KR102210663B1 - 폴더블폰용 utfg 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 utfg - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리의 펜 드롭(pen drop)과 같은 내충격 강도와 접힘(folding) 강도를 높여서 폴더블폰용 UTFG를 제조할 수 있도록 구현한 폴더블폰용 UTFG 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 UTFG에 관한 것으로, 초박판 유리 원장을 기 설정된 디자인에 맞추어 형상을 절단 및 가공하여 셀을 만드는 절단단계; 셀의 측면 또는 전면에 폴리머를 도포하는 도포단계; 스프레이 도장을 이용하여 셀에 지문 방지용 코팅을 수행하는 코팅단계; 및 기 설정된 온도까지 올려 셀을 기 설정된 시간만큼 유지한 후에 냉각시키는 경화단계를 포함한다.

Description

폴더블폰용 UTFG 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 UTFG{Method of manufacturing UTFG for foldable phone and UTFG manufactured thereby}

본 발명의 기술 분야는 폴더블폰(foldable phone)용 UTFG(ultra thin foldable glass) 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 UTFG에 관한 것으로, 특히 유리의 펜 드롭(pen drop)과 같은 내충격 강도와 접힘(folding) 강도를 높여서 폴더블폰용 UTFG를 제조할 수 있도록 구현한 폴더블폰용 UTFG 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 UTFG에 관한 것이다.

폴더블폰은, 폴딩이 자유롭고, 접히는 곳의 자국이 보이지 않고, 필기 기능에 필요한 펜 가압 강도와 표면 연필 경도 등이 요구되고 있으나, 이를 위해서 CPI(colorless poly-imide)와 같은 플라스틱 재료를 사용하는 경우, 재료의 특성상 곡률 R2(즉, 4mm) 이하로 접으면 꺾임이 생기고, 그 꺾임이 복원되지 않으며, 표면 경도가 낮아서(대략 연필 경도 2H 이하) 표면에 필기구를 사용할 수 없고, 자외선과 같은 외부 환경에 의해 색이 변하는 단점이 있었다. 반면에, 박판 유리를 사용하는 경우에는, 탄성 한계가 플라스틱 재질보다 높지만, R2(즉, 4mm) 이하의 인폴딩(infolding) 방식의 곡률 탄성과 파손되지 않으려면, 두께가 50um(즉, 0.05mm) 이하로 되어야 하는데, 이 또한 볼펜 등의 필기구가 표면에 떨어지면 쉽게 깨어지고, 너무 얇아서 제조 공정간 이동에서 파손되기 쉬운 단점이 있었다.

한국등록특허 제10-1684344호(2016.12.02. 등록)는 곡률 반경 2R 정도까지 구부릴 수 있는 기기의 윈도우 글라스에 사용되는 100㎛ 이하의 초박판 유리를 단면 및 전면 힐링 후 열처리를 하고, 화학강화 후 다시 전면 힐링을 하는 유리의 굴곡강도 향상 방법에 관하여 개시되어 있는데, 100㎛ 이하의 초박형 유리 원장을 일정 크기와 형상으로 절단 후, 면취 및 연마를 통하여 제작된 셀(cell)을 가공하여 굴곡강도를 향상시키는 굴곡강도 향상 방법에 있어서, 굴곡강도 향상 방법은 초박형 유리 원장을 디자인에 맞추어 형상을 커팅하고 물리적 가공을 하여 셀을 만드는 초박형 유리 절단공정과; 셀의 단면(斷面) 형상을 C형으로 만들기 위해 화학적 식각에 의해 화학적 연마를 하는 단면 힐링공정과; 초박형 유리 원장을 단면 힐링공정 시 표면 스크래치가 발생하지 않도록 도포된 보호접착제를 제거하고, 세정한 후 상기 셀의 전면(全面)의 조도 향상 및 흠을 완화시키기 위한 화학적 식각에 의해 1차 화학적 연마를 하는 1차 전면 힐링공정과; 불량 유발을 방지하기 위하여, 1차 전면 힐링공정에서 사용된 식각액 중 셀에 묻은 잔존 식각액 및 식각액 얼룩을 제거하기 위한 세정 후, 화학강화 처리 시 압축강도를 향상시키기 위해 셀의 온도를 올리고 일정 시간 유지 후 냉각시키는 열처리공정과; 열처리공정이 끝난 셀에 묻은 이물질을 제거하기 위하여 세정하고, 일정 온도까지 예열 후 셀을 강화액 속에 침적시킨 후 배출시켜 서냉시키는 화학강화공정과; 화학강화공정 시 사용된 강화액의 잔존 강화액 및 강화액 얼룩 제거를 위하여 세정 후, 셀 전면의 조도 향상 및 흠을 완화시키기 위하여 화학적 식각에 의한 2차 화학적 연마를 하고, 최종적으로 세정하는 2차 전면 힐링공정으로 이루어지고, 1차 전면 힐링공정은 초박형 유리 절단공정에서 도포된 보호접착제를 셀에서 제거하는 박리단계와; 셀에서 보호접착제를 제거 후 잔존하는 이물질을 제거하는 세정단계와; 셀 전면의 조도 향상 및 흠을 완화시키기 위한 화학적 식각에 의한 1차 화학적 연마단계로 이루어지며, 박리단계는 초박형 유리 원장과 보호접착제 간 분리를 위해 단면힐링공정이 끝난 셀을 접착제팽윤제와 계면활성제가 들어있는 순수조에 넣고, 초음파를 1~10분 발진시키는 1차초음파 발진단계와; 셀을 순수 온도가 25~35℃인 순수조에서 5~20분간 침적시키는 침적단계와; 순수 온도가 50~90℃인 순수조에서 초음파를 1~10분 발진시키는 2차초음파 발진단계로 이루어지고, 1차 화학적 연마단계의 식각 두께는 5~30㎛ 인 것을 특징으로 한다. 개시된 기술에 따르면, 폴더블 유리의 요구 특성인 굴곡 강도 향상을 위해 30번 세부 공정을 거치게 되며, 주요 공정으로는 유리 절단, 단면 힐링, 1차 전면 힐링(박리, 세정, 1차 화학적 연마), 열처리, 화학 강화, 2차 전면 힐링 등의 공정으로 되어 있다.

