KR102620384B1 - 강화 커버 윈도우의 제조방법 및 이에 의해 제조된 강화 커버 윈도우 - Google Patents

강화 커버 윈도우의 제조방법 및 이에 의해 제조된 강화 커버 윈도우 Download PDF

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Abstract

본 발명은 커버 윈도우에 관한 것으로서, 베이스 기재 상에 TPI층을 형성하는 제1단계와, 상기 베이스 기재로부터 상기 TPI층을 분리하는 제2단계와, 글래스 기판 상에 접착버퍼층을 형성하는 제3단계 및 상기 접착버퍼층 상에 상기 TPI층을 적층하는 제4단계를 포함하는 강화 커버 윈도우의 제조방법 및 이에 의한 강화 커버 윈도우를 기술적 요지로 한다. 이에 의해 글래스 고유의 심미감 및 터치감은 유지되면서, TPI 고유 연필경도인 4H~6H 확보가 가능하여, 강도 및 강도 특성이 개선된 강화 커버 윈도우를 제공하는 것이다.

Description

강화 커버 윈도우의 제조방법 및 이에 의해 제조된 강화 커버 윈도우{Manufacturing Method of Reinforced Cover Window and Reinforced Cover Window thereby}
본 발명은 커버 윈도우에 관한 것으로서, 베이스 기재 상에 박판의 TPI층을 형성하고, 이를 분리하여 글래스 기판 상에 합지시켜 글래스 기판과 TPI층이 복합적으로 구현된 강화 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 폴딩부위에서 자국이 발생하지 않아야 하고, 그에 따른 화질의 왜곡이 없어야 한다.
기존의 플렉시블 커버 윈도우는 디스플레이 패널 표면에 고분자 필름을 사용하여 왔다.
그러나, 고분자 필름의 경우 기계적 강도가 약해 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 되는 들뜸(Delamination) 또는 버클링(Buckling) 현상이 빈번하게 발생하게 된다.
최근에는 고분자 필름의 커버 윈도우에 대한 한계를 극복하고자 글래스 기반의 커버 윈도우에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다.
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.
즉, 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.
최근에는 이러한 고분자 필름의 장점과 글래스의 장점을 이용한 하이브리드 커버 윈도우에 대한 연구가 진행되고 있다.
즉, 글래스 기판의 일면 또는 양면에 고분자 필름을 합지하여 제공하는 것으로, 상기의 들뜸이나 버클링 문제를 최소화하면서, 글래스 고유의 심미감은 유지하고, 강도를 확보할 수 있는 적정 두께는 유지하며, 동시에 폴딩 특성 또한 만족하는 커버 윈도우의 연구가 최근 진행되고 있다.
이러한 하이브리드 커버 윈도우에 사용되는 고분자 필름 중에서 비교적 높은 투과율과 높은 강도를 갖는 소재 중 하나로 TPI(Transparent Polyimide)가 사용되고 있다. 즉, 글래스 기판의 일면 또는 양면에 TPI 필름을 적층하여, 고분자 필름/글래스 기판으로 이루어진 복합 소재의 커버 윈도우로 제공되고 있다.
종래의 상용화되고 있는 TPI 필름의 경우 그 두께가 50㎛를 초과하여, 상기 TPI 필름의 장점에도 불구하고, 글래스 기판 상에 합지되는 경우 글래스 고유의 심미감 및 터치감을 저해하고 있으며, TPI 필름이 두꺼울수록 표면 경도가 저하된다.
또한 종래의 TPI 필름의 생산은 롤투롤 공정으로 이루어지고 있으나, 롤투롤 공정의 특성 상 표면 조도가 떨어지고, 두께의 균일성이 낮으며, 이에 따라 TPI 필름 표면에서의 레인보우(Rainbow) 현상이 나타나게 된다.
또한, 롤투롤 공정의 특성 상 표면에서의 주름 발생 빈도가 높으며, 표면 스크래치가 발생할 가능성이 높아, TPI 필름 상에 기능층을 코팅하는 경우 품질의 저하를 초래하게 된다.
특히 이러한 롤투롤 공정에서의 문제점은 상기 TPI 필름이 얇을수록 더욱 가중되게 되며, 하이브리드 커버 윈도우의 구성품으로 사용시 심각한 제품 결함을 야기하게 된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 베이스 기재 상에 박판의 TPI층을 형성하고, 이를 분리하여 글래스 기판 상에 합지시켜 글래스 기판과 TPI층이 복합적으로 구현된 강화 커버 윈도우의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 베이스 기재 상에 TPI층을 형성하는 제1단계와, 상기 베이스 기재로부터 상기 TPI층을 분리하는 제2단계와, 글래스 기판 상에 접착버퍼층을 형성하는 제3단계 및 상기 접착버퍼층 상에 상기 TPI층을 적층하는 제4단계를 포함하는 강화 커버 윈도우의 제조방법 및 이에 의한 강화 커버 윈도우를 기술적 요지로 한다.
