KR102667830B1 - 초박형 유리 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초박형 유리 제조 장치에 대한 것으로서, 보다 구체적으로는, 화학적 가공 방식을 통해 미세칩핑이 발생하지 않을 뿐만 아니라 균일성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 초박형 유리 제조 장치에 대한 것이다.

Description

초박형 유리 제조 장치{Ultra thin glass manufacturing device}
본 발명은 초박형 유리 제조 장치에 대한 것으로서, 보다 구체적으로는, 화학적 가공 방식을 통해 미세칩핑이 발생하지 않을 뿐만 아니라 균일성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 초박형 유리 제조 장치에 대한 것이다.
모바일 시장 규모가 지속적으로 확대되면서 모바일 단말기의 기술도 획기적으로 발전하고 있다. 대표적으로, 폴더블(foldable) 스마트폰이 주목받고 있다.
이러한 폴더블 스마트폰은 그 특성상 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 패널이 적용되고, 이러한 OLED 패널이 적용된 폴더블 스마트폰에는 기존 글래스와는 차별화된 기술이 집약된 초박형 유리(UTG, ultra thin glass)가 필요하다.
이러한 초박형 유리는 스마트 장치의 화면을 보호하기 위해 붙이는 매우 얇은 보호 유리로서, 대략 30 ~ 100㎛의 두께로 이루어지고 유연하다는 특징이 있다.
이러한 초박형 유리는 향후에도 사용처가 많아질 것으로 예상되고 있어, 초박형 유리를 제조하기 위한 다양한 방식이 시도되고 있는 실정이며, 국내외 학교 및 기업에서 보다 효율적인 제조를 위한 연구를 진행하고 있다.
종래 기술로서, 대한민국 공개특허 제10-2022-0116673호(발명의 명칭 ; 초박막 유리 제조 방법 및 이에 의해 제조된 초박막 유리) 및 대한민국 등록특허 제10-2462339호(발명의 명칭 : 내충격성이 강화된 초박막 유리 및 그 제조 방법)
이러한 종래 기술들은 아직은 연구실 수준의 기술인 경우도 있으며 실제적으로 전체 공정 보다는 일부 부분적인 공정에 대해 기재하고 있는 한계가 있다. 더 나아가 종래의 초박형 유리를 양산 하는 기술의 경우 물리적 가공방법을 주로 채택하고 있기 때문에 다수의 미세칩핑이 다수 발생하고 그로 인해 양산 효율이 낮다는 단점이 존재하게 된다.
대한민국 공개특허 제10-2022-0116673호 대한민국 등록특허 제10-2462339호
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 화학적 가공 방식을 통해 미세칩핑이 발생하지 않을 뿐만 아니라 균일성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 초박형 유리 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 글라스 원판을 초박형 유리 셀로 절단한 후 추가적인 물리적 공정 없이 내구성 및 균일성이 향상된 초박형 유리를 제조할 수 있는 초박형 유리 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 초박형 유리 제조 장치는 글라스 원판 양면에 필름을 코팅하는 라미네이터(laminator); 필름이 부착된 상기 글라스 원판에 특정한 형태로 패터닝하는 노광기(exposure); 패터닝된 상기 글라스 원판의 일정 부분의 필름을 제거하는 현상(develope) 장치; 상기 일정 부분을 식각하여 초박형 유리 셀을 제조하는 식각(etching) 장치; 및 상기 초박형 유리 셀에 코팅된 필름을 박리하는 스트리핑(stripping) 장치;를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 초박형 유리 셀을 화학적으로 강화하는 강화 장치;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 초박형 유리 셀을 세정하는 세정 장치;를 더 포함하되, 상기 세정 장치는, 상기 초박형 유리 셀이 화학적 강화되기 전 및 후에 상기 초박형 유리 셀을 세정할 수 있다.
