KR101931322B1 - 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 챔버부에서의 빛의 반사를 최소화하여 CNC 연마 가공면과 유사한 면취 시인감을 부여할 수 있고, 기능층 형성시 원판유리의 일면으로 연장되어 돌출되게 형성된 고정부를 더 구현하여 공정 수율 및 효율을 대폭 개선함과 아울러, 측면강화된 커버 글라스 윈도우의 챔퍼부에 적어도 하나 이상의 변곡점을 형성하여 모서리부의 응력을 분산시킬 수 있어 윈도우 글래스의 강도를 더욱 향상시킬 수 있는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법에 관한 것이다.

Description

쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법{Manufacturing method of window using sheet like process}
본 발명은 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 챔버부에서의 빛의 반사를 최소화하여 CNC 연마 가공면과 유사한 면취 시인감을 부여할 수 있고, 기능층 형성시 원판유리의 일면으로 연장되어 돌출되게 형성된 고정부를 더 구현하여 공정 수율 및 효율을 대폭 개선함과 아울러, 측면강화된 커버 글라스 윈도우의 챔퍼부에 적어도 하나 이상의 변곡점을 형성하여 모서리부의 응력을 분산시킬 수 있어 윈도우 글래스의 강도를 더욱 향상시킬 수 있는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 휴대폰, 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북, 네비게이션, PDA 등과 같은 각종 휴대용 단말기에는 정보 확인을 위한 사용의 편의성뿐만 아니라 직접 조작하고 작동 상태를 확인하기 위해 터치 스크린 방식의 디스플레이가 널리 사용되고 있다.
이러한 휴대용 단말기의 디스플레이는 외부 충격에 의한 파손 방지와 터치로 인한 내부 터치 스크린 패널 등의 보호를 위해, 보통 디스플레이 전면 상에 윈도우 글래스가 결합되게 된다.
상기 윈도우 글래스는 상기와 같은 휴대용 단말기 등의 디스플레이를 보호하기 위해 사용되는 것뿐만 아니라, 각종 전기전자 제품 등의 디스플레이 패널을 보호하기 위해 사용되거나, 휴대용 단말기에 구비되는 카메라 모듈을 보호하기 위해서도 사용되고 있다.
최근 이러한 휴대용 단말기는 다양한 기능의 요구와 더불어 차별화된 디자인에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 따라 보다 더 슬림화되면서 경량화, 고스펙이 요구되고 있다.
이와 같이 윈도우 글래스는 각종 휴대용 단말기나 가전제품, 카페라 등의 디스플레이를 보호하기 위해 디스플레이 패널에 결합될 뿐만 아니라, 휴대 단말기에 형성된 카메라 렌즈를 보호하기 위해 카메라 렌즈 모듈에 결합되거나, 홈키 버튼부 등에도 사용되고 있다.
이러한 윈도우 글래스의 제조방법은 원판 유리를 소정의 형태로 절단하고, 이의 상면 또는 하면에 사용목적에 맞도록 기능층, 반사방지층, 습기제거층, 정전기 방지층, 보호층, 인쇄층, 전극층, 금속층 등(이하 편의상 '기능층'이라고 한다)을 형성하여 디스플레이 또는 카메라 렌즈 모듈 등의 최상층에 결합됨으로써 외부의 충격으로부터 터치 스크린 패널, 카메라의 대물렌즈 또는 홈키 버튼부 센서 어레이 모듈 등을 보호하게 된다.
종래의 윈도우 글래스는 원판 유리를 셀 단위로 가공하고, 가공된 각각의 셀 단위 기판을 화학 강화한 후 기능층을 형성하는데, 이는 셀 단위로 공정이 이루어지기 때문에 불량률이 높으며, 공정 라인 및 시간이 많이 걸리는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 원판 유리를 화학 강화하고, 강화한 윈도우 커버 유리 기판 상에 기능층을 형성시킨 후 절삭 및 면취하는 원판단위 공정이 사용되고 있다.
그러나, 상기 종래 기술은 원판 유리의 절삭 및 면취 공정 시 상하부 표면은 강화된 상태를 유지하게 되나, 컷팅 후 측면은 강화되어 있지 않아서 충격강도 저하의 원인이 되고 있어 최종 디스플레이의 내구성을 떨어뜨리며, 외부 충격에 의해 쉽게 파손되는 문제점이 있었다.
또한, 이와 같은 방법으로 제조된 윈도우 글래스의 모서리부는 응력이 집중되어 강도 저하의 원인이 되고 있다.
공개특허 10-2008-0047002호(2008.05.28)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 챔버부에서의 빛의 반사를 최소화하여 CNC 연마 가공면과 유사한 면취 시인감을 부여할 수 있는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기능층 형성시 원판유리의 일면으로 연장되어 돌출되게 형성된 고정부를 더 구현하여 공정 수율 및 효율을 대폭 개선할 수 있는 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 측면강화된 커버 글라스 윈도우의 챔퍼부에 적어도 하나 이상의 변곡점을 형성하여 모서리부의 응력을 분산시킬 수 있어 윈도우 글래스의 강도를 더욱 향상시킬 수 있는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법은, 원판유리의 상하부에 셀단위로 마스크층을 형성하는 단계; 상기 마스크층 영역 외의 노출된 원판유리 영역을 레이저로 쉬트 컷팅(sheet cutting)하여, 브레이킹 라인은 형성하지 않고 상기 노출된 원판유리 영역에 상하로 관통하는 쉬트 컷팅부를 형성하는 단계; 상기 마스크층을 제거하고 상기 원판유리를 강화시켜 상기 쉬트 컷팅부를 통해 상기 원판유리의 측면부도 강화시키는 단계; 및 상기 원판유리를 레이저를 이용하여 또는 일정 압력을 가하여 셀단위로 컷팅하여 셀단위 윈도우 글래스를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 쉬트 컷팅부가 형성된 원판유리에 습식식각을 진행하여 상기 노출된 원판유리 영역에 챔퍼부(chamfer)를 더 형성하고, 상기 챔퍼부에 AG(Anti-glare) 처리를 위한 습식식각 공정을 더 진행하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법은, 원판유리의 상하부에 셀단위로 마스크층을 형성하는 단계; 상기 마스크층 영역 외의 노출된 원판유리 영역을 레이저로 쉬트 컷팅(sheet cutting)하여, 브레이킹 라인은 형성하지 않고 상기 노출된 원판유리 영역에 상하로 관통하는 쉬트 컷팅부를 형성하는 단계; 상기 마스크층을 제거하고 상기 원판유리를 강화시켜 상기 쉬트 컷팅부를 통해 상기 원판유리의 측면부도 강화시키는 단계; 상기 원판유리의 일면에 셀단위로 기능층을 형성시키는 단계; 및 상기 기능층이 형성된 원판유리를 레이저를 이용하여 또는 일정 압력을 가하여 셀단위로 컷팅하여 셀단위 윈도우 글래스를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 원판유리의 일면에는 상기 기능층이 상기 원판유리와 상기 셀단위 윈도우 글래스 경계부에서 상기 원판유리의 일면으로 연장되어 돌출되게 형성된 고정부가 더 구현되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법은, 원판유리의 상하부에 셀단위로 마스크층을 형성하는 단계; 상기 마스크층 영역 외의 노출된 원판유리 영역을 레이저로 쉬트 컷팅(sheet cutting)하여, 브레이킹 라인은 형성하지 않고 상기 노출된 원판유리 영역에 상하로 관통하는 쉬트 컷팅부를 형성하는 단계; 상기 마스크층을 제거하고 상기 원판유리를 강화시켜 상기 쉬트 컷팅부를 통해 상기 원판유리의 측면부도 강화시키는 단계; 및 상기 원판유리를 레이저를 이용하여 또는 일정 압력을 가하여 셀단위로 컷팅하여 셀단위 윈도우 글래스를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 쉬트 컷팅부가 형성된 원판유리에 습식식각을 진행하여 상기 노출된 원판유리 영역에 챔퍼부(chamfer)를 더 형성하고, 상기 챔퍼부는 적어도 하나 이상의 변곡점을 갖는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 고정부는, 상기 셀단위 윈도우 글래스의 코너부에 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 쉬트 컷팅부가 형성된 원판유리에 습식식각을 진행하여 상기 노출된 원판유리 영역에 챔퍼부(chamfer)를 더 형성함이 바람직하다.