또한 상기 TPI층은, 1 ~ 50㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1단계의 TPI층의 코팅은, 상기 베이스 기재 상에 바코팅(Bar Coating), 슬롯다이 코팅(Slotdie Coating), 딥코팅(Dip Coating) 중 어느 하나의 코팅 방법에 의해 코팅되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1단계의 TPI층의 형성은, 상기 베이스 기재 상에 상기 TPI층을 코팅하고, 상기 TPI층을 경화시키는 것이 바람직하며, 열경화 또는 광경화에 의해 구현되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 TPI층의 열경화는, 100 ~ 150℃, 1 ~ 20분 동안 1차 경화 공정 후, 150 ~ 300℃, 1 ~ 30분 동안 2차 경화 공정으로 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 접착버퍼층은, 상기 글래스 기판의 전면(Front Surface)에 형성되거나, 상기 글래스 기판의 전면(Front Surface) 및 배면(Back Surface)에 각각 형성되어, 상기 접착버퍼층 상에 상기 TPI층이 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 글래스 기판의 측면(Side Surface)에 접착버퍼층이 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1단계는, 상기 TPI층을 형성하고, 상기 TPI층 상에 기능층을 형성하는 것이 바람직하며, 상기 기능층은, 하드코팅층 또는 AF코팅층이거나, 하드코팅층 상에 AF코팅층이 순차적으로 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 접착버퍼층은, OCR(Optical Clear Resin)로 형성된 것이 바람직하며, 또한, 상기 OCR 접착버퍼층의 강도(Storage Modulus)는 0.01Gpa ~ 1Gpa인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2단계의 TPI층의 분리는, 물리적 분리 공정 또는 레이저 리프트 오프 공정에 의하거나, 또는 상기 베이스 기재 표면의 이형 처리, 또는 상기 베이스 기재 상에 이형층을 형성하거나, 상기 베이스 기재 및 상기 TPI층 간의 열팽창계수 차이를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제4단계의 접착버퍼층 상에 상기 TPI층을 적층한 후에, 상기 TPI층, 상기 접착버퍼층 및 상기 글래스 기판 구조체를 캐리어 기재 상에 적층시키고, 상기 구조체의 싸이드를 수직방향으로 컷팅하여, 상기 구조체를 상기 캐리어 기재로부터 분리하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 TPI층은 자외선 컷오프 파장(UV Cut-off Wavelength)이 380nm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 글래스 기판은, 플렉시블 커버 윈도우에 있어서, 평면부 및 폴딩부의 두께가 동일하거나, 평면부에 비해 폴딩부의 두께가 더 얇게 형성된 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 TPI층의 강도는, 상기 평면부와 상기 폴딩부에서 서로 같거나 상이하게 형성된 것이 바람직하다.
본 발명은 베이스 기재 상에 박판의 TPI층을 형성하고, 이를 분리하여 글래스 기판 상에 합지시키는 캐스팅(Casting) 공정에 의해 글래스 기판과 TPI층이 복합적으로 구현된 하이브리드 커버 윈도우를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 베이스 기재 상에 TPI층을 코팅하여 TPI층을 형성하고, 이를 분리하여 글래스 기판 상에 합지하는 공정에 의해, 글래스 기판 상에 TPI층을 50㎛ 이하의 매우 얇은 두께로 형성이 가능하여, 글래스 고유의 심미감 및 터치감은 유지되면서, TPI 고유 연필경도인 4H~6H 확보가 가능하여, 강도 및 강도 특성이 개선된 강화 커버 윈도우를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 베이스 기재 상에 TPI층을 코팅하여 TPI층을 형성하고, 이를 분리하여 글래스 기판 상에 합지하는 공정에 의해 TPI층의 표면 조도가 우수하고, 두께가 균일하며, 시인성이 뛰어난 고품질의 하이브리드 커버 윈도우를 제공하게 된다.
도 1 - 본 발명의 일실시예에 따른 강화 커버 윈도우의 제조방법에 대한 모식도.
도 2 내지 도 7 - 본 발명의 다양한 실시예에 따른 강화 커버 윈도우에 대한 모식도.
본 발명은 커버 윈도우에 관한 것으로서, 글래스 기판과 TPI층(Transparent Polyimide Layer)이 복합적으로 구현된 하이브리드 커버 윈도우에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 베이스 기재 상에 박판의 TPI층을 형성하고, 이를 분리하여 글래스 기판 상에 합지시키는 캐스팅(Casting) 공정에 의한 글래스 기판과 TPI층이 복합적으로 구현된 하이브리드 커버 윈도우를 제공하는 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 강화 커버 윈도우의 제조방법에 대한 모식도, 도 2 내지 도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 강화 커버 윈도우에 대한 모식도를 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 강화 커버 윈도우의 제조방법은, 베이스 기재(10) 상에 TPI(Transparent Polyimide)층(310)을 형성하는 제1단계와, 상기 베이스 기재(10)로부터 상기 TPI층(310)을 분리하는 제2단계와, 글래스 기판(100) 상에 접착버퍼층(200)을 형성하는 제3단계 및 상기 접착버퍼층(200) 상에 상기 TPI층(310)을 적층하는 제4단계를 포함한다.
이에 의해 제조되는 본 발명에 따른 강화 커버 윈도우는 글래스 기판(100)과, 상기 글래스 기판(100) 상에 형성된 접착버퍼층(200) 및 상기 접착버퍼층(200) 상에 형성된 TPI층(310)을 포함하며, 상기 TPI층(310)은 베이스 기재(10) 상에 코팅된 후 상기 베이스 기재(10)로부터 분리되어 상기 접착버퍼층(200) 상에 형성되며, 상기 TPI층(310)의 두께는 1 ~ 50㎛의 두께로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 우선 베이스 기재(10) 상에 TPI층(310)을 형성하는 것이다(제1단계).
상기 베이스 기재(10)는 열적, 화학적으로 안정된 평판형의 플레이트를 사용하며, 어느 정도 강성이 있어 상기 TPI층(310) 형성 공정시 지지가 가능한 소재를 사용한다. 본 발명의 일실시예로는 투명하고 내구성, 경제성 등을 고려하여 글래스를 사용하며, 어느 정도 강성이 있는 폴리머 소재의 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 아크릴, 폴리스타이렌, 폴리메틸메타아크릴레이트 등의 필름을 사용할 수도 있다.
