KR102477806B1 - 윈도우 부재 가공 방법 - Google Patents

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Abstract

일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법은 실록산 유도체, 및 무기졸 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 보호 코팅제를 유리 기판에 제공하는 단계, 제공된 보호 코팅제를 열처리하여 유리 기판 상에 보호층을 형성하는 단계, 유리 기판을 열성형하는 단계, 및 보호층을 제거하는 단계를 포함하여, 유리 기판 표면 손상이 없으며 광학 특성의 저하 없이 윈도우 부재를 가공할 수 있다.

Description

윈도우 부재 가공 방법{METHOD OF PROCESSING A WINDOW MEMBER}
본 발명은 열성형 단계를 포함하는 윈도우 부재의 가공 방법에 대한 발명으로, 보다 상세하게는 열성형 단계 동안 유리 기판의 표면을 보호하기 위한 보호층을 제공한 윈도우 부재의 가공 방법에 관한 것이다.
영상 정보를 제공하기 위하여 다양한 형태의 표시 장치가 사용되고 있으며, 이러한 표시 장치는 화상을 표시하는 표시 모듈과 표시 모듈을 보호하는 윈도우 부재를 포함한다. 특히, 윈도우 부재는 유리 기판을 이용한 것일 수 있으며, 표시 장치의 외면을 구성하며 동시에 터치면을 제공한다.
최근에는 휘어지고 접히는 등 형상이 다양하게 변형될 수 있는 특징을 가진 플렉서블 표시 장치, 또는 복수 개의 곡면을 갖는 등의 정형화되지 않은 자유 형상의 표시 장치에 대한 개발이 진행되고 있으며, 이에 따라 윈도우 부재 역시 다양한 형상을 갖도록 하기 위한 가공 공정을 필요로 한다. 이러한 표시 장치용 윈도우 부재는 열성형 공정 등을 이용하여 다양한 형태로 가공된 유리 기판을 포함하게 되며, 유리 기판의 가공 공정 동안 유리 기판의 표면을 보호하기 위한 방법을 필요로 한다.
본 발명은 가공 공정 진행중 유리 기판의 표면을 보호 하기 위한 보호층을 제공한 윈도우 부재의 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 고온 고압의 가공 공정 조건에서도 표면을 보호할 수 있는 윈도우 부재 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 가공 공정 후의 추가 연마 공정을 생략할 수 있는 윈도우 부재 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 실시예는 실록산 유도체, 및 무기졸 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 보호 코팅제를 유리 기판에 제공하는 단계; 제공된 상기 보호 코팅제를 열처리하여 상기 유리 기판 상에 보호층을 형성하는 단계; 상기 유리 기판을 열성형하는 단계; 및 상기 보호층을 제거하는 단계; 를 포함하는 윈도우 부재 가공 방법을 제공한다.
상기 실록산 유도체는 실록산 화합물 및 상기 실록산 화합물과 결합된 무기 입자를 포함하고, 상기 무기 입자는 TiO2, SiO2, 및 ZrO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 무기졸 화합물은 SiO2 졸, TiO2 졸, 및 ZrO2 졸 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 보호 코팅제는 상기 실록산 유도체 및 상기 무기졸 화합물을 포함하고, 상기 무기졸 화합물은 상기 실록산 유도체의 중량을 기준으로 50wt% 이상 90wt% 이하로 포함될 수 있다.
상기 보호 코팅제는 SiO2 입자가 결합된 실록산 유도체 및 TiO2 졸을 포함할수 있다.
상기 보호 코팅제는 아크릴레이트 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 보호 코팅제를 제공하는 단계는 스크린 프린팅, 딥코팅, 스핀 코팅, 바코팅, 또는 슬롯 다이 코팅으로 수행될 수 있다.
상기 보호층을 형성하는 단계는 상기 보호 코팅제를 열경화하는 단계를 포함할수 있다.
상기 보호층은 상기 유리 기판의 상부면 및 하부면 상에 배치될 수 있다.
상기 보호층을 형성하는 단계는 상기 유리 기판 상에 제1 서브 보호층을 형성하는 단계 및 상기 제1 서브 보호층 상에 제2 서브 보호층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 서브 보호층과 상기 제2 서브 보호층은 서로 상이한 조성을 갖는 상기 보호 코팅제로 형성될 수 있다.
상기 보호층의 두께는 10㎛ 이상 30㎛ 이하일 수 있다.
상기 열성형하는 단계는 700℃ 이상의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 열성형하는 단계는 상기 유리 기판에 압력을 제공하는 단계를 포함할 수있다.
상기 보호층을 제거하는 단계는 상기 열성형된 유리 기판에 강염기 용액을 제공하는 방법으로 수행될 수 있다.
상기 보호층을 제거하는 단계는 상기 열성형된 유리 기판에 KOH, NaOH, 또는 TMAH(tetramethylammonium hydroxide) 용액을 제공하는 것일 수 있다.
상기 유리 기판을 절단하는 단계를 더 포함하고, 상기 절단하는 단계는 상기 보호 코팅제를 제공하는 단계 이전 또는 상기 보호층을 형성하는 단계 이후에 수행될 수 있다.
상기 보호층을 제거하는 단계 이후에 상기 유리 기판을 강화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 실시예는 실록산 유도체 및 무기졸 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 보호 코팅제를 유리 기판에 제공하는 단계; 제공된 상기 보호 코팅제를 열경화하여 상기 유리 기판 상에 보호층을 형성하는 단계; 상기 유리 기판이 적어도 하나의 굴곡부를 포함하도록 상기 유리 기판을 열성형하는 단계; 및 상기 보호층을 제거하는 단계; 를 포함하는 윈도우 부재 가공 방법을 제공한다.
상기 실록산 유도체는 실록산 화합물, 및 상기 실록산 화합물과 결합되고 TiO2, SiO2, 및 ZrO2 중 선택되는 적어도 하나의 무기 입자를 포함하고, 상기 무기졸 화합물은 SiO2 졸, TiO2 졸, 및 ZrO2 졸 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 열성형하는 단계는 700℃ 이상의 온도에서 상기 유리 기판에 압력을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법은 실록산 유도체 또는 무기졸을 포함하는 보호 코팅제로 형성된 보호층을 유리 기판에 제공하는 단계를 포함하여 고온의 열성형 공정에서도 유리 기판의 표면을 보호할 수 있다.