또한, 상기 원판 유리와, 상기 원판 유리의 모서리부에 습식식각 공정에 의해 상기 팸퍼부가 형성되며, 상기 변곡점을 적어도 한번 이상의 굴곡의 방향이 바뀌는 종단면 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 변곡점의 횟수는, 식각인자의 제어에 의해 조절되거나, 서로 다른 식각인자에 따른 복수회의 습식식각 공정을 진행에 의해 조절됨이 바람직하다.
또한, 상기 식각인자는 식각용액의 농도, 식각용액의 온도 및 식각 노출 시간으로, 식각 속도와 식각량을 조절함이 바람직하다.
또한, 상기 챔퍼부의 엣지부는 라운드지게 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 변곡점의 곡률은 0.01mm~100mm인 것이 바람직하다.
또한, 상기 마스크층을 형성시키는 단계는, 상기 강화된 원판유리의 상하부에 DFR(Dry Film Photoresist)를 라미네이팅하여 사진식각 공정에 의해 이루어짐이 바람직하다.
또한, 상기 챔퍼부는, 상기 원판유리 상하부 표면으로부터 0.5%~25% 정도의 깊이로 형성함이 바람직하다.
또한, 상기 원판유리의 표면에서 수평 방향으로 식각량이 100±50㎛, 수직 방향으로 식각량이 60+30㎛/-20㎛로 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 챔퍼부는 상기 글라스 기판 상측 및 하측에 각각 다른 형상으로 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 챔퍼부는 상하 또는 좌우가 비대칭일 수 있다.
또한, 상기 원판유리의 강화는 질산칼륨(KNO3)을 이용하여 350℃~450℃의 온도에서 화학 강화(chemical tempering)함이 바람직하다.
또한, 상기 셀단위 윈도우 글래스는 상기 원판유리 상에서 서로 이격되어 구현되거나, 간격 없이 연속적으로 구현됨이 바람직하다.
또한, 상기 쉬트 컷팅부를 형성하는 단계는, 셀의 코너부 및 직선부에서의 레이저 스팟 간격을 다르게 형성함이 바람직하다.
또한, 상기 윈도우 글래스는, 디스플레이 윈도우, 카메라 렌즈 윈도우 및 홈키 버튼부 중 어느 하나에 사용될 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법에 따르면, 쉬트 컷팅부가 형성된 원판유리에 습식식각을 진행하여 형성된 챔퍼부(chamfer)를 더 형성하고, 상기 챔퍼부에 AG(Anti-glare) 처리를 위한 습식식각 공정을 더 진행하여 빛의 반사를 최소화하여 CNC 연마 가공면과 유사한 면취 시인감을 부여할 수 있는 장점이 있다.
또한, 쉬트 컷팅부를 원판유리에 형성하여, 원판유리를 유지한 채로 쉬트 프로세스가 가능한 쉬트 컷팅 공정(SLP, Sheet Like Proces)에 의해 제조되고 기능층 형성시 원판유리의 일면으로 연장되어 돌출되게 형성된 고정부를 더 구현함으로써, 양산성 및 수율이 획기적으로 개선되어 가격 경쟁력이 뛰어난 장점도 있다.
또한, 측면강화된 커버 글라스 윈도우의 챔퍼부에 적어도 하나 이상의 굴곡의 방향(변곡점)이 바뀌는 형상으로 형성되어, 모서리부의 응력을 분산시킬 수 있어 윈도우 글래스의 강도를 더욱 향상시키는 효과도 있다.
또한, 챔퍼부의 반짝임이나 반사 현상을 최소화할 수 있으며, 디스플레이 전면부나 카메라 모듈 상에 결합시 주변 구조물과의 착탈 결합이 용이하며 견고하게 고정될 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 기존 쉬트 프로세스에서는 원판유리의 컷팅면인 측면부의 강화가 이루어지지 않아 측면강도가 취약하였으나, 본 발명에 따른 쉬트 컷팅을 이용한 윈도우 글래스는 쉬트 상태를 유지하면서 측면 강화도 동시에 구현할 수 있으므로, 수율 향상과 더불어 강도 개선이 탁월한 효과가 있다.
도 1 내지 도 4는 각각 본 발명의 실시예 1 내지 2에 따른 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법에 대한 모식도들이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 챔퍼부를 나타낸 모식도이다.
도 6은 기존의 챔퍼부에서의 빛의 산란 정도를 나타낸 도(a), 본 발명의 일실시예에 따른 추가 습식식각 공정에 의한 챔퍼부에서의 빛의 산란 정도를 나타낸 도(b), 기존 및 본 발명의 일실시예에 따른 추가 습식식각 공정에 의한 챔퍼부에서의 빛의 산란 정도를 나타낸 도(c)이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법에 대한 모식도들이다.
도 9는 본 발명에 따른 고정부를 나타낸 모식도이다.
도 10은 종래의 마스크층에 의해 마스킹된 기재를 습식식각 공정에 의해 식각처리하는 경우에 대한 모식도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 글래스에 대한 종단면 형상을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명에 따라 홀과 홀 사이에 크랙을 따라 셀이 더미에서 또는 셀 간이 분리되는 상태를 나타내는 사진도이다.
도 14는 본 발명에 따라 측면 강화층의 K이온 농도의 SEM/EDS 측정결과를 타내는 도면이다.
도 15는 본 발명에 따라 셀 타공 후 측면 조도를 나타낸 것으로, 좌측 SEM 사진은 쉬트 타입 표면을 찍은 사진이고 우측은 셀 타입 표면을 찍은 사진이다.
도 16 및 도 17은 본 발명에 따라 2차 강화 후 측면 K농도 분포를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.
제 1, 제 2 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 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.
<실시예 1>
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예 1에 따른 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 커버 글라스 윈도우의 제조방법은, 원판유리의 상하부에 셀단위로 마스크층을 형성하는 단계와, 상기 마스크층 영역 외의 노출된 원판유리 영역을 레이저로 쉬트 컷팅(sheet cutting)하여, 브레이킹 라인은 형성하지 않고 상기 노출된 원판유리 영역에 상하로 관통하는 쉬트 컷팅부를 형성하는 단계와, 상기 마스크층을 제거하고 상기 원판유리를 강화시켜 상기 쉬트 컷팅부를 통해 상기 원판유리의 측면부도 강화시키는 단계 및 상기 강화된 원판유리를 레이저를 이용하여 또는 일정 압력을 가하여 셀단위로 컷팅하여 셀단위 커버 글라스 윈도우를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
먼저, 원판유리를 준비한다.
상기 원판유리는 강화가 되지 않은 것을 사용하여, 후술할 강화공정에 의해 강화되게 된다.