상기 베이스 기재(10) 상에 TPI층(310)을 소정 두께로 형성한다. 상기 베이스 기재(10) 상에 균일한 두께 및 표면 조도를 갖도록 다양한 방식으로 코팅하여 형성할 수 있다.
본 발명에서의 TPI층(310)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니나, 너무 두꺼우면 함께 사용되는 글래스 기판(100)의 고유 질감이나 터치감을 저해하게 되고, 표면 경도 또한 낮아지게 되고, 하이브리드 커버 윈도우의 두께가 두꺼워지게 된다. 본 발명에서는 50㎛ 이하, 바람직하게는 1 ~ 50㎛, 더욱 바람직하게는 1 ~ 30㎛, 더욱 바람직하게는 10 ~ 25㎛의 두께로 형성한다.
이러한 TPI층(310)의 두께를 조절하여 글래스 고유의 질감과 터치감은 유지하면서, 얇은 TPI층(310)으로 인해 글래스 기판(100)의 경도를 따라가게 되어 표면 경도가 4H ~ 6H가 되게 되어, 전체적으로 박판이면서 강도가 개선된 하이브리드 커버 윈도우를 제공하게 된다. 이러한 박판의 하이브리드 커버 윈도우는 플렉시블 커버 윈도우로의 적용에 손색이 없으며, 폴딩 특성 또한 만족하게 된다.
상기 TPI층(310)의 형성은 상기 베이스 기재(10) 상에 바코팅(Bar Coating), 슬롯다이 코팅(Slotdie Coating), 딥코팅(Dip Coating) 중 어느 하나의 코팅 방법에 의해 코팅되어 형성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 TPI는 PI(Polyimide)의 CTC(Charge transfer complex, 전하 전이 복합화)를 감소시키기 위해 무수물과 중합하거나 불소를 고분자 사슬에 포함시키는 방법 등을 이용하며, 이에 의해 형성된 TPI층(310)은 높은 가시광선 투과도를 가지고 컷오프 파장이 380nm 이하, 더욱 바람직하게는 296 ~ 358nm를 갖는 우수한 광학 투명도를 가진다.
본 발명에 따른 TPI층(310)은 TPI 100중량부에 대해 프라이머(Primer) 2~10중량부로 이루어진 코팅액을 상기 베이스 기재(10) 상에 코팅하여 형성된다. 즉, 무용제형 코팅액을 사용하여 경화시에 얼룩이 남거나 두께 균일도가 저하되는 문제가 발생하지 않도록 한다.
이러한 프라이머로는 TPI원액에 커플링(Coupling) 증진을 위한 것으로서, 실란 커플링제를 사용한다. 예컨대 에톡시기, 메톡시기, 디알콕시기, 트리알콕시기와 같은 반응기를 갖는 실란 커플링제를 사용할 수 있다.
본 발명의 일실시예로 상기 베이스 기재(10) 상에 TPI층(310)을 코팅하고, 열경화, 자외선에 의한 광경화 또는 이들을 혼용한 경화에 의해 균일한 두께의 표면 조도가 우수한 TPI층(310)을 형성한다.
상기 TPI층(310)의 열경화는 30 ~ 150℃, 1 ~ 20분 동안 1차 경화 공정 후, 150 ~ 300℃, 1 ~ 30분 동안 2차 경화 공정으로 수행될 수 있다.
또한, 상기 TPI층(310)의 광경화는 5~20mW에서 1~30초 동안 UV에 의해 1차 경화시키고, 150~500mW에서 1~5초 동안 UV에 의해 2차 경화시킨다.
또한, 상기 TPI층(310)의 경화는 30 ~ 150℃, 1 ~ 20분 동안 1차 건조 공정 후, 150 ~ 500mW에서 1~5초 동안 UV에 의해 2차 경화시킬 수도 있다.
상술한 바의 1차 경화 공정에 의해 상기 TPI층(310)의 평탄화를 도모하고, 아웃개싱(Out gassing)을 유도하고, 상기 2차 경화 공정에 의해 상기 TPI층(310)을 완전 경화시켜 경도를 유지하게 한다.
한편, 상기 TPI층(310) 상부에는 기능층을 더 형성할 수 있다.
상기 기능층은 커버 윈도우의 용도나 목적에 따라 다양하게 형성될 수 있으며, 디스플레이 보호용 커버 윈도우의 경우에는 하드코팅층(320) 또는 AF코팅층(330)이거나, 또는 하드코팅층(320) 상에 AF코팅층(330)이 순차적으로 형성될 수 있다.
상기 하드코팅층(320)은 경화되었을 때 상대적으로 경도가 높은 수지 예컨대 아크릴이나 에폭시 같은 수지의 함량이 높은 것을 사용할 수 있으며, 필요에 따라 AF(Anti Finger) 또는 AR(Anti Reflective) 기능이 부여되도록 할 수 있으며, 이러한 기능을 갖는 수지를 합성하여 구현하거나, 상기 기능층에 다양한 패턴을 형성하여 구현할 수도 있다.
그리고, 상기 베이스 기재(10)로부터 상기 TPI층(310)을 분리한다(제2단계).
상기 베이스 기재(10) 상에 균일한 두께의 표면 조도가 우수한 TPI층(310)을 코팅한 후, 상기 베이스 기재(10)로부터 상기 TPI층(310)을 분리하게 된다.