한국공개특허 제10-2019-0016119호(2019.02.15. 공개)는 플렉시블 스크린 본체가 굽힘/접힘 또는 박리 과정에서 스크린 본체 회로, 구동 칩의 손상이 초래 되어 표시 효과가 떨어지는 기술적 문제를 해결하며, 또한 기존의 모바일 기기가 플렉시블 스크린 본체를 충분히 활용하여 표시 효과를 향상시킬 수 없는 기술적 문제를 해결하는 플렉시블 폴더블 디스플레이 스크린 및 그 제조 방법에 관하여 개시되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 플렉서블 스크린 본체에는 표시 영역과, 플렉시블 스크린 본체의 단부에 위치한 경화 장착 영역이 포함되며, 유리 기판 상에 플렉시블 스크린 본체를 형성하는 단계; 경화 장착 영역에 제어 IC 회로를 배치하는 단계; 및 표시 영역에 대응되는 유리 기판을 박리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 종래의 기술에서는, 최적의 폴딩 곡률인 R2(즉, 4mm) 이하를 만족하고 20만회 이상의 폴딩 시에도 파손이 안 되고, 필기구(볼펜)와 스틸볼 등이 표면 20cm 이상에서 떨어져도 파손이 안 되고, 파손이 되어도 유리 가루가 비산되지 않는 초박판 폴딩 유리를 제조하는데 한계 내지 어려움이 있었다.

한국등록특허 제10-1684344호 한국공개특허 제10-2019-0016119호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 바와 같은 폴더블폰에 초박판 유리를 적용하기 위한 단점, 한계 내지 어려움을 해결하기 위한 것으로, 유리의 펜 드롭(pen drop)과 같은 내충격 강도와 접힘(folding) 강도를 높여서 폴더블폰용 UTFG를 제조할 수 있도록 구현한 폴더블폰용 UTFG 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 UTFG를 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 한 특징에 따르면, 초박판 유리 원장을 기 설정된 디자인에 맞추어 형상을 절단 및 가공하여 셀을 만드는 절단단계; 상기 셀의 측면 또는 전면에 폴리머를 도포하는 도포단계; 스프레이 도장을 이용하여 상기 셀에 지문 방지용 코팅을 수행하는 코팅단계; 및 기 설정된 온도까지 올려 상기 셀을 기 설정된 시간만큼 유지한 후에 냉각시키는 경화단계를 포함하는 폴더블폰용 UTFG 제조 방법을 제공한다.

