KR20130092713A - 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법 - Google Patents

Abstract

터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법은 터치스크린을 구성하는 구조물들이 단위 셀 영역으로 각각 형성된 강화 유리 원판을 마련하는 단계와, 물리적 절단 공정을 수행하여 강화 유리 원판이 단위 셀 영역으로 절단된 터치스크린용 강화 유리 기판들을 형성하는 단계와, 화학적 식각공정을 수행하여 상기 물리적 절단 공정시 상기 강화 유리 기판들의 절단면에 형성된 미세크랙을 제거하는 단계를 수행함으로서 이루어진다. 이러한 방법으로 형성된 터치스크린 강화 유리 기판은 측면 강도 및 굽힘 강도가 크게 확보되어 제조공정 중에 터치스크린이 외부 충격에 의해 손상되는 문제점을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 한 장의 강화 유리 원판에서 다수의 터치스크린을 생산할 수 있어 터치스크린의 생산성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 터치스크린을 구성하는 구조물이 형성된 강화 유리 원판을 바로 가공하여 공정 및 생산 시간을 단축할 수 있다.

Description

터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법{method of processing a tempered glass substrate for touch screens}

본 발명은 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대폰 등의 전자기기에 사용되는 패널을 제조하기 위해 사용되는 터치스크린 일체형 강화 유리 기판을 가공하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 휴대폰('cellular phone' 또는 '핸드폰'이라고 함), 엠피쓰리(MP3), 개인용 휴대단말기(Personal Digital Assistant, PDA) 등의 디스플레이장치에는 터치스크린 패널이 적용된다. 상기 터치스크린 패널은 영상표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다.

이를 위해, 터치스크린 패널은 영상표시장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다. 이와 같은 터치스크린 패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상표시장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.

일반적인 터치스크린 패널의 경우 유리 기판 상에 감지 셀 등이 형성되는데, 이때, 강도 확보를 위해 강화 처리된 강화 유리(glass)기판 상에 구현되는 것이 일반적이다. 현재 터치스크린 패널에 적용되는 강화 유리는 패널 크기에 맞게 셀 단위로 절단된 이후 표시패널 업체에 납품되어 제조 공정에서 적용되고 있다. 상기 강화 유리는 레이저를 이용한 식각 공정에 의해 절단되거나 샌드 블라스트 공정에 의해 절단될 수 있다. 현재 터치스크린 패널 제조에 적용되는 강화 유리의 두께는 0.3~0.8mm 정도이고, 레이저를 이용하여 절단된다. 레이저를 이용한 절단 방법은 절단면이 매끄럽고 양산이 가능하다는 장점은 있지만, 열 처리 현상으로 인해 강화 유리 절단면이 변색되므로 인해 변색된 부분을 제거하는 별도의 후 가공이 요구되어 결국 완제품을 양산하는데 상당한 문제를 갖고 있다.

그리고, 터치스크린을 커버하는 강화 유리를 원판 가공하는 것과는 달리 터치스크린 구조물이 형성된 원판 강화 유리를 샌드 블라스트 공정으로 물리적 절단 가공할 때, 마스킹 필름을 형성하여 연마제를 전면에 골고루 분사할 경우 측면 돌출부가 커질 수 있으며, 아킹(arching) 및 물리적 손상 등으로 인하여 전극, 점퍼 등이 손상될 수 있기 때문에 상기 전면 샌드 블라스트 공정은 상기 터치스크린 구조물이 형성된 상기 원판 강화 유리를 가공하는데 적합하지 않다.

또한, 상기 샌드 블라스트 공정에 의한 강화 유리 기판 절단 방법은 등록특허 10-1023794호에 개시된 바와 같이 강화 유리 기판 상에 패턴을 형성하고, 상기 강화 유리 기판을 향해 연마재를 고속으로 분사시켜 상기 패턴에 의해 노출된 부분에 충격을 가함으로써 상기 강화 유리 기판을 절단하는 기술이다. 그러나, 상기 연마재의 충격으로 인해 상기 강화 유리 기판의 절단면에는 미세크랙이 존재하게 되며 상기 미세크랙은 상기 강화 유리 기판의 굽힘 강도를 크게 저하시켜 작은 충격에도 강화 유리 기판을 쉽게 손상시키는 문제점을 초래한다.

