KR102246919B1 - 플렉시블 커버 윈도우 및 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법 - Google Patents

플렉시블 커버 윈도우 및 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법 Download PDF

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하태주
박종인
김용환
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Abstract

본 발명은 플렉시블 커버 윈도우 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 플렉시블 디스플레이의 평면 영역에 형성된 평면부와, 상기 평면부에 이어져 형성되며, 상기 플렉시블 디스플레이의 폴딩 영역에 형성된 폴딩부를 포함하는 글래스 기반의 플렉시블 커버 윈도우에 있어서, 상기 폴딩부에 충격 보상용 패턴부가 포함되며, 상기 충격 보상용 패턴부는, 원기둥 형상의 패턴으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우 및 그 제조방법을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 글래스 기판 상에 원기둥 형태의 패턴으로 이루어진 충격 보상용 패턴부가 포함된 폴딩부를 구현하여, 충격력을 분산시켜 내충격성을 개선시키고, 강도 특성 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것이다.

Description

플렉시블 커버 윈도우 및 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법{Flexible Cover Window and Manufacturing Method of Flexible Cover Window}
본 발명은 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것으로, 글래스 기판 상에 충격 보상용 패턴부를 구현하여, 충격력을 분산시켜 내충격성을 개선시키고, 강도 특성 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것이다.
최근 전기, 전자 기술들이 급속도로 발전하고, 새로운 시대적 요구 및 다양한 소비자들의 요구에 맞춰 다양한 형태의 디스플레이 제품이 나오고 있으며, 그 중 화면을 접고 펼칠 수 있는 플렉시블 디스플레이에 대한 연구가 활발한 실정이다.
플렉시블 디스플레이의 경우, 기본적으로 접히는 것에서부터 출발하여 구부리고 말고 늘리는 형태로 연구가 진행되고 있으며, 디스플레이 패널뿐만 아니라 이를 보호하기 위한 커버 윈도우 또한 플렉시블하게 형성되어야 한다.
이러한 플렉시블한 커버 윈도우는 기본적으로 유연성이 좋아야 하며, 반복적인 폴딩에도 폴딩 부위에 자국이 발생하지 않아야 하고, 그에 따른 화질의 왜곡이 없어야 한다.
기존의 플렉시블 디스플레이의 커버 윈도우는 디스플레이 패널 표면에 PI나 PET 필름과 같은 고분자 필름을 사용하여 왔다.
그러나, 고분자 필름의 경우 기계적 강도가 약해 단순히 디스플레이 패널의 스크래치를 방지하는 역할을 할 뿐 내충격성에 취약하고, 낮은 투과율을 갖는 단점이 있으며, 비교적 고가로 알려져 있다.
또한, 이러한 고분자 필름의 경우 디스플레이의 폴딩 횟수가 많아질수록 폴딩 부위에 자국이 남게 되면서 접히게 되는 부분의 손상을 초래하게 된다. 예컨대 폴딩 한계 평가(통상 20만회) 시 고분자 필름의 눌림이나 찢김이 발생하고 있다.
최근에는 고분자 필름의 커버 윈도우에 대한 한계를 극복하고자 글래스 기반의 커버 윈도우에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다.
이러한 글래스 기반의 커버 윈도우의 경우 폴딩 특성을 만족하면서, 화면의 왜곡이 없고, 터치펜 등의 반복적인 접촉, 일정 압력에도 충분한 강도를 가져야 하는 기본 요구 물성이 요구되고 있다.
이러한 커버 윈도우의 강도 특성을 만족시키기 위해서는 글래스가 일정 두께 이상이어야 한 반면에, 폴딩 특성을 만족하기 위해서는 글래스가 일정 두께 이하이어야 하므로, 강도 특성을 만족하면서 폴딩 특성을 만족하고, 또한 화면의 왜곡이 없는 최적의 커버 윈도우 두께 및 구조에 대한 연구가 필요하다.
또한, 글래스가 일정 두께 이하일 경우 강화 글래스 고유의 질감이 저하되기 때문에 이러한 점도 고려하여야 한다.
따라서 강화 글래스 고유의 질감은 유지하면서, 강도를 확보할 수 있는 적정 두께는 유지하고, 동시에 폴딩 특성 또한 만족하는 커버 윈도우를 제공하기 위한 기술이 필요한 실정이다.
대한민국 특허청 공개번호 10-2017-0122554호(폴더블 디스플레이 장치).
본 발명은 상기 필요성에 의해 고안된 것으로서, 글래스 기판 상에 충격 보상용 패턴부를 구현하여, 충격력을 분산시켜 내충격성을 개선시키고, 강도 특성 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 커버 윈도우의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 플렉시블 디스플레이의 평면 영역에 형성된 평면부와, 상기 평면부에 이어져 형성되며, 상기 플렉시블 디스플레이의 폴딩 영역에 형성된 폴딩부를 포함하는 글래스 기반의 플렉시블 커버 윈도우에 있어서, 상기 폴딩부에 충격 보상용 패턴부가 포함되며, 상기 충격 보상용 패턴부는, 원기둥 형상의 패턴으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우를 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 플렉시블 디스플레이의 평면 영역에 형성된 평면부와, 상기 평면부에 이어져 형성되며, 상기 플렉시블 디스플레이의 폴딩 영역에 형성된 폴딩부를 포함하는 글래스 기반의 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법에 있어서, 글래스 기판 상에 레지스트층을 형성하는 제1단계와, 상기 레지스트층을 패터닝하여 상기 글래스 기판 상에 충격 보상용 패턴부를 포함하는 폴딩부 형성을 위한 레지스트 패턴층을 형성하는 제2단계와, 상기 레지스트 패턴층을 마스크로 하여 상기 평면부와의 사이에 충격 보상용 패턴부를 포함하는 폴딩부를 형성하는 제3단계와, 상기 레지스트 패턴층을 제거하는 제4단계 및 상기 글래스 기판을 강화시키는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법을 또 다른 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 충격 보상용 패턴부는, 상기 패턴의 크기는 0.08 ~ 0.15mm, 상기 패턴 사이의 간격은 0.05 ~ 0.12mm인 것이 바람직하다.
또한, 상기 충격 보상용 패턴부는, 상기 평면부의 높이에 대해 절반 이하로 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 충격 보상용 패턴부의 패턴의 높이는, 상기 폴딩부의 깊이보다 같거나 더 작게 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 충격 보상용 패턴부는, 에칭 공정에 의해 구현되는 것이 바람직하며, 상기 충격 보상용 패턴부는, 1차 에칭 공정에 의해 상기 폴딩부의 깊이와 동일한 높이를 가지는 1차 패턴을 형성하고, 2차 에칭 공정에 의해 상기 폴딩부의 깊이보다 더 작은 높이를 가지는 2차 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 1차 에칭 공정에 따른 에칭 깊이는, 0.0005 ~ 0.28mm이며, 상기 2차 에칭 공정에 따른 에칭 깊이는, 0.01 ~ 0.2mm인 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴딩부는, 상기 평면부와의 경계에 경사부가 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 충격 보상용 패턴부의 패턴은, 규칙 또는 불규칙적으로 동일한 크기 또는 서로 다른 크기로 형성된 것이 바람직하며, 상기 충격 보상용 패턴부의 패턴은, 격자배열 또는 교차배열 형태로 구현되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 충격 보상용 패턴부는, 상기 커버 윈도우의 일면 또는 양면에 형성된 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 플렉시블 커버 윈도우는, 상기 충격 보상용 패턴부가 형성된 글래스 기판의 앞면 측에 완충수지층이 형성되고, 상기 완충수지층 상에 커버 글래스 기판이 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 충격 보상용 패턴부의 패턴에는 투명수지재가 충진되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 충격 보상용 패턴부의 상층에는 상기 투명수지재 상에 투명수지층이 형성되되, 상기 투명수지재와 투명수지층은 같은 재료로 동일한 공정에 의해 연속적으로 형성되거나, 상기 투명수지재와 투명수지층은 같은 재료 또는 다른 재료로 순차적인 공정에 의해 연속적으로 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 투명수지층은, 상기 글래스 기판의 앞면 측 및 뒷면 측, 또는 상기 글래스 기판의 앞면 측, 뒷면 측 및 측면의 전면(Total Surface)에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 투명수지층은, 상기 글래스 기판의 뒷면 측에 형성된 투명수지층과 상기 글래스 기판의 앞면 측에 형성된 투명수지층은 동일한 소재로 형성되거나, 상기 글래스 기판의 뒷면 측에 형성된 투명수지층이 상기 글래스 기판의 앞면 측에 형성된 투명수지층보다 상대적으로 소프트(Soft)한 소재로 형성된 것이 바람직하다.