일 실시 예에서, 상기 절단단계는, 다이아몬드 팁을 사용한 커팅 방식을 이용하여, 30~50um 두께의 유리를 5um 미만의 흠집으로 커팅하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 절단단계는, 가공 시에 발생된 흠집을 불산, 질산, 암모늄을 포함한 용액으로 식각하거나 힐링하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 도포단계는, 잉크젯 인쇄 또는 스프레이 도장을 이용하여 상기 셀의 전면 또는 측면에 내충격 폴리머를 도포하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 도포단계는, 잉크제팅 방식 또는 스프레이 방식으로 폴리머를 상기 셀의 전면과 측면에 도포하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 도포단계는, 폴리실록산과 폴리우레탄 또는 고무를 이중 결합한 유기물이나 무기물로 구성된 재료를 사용하여 상기 셀의 전면과 측면에 도포하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 도포단계는, 상기 셀의 전면과 측면에 2um~10um의 막 두께로 균일하게 폴리머를 도포하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 도포단계는, 상기 셀의 상부층에 폴리머를 1층이나 이중 또는 그 이상으로 적층하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 도포단계는, 단계 수행 후 최상단부에 상기 코팅단계를 수행하도록 해 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 도포단계는, 상기 셀의 하부층에 폴리머를 1층이나 이중 또는 그 이상으로 적층하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 도포단계는, 상기 셀 사이에 폴리머를 1층이나 이중 또는 그 이상으로 적층하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 폴더블폰용 UTFG 제조 방법은, 캐리어 글라스의 상부에 접착제를 붙이고, 그 위에 상기 셀을 위치 정렬하여 올리고, 이러한 상태에서의 점착된 셀이 캐리어 글라스 위에서 상기 단계들을 수행하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 폴더블폰용 UTFG 제조 방법은, 상기 단계들을 수행한 후에, 온도차에 의한 점착성이 급격히 떨어지는 것을 이용하여, 5도 이하의 저온 공정에 의해서 점착된 셀을 떼어내는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 폴더블폰용 UTFG 제조 방법은, 화학적 식각에 의해 상기 셀을 화학적 연마하는 단면힐링단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 폴더블폰용 UTFG 제조 방법은, 상기 셀을 기 설정된 온도까지 예열한 후에 강화액 속에 침적시킨 다음에 배출하여 서냉시켜 주는 화학강화단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 폴더블폰용 UTFG 제조 방법은, 상기 셀을 강화액 속에 침적시켜 상기 셀의 커팅면의 치핑이 녹아서 원래의 초박판 유리 원장의 표면과 같은 경도가 되도록 하기 위한 화학적인 처리를 통해 상기 셀의 측면을 강화하는 측면강화단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 폴더블폰용 UTFG 제조 방법은, 상기 셀의 하부에 폴더블폰의 디스플레이 모듈을 투명접착제로 접합하는 모듈접합단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 도포단계는, 단계 수행 후 최하단부에 상기 모듈접합단계를 수행하도록 해 주는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 다른 한 특징에 따르면, 초박판 유리 원장을 기 설정된 디자인에 맞추어 형상을 절단 및 가공하여 셀을 만드는 절단단계; 상기 셀의 측면 또는 전면에 폴리머를 도포하는 도포단계; 스프레이 도장을 이용하여 상기 셀에 지문 방지용 코팅을 수행하는 코팅단계; 및 기 설정된 온도까지 올려 상기 셀을 기 설정된 시간만큼 유지한 후에 냉각시키는 경화단계를 포함하는 폴더블폰용 UTFG 제조 방법에 의해 제조된 UTFG를 제공한다.

본 발명의 효과로는, 유리의 펜 드롭(pen drop)과 같은 내충격 강도와 접힘(folding) 강도를 높여서 폴더블폰용 UTFG를 제조할 수 있도록 구현한 폴더블폰용 UTFG 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 UTFG를 제공함으로써, 최적의 폴딩 곡률인 R2(즉, 4mm) 이하를 만족하고 20만회 이상의 폴딩 시에도 파손이 안 되고, 필기구(볼펜)와 스틸볼 등이 표면 20cm 이상에서 떨어져도 파손이 안 되고, 파손이 되어도 유리 가루가 비산되지 않는 초박판 폴딩 유리를 제조할 수 있다는 것이다.