상기 TPI층(310)의 분리는 상기 베이스 기재(10)로부터 상기 TPI층(310)을 물리적 분리 공정에 의해 분리하거나, 레이저 리프트 오프 공정에 의하거나, 또는 상기 베이스 기재(10) 표면의 이형 처리, 또는 상기 베이스 기재(10) 상에 이형층을 형성하거나, 상기 베이스 기재(10) 및 상기 TPI층(310) 간의 열팽창계수 차이를 이용하여 구현할 수 있다.
일반적으로 베이스 기재(10)로 글래스를 사용하는 경우, 글래스 상에 코팅된 상기 TPI층(310)은 코팅성이 우수하지 않은 것으로 알려져 있다. 이에 상기 TPI층(310)의 물리적 분리 공정은 상기 베이스 기재(10)로부터 상기 TPI층(310)의 싸이드 부분을 나이프와 같은 도구로 들어올려 분리할 수도 있다.
또한, 상기 레이저 리프트 오프 공정은 레이저 흡수율 차이에 의한 계면 분리를 유도하는 것이다. 즉, 레이저의 에너지가 상기 TPI층(310)에 집중되게 되면 베이스 기재(글래스)(10)와 상기 TPI층(310)의 열팽창 유무에 의하여 상기 베이스 기재(10)와 상기 TPI층(310)의 결합이 약화되어 상기 베이스 기재(10)로부터 상기 TPI의 분리시킬 수 있다.
또한, 상기 베이스 기재(10) 표면에 이형처리 즉, 소수성 처리(불소 처리) 등을 수행하여 상기 TPI층(310)의 분리를 용이하게 하거나, 상기 베이스 기재(10) 상에 이형층 형성 즉, 불소층을 형성하거나 열팽창계수 차이가 나는 물질을 코팅하는 등의 방법에 의해 상기 베이스 기재(10)로부터 상기 TPI의 분리가 용이하도록 한다.
그리고, 글래스 기판(100) 상에 접착버퍼층(200)을 형성하고, 그 상부에 상기 베이스 기재(10)로부터 분리된 상기 TPI층(310)을 적층한다(제3단계 및 제4단계).
즉, 본 발명은 상기 베이스 기재(10) 상에 TPI층(310)을 코팅하여 형성하고, 이를 분리한 후 상기 글래스 기판(100) 상에 접착버퍼층(200)을 매개로 합지시키는 캐스팅(Casting) 공정에 의해 글래스 기판(100)과 TPI층(310)이 복합적으로 구현된 하이브리드 커버 윈도우를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 글래스 기판(100)은 화학강화된 것으로, 전체적으로 평탄하게 형성(폴딩부 및 평면부의 두께가 동일)되거나, 상기 폴딩부가 상기 평면부에 비해 두께가 얇게 슬리밍(Slimming)되어 형성되거나, 상기 폴딩부가 하나 이상으로 분절되어 전체적으로 글래스 기판(100)이 투피스(Two Piece), 쓰리피스(Three Piece) 등으로 형성될 수도 있다.
대체적으로 상기 커버 윈도우의 평면부의 두께는 20~300㎛이고, 상기 폴딩부가 슬리밍된 경우 상기 폴딩부의 두께는 5~100㎛ 정도이다. 여기에서 상기 폴딩부는 두께가 균일하게 형성되거나, 폴딩 영역의 중심에서 바깥쪽으로 갈수록 두께가 점차적으로 두껍게 형성될 수 있다. 즉, 폴딩부는 직선 또는 곡선 형태로 형성될 수 있다.
또한, 글래스 기판(100)에는 강도 및 폴딩 특성을 개선시키고자, 폴딩부 및 평면부, 또는 폴딩부에 식각 패턴이 형성될 수도 있다.
상기 접착버퍼층(200)은 상기 글래스 기판(100)의 전면(Front Surface)에 형성되거나, 상기 글래스 기판(100)의 전면(Front Surface) 및 배면(Back Surface)에 각각 형성되어, 상기 접착버퍼층(200) 상에 상기 TPI층(310)이 형성되도록 한다.
즉, 본 발명은 글래스 기판(100)과 TPI층(310)이 복합적으로 구현된 것으로, 특히 본 발명은 상기 TPI층(310)의 자외선 컷오프 파장(UV Cut-off Wavelength)이 380nm 이하로 형성되어 접착버퍼층(200)의 경화를 위한 자외선의 투과가 TPI층(310)을 통해 가능하여, 글래스 기판(100)과 TPI층(310) 간의 결합을 위한 접착버퍼층(200)의 완전 경화를 구현할 수 있어, 글래스 기판(100)과 TPI층(310) 간의 밀착성이 우수하여 전체적인 내구성을 향상시킬 수 있다. 이 경우에는 본 발명에 따른 접착버퍼층(200)이 OCR(Optical Clear Resin)로 형성된 경우이다.
여기에서 전면(Front Surface)이라 함은 사용자가 터치할 수 있는 면을 의미하며, 터치펜 등이 접촉하는 면을 뜻하는 것으로, 도면 상 위쪽 방향의 면을 의미하고, 배면(Back Surface)이라 함은 상기 전면에 대향되는 면으로써, 터치 반대면, 즉, 디스플레이 패널 쪽 방향의 면을 의미하며, 도면 상 아래쪽 방향의 면을 의미한다.
본 발명에 따른 접착버퍼층(200)은 OCR(Optical Clear Resin) 또는 OCA(OPtical Clear Adhesion)로 형성되며, 상기 글래스 기판(100) 상에 두께 1 ~ 75㎛ 정도로 코팅되어 형성된다. 상기 접착버퍼층(200)은 기본적으로 상기 글래스 기판(100)과 TPI층(310)을 결합시키면서, 적절한 두께 및 탄성을 유지하도록 하여 상기 접착버퍼층(200)에 의해 폴딩부에서의 변형을 최소화하여 내충격성 및 내구성을 더욱 개선시킨 것이다.