본 발명은 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것으로서, 글래스 기판 상에 충격 보상용 패턴부를 구현하여, 충격력을 분산시켜 내충격성을 개선시키고, 강도 특성 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것이다.
즉, 글래스 기판 상에 원기둥 형상의 패턴으로 이루어진 충격 보상용 패턴부를 포함하는 폴딩부를 구현함으로써, 유효두께의 감소효과, 펜드랍(Pen-Drop) 충격 시에 원기둥 패턴으로 충격이 분산되어 펜드랍에 대한 강성을 증가시켜, 강도 특성 및 폴딩 특성을 동시에 만족시키게 된다.
또한, 본 발명은 글래스와 수지재와의 복합 재료로 구현되어, 글래스의 질감은 최대한 유지하면서 수지재에 의한 유연성, 복원력, 탄성력 및 강도 특성은 보강되도록 하며, 특히 수지재에서 펜드랍과 같은 충격을 흡수하여 내충격성을 더욱 개선시키고 충격 보상용 패턴부가 외부 시인되지 않도록 하는 복합 재료로 구현된 플렉시블 커버 윈도우를 제공하도록 한 것이다.
또한, 글래스 기판 사이에 완충수지층을 전면(Total Surface)에 형성함으로써 펜드랍과 같은 충격력을 흡수 또는 외부로 효과적으로 전달시킴으로써, 펜드랍 강도 특성을 더욱 개선시킬 수 있도록 하는 것이다.
또한, 기존의 폴딩 영역이 슬리밍된 커버 윈도우에서 발생하는 평면 영역과 폴딩 영역에서의 글래스의 두께 차이로 인한 응력 발생을 해소할 수 있으며, 이에 따른 내충격성을 향상시킬 뿐만 아니라, 화면 왜곡이나 해상도 저하를 최소화할 수 있어 고품질의 플렉시블 디스플레이를 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1 - 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 단면 모식도(도 1(a) 폴딩부 일면에 충격 보상용 패턴부가 형성된 경우, 도 1(b) 폴딩부 양면에 충격 보상용 패턴부가 형성된 경우).
도 2 - 본 발명의 일실시예에 따른 충격 보상용 패턴부의 패턴 단면을 나타낸 모식도(도 2(a) 격자배열, 도 2(b) 교차배열).
도 3 - 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 단면 모식도(도 3(a) 폴딩부 일면에 충격 보상용 패턴부가 형성된 경우, 도 3(b) 폴딩부 양면에 충격 보상용 패턴부가 형성된 경우).
도 4 - 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 단면 모식도(도 4(a) 폴딩부 일면에 충격 보상용 패턴부가 형성된 경우, 도 4(b) 폴딩부 양면에 충격 보상용 패턴부가 형성된 경우).
도 5 내지 도 7 - 본 발명의 다양한 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 제조방법을 나타낸 모식도.
도 8 내지 도 11 - 본 발명의 다양한 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 단면 모식도.
본 발명은 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것으로서, 글래스 기판 상에 충격 보상용 패턴부를 구현하여, 충격력을 분산시켜 내충격성을 개선시키고, 강도 특성 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 커버 윈도우 및 그 제조방법에 관한 것이다.
즉, 글래스 기판의 폴딩부에 충격 보상용 패턴부를 구현함으로써, 펜드랍 충격 시에 패턴 사이로 충격이 분산되어 펜드랍에 대한 강성을 증가시켜, 강도 특성 및 폴딩 특성을 동시에 만족시키는 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 단면 모식도(도 1(a) 폴딩부 일면에 충격 보상용 패턴부가 형성된 경우, 도 1(b) 폴딩부 양면에 충격 보상용 패턴부가 형성된 경우)이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 충격 보상용 패턴부의 패턴 단면을 나타낸 모식도(도 2(a) 격자배열, 도 2(b) 교차배열)이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 단면 모식도(도 3(a) 폴딩부 일면에 충격 보상용 패턴부가 형성된 경우, 도 3(b) 폴딩부 양면에 충격 보상용 패턴부가 형성된 경우)이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 단면 모식도(도 4(a) 폴딩부 일면에 충격 보상용 패턴부가 형성된 경우, 도 4(b) 폴딩부 양면에 충격 보상용 패턴부가 형성된 경우)이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 제조방법을 나타낸 모식도이고, 도 8 내지 도 11은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 단면 모식도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플렉시블 커버 윈도우(100)는, 플렉시블 디스플레이의 평면 영역에 형성된 평면부(P)와, 상기 평면부(P)에 이어져 형성되며, 상기 플렉시블 디스플레이의 폴딩 영역에 형성된 폴딩부(F)를 포함하는 글래스 기반의 플렉시블 커버 윈도우에 있어서, 상기 폴딩부(F)에 충격 보상용 패턴부(120)가 포함되며, 상기 충격 보상용 패턴부(120)는, 원기둥 형상의 패턴으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 디스플레이의 폴딩 영역은 디스플레이가 반으로 접히는 영역이나 구부려지는 영역을 말하며, 이 영역에 대응되어 커버 윈도우가 폴딩되는 영역을 본 발명에서는 커버 윈도우(100)의 "폴딩부"(F)라 하며, 폴딩부를 제외한 평면 영역을 커버 윈도우(100)의 "평면부"(P)라고 한다.
특히 본 발명은 글래스 기반으로 형성되며, 상기 폴딩부(F)는 상기 평면부(P)에 비해 두께가 얇게 슬리밍(Slimming)되어 형성된 것이 바람직하며, 대체적으로 상기 커버 윈도우(100)의 평면부(P)의 두께는 50~300㎛이고, 상기 폴딩부(F)의 두께는 10~100㎛ 정도로, 매우 얇은 박판의 글래스를 가공하여 폴딩부를 형성하는 것이다.
여기에서 상기 폴딩부(F)는 두께가 균일하게 형성되거나, 폴딩 영역의 중심에서 바깥쪽으로 갈수록 두께가 점차적으로 두껍게 형성될 수 있다. 즉, 폴딩부(F)는 직선 또는 곡선 형태로 형성될 수 있다.
상기 폴딩부(F)가 직선 형태로 형성된 경우에는 곡선 형태로 형성된 기술에 비해 폴딩 특성을 더욱 개선시킨 것으로, 폴딩부(F)가 곡선 형태인 경우 최소 두께의 범위가 상대적으로 작아 폴딩이 반복되게 되면 두께가 두꺼운 부분에서 폴딩 시 깨지는 등 폴딩 특성이 저하되게 되나, 폴딩부(F)가 전체적으로 두께가 균일하게 즉, 두께가 동일하게 직선 형태로 형성된 경우에는 최소 두께를 이루는 영역이 넓게 형성되어 유연성, 복원력 및 탄성력 등이 향상되어 폴딩 특성을 개선시키게 된다.
또한, 곡선형 폴딩부(F)는 기구적으로 조립시 센터를 맞추는 것이 용이하지 않으나, 본 발명에 따른 폴딩부(F)는 두께가 균일하게 형성되어, 기구적으로 조립시 즉 디스플레이 패널의 전면에 접합시 조립공차를 줄일 수 있어 제품 간 품질 차이를 최소화할 수 있으며, 불량률을 줄일 수 있게 된다.