본 발명은 강화 유리 원판의 셀 단위 영역 상에 형성된 터치스크린 구조물의 손상을 초래하지 않으면서 강화 유리 원판을 물리적 절단하는 동시에 절단시 생성된 미세크랙과 절단면의 돌출된 부분을 화학적 처리공정을 통해 제거함으로서 측면 강도 및 양산성이 확보될 수 있는 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법은 단위 셀 영역으로 구분된 강화 유리 원판을 마련하는 단계와, 물리적 절단 공정을 수행하여 강화 유리 원판이 단위 셀 영역으로 절단된 터치스크린용 강화 유리 기판들을 형성하는 단계와, 화학적 식각공정을 수행하여 상기 물리적 절단 공정시 상기 강화 유리 기판들의 절단면에 형성된 미세크랙을 제거하는 단계를 수행함으로서 이루어진다. 특히, 상기 물리적 절단공정을 수행하기 전에 상기 단위 셀 영역에 터치스크린을 구성하는 도전성 구조물들이 각각 형성되어 있는 강화 유리 원판을 마련하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 일 실시예들에 있어서, 상기 물리적 절단 공정은 레이저 절단공정, 워터젯 절단 공정, 샌드 블라스트 절단공정, 면치 절단공정 등을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예들에 있어서, 상기 절단 공정은 연마제와 공기를 0.3 내지 3㎜의 내경을 갖는 미세 노즐을 통해 강화 유리 원판으로 고속으로 분출시켜 강화 유리 원판을 절단하는 샌드 블라스트 공정일 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예들에 있어서, 상기 샌드 블라스트 공정으로 형성된 상기 터치스크린용 강화 유리 기판의 절단면은 그 일측으로부터 약 280㎛ 이하로 돌출된 부분을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예들에 있어서, 상기 터치스크린용 강화 유리 기판 제조시 약 0.5 내지 3.0㎜의 두께를 갖는 강화 유리 원판이 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예들에 있어서, 상기 강화 유리 원판에 전면에 개구 형성용 금속 마스크를 밀착시킨 후 상기 금속마스크에 의해 마스킹 되지 않는 부분에 해당하는 강화유리 원판을 물리적 식각하여 상기 강화 유리 원판에 개구들을 형성하는 단계를 더 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예들에 있어서, 상기 화학적 식각공정은 불산을 포함하는 강화 유리 식각액을 이용하여 미세크랙이 존재하는 절단면을 100 내지 700㎛ 깊이까지 식각할 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예들에 있어서, 상기 강화 유리 원판 상에 강화 유리 원판의 절단될 부위를 선택적으로 노출하며 적어도 하나의 층으로 이루어진 마스크 패턴을 형성하는 단계 더 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예들에 있어서, 상기 개구 형성용 금속 마스크를 적용하여 상기 금속마스크에 의해 마스킹 되지 않는 부분에 해당하는 강화유리 원판을 물리적 식각함으로서 상기 강화 유리 원판에 개구들을 형성하는 단계를 더 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법에 따르면, 터치스크린용 도전성 구조물들이 각 단위 셀 영역 상에 각각 형성된 강화 유리 원판을 물리적 절단하는 공정과 불산을 포함하는 식각액을 이용하여 절단면에 존재하는 미세크랙 및 돌출 부위를 제거하는 화학적 식각공정을 수행함으로서 굽힘 강도가 확보된 강화 유리 터치스크린들을 형성할 수 있다.

따라서, 상기 터치스크린 강화 유리는 측면 강도 및 굽힘 강도가 크게 확보되어 제조공정 중에 터치스크린이 손상되는 문제점을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 한 장의 강화 유리 원판에서 다수의 터치스크린을 생산할 수 있어 터치스크린의 양산성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, ITO등의 도전성 구조물이 단위 셀 영역별로 각각 형성된 강화 유리 원판에 물리적 절단 공정을 수행하여도 상기 도전성 구조물이 손상되지 않고 절단이 가능하여 공정을 단축시키고 생산 시간을 크게 줄일 수 있다.

또한, 터치스크린 강화 유리의 가공 방법은 ITO등의 도전성 구조물이 형성된 강화 유리 원판을 가공하여 최종 제품을 생산하는 공정시 강화 유리 기판의 외측에 존재하는 여유 테두리 부분을 이용하여 핸들링하기 때문에 최종 제품의 오염이 감소된다. 그러므로 상기 터치스크린용 강화 유리 기판 즉, 터치 패널의 가공 소요시간을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 제품의 오염을 감소시켜 터치스크린의 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 2a 내지 2e는 도 1에 도시된 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물리적 절단 공정 이후 터치스크린용 강화 유리 기판의 절단면을 확대 도시한 도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 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 기하기 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.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 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, 부분품 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.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

터치스크린용 강화 유리 기판의 가공

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법을 설명하기 위한 공정도이고, 도 2a 내지 2d는 도 1에 도시된 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 1 및 도 2a를 참조하면, 먼저 터치스크린을 구성하는 구조물(110)들이 단위 셀 영역(R)으로 각각 형성된 강화 유리 원판(100)을 마련한다.(S110)

S110 단계에 있어서, 강화 유리 원판(100)은 사용 목적에 따라 크기와 두께가 달라질 수 있다. 예를 들면, 상기 강화 유리 원판(100)은 약 370㎜ ㅧ 470㎜ 의 크기를 가지며, 약 0.5 내지 3㎜의 두께를 가질 수 있다.