상기 원판유리에 스크래치나 이물질이 포함되어 있는지를 검사하고, 표면 정밀도 및 투명도를 향상시키기 위해 원판유리의 양쪽면을 연마처리하고 세정하여 준비한다.
그 다음 상기 원판유리의 상하부에 셀단위로 마스크층을 형성한다.
상기 셀단위로 마스크층의 형성은 상기 원판유리의 상하부에 DFR(Dry Film Photoresist)를 라미네이팅하여 사진식각 공정에 의하는 것이 바람직하며, 일정 간격의 패턴을 이루는 마스크층을 형성하게 된다. 상기 마스크층의 형성 방법은 통상적으로 알려진 스크린 잉크 등의 방법을 사용할 수도 있다.
여기에서 도 1은 원판유리 상에서 셀단위로 마스크층의 형성시 더미(dummy) 구간없이 연속적으로 형성된 것을 도시한 것이며, 도 3은 일정 정도 서로 이격되어 더미 구간이 존재하는 형태로 형성된 것이다.
이에 의해 최종 제작되는 셀단위 커버 글라스 윈도우는 서로 간격없이 연속적으로 원판유리 상에서 구현되거나, 상기 원판유리 상에서 서로 이격되어 구현되게 된다.
이는 셀단위 커버 글라스 윈도우의 크기에 따라 제품의 보관이나 공급 사양에 따라 셀단위 커버 글라스 윈도우 간의 간격을 조절하여 제조할 수 있으며, 일반적으로 셀단위 커버 글라스 윈도우의 크기가 작을수록 더미 구간 없이 연속적으로 형성된 형태로 공급할 수 있다.
그리고, 상기 마스크층 영역 외의 노출된 원판유리 영역을 레이저로 쉬트 컷팅(sheet cutting)하여 상기 노출된 원판유리 영역에 쉬트 컷팅부를 형성하게 된다.
상기 쉬트 컷팅부는 상기 레이저로 마스크층 영역 사이의 마스크층이 형성되지 않아 노출된 원판유리 영역에 형성하는 것으로서, 상기 쉬트 컷팅부는 상기 노출된 원판유리 영역을 레이저에 의해 브레이킹 라인(breaking line)은 형성하지 않고, 상하부로 관통하는 크랙을 형성하는 것이다.
이는 크랙으로 이루어진 쉬트 컷팅부 양측의 원판유리 영역이 지그재그 형태로 맞물려 있거나 또는 나사의 맞물림과 같은 형태로 맞물려, 쉬트 컷팅부 양측의 원판유리 영역이 상호 맞물림 결합력이 유지되어, 원판유리는 상하부로 관통하는 크랙으로 이루어진 쉬트 컷팅부가 형성됨에도 불구하고 쉬트 상태를 유지하게 된다.
이와 같이, 레이저로 인해 브레이킹 라인(breaking line)은 형성하지 않고, 크랙만을 형성하여 쉬트 상태로 유지되도록 하는 것을 본 발명에서는 쉬트 컷팅이라고 한다.
따라서, 본 발명은 브레이킹 라인을 추가로 만들지 않고, 레이저 컷팅은 수행하였지만 원판유리는 쉬트 상태를 계속 유지하여, 쉬트 상에서의 프로세스가 가능(Sheet Like Process, 이하에서는 편의상 "SLP"라고 한다.)한 것을 가장 중요한 특징으로 한다.
그리고, 상기 마스크층을 제거(strip)하고 상기 원판유리를 세정한 후, 상기 원판유리를 강화시키면 상기 쉬트 컷팅부를 통해 상기 원판유리의 측면부도 강화가 이루어지게 되며, 강화에 의해 원판유리의 상하부면과 측면부에 20~90㎛ 정도의 강화층이 형성되게 된다.
구체적으로 상기 강화 공정은 질산칼륨(KNO3)을 이용하여, 350℃~450℃의 온도에서 화학 강화(chemical tempering)를 실시하게 되며, 강화 후에는 서서히 냉각시켜 크랙을 방지하도록 하며, 강화가 완료되면 원판유리를 세정한다.
즉, 현재 쉬트 상태를 유지하고 있는 원판유리를 강화시키게 되는 것으로서, 이 경우 원판유리의 상부면 및 하부면뿐만 아니라 원판유리의 측면, 즉 컷팅면도 이에 따라 강화가 되는 것이다.
이러한 강화 공정은 SLP 공법에 의해 이루어지는 것으로서, 원판유리를 쉬트 상태로 유지한 채로 강화 공정이 진행되므로 쉬트 프로세스가 가능하여, 기존 셀 타입 공정에 비하여 양산성 및 내구성을 개선시키게 된다.
즉, 기존 쉬트 프로세스에서는 원판유리의 컷팅면인 측면부의 강화가 이루어지지 않아 측면강도가 취약하였으나, 본 발명에 따른 SLP 공법은 쉬트 상태를 유지하면서 측면 강화도 동시에 수행할 수 있으므로, 수율 향상과 더불어 강도 개선을 시킬 수 있는 것이다.
이와 같이 상기 강화 공정까지 원판유리가 쉬트 상태를 유지한 채로 공정이 완료되게 되면, 원판유리에 레이저를 이용하여 브레이킹 라인(breaking line)을 형성하여 셀단위로 컷팅하거나 일정압력을 가하여 셀단위로 컷팅하여 셀단위 커버 글라스 윈도우를 형성하게 된다.
<실시예 2>
본 발명에 따른 실시예 2는 상기 실시예 1과 유사하나, 강화된 원판유리를 사용하고, 쉬트 컷팅부의 형성 이후에, 챔퍼부를 추가로 형성하는 것으로서, 이하에서는 이를 중심으로 도 2 및 도 4를 참조하여 설명하고자 한다.
여기에서 도 2는 원판유리 상에서 셀단위로 마스크층의 형성시 더미(dummy) 구간없이 연속적으로 형성된 것을 도시한 것이며, 도 4는 일정 정도 서로 이격되어 더미 구간이 존재하는 형태로 형성된 것이다.
강화된 원판유리는 CS(Compressive Stress, 압축응력) 300MPa~900MPa 이며, DOL(Depth of Layer, 강화깊이) 40㎛ 이하의 강화유리를 사용하며, 후술할 강화 공정은 추가 강화공정이 되는 것이다.
상기 실시예 1에서와 같이, 원판유리의 상하부에 마스크층을 형성하고, 레이저로 쉬트 컷팅부를 형성하는 것은 동일하게 실시되며, 상기 쉬트 컷팅부가 형성된 원판유리에 습식식각을 진행하여 상기 노출된 원판유리 영역에 챔퍼부(chamfer)를 더 형성한다.
상기 습식식각은 디핑(dipping)에 의해 원판유리가 완전히 식각용액에 담궈지도록 하여 쉬트 컷팅부가 형성된 부분에 추가로 식각이 이루어지게 되는 것이다.
이 경우에도 여전히 원판유리는 쉬트 상태를 유지하고 있으며, 상기 습식식각에 의한 식각층은 원판유리 상하측 표면으로부터 0.5%~25% 정도의 깊이로 형성되며, 25% 이상은 되지 않도록 하여, 후속 공정에서도 쉬트 상태를 계속적으로 유지할 수 있도록 한다.
여기에서 상기 습식식각 공정은 HF가 포함된 식각용액에 20℃~30℃의 온도로 5 내지 30분간 처리하여, 셀단위로 마스크층이 형성된 원판유리를 식각용액에 일정시간 노출시키는 방법에 의해 구현되며, 상기 마스크층 사이로 챔퍼부가 형성되도록 하는 것이다.