일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법은 유리 기판의 열성형 공정 이전에 보호층을 유리 기판에 제공하고, 열성형 공정 이후에 제공된 보호층을 제거함으로써 열성형 공정 이후의 유리 기판의 표면 가공을 위한 추가 연마 공정을 생략할 수 있다.
도 1은 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법으로 제조된 윈도우 부재를 포함하는 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 일 실시예의 윈도우 부재의 가공 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3a 내지 도 3d는 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법의 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 열성형된 윈도우 부재의 실시예들을 나타낸 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 보호층을 포함한 윈도우 부재의 단면의 일부를 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법의 단계를 나타낸 블록도이다.
도 7은 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8a 및 도 8b는 열성형 단계 이후의 윈도우 부재의 표면을 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 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 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분의 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 부재 가공 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법으로 가공된 윈도우 부재(WM)를 포함하는 표시 장치(DD)의 사시도이다. 도 1에 도시된 표시 장치(DD)는 표시 모듈(DM) 및 표시 모듈(DM) 상에 배치된 윈도우 부재(WM)를 포함할 수 있다. 표시 모듈(DM)은 이미지를 생성하며, 도 1에서 제3 방향(DR3)인 전면으로 생성된 이미지를 제공할 수 있다. 표시 모듈(DM)은 플렉서블한 것일 수 있다.
표시 모듈(DM)은 표시 패널 및 기능성 부재들을 포함하는 것일 수 있다. 표시패널은 예를 들어, 유기 전계 발광 표시패널(organic electroluminescence display panel), 액정표시패널(liquid crystal display panel), 전자잉크 표시패널(electronic ink display panel), 전기습윤 표시패널(electrowetting display panel), 전기영동 표시패널 (electrophoretic display panel) 등일 수 있다. 표시 패널은 플렉서블한 것일 수 있다. 하지만 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 표시 패널은 리지드한 것일 수 있다.
표시 모듈(DM)은 기능성 부재들로 보호필름, 입력감지유닛, 및 광학부재 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 하지만, 실시예는 이에 제한되지 않으며, 표시 모듈(DM)은 제시된 부재 이외에 추가의 기능성 부재들을 더 포함할 수 있다. 기능성 부재들 각각은 플렉서블한 성질을 가질 수 있다. 보호필름은 외부의 충격으로부터 표시 패널을 보호하는 것일 수 있다. 광학부재는 편광자, 광보상층, 위상지연자 등을 포함할 수 있다. 입력감지유닛은 예를 들어 터치센싱유닛일 수 있으며, 그 종류가 제한되지 않고 정전용량 방식, 전자기 유도 방식 터치센싱유닛일 수 있다. 기능성 부재들은 표시 패널 상에 배치될 수 있다.
표시 모듈(DM)에서 표시 패널과 기능성 부재들은 광학 투명 접착부재(Optical Clear Adhesive, OCA)를 통해 결합될 수 있다. 또한, 실시예는 이에 제한되지 않고, 기능성 부재들 중 어느 하나의 부재는 인접하는 기능성 부재 상에 직접 형성될 수 있다.
표시 모듈(DM) 상에는 윈도우 부재(WM)가 배치될 수 있다. 윈도우 부재(WM)는 표시 모듈(DM) 상에 배치되어 표시 모듈(DM)을 보호하는 보호 기판의 역할을 할 수 있다. 또한 윈도우 부재(WM)는 표시 장치(DD)의 전면을 구성하여 표시 장치(DD)에서 사용자의 정보 입력을 위한 입력면/터치면/표시면을 제공할 수 있다. 윈도우 부재(WM)는 플렉서블한 것일 수 있다. 또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 표시 모듈(DM)과 윈도우 부재(WM) 사이에는 광학 투명 접착부재가 더 배치될 수 있다.
한편, 도 1에서는 이미지가 제공되는 방향인 제3 방향(DR3)으로 볼록한 곡면을 갖는 표시 장치(DD)를 도시하고 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 표시 장치(DD)는 이미지가 제공되는 표시면이 오목한 곡면을 갖는 것이거나, 또는 표시면이 적어도 하나의 평면부와 적어도 하나의 곡면부를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 표시 장치(DD)의 형상에 대응하여 윈도우 부재(WM)의 형상은 제3 방향(DR3)으로 볼록한 곡면을 갖는 것일 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 바와 달리 오목한 곡면을 갖는 것이거나, 복수의 곡면부를 갖는 것일 수 있다. 일 실시예에서 윈도우 부재(WM)는 열성형 공정을 이용하여 다양한 곡면을 갖도록 가공될 수 있다.
다양한 형상을 갖도록 가공된 윈도우 부재(WM)를 포함하는 표시 장치(DD)는 휴대용 단말기, 차량용 네비게이션, 차량 내부의 개인용 디스플레이 등으로 사용될 수 있다.
도 2는 일 실시예의 윈도우 부재(WM)의 가공 방법을 나타낸 순서도이다. 도 3a 내지 도 3d는 일 실시예의 윈도우 부재(WM)의 가공 방법의 각 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예의 윈도우 부재(WM)의 가공 방법은 보호 코팅제를 유리 기판에 제공하는 단계(S100), 유리 기판 상에 보호층을 형성하는 단계(S150), 유리 기판을 열성형하는 하는 단계(S300), 및 보호층을 제거하는 단계(S500)를 포함하는 것일 수 있다.
보호 코팅제를 유리 기판에 제공하는 단계(S100)는 베이스 기판인 유리 기판(BS)에 보호 코팅제(PS)를 코팅하는 단계를 나타내는 것일 수 있다. 도 3a에서는 보호 코팅제(PS)를 딥코팅(Dip coating)방법으로 유리 기판(BS)에 제공하는 단계를 예시적으로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 보호 코팅제(PS)를 유리 기판(BS)에 제공하는 단계(S100)는 딥코팅 방법 이외에 스크린 프린팅(screen printing)법, 스핀 코팅(spin-coating)법, 바코팅(bar coating)법, 슬롯 다이 코팅(slot die coating)법 등을 이용하여 수행될 수 있다. 한편, 예시되지는 않았으나 공지된 다양한 코팅법을 이용하여 보호 코팅제(PS)를 유리 기판(BS)에 제공할 수 있다.
한편, 보호 코팅제(PS)를 딥코팅 방법으로 유리 기판(BS)에 제공하는 경우 유리 기판(BS) 전체를 감싸는 보호층(PL, 도 3b)을 한번의 코팅 공정으로 형성할 수 있다. 또한, 보호 코팅제(PS)를 스크린 프린팅 방법으로 유리 기판(BS)에 제공하는 경우 유리 기판(BS) 상에 보호층(PL, 도 3b)이 충분한 두께를 가지도록 형성할 수 있어, 윈도우 부재 가공 공정 동안 우수한 내구성을 갖는 보호층(PL, 도 3b)을 제공할 수 있다.
