첫째층과 마지막층은 지지기판(31)을 사용하며, 상기 지지기판(31)은 0.4mm 이상의 더미(Dummy) 유리를 사용하며,
상기 적층공정은 일정 크기의 초박형 유리(3)를 다수 장 준비하는 초박형 유리 준비단계와;
상기 지지기판(31) 또는 초박형 유리(3) 위에 UV경화용 점착제(32)를 롤 라미네이션(Roll Lamination) 방식으로 도포하여 점착층(32a)을 형성시키는 점착제 도포단계와;
상기 점착층(32a) 위에 초박형 유리(3)를 일정 위치에 올려놓는 적층단계와;
상부에서 UV(Ultra-Violet)를 조사하여 상기 점착층(32a)을 경화시켜 하부의 유리와 상부의 유리를 점착시키는 점착단계와;
상기 점착제 도포단계와 적층단계와 점착단계를 반복적으로 진행하여 10~30층의 적층체(4)를 만드는 적층반복단계로 구성되고,
상기 적층체 컷팅공정은 컷팅 장비에 견고하게 고정시킬 수 있도록 하는 커팅 플레이트(41) 위에 점착제를 균등하게 도포하여 상기 커팅 플레이트(41)와 적층체(4)를 일체화시키는 적층체와 커팅 플레이트 접착단계와;
상기 점착제를 경화시키는 점착제 경화단계와;
점착제가 경화되어 적층체와 일체화된 커팅 플레이트를 상기 컷팅 장비에 고정시키는 커팅 플레이트 고정단계와;
다이어몬드 컷팅 휠로 정해진 사이즈에 맞게 상기 적층체를 커팅하여 소적층체(5)로 만드는 컷팅단계를 포함하여 구성되며,
상기 소적층체 형상 가공공정은 상기 소적층체(5)를 가공하기 쉽게 가공지그에 본딩제를 사용하여 고정시키는 소적층체 고정단계와, 상기 소적층체가 고정된 상기 가공지그를 가공 장비에 삽입 고정하는 가공지그 고정단계로 구성된 가공준비단계와;
600~800메쉬의 거침을 가지는 가공도구를 사용하여 치수 가공이 완료된 상기 소적층체(5)의 엣지면(51)을 가공하는 중삭단계와;
1200메쉬 이상의 거침을 가지는 가공도구를 사용하여 중삭한 엣지면(51)을 매끄럽게 가공하는 정삭단계와;
상기 가공지그에 고정되어 가공 완료된 상기 소적층체(5)을 상기 가공 장비에 배출하고, 아세톤 계열의 약품을 사용하여 상기 본딩제를 제거하여 상기 가공지그와 소적층체을 분리하는 가공완료단계를 포함하여 구성되고,
상기 중삭단계 및 정삭단계의 가공도구는 5000RPM 이상의 회전속도를 가지며,
상기 폴리싱 휠의 표면 재료는 내구성이 있는 천이고,
상기 엣지 힐링공정은 화학연마액이 충액된 엣지 힐링수조에 완전히 디핑한 후 일정 회전수로 회전시켜 엣지면 전체가 균일하게 힐링될 수 있도록 화학 연마를 시행하며,
상기 박리공정은 지지기판(31)과 상기 초박형 유리(3) 또는 상기 초박형 유리(3)와 초박형 유리(3)를 붙여주는 점착층(32a)의 접착력을 줄이기 위하여, 상기 엣지 힐링공정이 완료되어 박리하고자 하는 상기 소적층체(5)를 UV장비에 넣은 뒤 UV(Ultraviolet Ray)를 일정 시간 및 일정 세기로 조사한 후 상기 소적층체(5)을 배출하는 점착층 유연단계와;
상기 점착층(32a)의 점착력을 완전히 없애기 위하여 60℃ 이상의 순수(DI Water)가 채워진 수조에 5분 이상 놓아두어 상기 점착층(32a)을 녹여내는 점착층 멜팅단계와;
수조에서 소적성체(5)를 꺼내어 손으로 한 장씩 분리하여 상기 개별 소형 초박형 유리(6)로 만드는 적층 박리단계와;
한 장씩 분리된 상기 개별 소형 초박형 유리(6)에 잔존하는 점착제의 제거를 위한 순수로 세정하고 건조하는 세정 및 건조단계를 포함하여 구성되고,
상기 1차 전면 힐링공정은 개별로 분리된 개별 소형 초박형 유리(6)를 전면 힐링지그에 장착하는 1차 초박형 유리 지그 장착단계와;
개별 소형 초박형 유리(6)가 장착된 전면힐링지그를 화학연마액 속에 충분히 잠길 수 있도록 전면 힐링장비 내에 위치시키고 일정 시간 디핑시키는 1차 전면 힐링지그 디핑단계와;
힐링이 완료되면 전면 힐링지그를 상기 전면 힐링장비에서 꺼내고 개별 소형 초박형 유리(6)를 상기 전면 힐링지그에서 언로딩하는 1차 초박형 유리 언로딩단계를 포함하여 구성되며,
상기 화학강화공정은 상기 화학강화로의 온도 340℃에서 30분 이상 유지하고,
상기 2차 전면 힐링공정은 개별로 분리된 개별 소형 초박형 유리(6)를 전면 힐링지그에 장착하는 2차 초박형 유리 지그 장착단계와;
개별 소형 초박형 유리(6)가 장착된 전면힐링지그를 화학연마액 속에 충분히 잠길 수 있도록 전면 힐링장비 내에 위치시키고 일정 시간 디핑시키는 2차 전면 힐링지그 디핑단계와;
힐링이 완료되면 전면 힐링지그를 상기 전면 힐링장비에서 꺼낸 후 세정조에서 세정한 후 건조시키는 최종 세정 및 건조단계와;
개별 소형 초박형 유리(6)를 상기 전면 힐링지그에서 언로딩하여 초박형 유리의 가공을 완료하여 플렉시블 초박형 유리로 완성시키는 2차 초박형 유리 언로딩단계를 포함하여 구성되며,
상기 2차식각 지그(21)는 식각 과정에서 하단면의 물리적 접촉으로 인한 파손을 없애기 위하여 상기 1차식각 지그(12)에 형성되었던 하부 밑면 지지대가 없이 공중에 제품을 띄워서 장착해야 하므로 상,하,좌,우 끝단면 최소 4 포인트만 고정핀으로 잡을 수 있도록 특수 제작한 2차 식각 장착용 지그를 사용하고,
상기 2차 식각단계와 2차 언로딩단계 사이에 불량을 유발하는 잔존 식각액 및 식각액 얼룩 제거를 위하여 상기 초박형 유리(3)에 남아 있는 식각액을 수세액으로 클리닝하는 2차 린싱(Rinsing)단계가 추가로 포함되는 적층, 컷팅 공정을 포함하는 초박형 유리 가공방법
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