바람직하게는, 상기 초박형 유리 셀을 에칭하는 힐링 장치;를 더 포함하되; 상기 힐링 장치는, 상기 초박형 유리 셀이 화학적 강화되기 전 및 후에 상기 초박형 유리 셀을 화학적으로 에칭하여 응력을 저감시킬 수 있다.
바람직하게는, 패터닝된 상기 글라스 원판을 90℃ 내지 110℃로 열처리 하는 제1 열처리 장치를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 일정 부분의 필름이 제거된 상기 글라스 원판을 140℃ 내지 150℃로 열처리 하는 제2 열처리 장치를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 글라스 원판의 두께는 30㎛ 내지 200㎛일 수 있다.
바람직하게는, 상기 라미네이터는, 상기 글라스 원판 양면에 필름을 코팅하되, 여기서 상기 필름은 DFR(Dry Film Resist) 필름일 수 있다.
바람직하게는, 상기 노광기는, 필름이 부착된 상기 글라스 원판에 마스킹을 진행한 후 자외선을 조사하여 특정한 형태로 패터닝을 수행할 수 있다.
바람직하게는, 상기 스트리핑 장치는, 박리 전용액을 이용하여 상기 글라스에 코팅된 필름을 박리하되, 상기 박리 전용액을 일정한 온도로 유지될 수 있다.
본 발명에 따르면, 화학적 가공 방식을 통해 초박형 유리를 제조하기 때문에 미세칩핑이 발생하지 않을 뿐만 아니라 균일성 및 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
더 나아가, 글라스 원판을 초박형 유리 셀로 절단한 후 추가적인 물리적 공정 없이 내구성 및 균일성이 향상된 초박형 유리를 제조할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초박형 유리 제조 공정 관련 순서도이며,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초박형 유리 제조 장치의 개략도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초박형 유리 제조 장치에 의해 화학적 식각된 글라스 원판의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초박형 유리 제조 공정 관련 순서도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초박형 유리 제조 장치의 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초박형 유리 제조 장치(100)는 라미네이터(110), 노광기(120), 현상 장치(130), 식각 장치(140), 스트리핑 장치(150), 화학적 강화 장치(160), 세정 장치(170), 힐링 장치(180) 및 제1, 제2 열처리 장치(190a, 190b)를 포함할 수 있다.
라미네이터(110)는 글라스 원판 양면에 필름을 코팅하는 역할을 수행한다. 구체적으로 살펴보면, 검사 과정을 통해 불량이 아닌 글라스 원판이 라미네이터(110)에 유입되면 라미네이터(110)는 글래스 원판 양면에 특수한 DFR(Dry Film Resist) 필름을 접지하는 장치로서, 자동 합지 방식의 롤러 히팅 타입이 적용될 수 있으며, 이 경우 롤러의 온도는 약 130℃ 까지 가능할 수 있다.
이러한 라미네이터(110)에 의해 글라스 원판 양면에 0.05mm의 필름이 합지되게 되며, 추후 진행되는 글라스 원판이 화학적으로 컷팅되는 공정에 있어서 필요한 보호막을 형성하게 된다.
이때, 라미네이터(110)에 유입되는 글라스 원판의 두께는 30㎛ 내지 200㎛일 수 있으며, 더 바람직하게는, 글라스 원판의 두께는 30㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 또한 글라스 원판은 세정 공정을 거쳐 불순물 등이 제거되어 라미네이터(110)에 유입되는 것이 바람직하다.
노광기(120)는 필름이 부착된 글라스 원판에 특정한 형태로 패터닝하는 역할을 수행한다. 구체적으로 살펴보면, 노광기(120)는 면에 필름이 부착된 글라스 원판에 마스킹을 진행한 후 자외선을 조사하여 특정한 형태로 패터닝을 수행하게 된다.