보호 코팅제(PS)가 제공되는 유리 기판(BS)은 플랫한 기판일 수 있다. 즉, 유리 기판(BS)은 성형 공정이 진행되기 전의 상태로 제공되는 것일 수 있다. 한편, 유리 기판(BS)은 절단 공정 전의 마더 글래스(mother glass) 이거나 또는 마더 글래스를 컷팅한 후의 절단된 글래스일 수 있다. 즉, 보호 코팅제(PS)를 유리 기판(BS)에 제공하는 단계는 절단 공정 이전에 수행되거나 또는 절단 공정 이후에 수행되는 것일 수 있다. 즉, 유리 기판을 절단하는 공정은 보호 코팅제를 제공하는 단계(S100) 이전에 수행되거나, 또는 보호층을 형성하는 단계(S150) 이후에 수행되는 것일 수 있다.
한편, 절단 공정은 마더 글래스를 용도에 맞게 절단된 글래스로 컷팅하는 것뿐만 아니라 표시 장치에 필요한 다양한 형태의 홀을 유리 기판에 형성하는 공정을 포함하는 것일 수 있다.
보호 코팅제(PS)는 실록산 유도체 및 무기졸 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 보호 코팅제(PS)는 실록산 유도체 및 무기졸 화합물을 모두 포함하는 것이거나, 또는 무기졸 화합물 및 실록산 유도체 중 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로 보호 코팅제(PS)는 무기졸 화합물만을 포함하고 실록산 유도체를 포함하지 않을 수 있다.
보호 코팅제(PS)에 포함된 실록산 유도체는 실록산 화합물 및 실록산 화합물과 결합된 무기 입자를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 실록산 유도체는 실록산 화합물과 무기 입자가 화학적으로 서로 결합된 상태의 실록산 중합체일 수 있다. 구체적으로, 실록산 유도체는 무기 입자와 실록산 화합물이 일체로 형성된 실록산 중합체일 수 있다.
실록산 유도체는 무기 입자로 SiO2, TiO2, 및 ZrO2 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 실록산 유도체를 구성하는 실록산 화합물은 실록산 고분자 또는 실록산 올리고머일 수 있다. 예를 들어, 실록산 유도체는 무기 입자로 SiO2를 포함한 실록산 화합물, 무기 입자로 TiO2를 포함한 실록산 화합물, 또는 무기 입자로 ZrO2를 포함한 실록산 화합물일 수 있다.
무기졸은 졸(Sol) 상태로 제공된 무기 입자를 나타내는 것일 수 있다. 무기졸은 베이스가 되는 모노머에 무기 입자가 분산된 상태로 제공되는 것일 수 있다. 예를 들어, 무기졸은 SiO2 졸, TiO2 졸, 및 ZrO2 졸 중 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
예를 들어, 무기졸은 실록산계 모노머 또는 아크릴계 모노머를 베이스로 사용한 것일 수 있다. 구체적으로, 무기졸의 베이스가 되는 모노머는 아크릴릭실록산(Acrylic siloxane) 모노머, 다관능 아크릴레이트 모노머(예를 들어, 3관능 아크릴레이트 모노머), 또는 PETA(Pentaerylthritol triacrylate) 모노머일 수 있다.
한편, 아크릴릭실록산 모노머는 ZrO2 졸의 베이스 모노머로 사용되고, 3관능 아크릴레이트 모노머는 TiO2 졸의 베이스 모노머로 사용되고, PETA 모노머는 SiO2 졸의 베이스 모노머로 사용될 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법에서 사용된 보호 코팅제(PS)는 실록산 화합물과 무기졸을 모두 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 보호 코팅제(PS)는 무기 입자로 SiO2를 포함하는 실록산 화합물 및 TiO2 졸을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 무기 입자로 SiO2를 포함하는 실록산 화합물에 ZrO2 졸 또는 SiO2 졸을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 일 실시예에서 보호 코팅제(PS)는 무기 입자로 ZrO2를 포함한 실록산 화합물 및 ZrO2 졸을 포함하거나, 무기 입자로 ZrO2를 포함한 실록산 화합물에 ZrO2 졸 및 SiO2 졸을 포함하는 것일 수 있다.
한편, 보호 코팅제(PS)의 구성은 상술한 구성의 조합에 한정되는 것은 아니며, 무기 입자가 결합된 실록산 화합물과 무기졸 화합물의 다양한 조합이 제공될 수 있다. 예를 들어, 보호 코팅제(PS)는 서로 상이한 복수의 실록산 유도체를 포함하거나, 또는 서로 상이한 복수의 무기졸 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 보호 코팅제(PS)는 복수의 실록산 유도체 및 복수의 무기졸 화합물 중 선택되는 적어도 하나의 실록산 유도체 및 적어도 하나의 무기졸 화합물을 포함할 수 있다.
일 실시예에서 보호 코팅제(PS)는 실록산 유도체 및 무기졸 화합물을 모두 포함하고, 무기졸 화합물은 실록산 유도체 중량을 기준으로 50wt% 이상 90wt% 이하로 포함될 수 있다. 무기졸 화합물이 50wt% 미만으로 포함될 경우 보호 코팅제(PS)로 형성된 보호층(PL)의 내열성이 저하될 수 있다. 또한, 무기졸 화합물이 90wt% 초과로 포함될 경우 유리 기판(BS)에 대한 보호층(PL)의 밀착력이 저하될 수 있다.
일 실시예에서 보호 코팅제(PS)는 유기 화합물을 더 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예의 유리 기판의 가공 방법에 사용된 보호 코팅제(PS)는 아크릴레이트 화합물을 더 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 보호 코팅제(PS)는 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 더 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 보호 코팅제(PS)는 실록산 유도체 및 무기졸 화합물 중 적어도 하나를 포함하고, 아크릴레이트 화합물을 더 포함하는 것일 수 있다. 보호 코팅제(PS)는 실록산 유도체, 무기졸, 및 아크릴레이트 화합물을 모두 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예에서 보호 코팅제(PS)는 유기 화합물을 더 포함하여 유리 기판(BS)에 대한 보호 코팅제(PS)의 밀착력을 높이고 보호층(PL)의 완충력을 증가시킬 수 있다.