본 발명에 의하면, 유리가 가지는 고유 강도(표면, 탄성)와 표면 손상에 대한 허용 한계와 유리 표면에 제조공정 중에 생긴 표면의 흠집, 거칠기, 보유수분 등을 고려하여, 박판 유리의 취약성인 펜 드롭(pen drop)에 의한 유리 표면의 파손, 충격에 의한 파손, 탄성, 경도, 마찰저항, 잔류응력, 계면특성, 폴리머(polymer) 재료와의 화학적인 결합력, 결합 강도들을 보강할 수 있으며, 또한 종래 기술의 UTG(ultra thin glass) 제조 공법과 다르게, 최소의 공정수로 제조할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 폴더블폰용 UTFG 제조 방법을 제1예로 설명하는 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 있는 절단단계를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 폴더블폰용 UTFG 제조 방법에 의해 제조된 UTFG에 대한 실험 예를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 폴더블폰용 UTFG 제조 방법을 제2예로 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 폴더블폰용 UTFG 제조 방법을 제3예로 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 폴더블폰용 UTFG 제조 방법을 제4예로 설명하는 도면이다.
도 8은 도 7에 있는 측면강화단계를 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 폴더블폰용 UTFG 제조 방법을 제5예로 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 폴더블폰용 UTFG 제조 방법에 의해 제조된 UTFG에 대한 내충격 실험 결과를 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 폴더블폰용 UTFG 제조 방법에 의해 제조된 UTFG에 대한 적층구조를 예로 설명하는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 폴더블폰용 UTFG(ultra thin foldable glass) 제조 방법 및 그것에 의해 제조된 UTFG에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 폴더블폰용 UTFG 제조 방법을 제1예로 설명하는 도면이며, 도 2 및 도 3은 도 1에 있는 절단단계를 설명하는 도면이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 폴더블폰용 UTFG 제조 방법은, 절단단계(S100), 도포단계(S200), 코팅단계(S300), 경화단계(S400)를 포함함으로써, 공정이 단축되어, 전체 공정의 자동화가 가능하며, 화학 강화를 반드시 하지 않아도, 굴곡 강도와 표면 펜 드롭(pen drop)에 대한 파손 저항 강도가 폴더블폰의 요구 사양에 맞도록 해 준다.

절단단계(S100)는, 초박판 유리(ultra thin glass) 원장을 기 설정된 디자인에 맞추어 형상을 절단하고 물리적 가공을 하여 셀(cell)을 만들어 준다.

일 실시 예에서, 절단단계(S100)는, 열 충격 파손 공법으로는 10um 이하의 커팅면에 치핑(이빠짐)이 생기기 때문에 종래 기술에서의 레이저 커팅 방식(도 2의 (나) 참조)과, 유리에 물리적 가압 응력을 가하고 이를 분단하는 방식인 초경휠을 사용한 커팅 방식(도 2의 (가) 참조)을 이용하지 않고, 특수 재질의 공업용 다이아몬드 팁(diamond tip)을 사용한 커팅 방식(도 2의 (다) 참조)을 이용하여, 30um(0.03mm)~50um(0.05mm) 두께의 유리를 5um 미만의 흠집(chip, crack, flaw)으로 커팅해 줌으로써, 유리의 흠집을 최소화할 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이, 커팅을 위한 응력을 균일하게 주어 립 마크(rib mark)가 생기지 않도록 해 줄 수 있다. 이때, 재단기는 공업용 다이아몬드 팁으로 최적의 응력(stress)이 초박판 유리 원장에 가해지도록 가압을 조절해 줄 수 있다. 그리고 도 3에 있어서, 상부 립 마크는 유리에 가압되면 나타나는 잔류응력에 의한 파단면으로 오른쪽은 잔류응력이 거의 없어 립 마크가 관찰되지 않으며, 다이아몬드 칩으로 커팅한 파단면, 응력에 의한 영향을 최소화하여 접힘(folding) 시 파손이 없게 된다.

일 실시 예에서, 절단단계(S100)는, 가공 시에 흠집이 발생된 경우에 해당 흠집을 불산(HF), 질산(HNO3), 암모늄(NH4(OH)), 기타 용매 등을 포함하여 만든 용액으로 식각하거나 힐링해 줄 수도 있다

도포단계(S200)는, 종래 기술과는 다르게, 유리의 접힘(folding) 강도를 높이기 위해, 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀의 단면(측면) 또는 전면을 힐링하지 않고, 폴리머(polymer)를 단면(측면) 또는 전면에 도포해 준다. 여기서, 폴리머는, 3단으로 용매가 휘발되도록 제조하여 3단계 경화(3단계 용매의 증발로 인해) 보다 더 많은 탄성체가 생겨 충격 완화 효과를 크게 가지도록 제조할 수 있으며, 도포층을 2단으로 했을 때에 바람직한 효과가 있도록 할 수 있다. 그리고 폴리머 층이 디스플레이 모듈과 맞대도록 적층하거나, 폴리머가 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀의 양면에 도포되도록 함으로써, 그 효과가 종래 기술에서의 UTG에 화학 강화를 한 것보다 최소 4배의 충격 흡수를 할 수 있도록 해 준다.

