KR102490522B1 - 커버 글래스 및 이를 포함하는 전자 장치, 및 커버 글래스 제조 방법 - Google Patents

커버 글래스 및 이를 포함하는 전자 장치, 및 커버 글래스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른 커버 글래스는, 전자 장치의 적어도 일부를 형성하는 글래스 플레이트; 및 상기 글래스 플레이트의 일면에 배치되고, 적어도 일부가 망목 구조(network structure)를 형성하는 제 1 코팅층을 포함하고, 상기 제 1 코팅층은 실리콘(Si), 산소(O) 및 적어도 하나의 불순물을 포함하며, Si-O 의 결합은 80 중량 % 이상으로 구성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른, 커버 글래스 및 이를 포함하는 전자 장치는 강화 글래스 플레이트의 일면에 폴리실라잔(polysilazane)을 적용한 코팅층을 적층하여 헤이즈(haze) 상태를 보유한 미려한 디자인의 커버를 제공할 수 있다.

Description

커버 글래스 및 이를 포함하는 전자 장치, 및 커버 글래스 제조 방법{COVER GLASS AND ELECTRONIC DEVICE WITH THE SAME, AND MANUFACTURING METHOD OF COVER GLASS}
본 발명의 다양한 실시 예는, 커버 글래스 및 이를 포함하는 전자 장치, 커버 글래스 제조 방법에 관한 것이다.
전자 장치라 함은, 가전제품으로부터, 전자 수첩, 휴대용 멀티미디어 재생기, 이동통신 단말기, 태블릿 PC, 영상/음향 장치, 데스크톱/랩톱 컴퓨터, 차량용 내비게이션 등, 탑재된 프로그램에 따라 특정 기능을 수행하는 장치를 의미할 수 있다. 예를 들면, 이러한 전자 장치들은 저장된 정보를 음향이나 영상으로 출력할 수 있다. 전자 장치의 집적도가 높아지고, 초고속, 대용량 무선통신이 보편화되면서, 최근에는, 이동통신 단말기와 같은 하나의 전자 장치에 다양한 기능이 탑재될 수 있다. 예를 들면, 통신 기능뿐만 아니라, 게임과 같은 엔터테인먼트 기능, 음악/동영상 재생과 같은 멀티미디어 기능, 모바일 뱅킹 등을 위한 통신 및 보안 기능, 일정 관리나 전자 지갑 등의 기능이 하나의 전자 장치에 집약되고 있다.
최근 스마트 폰 및/또는 노트북 등의 전자 장치의 소형화, 박형화, 휴대성이 강조됨에 따라, 디자인적으로 미려한 글래스(glass) 소재 부품이 채용되어 전자 장치 외장재에 적용하고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 또한, 상기 글래스 소재 부품의 외장재에 디자인적 효과 이외에 기능적 효과를 부여하기 위하여 다양한 표면 처리 기술들이 개발되고 있다.
상기 글래스(glass) 소재 외장재는 특유의 취성 때문에 이를 개선한 화학적 또는 물리적(열처리)으로 강화된 글래스 및 거칠기가 나타나야 한다. 예를 들어, 글래스를 에칭할 수 있는 불산(HF) 또는 산성 이불화 암모늄(NH4HF2)를 활용하여 글래스 표면 에칭을 통한 불규칙한 패턴을 형성하는 화학적 에칭(Chemical etching) 공정 및 고경도 입자로 글라스 표면에 충격을 가하여 패턴을 형성시키는 샌드 블라스팅(Sand blasting) 공정이 있다. 또 한 예로, 산화물(SiO2, B2O3, ZnO etc) 입자(particle)을 용제에 혼합하여 코팅 후 열처리하는 공정으로 외장재를 구현할 수 있다.
상기 글래스(glass) 소재를 이용한 외장재 제조 방법 중 상기 화학적 에칭(Chemical etching) 공정에서 사용되는 불산(HF) 또는 산성 이불화 암모늄(NH4HF2)은 독성이 강한 물질로서 환경적인 위험성이 있어 사용이 규제가 되고 있는 물질이며, 글래스 표면을 직접적으로 식각(etching)하여 요철을 생성 시키기 때문에 양산 공정 중 재작업이 어려울 수 있다. 샌드 블라스팅(Sand blasting) 공정은 글래스 표면에 주로 세라믹 재질의 입자(media)를 충돌시키고, 충돌 에너지로 글라스 표면에 미세한 상처를 내어 요철을 생성시키는 공법으로 표면이 거칠고 불규칙하며, 글라스 강도를 저하시킬 수 있다. 산화물(SiO2, B2O3, ZnO etc) 입자 코팅 공정은 고온 400℃ 이상에서의 열처리가 필요한 공정으로 강화된 글래스의 응력을 풀어짐에 따른 강도가 떨어질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른, 커버 글래스 및 이를 포함하는 전자 장치는 강화 글래스 플레이트의 일면에 폴리실라진(polysilazane)을 적용한 코팅층을 적층하여 헤이즈(haze) 상태를 보유한 미려한 디자인의 커버를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른, 커버 글래스 및 이를 포함하는 전자 장치는 폴리실라잔(polysilazane)을 적용한 코팅층을 이용하여, 광의 산란 효과로 인한 내지문성을 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른, 커버 글래스 제조방법은 소정의 조건하에서 복수 회의 경화 공정을 통하여, 글래스 플레이트에 적층된 코팅층의 경도 상승 및 내화학성을 구현할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 커버 글래스는, 전자 장치의 적어도 일부를 형성하는 글래스 플레이트; 및 상기 글래스 플레이트의 일면에 배치되고, 적어도 일부가 망목 구조(network structure)를 형성하는 제 1 코팅층을 포함하고, 상기 제 1 코팅층은 실리콘(Si), 산소(O) 및 적어도 하나의 불순물을 포함하며, Si-O 의 결합은 80 중량 % 이상으로 구성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 제 1 방향을 향하는 전면 커버 및 상기 전면 커버의 반대인 제 2 방향을 향하는 후면 커버를 포함하는 하우징으로서, 상기 하우징은 상기 전면 커버의 적어도 일부를 형성하는 투명 영역을 포함하는 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되는 배터리; 및 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 전면 커버를 통하여 노출된 화면 영역을 포함하는 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 상기 후면 커버는, 글래스 플레이트; 및 상기 글래스 플레이트의 일면에 배치되고, 적어도 일부가 망목 구조(network structure)를 형성하는 제 1 코팅층; 및 상기 제 1 코팅층의 일면에 배치되고, 상기 제 1 코팅층의 망목 구조에 대응되는 형상으로 적층되는 제2 코팅층을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 망목 구조를 포함하는 전자 장치의 커버 글래스의 제조 방법은, 글래스 플레이트를 마련하는 공정; 상기 글래스 플레이트의 일면에 습식 스프레이 방식으로 도포하고 복수 회 경화 처리를 통해 제 1 코팅층을 적층하는 공정; 및 상기 제 1 코팅층 일면에 제 2 코팅층을 적층하는 공정을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른, 커버 글래스 및 이를 포함하는 전자 장치는 강화 글래스 플레이트의 일면에 폴리실라잔(polysilazane)을 적용한 코팅층을 적층하여 헤이즈(haze) 상태를 보유한 미려한 디자인의 커버를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 커버 글래스 및 이를 포함하는 전자 장치에 있어서, 상기 커버 글래스의 폴리실라진(polysilazane)을 적용한 코팅층은, 광의 산란 효과로 인한 내지문성을 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른, 커버 글래스 제조방법은 소정의 조건하에서 복수 회의 경화 공정을 통하여, 글래스 플레이트에 적층된 코팅층의 높은 내구성 및 내화학성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 전자 장치의 전면의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 전자 장치의 후면의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른, 도 1의 전자 장치의 전개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 커버 글래스(400)의 일부 영역을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 제 1 코팅층(430)의 외면의 일부 영역을 확대한 사진이다.