보호 코팅제(PS)는 개시제를 더 포함하는 것일 수 있다. 보호 코팅제(PS)는 개시제를 더 포함하여 열경화 공정을 이용하여 유리 기판(BS) 상에 보호층(PL, 도 3b)을 형성할 수 있다. 보호 코팅제(PS)는 개시제로 부틸 티타네이트(butyl titanate)를 더 포함할 수 있다.
한편, 보호 코팅제(PS)는 파우더 형태로 제공되는 무기 입자를 더 포함할 수 있다. 보호 코팅제(PS)는 추가적으로 SiO2 입자, TiO2 입자, 및 ZrO2 입자 중 적어도 나를 더 포함할 수 있다. 보호 코팅제(PS)는 무기 입자를 더 포함하여 보호층(PL)의 표면 경도를 보다 향상시킬 수 있다.
보호 코팅제(PS)는 공지의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 보호 코팅제(PS)는 분산제, 레벨링제, 또는 계면활성제 등을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 보호 코팅제(PS)는 무기 입자의 상용성을 증가시키고 유리 기판에 대한 코팅성을 향상시키기 위하여 공지의 첨가제들을 추가적으로 포함할 수 있다.
도 2의 도시를 참조하면, 일 실시예의 윈도우 부재의 가공 방법은 제공된 보호 코팅제를 열처리하여 보호층을 형성하는 단계(S150)를 포함할 수 있다. 유리 기판(BS)에 제공된 보호 코팅제(PS)를 열처리하는 것은 보호 코팅제(PS)를 열경화하여 유리 기판(BS) 상에 고형화된 보호층(PL)을 형성하는 것일 수 있다. 열처리는 200℃ 이상의 고온에서 진행될 수 있다. 예를 들어, 유리 기판(BS)에 제공된 보호 코팅제(PS)는 200℃에서 30분 동안 열처리하여 보호층(PL)을 형성할 수 있다.
보호층(PL)은 유리 기판(BS)의 상부면 및 하부면 상에 모두 배치될 수 있다. 또한, 보호층(PL)은 노출된 유리 기판(BS)의 측면을 감싸고 배치될 수 있다.
보호층(PL)은 노출된 유리 기판(BS)의 표면을 감싸도록 배치되어 이후 진행되는 윈도우 부재 가공 방법의 공정 단계에서 유리 기판(BS)의 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
보호층(PL)은 10㎛ 이상 30㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다. 한편, 보호층(PL)의 두께는 유리 기판(BS) 상에 형성된 보호층(PL)의 평균 두께를 의미하는 것일 수 있다. 보호층(PL) 두께가 10㎛ 미만인 경우 윈도우 부재의 가공 방법의 공정 단계에서 유리 기판(BS)의 표면을 보호하기 위한 강도를 유지할 수 없다. 즉, 보호층(PL)의 두께가 10㎛ 미만인 경우 열성형시 사용한 장비의 가압 지그(도 3b) 또는 지지 플레이트(도 3b)의 금형 자국이 그대로 윈도우 부재에 전사될 수 있다.
또한, 보호층(PL)의 두께가 30㎛ 초과인 경우 충분히 경화되지 않은 보호층(PL)의 일부가 열성형용 금형 측으로 전사되는 문제가 발생할 수 있다.
보호층(PL)은 유리 기판(BS) 상에 하나의 층으로 형성될 수 있다. 또한, 일 실시예에서 보호층(PL)은 복수의 층으로 유리 기판(BS) 상에 제공될 수 있다. 도 5a 및 도 5b는 보호층(PL)이 형성된 유리 기판(BS)의 일부를 예시적으로 나타낸 단면도이다. 도 5a는 유리 기판(BS) 상에 보호층(PL)이 한 개의 층으로 제공된 경우를 나타낸 것이고, 도 5b는 유리 기판(BS) 상에 보호층(PL-1)이 두 개의 층으로 제공된 경우를 나타낸 것이다.
도 5b를 참조하면, 보호층(PL-1)은 유리 기판(BS)에 인접하여 형성된 제1 서브 보호층(PL-a)과 제1 서브 보호층(PL-a) 상에 배치된 제2 서브 보호층(PL-b)을 포함할 수 있다. 제1 서브 보호층(PL-a)과 제2 서브 보호층(PL-b)은 서로 상이한 물성을 갖는 보호층들일 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 보호층(PL-a)과 제2 서브 보호층(PL-b)의 경도(hardness) 또는 열분해 온도는 서로 상이할 수 있다. 구체적으로 제1 서브 보호층(PL-a)은 제2 서브 보호층(PL-b)과 비교하여 완충(buffer) 성능이 우수한 것일 수 있다. 또한, 제2 서브 보호층(PL-b)은 제1 서브 보호층(PL-a)과 비교하여 표면 경도 및 내열성이 우수한 것일 수 있다. 한편, 열성형 단계 이후에 보호층(PL-1)이 유리 기판(BS)으로부터 탈착이 용이하도록 하기 위하여 유리 기판(BS)에 대한 제1 서브 보호층(PL-a)의 접착력이 조절될 수 있다.
제1 서브 보호층(PL-a)과 제2 서브 보호층(PL-b)은 서로 상이한 보호 코팅제(PS)를 제공하여 형성된 것일 수 있다. 제1 서브 보호층(PL-a)과 제2 서브 보호층(PL-b)은 서로 상이한 조성을 갖는 보호 코팅제(PS)를 제공하여 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 보호층(PL-a)과 제2 서브 보호층(PL-b)은 서로 상이한 무기졸을 포함하는 보호 코팅제로 각각 형성된 것일 수 있다. 또한, 제1 서브 보호층(PL-a)과 제2 서브 보호층(PL-b)은 서로 상이한 무기입자를 포함하는 실록산 유도체를 포함하는 보호 코팅제로 각각 형성된 것일 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 일 실시예의 윈도우 부재를 가공 하는 방법은 유리 기판을 열성형하는 단계(S300)를 포함할 수 있다. 보호층(PL)이 형성된 유리 기판(BS)은 열성형 공정단계에서 다양한 형상으로 가공될 수 있다. 예를 들어, 유리 기판(BS)은 적어도 하나의 굴곡부를 포함하도록 가공될 수 있다. 구체적으로, 유리 기판(BS)은 적어도 하나의 곡면부를 포함하도록 가공될 수 있다.
열성형 공정은 열성형 지그를 이용하여 수행될 수 있다. 도 3b를 참조하면, 보호층(PL)이 형성된 유리 기판(BS)은 가압 지그(JG)와 지지 플레이트(JP) 사이에 배치되어 지지 플레이트(JP) 상에 제공되는 홈의 형상에 대응하는 형상을 갖도록 가공될 수 있다.