일 실시 예에서, 도포단계(S200)는, 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀에 탄성 강도를 증가시켜 주고 비산 방지 기능(유리 파손 시 도포된 폴리머가 유리와 화학적으로 결합(chemically bonded)이 된 상태)으로 코팅을 하기 위해서, 잉크젯 인쇄 방식 또는 스프레이(spray) 도장 방식을 이용하여 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀의 전면과 측면에 내충격 폴리머(PDR)를 도포해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 도포단계(S200)는, 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀이 누름 압력에 의한 파손에 취약한 것을 원천적으로 막기 위해서, 비접촉 방식인 잉크제팅(ink jetting) 방식 또는 스프레이 방식으로 폴리머(PDR)를 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀의 전면과 측면에 도포해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 도포단계(S200)는, 충격 흡수, 비산 방지, 탄성 강도의 증가를 위해서, 코팅액은 경화된 후 3차원적으로 가교된 탄성체의 구조를 가지며, 중결합기 및 에폭시기를 가지는 경질부(hard segment)와 경화반응에 의해 가교될 수 있는 탄성 가교체(elastomeric crosslinker) 역할을 하는 다관능성 아민 화합물, 다관능성 카복실산 화합물, 다관능성 안하이드라이드 두 성분의 혼합액이며, 그 외에도 보완 가교체를 첨가하여 사다리형(ladder type) 코어(core) 이중 결합기들이 연결된 구조의 경질부와 결합할 수 있는 다른 한 성분의 탄성 가교체들의 합성물질 재료들을 사용하여 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀의 전면과 단면에 도포해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 도포단계(S200)는, 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀의 전면과 단면에 폴리머(PDR)를 도포하되, 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀의 전면과 단면에는 2um~10um 정도의 막 두께로 균일하게 폴리머(PDR)를 도포해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 도포단계(S200)는, 펜 드롭에 의한 파손을 방지하도록 내구성 강화를 위해서, 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀(30um~50um 두께의 초박판 유리)의 상부층에 폴리머를 1층이나 이중 또는 그 이상으로 적층할 수 있다.

일 실시 예에서, 도포단계(S200)는, 최상단부에 코팅단계(S300)에서 지문 오염 방지용 코팅(AFP(anti finger print), EC(easy clean))을 수행하도록 해 줄 수 있으며, 또한 최하단부에 하술할 모듈접합단계(S500)(도 9 참조)에서 폴더블폰의 디스플레이 모듈(즉, 편광필름, 터치센서, P-OLED 등)을 투명접착제(PSA, OCA)로 접합하도록 해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 도포단계(S200)는, 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀(30um~50um)의 하부층에 폴리머를 1층이나 이중 또는 그 이상으로 적층할 수 있다.

일 실시 예에서, 도포단계(S200)는, 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀(30um~50um) 사이에 폴리머를 1층이나 이중 또는 그 이상으로 적층할 수도 있다.

코팅단계(S300)는, 스프레이 도장 방식을 이용하여 도포단계(S200)에서 도포된 셀에 지문 오염 방지용 코팅을 수행해 준다.

경화단계(S400)는, 기 설정된 온도(예로, 180도 ~ 230도)까지 올려 코팅단계(S300)에서 코팅한 셀을 기 설정된 시간(예로, 40분 ~ 60분)만큼 유지한 후에 냉각시키는 고온 경화를 수행해 준다.

일 실시 예에서, 경화단계(S400)는, 가열 또는 UV경화로 도포한 폴리머의 비점이 다른 용매를 3단계로 배출하면서 사다리형(ladder type) 코어(core)에 이중 결합기들이 연결된 구조로 경질부와 결합을 할 수 있는 다른 한 성분인 탄성 가교체(elastromeric crosslinker)가 서로 연결되어 최적의 탄성강도와 내충격성을 가지도록 하는 공정이다.