일 예로서, 강화 유리 원판(100)은 일반 유리 기판을 연화 온도에 가까운 670℃ 내지 710℃로 가열하고 압축해 냉각공기로 급냉시켜 강화 유리 표면부를 압축, 변형시키고 내부를 인장 변형시켜 강화된 유리 기판이다. 다른 예로, 상기 강화 유리 원판은 유리 기판을 KNO3 용액에 담근 뒤 400 내지 450℃의 온도로 약 3 내지 18시간 정도 가열하는 공정에 의해 수행될 수 있다.

상기 터치스크린을 구성하는 구조물(110)은 강화 처리된 강화 유리 원판 상에 형성된다. 특히, 상기 터치스크린을 구성하는 구조물(110)은 강화 유리 원판을 단위 셀 영역(R)의 크기로 절단하는 물리적 절단 공정을 수행하기 전에 강화 유리 원판의 단위 셀 영역(R)에 복수개로 각각 형성된다. 여기서 단위 셀 영역의 크기는 최종적으로 제조하고자 하는 터치 패널 또는 터치스크린의 크기를 나타낸다.

일 예로서, 구조물(110)은 강화 유리 원판(100) 상의 각 단위 셀 영역(R)에 위치하는 ITO와 같은 투명 전극으로 형성된 감지 패턴들, 접지 전극, 점퍼 등을 포함하는 터치 패널용 도전성 패턴의 적층 구조물일 수 있다. 상기 구조물은 공지되어 있는 기술을 적용하여 형성될 수 있기 때문에 구체적인 설명은 생략하였다.

도면에 도시하지 않았지만, 상기 구조물이 형성된 강화 유리 원판에 가공 홀을 형성하는 공정을 추가로 수행할 수 있다. 상기 가공 홀의 형성은 상기 강화 유리 원판의 전면에 상기 가공 홀과 대응되는 개구를 갖는 금속 마스크를 밀착한 후 상기 금속 마스크에 의해 마스킹 되지 않는 부분에 해당하는 강화유리 원판을 물리적 식각함으로서 이루어질 수 있다. 그 결과 상기 강화 유리 원판에는 가공 홀들이 형성된다. 일 예로서, 상기 가공 홀들은 스마트 폰 또는 스마트 패드에 존재하는 스피커 홀 또는 조작 버튼이 존재하는 홀에 대응될 수 있다.

도 1 및 도 2b를 참조하면, 구조물(110)이 형성된 강화 유리 원판(100) 상에 마스크 패턴(120)을 형성한다.(S120)

S120 단계에 있어서, 마스크 패턴(120)은 강화 유리 원판(100)을 터치스크린 패널에서 요구되는 단위 셀 영역의 크기로 절단하기 위해 절단될 부분이 노출되도록 상기 강화 유리 원판(100) 상에 형성된다.

상기 마스크 패턴(120)은 이후 화학적 식각공정을 수행할 경우 강화 유리 기판이 식각되는 것을 방지하기 위해 상기 강화 유리 원판의 양면에 선택적으로 형성되며, 적어도 하나의 층으로 이루어진다.

구체적으로 마스크 패턴(120)이 단일층 또는 2층 이상의 다층으로 형성될 경우 마스크 패턴(120)은 강화 유리 기판의 절단면을 식각 용액으로 식각할 때 절단면을 제외한 터치스크린용 강화 유리 기판의 표면을 부분적으로 커버함으로서 커버된 강화 유리 기판이 상기 식각 용액에 의해 식각되는 것을 방지한다.

상기 마스크 패턴(120)은 상기 식각 용액에 의해 식각되지 않는 동종의 마스크 필름을 적어도 한층 또는 그 이상 적층하여 형성될 수 있다. 이때, 적층되는 마스크 필름은 내화학적 특성을 갖는 필름이 적용될 수 있다.

일 실시예로서, 마스크 패턴(120)은 동종의 물질로 이루어진 제1 마스크 패턴(미도시)과 제2 마스크 패턴(미도시)을 적층하여 형성될 수 있다. 다른 실시예로서, 마스크 패턴(120)은 동종의 물질로 이루어진 제1 마스크 패턴(미도시), 제2 마스크 패턴(미도시) 및 제3 마스크 패턴을 적층하여 형성될 수 있다. 이때 마스크 패턴은 동종의 내화학적 특성을 갖는 마스크 필름을 적층하는 방법으로 형성될 수 있다.