상기 접착버퍼층(200)은 상기 글래스 기판(100)과 TPI층(310) 사이에 형성되거나, 상기 글래스 기판(100)과 상기 TPI층(310) 사이에 형성되고, 이에 연속되어 상기 글래스 기판(100)의 측면(Side Surface)에 형성될 수 있다. 즉, 상기 접착버퍼층(200)이 상기 글래스 기판(100)의 전체 영역을 랩핑(Wrapping)하여 형성될 수 있다. 이에 의해 글래스 기판(100)의 전면이나 배면뿐만 아니라 측면을 보호할 수 있게 된다.
상기 접착버퍼층(200)은 글래스의 굴절율(1.5)과 거의 동일한 투명 수지를 사용하며, 예컨대 아크릴, 에폭시, 실리콘, 우레탄, 우레탄합성물, 우레탄아크릴 합성물, 하이브리드졸겔, 실록산계 등을 사용할 수 있다. 경화 조건이나 재료를 선택하여 상기 접착버퍼층(200)의 경도를 조절하여 형성한다.
상기 OCR 접착버퍼층(200)의 강도(Storage Modulus)는 0.01Gpa ~ 1Gpa인 것이 바람직하다. 이에 의해 기존의 OCA보다 경도가 높은 OCR을 접착버퍼층(200)으로 적용함으로써, 표면 경도를 보다 높이고, 글래스 기판(100)과의 밀착성이 우수하여 전체적인 내구성을 향상시키면서 펜드랍과 같은 충격에도 계면에서의 변형을 최소화시키게 된다.
본 발명에 따른 접착버퍼층(200)은 상기 글래스 기판(100)과 TPI층(310)과의 견고한 결합을 위해 완전 경화되는 것이 바람직하나, 필요에 따라서는 상기 접착버퍼층(200)을 부분 경화할 수도 있다. 즉, 보다 소프트한 접착버퍼층(200)을 구현하여 충격완화나 폴딩부에서의 변형에 대한 충격을 흡수할 수 있도록 할 수도 있다. 이는 제품 사양이나 소재에 따라 경화도를 조절하여 적용할 수 있다.
필요에 따라서는 상기 접착버퍼층(200)은 상기 평면부에 비해 폴딩부에서는 상대적으로 부분 경화가 이루어지도록 할 수도 있다. 즉, 폴딩부에서는 소프트 경화, 평면부에서는 완전 경화를 구현할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 TPI층(310)을 통해 마스크 등을 이용하여 자외선 세기 등을 조절하여 구현할 수 있다.
본 발명의 일실시예로, 상기 접착버퍼층(200)의 완전 경화는 150~600mW에서 1~10초 동안 자외선을 조사하여 이루어질 수 있으며, 상기 부분 경화(소프트 경화)는 5~30mW에서 1~40초 동안 자외선을 조사하여 이루어질 수 있다.
이에 의해 본 발명은 베이스 기재(10) 상에 TPI층(310)을 코팅하여 TPI층(310)을 형성하고, 이를 분리하여 글래스 기판(100) 상에 합지하는 공정에 의해, 글래스 기판(100) 상에 TPI층(310)을 50㎛ 이하의 매우 얇은 두께로 형성이 가능하여, 글래스 고유의 심미감 및 터치감은 유지되면서, 글래스 기판(100)의 표면 경도를 따라감에 따라 TPI 고유 연필경도인 4H~6H 확보는 가능한 것이다.
또한, 본 발명은 베이스 기재(10) 상에 TPI층(310)을 코팅하여 TPI층(310)을 형성하고, 이를 분리하여 글래스 기판(100) 상에 합지하는 공정에 의해 TPI층(310)의 표면 조도가 우수하고, 두께가 균일하며, 시인성이 뛰어난 고품질의 하이브리드 커버 윈도우를 제공하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 강화 커버 윈도우를 플렉시블 커버 윈도우에 적용하고자 하는 경우, 상기 TPI층(310)의 강도는 상기 평면부와 상기 폴딩부에서 서로 같거나 상이하게 형성될 수 있다.
예컨대 본 발명에 따른 TPI층(310)은 소프트한 강도로 구현하여 충격완화나 폴딩부에서의 변형에 대한 충격을 흡수할 수 있도록 할 수도 있다. 이는 제품 사양이나 소재에 따라 경화도를 조절하여 적용할 수 있다.
필요에 따라서는 상기 TPI층(310)은 상기 평면부에 비해 폴딩부에서는 상대적으로 부분 경화가 이루어지도록 할 수도 있다. 즉, 폴딩부에서는 소프트 경화, 평면부에서는 완전 경화를 구현할 수 있다. 이는 상술한 경화 조건 등을 조절하여 구현할 수 있다.
그리고, 상기 제4단계의 접착버퍼층(200) 상에 상기 TPI층(310)을 적층한 후에, 상기 TPI층(310), 상기 접착버퍼층(200) 및 상기 글래스 기판(100) 구조체를 캐리어 기재(20) 상에 적층시키고, 상기 구조체의 싸이드를 상기 캐리어 기재(20)에 대해 또는 글래스 기판(100)에 대해 수직방향으로 컷팅하여 상기 구조체의 싸이드를 다듬게 된다. 상기 구조체의 싸이드를 절단하는 수단으로는 레이저를 이용한다.
그리고, 상기 캐리어 기재(20)로부터 상기 구조체를 분리함으로써 본 발명에 따른 강화 커버 윈도우 구조체를 제공하게 된다.