상술한 구성을 가진 폴더블폰용 UTFG 제조 방법은, 종래 기술에서의 펜 드롭에서 UTG 표면에 직접 자유 낙하하면 1cm 높이에서도 파손이 되지만, 펜 드롭에 의한 파손을 방지하도록 도포단계(S200)에서 폴리머로 도포된 셀에 있어서, 해당 폴리머가 가진 탄성 복원력과 표면 경도로 인해 그 충격을 흡수함으로써, 종래 기술보다 최소 4배 이상의 강도로 충격 흡수되어 폴더블폰이 요구하는 높이와 낙하체의 무게(예를 들어, 볼펜 5그램)에 자유 낙하 시에도 파손이 되지 않도록 해 준다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 폴더블폰용 UTFG 제조 방법은, 유리의 펜 드롭(pen drop)과 같은 내충격 강도와 접힘(folding) 강도를 높여서 폴더블폰용 UTFG를 제조할 수 있도록 구현함으로써, 최적의 폴딩 곡률인 R2(즉, 4mm) 이하를 만족하고 20만회 이상의 폴딩 시에도 파손이 안 되고, 필기구(볼펜)와 스틸볼 등이 표면 20cm 이상에서 떨어져도 파손이 안 되고, 파손이 되어도 유리 가루가 비산되지 않는 초박판 폴딩 유리를 제조할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 폴더블폰용 UTFG 제조 방법은, 유리가 가지는 고유 강도(표면, 탄성)와 표면 손상에 대한 허용 한계와 유리 표면에 제조공정 중에 생긴 표면의 흠집, 거칠기, 보유수분 등을 고려하여, 박판 유리의 취약성인 펜 드롭에 의한 유리 표면의 파손, 충격에 의한 파손, 탄성, 경도, 마찰저항, 잔류응력, 계면특성, 폴리머 재료와 유리 표면의 화학적인 결합력, 결합 강도들을 보강할 수 있으며, 또한 종래 기술의 UTG 제조 공법과 다르게, 표면의 내충격 탄성과 경도를 가지는 폴리머가 코팅됨으로 인해 최소의 공정수로 제조할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 폴더블폰용 UTFG 제조 방법은, 도 4에 나타난 바와 같이, 굴곡 강도와 펜 드롭 파손 강도 및 표면 연필 강도 측정장치를 이용하여 펜 드롭 테스트를 수행한 후에, 폴리머 코팅을 하지 않은 상태의 일반 UTG의 경우에는 펜 드롭하여 깨진 모양(도 4의 (가) 참조)이며, 반면에 50um 두께의 UTFG가 파손된 모양을 살펴보면, 비산 방지용 필름을 별도로 접합하지 않았음에도 불구하고, 미세하게 파손되어지고 미세한 파손의 경우에도 도포된 폴리머로 인해 유리가 비산되지 않은 형상(도 4의 (나) 참조)을 보임을 잘 알 수가 있다. 여기서, 도 4에 있어서, (가)는 폴리머를 도포하지 않은 유리면에 볼펜이 자유 낙하하여 파손된 모양이며, (나)는 폴리머가 도포되어 유리 표면이 날카롭게 깨어지거나 비산되지 않는 모습이다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 폴더블폰용 UTFG 제조 방법은, 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀의 두께가 30~50um(0.03mm~0.05mm)로, 공정별 이동이 쉽도록 하기 위해서, 캐리어 글라스(carrier glass)의 상부에 접착제(또는, 접착테이프(tape))를 붙이고, 그 위에 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀을 위치 정렬하여 올리고, 이러한 상태에서의 점착된 셀이 캐리어 글라스 위에서 여러 공정(예를 들어, 50도에서의 폴리머 인쇄, 스프레이하는 공정과 80도~100도에서의 열경화공정, UV경화공정, 지문오염방지 도장공정 등)을 거친 다음에, 저온(예를 들어, 5도 이하) 공정에서 온도차에 의한 점착성이 급격히 떨어지는 것을 이용하여 점착된 셀을 떼어내는 공정을 수행할 수도 있음을 특징으로 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 폴더블폰용 UTFG 제조 방법을 제2예로 설명하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 폴더블폰용 UTFG 제조 방법은, 절단단계(S100), 단면힐링단계(S110), 도포단계(S200), 코팅단계(S300), 경화단계(S400)를 포함한다. 여기서, 절단단계(S100), 도포단계(S200), 코팅단계(S300), 경화단계(S400)는 상술한 바와 동일하여 그 설명을 생략하도록 한다.

단면힐링단계(S110)는, 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀의 단면(斷面) 형상을 접힘 강도(folding strength)를 향상하여 R2(4mm) 이하로 20만회 왕복 동작 시 파손이 되지 않도록 만들기 위해서, 화학적 식각에 의해 화학적 힐링 작업을 수행해 준다. 해당 단면힐링단계(S110)는, 종래 기술의 공지 내용과 유사하여 그 구체적인 설명을 생략한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 폴더블폰용 UTFG 제조 방법을 제3예로 설명하는 도면이다.

도 6을 참조하면, 폴더블폰용 UTFG 제조 방법은, 절단단계(S100), 단면힐링단계(S110), 화학강화단계(S120), 도포단계(S200), 코팅단계(S300), 경화단계(S400)를 포함한다. 여기서, 절단단계(S100), 단면힐링단계(S110), 도포단계(S200), 코팅단계(S300), 경화단계(S400)는 상술한 바와 동일하여 그 설명을 생략하도록 한다.