도 1 및 도 2c를 참조하면, 물리적 절단 공정을 수행하여 강화 유리 원판을 각 단위 셀 영역(R)으로 절단한다.(S130)

S130 단계에 있어서, 상기 물리적 절단 공정은 레이저 절단 공정, 워터젯 절단 공정, 샌드 블라스트 절단 공정, 면치 절단 공정 등을 포함할 수 있다. 상기 물리적 절단 공정은 샌드 블라스트 절단 공정을 단독으로 수행하거나, 레이저 절단 공정과 면치 절단 공정을 병행하여 수행될 수 있다.

구체적으로 상기 물리적 절단 공정을 통해 단위 셀 영역(R)으로 절단되어 형성된 터치스크린용 강화 유리 기판(101)은 물리적 절단 공정의 충격에 의해 도 3에 도시된 바와 같이 절단면에 미세크랙(C)이 존재한다.

도 3은 본 실시예에 따른 물리적 절단 공정시 터치스크린용 강화 유리 기판의 절단면을 확대 도시한 도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 절단면에 존재하는 미세크랙(C)은 터치스크린용 강화 유리 기판(101)의 굽힘 강도 및 측면 강도를 저하시킨다. 이로 인해, 미세크랙이 존재하는 절단면을 갖는 터치스크린 패널은 이후 공정에서 손쉽게 손상되는 문제점이 초래된다.

또한, 터치스크린용 강화 유리 기판(101)들의 절단면은 도 3에 에 도시된 바와 같이 그 일측으로부터 일정 폭(D)만큼 돌출된 부분을 갖는다. 상기 절단면의 돌출된 부분은 미세크랙과 마찬가지로 터치스크린용 강화 유리 기판의 굽힘 강도 및 측면 강도의 저하를 초래하는 요소로 작용한다. 특히, 절단면의 돌출된 부분은 그 폭(D)이 증가할수록 강화 유리 기판의 측면강도는 감소되고, 그 폭이 감소할 경우 강화 유리 기판의 측면강도는 증가한다.

또한, 절단면은 그 자체가 라운딩된 형상, 모서리가 라운딩된 형상 및 돌출부가 라운딩된 형상을 갖는 동시에 평탄한 측면을 가질 수 있다. 상기 절단면이 언급한 바와 같은 형상을 가질 경우 강화 유리 기판의 측면에 가해지는 충격에 대하여 보다 안정적이다. 이에 반해 상기 절단면의 모서리 또는 돌출된 부분이 날카로울수록 상기 강화 유리 기판은 그 측면에 가해지는 충격에 대하여 취약해지는 문제점이 발생된다. 따라서, 터치스크린용 강화 유리 기판의 절단면은 보다 낮은 D 값을 갖고, 보다 둥근 형상 및 그 중심에서 보다 평탄한 형상을 갖는 것이 바람직하다.

일 실시예들 중에서, 상기 물리적 절단 공정은 샌드 블라스트 머신이 적용되는 샌드 블라스트 공정으로 수행될 수 있다. 일 예로서, 샌드 블라스트 공정은 금속 또는 비금속 재질로 이루어진 연마재를 0.3 내지 3mm 이하의 내경을 갖는 미세 노즐을 통해 강화 유리 원판으로 약 7 내지 11kgf의 분사압력으로 초고속 분사함으로서 수행될 수 있다. 특히, 0.3 내지 3mm 이하의 내경을 갖는 미세 노즐이 적용되는 샌드 블라스트 공정의 경우 식각 마스크가 요구되지 않아 강화 유리 기판의 가공 시간을 감소시킬 수 있다.

이에 따라, 상기 강화 유리 원판(100)은 터치스크린의 단위 셀 영역으로 절단된 터치스크린용 강화 유리 기판(101)들로 형성된다. 이때, 터치스크린용 강화 유리 기판(101)들의 절단면은 도 3에 도시된 바와 같이 그 일측으로 돌출된 부분을 갖는 동시에 미세크랙(C)이 존재한다.

구체적으로 절단면은 그 일측으로 부터 약 0 내지 280㎛의 돌출된 부분을 갖는다. 상기 절단면의 돌출된 부분은 적용되는 강화 유리 원판의 두께와 적용되는 마스크 패턴(120)의 두께 및 연마재를 분출하는 노즐의 직경에 따라 달라질 수 있다. 일 실시예에 따른 절단면의 돌출된 부분은 상기 샌드 블라스트 공정시 연마재가 강화 유리 원판의 절단 중앙부에 주로 집중되며 상기 노즐 부분의 가장자리에는 상대적으로 덜 집중됨으로 인해 생성된다.