이러한 습식식각 공정에 의한 챔퍼부의 형성은, 앞선 공정에서 물리적인 레이저 컷팅에 의한 쉬트 컷팅부로 인해 컷팅면에 마이크로 크랙이 발생하게 되는데, 레이저 컷팅 부분에 화학적으로 식각을 진행하게 되면 마이크로 크랙을 스무딩하게 형성할 수 있어 측면을 일정 부분 강화시키면서 원판유리의 셀단위로의 식각이 진행되도록 하는 것이다.
한편, 상기 챔퍼부에 AG(Anti-glare) 처리를 위한 습식식각 공정을 더 진행하는 것이 바람직하다.
일반적으로, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 챔퍼부를 나타낸 것으로서, 점선부분의 챔퍼부(면취에칭부)의 높이 차이에 의해 에칭면에서의 빛의 반사로 반짝이는 현상이 발생하게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 셀단위 커버 글라스 윈도우가 일실시예로 카메라 렌즈 윈도우로 사용된 경우를 나타낸 것으로서, 도 6의 (a)는 기존의 챔퍼부에서의 빛의 산란 정도를 나타낸 것으로, 면취부에서의 빛이 반사되어 테두리에서의 심미감을 저하시키는 요인이 되고 있으며, 상기 AG 처리를 위한 습식식각 공정을 더 진행함으로써, 챔퍼부에서의 빛이 분산되도록 하여 테두리 부분이 CNC 연마 가공면과 유사한 면취 시인감을 주도록 한다.
본 발명에 따른 AG 처리를 위한 습식식각 공정은 일실시예로 불산계 에칭액을 사용하며, 온도 22±5℃에서, 25초 정도 딥핑하여 처리한 것이다.
도 6의 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 추가 습식식각 공정에 의한 챔퍼부에서의 빛의 산란 정도를 나타낸 것이며, 도 6의 (c) 는 기존의 추가 습식식각 공정을 진행하지 않은 챔퍼부(왼쪽)와 본 발명의 일실시예에 따라 추가 습식식각 공정을 진행한 개선된 형태의 챔퍼부(오른쪽)에서의 빛의 산란 정도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이 추가 습식식각 공정을 진행한 경우에 AG 효과에 의한 빛의 분산으로 챔버부에서의 빛의 반사를 최소화하여 CNC 연마 가공면과 유사한 면취 시인감을 부여하게 된다.
그리고, 상기 마스크층을 제거(strip)하고 상기 원판유리를 세정한 후, 상기 원판유리를 추가 강화시키면 상기 쉬트 컷팅부를 통해 상기 원판유리의 측면부도 강화시키게 되며, 추가 강화에 의해 원판유리의 상하부면과 측면부에 20㎛~90㎛ 정도의 강화층이 형성되게 된다.
구체적으로 상기 추가 강화 공정은 질산칼륨(KNO3)을 이용하여, 350℃~450℃의 온도에서 화학 강화(chemical tempering)를 실시하게 되며, 강화 후에는 서서히 냉각시켜 크랙을 방지하도록 하며, 강화가 완료되면 원판유리를 세정한다.
즉, 현재 쉬트 상태를 유지하고 있는 원판유리를 추가 강화시키게 되는 것으로서, 이 경우 원판유리의 상부면 및 하부면뿐만 아니라 원판유리의 측면, 즉 컷팅면도 이에 따라 강화가 되는 것이다.
이러한 추가 강화 공정은 SLP 공법에 의해 이루어지는 것으로서, 원판유리를 쉬트 상태로 유지한 채로 추가 강화 공정이 진행되므로 쉬트 프로세스가 가능하여, 기존 셀 타입 공정에 비하여 양산성 및 내구성을 개선시키게 된다.
즉, 기존 쉬트 프로세스에서는 원판유리의 컷팅면인 측면부의 강화가 이루어지지 않아 측면강도가 취약하였으나, 본 발명에 따른 SLP 공법은 쉬트 상태를 유지하면서 측면 강화도 동시에 수행할 수 있으므로, 수율 향상과 더불어 강도 개선을 시킬 수 있는 것이다.
<실시예 3>
원판유리의 상하부에 셀단위로 마스크층을 형성하고, 상기 마스크층 영역 외의 노출된 원판유리 영역을 레이저로 쉬트 컷팅(sheet cutting)하여, 브레이킹 라인은 형성하지 않고 상기 노출된 원판유리 영역에 상하로 관통하는 쉬트 컷팅부를 형성하고, 상기 마스크층을 제거하고 상기 원판유리를 강화시켜 상기 쉬트 컷팅부를 통해 상기 원판유리의 측면부도 강화시켜, 셀단위로 측면부가 강화된 원판유리 쉬트 패널을 제공하게 된다.
<실시예 4>
본 발명의 실시예 4는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 실시예 1 또는 실시예 2에 의한 레이저로 컷팅된 셀단위 커버 글라스 윈도우에 추가 공정을 실시하는 것으로서, 상기 원판유리의 일면에 셀단위로 기능층을 형성시키는 단계 및 상기 기능층이 형성된 원판유리를 레이저를 이용하여 또는 일정 압력을 가하여 셀단위로 컷팅하여 셀단위 윈도우 글래스를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 원판유리의 일면에는 상기 기능층이 상기 원판유리와 상기 셀단위 윈도우 글래스 경계부에서 상기 원판유리의 일면으로 연장되어 돌출되게 형성된 고정부가 더 구현되는 것을 특징으로 한다.
또한, 강화된 원판유리를 사용하고, 쉬트 컷팅부의 형성 이후에, 챔퍼부를 추가로 형성한다.
본 실시예에서는 상기 원판유리를 강화시키기 전에, 상기 원판유리의 전면이나 배면 또는 양면에 패턴을 더 형성할 수 있다. 즉, 상기 셀단위 마스크층 형성 후나, 상기 쉬트 컷팅부 형성 후에 건식 식각 또는 습식 식각에 의한 에칭 패턴을 더 형성할 수 있으며, 이는 디스플레이 윈도우 상에 적용하는 경우에는 반사방지를 위한 헤이즈(haze) 효과를 부여하거나 장식을 위한 패턴감을 부여하기 위한 것이며, 카메라 렌즈 윈도우에 적용하는 경우에는 투과부를 제외한 주변부에 입체감 있는 패턴감을 부여하기 위한 것이다.
그리고, 측면강화된 원판유리의 일면에 셀단위로 기능층을 형성시킨다. 이 경우에도 원판유리는 쉬트 상태를 유지하게 되어, 기능층의 형성이 SLP 공정에 의해 이루어지게 되어, 종래의 셀단위로 기능층을 형성하는 것에 비해 양산성 및 수율이 월등히 향상되게 된다.
상기 기능층은 반사방지층, 습기제거층, 정전기 방지층, 보호층, 장식층, 인쇄층, 전극층, 금속층 등 그 사용용도에 맞게 단일층 또는 복수층으로 형성하는 것으로서, 디스플레이 윈도우 상에 사용하는 경우에는 베젤부 등의 형성을 위한 장식층, 인쇄층, 전극층, 정전기 방지층, 보호층 등이 형성될 수 있으며, 카메라 렌즈 윈도우에 사용될 경우에도 회사 로고나 모델명 등이 형성된 인쇄층, 장식층, 색상층을 형성하거나, 전면 또는 배면 상에 정전기 방지층, 반사방지층 등이 형성될 수 있다.
또한, 카메라 렌즈 윈도우의 경우 빛이 투과되는 투과부를 제외하고, 상기 투과부 주변부로 인쇄층, 장식층, 색상층, 증착층 등이 형성될 수 있다.