도 6은 상기 도 3의 제 1 코팅층(430)의 일부 영역을 2D height map으로 나타낸 사진이다.
도 7은는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 제 1 코팅층(430)의 단면의 요철 형상의 높이(2A) 및 피치(pitch)의 범위를 라인 프로파일(line profile)로 나타낸 사진이다.
도 8a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 커버 글래스(500)의 글래스 플레이트(510) 및 제 1 코팅층(530)의 배치 관계를 실험 장비로 나타낸 확대 사진이며, 도 8b는 상기 도 8a의 일부 영역(P)을 추가적으로 확대한 사진이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 글래스 플레이트에 제 1 코팅층 및 제 2 코팅층이 적층된 커버 글래스의 제조 방법에 관한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 제 1 코팅층에 제 2 차 경화 공정(공정 27)으로 인한 FT-IR 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 제 1 코팅층에 제 2 차 경화 공정(공정 27)으로 인한 진동 내마모 비교한 사진이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 제 2 코팅층이 적층된 글래스 커버에 시약을 통한 러빙 테스트(rubbing test) 결과를 비교한 사진이다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 컴퓨터 장치, 휴대용 통신 장치 (예: 스마트폰), 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
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본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체(machine-readable storage media)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로 구현될 수 있다. 기기는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(101))를 포함할 수 있다. 상기 명령이 프로세서(예: 프로세서(120))에 의해 실행될 경우, 프로세서가 직접, 또는 상기 프로세서의 제어하에 다른 구성요소들을 이용하여 상기 명령에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 명령은 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 생성 또는 실행되는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.
일시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 온라인으로 배포될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램) 각각은 단수 또는 복수의 개체로 구성될 수 있으며, 전술한 해당 서브 구성 요소들 중 일부 서브 구성 요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성 요소가 다양한 실시예에 더 포함될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 일부 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성 요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다. 이하, 첨부 도면을 참조하여, 다양한 실시예에 따른 전자 장치가 설명된다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 글래스(glass) 소재를 이용한 외장재는 성형 공간에 따라 다양한 형태의 외면을 가질 수 있다. 예를 들어, 강화 글래스 플레이트의 일면에 복수 회의 코팅층을 통한 표면 처리에 의하여 제작된 전자 장치의 외면은 치밀한 산화물로 우수한 내식성 및 내마모성 및 헤이즈감을 표현한 장식성 외관을 가질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른, 글래스(glass) 소재를 이용한 외장재는 커버의 조성 재료 및 그 조성비를 제공한다. 또 다른 예로, 글래스(glass) 소재를 이용한 외장재의 제조 방법을 제공한다. 상기 글래스 플레이트의 도포된 코팅층은 열처리를 통하여 접합 강도를 향상시키고, 표면 특성과 기계적 특성이 우수한 외장재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예 따른 글래스(glass) 소재를 이용한 외장재는, 휴대용 전자기기에 제공되는 두께가 얇고 고강도를 갖춰야 하는 내외장재를 위한 부품으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 휴대용 전자기기에 제공되는 전자장치는, 디스플레이 장치를 포함한 전자 장치일 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 전자 장치의 전면의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른 전자 장치의 후면의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(100)는, 제 1 면(또는 전면)(110A), 제 2 면(또는 후면)(110B), 및 제 1 면(110A) 및 제 2 면(110B) 사이의 공간을 둘러싸는 측면(110C)을 포함하는 하우징(110)을 포함할 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서는, 하우징은, 도 1의 제 1 면(110A), 제 2 면(110B) 및 측면(110C)들 중 일부를 형성하는 구조를 지칭할 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 면(110A)은 적어도 일부분이 실질적으로 투명한 전면 플레이트(102)(예: 다양한 코팅 레이어들을 포함하는 글라스 플레이트, 또는 폴리머 플레이트)에 의하여 형성될 수 있다. 제 2 면(110B)은 실질적으로 불투명한 후면 플레이트(111)에 의하여 형성될 수 있다. 상기 후면 플레이트(111)는, 예를 들어, 코팅 또는 착색된 유리, 세라믹, 폴리머, 금속(예: 알루미늄, 스테인레스 스틸(STS), 또는 마그네슘), 또는 상기 물질들 중 적어도 둘의 조합에 의하여 형성될 수 있다. 상기 측면(110C)은, 전면 플레이트(102) 및 후면 플레이트(111)와 결합하며, 금속 및/또는 폴리머를 포함하는 측면 베젤 구조 (또는 "측면 부재")(118)에 의하여 형성될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 후면 플레이트(111) 및 측면 베젤 구조(118)는 일체로 형성되고 동일한 물질(예: 알루미늄과 같은 금속 물질)을 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서는, 상기 전면 플레이트(102)는, 상기 제 1 면(110A)으로부터 상기 후면 플레이트 쪽으로 휘어져 심리스하게(seamless) 연장된 제 1 영역(110D)을, 상기 전면 플레이트의 긴 엣지(long edge) 양단에 포함할 수 있다. 도시된 실시예(도 2 참조)에서, 상기 후면 플레이트(111)는, 상기 제 2 면(110B)으로부터 상기 전면 플레이트 쪽으로 휘어져 심리스하게 연장된 제 2 영역(110E)을 긴 엣지 양단에 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 전면 플레이트 또는 후면 플레이트가 상기 제 1 영역 또는 제 2 영역 중 하나 만을 포함할 수 있다. 상기 실시예들에서, 상기 전자 장치의 측면에서 볼 때, 측면 베젤 구조는, 상기와 같은 제 1 영역 또는 제 2 영역이 포함되지 않는 측면 쪽에서는 제 1 두께 (또는 폭)을 가지고, 상기 제 1 영역 또는 제 2 영역을 포함한 측면 쪽에서는 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는, 디스플레이(101), 오디오 모듈(103, 107, 114), 센서 모듈(104, 119), 카메라 모듈(105, 112, 113), 키 입력 장치(115, 116, 117), 인디케이터(106), 및 커넥터 홀(108, 109) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 전자 장치(100)는, 구성요소들 중 적어도 하나(예: 키 입력 장치(115, 116, 117), 또는 인디케이터(106))를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 포함할 수 있다.
디스플레이(101)는, 예를 들어, 전면 플레이트(102)의 상당 부분을 통하여 노출될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 제 1 면(110A), 및 상기 측면(110C)의 제 1 영역(110D)을 형성하는 전면 플레이트(102)를 통하여 상기 디스플레이(101)의 적어도 일부가 노출될 수 있다. 디스플레이(101)는, 터치 감지 회로, 터치의 세기(압력)를 측정할 수 있는 압력 센서, 및/또는 자기장 방식의 스타일러스 펜을 검출하는 디지타이저와 결합되거나 인접하여 배치될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 센서 모듈(104, 119)의 적어도 일부, 및/또는 키 입력 장치(115, 116, 117)의 적어도 일부가, 상기 제 1 영역(110D), 및/또는 상기 제 2 영역(110E)에 배치될 수 있다.