상기와 같이 직선형 폴딩부(F)의 장점이 곡선형 폴딩부(F)에 비해 더 많으나, 제품의 사양에 따라 직선형 폴딩부(F) 또는 곡선형 폴딩부(F)를 선택하여 제조할 수 있다.
여기에서, 상기 폴딩부(F)의 폭은 커버 윈도우(100)를 접었을 때의 곡률반경을 고려하여 설계되게 되는데, 대략적으로 곡률반경 x π로 설정되게 되며, 상기 폴딩부(F)에서의 커버 윈도우(100)의 두께는 10~100㎛로 형성되고, 이는 폴딩부(F)와 관련되게 된다.
상기 폴딩부(F)의 깊이가 너무 깊게 되면 즉, 커버 윈도우(100)의 폴딩 영역이 너무 얇으면 폴딩성은 좋지만 강화시 주름이 생기거나 강도는 불리해지고, 너무 두껍게 형성된 경우에는 폴딩 영역에서의 유연성, 복원력 및 탄성력이 떨어지게 되어 폴딩 특성이 저하되게 되므로, 상기 폴딩부(F)에서의 커버 윈도우(100)의 두께는 10~100㎛ 정도가 적당하다.
본 발명에서의 커버 윈도우(100)는 글래스 기반으로 두께 50~300㎛ 정도로 형성되며, 이를 화학 강화 처리하여 사용한다. 이 두께에서, 상기와 같이 폴딩부(F)의 폭 및 깊이 등을 적절히 설계하게 된다. 상기 두께보다 얇으면 폴딩부(F)의 형성 후 커버 윈도우(100)의 폴딩 영역의 두께가 너무 얇게 되어 상기와 같은 문제점이 발생하게 되고, 상기 두께보다 두꺼워도 상기와 같이 글래스 기반으로 유연성, 복원력 및 탄성력이 떨어지게 되며, 디스플레이 제품의 경량화에 지장을 초래하게 된다.
본 발명의 일실시예로 상기 폴딩부(F)는 상기 커버 윈도우(100)의 폴딩 영역에서 내측으로 슬리밍(Slimming)된 형태로 전체적으로 사각의 트렌치(Trench) 형태로 형성된 것으로, 상기 폴딩부(F)의 양측단에는 상기 폴딩부(F)에서 두께가 점진적으로 두꺼워지는 경사부를 형성시켜 상기 커버 윈도우(100)의 평면 영역으로 이어지도록 형성될 수 있다.
특히 폴딩부(F)의 양측단(평면부(P)와의 경계부)에 기울기가 낮은 경사부를 형성시켜 폴딩부(F) 전 영역에서 반사면에 의한 반사각의 크기를 비슷하게 조절하여 빛의 간섭 및 반사면에서의 육안 시인성이 최소화될 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 폴딩 특성 및 강도 특성이 유지되도록 하여, 디스플레이 패널의 전면에 형성되어 디스플레이 패널을 보호하는 용도로 사용되게 되며, CPI(Clear Polyimide) 커버 위에 배치되어 CPI 커버 보호용으로도 사용할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 글래스 기반으로 형성되며, 플렉시블 디스플레이에 적용될 수 있도록 박판이면서도 강도 특성 및 폴딩 특성을 보강한 폴딩부(F)를 갖는 플렉시블 커버 윈도우(100)를 제공하고자 하며, 직선 또는 곡선 형태의 폴딩부(F)에 충격 보상용 패턴부(120)가 구비된 것을 특징으로 한다.
이를 위해 본 발명은 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 폴딩부(F)에 충격 보상용 패턴부(120)가 포함되도록 하며, 상기 충격 보상용 패턴부(120)는 원기둥 형상의 패턴으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 충격 보상용 패턴부(120)는 상기 폴딩부(F)가 형성된 면 즉, 상기 커버 윈도우(100)의 일면 또는 양면에 형성될 수 있으며, 글래스 기판(110)을 건식 또는 습식 에칭 공정을 이용하여 규칙 또는 불규칙적으로 동일한 크기 또는 서로 다른 크기의 패턴이 연속적으로 형성된 것이다.
상기 충격 보상용 패턴부(120)의 패턴은 원기둥 형상의 패턴으로 이루어지면서, 도 2에 도시한 바와 같이 폴딩 특성 개선과 충격력의 고른 분산을 위해 격자 배열(도 2(a)) 또는 교차 배열(도 2(b)) 패턴을 이룰 수 있다.
즉, 커버 윈도우(100)의 폴딩 특성을 강화하기 위해서 폴딩부(F) 형성을 위해 슬리밍하게 에칭하는 과정에서, 폴딩부(F) 내부에 소정의 패턴이 구현되도록 하는 것이다.
일반적으로 글래스 재질을 이용하여 플렉시블 커버 윈도우(100)를 구현하고자 하는 경우, 글래스 기판(110)의 두께가 얇아야 하고, 강도 특성을 확보하기 위해서는 일정 두께 이상이어야 한다.
예컨대 폴딩 시 곡률반경이 최소 0.5mm 이상을 만족하여야 하는 경우, 커버 윈도우(100)의 두께는 200㎛ 이하, 바람직하게는 20~100㎛로 형성될 수 있으며, 이 경우 펜드랍(Pen-Drop)과 같이 단면적이 좁은 물체가 상기 글래스 기판(110)의 상면(앞면)에 충격이 가해지는 경우, 펜드랍 접촉부를 중심으로 글래스 기판(110) 전체의 변형 및 파손이 가해질 수 있다.
특히 슬리밍된 폴딩 영역을 갖는 커버 윈도우(100)의 경우, 그 부분의 두께가 특히 얇아 펜드랍 특성이 매우 취약할 뿐만 아니라, 폴딩 영역과 평면 영역 간의 두께 차이로 인한 응력 차이가 발생하여 글래스 기판(110)의 웨이브니스(Waveness) 등의 문제가 함께 플러스되어, 내충격성에 매우 취약한 단점이 있다.
본 발명은 상기의 폴딩부에서의 펜드랍 특성 개선을 통한 내충격성 향상, 그와 동시에 폴딩 특성 및 강도 특성을 향상시키기 위해 충격 보상용 패턴부(120)가 글래스 기판(110)의 일면 또는 양면에 형성되되, 특히 폴딩부(F)에만 형성되는 것이다.
특히 상기 충격 보상용 패턴부(120)는 기존의 스트라이프 형태가 아닌 단면적이 원형 즉, 원기둥 형태로 상기 폴딩부(F)의 에칭시 동시에 형성되게 된다.
일반적으로, 커버 윈도우(100) 상에 펜드랍과 같은 충격이 가해지는 경우, 수평으로 전달되는 충격력보다 수직으로 전달되는 충격력이 더 강하게 되는데, 본 발명에 따른 충격 보상용 패턴부(120)는 복수의 원기둥 형태의 패턴으로 이루어져, 수직 충격력을 효율적으로 분산시키거나 지지하게 되어 펜드랍 특성이 현저하게 개선되게 된다.
즉, 펜드랍 충격력이 상기 글래스 기판(110)의 내부로 전달되어 상기 충격 보상용 패턴부(120)의 원기둥 형태의 패턴에 부딪히거나 흡수되어 그 충격력을 효율적으로 분산시키거나 흡수시킬 수 있도록 하는 것이다. 또한 후술할 상기 원기둥 형태의 패턴 사이에 투명수지재(130)가 충진되게 되므로, 충격력의 흡수, 지지 효과가 월등히 개선되게 된다.
또한 본 발명은 두께가 얇은 폴딩부(F)에 충격 보상용 패턴부(120)가 형성되어, 평면부(P)와의 두께 차이로 인한 응력 차이를 해소할 수 있어, 이에 따른 내충격성을 향상시키고, 화면 왜곡이나 해상도 저하를 최소화할 수 있어 고품질의 플렉시블 디스플레이를 제공할 수 있다.