여기에서, 상기 기능층 형성시 상기 원판유리의 일면에는 상기 기능층이 상기 원판유리와 상기 셀단위 윈도우 글래스 경계부에서 상기 원판유리의 일면으로 연장되어 돌출되게 형성된 고정부를 더 구현할 수 있다.
이는 쉬트 컷팅부가 형성된 원판유리에서 셀단위 윈도우 글래스를 완전히 컷팅하여 분리하기 전에 다른 공정 중에 의도치 않게 간헐적으로 셀단위 윈도우 글래스가 빠져버리게 되어, 공정 수율의 감소를 초래하거나, 제대로 된 쉬트 상태의 프로세스가 이루어지는 것을 방해하는 것을 방지하기 위한 것이다.
상기 고정부는 상기 기능층 형성시 셀단위 윈도우 글래스 경계부에서 돌출되어 상기 기능층이 연장된 형태로 형성되게 된다. 즉, 인쇄층, 장식층, 색상층, 증착층 등의 형성시에 상기 고정부도 동시에 형성하게 되며, 이는 상기 기능층의 코팅, 인쇄, 증착시에 상기 기능층에 연속된 별도의 패턴에 의해 구현되도록 하여, 상기 기능층에 사용된 잉크가 컷팅라인을 덮도록 하여 셀을 고정시키는 것이다.
이에 의해 상기 고정부가 상기 원판유리에서 셀단위 원도우 글래스가 무단히 분리되는 것을 방지함으로서 공정 수율 및 효율을 개선시키게 된다.
이러한 고정부는 도 9에 도시된 바와 같이, 셀단위 윈도우 글래스의 라운드진 사각 형태의 경우에는 코너부에 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 고정부의 돌출영역이 넓을수록 셀단위 윈도우 글래스의 완전 분리시 잉크 뜯김에 의한 2차 외관 불량이 발생될 수 있으며, 직선구간 또한 상기 고정부에 의한 외관 형상 불량의 여지가 있으므로, 육안상으로 식별이 어려운 코너부에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 챔퍼부의 형성은 상술한 실시예와 실질적으로 동일하므로 추가적인 부연 설명은 생략하기로 한다.
도 7 및 도 8의 기능층 형성시에 쉬트 컷팅부 영역 상에 기능층이 덮이는 형태를 모식적으로 나타낸 것으로, 쉬트 컷팅부 영역 전체에 상기 고정부가 형성되는 것이 아니라 도 9에 도시된 바와 같이, 코너부의 일부에 형성되도록 하여 셀이 원판유리 상에서 무단히 빠지는 것을 방지하도록 한 것이다.
이와 같이 상기 기능층의 형성까지 원판유리가 쉬트 상태를 유지한 채로 공정이 완료되게 되면, 원판유리에 레이저를 이용하여 브레이킹 라인(breaking line)을 형성하여 셀단위로 컷팅하거나 일정압력을 가하여 셀단위로 컷팅하여 셀단위 윈도우 글래스를 형성하게 된다.
<실시예 5>
본 발명의 실시예 5는 실시예 2의 챔퍼부의 형성에 있어 식각인자를 조정하여, 식각 부위의 형상이 제어되도록 하는 것이 특징이다.
즉, 마스크층에 의해 마스킹된 기재를 습식식각 공정에 의해 식각처리하는 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 등방성(isotropic) 에칭 성향을 갖게 되며, 도 12의 적색 원안과 같이 마스킹 엣지부 근방에서의 식각면이 타우(τ) 형상을 띄게 되어 제품의 강도를 저하시키는 요인이 될 수 있다.
이에 따라 본 실시예에서는 쉬트 컷팅 공정에 의해 셀단위로 형상 가공된 글라스 기판(원판유리)의 모서리부에 챔퍼부를 형성하는 것으로서, 상기 글라스 기판의 모서리부를 따라 형성된 쉬트 컷팅부는 다른 부분에 비해 응력이 집중되어 형성되므로, 챔퍼부 형성을 위한 습식식각 공정 진행 시 이 부분에의 식각량의 증가로 챔퍼부의 엣지부가 라운드지게 형성되는 것이다.
즉, 본 발명에 따른 챔퍼부 형성을 위한 습식식각 공정을 진행하게 되면, 상기의 응력이 집중된 부분에 식각량이 상대적으로 증가하게 되며, 이에 의해 상기 챔퍼부의 엣지부는 종래의 도 4의 엣지부의 형상과 달리 라운드지게 형성되어, 챔퍼부 형성을 위한 습식식각 공정을 진행하더라도 엣지부에서의 강도 저하의 문제는 최소화되게 된다.
이러한 공정에 의해 진행된 윈도우 글래스는 글라스 기판과, 상기 글라스 기판의 모서리부에 습식식각 공정에 의해 형성되는 챔퍼부를 포함하여 구성되며, 상기 챔퍼부는 상기 글라스 기판의 표면으로부터 일정 깊이로 식각되어 형성되며, 적어도 한번 이상의 굴곡의 방향이 바뀌는 종단면 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 습식식각은 디핑(dipping) 또는 스프레이(spray)에 의해 이루어지며, 쉬트 컷팅부가 형성된 영역 또는 그 주변부로 식각이 이루어지게 되는 것이다.
상기 챔퍼부의 형상은 상기 식각용액의 농도, 온도, 식각용액에의 노출 시간(디핑의 경우 디핑 시간, 스프레이의 경우 토출 시간) 등과 같은 식각 인자에 따라 식각 속도와 식각량의 제어에 의해 결정되게 된다.
즉, 식각용액의 농도 및 온도가 높을수록 식각 속도가 높아지며, 노출시간이 길수록 식각량이 커지게 된다. 이러한 인자들을 고려하여 챔퍼부의 형상을 결정하게 된다.
이 경우에도 여전히 원판유리는 쉬트 상태를 유지하고 있으며, 상기 챔퍼부는 상기 글라스 기판의 표면으로부터 일정 깊이로 식각되어 형성되며, 상기 습식식각에 의한 식각층은 원판유리 상하측 표면으로부터 0.5%~25% 정도의 깊이로 형성되며, 25% 이상은 되지 않도록 하여, 후속 공정에서도 쉬트 상태를 계속적으로 유지할 수 있도록 한다.
구체적으로는 상기 챔퍼부는, 상기 원판유리의 표면에서 수평 방향으로 식각량이 100±50㎛, 수직 방향으로 식각량이 60+30㎛/-20㎛로 형성되는 것이 바람직하다.
여기에서 상기 습식식각 공정은 HF가 포함된 식각용액(농도 1%~50%)에 20℃~30℃의 온도로 5 내지 30분간 처리하여, 셀단위로 마스크층이 형성된 원판유리를 식각용액에 일정시간 노출시키는 방법에 의해 구현되며, 상기 마스크층 사이로 챔퍼부가 형성되도록 하는 것이다.
이러한 쉬트 컷팅 공정에 의해 진행되어 습식식각 공정에 의해 형성된 챔퍼부는 적어도 한번 이상의 굴곡의 방향이 바뀌는 종단면 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
<실시예 6>
실시예 1 내지 실시예 5에 따라 제조된 측면강화된 커버 글라스 윈도우의 측면부 즉, 챔퍼부는 적어도 둘 이상의 변곡점, 바람직하게는 도 11과 같이 챔퍼부의 굴곡의 방향(변곡점)이 2번 형성되거나, 도 12와 같이 챔퍼부의 굴곡의 방향인 변곡적이 3번 형성되는 형태를 갖는다.