오디오 모듈(103, 107, 114)은, 마이크 홀(103) 및 스피커 홀(107, 114)를 포함할 수 있다. 마이크 홀(103)은 외부의 소리를 획득하기 위한 마이크가 내부에 배치될 수 있고, 어떤 실시예에서는 소리의 방향을 감지할 수 있도록 복수개의 마이크가 배치될 수 있다. 스피커 홀(107, 114)은, 외부 스피커 홀(107) 및 통화용 리시버 홀(114)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는 스피커 홀(107, 114)과 마이크 홀(103)이 하나의 홀로 구현 되거나, 스피커 홀(107, 114) 없이 스피커가 포함될 수 있다(예 : 피에조 스피커).
센서 모듈(104, 119)은, 전자 장치(100)의 내부의 작동 상태, 또는 외부의 환경 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(104, 119)은, 예를 들어, 하우징(110)의 제 1 면(110A)에 배치된 제 1 센서 모듈(104)(예: 근접 센서) 및/또는 제 2 센서 모듈(미도시)(예: 지문 센서), 및/또는 상기 하우징(110)의 제 2 면(110B)에 배치된 제 3 센서 모듈(119)(예: HRM 센서)을 포함할 수 있다. 상기 지문 센서는 하우징(110)의 제 1면(110A)(예 : 홈 키 버튼(115)) 뿐만 아니라 제 2면(110B)에 배치될 수 있다. 전자 장치(100)는, 도시되지 않은 센서 모듈, 예를 들어, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서(104) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
카메라 모듈(105, 112, 113)은, 전자 장치(100)의 제 1 면(110A)에 배치된 제 1 카메라 장치(105), 및 제 2 면(110B)에 배치된 제 2 카메라 장치(112), 및/또는 플래시(113)를 포함할 수 있다. 상기 카메라 모듈들(105, 112)은, 하나 또는 복수의 렌즈들, 이미지 센서, 및/또는 이미지 시그널 프로세서를 포함할 수 있다. 플래시(113)는, 예를 들어, 발광 다이오드 또는 제논 램프(xenon lamp)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 2개 이상의 렌즈들 (광각 및 망원 렌즈) 및 이미지 센서들이 상기 전자 장치(100)의 한 면에 배치될 수 있다.
키 입력 장치(115, 116, 117)는, 하우징(110)의 제 1 면(110A)에 배치된 홈 키 버튼(115), 홈 키 버튼(115) 주변에 배치된 터치 패드(116), 및/또는 하우징(110)의 측면(110C)에 배치된 사이드 키 버튼(117)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 전자 장치(100)는 상기 언급된 키 입력 장치(115, 116, 117)들 중 일부 또는 전부를 포함하지 않을 수 있고 포함되지 않은 키 입력 장치(115, 116, 117)는 디스플레이(101) 상에 소프트 키 등 다른 형태로 구현될 수 있다.
인디케이터(106)는, 예를 들어, 하우징(110)의 제 1 면(110A)에 배치될 수 있다. 인디케이터(106)는, 예를 들어, 전자 장치(100)의 상태 정보를 광 형태로 제공할 수 있으며, LED를 포함할 수 있다.
커넥터 홀(108, 109)은, 외부 전자 장치와 전력 및/또는 데이터를 송수신하기 위한 커넥터(예를 들어, USB 커넥터)를 수용할 수 있는 제 1 커넥터 홀(108), 및/또는 외부 전자 장치와 오디오 신호를 송수신하기 위한 커넥터를 수용할 수 있는 제 2 커넥터 홀(또는 이어폰 잭)(109)을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 따른, 도 1의 전자 장치의 전개 사시도이다.
도 3을 참조하면, 전자 장치(300)는, 측면 베젤 구조(310), 제 1 지지부재(311)(예 : 브라켓), 전면 플레이트(320), 디스플레이(330), 인쇄 회로 기판(340), 배터리(350), 제 2 지지부재(360)(예 : 리어 케이스), 안테나(370), 및 후면 플레이트(380)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(300)는, 구성요소들 중 적어도 하나(예: 제 1 지지부재(311), 또는 제 2 지지부재(360))를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 포함할 수 있다. 전자 장치(300)의 구성요소들 중 적어도 하나는, 도 1, 또는 도 2의 전자 장치(100)의 구성요소들 중 적어도 하나와 동일, 또는 유사할 수 있으며, 중복되는 설명은 이하 생략한다.
제 1 지지부재(311)는, 전자 장치(300) 내부에 배치되어 측면 베젤 구조(310)와 연결될 수 있거나, 측면 베젤 구조(310)와 일체로 형성될 수 있다. 제 1 지지부재(311)는, 예를 들어, 금속 재질 및/또는 비금속 (예: 폴리머) 재질로 형성될 수 있다. 제 1 지지부재(311)는, 일면에 디스플레이(330)가 결합되고 타면에 인쇄 회로 기판(340)이 결합될 수 있다. 인쇄 회로 기판(340)에는, 프로세서, 메모리, 및/또는 인터페이스가 장착될 수 있다. 프로세서는, 예를 들어, 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
메모리는, 예를 들어, 휘발성 메모리 또는 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
인터페이스는, 예를 들어, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 및/또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다. 인터페이스는, 예를 들어, 전자 장치(300)를 외부 전자 장치와 전기적 또는 물리적으로 연결시킬 수 있으며, USB 커넥터, SD 카드/MMC 커넥터, 또는 오디오 커넥터를 포함할 수 있다.
배터리(350)는 전자 장치(300)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급하기 위한 장치로서, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 또는 재충전 가능한 2차 전지, 또는 연료 전지를 포함할 수 있다. 배터리(350)의 적어도 일부는, 예를 들어, 인쇄회로기판(340)과 실질적으로 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 배터리(350)는 전자 장치(100) 내부에 일체로 배치될 수 있고, 전자 장치(100)와 탈부착 가능하게 배치될 수도 있다.