노광 공정을 진행한 후, 제1 열처리 장치(190a)를 통해 패터닝된 상기 글라스 원판을 90℃ 내지 110℃로 일정 시간 열처리를 진행하게 된다. 즉 베이크(Post Exposure Bake, PEB) 공정을 진행하게 된다. 이러한 베이크(PEB) 공정의 목적은 감광액 속에 있는 PAC를 활성화시켜 감광액의 표면을 평탄화 시키고 정재파를 줄이기 위함이며, 이러한 공정을 거치지 않는 경우 추후 현상 공정에서 패턴의 직진도 등의 문제가 발생하게 되기에 필수적 공정이라 할 수 있다.
현상 장치(130)는 감광막의 일정 부분을 제거하는 역할을 수행하며 패터닝된 글라스 원판의 일정 부분의 필름을 제거함으로써 패터닝 형상을 최종적으로 만들게 된다.
이러한 현상 공정을 진행한 후, 제2 열처리 장치(190b)를 통해 일정 부분의 필름이 제거된 글라스 원판을 140℃ 내지 150℃로 일정 시간 열처리를 진행하게 된다. 즉 하드 베이크(hard bake) 공정을 진행하게 된다. 이러한 공정의 목적은 열처리를 진행하여 DFR 필름과 글라스 원판의 접착력을 최대로 증가시켜 추후 진행되는 식각 공정에서의 내성을 증가시키기 위함이다.
한편, 제1 열처리 장치(190a) 및 제2 열처리 장치(190b)는 설명을 위해 별개의 구성 요소로 기재하였지만 실제적으로는 하나의 구성일 수 있음에 유의한다.
식각 장치(140)는 화학적 컷팅을 수행하는 장치로서, 필름이 제거된 글라스 원판의 일정 부분을 식각하는 역할을 수행한다. 이러한 식작 장치(140)에 의하면, 글라스 원판을 식각하기 위한 식각액을 통해 효율적으로 초박형 유리 셀을 제조할 수 있을 뿐만 아니라 테이퍼(taper)를 최소화할 수 있게 된다.
도 3은 글라스 원판이 화학적 식각에 의해 컷팅된 단면을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3을 참고하면, 화학적 식각 공정에 의해 글라스 원판이 초박형 유리 셀로 커팅되는 것을 알 수 있으며, 일정하게 조성된 식각액의 조성에 의하여 글라스 외측 부분이 라운드하게 식각되는 것을 알 수 있다. 즉 본 발명에 따른 초박형 유리 제조 장치에 의하면 컷팅후 연마라던지 추가적인 공정이 필요 없는 것을 알 수 있다.
스트리핑 장치(150)는 식각 장치(140)에 의해 셀 단위로 분리된 초박형 유리 셀에 코팅된 필름을 박리하는 역할을 수행한다. 스트리핑 장치(150)는 박리 전용액을 이용하여 초박형 유리 셀에 코팅된 필름을 박리하되, 박리 전용액을 일정한 온도로 유지하면서 이러한 공정을 수행하게 된다.
강화 장치(160)는 초박형 유리 셀을 화학적으로 강화하는 역할을 수행한다. 구체적으로 살펴보면, 고체 상태의 질산칼륨(KNO3)을 360℃ 내지 400℃ 정도 가열하면 액체 상태로 변하며, 액체 상태로 변한 질산칼륨 용액에 초박형 유리 셀을 넣으면 고온으로 된 입자가 큰 질산칼륨의 K이온과 입자가 작은 글라스의 NA이온이 서로 이온 치환이 되어 초박형 유리 셀의 표면 응력을 강화시키게 된다.
이러한 강화 장치(160)는 온도 제어 기술, 강화로에 적용되는 지그 구성, 바스켓 투입 기술 등 다수의 다양한 기술이 적용될 수 있으며 이러한 강화 장치(160)는 공지된 기술이 존재하기 때문에 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 초박형 유리 셀을 강화하기 전 및 후에는 세정 장치(170)를 통해 초박형 유리 셀을 세정하는 것이 바람직하며, 이러한 세정 장치(170) 역시 공지된 기술을 적용하기 때문에 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
힐링 장치(180)는 초박형 유리 셀을 에칭하여 집중된 응력을 저감하는 역할을 수행한다.