일반적으로 펜드랍 충격력은 글래스 기판(110)의 뒷면(충격이 가해지는 반대면)에 더욱 취약하므로, 본 발명의 일실시예로는 도 1(a), 도 3(a), 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 상기 글래스 기판(110)의 뒷면(도면 상 위쪽)에 본 발명에 따른 충격 보상용 패턴부(120)가 형성될 수 있다.
이에 의해 상기 글래스 기판(110)의 앞면(터치면)으로부터 전달된 충격력은 글래스 기판(110)의 내부로 전달되어 원기둥 형상의 패턴으로 이루어진 충격 보상용 패턴부(120)에 의해 그 충격력이 분산되거나 흡수될 수 있도록 한 것이다.
또한 도 1(b), 도 3(b), 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 상기 충격 보상용 패턴부(120)는 상기 글래스 기판(110)의 양면 즉, 앞면과 뒷면에 형성될 수도 있으며, 이 또한 충격을 받는 접촉부를 포함하는 면인 앞면에 형성된 상기 충격 보상용 패턴부(120)에 의해 1차적으로 충격력이 흡수될 수 있도록 하고, 글래스 기판(110) 내부로 전달된 충격력은 뒷면에 형성된 충격 보상용 패턴부(120)에 흡수될 수 있도록 하는 것이다.
여기에서, 상기 앞면의 폴딩부(F)에 형성되는 충격 보상용 패턴부(120)와 뒷면의 폴딩부(F)에 형성되는 충격 보상용 패턴부(120)는, 각각 그 패턴의 크기(원기둥의 지름), 패턴 간의 간격, 패턴의 높이(원기둥의 높이) 등이 제품 사양이나, 용도 등에 따라 서로 같거나 다르게 형성될 수 있다.
또한 본 발명에서의 충격 보상용 패턴부(120)의 높이는 상기 글래스 기판(110)의 두께에 대해 절반 이하로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 글래스 기판(110)의 두께에 대해 10~30% 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
상기의 범위보다 높이가 더 낮은 경우, 충격력 분산의 효과가 미미하며, 이보다 높은 경우에는 유효 두께의 감소로 전체적인 강도 특성을 저하시키게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 충격 보상용 패턴부(120)의 패턴의 크기는 0.08 ~ 0.15mm, 상기 패턴 사이의 간격은 0.05 ~ 0.12mm인 것이 바람직하다.
상기 패턴의 크기가 상기의 범위보다 크면 폴딩 특성이 낮아지고, 작으면 펜드랍 특성이 낮아지게 되며, 상기 패턴 사이의 간격이 상기의 범위보다 크면 펜드랍 특성이 낮아지고, 상기 패턴 사이의 간격이 상기의 범위보다 작으면 폴딩 특성이 낮아지게 된다.
또한, 상기 충격 보상용 패턴부(120)의 높이는 상기 폴딩부(F)의 깊이보다 같거나 더 작게 형성되는 것이 바람직하다.
이는 폴딩 특성을 개선시키기 위한 것으로, 상기 충격 보상용 패턴부(120)의 높이와 상기 폴딩부(F)의 깊이가 같은 경우에는 후술할 에칭 공정을 1회 수행한 경우이며, 상기 충격 보상용 패턴부(120)의 높이가 상기 폴딩부(F)의 깊이보다 작은 경우에는 후술할 에칭 공정을 2회 이상 수행한 경우이다.
도 1 및 도 3은 상기 충격 보상용 패턴부(120)의 높이와 폴딩부(F)의 깊이가 같은 경우를 도시한 것이고, 도 4는 상기 충격 보상용 패턴부(120)의 높이가 상기 폴딩부(F)의 깊이보다 더 작은 경우를 도시한 것이다.
이러한 상기 충격 보상용 패턴부(120)는 건식 또는 습식 에칭 공정에 의해 구현될 수 있으며, 본 발명의 일실시예로 포토 마스킹에 따른 에칭 공정에 의해 구현된다.
본 발명의 일실시예에 따른 충격 보상용 패턴부(120)는 포토 마스킹에 따른 습식 에칭 공정에 의해 형성되며, 도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 글래스 기판(110) 상에 레지스트층을 형성하는 제1단계와, 상기 레지스트층을 패터닝하여 상기 글래스 기판(110) 상에 충격 보상용 패턴부(120)를 포함하는 폴딩부(F) 형성을 위한 레지스트 패턴층을 형성하는 제2단계와, 상기 레지스트 패턴층을 마스크로 하여 상기 평면부(P)와의 사이에 충격 보상용 패턴부(120)를 포함하는 폴딩부(F)를 형성하는 제3단계와, 상기 레지스트 패턴층을 제거하는 제4단계의 과정에 의해 형성되게 된다.
그 후 상기 충격 보상용 패턴부(120)를 포함하는 폴딩부(F)가 형성된 글래스 기판(110)을 강화시키는 제5단계의 과정을 거쳐서, 충격 보상용 패턴부(120)를 포함하는 폴딩부(F)가 형성된 커버 윈도우(100)를 완성하게 된다.
상기 충격 보상용 패턴부(120)를 포함하는 폴딩부(F)의 형성을 위해, 먼저, 상기 글래스 기판(110) 상에 포토레지스트 코팅 또는 DFR(Dry Film Resist)을 라미네이션하여 레지스트층을 형성하고, 상기 레지스트 패턴층에 대응하는 패턴을 갖는 포토 마스크를 사용하여 노광 및 현상하는 패터닝 공정에 의해 상기 글래스 기판(110) 상에 상기 충격 보상용 패턴부(120)를 포함하는 폴딩부(F) 형성을 위한 레지스트 패턴층을 형성한다.
여기에서, 상기 레지스트 패턴층은, 상기 충격 보상용 패턴부(120) 형성을 위한 보상용 패턴층으로 형성되거나, 또는 상기 충격 보상용 패턴부(120) 형성을 위한 보상용 패턴층과, 상기 패턴의 양측에 상기 평면부(P)와 폴딩부(F) 사이에 경사부 형성을 위한 그라데이션 패턴층으로 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 폴딩부(F)는 도 1에 도시한 바와 같이, 측면의 형상이 수직의 트렌치 형상으로 형성되거나, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 폴딩부(F)와의 사이에 경계부 시인성 개선을 위해 경사부가 형성될 수 있다.
상기 폴딩부(F)가 수직의 트렌치 형상으로 형성된 경우에는 상기 레지스트 패턴층은, 상기 충격 보상용 패턴부(120) 형성을 위한 보상용 패턴층으로 형성되며, 상기 평면부(P)와 폴딩부(F) 사이에 경사부를 형성하는 경우에는 상기 충격 보상용 패턴부(120) 형성을 위한 보상용 패턴층과 상기 보상용 패턴층의 양측에 그라데이션 패턴층을 더 형성할 수 있다.
상기 보상용 패턴층은 원기둥 형태의 패턴의 형성을 위해 원형의 패턴으로 형성되고, 상기 그라데이션 패턴층은 본 발명의 일실시예에 따라 폴딩부(F)에서 평면부(P)로 갈수록 오픈율이 낮아지는 패턴으로 구현되며, 경사부가 형성되는 영역에 대응되어 형성된다.
공정 조건에 따라 그라데이션 패턴층 대신 폴딩부(F) 경계부에서의 DFR과 글래스 기판(110)과의 사이에 미세한 공간을 주어 경사부를 형성할 수도 있다.
그리고, 상기 레지스트 패턴층을 마스크로 하여 에칭 공정을 진행함으로써, 상기 평면부(P)와의 사이에 충격 보상용 패턴부(120)를 포함하는 폴딩부(F)를 형성하게 된다.