안테나(370)는, 후면 플레이트(380)와 배터리(350) 사이에 배치될 수 있다. 안테나(370)는, 예를 들어, NFC(near field communication) 안테나, 무선 충전 안테나, 및/또는 MST(magnetic secure transmission) 안테나를 포함할 수 있다. 안테나(370)는, 예를 들어, 외부 장치와 근거리 통신을 하거나, 충전에 필요한 전력을 무선으로 송수신 할 수 있다. 다른 실시예에서는, 상기 측면 베젤 구조(310) 및/또는 상기 제 1 지지부재(311)의 일부 또는 그 조합에 의하여 안테나 구조가 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 커버 글래스(400)의 일부 영역을 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 커버 글래스(400)는 글래스 플레이트(410), 상기 글래스 플레이트(410)의 일면에 코팅 처리된 제 1 코팅층(430) 및 상기 제 1 코팅층(430)의 일면에 코팅 처리된 제 2 코팅층(450)을 포함할 수 있다. 상기 도 2의 커버 글래스(400)는 도 1 및 도 2의 하우징(110)과 일부 또는 전부가 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 모바일 기기와 같은 전자 장치는 글래스 플레이트(410)를 포함할 수 있으며, 상기 글래스 플레이트(410)는 제 1 방향(+Z)을 향하는 제 1 면(411), 상기 제 1 방향(+Z)과 반대인 제 2 방향(-Z)을 향하는 제 2 면(412) 및 상기 제 1 방향(+Z)과 수직인 제 3 방향을 향하는 측면을 포함할 수 있다. 상기 글래스 플레이트(410)는 실질적으로 전자 장치의 비활성 영역을 형성하는 후면 커버 및/또는 베젤 영역일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 글래스 플레이트(410)에는 제 1 코팅층(430)이 적층 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 코팅층(430)은 상기 글래스 플레이트(410)의 적어도 일면에, 코팅된 무기 폴리 실라잔(polysilazane)이 가수 분해(hydrolysis) 및/또는 축합 반응(water condensation reaction)을 통해 SiO2 로 화학 변화하여 형성될 수 있다. 상기 제 1 코팅층(430)의 두께는 상기 글래스 플레이트(410)의 두께에 비하여 상대적으로 작을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 코팅층(430)은 적어도 일부가 망목 구조(network structure)를 형성하고 있으며, 상기 망목 구조는 무수한 요철 형상들을 포함할 수 있다. 상기 망목 구조는 제 2 방향(-Z)으로 배치된 글래스 플레이트(410)를 포함한 글래스 커버(400)를 실질적으로 헤이즈(haze)한 상태로 유지할 수 있다. 예를 들어, 상기 헤이즈(haze)한 상태는, 사용자의 시계가 흐려지는 희부연한 상태 또는 반투명 상태를 나타내며, 헤이즈 % 값에 따라 투명에서 불투명으로 가는 중간 상태를 의미할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 코팅층(430)의 일면에는 제 2 코팅층(450)이 적층 배치될 수 있다. 상기 제 2 코팅층(450)은 상기 제 1 코팅층(430)의 요철 형상과 대응된 구조로 마련될 수 있으며, 상기 커버 글래스(400)의 외면을 구성할 수 있다. 상기 제 2 코팅층(450)은 상기 커버 글래스(400) 외면에 슬립(slip)성 및 내화학성 개선을 위한 배리어 코팅(barrier coating)층으로 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 코팅층(450)의 두께는 상기 제 1 코팅층(430)의 두께에 비하여 상대적으로 작을 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 2 코팅층(450)은 상기 제 1 코팅층(430)을 보유한 헤이즈 상태를 방해하지 않은 투명한 재질로 구성될 수 있다.
이하, 제 1 코팅층(430) 및 제 2 코팅층(450)에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 제 1 코팅층(430)의 외면의 일부 영역을 확대한 사진이다. 도 6은 상기 도 5의 제 1 코팅층(430)의 일부 영역을 2D height map으로 나타낸 사진이다. 도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 제 1 코팅층(430)의 단면의 요철 형상의 높이(2A) 및 피치(pitch)의 범위를 라인 프로파일(line profile)로 나타낸 사진이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 커버 글래스(예: 도 4의 커버 글래스(400))는 글래스 플레이트(예: 도 4의 글래스 플레이트(410)), 상기 글래스 플레이트의 일면에 코팅 처리된 제 1 코팅층(430)을 포함할 수 있다. 상기 도 5 내지 도 7의 글래스 플레이트, 제 1 코팅층(430)의 구성은 도 4의 글래스 플레이트(410), 제 1 코팅층(430)의 구성과 일부 또는 전부가 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 코팅층(430)은 적어도 일부가 무수한 요철 형상를 포함하는 망목 구조(network structure)를 가지고 있으며, 상기 요철 형상은 무기 폴리 실라잔(polysilazane)이 글래스 플레이트 상에 코팅된 후 적어도 1 회의 경화 공정을 통해 형성될 수 있다. 상기 요철 형상은 불규칙한 그물 모양 또는 3차원 네트워크 패턴으로 마련될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 제 1 코팅층(430)의 망목 구조는 복수 개의 요철 형상들이 서로 다른 높이 및/또는 피치를 가지고 있지만, 전체적으로 소정의 범위 내의 높이(2A) 및/또는 피치(pitch) 값으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 망목 구조의 단면에서 바라본 요철 형상들의 길이 방향을 따라 형성된 소정의 피치(pitch) 값(λ)의 평균은 대략 20 ~ 60 um의 범위를 가질 수 있다. 또 다른 예로, 상기 길이 방향의 수직으로 형성된 요철 형상들의 소정의 높이(2A) 값의 평균은 대략 0.5 ~ 0.9um의 범위를 가질 수 있다. 또 다른 예로, 상기 요철 형상들의 피치(λ)에 대한 높이(A)의 비율 값(A/λ)은 0.004 ~ 0.015의 범위의 값을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 코팅층(430)의 요철 형상은 상기 커버 글래스의 표면 거칠기를 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 코팅층(430)의 요철 형상을 통한 표면 거칠기(Ra(surface roughness))는 대략 100nm ~ 300nm 범위의 값을 가질 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 1 코팅층(430)의 요철 형상을 통한 제곱 평균 거칠기(RMS(Root mean square))는 대략 130 ~ 400nm 범위의 값을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 코팅층(430)에 의해 코팅된 커버 글래스의 헤이즈도는 대략 5 ~ 35%의 범위의 값(측정: 투과형 haze meter(Nippon denshoku 사)을 가질 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 1 코팅층(430)에 의해 코팅된 커버 글래스의 헤이즈도는 대략 5 ~ 25%의 범위의 값(측정: 투과형 haze meter(Nippon denshoku 사)을 가질 수 있다.
도 8a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 커버 글래스(500)의 글래스 플레이트(510) 및 제 1 코팅층(530)의 배치 관계를 실험 장비로 나타낸 확대 사진이며, 도 8b는 상기 도 8a의 일부 영역(P)을 추가적으로 확대한 사진이다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 커버 글래스(500)는 글래스 플레이트(510), 상기 글래스 플레이트(510)의 일면에 코팅 처리된 제 1 코팅층(530)을 포함할 수 있다. 상기 도 8a 및 도 8b의 글래스 플레이트(510) 및 제 1 코팅층(530)의 구성은 도 4의 글래스 플레이트(410) 및 코팅층(430)의 구성과 일부 또는 전부가 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 코팅층(530)은 무수한 요철 형상을 포함한 망목 구조를 포함하고 있으며, 상기 요철 형상은 상기 글래스 플레이트(510)와 맞닿는 면을 기준으로 다른 두께에 비하여 상대적으로 낮은 밸리 부(valley portion)(531) 및 상기 글래스 플레이트(510)와 맞닿은 면을 기준으로 다른 두께에 비하여 상대적으로 높은 피크 부(peak portion)(533)를 포함할 수 있다. 상기 밸리 부(531) 및 피크 부(533)를 포함한 상기 제 1 코팅층(530)은 소정의 두께를 가지며, 예를 들어, 상기 밸리 부(531)는 대략 300nm ~ 600 nm 사이 값을 가지며, 상기 피크 부(533)는 대략 0.6um ~ 2um 사이 값을 가질 수 있다.
상기 밸리 부(531) 및 피크 부(533)의 두께는 후술된 제 1 코팅층(530) 형성 공정을 통해 구현되며, 상기 제시된 코팅층 두께 이상에서는 헤이즈도 감소 및 코팅의 내구성 저하에 따른 크랙 등이 발생할 가능성이 높아질 수 있다.