구체적으로 살펴보면, 초박형 유리 제조 공정에서는 절단면 또는 평면에 화학 강화로 많은 응력이 생성되게 된다. 이러한 집중된 응력으로 인해 초박형 유리의 특성인 유연성이 저감되게 되므로 초박형 유리 표면에 형성된 응력을 화학적인 방식으로 풀어주는 공정이 필요하게 된다.
이를 위해 힐링 장치(180)는 초박형 유리 표면에 형성된 응력을 풀어주는 방식으로, 불산을 이용해서 응력이 강한 표면을 수 ㎛ 단위로 녹이는 방식으로 초박형 유리 표면의 응력을 저감시킨다.
특히 힐링 장치(180)는 강화 장치(160)에 적용되기 전후에 둘다 혹은 1회 적용될 수 있으며, 강화 장치(160) 전에 힐링 장치(180)가 적용되는 경우에는 초박형 유리에 화학적 강화를 보다 효과적으로 수행하기 위해서 진행되며, 강화 장치(160) 후에 힐링 장치(180)가 적용되는 경우에는 초박형 유리에 적용된 응력을 안정화하기 위해 진행됨을 유의한다.
즉 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 초박형 유리 제조 장치(100)에 의하면, 화학적 가공 방식을 통해 초박형 유리를 제조하기 때문에 미세칩핑이 발생하지 않을 뿐만 아니라 균일성 및 생산성을 향상시킬 수 있게 되며, 글라스 원판을 초박형 유리 셀로 절단한 후 추가적인 물리적 공정 없이 내구성 및 균일성이 향상된 초박형 유리를 제조할 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 초박형 유리 제조 장치에 있어서,
    30㎛ 내지 50㎛의 두께를 가지는 글라스 원판 양면에 0.05mm의 DFR(Dry Film Resist) 필름을 코팅하는 라미네이터;
    필름이 부착된 상기 글라스 원판에 특정한 형태로 패터닝하는 노광기;
    패터닝된 상기 글라스 원판을 90℃ ~ 110℃로 열처리 하는 제1 열처리 장치;
    패터닝된 상기 글라스 원판의 일정 부분의 필름을 제거하는 현상 장치;
    일정 부분의 필름이 제거된 상기 글라스 원판을 140℃ 내지 150℃로 열처리 하는 제2 열처리 장치;
    상기 일정 부분을 식각하여 초박형 유리 셀을 제조하는 식각 장치;
    상기 초박형 유리 셀에 코팅된 필름을 박리하는 스트리핑 장치;
    상기 초박형 유리 셀을 화학적으로 강화하는 강화 장치; 및
    상기 초박형 유리 셀이 화학적 강화되기 전 및 후에 상기 초박형 유리 셀을 화학적으로 에칭하여 응력을 저감시키는 힐링 장치;를 포함하고,
    여기서, 상기 식각 장치에 의해 식각된 글라스의 외측 부분은 라운드하게 식각되는 것을 특징으로 하는,
    초박형 유리 제조 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초박형 유리 셀을 세정하는 세정 장치;를 더 포함하되,
    상기 세정 장치는, 상기 초박형 유리 셀이 화학적 강화되기 전 및 후에 상기 초박형 유리 셀을 세정하는 것을 특징으로 하는,
    초박형 유리 제조 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제3항에 있어서,
    상기 노광기는,
    필름이 부착된 상기 글라스 원판에 마스킹을 진행한 후 자외선을 조사하여 특정한 형태로 패터닝을 수행하는 것을 특징으로 하는,
    초박형 유리 제조 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스트리핑 장치는,
    박리 전용액을 이용하여 상기 글라스에 코팅된 필름을 박리하되, 상기 박리 전용액을 일정한 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는,
    초박형 유리 제조 장치.
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