상기 충격 보상용 패턴부(120)를 포함하는 폴딩부(F) 형성을 위해, 상기 제1단계 내지 제4단계의 공정이 이루어지게 되며, 공정 조건이나 공정 횟수를 조절하여 제품 사양이나 용도에 맞도록 형상이나 싸이즈(크기, 간격) 등을 조절하여 충격 보상용 패턴부(120)를 포함하는 폴딩부(F)를 형성하게 된다.
바람직하게는 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제1단계 내지 제4단계를 단일 회 수행하여 상기 충격 보상용 패턴부(120)의 패턴의 높이(h2)와 상기 폴딩부(F)의 깊이(h1)를 동일하게 형성하거나, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 제1단계 내지 제4단계를 2회 이상 반복함으로써, 상기 충격 보상용 패턴부(120)의 패턴의 높이(h2)를 상기 폴딩부(F)의 깊이(h1)보다 더 작게 형성(h1>h2)할 수도 있다.
도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우(100)의 제조방법은, 글래스 기판(110) 상에 레지스트층을 형성하고, 상기 레지스트층을 패터닝하여 상기 글래스 기판(110) 상에 충격 보상용 패턴부(120)를 포함하는 폴딩부(F) 형성을 위한 레지스트 패턴층을 형성하고, 상기 레지스트 패턴층을 마스크로 하여 상기 평면부(P)와의 사이에 충격 보상용 패턴부(120)를 포함하는 폴딩부(F)를 형성하고, 상기 레지스트 패턴층의 제거 후, 상기 글래스 기판(110)을 강화시키는 공정을 포함한다.
여기에서, 상기 레지스트 패턴층은 원기둥 형상의 충격 보상용 패턴부(120)를 포함하는 폴딩부(F) 형성을 위해 원형의 패턴으로 이루어진 보상용 패턴층으로 구현된다.
이에 의해 평면부(P) 사이에 충격 보상용 패턴부(120)가 포함된 폴딩부(F)가 구현된 플렉시블 커버 윈도우(100)를 제공하게 된다. 본 실시예에 의하면 상기 폴딩부(F)의 형상은 충격 보상용 패턴부(120)의 형상과 동일하게 되며, 폴딩부(F)의 높이(h1)와 충격 보상용 패턴부(120)의 패턴의 높이(h2)는 동일(h1=h2)하고, 폴딩부(F)의 형상은 수직의 트렌치 형상에 가깝게 형성된다.
그리고 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우(100)의 제조방법은 상기의 도 5의 실시예와 비슷하다.
여기에서 상기 레지스트 패턴층은 원기둥 형상의 충격 보상용 패턴부(120)를 포함하는 폴딩부(F) 형성을 위해 원형의 패턴으로 이루어진 보상용 패턴층과, 폴딩부(F)와 평면부(P)와의 사이에 경사부 형성을 위한 그라데이션 패턴층으로 구현된다.
이에 의해 평면부(P)와 폴딩부(F)와의 경계부에 경사부가 형성되며, 그 사이에 원기둥 형태의 패턴으로 이루어진 충격 보상용 패턴부(120)가 포함된 폴딩부(F)가 구현된 플렉시블 커버 윈도우(100)를 제공하게 된다.
본 실시예에 의하면 상기 폴딩부(F)의 형상은 충격 보상용 패턴부(120)와 그 양측에 경사부를 포함하게 되며, 폴딩부(F)의 높이(h1)와 충격 보상용 패턴부(120)의 패턴의 높이(h2)는 동일(h1=h2)하고, 폴딩부(F)의 형상은 경사부가 형성된 사다리꼴의 형상에 가깝게 형성된 것이다.
그리고, 도 7에 도시한 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우(100)의 제조방법은 상기의 도 5 및 도 6의 실시예와 비슷하나, 충격 보상용 패턴부(120)를 포함하는 폴딩부(F) 형성을 위해 포토 마스킹에 따른 습식 에칭 공정을 복수회 수행하는 것을 특징으로 한다.
도시한 바와 같이 1회 차 에칭 공정 수행으로 상기 충격 보상용 패턴부(120) 형성을 위한 1차 패턴을 형성하고, 2회 차 에칭 공정 수행으로 상기 충격 보상용 패턴부(120) 형성을 위한 2차 패턴을 형성한다.
여기에서 상기 1차 패턴 형성을 위한 레지스트 패턴층은, 원기둥 형상의 충격 보상용 패턴부(120)를 포함하는 폴딩부(F) 형성을 위해 원형의 패턴으로 이루어진 보상용 패턴층으로 구현되거나, 상기 원형의 패턴으로 이루어진 보상용 패턴층과, 상기 보상용 패턴층의 양측에 상기 평면부(P)와 폴딩부(F) 사이에 경사부 형성을 위한 그라데이션 패턴층으로 구현된다.
그리고, 상기 2차 패턴 형성을 위한 레지스트 패턴층은, 상기 충격 보상용 패턴부(120) 영역(1차 패턴에 대응되는 영역)이 오픈되게 형성되거나, 상기 충격 보상용 패턴부(120) 영역은 오픈되고, 그 양측 경계부에는 경사부 형성을 위한 그라데이션 패턴층으로 구현된다.
상기 그라데이션 패턴층은 제품의 사양 등에 따라 1회 차 에칭 공정 또는 2회 차 에칭 공정 중 어느 하나 또는 모든 공정에 구현될 수 있으며, 본 발명의 일실시예로는 1회 차 에칭 공정 및 2회 차 에칭 공정 모두에 그라데이션 패턴층이 구현된 레지스트 패턴층을 사용하였다.
이에 의해 1차 패턴의 형상은 폴딩부(F)의 높이(h1)와 충격 보상용 패턴부(120)의 패턴의 높이(h2)가 동일하게 형성되며, 2차 패턴의 형상은 전체 폴딩부(F)의 높이(h1)에 비해 충격 보상용 패턴부(120)의 패턴의 높이(h2)가 더 낮게 형성되게 된다(h1>h2).
이는 상기 2차 패턴 형성을 위한 레지스트 패턴층은, 1차 패턴에 대응되는 영역이 오픈되게 형성되므로, 이 영역의 에칭이 주로 이루어지게 되어 폴딩부(F)의 높이(h1)에 비해 충격 보상용 패턴부(120)의 패턴의 높이(h2)가 더 낮게 형성되게 된다(h1>h2).
여기에서, 상기 1차 에칭 공정에 따른 에칭 깊이(A)는, 0.0005 ~ 0.28mm이고, 상기 2차 에칭 공정에 따른 에칭 깊이(B)는, 0.01 ~ 0.2mm인 것을 특징으로 한다.
상기 1차 에칭 공정에 따른 에칭 깊이와 2차 에칭 공정에 따른 에칭 깊이를 조절하여, 폴딩부(F)에서의 충격 보상용 패턴부(120)의 패턴의 높이를 제어할 수 있도록 하여, 펜드랍 특성 및 폴딩 특성이 개선되도록 한다.
1차 에칭 공정에 따른 에칭 깊이와 2차 에칭 공정에 따른 에칭 깊이와의 차이가 너무 많이 나면 강도 특성이 저하되고, 너무 적게 나면 폴딩 특성의 차이가 없게 된다.
따라서, 본 실시예에 의하면 상기 폴딩부(F)의 형상은 충격 보상용 패턴부(120)와 그 양측에 경사부를 포함하게 되며, 폴딩부(F)의 높이(h1)에 비해 충격 보상용 패턴부(120)의 패턴의 높이(h2)가 더 낮게 형성되어(h1>h2), 폴딩부(F)의 형상은 경사부가 형성된 사다리꼴의 형상에 가까우며 중심부에는 높이가 낮은 원기둥 형상의 충격 보상용 패턴부(120)가 형성된 것이다.