도 1 및 도 2d를 참조하면, 물리적 절단 공정시 상기 강화 유리 기판들의 절단면에 형성된 미세크랙 및 돌출된 부분을 화학적 식각하여 제거한다.(S140)

S140 단계에 있어서, 미세크랙 및 절단면의 돌출된 부분의 식각은 불산을 포함하는 강화 유리 식각액을 이용하여 미세크랙과 돌출된 부분이 존재하는 절단면을 약 100 내지 700㎛ 깊이까지 식각함으로서 이루어질 수 있다.

본 실시예들 중에서, 상기 미세크랙의 제거 및 절단면의 돌출된 부분의 식각은 단위 셀 영역으로 절단된 터치스크린용 강화 유리 기판을 상기 불산을 포함하는 강화 유리 식각액에 침지시킴으로서 수행될 수 있다. 다른 예로, 상기 미세크랙 제거 및 절단면의 돌출된 부분의 식각은 단위 셀 영역으로 절단된 터치스크린용 강화 유리 기판에 상기 불산을 포함하는 강화 유리 식각액을 분사시킴으로서 수행될 수 있다.

이때, 상기 강화 유리 식각액은 불산(HF)을 포함하는 혼합 용액일 수 있다. 일 예로, 상기 강화 유리 식각액은 불산 수용액일 수 있다. 다른 예로, 상기 강화 유리 식각액은 불산, 질산 및 물의 혼합 용액일 수 있다. 또 다른 예로, 상기 강화 유리 식각액은 불산, 염산(HCL), 불화수소암모늄(NH4HF2) 및 물의 혼합 용액일 수 있다.

상술한 방법을 통해 제공된 상기 강화유리 식각액은 상기 절단면에 존재하는 마이크로 크랙을 따라 침투하므로, 상기 강화유리 식각액은 강화 유리 기판들의 절단면을 식각하면서 상기 마이크로 크랙 및 절단면의 돌출된 부분도 함께 제거한다. 즉, 상기 마이크로 크랙이 존재하는 상기 강화 유리 기판의 절단면을 식각할 경우 절단면의 돌출된 부분은 그 폭이 감소되어 측면 강도 및 굽힘 강도가 확보된 터치스크린용 강화유리 기판(102)이 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 터치스크린용 강화 유리 기판(102)은 강도를 약화시키는 상기 마이크로 크랙 및 날카롭게 돌출된 부분이 존재하지 않으므로 터치스크린용 강화 유리 기판(102)의 측면 충격 강도 및 굽힘 강도가 크게 향상되어 최종 사용자가 핸들링시 측면충격, 낙하충격으로 인한 파손을 최소화할 수 있다. 한편, 상기 터치스크린용 강화 유리 기판(102)의 양면은 상기 마스크 패턴(120)에 의해 보호되므로 상기 강화유리 식각액에 의해 식각되지 않는다.

도 1 및 도 2e를 참조하면, 터치스크린용 강화 유리 기판(102)으로부터 마스크 패턴을 제거한다.(S150)

S150 단계에 있어서, 마스크 패턴(120, 도 2b 참조)의 제거는 상기 터치스크린용 강화 유리 기판(102)으로부터 상기 마스크 패턴을 박리하거나 상기 마스크 패턴을 식각함으로서 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 마스크 패턴이 포토레지스트 패턴인 경우, 상기 마스크 패턴은 에싱 공정 또는 스트립 공정에 의해 제거될 수 있다. 상기 마스크 패턴이 시트지 패턴인 경우, 상기 마스크 패턴은 식각액을 이용한 식각 공정을 통해 제거될 수 있다.

이후, 상기 마스크 패턴이 제거된 터치스크린용 강화 유리 기판(102)을 탈 이온수 등을 이용하여 세정함으로써, 터치스크린용 강화 유리 기판(102)의 가공 공정에서 측면 강도가 확보되는 터치스크린들을 형성할 수 있다. 일 실시예들에 있어서, 상기 터치스크린은 강화 유리 일체형 터치스크린, 커버글라스 일체형 터치스크린 및 강화유리 적용 터치스크린 등으로 사용될 수 있다.

상술한 바와 같은 방법으로 형성된 터치스크린 강화 유리 기판의 경우 물리적 절단 공정시 발생된 미세크랙과, 절단면에 존재하는 돌출된 부분이 제거됨으로서 터치스크린 제조공정에 요구되는 측면 강도 및 굽힘 강도가 확보될 수 있다.