유리 기판을 열성형하는 단계(S300)는 고온 및 고압의 조건에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 유리 기판을 열성형하는 단계(S300)는 700 이상의 고온 및 최대 압력 0.6Mpa 이하의 고압 조건에서 수행될 수 있다. 한편, 유리 기판을 열성형하는 단계(S300)에서의 고온 및 고압 조건은 사용된 유리 기판의 재질, 사용되는 열성형 장비의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 온도 조건은 상술한 700 보다 낮을 수 있다. 또한 고압 조건은 최대 압력이 0.6Mpa 보다 큰 것일 수 있다. 구체적으로 최대 압력 조건은 1.0Mpa 이상일 수 있다.
일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법은 유리 기판(BS)에 보호 코팅제(PS)를 제공하여 보호층(PL)을 형성하는 단계(S100, S150)를 포함하여, 열성형하는 단계(S300) 동안 유리 기판(BS)의 표면을 보호할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법은 유리 기판(BS) 상에 보호층(PL)을 형성하는 단계를 포함함으로써 고온 및 고압 조건에서 가압 지그(JG) 또는 지지 플레이트(JP)에 의해 유도될 수 있는 금형 자국이 유리 기판(BS)에 생성되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법으로 가공된 윈도우 부재(WM)는 열성형 단계(S300) 이후에 금형 자국을 없애기 위한 추가의 표면 연마 공정을 생략할 수 있다.
한편, 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법에 사용된 보호 코팅제(PS)는 무기 입자를 포함하는 실록산 유도체, 또는 무기졸 화합물을 포함하는 것으로 열성형 단계(S300)에서의 고온 조건에 대하여 열안정성을 갖는 보호층(PL)을 제공할 수 있다.
구체적으로 아래 표 1을 참조하면, 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법에서 보호 코팅제로 사용된 실록산 유도체는 700℃ 이상의 고온에서도 우수한 열안정성을 갖는 것을 알 수 있다. 표 1은 TGA(Thermogravimetric Analysis) 결과를 나타낸 것으로, 손실 중량(%)은 초기 중량 대비 700℃까지 승온하여 열분해된 중량을 나타낸 것이다.
구분 실록산 유도체 실시예 실록산 화합물 실록산 아크릴레이트
손실 중량(%) 40 55 70
표 1의 결과를 참조하면, 실록산 유도체 실시예가 40%로 가장 낮은 값을 나타내는 것으로부터 실록산 화합물 단독, 또는 실록산 아크릴레이트 공중합체 화합물에 비하여 고온에서 양호한 내열성을 갖는 것을 확인할 수 있다.
한편, 유리 기판(BS)의 표면은 보호층(PL)으로 보호되어 열성형 공정이 진행된 이후에도 열성형 공정 이전과 동등 수준의 투명성과 표면 거칠기(roughness)를 유지할 수 있다. 또한, 유리 기판(BS)의 표면은 보호층(PL)으로 보호되어 열성형 공정이 진행된 이후에도 열성형 공정 이전과 동등 수준의 헤이즈 및 황색화도 값을 나타내어 고온 고압의 열성형 공정 진행 시에도 광학 특성이 유지될 수 있다.
유리 기판을 열성형하는 단계(S300) 동안 유리 기판(BS) 상에 배치된 보호층(PL)은 열성형하는 단계(S300) 이후에 제거될 수 있다. 일 실시예의 윈도우 부재의 가공 방법은 유리 기판을 열성형하는 단계(S300) 이후에 보호층을 유리 기판에서 제거하는 단계(S500)를 포함할 수 있다.
도 3c는 보호층을 유리 기판에서 제거하는 단계(S500)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 보호층(PL)을 제거하기 위하여 세정액(CS)이 제공될 수 있다. 도 3c에서는 열성형된 유리 기판(BS')으로부터 보호층(PL)을 제거하기 위하여, 열성형된 유리 기판(BS')을 세정액(CS)에 침지하는 방법을 도시하였다. 하지만 세정액(CS)을 제공하는 방법은 도 3c에 도시된 방법에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서 세정액(CS)은 강염기 용액일 수 있다. 즉, 보호층(PL)을 제거하는 단계(S500)는 열성형된 유리 기판(BS')에 강염기 용액을 제공하는 것일 수 있다. 예를 들어, 보호층(PL)을 제거하는 단계(S500)는 열성형된 유리 기판(BS')에 KOH 용액, NaOH 용액, 또는 TMAH(tetramethylammonium hydroxide) 용액을 제공하는 것일 수 있다. 보호층(PL)을 제거하는 단계(S500)에 사용된 강염기 용액은 물을 기준으로 20wt%의 농도를 갖는 것일 수 있다.
보호층(PL)을 제거하는 단계(S500)는 초음파 세척 단계를 포함하는 것일 수 있다. 보호층(PL)을 제거하는 단계(S500)는 강염기 용액인 세정액(CS) 내에 열성형된 유리 기판(BS')을 침지시키고 초음파 세정 방법으로 보호층(PL)을 제거하는 것일 수 있다. 보호층(PL)을 제거하는 단계(S500)는 60℃ 내지 70℃의 온도 조건에서 수행되는 것일 수 있다.
도 3d는 보호층(PL)을 제거하는 단계(S500) 이후에 최종적으로 제공된 윈도우 부재(WM)를 나타낸 것이다. 윈도우 부재(WM)는 열성형된 유리 기판(BS')에서 보호층(PL)이 제거된 상태를 나타낸 것일 수 있다. 열성형하는 단계(S300)를 포함하는 윈도우 부재 가공 방법으로 가공된 윈도우 부재(WM)는 표시 장치(DD, 도 1)에 포함될 수 있다.
한편, 도 3d에서 윈도우 부재(WM)는 하나의 층으로 도시되었으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 윈도우 부재(WM)는 유리 기판 상에 형성된 적어도 하나의 기능층을 포함하는 것일 수 있다. 적어도 하나의 기능층은 하드 코팅층, 오염 방지층, 표면 보호층 등일 수 있다.
또한, 도 3d는 윈도우 부재의 형상을 예시적으로 나타낸 것으로 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법으로 가공된 윈도우 부재의 형상이 도 3d에 도시된 것에 제한되는 것은 아니다.