이하, 제 1 코팅층(531) 제 2 코팅층(533)의 공정 과정을 설명한다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 글래스 플레이트에 제 1 코팅층 및 제 2 코팅층이 적층된 커버 글래스의 제조 방법에 관한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 상기 커버 글래스는 글래스 플레이트, 상기 글래스 플레이트의 일면에 코팅 처리된 제 1 코팅층 및 제 1 코팅층의 일면에 코팅 처리된 제 2 코팅층을 포함할 수 있다. 상기 도 9의 커버 글래스의 글래스 플레이트, 제 1 코팅층 및 제 2 코팅층의 구성은 도 4 내지 도 8의 커버 글래스(400)의 글래스 플레이트(410) 및 제 1 코팅층(430,530) 및 제 2 코팅층(450)의 구성과 일부 또는 전부가 동일할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 공정 10에 따라, 전자 장치의 커버 글래스에 사용될 글래스 플레이트를 마련할 수 있다. 상기 글래스 플레이트는 강화 글래스(glass) 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 글래스 플레이트는 투명 또는 다양한 색상을 나타내는 강성을 가진 소재로 전자 장치의 외장재로 활용될 수 있다.
상기 글래스 플레이트가 마련된 후에, 공정 20에 따라, 상기 글래스 플레이트의 일면에 제 1 코팅층을 적층할 수 있다. 상기 제 1 코팅층의 제조 공정은 코팅 용액 도포 공정(공정 21), 열 건조 공정(공정 23), 제 1 차 경화 공정(공정 25) 및 제 2 차 경화 공정(공정 27)을 통해 이루어질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 헤이즈 코팅 공정(공정 21)은 강화된 글래스 플레이트에 무기 폴리실라잔(polysilazane)이 함유된 용액을 이용하여 습식 코팅 공정으로 진행할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 헤이즈 코팅 공정(공정 21)에 활용되는 상기 폴리실라진(polysilazane)은 하기 [화학식 1]과 같은 무기 폴리실라진(polysilazane)일 수 있다.
Figure 112017113173064-pat00001
상기 [화학식 1]의 무기 폴리실라진(polysilazane)은 중량 평균 분자량이 대략 2000 ~ 30000 사이이며, 1 ~ 30 중량% 를 용매에 용해시켜, 경화제는 포함되어 있지 않은 조성이다.
상기 [화학식 1]의 R1, R2 및 R3는 독립적으로 수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 아릴기, 규소에 직결하는 기, 알킬실릴기, 알킬아미노기 및 알콕시기이며, n은 정수이다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 헤이즈 코팅 공정(공정 21)은 헤이즈 상태를 생성시키기 위하여 무기 폴리실라진(Polysilazane)을 습식 스프레이 방식으로 도포할 수 있다. 예를 들어, 공정 21의 습식 스프레이로 제공되는 코팅 용액의 폴리실라잔(polysilazane) 및 용매(solvent)의 중량 % 비율은 5 : 95 ~ 20 : 80으로 구성되며, 상기 글래스 플레이트의 일면에 상기 코팅 용액이 도달하는 비율은 40% 일 수 있다. 또 다른 예로, 상기 글래스 플레이트의 일면에 상기 코팅 용액이 도달하는 비율은 30 % 이하일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 코팅 용액 도포 공정(공정 21) 이후에, 열 건조 공정(공정 23)을 진행할 수 있다. 상기 열 건조 공정(공정 23)은 상기 코팅 용액의 용제를 제거하는 공정으로, 대략 50℃ ~ 200℃ 에서 2 ~ 20 min 수준으로 열 건조를 진행하여 코팅액 내에 포함되어 있는 용제를 제거할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 열 건조 공정(공정 23) 이후에, 제 1 차 경화 공정(공정 25)을 진행할 수 있다. 예를 들어, 상기 상기 1 차 경화 공정(공정 25)은 과열 증기(super heated steam) 경화 공정으로 공정 온도는 대략 100℃ ~ 300℃ 범위로 코팅층 경화를 진행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 하기 [화학식 2]와 같이, 상기 열 건조 공정(공정 23)을 통해서, 상기 무기 폴리실라진(polysilazane)을 SiO2 막으로 변화시킬 수 있다.
Figure 112017113173064-pat00002
일 실시예에 따르면, 상기 [화학식 2]의 제 1 차 경화 반응이 글래스 플레이트에 효율적으로 적용되기 위해서는 글래스 플레이트를 구성하는 화학 구성의 강화 응력이 풀리지 않는 온도로 설정하여야 한다. 이에 공정 온도는 대략 100℃ ~ 300℃ 에서 진행할 수 있다. 예를 들어, 글래스 플레이트에 코팅 용액 도포 공정(공정 21)을 진행 한 후, 400℃ 이상에서 경화에 따른 강화 공정이 이루어지는 경우에는 불규칙한 강화로 인하여 상기 글래스 플레이트에 큰 휨이 발생하여 파손이 되거나 불량품이 발생할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 1 차 경화 공정(공정 25) 이후에, 제 2 차 경화 공정(공정 27)을 진행할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 차 경화 공정(공정 27)은 과산화수소 경화 공정으로 상기 제 1 차 경화 공정(공정 25)의 온도보다 상대적으로 낮은 온도에서 진행할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 제 1 코팅층에 제 2 차 경화 공정(공정 27)으로 인한 FT-IR 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 도 11a 및 도 11b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 제 1 코팅층에 제 2 차 경화 공정(공정 27)으로 인한 진동 내마모 비교한 사진이다. 도 11a는 제 2 경화 공정이 미 처리된 사진이며, 도 11b는 제 2 경화 공정이 처리된 사진이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 제 2 차 경화 공정(공정 27)은 상기 제 1 차 경화 공정(공정 25)에서 완벽하게 SiO2 막으로 진행되지 않은 화학 결합을 보강하기 위해 진행될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 차 경화 공정(공정 27)은 상기 제 1 차 경화 공정(공정 25)에서 잔류한 Si-N, Si-H 결합을 끊고, 완전한 Si-O-Si 결합이 이루어지는 공정으로, 제 1 코팅층이 전체적으로 SiO2 막으로 변경되도록 진행될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 차 경화 공정(공정 27)은 대략 30℃ ~ 200℃ 범위의 온도에서 진행될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 차 경화 공정(공정 27)은 대략 30℃ ~ 100℃ 범위의 온도에서 진행될 수 있다. 상기 제 2 차 경화 공정(공정 27)을 통해 상기 제 1 차 경화 공정(공정 25) 이외에 추가로 제 1 코팅층의 경도를 상승시켜줄 수 있다.
도 10의 그래프를 참조하면, FT-IR 분광법을 통한 재료의 특성을 분석한 결과를 확인할 수 있다. L1은 제 1 차 경화 공정을 대략 120 min 동안 진행한 경우이며, L2은 제 1 차 경화 공정을 대략 30 min 동안 진행한 후 제 2 차 경화 공정을 대략 3h 동안 진행한 결과이다. L3은 제 1 차 경화 공정을 대략 60 min 동안 진행한 후 제 2 차 경화 공정을 대략 3h 동안 진행한 결과이며, L4는 제 1 차 경화 공정을 대략 120 min 동안 진행한 후 제 2 차 경화 공정을 대략 3h 동안 진행한 결과이다.
상기 그래프를 통해, 제 1 차 경화 공정 시간 이후, 제 2 차 경화 공정이 진행된 경우, 제 1 코팅층이 전체적으로 SiO2막으로 변화되는 효과가 상승됨을 확인할 수 있다. 예를 들어, 제 1 차 경화 공정만 2 h 진행했을 경우에는 Si-H 결합을 나타내는 A 영역 및 Si-N 결합을 나타내는 B 영역이 존재함을 확인할 수 있다. 그러나 상기 제 2 차 경화 공정이 추가 됨에 따라, 제 1 차 경화 공정을 30 min 만 진행한 경우에도, 상기 A 영역 및 B 영역이 전부 소멸된 것을 확인할 수 있다.