이에 의해 본 발명은 각종 전자 제품의 표면 보호용, 터치패널 보호용, 디스플레이 보호용 커버 윈도우로 사용되거나, Foldable, Rollable, Slidable, Stretchable 등 다양한 방식의 플렉시블 디스플레이 패널의 보호용 커버 윈도우로 사용될 수 있으며, 플렉시블 디스플레이 패널 앞면에 적층되어 합지되게 된다.
이러한 본 발명에 따른 강화 커버 윈도우의 최외부층 상에는 보호필름이 형성될 수 있다. 즉, 글래스 기판(100)의 전면 또는 전면 및 배면에 TPI층(310)이 형성된 경우, 상기 구조체의 최외부층 상에는 이를 보호하기 위한 PET와 같은 보호필름이 형성되어 제공될 수 있으며, 사용자가 디스플레이 패널 상에 본 발명에 따른 강화 커버 윈도우를 적용하고자 하는 경우에는 상기 보호필름을 제거한 후 사용한다.
이하에서는 도면을 이용하여 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하고자 한다. 상기에서 중복된 설명을 생략하기로 한다.
<제1실시예>
도 2는 본 발명의 제1실시예를 나타낸 것으로, 글래스 기판(100)의 전면(Front Surface)에 접착버퍼층(200)이 형성되고, 그 상부에 TPI층(310) 그리고 하드코팅층(320), AF코팅층(330)이 형성된 것을 도시한 것이다.
베이스 기재(10) 상에 TPI층(310)을 코팅하고 경화시키고, 그 상부에 하드코팅층(320) 및 AF코팅층(330)을 형성한 후, 상기 베이스 기재(10)로부터 상기 TPI층/하드코팅층/AF코팅층을 분리한다.
그리고, 상기 글래스 기판(100)의 전면 및 측면 접착버퍼층(200)을 형성하고, 그 상부에 상기 TPI층/하드코팅층/AF코팅층을 적층하여 합지시켜, 글래스 기판(100)과 TPI층(310)으로 이루어진 하이브리드 강화 커버 윈도우를 제공하게 된다.
베이스 기재(10) 상에 균일한 두께 및 표면 조도를 갖는 TPI층(310)을 형성하고, 이를 글래스 기판(100) 상에 합지하는 캐스팅 공정에 의해 매우 얇은 두께의 TPI층(310)을 형성하여 글래스 고유의 심미감 및 터치감은 유지하면서 TPI 고유 연필경도인 4H ~ 6H의 확보가 가능한 것이다.
<제2실시예>
도 3은 본 발명의 제2실시예를 나타낸 것으로, 상기 제1실시예에서, 글래스 기판(100)의 폴딩부가 슬리밍하게 형성된 경우이다. 이 경우 상기 글래스 기판(100)의 전면 및 후면 그리고 측면은 모두 접착버퍼층(200)에 의해 랩핑되어 있다.
본 발명의 제2실시예는 플렉시블 디스플레이 보호용 커버 윈도우로 사용할 수 있다.
<제3실시예>
도 4는 본 발명의 제3실시예를 나타낸 것으로, 글래스 기판(100)의 전면, 배면 및 측면에 접착버퍼층(200)이 형성되고, 상기 글래스 기판(100)의 전면에 TPI층(310) 그리고 하드코팅층(320), AF코팅층(330)이 형성되고, 상기 글래스 기판의 배면에는 TPI층(310)이 형성된 것이다.
베이스 기재(10) 상에 TPI층(310)을 코팅하고 경화시키고, 그 상부에 하드코팅층(320) 및 AF코팅층(330)을 형성한 후, 상기 베이스 기재(10)로부터 상기 TPI층/하드코팅층/AF코팅층을 분리한다.
그리고, 상기 글래스 기판의 전면 및 측면에 접착버퍼층(200)을 형성하고, 그 상부에 상기 TPI층/하드코팅층/AF코팅층을 적층하여 합지시킨다. 그리고 상기 글래 글래스 기판의 배면에 접착버퍼층(200)을 형성하고, 그 상부에 TPI층(310)을 형성하여, 복합 소재로 이루어진 하이브리드 강화 커버 윈도우를 제공하게 된다.
베이스 기재(10) 상에 균일한 두께 및 표면 조도를 갖는 TPI층(310)을 형성하고, 이를 글래스 기판 상에 합지하는 캐스팅 공정에 의해 매우 얇은 두께의 TPI층(310)을 형성하여 글래스 고유의 심미감 및 터치감은 유지하면서 TPI 고유 연필경도인 4H ~ 6H의 확보가 가능한 것이다.
<제4실시예>
도 5는 본 발명의 제4실시예를 나타낸 것으로, 상기 제3실시예에서, 글래스 기판의 폴딩부가 슬리밍하게 형성된 경우이다. 본 발명의 제4실시예는 플렉시블 디스플레이 보호용 커버 윈도우로 사용할 수 있다.
<제5실시예>
도 6은 본 발명의 제5실시예를 나타낸 것으로, 글래스 기판의 전면, 배면 및 측면에 접착버퍼층(200)이 형성되고, 상기 글래스 기판의 전면에 TPI층(310) 그리고 하드코팅층(320), AF코팅층(330)이 형성되고, 상기 글래스 기판의 배면에도 이와 대칭되는 구조가 형성된 것이다.
베이스 기재(10) 상에 TPI층(310)을 코팅하고 경화시키고, 그 상부에 하드코팅층(320) 및 AF코팅층(330)을 형성한 후, 상기 베이스 기재(10)로부터 상기 TPI층/하드코팅층/AF코팅층을 분리한다.