또한, 터치스크린 강화 유리의 가공 방법은 강화 유리 기판의 외측에 존재하는 여유 테두리 부분을 이용하여 핸들링 하기 때문에 최종 제품의 오염이 감소한다. 그러므로, 상기 터치스크린 강화 유리 기판 즉, 터치 스크린의 가공 소요시간이 감소될 수 있을 뿐만 아니라 제품의 오염을 감소시켜 터치스크린의 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

샌드 블라스트 절단 공정시 노즐의 수치 변화에 따른 강화 유리 기판의 절단면 형태 변화 평가 1

0.7t의 두께를 갖는 강화 유리 기판(A) 및 1.1t의 두께를 갖는 강화유리 기판(B)들을 각각 마련한 후 샌드 블라스트 공정을 수행하여 상기 강화 유리 기판들을 절단하였다. 이후, 샌드 블라스트 머신에 적용되는 노즐의 내경을 변화시키면서 상기 마련된 유리 기판들을 각각 절단하였다. 이후, 상기 노즐 내경의 변화에 따른 강화유리 기판의 절단면으로부터 돌출된 부분의 폭(D)의 변화를 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때, 샌드 블라스트 절단공정에서 유리 기판과 노즐의 이격 거리는 약 500㎛이고, 연마재의 분사압력은 약 9kgf이고, 노즐의 이동속도는 약 5mm/s로 공정 조건을 설정하였다.

[표 1]

상기 표 1에서 나타난 결과에서 알 수 있듯이, 샌드 블라스트 절단 공정시 샌드 블라스트 머신의 노즐 내경의 수치가 증가 할수록 강화 유리 기판의 절단면에 존재하는 돌출된 부분의 폭(D)이 점점 증가되는 것으로 확인되었다. 특히, 1-3 내지 1-6의 실험 결과에서 알 수 있듯이 노즐의 내경이 3mm를 초과할 경우 상기 절단면의 돌출된 부분의 폭이 0.3mm 이상으로 급격하게 증가되는 것으로 확인되었다. 따라서, 강화 유리 기판을 절단하는 샌드 블라스트 절단 공정을 수행할 경우 내경이 3mm 이하인 미세노즐을 적용하는 것이 바람직하다는 것으로 확인되었다.

절단 공정이 수행된 강화유리 기판의 화학적 식각량에 따른 강화 유리 기판의 굽힘 강도 변화 평가 2

물리적 절단공정을 수행하여 포토레지스트 마스크 패턴이 형성된 0.55t 두께를 갖는 4인치 강화 유리 기판(A1)을 마련한다. 상기 강화 유리 기판(A1)은 180N 이상의 강도를 가져야 사용가능하다. 이후, 본 실시예에서 언급한 강화유리 식각액을 이용하여 마련된 강화 유리 기판(A1) 절단면의 식각 깊이를 조정하면서 화학적 식각공정을 수행한다. 이후 강화 유리 기판에 해당하는 상기 절단면의 식각 깊이 변화에 따른 강화 유리 기판의 굽힘 강도를 각각 측정하였다. 그 결과가 표 2에 개시되어 있다. 이때, 굽힘 강도는 삼곡점 측정기를 이용하되, 강화 유리 기판의 길이 방향 중심축으로부터 좌우 20mm 거리에 지지대를 설치한 후 측정하였다.

[표 2]

상기 표 2에서 나타난 결과를 참조하면, 2-4 내지 2-8의 실험의 결과에서 알 수 있듯이 식각 깊이가 100 내지 700㎛일 경우 4인치 강화 유리 기판(A1)의 핸들링 조건인 180N 이상의 굽힘 강도를 만족하는 것이 확인되었다. 이와 반대로 2-1 내지 2-3의 실험에서 알 수 있듯이 식각 깊이가 100㎛ 미만일 경우 절단면을 식각하여도 4인치 강화 유리 기판의 핸들링 조건인 180N 이상의 굽힘 강도가 확보되지 않는 것으로 확인되었다. 또한, 2-9 내지 2-11의 실험에서 알 수 있듯이 식각 깊이가 700㎛를 초과할 경우 굽힘 강도가 증가되지 않을 뿐만 아니라 강화 유리 기판으로부터 마스크 패턴의 박리가 이루어지는 문제점이 초래된다. 따라서, 물리적 절단 공정이 수행된 강화 유리 기판(A1)의 경우 안정적인 굽힘 강도(180N 이상)를 확보하기 위해 상기 강화 유리 기판의 절단면을 약 100 내지 700㎛의 깊이로 식각하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.