도 11a, 도 11b의 사진 및 하기 [표 1]을 참조하면, 상기 제 2 차 경화 공정을 통한 제 1 코팅층의 내구성 개선 효과는 경도 비교 및 진동 내마모 테스트 결과로 확인할 수 있다.
도 11a을 참조하면, 상기 제 2 차 경화 공정이 진행되지 않아, 과산화수소 경화가 미처리된 샘플을 보면, 소정의 테스트 조건(abrasive 환경 3000 rpm/30 min)에서 상단 부분(C)의 코팅이 박리되어 있음을 확인할 수 있다. 이와 비교하여, 상기 도 11b을 참조하면, 상기 제 2 차 경화 공정을 통한 과산화수소 경화 처리된 샘플에서는 상단 부분(C`)동일한 테스트 조건에서 코팅이 박리되지 않고, 깔금한 외관을 확인할 수 있다. 이에 따라 상기 제 2 경화 공정 처리된 제 1 코팅층은 양호한 내구성을 보유할 수 있다.
하기 [표 1]을 참조하면, 상기 제 2 차 경화 공정의 진행 여부에 따른 경도 비교를 확인할 수 있다.
샘플 번호 과산화 수소 처리
[MPa]		 과산화 수소 미처리
[MPa]
1 2329.2 1364.9
2 2286.4 1301.6
3 2349.0 1314.3
4 2216.0 1309.9
5 2322.0 1336.6
6 2401.6 1318.5
평균 2317.4 1324.3
위 경도의 측정 샘플(번호 1 내지 번호 6)은 nano indentation을 위하여 표면 요철이 없도록 bar coating을 통하여 특별 제작하였으며, 측정 조건은 Berkovich indenter 사용, 압입 깊이는 과산화수소 미처리 샘플의 경우는 약 150nm, 과산화 수소 처리 샘플은 약 100nm 를 적용하였다.
상기 [표 1]를 확인하면, 총 6 개의 샘플을 통해 상기 제 2 차 경화 공정이 진행되지 않아, 과산화수소 경화가 미처리된 샘플의 경도를 측정하였고, 이후, 동일한 샘플을 통해 제 2 경화 공정이 진행된 후의 과산화수소 경화 처리된 샘플의 경도를 측정하였다.
상기 제 2 차 경화 공정이 진행되지 않은 샘플들(번호 1 ~ 번호 6)은 평균적으로 대략 1324 Mpa를 나타냄을 확인할 수 있으며, 상기 제 2 차 경화 공정이 진행된 샘플들(번호 1 ~ 번호 6)은 평균적으로 대략 2317 Mpa를 나타냄을 확인할 수 있다. 상기 제 2 차 경화 공정을 통해 제 1 코팅층의 표면 경도가 대략 1.7 배 추가로 상승하는 것을 확인 할 수 있다.
상기 표면 경도는 건조 공정에서 용매가 전부 제거되고 최종적으로 2차 경화되어 형성된 SiO2 막의 두께는 전술된 두께 범위(예를 들어, 도 6a, 6b를 참조하면, 상기 글래스 플레이트와 접촉면을 기준으로 상기 밸리 부는 300nm ~ 600 nm 범위의 값을 가지며, 상기 피크 부는 0.6um ~ 2um 범위의 값을 가짐)에 있을 때 헤이즈 % 와 더불어 코팅의 내구성을 만족하는 수치 값을 제공할 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 제 2 코팅층이 적층된 글래스 커버에 시약을 통한 러빙 테스트(rubbing test) 결과를 비교한 사진이다. 도 12a는 제 2 코팅층이 적층되지 않은 사진이며, 도 12b는 제 2 코팅층이 적층된 사진이다.
도 9 및 도 12a, 12b를 참조하면, 상기 공정 20에 따라, 제 1 코팅층(430) 제조 공정 후, 상기 제 1 코팅층(430)의 일면에 제 2 코팅층(450)을 적층할 수 있다. 상기 제 2 코팅층(450)의 제조 공정은 내화학성 및 지문 시인성 감소를 위해서 불소계 화합물 또는 탄화 수소계가 함유된 내지문(anti-finger) 코팅으로 진행될 수 있으며, 상기 제 2 코팅층을 통하여, 글래스 커버는 지문 시인성을 낮출 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 2 코팅층을 통한 코팅은 상기 제 1 코팅층(예를 들어, SiO2막)의 내화학성을 개선시켜 주어 외부 환경에서 접촉할 수 있는 에탄올과 같은 알코올 성분 등에 대한 저항성을 제공할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제 2 코팅층은 기능기로 불화 탄소 체인(chain) 또는 탄화 수소 체인을 포함하여 내지문 등의 방오 성능을 제공할 수 있다.
이하, 실험을 통한 제 2 코팅층의 효과를 설명한다. 하기 [표 2]는 상기 제 2 코팅층의 처리되기 전과 후에 따른 지문 시인성 및 지문 닦임성 비교를 확인할 수 있다.
Figure 112017113173064-pat00003
상기 [표 2]를 참고하면, 비교예 1 ~ 3 과 본 발명의 일 실시예의 구성을 비교할 수 있다.
상기 AF는 내 지문(Anti-fingerprint) 코팅으로 표면 에너지가 상대적으로 낮은 코팅(예를 들어, 물접촉각 기준 ~115도) 나타내며, 상기 AS는 내 번짐(Anti-smudge) 코팅으로 표면 에너지가 상대적으로 높은 코팅(예를 들어, 물접촉각 기준 ~70도)을 나타낸다. 상기 Bare는 처리 공정이 진행되지 않은 강화 글래스(예를 들어, 세척시 물접촉각 ~10도 이하의 글래스 플레이트)를 나타내며, 상기 Haze는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 코팅층이 적용된 폴리실라잔 표면을 나타낸다.
하기 [수학식 1]에 따라, 지문 또는 이물질에 대한 시인성 및 닦임성 여부를 수치로 확인할 수 있다.
Figure 112017113173064-pat00004
상기 핀 조명하에서, ΔE는 International Commission on Illumination에서 기준으로 정한 색차값(color difference)으로서 처리 전후차 값이다. 예를 들어, L* 1은 코팅층 지문 처리 전 명도 값을 나L* 2 은 지문 처리 후 명도 값을 나타내며, a* 1은 코팅층 처리 전 색상 값을 a* 2은 처리 후 색상 값을 나타내며, b* 1은 코팅층 처리 전 채도 값을 b* 2 은 처리 후 채도 값을 나타낸다.
일 실시예에 따라서, 지문 시인성은 기름 지문을 10 회 이상 적용시, 평균값을 나타내며, 지문 닦임성은 1.5kgf 면(예: 청바지)를 이용한 5회 이상 닦음 적용시 평균값을 나타낸다. 상기 평균값들이 작을수록 사용자가 지문 시인성 및 지문 닦임성이 떨어짐을 나타낸다.
비교예 1은 강화 글래스에 상기 AF 코팅 처리한 예이며, ΔE* ab 값에 따른 지문 시인성은 대략 21.3, 지문 닦임성은 대략 18.07의 값을 확인할 수 있다.
비교예 2는 강화 글래스에 제 1 코팅층 처리된 예이며, ΔE* ab 값에 따른 지문 시인성은 대략 1.12, 지문 닦임성은 대략 0.54의 값을 확인할 수 있다.