도 4a 내지 도 4d는 다양한 형상을 갖는 윈도우 부재의 실시예들을 예시적으로 나타낸 것이다. 도 4a에 도시된 윈도우 부재(WM-1) 실시예는 비벤딩 영역(NBA)과 두 개의 벤딩 영역(BA1, BA2)들을 포함하고, 두 개의 벤딩 영역(BA1, BA2)들 각각은 비벤딩 영역(NBA)의 일측 및 타측에서 벤딩된 것일 수 있다.
도 4b의 윈도우 부재(WM-2)는 비벤딩 영역(NBA)의 일측에서 벤딩된 하나의 벤딩 영역(BA)을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 도 4c는 비벤딩 영역(NBA)의 네 개의 측면에서 각각 벤딩된 4 개의 벤딩 영역들(BA1, BA2, BA3, BA4)을 포함하는 윈도우 부재(WM-3)를 나타낸다. 도 4a 내지 도 4c에서 벤딩 영역들은 비벤딩 영역에서 연장되어 벤딩된 곡면부들일 수 있다.
한편, 도 4d에 도시된 윈도우 부재(WM-4) 실시예에서, 벤딩 영역(BA1, BA2)은 비벤딩 영역(NBA)의 양측에서 각각 절곡되어 형성된 부분일 수 있다. 벤딩 영역(BA1, BA2)들은 각각 비벤딩 영역(NBA)의 측면에서 직각으로 꺽어져 형성된 것일 수 있다. 즉, 벤딩 영역(BA1, BA2)과 비벤딩 영역(NBA)의 경계에 해당하는 엣지(ED)는 직각으로 꺽어진 형태로 제공되는 것일 수 있다.
다만, 도 4d에서 벤딩 영역(BA1, BA2)이 비벤딩 영역(NBA)의 측면에서 직각으로 꺽인 것으로 도시되었으나, 비벤딩 영역(NBA)과 벤딩 영역(BA1, BA2)이 연결되는 부분에서 비벤딩 영역(NBA)과 벤딩 영역(BA1, BA2) 사이에 곡면부가 포함될 수 있다. 예를 들어, 비벤딩 영역(NBA)에서 벤딩 영역(BA1, BA2)으로 이어지는 부분에서는 소정의 곡률 반경을 갖는 곡면부가 필수적으로 포함될 수 있다. 구체적으로 비벤딩 영역(NBA)과 벤딩 영역(BA1, BA2) 사이에는 곡률 반경이 0.05mm 이하인 곡면부가 포함될 수 있다. 즉, 도 4d에서 엣지(ED)는 소정의 곡률 반경을 갖는 곡면일 수 있다.
미세한 곡률 반경을 갖는 곡면부는 윈도우 부재(WM-4)의 가공 공정에서 벤딩 영역(BA1, BA2)을 안정적으로 형성하기 위하여 도입되는 부분일 수 있다. 한편, 벤딩 영역(BA1, BA2)과 비벤딩 영역(NBA) 사이에 제공되는 곡면부의 곡률 반경은 상술한 수치에 한정되지 않으며, 0.05mm 보다 큰 곡률 반경을 가질 수도 있다.
도 6은 도 2에 도시된 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법에서의 각 단계를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 6에서는 도 2의 순서도에 도시된 각 단계에 대응하도록, 가공 전의 유리 기판(BS)에 보호 코팅제를 제공하는 단계(S100), 유리 기판을 열성형 하는 단계(S300), 및 보호층을 제거하는 단계(S500)를 수행하는 각 유닛을 블록으로 표시하였다.
도 6을 참조하면, 유리 기판(BS)은 코팅 유닛으로 제공된다. 코팅 유닛에서는유리 기판(BS) 상에 보호 코팅제를 제공하는 단계(S100)와 보호층을 형성하는 단계(S150)가 수행될 수 있다. 한편, 별도의 유닛으로 도시하지 않았으나 코팅 유닛은 보호 코팅제를 열경화하는 경화 유닛을 더 포함하는 것일 수 있다.
한편, 도 6에서는 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법에서 절단 유닛과 가공 유닛에서 수행되는 단계인 절단 단계(S200)가 더 포함되는 것으로 도시하였다. 절단 유닛과 가공 유닛에서는 유리 기판의 절단 또는 홀(Hole) 가공 공정이 수행될 수 있다. 즉, 절단 단계(S200)는 유리 기판을 절단 및 가공하는 단계일 수 있다. 유리 기판을 절단 및 가공하는 단계는 도 6에 도시된 실시예에서와는 달리 코팅 유닛으로 유리 기판(BS)이 제공되기 전에 수행될 수도 있다. 이 경우 유리 기판을 절단하는 단계(S200) 이후에 보호 코팅제를 제공하는 단계(S100)가 수행될 수 있다.
절단 유닛과 가공 유닛에서 가공된 이후에 유리 기판은 순차적으로 예열 유닛, 가압 유닛, 및 냉각 유닛으로 제공될 수 있다. 예열 유닛, 가압 유닛, 및 냉각 유닛은 열성형하는 단계(S300)의 공정이 수행되는 블럭일 수 있다.
예열 유닛, 가압 유닛, 및 냉각 유닛을 거쳐 열성형된 유리 기판은 코팅층 제거 유닛으로 제공된다. 코팅층 제거 유닛에서 보호층을 제거한 유리 기판은 이후 세정 유닛으로 제공될 수 있다. 코팅층 제거 유닛과 세정 유닛에서 보호층을 유리 기판에서 제거하는 단계(S500)가 수행될 수 있다. 유리 기판은 코팅층 제거 유닛과 세정 유닛을 거친 이후에 최종적으로 가공된 윈도우 부재(WM)로 제공될 수 있다.
일 실시예의 윈도우 가공 방법이 수행되는 도 6에 도시된 각 유닛들은 서로 분리된 독립적인 유닛일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 각 유닛들이 서로 연동되어 동작될 수 있으며, 일부 유닛들은 통합된 유닛으로 제공될 수 있다.
도 7은 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법을 나타낸 순서도이다. 도 7에 대한 설명에 있어서 상술한 도 1 내지 도 6에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며 차이점을 위주로 설명한다.