이러한 상기 챔퍼부의 형상이나 챔퍼부의 굴곡의 방향이 바뀌는 횟수는, 식각용액의 농도, 식각용액의 온도 및 식각 노출 시간과 같은 식각인자의 제어에 의해 조절되거나, 서로 다른 식각인자에 따른 복수회의 습식식각 공정의 진행에 의해 조절될 수 있다.
즉, 식각인자의 조절 또는 서로 다른 식각인자를 갖는 복수회의 습식식각 공정에 의해 식각 속도와 식각량을 제어함으로써 상기 챔퍼부의 형상을 조절할 수 있도록 하는 것이다.
도 11의 챔퍼부의 굴곡의 방향이 2번 바뀌는 형상은 식각량이 많아야 하므로 식각용액의 농도를 높게 설정하여 형성한 것이며, 도 12의 챔퍼부의 굴곡의 방향이 3번 바뀌는 형상은 식각량이 적으므로 식각용액의 농도는 상대적으로 낮게 설정하며, 식각용액의 농도를 서로 다르게 하여 1st 습식식각 공정 및 2nd 습식식각 공정으로 진행하여 형성한 것이다.
또한, 상기 굴곡의 방향이 바뀌는 지점에서의 곡률은 0.01mm~100mm로 형성되는 것이 바람직하며, 이는 글라스 기판의 모서리부 및 챔퍼부의 엣지부에서의 응력집중을 분산시켜 높은 강도를 지니도록 하며, 상기 범위를 벗어나는 경우 챔퍼부로서의 역할을 하지 못하게 된다.
변곡점을 갖는 커버 글라스 윈도우의 경우 모서리부(챔퍼부)의 반짝임이나 반사 현상을 최소화할 수 있으며, 디스플레이 전면부나 카메라 모듈 상에 결합시 주변 구조물과의 착탈 결합이 용이하며 견고하게 고정될 수 있도록 한다.
상기 챔퍼부는, 제품 모델 사양에 따라 상기 글라스 기판 상측 및 하측에 각각 다른 형상으로 형성될 수 있으며, 이 또한 상기 식각인자들의 제어에 의해 가능하다.
<실시예 7>
1차 강화된 원판유리를 준비하고, 레이저로 쉬트 컷팅하여, 셀컷팅은 진행하나 쉬트 상태에서 셀이 분리되지 않고 쉬트 상태로 후가공 가능하도록 설계된 것이다.
원판유리의 상하부에 셀단위로 마스크층을 형성하고, 노출된 부분을 레이저로 쉬트 컷팅(sheet cutting)한다.
도 13에 도시된 바와 같이 레이저에 의한 홀 사이즈는 지름이 0.2㎛~2.0㎛이고, 홀 간 피치는 1㎛~4㎛이며, 이러한 방식으로 규칙적인 홀을 뚫어 커팅하게 되는데 홀과 홀 사이에 크랙이 형성되고 일정 수준의 외압을 가해야만 쉬트에서 분리되게 된다. 레이저나 외압을 가하게 되면 도 13에 나타낸 크랙을 따라 셀이 더미에서 또는 셀 간이 분리되게 된다.
이에 의해 쉬트 컷팅부를 형성하고, 챔퍼부를 형성하게 된다.
상기 챔퍼부는 에칭 방식 중 Wet Etching 방식으로 레이저 쉬트 컷팅 후 혼산 용액에 침지하여 진행하게 되는데, 마스크층이 형성되지 않은 노출된 원판유리 영역 즉, 더미와 셀 사이 또는 셀과 셀 사이에 에칭액이 침투하여 챔퍼부를 형성하게 된다.
상기 챔퍼부는 치핑에 의한 윈도우 크랙 방지 및 인쇄 넘침에 의한 조립 불량을 방지하기 위해 적용되게 된다.
상기 챔퍼부는 수평 방향으로 상하부의 식각량이 100±50㎛, 수직 방향으로 식각량이 60+30㎛/-20㎛로 가공진행되었다.
그 후 쉬트 컷팅부를 통해 2차 강화를 실시하게 된다. 즉, 1차 강화처리된 원판유리를 레이저를 이용하여 쉬트 컷팅하고, 상기 챔퍼부를 형성하게 되면 취약한 측면 부위가 외부에 노출되게 된다.
2차 강화 공정은 외부에 노출된 측면을 보강하기 위한 것이다. 2차 강화 공정은 상기 쉬트 컷팅부를 통해 강화액이 침투하여 K이온 교환 반응이 발생되며, 이 반응으로 측면부가 강화되게 된다.
2차 강화 조건은 2차 강화조건은 온도 400℃, 2hr으로 설정 되었으며 Ohihara FSM-6000LE18 장비로 측정한 결과 강화 전 CS 500~580MPa, DOL 16~20um, CT25~32MPa에서 강화후 CS 809MPa, DOL 37.9um, CT 94.7MPa로 변화되었다. 셀 타입 가공에서 측정된 CS 825MPa, DOL 40um, CT 106MPa이하와 유사한 수준으로 유통환경 및 단품시험에서 유의 차가 없는 것으로 확인되었다. 도 14는 측면 강화층의 K이온 농도의 SEM/EDS 측정결과이며 K농도 값은 셀 타입과 거의 같았다.
그리고 측면부 강화하는 2차 강화 공정 후 인쇄 공정으로 커버 글라스 윈도우에 색상, 무늬 등을 입힌다.
종래의 셀 타입의 경우 인쇄 지그에 셀을 안착하고 별도 인쇄용 스크린으로 인쇄 진행하여 색상 무늬 등을 셀에 입히지만, 본 발명에 따른 SLP(Sheet Like Process) 공정은 쉬트 1매에 130개 셀을 동시에 실크 스크린 인쇄와 같은 인쇄 공정이 가능하게 된다.
인쇄가 완료되면 필요에 의해 AR 코팅 및 AF 코팅을 진행하는데, 이 공정에서도 동일하게 별도의 지그 안착/탈착 공정 필요없이 쉬트 상태 그대로 투입 진행가능하게 된다.
그리고 이러한 쉬트 상태로 유지된 원판유리를 셀단위로 분리하게 되는데, 인쇄 및 증착 공정이 완료된 쉬트 단위 샘플을 셀단위로 분리하는 공정으로 쉬트를 일정 압력으로 구체적으로는 셀분리 지그와 조립 후 롤러로 눌러 셀을 분리한다.
셀분리가 완료되면 분리지그와 쉬트의 더비를 제거한 다음 셀에 보호 필름을 부착하게 된다. 보호 필름은 스크래치 발생, 이물질 유입을 방지하기 위해 부착하며, 전면 및 배면 모두 보호 필름을 부착할 수 있다.
셀을 쉬트 상태에서 분리하는 타공 하중은 0.75Kgf 이상으로 확인되었으며, 분리된 셀 무게는 0.1g이었다. 셀 타공 후 측면 조도는 도 15와 같이 나타났다. 좌측 SEM 사진은 쉬트 타입 표면을 찍은 사진이고 우측은 셀 타입 표면을 찍은 사진이다. 표면 조도는 Mitutoyo SJ500을 이용하여 측정하였으며 측정 속도는 20㎛/sec, 600㎛ 거리를 측정한 결과 쉬트 타입 시편의 측면 표면조도가 셀타입 대비하여 더욱 조밀한 것으로 확인되었다. 쉬트타입 시편의 경우 Ra값은 0.6 ~ 1.3㎛으로 확인되었으며, 동일조건으로 셀 타입의 CNC가공으로 구현된 셀 측면의 Ra값은 1.7㎛으로 확인되었다.