비교예 3는 강화 글래스에 상기 AS 코팅 처리안 예이며, ΔE* ab 값에 따른 지문 시인성은 대략 5.32, 지문 닦임성은 대략 8.51의 값을 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 강화 글래스에 제 1 코팅층 및 제 2 코팅층(예: AS 처리)이 처리한 경우, ΔE* ab 값에 따른 지문 시인성은 대략 1.16, 지문 닦임성은 대략 0.22의 값을 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 커버 글래스의 경우, 제 1 코팅층 및 제 2 코팅층을 처리함에 따라, 코팅층의 광의 산란 효과로 인한 글래스의 내지문성 및 지문 닦임성이 향상될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 커버 글래스는,
전자 장치의 적어도 일부를 형성하는 글래스 플레이트; 및 상기 글래스 플레이트의 일면에 배치되고, 적어도 일부가 망목 구조(network structure)를 형성하는 제 1 코팅층을 포함하고, 상기 제 1 코팅층은 실리콘(Si), 산소(O) 및 적어도 하나의 불순물을 포함하며, Si-O 의 결합은 80 중량 % 이상으로 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 코팅층은 열처리에 의해, 적어도 2200 MPa의 경도의 특성을 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 코팅층의 상기 망목 구조는, 길이 방향을 따라 형성된 소정의 피치(pitch) 및 상기 길이 방향의 수직으로 형성된 소정의 높이를 가지는 요철 형상을 포함하며, 상기 요철 형상의 피치(pitch)는 20 ~ 60um 범위의 값을 가지고, 상기 요철 형상의 높이는 0.5 ~ 0.9um 범위의 값을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 코팅층의 상기 망목 구조는, 길이 방향을 따라 형성된 소정의 피치(pitch) 및 상기 길이 방향의 수직으로 형성된 소정의 높이를 가지는 요철 형상을 포함하며, 상기 피치에 대한 높이의 비율은 0.004 ~ 0.015 범위의 값을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 코팅층의 헤이즈는 5 ~ 35 %이고, 투과율은 91% 이하일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 코팅층의 상기 망목 구조는, 소정의 거칠기 값을 가지는 요철 형상을 포함하며, 상기 제 1 코팅층의 표면 거칠기는(Ra; surface roughness))는 100nm ~ 300nm 범위의 값을 가지거나, 제곱 평균 거칠기(RMS(Root mean square))는 130 ~ 400nm 범위의 값을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 코팅층은 소정의 두께를 가지는 요철 형상을 포함하며, 상기 요철 형상은 상기 제 1 코팅층이 상기 글래스 플레이트와 접촉면을 기준으로 낮은 밸리 부(valley portion) 및 상기 접촉면을 기준으로 높은 피크 부(peak portion)를 포함하고, 상기 밸리 부는 300nm ~ 600 nm 범위의 값을 가지며, 상기 피크 부는 0.6um ~ 2um 범위의 값을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 코팅층의 일면에 배치되고, 상기 제 1 코팅층의 망목 구조에 대응되는 형상으로 적층되는 제2 코팅층을 포함하고, 상기 제 2 코팅층은 불화 탄소 체인(chain) 또는 탄화 수소 체인을 포함하여 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 2 코팅층은 내지문 시인성을 제공하며, 하기 수학식 1을 통해, ΔE* ab 값이 4이하를 가질 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112017113173064-pat00005
(L* 1은 제 2 코팅층 지문 처리 전 명도 값을 나L* 2 은 지문 처리 후 명도 값을 나타내며, a* 1은 제 2 코팅층 처리 전 색상 값을 a* 2은 처리 후 색상 값을 나타내며, b* 1은 제 2 코팅층 처리 전 채도 값을 b* 2 은 처리 후 채도 값을 나타낸다)
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 2 코팅층은 투명 재질을 가지며, 상기 제 1 코팅층의 두께보다 작은 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는,
제 1 방향을 향하는 전면 커버 및 상기 전면 커버의 반대인 제 2 방향을 향하는 후면 커버를 포함하는 하우징으로서, 상기 하우징은 상기 전면 커버의 적어도 일부를 형성하는 투명 영역을 포함하는 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되는 배터리; 및 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 전면 커버를 통하여 노출된 화면 영역을 포함하는 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 상기 후면 커버는, 글래스 플레이트; 및 상기 글래스 플레이트의 일면에 배치되고, 적어도 일부가 망목 구조(network structure)를 형성하는 제 1 코팅층; 및 상기 제 1 코팅층의 일면에 배치되고, 상기 제 1 코팅층의 망목 구조에 대응되는 형상으로 적층되는 제2 코팅층을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 망목 구조를 포함하는 전자 장치의 커버 글래스의 제조 방법은,
글래스 플레이트를 마련하는 공정; 상기 글래스 플레이트의 일면에 습식 스프레이 방식으로 도포하고 복수 회 경화 처리를 통해 제 1 코팅층을 적층하는 공정; 및 상기 제 1 코팅층 일면에 제 2 코팅층을 적층하는 공정을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제 1 코팅층을 적층하는 공정에서, 상기 습식 스프레이로 제공되는 코팅 용액의 폴리실라잔(polysilazane) 및 용매(solvent)의 중량 % 비율은 5 : 95 ~ 20 : 80으로 구성되며, 상기 글래스 플레이트의 일면에 상기 코팅 용액이 도달하는 비율은 40 % 이하일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제 1 코팅층을 적층하는 공정에서, 상기 제 1 코팅층을 마련하기 위해 적용되는 상기 코팅 용액은 하기 화학식 1을 만족하는 중량 평균 분자량이 2,000 ~ 30,000 사이의 무기 폴리실라잔 1 ~ 30 중량 %를 포함하고, 상기 글래스 플레이트에 습식 스프레이 방식으로 적층될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112017113173064-pat00006
(R1, R2 및 R3는 독립적으로 수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 아릴기, 규소에 직결하는 기, 알킬실릴기, 알킬아미노기 및 알콕시기이며, n은 정수)
다양한 실시예에 따르면, 제 1 코팅층을 적층하는 공정에서, 상기 습식 스프레이로 코팅액을 도포한 이후에, 열 건조 공정, 제 1 차 경화 공정 및 제 2차 경화 공정을 포함하고,
상기 열 건조 공정은, 50℃ ~ 200℃ 의 범위에서 2 ~ 20 min 동안 열 건조를 진행하여 상기 코팅 용액 내에 용제를 제거할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 1 차 경화 공정에서, 과열 증기를 통하여, 상기 무기 폴리실라진을 SiO2 막으로 변화시키며, 공정 온도는 100℃ ~ 300℃ 범위의 값을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 2 차 경화 공정에서, 상기 제 1 차 경화 공정에서 잔류한 Si-N, Si-H 결합을 제거하고, Si-O-Si 결합으로 변화시키며, 공정 온도는 30℃ ~ 200℃ 범위의 값을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 2 차 경화 공정은 과산화수소 처리 공정을 포함하고, 상기 제 2 차 경화 공정 처리된 제 1 코팅층은 적어도 2200 MPa의 경도 특성을 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제 2 경화 공정 처리된 제 1 코팅층의 헤이즈는 5 ~ 35 %이고, 투과율은 550nm 빛 파장에서 91% 이하일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제 2 차 코팅층을 적층하는 공정에서, 상기 제 2 코팅층은 상기 제 1 코팅층의 망목 구조에 대응되는 형상을 포함하고, 불화 탄소 체인(chain) 또는 탄화 수소 체인을 포함하여 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 다양한 실시예의 전자장치는 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