도 7에 도시된 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법은 유리 기판에 보호 코팅제를 제공하는 단계(S100), 제공된 보호 코팅제를 열처리하여 보호층을 형성하는 단계(S150), 유리 기판을 열성형하는 단계(S300), 보호층을 유리 기판에서 제거하는 단계(S500)를 포함한다. 도 7에 도시된 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법은 도 2에 도시된 일 실시예와 비교하여 유리 기판을 강화 처리하는 단계(S700)를 더 포함하는 것일 수 있다. 한편, 도 7에 도시된 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법에서 상술한 도 2의 순서도에서 설명한 단계에 대응하는 단계에 대하여는 도 2에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
유리 기판을 강화 처리하는 단계(S700)는 용융염을 제공하여 유리 기판을 강화하는 단계일 수 있다. 유리 기판을 강화 처리하는 단계(S700)는 LiNO3, NaNO3, KNO3, Li2SO4, Na2SO4, 및 K2SO4 중에서 선택되는 적어도 하나의 강화 용융염을 이용하여 유리 기판을 화학 강화하는 단계를 수행하는 것일 수 있다.
일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법은 유리 기판의 열성형 단계 이전에 보호층을 제공하여 유리 기판의 열성형 공정 수행 동안 유리 기판의 표면을 보호함으로써 금형 자국, 덴트(dent) 등의 외관 불량을 최소화할 수 있다. 또한, 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법은 열성형 단계 이후에 보호층을 제거하는 단계를 포함하여 가공 공정 동안 유리 기판을 보호한 보호층을 완전히 제거함으로써 양호한 표면 특성과 광학 특성을 갖는 윈도우 부재를 제공할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 열성형 공정을 포함한 윈도우 부재 가공 방법으로 가공된 윈도우 부재의 표면을 나타낸 AFM(Atomic Force Microscope) 이미지이다. 도 8a는 종래의 윈도우 부재 가공 방법으로 처리된 윈도우 부재의 표면을 나타낸 것이고, 도 8b는 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법으로 처리된 윈도우 부재의 표면을 나타낸 것이다. 도 8a와 도 8b를 비교하면, 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법으로 가공된 윈도우 부재의 표면이 종래의 가공 방법을 가공된 윈도우 부재의 표면보다 매끄러운 표면 상태를 나타내는 것을 확인 할 수 있다. 즉, 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법의 경우 열성형 공정 중 유리 기판의 표면을 안정적으로 보호해주는 보호층을 제공함으로써 열성형 공정시 발생하는 유리 기판 표면의 변형을 최소화할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법은 무기 입자를 포함하는 실록산 화합물 또는 무기졸 화합물을 포함하는 보호 코팅제로부터 형성된 보호층을 제공하여 고온 고압의 공정 조건에서도 유리 기판을 안정적으로 보호할 수 있다.
한편, 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법은 열성형 공정 이전에 제공되고 열성형 공정 이후에 용이하게 제거되는 보호층을 유리 기판에 제공하는 단계를 포함하여, 유리 기판의 표면 거칠기를 완화하기 위한 추가적인 연마 공정을 생략할 수 있어 윈도우 부재 가공시 생산성을 향상시킬 수 있다.
표 2는 실시예 1 내지 실시예 5에 사용된 보호 코팅제에 포함된 주요 재료를 나타낸 것이다. 또한, 표 3은 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법으로 가공된 윈도우 부재의 실시예와 종래의 윈도우 부재 가공 방법으로 가공된 윈도우 부재의 비교예에 대한 평가 결과를 나타낸 것이다. 실시예 1 내지 실시예 5의 윈도우 부재는 실록산 유도체 및 무기졸을 포함한 보호 코팅제를 이용하여 가공한 것이고, 비교예는 보호 코팅제 제공 없이 열성형 공정을 진행하여 가공된 윈도우 부재이다.
표 2를 참조하면, 실시예 1 및 실시예 3에서는 무기 입자를 포함한 실록산 유도체를 보호 코팅제의 주요 재료로 사용하였으며, 실시예 2 및 실시예 4에서는 무기졸을 보호 코팅제의 주요 재료로 사용하였다. 실시예 5에서는 무기 입자를 포함한 실록산 유도체와 무기졸을 1:1 의 비율로 혼합한 보호 코팅제를 사용하였다. 실시예 1에서 사용된 SiO2 실록산 유도체는 무기 입자로 SiO2-를 포함하는 실록산 화합물이고, 실시예 3에서 사용된 ZrO2 실록산 유도체는 무기 입자로 ZrO2를 포함하는 실록산 화합물을 나타낸 것이다.
한편, 실시예 1 내지 실시예 5에서 사용된 보호 코팅제는 표 2에 제시된 주요 재료 이외에 아크릴 수지, 유기 용제, 분산제, 및 경화제를 더 포함하는 것으로, 실시예 1 내지 실시예 5에서 동일하게 사용되었다.
또한, 실시예 1 내지 실시예 5의 보호 코팅제는 스크린 프린팅법으로 유리 기판에 제공되었으며, 경화 후 보호층의 두께는 10~15㎛가 되도록 제공되었다.
구분 보호층의 주요 재료
실시예 1 SiO2 실록산 유도체
실시예 2 ZrO2 졸
실시예 3 ZrO2 실록산 유도체
실시예 4 TiO2 졸
실시예 5 TiO2 졸 / SiO2 실록산 유도체
표 3에서 제시된 평가 결과에서 외관 불량은 열성형 전후의 유리 기판의 표면 상태를 육안으로 관찰하여 나타낸 것이다. 외관 불량에 대하여 "OK"는 육안으로 관찰되는 불량 상태가 없는 양호한 상태를 나타낸 것이다.
표면 거칠기는 윈도우 부재 가공 공정이 완료된 이후의 윈도우 부재 표면의 거칠기 값을 나타낸 것이다. Ra와 Rz는 각각 표면 거칠기 값의 평균 값을 구하는 방법의 차이에 해당한다.
광학 특성은 투과도, 헤이즈(haze), 및 황색도(YI : Yellow index)로 평가하였다. 또한, 표면 성분은 실시예에 대하여 보호 코팅제 제공 전의 유리 기판의 표면과 열성형 공정 수행 후 보호층을 제거한 유리 기판 표면의 FT-IR 피크의 매칭 정도를 피크 매칭률(%)로 나타내었다.
열안정성은 TGA(Thermogravimetric Analysis) 결과를 나타낸 것으로, 보호코팅층의 초기 중량을 기준으로 700℃까지 승온한 후 남아있는 잔류량의 중량비를 나타내었다.