이와 같이 글래스 기판(110) 상에 원기둥 형상의 패턴으로 이루어진 충격 보상용 패턴부(120)를 포함하는 폴딩부(F)를 형성함으로써, 펜드랍과 같은 수직 충격력이 지지, 분산되도록 하고, 전체적으로 글래스 기판(110)의 두께는 거의 감소하지 않았지만 유효 두께는 감소시킴으로써, 펜드랍에 대한 내충격성 개선, 폴딩 특성 및 전체적인 강도 증가 특성에 기여하게 된다.
이와 같이 원기둥 형태의 패턴으로 이루어진 충격 보상용 패턴부(120)를 포함하는 폴딩부(F)가 형성된 글래스 기판(110)은 도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이 강화 공정을 거치게 되며, 강화 공정은 일반적으로 화학 강화 공정에 의해 이루어진다.
두께가 얇은 폴딩부(F)가 형성된 커버 윈도우(100)의 경우, 화학 강화 처리시 평면부(P)와 폴딩부(F)의 인장응력(CT) 값이 서로 상이하여 상기 평면부(P) 및 폴딩부(F)의 폴딩 특성 및 강도 특성을 동시에 만족하는 것이 어려우므로, 평면부(P)에서 추가 화학 공정을 더 수행(강화 깊이 DOL의 조절)할 수도 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예로, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 충격 보상용 패턴부(120)가 형성된 글래스 기판(110)의 앞면 측에 완충수지층(150)이 형성되고, 상기 완충수지층(150) 상에 커버 글래스 기판(160)이 형성된 것을 특징으로 한다.
즉, 글래스 기판(110) 사이에 완충수지층(150)이 형성되고, 뒷면 측의 글래스 기판(110) 상에는 충격 보상용 패턴부(120)가 형성된 것이다.
이에 의해 앞면 측에 충격이 가해지는 경우 상기 완충수지층(150)에 의해 1차적으로 충격력이 흡수되고, 상기 충격 보상용 패턴부(120)에 의해 2차적으로 충격력을 흡수할 수 있도록 하는 것이다.
이 경우 전체적으로 커버 글래스 기판(160) 및 글래스 기판(110)의 두께는 더 얇게 형성되어도 무방하며, 펜드랍에 대한 내충격성 개선, 폴딩 특성 및 전체적인 강도를 증가 시키게 된다.
한편 본 발명에 따른 상기 충격 보상용 패턴부(120)의 패턴에는 도 8에 도시한 바와 같이, 투명수지재(130)가 충진되어, 디스플레이 패널의 전면(Total Surface)에 빈 공간없이 접합되는 것을 특징으로 한다.
상기 충격 보상용 패턴부(120)의 원기둥 패턴 사이에 투명수지재(130)가 충진되어, 전체적으로 두께가 균일한 커버 윈도우(100)를 제공하게 되며, 충격력을 흡수하고, 디스플레이 패널의 전면에 접합시 빈 공간(공기층)이 존재하지 않도록 하여 시인성 및 접합성이 개선되도록 한다.
상기 투명수지재(130)는 글래스의 굴절율(1.5)과 거의 동일한 OCR(Optical Clear Resin)과 같은 투명 수지를 사용하며, 예컨대 아크릴, 에폭시, 실리콘, 우레탄, 우레탄합성물, 우레탄아크릴 합성물, 하이브리드졸겔, 실록산계 등을 사용할 수 있다. 상기 투명수지재(130)의 성질에 따라 이를 다양한 조합으로 혼합하여 강도 및 탄성 보강을 위해 사용될 수 있다.
또한, 상기 충격 보상용 패턴부(120)의 상층에는 상기 투명수지재(130) 상에 투명수지층(140)이 형성되되, 상기 투명수지재(130)와 투명수지층(140)은 같은 재료로 동일한 공정에 의해 연속적으로 형성되거나, 상기 투명수지재(130)와 투명수지층(140)은 같은 재료 또는 다른 재료로 순차적인 공정에 의해 연속적으로 형성될 수 있다.
즉, 상기 투명수지재(130)와 투명수지층(140)은 동일 공정에 의해 동시에 형성되거나, 필요시 다른 공정에 의해 별도의 공정으로도 형성될 수 있으며, 특별한 기능성을 부여하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
상기 투명수지층(140)은 상기 글래스 기판(110)의 앞면 측 및 뒷면 측에 형성되거나, 상기 글래스 기판(110)의 앞면 측, 뒷면 측 및 측면의 전면(Total Surface)에 형성될 수 있으며, 상기 글래스 기판(110)의 뒷면 측에 형성된 투명수지층(140)과 상기 글래스 기판(110)의 앞면 측에 형성된 투명수지층(140)은 동일한 소재로 형성되거나, 상기 글래스 기판(110)의 뒷면 측에 형성된 투명수지층(140)이 상기 글래스 기판(110)의 앞면 측에 형성된 투명수지층(140)보다 상대적으로 더 소프트(Soft)한 소재로 형성될 수도 있다.
이는 사용자가 터치하는 부분에 상대적으로 하드(hard)한 소재로 투명수지층(140)을 형성함으로써, 내구성이 유지되도록 한다.
또한, 이는 인폴딩 또는 아웃폴딩 방식에 따라 폴딩되어 접혀지는 쪽은 더 하드한 소재로 형성시키고, 늘어나는 부분은 상대적으로 소프트한 소재로 형성시켜, 늘어지는 부분에서의 크랙을 최소화할 수 있도록 한 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 충격 보상용 패턴부(120)에 투명수지재(130)를 충진하고, 그 상층으로 투명수지층(140)을 형성한 것을 도시한 것이다.
도 8(a)는 글래스 기판(110)의 뒷면에 충격 보상용 패턴부(120)를 형성하고, 상기 충격 보상용 패턴부(120)에 투명수지재(130)를 충진한 후, 상기 글래스 기판(110) 상의 투명수지재(130) 상측에 투명수지층(140)을 형성한 것이다. 도 8(b)는 도 8(a)의 커버 윈도우(100)를 아웃폴딩한 것을 나타낸 모식도이다.
도 9는 글래스 기판(110)의 뒷면에 충격 보상용 패턴부(120)를 형성하고, 상기 충격 보상용 패턴부(120)에 투명수지재(130)를 충진한 후, 상기 글래스 기판(110) 상의 투명수재재 상측에 투명수지층(140)을 형성한 것이다. 그리고 상기 글래스 기판(110)의 앞면에 완충수지층(150)을 형성하고, 그 상층에 커버 글래스 기판(160)을 형성한 것이다.
도 10은 상기 도 8의 실시예에서 상기 글래스 기판(110)(도 10(a)) 또는 상기 커버 글래스 기판(160)(도 10(b))의 앞면 측에도 투명수지층(140)을 형성한 것을 도시한 것으로, 상술한 바와 같이, 앞면 측에 형성된 투명수지층(140)이 뒷면 측에 형성된 투명수지층(140)보다 더 하드(hard)한 소재로 형성되게 된다.
도 8 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명은 글래스와 수지재와의 복합 재료로 구현되어 글래스의 질감은 최대한 유지하면서 수지재에 의한 유연성, 복원력, 탄성력 및 강도 특성은 보강되도록 한다.
특히 본 발명은 상기 글래스 기판(110) 상에 충격 보상용 패턴부(120)를 포함하는 폴딩부(F)를 형성하고, 상기 투명수지재(130) 및 투명수지층(140)을 형성함으로써, 펜드랍에 대한 충격력을 더욱 분산 또는 흡수시켜 내충격성을 더욱 개선시키게 된다.
또한, 폴딩부(F)에서의 크랙 발생을 최소화하고, 상기 충격 보상용 패턴부(120)의 형태가 외부에서 시인되는 것을 방지하면서, 상기 투명수지재(130)가 상기 충격 보상용 패턴부(120) 내부로 고르게 충진되도록 하여 디스플레이 패널과 접하는 부분의 평탄도(Flatness)가 확보될 수 있도록 하는 것이다.