절단 공정이 수행된 강화유리 기판의 화학적 식각량에 따른 강화 유리 기판의 굽힘 강도 변화 평가 3

물리적 절단공정을 수행하여 포토레지스트 마스크 패턴이 형성된 0.7t 두께를 갖는 4인치 강화 유리 기판(B1)을 마련한다. 이후, 본 실시예에서 언급한 강화유리 식각액을 이용하여 마련된 강화 유리 기판(B1) 절단면의 식각 깊이를 조정하면서 화학적 식각공정을 수행한다. 이후 강화 유리 기판에 해당하는 상기 절단면의 식각 깊이 변화에 따른 강화 유리 기판의 굽힘 강도를 각각 측정하였다. 그 결과가 표 3에 개시되어 있다. 이때, 굽힘 강도는 삼곡점 측정기를 이용하되, 강화 유리 기판의 길이 방향 중심축으로부터 좌우 20mm의 거리에 지지대를 설치한 후 측정하였다.

[표 3]

상기 표 3에서 나타난 결과를 참조하면, 3-4 내지 3-8의 실험의 결과에서 알 수 있듯이 식각 깊이가 100 내지 700㎛일 경우 4인치 강화 유리 기판(B1)의 핸들링 조건인 230N 이상의 굽힘 강도를 만족하는 것이 확인되었다. 이와 반대로 3-1 내지 3-3의 실험에서 알 수 있듯이 식각 깊이가 100㎛ 미만일 경우 절단면을 식각하여도 4인치 강화 유리 기판의 핸들링 조건인 230N 이상의 굽힘 강도가 확보되지 않는 것으로 확인되었다. 또한, 3-9 내지 3-11의 실험에서 알 수 있듯이 식각 깊이가 700㎛를 초과할 경우 굽힘 강도 증가가 발생하지 않을 뿐만 아니라 강화 유리 기판으로부터 마스크 패턴의 박리가 이루어지는 문제점이 초래된다. 따라서, 물리적 절단 공정이 수행된 강화 유리 기판(B1)의 경우 안정적인 굽힘 강도(230N 이상)를 확보하기 위해 상기 강화 유리 기판의 절단면을 약 100 내지 700㎛의 깊이로 식각하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.

절단 공정이 수행된 강화유리 기판의 화학적 식각량에 따른 강화 유리 기판의 굽힘 강도 변화 평가 4

물리적 절단공정을 수행하여 포토레지스트 마스크 패턴이 형성된 0.85t 두께를 갖는 7인치 강화 유리 기판(C)들을 마련하였다. 이후, 본 실시예에서 언급한 강화 유리 식각액을 이용하여 상기 강화 유리 기판(C) 절단면의 식각 깊이를 조정하면서 화학적 식각공정을 수행하였다. 이후 강화 유리 기판에 해당하는 절단면의 식각 깊이 변화에 따른 강화 유리 기판의 굽힘 강도를 각각 측정하였다. 그 결과가 표 4에 개시되어 있다. 이때, 굽힘 강도는 삼곡점 측정기를 이용하되, 강화 유리 기판(C)의 길이 방향 중심축으로부터 좌우 40mm의 거리에 지지대를 설치한 후 측정하였다.

[표 4]

상기 표 4에서 나타난 결과를 참조하면, 4-4 내지 4-8의 실험 결과에서 알 수 있듯이 식각 깊이가 100 내지 700㎛일 경우 7인치 강화 유리 기판(C)의 핸들링 조건인 340N 이상의 굽힘 강도를 만족하는 것이 확인되었다. 이와 반대로 4-1 내지 4-3의 실험 결과에서 알 수 있듯이 식각 깊이가 100㎛ 미만일 경우 절단면을 식각하여도 상기 강화 유리 기판(C)의 핸들링 조건인 340N 이상의 굽힘 강도가 확보되지 않는 것으로 확인되었다. 또한, 4-9 내지 4-11 실험에서 알 수 있듯이 식각 깊이가 700㎛를 초과할 경우 굽힘 강도 증가가 발생하지 않을 뿐만 아니라 상기 강화 유리 기판(C)으로부터 마스크가 박리되어 식각 깊이 조절에 어려운 문제점이 초래된다. 따라서, 물리적 절단 공정이 수행된 상기 7인치 강화 유리 기판(C)의 경우 안정적인 굽힘 강도(350N 이상)를 확보하기 위해 상기 강화 유리 기판(C)의 절단면을 약 100 내지 700㎛의 깊이로 식각하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.