구분 비교예 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
외관 불량 열성형 후 - OK OK OK OK OK
보호층제거 후 - OK OK OK OK OK
표면 거칠기 Ra(㎛) 0.25 0.06 0.09 0.06 0.06 0.06
Rz(㎛) 6.43 0.68 1.09 0.74 0.72 0.70
광학 특성 투과도(%) 92.2 92.4 92.4 92.4 92.4 92.4
헤이즈(%) 0.21 0.28 0.25 0.25 0.28 0.25
YI 0.67 0.65 0.65 0.65 0.66 0.64
표면 성분 피크매칭률(%) - 100 100 100 100 100
열안정성 잔류량(%) 65.5 68.2 64.9 67.5 66.1
표 3의 결과를 참조하면, 윈도우 가공 공정에서 보호층을 제공하여 열성형 공정을 진행하고 이후 보호층을 제거한 일 실시예의 윈도우 가공 방법으로 가공된 실시예의 윈도우 부재는 비교예와 비교하여 양호한 표면 거칠기 값을 갖는 것을 알 수 있다. 즉, 일 실시예의 윈도우 가공 방법은 열성형 단계에서 발생할 수 있는 유리 기판의 표면 불량을 방지할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예들은 보호층을 이용하지 않은 종래의 윈도우 부재 가공 방법으로가공된 윈도우 부재인 비교예와 유사한 투과도, 헤이즈, 황색화도를 나타내는 것을 알 수 있다. 표면 성분 분석 결과에서도 윈도우 부재의 표면에 잔류하는 보호층 성분이 검출되지 않아 보호층 제거 공정에서 보호층이 효과적으로 제거된 것을 알 수 있다.
열안정성을 평가한 TGA 테스트 이후의 잔류량을 보면 실시예 1 내지 실시예 5 모두에서 65% 이상으로 높은 잔류량을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 실시예 1 내지 실시예 5에서 사용된 보호층은 높은 열안정성을 갖는 것을 알 수 있다.
즉 일 실시예의 윈도우 부재 가공 방법은 열성형 공정 진행 시에 실록산 유도체 및 무기졸 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 보호 코팅제를 이용하여 보호층을 형성하고 형성된 보호층을 열성형 공정 이후에 제거함으로써 고온 고압의 공정 조건에서 유리 기판을 효과적으로 보호하여 열성형 공정 이후에 추가적인 가공 공정 없이 우수한 외관 특성을 갖는 윈도우 부재를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DD : 표시 장치 DM : 표시 모듈
WM : 윈도우 부재 PL : 보호층
BS : 유리 기판

Claims (20)

  1. 실록산 유도체, 및 무기졸 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 보호 코팅제를 유리 기판에 제공하는 단계;
    제공된 상기 보호 코팅제를 열처리하여 상기 유리 기판 상에 보호층을 형성하는 단계;
    상기 유리 기판을 열성형하는 단계; 및
    상기 보호층을 제거하는 단계; 를 포함하는 윈도우 부재 가공 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 실록산 유도체는 실록산 화합물 및 상기 실록산 화합물과 결합된 무기 입자를 포함하고,
    상기 무기 입자는 TiO2, SiO2, 및 ZrO2 중 적어도 하나를 포함하는 윈도우 부재 가공 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 무기졸 화합물은 SiO2 졸, TiO2 졸, 및 ZrO2 졸 중 적어도 하나를 포함하는 윈도우 부재 가공 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 보호 코팅제는 상기 실록산 유도체 및 상기 무기졸 화합물을 포함하고,
    상기 무기졸 화합물은 상기 실록산 유도체의 중량을 기준으로 50wt% 이상 90wt% 이하로 포함된 윈도우 부재 가공 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 보호 코팅제는 SiO2 입자가 결합된 실록산 유도체 및 TiO2 졸을 포함하는 윈도우 부재 가공 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 보호 코팅제는 아크릴레이트 화합물을 더 포함하는 윈도우 부재 가공 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 보호 코팅제를 제공하는 단계는 스크린 프린팅, 딥코팅, 스핀 코팅, 바코팅, 또는 슬롯 다이 코팅으로 수행되는 것인 윈도우 부재 가공 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 보호층을 형성하는 단계는 상기 보호 코팅제를 열경화하는 단계를 포함하는 윈도우 부재 가공 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 유리 기판의 상부면 및 하부면 상에 배치된 윈도우 부재 가공 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 보호층을 형성하는 단계는
    상기 유리 기판 상에 제1 서브 보호층을 형성하는 단계 및 상기 제1 서브 보호층 상에 제2 서브 보호층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 서브 보호층과 상기 제2 서브 보호층은 서로 상이한 조성을 갖는 상기 보호 코팅제로 형성된 윈도우 부재 가공 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 보호층의 두께는 10㎛ 이상 30㎛ 이하인 윈도우 부재 가공 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 열성형하는 단계는 700℃ 이상의 온도에서 수행되는 윈도우 부재 가공 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 열성형하는 단계는 상기 유리 기판에 압력을 제공하는 단계를 포함하는 윈도우 부재 가공 방법.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 보호층을 제거하는 단계는 상기 열성형된 유리 기판에 강염기 용액을 제공하는 방법으로 수행되는 것인 윈도우 부재 가공 방법.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 보호층을 제거하는 단계는 상기 열성형된 유리 기판에 KOH, NaOH, 또는 TMAH(tetramethylammonium hydroxide) 용액을 제공하는 것인 윈도우 부재 가공 방법.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 유리 기판을 절단하는 단계를 더 포함하고,
    상기 절단하는 단계는 상기 보호 코팅제를 제공하는 단계 이전 또는 상기 보호층을 형성하는 단계 이후에 수행되는 윈도우 부재 가공 방법.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 보호층을 제거하는 단계 이후에 상기 유리 기판을 강화하는 단계를 더 포함하는 윈도우 부재 가공 방법.
  18. 실록산 유도체 및 무기졸 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 보호 코팅제를 유리 기판에 제공하는 단계;
    제공된 상기 보호 코팅제를 열경화하여 상기 유리 기판 상에 보호층을 형성하는 단계;
    상기 유리 기판이 적어도 하나의 굴곡부를 포함하도록 상기 유리 기판을 열성형하는 단계; 및
    상기 보호층을 제거하는 단계; 를 포함하는 윈도우 부재 가공 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 실록산 유도체는 실록산 화합물, 및 상기 실록산 화합물과 결합되고 TiO2, SiO2, 및 ZrO2 중 선택되는 적어도 하나의 무기 입자를 포함하고,
    상기 무기졸 화합물은 SiO2 졸, TiO2 졸, 및 ZrO2 졸 중 적어도 하나를 포함하는 윈도우 부재 가공 방법.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 열성형하는 단계는 700℃ 이상의 온도에서 상기 유리 기판에 압력을 제공하는 단계를 포함하는 윈도우 부재 가공 방법.
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