또한, 디스플레이 패널에 접하는 면에서는 커버 윈도우(100)에 탄성력을 보강하여 내충격성이 향상되도록 하며, 글래스가 깨졌을 때 비산을 방지하는 기능을 하게 된다.
한편, 도 11에 도시한 바와 같이, 도 10의 실시예에서 상기 커버 윈도우(100) 일면 또는 양면에는 기능성 코팅층(170)이 더 형성될 수 있다. 상기 기능성 코팅층(170)은 상술한 투명수지재(130)와 같이 투명한 소재로 형성되며, 다양한 성질을 가지는 수지를 합성하여 기능성이 부여되도록 한다.
상기 기능성 코팅층(170)은 상기 충격 보상용 패턴부(120)에 투명수지재(130)가 충진된 경우 또는 상기 글래스 기판(110) 전면에 투명수지층(140)이 형성된 경우에 그 상층에 형성될 수 있다. 이는 스프레이, 딥핑, 스핀 코팅 등 공지의 수지 코팅 방법으로 형성할 수 있다.
상기 기능성 코팅층(170)은 단일층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 상기 커버 윈도우(100) 앞면에 형성된 기능성 코팅층(170)은 강도 보강층으로 구현되고, 상기 커버 윈도우(100) 뒷면에 형성된 기능성 코팅층(170)은 탄성 보강층으로 구현될 수 있다.
즉, 커버 윈도우(100) 앞면으로는 터치가 이루어지게 되므로 보다 강도가 보강된 기능성 코팅층(170)이 구현되며, 커버 윈도우(100) 뒷면으로는 디스플레이 패널과의 사이에 완충 작용을 할 수 있도록 탄성이 보강된 기능성 코팅층(170)이 구현될 수 있다.
상기 커버 윈도우(100) 앞면의 강도 보강층(Hard Coating)의 경우 경화되었을 때 상대적으로 경도가 높은 수지 예컨대 아크릴이나 에폭시 같은 수지의 함량이 높은 것을 사용하며, 상기 커버 윈도우(100) 뒷면의 탄성 보강층(Soft Coating)의 경우 경화되었을 때 상대적으로 탄성도가 높은 수지 예컨대 실리콘, 우레탄 합성수지 등의 함량이 높게 하여 사용한다. 또한 유무기 하이브리드졸겔에서 유기물 및 무기물의 함량을 조절하여 강도나 탄성을 보강하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 기능성 코팅층(170)이 다층으로 형성된 경우, 상기 커버 윈도우(100)의 앞면에 형성된 기능성 코팅층(170)은 상층으로 갈수록 상대적으로 하드(Hard)한 소재로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기능성 코팅층(170) 특히 최상층에 형성되는 기능성 코팅층(170)에는 AF(Anti Finger) 또는 AR(Anti Reflective) 기능이 부여되도록 할 수 있으며, 이러한 기능을 갖는 수지를 합성하여 구현하거나, 상기 기능성 코팅층(170)에 다양한 패턴 예컨대 moth eye와 같은 패턴을 형성하여 구현할 수도 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 커버 윈도우(100)는 기본적으로 박판의 글래스 기판(110)의 사용에 따른 강도 및 탄성을 보강하기 위해 기능성 코팅층(170)을 추가로 형성한 것으로, 외부 충격, 터치펜의 압력에 의해서도 커버 윈도우(100)를 보호할 수 있도록 한다.
또한 상기 기능성 코팅층(170)은 폴딩 영역에서의 크랙 발생을 더욱 방지하며, 디스플레이 패널에 접하는 면에서는 커버 윈도우(100)에 탄성력을 보강하여 내충격성이 향상되도록 하고, 비산 방지 기능을 하게 된다.
다음 표 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우의 펜드랍 특성 및 폴딩 특성을 나타낸 것이다. 펜드랍 테스트는 Ball size 0.5mm, 중량 6.2g의 펜을 이용하였으며, 상기 글래스 기판의 앞면 측 다양한 높이에서 상기 펜을 자유 낙하하여 상기 커버 윈도우가 파손되는 높이를 측정한 것이고, 폴딩 테스트는 두 시점을 구부려 폴딩시 파손되는 순간 측정된 곡률반경(2 Point Bending R)을 측정하는 것이다.
<표 1>
Figure 112020023467211-pat00001
본 발명의 일실시예로는 도 8에 도시한 바와 같이 글래스 기판(두께 0.08t)의 뒷면의 폴딩부에 원기둥 패턴으로 이루어진 충격 보상용 패턴부(높이 0.03mm, 크기 0.1mm, 간격 0.1mm)를 형성하고, 폴딩부의 높이 0.045mm, 아크릴계 투명수지재(두께 0.01mm)를 충진한 후, 그 상층에 아크릴계 투명수지층(두께 0.01mm)을 형성한 것이다.
본 발명의 비교예로는 스트라이프(stripe) 패턴(패턴의 크기 0.1mmm, 간격 0.1mm)을 글래스 기판의 전체 면에 형성한 것이다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 원기둥 패턴의 경우 2 Point Bending R 값이 평균 1.68mm이나, 스트라이프 패턴의 경우 2.28mm로, 본 발명의 일실시예에 따른 원기둥 패턴으로 이루어진 충격 보상용 패턴부의 경우가 스트라이프 패턴의 경우보다 더 우수한 폴딩 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
그리고, 펜드랍 테스트는 원기둥 패턴의 경우 평균 8cm 높이, 스트라이프 패턴의 경우 6cm 높이에서 펜드랍 후 파손되어, 본 발명의 일실시예에 따른 원기둥 패턴으로 이루어진 충격 보상용 패턴부의 경우가 스트라이프 패턴의 경우보다 더 우수한 펜드랍 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
이와 같이 본 발명에 따른 플렉시블 커버 윈도우는, 원기둥 형태의 패턴으로 이루어진 충격 보상용 패턴부를 포함하는 폴딩부가 구현되어, 충격력을 효율적으로 분산시켜 펜드랍 특성 개선에 따른 내충격성이 현저히 향상되었으며, 강도 특성 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 커버 윈도우를 제공할 수 있는 것이다.