한편, 셀 커팅 후 전체 강화하는 셀타입과 달리 쉬트 타입의 경우 1차 강화가 적용된 글라스 원단을 커팅해서 사용하기에 커팅 후 비강화면이 외부에 노출되는 문제가 발생되어 이를 보완하기 위해 2차 강화 공정을 추가하였으며 2차 강화 전/후의 K농도 분포를 확인하여 측면 강화 여부를 확인하였다.
도 16은 2차 강화 후 측면 K농도 분포를 나타낸 그래프로 강화 전 대비하여 강화 후 표면 K농도가 증가된 것을 볼 수 있는데 이를 통하여 측면이 강화된 것을 확인할 수 있다.
도 17에 나타낸 것과 같이 상면의 DOL을 확인 결과 37.9㎛로 이때의 K의 농도는 6%였다. 동일하게 측면 그래프에서 농도 6%인 DOL을 찾으면 20㎛에서 교점을 가진다. 따라서 측면의 강화 깊이는 20㎛로 추정된다.
셀 타입에서 쉬트 타입으로 공정개선의 가장 큰 의미는 각각 개별 가공하던 셀 타입 대비하여 쉬트 단위로 레이저, 에칭, 강화, 인쇄/증착 공정을 진행할 수 있어서, 양산성을 높일 수 있었다. 또한 각 셀을 지그에 안착 및 탈착하는 공정 및 인력을 없앨 수 있어 공정 손실을 줄일 수 있었으며, 셀 타입 생산에 비해 쉬트 타입 생산이 효율이 높아 셀 1개당 제조 시간 산정 결과 셀 타입의 경우 17.12초, 쉬트 타입의 경우 12.31초로 제조 시간을 20% ~ 30% 개선할 수 있었다.
또한 쉬트 컷팅부 형성을 위한 레이저 커팅과 에칭으로 가공된 제품의 측면 표면 조도를 확인한 결과, Ra 0.6~1.3㎛으로 셀 타입 NC 가공된 제품의 측면 표면 조도 Ra 1.7㎛보다 조대하지 않음이 확인되었으며, 기타 신뢰성 단품 시험, 유통시험, 카메라 화질 시험과 치수 측정결과는 셀 타입의 제조공정에 의한 제품과는 차이가 없이 나타내었다.
<실시예 8>
실시예 1 내지 실시예 2, 특히 실시예 2에 따라 강화된 원판유리(1차 강화)를 사용하고(원판유리의 상부면 및 하부면은 강화된 상태), 상기 쉬트 컷팅부를 형성한 상태에서 한 번 더 강화(2차 강화, 추가 강화)를 수행하게 되면, 상기 원판유리의 상부면 및 하부면 뿐만 아니라 원판유리의 측면부, 즉 컷팅면도 강화가 되게 된다.
이러한 1차 및 2차 강화에 따른 측면부 및 표면부에서의 강도는 각각 다른 프로파일을 갖는다. 이에 따라 상기 측면부 및 표면부에서의 스트레스 및 스트레인은 다른 값을 가짐을 알 수 있다.
<실시예 9>
본 발명의 일실시예에 따라 제조된 챔퍼부는 상하가 비대칭이거나, 좌우가 비대칭, 챔퍼부의 각도 등을 다양한 형태로 형성하여, 설치하고자 하는 주변 구조물이나 내외부 구조물의 차이에 따라 다양한 형태로 적용될 수 있도록 한다.
이러한 챔퍼부의 형태 제어는 식각량 즉, 식각액의 농도, 온도, 노출시간 등에 의해 조절될 수 있으며, 딥핑 방법 등에 의해서도 조절될 수 있다.
<실시예 10>
본 발명의 일실시예에 따라 제조된 커버 글래스 윈도우는 상부면 및 하부면이 무패턴으로 형성되거나, 상부면만 패턴이 있거나, 하부면만 패턴이 있거나, 아니면 상하부면에 모두 패턴을 형성할 수 있다.
즉, 무패턴, 탑패턴(노출패턴, 전면패턴), 바텀패턴(배면패턴), 양면패턴 등이 형성될 수 있다.
이러한 패턴의 형성은 마스크층 제거 후 형성하거나 측면부 강화 후 형성할수 있으며, 적용하고자 하는 휴대 단말기 또는 전기전자제품의 사양에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.
상기 패턴은 건식 또는 습식 식각 중 어느 하나, 또는 이들을 조합하여 순차적으로 수행하여 다양한 형태로 형성될 수 있다.
또한, 측면부 강화 후에는 인쇄 또는 증착 등에 의해서도 패턴이 형성될 수 있다.
상기 패턴은 상기 커버 글라스 윈도우 전체면에 형성될 수도 있으나, 제품 사양에 따라 부분적으로도 형성될 수 있다. 카메라 커버 글라스 윈도우의 경우에는 투과부를 제외한 상기 투과부 주변부에 부분적으로 또는 전체적으로 형성될 수 있다.
이러한 패턴을 형성한 후, 필요에 의해 패턴의 입체감 및 심미감을 개선시키기 위해 증착층, 인쇄층, 색상층(기능층) 등을 더 형성할 수 있으며, 패턴의 종류나 형태 위치에 따라 이러한 기능층이 필요없는 경우도 있다.
<실시예 11>
본 발명의 일실시예에 따라 제조된 챔퍼부의 형태는 다양한 방법으로 제어될 수 있다.
식각액의 종류나 농도, 노출 시간 등에 따라 제어될 수 있으나, 습식, 건식, CNC 등의 에칭 방법을 조합한 멀티에칭, 또한 특정 영역에 선택적으로 형성하는 선택적 에칭 등의 방법으로 구현해 볼 수 있다.
즉, 챔퍼부의 상부면은 습식 에칭, 하부면은 건식 에칭으로 수행하거나, 습식 에칭 후, CNC를 수행하거나, CNC 후 습식 또는 건식 등 다양한 방법을 선택하여 에칭을 수행할 수 있다.
<실시예 12>
본 발명의 일실시예에 따라 제조된 챔퍼부의 형태를 제어하여 측면부 강화 공정시, 측면 강화 침투 경로, 깊이, 형태를 제어하거나 유도할 수 있다.
즉, 챔퍼부의 형성 후 쉬트 컷팅부의 크랙이 넓어지는 정도를 제어하여 측면 강화 침부 경로 등을 제어할 수 있도록 한다.
이에 의해 측면부 강화 정도를 제어할 수 있도록 한다.
이와 같이, 본 발명은 레이저를 이용하여 브레이킹 라인은 형성하지 않고, 원판유리의 상하부로 관통하는 크랙 형태의 쉬트 컷팅부를 형성한 후, 강화를 실시하여, 원판유리를 유지한 채로 강화 공정이 진행되므로 쉬트 프로세스가 가능하여, 기존 셀 타입 공정에 비하여 양산성 및 수율이 획기적으로 개선되어 가격 경쟁력이 뛰어나게 된다.
또한, 기존 쉬트 프로세스에서는 원판유리의 컷팅면인 측면부의 강화가 이루어지지 않아 측면강도가 취약하였으나, 본 발명에 따른 SLP 공법은 쉬트 상태를 유지하면서 측면 강화도 동시에 구현할 수 있으므로, 수율 향상과 더불어 강도 개선이 탁월하게 된다.
더불어, 본 발명에서의 커버 글라스 윈도우는 터치 스크린 패널을 보호하기 위한 디스플레이 윈도우에 사용되는 것 뿐만 아니라, 카메라 렌즈 윈도우에 결합되어 렌즈를 보호할 수 있는 등 투명한 창으로 내부의 장치들을 보호하기 위한 목적으로 어떠한 곳에 사용하여도 무방하다.