화학강화단계(S120)는, 단면힐링단계(S110)에서 화학적 힐링(측면 접힘 강도 보강)을 수행한 셀을 기 설정해 둔 온도(예를 들어, 400도~450도)까지 예열한 후에 강화용 용액(질산칼륨(KNO3)) 속에 침적시킨 다음에 배출하여 서냉시켜 준다. 해당 화학강화단계(S120)는, 종래 기술의 공지 내용과 유사하여 그 구체적인 설명을 생략한다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 폴더블폰용 UTFG 제조 방법은, 원판 유리를 재단기에 로딩(예를 들어, 370mm*470mm, 300mm*400mm)한 후 커팅, 자동 분판 및 카세트 삽입의 공정(S100), UTFG와 UTFG를 레진(resin)으로 적층하고 적층의 간격을 20~40um하고, 단면 힐링 및 적층된 블록(block: 100~500매)을 샤워하는 공정(S110), 단면 힐링 및 샤워 후에 블록(block)을 분리하기 위해 온수(예를 들어, 80~90도)에 수 분간을 담그고, 화학 강화 및 강화 후의 용출염에 대한 세정 공정(S120), 내충격 폴리머의 인쇄 및 UV경화와 열경화의 공정(S200, S400), 초음파 세정, 지문오염방지를 위한 진공 내 스프레이 코팅과 상온에서의 스프레이 코팅 및 경화의 공정(S300), 초음파 세정, 검사 및 포장의 공정을 수행할 수도 있다. 이때, 각 공정별 초음파 세정은 별도로 수행할 수도 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 폴더블폰용 UTFG 제조 방법을 제4예로 설명하는 도면이며, 도 8은 도 7에 있는 측면강화단계를 설명하는 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 폴더블폰용 UTFG 제조 방법은, 절단단계(S100), 측면강화단계(S130), 내충격 폴리머의 도포단계(S200), 지문오염방지의 코팅단계(S300), 경화단계(S400)를 포함한다. 여기서, 절단단계(S100), 도포단계(S200), 코팅단계(S300), 경화단계(S400)는 상술한 바와 동일하여 그 설명을 생략하도록 한다.

측면강화단계(S130)는, 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀(즉, 커팅된 초박판 유리)을 강화액 속에 침적시켜, 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀의 커팅면의 치핑(이빠짐 또는 흠집)이 녹아서 원래의 초박판 유리 원장의 표면과 같은 경도가 되도록 하기 위한 화학적인 처리(chemical healing)(도 8의 J1, J2 참조)를 통해 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀의 측면의 강도를 강화해 준다.

일 실시 예에서, 측면강화단계(S130)는, 커팅으로 생긴 유리의 외곽부가 미세한 잔류 치핑으로 인한 접힘(folding) 작업 시 파손이 생기지 않도록 할 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 화학적인 처리(J1, J2)로 3곡점 굽힘강도가 일반적인 연마, 면취 가공에 의한 강도보다 20% 이상 증가됨을 알 수가 있다.

도포단계(S200)는, 측면강화단계(S130)에서 측면 강화한 셀의 전면과 단면에 폴리머(PDR)를 도포하되, 측면강화단계에서 측면 강화한 셀의 전면과 단면에는 2um~10um 정도의 막 두께로 균일하게 폴리머(PDR)를 도포해 줄 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 폴더블폰용 UTFG 제조 방법을 제5예로 설명하는 도면이다.

도 9를 참조하면, 폴더블폰용 UTFG 제조 방법은, 절단단계(S100), 도포단계(S200), 코팅단계(S300), 경화단계(S400), 모듈접합단계(S500)를 포함한다. 여기서, 절단단계(S100), 단면힐링단계(S110), 도포단계(S200), 코팅단계(S300), 경화단계(S400)는 상술한 바와 동일하여 그 설명을 생략하도록 한다.

모듈접합단계(S500)는, 경화단계(S400)에서 만들어 준 셀의 하부에 폴더블폰의 디스플레이 모듈인 편광필름, 터치센서, P-OLED를 투명접착제(예로, PSA, OCA 등)로 접합해 준다.

일 실시 예에서, 모듈접합단계(S500)는, UTFG가 만들어진 후(경화단계(S400) 이후) UTFG와 P-OLED를 OCA로 접합하는 단계로서, 최종 공정이 된다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 폴더블폰용 UTFG 제조 방법에 의해 제조된 UTFG는, 절단단계(S100)에서 만들어 준 셀(즉, 커팅된 초박판 유리)에 폴리머를 적층해 줌으로써, 펜 드롭에 대한 파손 내구력을 크게 해 줄 수 있는데, 펜 드롭(5gr 0.4파이 볼 포인트 펜)으로 유리면에 직접 드롭해서 1cm를 견딜 수 있을 뿐만 아니라, 더욱이 4cm로 기존 대비 4배 이상의 펜 드롭 파손 내구성을 가지도록 할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 폴더블폰용 UTFG 제조 방법에 의해 제조된 UTFG는, 폴리머 도포로 표면 및 측면을 강화하며, 공정 단순화로 인라인 자동화(취급 파손, 불량 요인의 제거)를 수행할 수 있으며, 화학 강화 없이 탄성 한계를 극복하고 복원력을 극대화시키고, 비산 방지 기능도 수행할 수 있으며, 표면 연필 경도 4H 이상 S-PEN 사용, 지문오염방지(AFP) 코팅으로 수접촉각(water contact angle)>110, 마모테스트(지우개, 1kg 압력)>5000회 가능하도록 해 준다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 폴더블폰용 UTFG 제조 방법에 의해 제조된 UTFG에 대한 내충격 실험 결과를 설명하는 도면이며, 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 폴더블폰용 UTFG 제조 방법에 의해 제조된 UTFG에 대한 적층구조를 예로 설명하는 도면이다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 폴더블폰용 UTFG 제조 방법에 의해 제조된 UTFG는, 도 10에 나타난 바와 같이, 5gr의 볼펜을 직하하여 폴더블폰의 요구사양인 20cm 이상에서 파손이 일어나지 않으며, 도 11에 도시된 적층구조 중에 F1GR1가 가장 좋은 결과를 얻었음을 잘 알 수가 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 적층구조 중에 F1GR1이 실험 중에 가장 좋은 내충격 결과를 얻었으며, 이러한 구조 중에 가장 접힙(folding)이 좋은 구조는 GR1과 F1GR1임을 알 수가 있다.