100 : 커버 윈도우 110 : 글래스 기판
120 : 충격 보상용 패턴부 130 : 투명수지재
140 : 투명수지층 150 : 완충수지층
160 : 커버 글래스 기판 170 : 기능성 코팅층
P : 평면부 F : 폴딩부

Claims (34)

  1. 플렉시블 디스플레이의 평면 영역에 형성된 평면부와, 상기 평면부에 이어져 형성되며, 상기 평면부에 비해 슬리밍되어 형성되고, 상기 플렉시블 디스플레이의 폴딩 영역에 형성된 폴딩부를 포함하는 글래스 기반의 플렉시블 커버 윈도우에 있어서,
    상기 폴딩부에 충격 보상용 패턴부가 포함되며,
    상기 충격 보상용 패턴부는 에칭 공정에 의해 원기둥 형상의 패턴으로 형성되고, 상기 평면부의 높이에 대해 절반 이하로 형성되고,
    상기 충격 보상용 패턴부의 패턴의 높이는, 상기 폴딩부의 깊이보다 같거나 더 작게 형성되되,
    상기 충격 보상용 패턴부의 상기 원기둥 형상의 패턴 사이에 투명수지재가 충진되고,
    상기 충격 보상용 패턴부의 상층에는 상기 투명수지재 상에 투명수지층이 형성되되, 상기 투명수지재와 투명수지층은 같은 재료로 동일한 공정에 의해 연속적으로 형성되거나, 상기 투명수지재와 투명수지층은 같은 재료 또는 다른 재료로 순차적인 공정에 의해 연속적으로 형성되며,
    상기 충격 보상용 패턴부의 패턴의 높이가 상기 폴딩부의 깊이보다 더 작게 형성되는 경우에는, 상기 충격 보상용 패턴부는 1차 에칭 공정에 의해 상기 폴딩부의 깊이와 동일한 높이를 가지는 1차 패턴으로 형성되고, 2차 에칭 공정에 의해 상기 폴딩부의 깊이보다 더 작은 높이를 가지는 2차 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 충격 보상용 패턴부는,
    상기 패턴의 크기는 0.08 ~ 0.15mm, 상기 패턴 사이의 간격은 0.05 ~ 0.12mm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 상기 1차 에칭 공정에 따른 에칭 깊이는,
    0.0005 ~ 0.28mm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 2차 에칭 공정에 따른 에칭 깊이는,
    0.01 ~ 0.2mm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 폴딩부는,
    상기 평면부와의 경계에 경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 충격 보상용 패턴부의 패턴은,
    규칙 또는 불규칙적으로 동일한 크기 또는 서로 다른 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 충격 보상용 패턴부의 패턴은,
    격자배열 또는 교차배열 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 충격 보상용 패턴부는,
    상기 커버 윈도우의 일면 또는 양면에 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
  13. 제 1항, 제 2항, 제7항 내지 제 12항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 플렉시블 커버 윈도우는,
    상기 충격 보상용 패턴부가 형성된 글래스 기판의 앞면 측에 완충수지층이 형성되고, 상기 완충수지층 상에 커버 글래스 기판이 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제 1항에 있어서, 상기 투명수지층은,
    상기 충격 보상용 패턴부가 형성된 글래스 기판의 앞면 측 및 뒷면 측,
    또는 상기 충격 보상용 패턴부가 형성된 글래스 기판의 앞면 측, 뒷면 측 및 측면의 전면(Total Surface)에 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 투명수지층은,
    상기 충격 보상용 패턴부가 형성된 글래스 기판의 뒷면 측에 형성된 투명수지층과 상기 충격 보상용 패턴부가 형성된 글래스 기판의 앞면 측에 형성된 투명수지층은 동일한 소재로 형성되거나,
    상기 충격 보상용 패턴부가 형성된 글래스 기판의 뒷면 측에 형성된 투명수지층이 상기 충격 보상용 패턴부가 형성된 글래스 기판의 앞면 측에 형성된 투명수지층보다 상대적으로 소프트(Soft)한 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
  18. 플렉시블 디스플레이의 평면 영역에 형성된 평면부와, 상기 평면부에 이어져 형성되며, 상기 평면부에 비해 슬리밍되어 형성되고, 상기 플렉시블 디스플레이의 폴딩 영역에 형성된 폴딩부를 포함하는 글래스 기반의 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법에 있어서,
    글래스 기판 상에 레지스트층을 형성하는 제1단계;
    상기 레지스트층을 패터닝하여 상기 글래스 기판 상에 충격 보상용 패턴부를 포함하는 폴딩부 형성을 위한 레지스트 패턴층을 형성하는 제2단계;
    상기 레지스트 패턴층을 마스크로 하여 상기 글래스 기판을 에칭하여 상기 평면부와의 사이에 충격 보상용 패턴부를 포함하는 폴딩부를 형성하는 제3단계;
    상기 레지스트 패턴층을 제거하는 제4단계; 및
    상기 글래스 기판을 강화시키는 제5단계;를 포함하여,
    상기 충격 보상용 패턴부는 에칭 공정에 의해 원기둥 형상의 패턴으로 형성되고, 상기 평면부의 높이에 대해 절반 이하로 형성되는 것으로,
    상기 제1단계 내지 제4단계는,
    단일 회 또는 2회 이상 반복하여, 상기 충격 보상용 패턴부의 패턴의 높이를 상기 폴딩부의 깊이보다 같거나 더 작게 형성하고,
    상기 충격 보상용 패턴부의 상기 원기둥 형상의 패턴 사이에 투명수지재가 충진되고,
    상기 충격 보상용 패턴부의 상층에는 상기 투명수지재 상에 투명수지층이 형성되되, 상기 투명수지재와 투명수지층은 같은 재료로 동일한 공정에 의해 연속적으로 형성되거나, 상기 투명수지재와 투명수지층은 같은 재료 또는 다른 재료로 순차적인 공정에 의해 연속적으로 형성되며,
    상기 제1단계 내지 제4단계를 2회 수행하는 경우,
    상기 충격 보상용 패턴부는,
    상기 제1단계 내지 제4단계의 1회 차 수행으로 상기 폴딩부의 깊이와 동일한 높이를 가지는 1차 패턴을 형성하고,
    상기 제1단계 내지 제4단계의 2회 차 수행으로 상기 폴딩부의 깊이보다 더 작은 높이를 가지는 2차 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법.
  19. 삭제
  20. 제 18항에 있어서, 상기 제1단계 내지 제4단계를 단일 회 수행하는 경우,
    상기 레지스트 패턴층은,
    상기 충격 보상용 패턴부 형성을 위한 보상용 패턴층으로 구현되거나,
    또는 상기 충격 보상용 패턴부 형성을 위한 보상용 패턴층과, 상기 보상용 패턴층의 양측에 상기 평면부와 폴딩부 사이에 경사부 형성을 위한 그라데이션 패턴층으로 구현된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법.
  21. 삭제
  22. 제 18항에 있어서, 상기 1차 패턴 형성 시의 상기 레지스트 패턴층은,
    상기 충격 보상용 패턴부 형성을 위한 보상용 패턴층으로 구현되거나,
    상기 충격 보상용 패턴부 형성을 위한 보상용 패턴층과, 상기 보상용 패턴층의 양측에 상기 평면부와 폴딩부 사이에 경사부 형성을 위한 그라데이션 패턴층으로 구현되고,
    상기 2차 패턴 형성 시의 상기 레지스트 패턴층은,
    상기 충격 보상용 패턴부 영역이 오픈되게 형성되거나,
    상기 충격 보상용 패턴부 영역은 오픈되고, 그 양측 경계부에는 경사부 형성을 위한 그라데이션 패턴층으로 구현된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법.
  23. 제 18항에 있어서, 상기 제1단계 내지 제4단계의 1회 차 수행에 따른 에칭 깊이는,
    0.0005 ~ 0.28mm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법.
  24. 제 18항에 있어서, 상기 제1단계 내지 제4단계의 2회 차 수행에 따른 에칭 깊이는,
    0.01 ~ 0.2mm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법.
  25. 제 18항에 있어서, 상기 충격 보상용 패턴부는,
    상기 패턴의 크기는 0.08 ~ 0.15mm, 상기 패턴 사이의 간격은 0.05 ~ 0.12mm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법.
  26. 삭제
  27. 제 18항에 있어서, 상기 충격 보상용 패턴부의 패턴은,
    규칙 또는 불규칙적으로 동일한 크기 또는 서로 다른 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 충격 보상용 패턴부의 패턴은,
    격자배열 또는 교차배열 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법.
  29. 제 18항에 있어서, 상기 충격 보상용 패턴부는,
    상기 글래스 기판의 일면 또는 양면에 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법.
  30. 제 18항, 제 20항, 제 22항 내지 제 25항 및 제 27항 내지 제 29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플렉시블 커버 윈도우는,
    상기 충격 보상용 패턴부가 형성된 글래스 기판의 앞면 측에 완충수지층이 형성되고, 상기 완충수지층 상에 추가 글래스 기판이 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법.
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 제 18항에 있어서, 상기 투명수지층은,
    상기 글래스 기판의 앞면 측 및 뒷면 측,
    또는 상기 글래스 기판의 앞면 측, 뒷면 측 및 측면의 전면(Total Surface)에 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법.
  34. 제 33항에 있어서, 상기 투명수지층은,
    상기 글래스 기판의 뒷면 측에 형성된 투명수지층과 상기 글래스 기판의 앞면 측에 형성된 투명수지층은 동일한 소재로 형성되거나,
    상기 글래스 기판의 뒷면 측에 형성된 투명수지층이 상기 글래스 기판의 앞면 측에 형성된 투명수지층보다 상대적으로 소프트(Soft)한 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법.
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