본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (20)

  1. 원판유리의 상하부에 셀단위로 마스크층을 형성하는 단계;
    상기 마스크층 영역 외의 노출된 원판유리 영역을 레이저로 쉬트 컷팅(sheet cutting)하여, 브레이킹 라인은 형성하지 않고 상기 노출된 원판유리 영역에 상하로 관통하는 쉬트 컷팅부를 형성하는 단계;
    상기 마스크층을 제거하고 상기 원판유리를 강화시켜 상기 쉬트 컷팅부를 통해 상기 원판유리의 측면부도 강화시키는 단계; 및
    상기 원판유리를 레이저를 이용하여 또는 일정 압력을 가하여 셀단위로 컷팅하여 셀단위 윈도우 글래스를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 쉬트 컷팅부가 형성된 원판유리에 습식식각을 진행하여 상기 노출된 원판유리의 측면부에 상기 원판유리 상하부 표면으로부터 경사지게 형성된 경사면으로 이루어진 챔퍼부(chamfer)를 더 형성하고, 상기 챔퍼부의 경사면에 AG(Anti-glare) 처리를 위한 불산계 에칭액을 사용하며, 온도 22±5℃에서, 25초 정도 딥핑하여 처리한 습식식각 공정을 더 진행하는 것을 특징으로 하며, 상기 셀단위 윈도우 글래스는 상기 원판유리 상에서 서로 이격되어 더미구간이 존재하는 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법.
  2. 원판유리의 상하부에 셀단위로 마스크층을 형성하는 단계;
    상기 마스크층 영역 외의 노출된 원판유리 영역을 레이저로 쉬트 컷팅(sheet cutting)하여, 브레이킹 라인은 형성하지 않고 상기 노출된 원판유리 영역에 상하로 관통하는 쉬트 컷팅부를 형성하는 단계;
    상기 마스크층을 제거하고 상기 원판유리를 강화시켜 상기 쉬트 컷팅부를 통해 상기 원판유리의 측면부도 강화시키는 단계;
    상기 원판유리의 일면에 셀단위로 기능층을 형성시키는 단계; 및
    상기 기능층이 형성된 원판유리를 레이저를 이용하여 또는 일정 압력을 가하여 셀단위로 컷팅하여 셀단위 윈도우 글래스를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 원판유리의 일면에는 상기 기능층이 상기 원판유리와 상기 셀단위 윈도우 글래스 경계부에서 상기 원판유리의 일면으로 연장되어 돌출되게 형성된 고정부가 더 구현되는 것을 특징으로 하며,
    상기 쉬트 컷팅부가 형성된 원판유리에 습식식각을 진행하여 상기 노출된 원판유리의 측면부에 상기 원판유리 상하부 표면으로부터 경사지게 형성된 경사면으로 이루어진 챔퍼부(chamfer)를 더 형성하고, 이와 같은 상기 챔퍼부의 경사면에 AG(Anti-glare) 처리를 위하여 불산계 에칭액을 사용하며, 온도 22±5℃에서, 25초 정도 딥핑하여 처리한 습식식각 공정을 더 진행하는 것을 특징으로 하며,
    상기 셀단위 윈도우 글래스는 상기 원판유리 상에서 서로 이격되어 더미구간이 존재하는 형태로 구현되는 것을 특징으로 하고,
    상기 고정부가 상기 셀단위 윈도우 글래스의 경계부에서 상기 원판유리의 일면으로 연장되어 돌출되게 형성되되, 상기 기능층이 서로 분리되도록 상기 고정부가 인접하는 다른 고정부와 분리되도록 형성되는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법.
  3. 원판유리의 상하부에 셀단위로 마스크층을 형성하는 단계;
    상기 마스크층 영역 외의 노출된 원판유리 영역을 레이저로 쉬트 컷팅(sheet cutting)하여, 브레이킹 라인은 형성하지 않고 상기 노출된 원판유리 영역에 상하로 관통하는 쉬트 컷팅부를 형성하는 단계;
    상기 마스크층을 제거하고 상기 원판유리를 강화시켜 상기 쉬트 컷팅부를 통해 상기 원판유리의 측면부도 강화시키는 단계; 및
    상기 원판유리를 레이저를 이용하여 또는 일정 압력을 가하여 셀단위로 컷팅하여 셀단위 윈도우 글래스를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 쉬트 컷팅부가 형성된 원판유리에 습식식각을 진행하여 상기 노출된 원판유리의 측면부에 상기 원판유리 상하부 표면으로부터 경사지게 형성된 경사면으로 이루어진 챔퍼부(chamfer)를 더 형성하고, 이와 같은 상기 챔퍼부의 경사면에 AG(Anti-glare) 처리를 위하여 불산계 에칭액을 사용하며, 온도 22±5℃에서, 25초 정도 딥핑하여 처리한 습식식각 공정을 더 진행하는 것을 특징으로 하며,
    상기 챔퍼부는 적어도 하나 이상의 변곡점을 갖는 것을 특징으로 하며, 상기 변곡점을 적어도 한번 이상의 굴곡의 방향이 바뀌는 종단면 형상을 갖는 것을 특징하고, 상기 챔퍼부의 엣지부는 라운드지게 형성된 것을 특징으로 하며,
    상기 셀단위 윈도우 글래스는 상기 원판유리 상에서 서로 이격되어 더미구간이 존재하는 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 고정부는, 상기 셀단위 윈도우 글래스의 코너부에 형성되는 것을 특징으로 하는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 변곡점의 횟수는, 식각인자의 제어에 의해 조절되거나, 서로 다른 식각인자에 따른 복수회의 습식식각 공정을 진행에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 식각인자는 식각용액의 농도, 식각용액의 온도 및 식각 노출 시간으로, 식각 속도와 식각량을 조절하는 것을 특징으로 하는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스크층을 형성시키는 단계는, 상기 원판유리의 상하부에 DFR(Dry Film Photoresist)를 라미네이팅하여 사진식각 공정에 의하는 것을 특징으로 하는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법.
  12. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 챔퍼부는, 상기 원판유리 상하부 표면으로부터 0.5%~25% 정도의 깊이로 형성하는 것을 특징으로 하는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법.
  13. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 원판유리의 표면에서 수평 방향으로 식각량이 100±50㎛, 수직 방향으로 식각량이 60+30㎛/-20㎛로 형성되는 것을 특징으로 하는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법.
  14. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 챔퍼부는 상기 원판유리의 상측 및 하측에 각각 다른 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법.
  15. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 챔퍼부는 상하 또는 좌우가 비대칭인 것을 특징으로 하는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법.
  16. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원판유리의 강화는 질산칼륨(KNO3)을 이용하여 350℃~450℃의 온도에서 화학 강화(chemical tempering)하는 것을 특징으로 하는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법.
  17. 삭제
  18. 제 1 항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 쉬트 컷팅부를 형성하는 단계는, 셀의 코너부 및 직선부에서의 레이저 스팟 간격을 다르게 형성하는 것을 특징으로 하는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법.
  19. 제 1 항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 윈도우 글래스는, 디스플레이 윈도우, 카메라 렌즈 윈도우 및 홈키 버튼부 중 어느 하나에 사용되는 것을 특징으로 하는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법.
  20. 제 1 항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 원판유리를 강화시키기 전에, 상기 원판유리의 전면 또는 배면에 패턴을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 쉬트 컷팅을 이용한 측면강화된 윈도우 글래스의 제조방법.
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