이상, 본 발명의 실시 예는 상술한 장치 및/또는 운용방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. 이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

S100: 절단단계
S110: 단면힐링단계
S120: 화학강화단계
S130: 측면강화단계
S200: 도포단계
S300: 코팅단계
S400: 경화단계
S500: 모듈접합단계

Claims (5)

1. 초박판 유리 원장을 기 설정된 디자인에 맞추어 형상을 절단 및 가공하여 셀을 만드는 절단단계; 상기 셀의 측면 또는 전면에 폴리머를 도포하는 도포단계; 스프레이 도장을 이용하여 상기 셀에 지문 방지용 코팅을 수행하는 코팅단계; 및 기 설정된 온도까지 올려 상기 셀을 기 설정된 시간만큼 유지한 후에 냉각시키는 경화단계를 포함하되;
   캐리어 글라스의 상부에 접착제를 붙이고, 그 위에 상기 셀을 위치 정렬하여 올리고, 이러한 상태에서의 점착된 셀이 캐리어 글라스 위에서 상기 단계들을 수행하도록 하는 단계를 더 포함하며;
   상기 도포단계는, 내충격 및 접힙성을 향상시키기 위해서 잉크젯 인쇄 또는 스프레이 도장을 이용하되, 중결합기 및 에폭시기를 가지는 경질부와 경화반응에 의해 가교될 수 있는 탄성 가교체 역할을 하는 다관능성 아민 화합물, 다관능성 카복실산 화합물, 다관능성 안하이드라이드 성분의 혼합액을 코팅액으로 사용하여 상기 셀의 전면과 측면에 도포하는 것을 특징으로 하는 폴더블폰용 UTFG 제조 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 절단단계는,
   다이아몬드 팁을 사용한 커팅 방식을 이용하여, 30~50um 두께의 유리를 5um 미만의 흠집으로 커팅하는 것을 특징으로 하는 폴더블폰용 UTFG 제조 방법.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 도포단계는,
   상기 셀의 상부층에 폴리머를 1층이나 이중 또는 그 이상으로 적층하는 것을 특징으로 하는 폴더블폰용 UTFG 제조 방법.
   
5. 초박판 유리 원장을 기 설정된 디자인에 맞추어 형상을 절단 및 가공하여 셀을 만드는 절단단계; 상기 셀의 측면 또는 전면에 폴리머를 도포하는 도포단계; 스프레이 도장을 이용하여 상기 셀에 지문 방지용 코팅을 수행하는 코팅단계; 및 기 설정된 온도까지 올려 상기 셀을 기 설정된 시간만큼 유지한 후에 냉각시키는 경화단계를 포함하되;
   캐리어 글라스의 상부에 접착제를 붙이고, 그 위에 상기 셀을 위치 정렬하여 올리고, 이러한 상태에서의 점착된 셀이 캐리어 글라스 위에서 상기 단계들을 수행하도록 하는 단계를 더 포함하며;
   상기 도포단계는, 내충격 및 접힙성을 향상시키기 위해서 잉크젯 인쇄 또는 스프레이 도장을 이용하되, 중결합기 및 에폭시기를 가지는 경질부와 경화반응에 의해 가교될 수 있는 탄성 가교체 역할을 하는 다관능성 아민 화합물, 다관능성 카복실산 화합물, 다관능성 안하이드라이드 성분의 혼합액을 코팅액으로 사용하여 상기 셀의 전면과 측면에 도포하는 것을 특징으로 하는 폴더블폰용 UTFG 제조 방법에 의해 제조된 UTFG.

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