그리고, 상기 글래스 기판의 전면 및 측면에 접착버퍼층(200)을 형성하고, 그 상부에 상기 TPI층/하드코팅층/AF코팅층을 적층하여 합지시킨다. 그리고 상기 글래 글래스 기판의 배면에 접착버퍼층(200)을 형성하고, 그 상부에 상기 TPI층/하드코팅층/AF코팅층을 적층하여 합지시켜, 복합 소재로 이루어진 하이브리드 강화 커버 윈도우를 제공하게 된다.
베이스 기재(10) 상에 균일한 두께 및 표면 조도를 갖는 TPI층(310)을 형성하고, 이를 글래스 기판 상에 합지하는 캐스팅 공정에 의해 매우 얇은 두께의 TPI층(310)을 형성하여 글래스 고유의 심미감 및 터치감은 유지하면서 TPI 고유 연필경도인 4H ~ 6H의 확보가 가능한 것이다.
<제6실시예>
도 7은 본 발명의 제6실시예를 나타낸 것으로, 상기 제5실시예에서, 글래스 기판의 폴딩부가 슬리밍하게 형성된 경우이다. 본 발명의 제6실시예는 플렉시블 디스플레이 보호용 커버 윈도우로 사용할 수 있다.
다음 표 1은 본 발명의 제1실시예 내지 제6실시예에 따른 강화 커버 윈도우와 비교예에 대한 펜드랍 특성과, 경도 측정을 한 데이타를 나타낸 것이다.
펜드랍 특성 경도 측정(Hardness)
비교예 1(Bare) 2cm ~ 3cm 4H
비교예 2 4cm ~ 5cm 3H
비교예 3 8cm B
비교예 4 10cm H
제1실시예 10cm 이상 6H
제2실시예 10cm 이상 5H
제3실시예 10cm 이상 6H
제4실시예 10cm 이상 5H
제5실시예 10cm 이상 6H
제6실시예 10cm 이상 6H
비교예 1은 50㎛ 두께의 글래스 기판(Bare), 비교예 2는 50㎛ 두께의 글래스 기판 상에 2㎛ 두께의 하드코팅층을 형성한 것, 비교예 3은 50㎛ 두께의 글래스 기판 상에 60㎛ 두께의 TPI 필름을 형성한 것, 비교예 4는 50㎛ 두께의 글래스 기판 상에 60㎛ 두께의 TPI 필름을 형성하고, 그 상부에 2㎛ 두께 정도의 하드코팅층을 형성한 경우이다.
제1실시예 내지 제6실시예는 상술한 바와 같은 구조로 형성되며, 50㎛ 두께의 글래스 기판, 5㎛ 두께의 접착버퍼층, 베이스 기재 상에 바코팅(Bar Coating)에 의한 두께 20㎛의 TPI층을 형성, 2㎛ 두께의 하드코팅층, 20nm의 AF코팅층을 형성한 경우이다.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예는 펜드랍 특성이 10cm 이상으로 월등히 개선되었음을 확인할 수 있었으며, 경도 또한 5H 이상으로 개선되었음을 확인할 수 있었다.
이와 같이 본 발명은 커버 윈도우에 관한 것으로서, 글래스 기판과 TPI층(Transparent Polyimide Layer)이 복합적으로 구현된 하이브리드 강화 커버 윈도우에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 베이스 기재 상에 박판의 TPI층을 형성하고, 이를 분리하여 글래스 기판 상에 합지시키는 캐스팅(Casting) 공정에 의해 글래스 기판과 TPI층이 복합적으로 구현된 하이브리드 커버 윈도우를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 베이스 기재 상에 TPI층을 코팅하여 TPI층을 형성하고, 이를 분리하여 글래스 기판 상에 합지하는 공정에 의해, 글래스 기판 상에 TPI층을 50㎛ 이하의 매우 얇은 두께로 형성이 가능하여, 글래스 고유의 심미감 및 터치감은 유지되면서, TPI 고유 연필경도인 4H~6H 확보가 가능한 것이다.
또한, 본 발명은 베이스 기재 상에 TPI층을 코팅하여 TPI층을 형성하고, 이를 분리하여 글래스 기판 상에 합지하는 공정에 의해 TPI층의 표면 조도가 우수하고, 두께가 균일하며, 시인성이 뛰어난 고품질의 하이브리드 커버 윈도우를 제공하게 된다.
이에 의해 본 발명은 강도 및 표면 특성이 개선되어, 각종 전자 제품의 표면 보호용, 터치패널 보호용, 디스플레이 보호용 커버 윈도우로 사용되거나, Foldable, Rollable, Slidable, Stretchable 등 다양한 방식의 플렉시블 디스플레이 패널의 보호용 커버 윈도우로 사용될 수 있다.