커버 글래스: 400
글래스 플레이트: 410
제 1 코팅층: 430
제 2 코팅층: 450

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    전면 커버 및 후면 커버를 포함하는 하우징;
    상기 하우징 내부에 배치된 배터리; 및
    상기 하우징 내에 배치되고, 상기 전면 커버를 통하여 노출된 화면 영역을 포함하는 디스플레이 장치를 포함하고, 상기 후면 커버는,
    상기 전자 장치의 적어도 일부를 형성하는 글래스 플레이트; 및
    상기 글래스 플레이트의 일면에 배치되고, 적어도 일부가 망목 구조(network structure)를 형성하는 제 1 코팅층을 포함하고,
    상기 제 1 코팅층은 실리콘(Si), 산소(O) 및 적어도 하나의 불순물을 포함하며, Si-O 의 결합은 80 중량 % 이상이며,
    상기 제 1 코팅층의 상기 망목 구조는 소정의 두께를 가지는 요철 형상을 포함하며, 상기 요철 형상은 밸리 부(valley portion) 및 피크 부(peak portion)를 포함하고,
    상기 밸리 부는 상기 글래스 플레이트와 접촉하는 접촉면으로부터 300nm ~ 600nm 범위의 값을 가지며, 상기 피크 부는 상기 글래스 플레이트와 접촉하는 접촉면으로부터 0.6um ~ 2um 범위의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층은 열처리에 의해, 적어도 2200 MPa의 경도 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층의 상기 망목 구조는, 길이 방향을 따라 형성된 소정의 피치(pitch) 및 상기 길이 방향의 수직으로 형성된 소정의 높이를 가지는 상기 요철 형상을 포함하며,
    상기 요철 형상의 피치(pitch)는 20 ~ 60um 범위의 값을 가지고, 상기 요철 형상의 높이는 0.5 ~ 0.9um 범위의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층의 상기 망목 구조는, 길이 방향을 따라 형성된 소정의 피치(pitch) 및 상기 길이 방향의 수직으로 형성된 소정의 높이를 가지는 상기 요철 형상을 포함하며,
    상기 피치에 대한 높이의 비율은 0.004 ~ 0.015 범위의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층의 헤이즈는 5 ~ 35 %이고, 투과율은 91% 이하인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층의 상기 망목 구조는, 소정의 거칠기 값을 가지는 요철 형상을 포함하며,
    상기 제 1 코팅층의 표면 거칠기는(Ra; surface roughness))는 100nm ~ 300nm 범위의 값을 가지거나, 제곱 평균 거칠기(RMS(Root mean square))는 130 ~ 400nm 범위의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  7. 삭제
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 코팅층의 일면에 배치되고, 상기 제 1 코팅층의 망목 구조에 대응되는 형상으로 적층되는 제2 코팅층을 포함하고,
    상기 제 2 코팅층은 불화 탄소 체인(chain) 또는 탄화 수소 체인을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2 코팅층은 내지문 시인성을 제공하며, 하기 수학식 1을 통해, ΔE* ab 값이 4이하인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
    [수학식 1]
    Figure 112022102162011-pat00007

    (L* 1은 제 2 코팅층 지문 처리 전 명도 값을 나L* 2 은 지문 처리 후 명도 값을 나타내며, a* 1은 제 2 코팅층 처리 전 색상 값을 a* 2은 처리 후 색상 값을 나타내며, b* 1은 제 2 코팅층 처리 전 채도 값을 b* 2 은 처리 후 채도 값을 나타냄)
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2 코팅층은 투명 재질을 가지며, 상기 제 1 코팅층의 두께보다 작은 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  11. 삭제
  12. 망목 구조를 포함하는 전자 장치의 커버 글래스의 제조 방법에 있어서,
    글래스 플레이트를 마련하는 공정;
    상기 글래스 플레이트의 일면에 습식 스프레이 방식으로 도포하고 복수 회 경화 처리를 통해 제 1 코팅층을 적층하는 공정; 및
    상기 제 1 코팅층 일면에 제 2 코팅층을 적층하는 공정을 포함하고,
    상기 제 1 코팅층의 상기 망목 구조는 소정의 두께를 가지는 요철 형상을 포함하며, 상기 요철 형상은 밸리 부(valley portion) 및 피크 부(peak portion)를 포함하고,
    상기 밸리 부는 상기 글래스 플레이트와 접촉하는 접촉면으로부터 300nm ~ 600nm 범위의 값을 가지며, 상기 피크 부는 상기 글래스 플레이트와 접촉하는 접촉면으로부터 0.6um ~ 2um 범위의 값을 가지는 커버 글래스 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    제 1 코팅층을 적층하는 공정에서,
    상기 습식 스프레이로 제공되는 코팅 용액의 폴리실라잔(polysilazane) 및 용매(solvent)의 중량 % 비율은 5 : 95 ~ 20 : 80으로 구성되며, 상기 글래스 플레이트의 일면에 상기 코팅 용액이 도달하는 비율은 40 % 이하인 것을 특징으로 하는 커버 글래스 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    제 1 코팅층을 적층하는 공정에서,
    상기 제 1 코팅층을 마련하기 위해 적용되는 상기 코팅 용액은 하기 화학식 1을 만족하는 중량 평균 분자량이 2,000 ~ 30,000 사이의 무기 폴리실라잔 1 ~ 30 중량 %를 포함하고, 상기 글래스 플레이트에 습식 스프레이 방식으로 적층되는 것을 특징으로 하는 커버 글래스 제조방법.
    [화학식 1]
    Figure 112017113173064-pat00008

    (R1, R2 및 R3는 독립적으로 수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 아릴기, 규소에 직결하는 기, 알킬실릴기, 알킬아미노기 및 알콕시기이며, n은 정수)
  15. 제 12항에 있어서,
    제 1 코팅층을 적층하는 공정에서, 상기 습식 스프레이로 코팅 용액을 도포한 이후에,
    열 건조 공정, 제 1 차 경화 공정 및 제 2차 경화 공정을 포함하고,
    상기 열 건조 공정은, 50℃ ~ 200℃ 의 범위에서 2 ~ 20 min 동안 열 건조를 진행하여 상기 코팅 용액 내에 용제를 제거하는 것을 특징으로 하는 커버 글래스 제조 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 제 1 차 경화 공정에서,
    과열 증기를 통하여, 무기 폴리실라진을 SiO2 막으로 변화시키며,
    공정 온도는 100℃ ~ 300℃ 범위의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 커버 글래스 제조 방법.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 제 2 차 경화 공정에서,
    상기 제 1 차 경화 공정에서 잔류한 Si-N, Si-H 결합을 제거하고, Si-O-Si 결합으로 변화시키며,
    공정 온도는 30℃ ~ 200℃ 범위의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 커버 글래스 제조 방법.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 제 2 차 경화 공정은 과산화수소 처리 공정을 포함하고,
    상기 제 2 차 경화 공정 처리된 제 1 코팅층은 적어도 2200 MPa의 경도 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 커버 글래스 제조 방법.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 제 2 경화 공정 처리된 제 1 코팅층의 헤이즈는 5 ~ 35 %이고, 투과율은 550nm 빛 파장에서 91% 이하인 것을 특징으로 하는 커버 글래스 제조 방법.
  20. 제 12항에 있어서, 제 2 차 코팅층을 적층하는 공정에서,
    상기 제 2 코팅층은 상기 제 1 코팅층의 상기 망목 구조에 대응되는 형상을 포함하고, 불화 탄소 체인(chain) 또는 탄화 수소 체인을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 커버 글래스 제조 방법.
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