10 : 베이스 기재 20 : 캐리어 기재
100 : 글래스 기판
200 : 접착버퍼층 310 : TPI층
320 : 하드코팅층 330 : AF 코팅층

Claims (29)

  1. 플렉시블 커버 윈도우에 있어서,
    베이스 기재 상에 TPI층을 형성하는 제1단계;
    상기 베이스 기재로부터 상기 TPI층을 분리하는 제2단계;
    글래스 기판 상에 접착버퍼층을 형성하는 제3단계; 및
    상기 접착버퍼층 상에 상기 TPI층을 적층하는 제4단계;를 포함하며,
    상기 TPI층은 상기 글래스 기판의 경도를 따라가게 되어 표면 경도가 4H~6H로 형성되며,
    상기 제1단계의 TPI층의 형성은, 상기 베이스 기재 상에 상기 TPI층을 코팅하고, 상기 TPI층을 경화시켜 형성되며,
    상기 글래스 기판은, 평면부 및 폴딩부의 두께가 동일하거나, 평면부에 비해 폴딩부의 두께가 더 얇게 형성된 것으로,
    상기 TPI층은 상기 평면부에 비해 폴딩부에서 상대적으로 부분 경화가 이루어지는 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 TPI층은,
    1 ~ 50㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1단계의 TPI층의 코팅은,
    상기 베이스 기재 상에 바코팅(Bar Coating), 슬롯다이 코팅(Slotdie Coating), 딥코팅(Dip Coating) 중 어느 하나의 코팅 방법에 의해 코팅되는 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 TPI층의 경화는,
    열경화 또는 광경화에 의해 구현되는 것을 강화 커버 윈도우의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 TPI층의 열경화는,
    100 ~ 150℃, 1 ~ 20분 동안 1차 경화 공정 후, 150 ~ 300℃, 1 ~ 30분 동안 2차 경화 공정으로 수행되는 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 접착버퍼층은,
    상기 글래스 기판의 전면(Front Surface)에 형성되거나,
    상기 글래스 기판의 전면(Front Surface) 및 배면(Back Surface)에 각각 형성되어,
    상기 접착버퍼층 상에 상기 TPI층이 형성된 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 글래스 기판의 측면(Side Surface)에 접착버퍼층이 형성된 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1단계는,
    상기 TPI층을 형성하고, 상기 TPI층 상에 기능층을 형성하는 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 기능층은,
    하드코팅층 또는 AF코팅층이거나,
    하드코팅층 상에 AF코팅층이 순차적으로 형성된 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 접착버퍼층은,
    OCR(Optical Clear Resin)로 형성된 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 OCR 접착버퍼층의 강도(Storage Modulus)는 0.01Gpa ~ 1Gpa인 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우의 제조방법.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 제2단계의 TPI층의 분리는,
    물리적 분리 공정 또는 레이저 리프트 오프 공정에 의하거나,
    또는 상기 베이스 기재 표면의 이형 처리,
    또는 상기 베이스 기재 상에 이형층을 형성하거나, 상기 베이스 기재 및 상기 TPI층 간의 열팽창계수 차이를 이용하는 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우의 제조방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제4단계의 접착버퍼층 상에 상기 TPI층을 적층한 후에,
    상기 TPI층, 상기 접착버퍼층 및 상기 글래스 기판 구조체를 캐리어 기재 상에 적층시키고, 상기 구조체의 싸이드를 수직방향으로 컷팅하여, 상기 구조체를 상기 캐리어 기재로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우의 제조방법.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 TPI층은 자외선 컷오프 파장(UV Cut-off Wavelength)이 380nm 이하인 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우의 제조방법.
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서, 상기 TPI층의 강도는,
    상기 평면부와 상기 폴딩부에서 서로 같거나 상이하게 형성된 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우의 제조방법.
  18. 글래스 기판;
    상기 글래스 기판 상에 형성된 접착버퍼층; 및
    상기 접착버퍼층 상에 형성된 TPI층;을 포함하며,
    상기 TPI층은 베이스 기재 상에 코팅된 후 상기 베이스 기재로부터 분리되어 상기 접착버퍼층 상에 형성되며,
    상기 TPI층의 두께는 1 ~ 50㎛의 두께로 형성되고,
    상기 TPI층은 상기 글래스 기판의 경도를 따라가게 되어 표면 경도가 4H~6H로 형성되며,
    TPI층은, 상기 베이스 기재 상에 상기 TPI층을 코팅하고, 상기 TPI층을 경화시켜 형성되며,
    상기 글래스 기판은, 평면부 및 폴딩부의 두께가 동일하거나, 평면부에 비해 폴딩부의 두께가 더 얇게 형성된 것으로,
    상기 TPI층은 상기 평면부에 비해 폴딩부에서 상대적으로 부분 경화가 이루어진 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우.
  19. 제18항에 있어서, 상기 글래스 기판은,
    플렉시블 커버 윈도우에 있어서,
    폴딩부의 두께는 5 ~ 100㎛, 평면부의 두께는 20 ~ 300㎛인 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우.
  20. 제18항에 있어서, 상기 접착버퍼층은,
    상기 글래스 기판의 전면(Front Surface)에 형성되거나,
    상기 글래스 기판의 전면(Front Surface) 및 배면(Back Surface)에 각각 형성되어,
    상기 접착버퍼층 상에 상기 TPI층이 형성된 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우.
  21. 제18항에 있어서, 상기 글래스 기판의 측면(Side Surface)에 접착버퍼층이 형성된 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우.
  22. 제18항에 있어서, 상기 TPI층 상에는 기능층이 형성된 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우.
  23. 제22항에 있어서, 상기 기능층은,
    하드코팅층 또는 AF코팅층이거나,
    하드코팅층 상에 AF코팅층이 순차적으로 형성된 것인 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우.
  24. 제18항에 있어서, 상기 접착버퍼층은,
    OCR(Optical Clear Resin)로 형성된 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우.
  25. 제24항에 있어서, 상기 OCR 접착버퍼층의 강도(Storage Modulus)는 0.01Gpa ~ 1Gpa인 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우.
  26. 제18항에 있어서, 상기 TPI층은 자외선 컷오프 파장(UV Cut-off Wavelength)이 380nm 이하인 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우.
  27. 삭제
  28. 제18항에 있어서, 상기 TPI층의 강도는,
    상기 평면부와 상기 폴딩부에서 서로 같거나 상이하게 형성된 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우.
  29. 제18항에 있어서, 상기 강화 커버 윈도우의 최외부층 상에는 보호필름이 형성된 것을 특징으로 하는 강화 커버 윈도우.
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