절단 공정이 수행된 강화유리 기판의 화학적 식각량에 따른 강화 유리 기판의 굽힘 강도 변화 평가 5

물리적 절단공정을 수행하여 포토레지스트 마스크 패턴이 형성된 1.5t 두께를 갖는 7인치 강화 유리 기판(D)들을 마련하였다. 이후, 본 실시예에서 언급한 강화 유리 식각액을 이용하여 상기 강화 유리 기판(D) 절단면의 식각 깊이를 조정하면서 화학적 식각공정을 수행하였다. 이후 강화 유리 기판에 해당하는 절단면의 식각 깊이 변화에 따른 강화 유리 기판의 굽힘 강도를 각각 측정하였다. 그 결과가 표 5에 개시되어 있다. 이때, 굽힘 강도는 삼곡점 측정기를 이용하되, 강화 유리 기판(D)의 길이 방향 중심축으로부터 좌우 40mm의 거리에 지지대를 설치한 후 측정하였다.

[표 5]

상기 표 5에서 나타난 결과를 참조하면, 5-4 내지 5-8의 실험 결과에서 알 수 있듯이 식각 깊이가 100 내지 700㎛일 경우 7인치 강화 유리 기판(D)의 핸들링 조건인 700N 이상의 굽힘 강도를 만족하는 것이 확인되었다. 이와 반대로 5-1 내지 5-3의 실험 결과에서 알 수 있듯이 식각 깊이가 100㎛ 미만일 경우 절단면을 식각하여도 상기 강화 유리 기판(D)의 핸들링 조건인 700N 이상의 굽힘 강도가 확보되지 않는 것이 확인되었다. 또한, 5-9 내지 5-11 실험에서 알 수 있듯이 식각 깊이가 700㎛를 초과할 경우 굽힘 강도 증가가 발생하지 않을 뿐만 아니라 상기 강화 유리 기판(D)으로부터 마스크가 박리되어 식각 깊이 조절에 어려운 문제점이 초래된다. 따라서, 물리적 절단 공정이 수행된 상기 7인치 강화 유리 기판(D)의 경우 안정적인 굽힘 강도(700N 이상)를 확보하기 위해 상기 강화 유리 기판(D)의 절단면을 약 100 내지 700㎛의 깊이로 식각하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.

절단 공정이 수행된 강화유리 기판의 화학적 식각량에 따른 강화 유리 기판의 굽힘 강도 변화 평가 6

물리적 절단공정을 수행하여 포토레지스트 마스크 패턴이 형성된 3.0t 두께를 갖는 7인치 강화 유리 기판(E)들을 마련하였다. 이후, 본 실시예에서 언급한 강화 유리 식각액을 이용하여 상기 강화 유리 기판(E) 절단면의 식각 깊이를 조정하면서 화학적 식각공정을 수행하였다. 이후 강화 유리 기판에 해당하는 절단면의 식각 깊이 변화에 따른 강화 유리 기판의 굽힘 강도를 각각 측정하였다. 그 결과가 표 6에 개시되어 있다. 이때, 굽힘 강도는 삼곡점 측정기를 이용하되, 강화 유리 기판(E)의 길이 방향 중심축으로부터 좌우 40mm의 거리에 지지대를 설치한 후 측정하였다.

[표 6]

상기 표 6에서 나타난 결과를 참조하면, 6-4 내지 6-8의 실험 결과에서 알 수 있듯이 식각 깊이가 100 내지 700㎛일 경우 7인치 강화 유리 기판(E)의 핸들링 조건인 1500N 이상의 굽힘 강도를 만족하는 것이 확인되었다. 이와 반대로 6-1 내지 6-3의 실험 결과에서 알 수 있듯이 식각 깊이가 100㎛ 미만일 경우 절단면을 식각하여도 상기 강화 유리 기판(E)의 핸들링 조건인 1500N 이상의 굽힘 강도가 확보되지 않는 것으로 확인되었다. 또한, 6-9 내지 6-11 실험에서 알 수 있듯이 식각 깊이가 700㎛를 초과할 경우 굽힘 강도 증가가 발생하지 않을 뿐만 아니라 상기 강화 유리 기판(E)으로부터 마스크가 박리되어 식각 깊이 조절에 어려운 문제점이 초래된다. 따라서, 물리적 절단 공정이 수행된 상기 7인치 강화 유리 기판(E)의 경우 안정적인 굽힘 강도(1500N 이상)를 확보하기 위해 상기 강화 유리 기판(E)의 절단면을 약 100 내지 700㎛의 깊이로 식각하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법에 따르면, 터치스크린용 도전성 구조물들이 각 단위 셀 영역 상에 각각 형성된 강화 유리 원판을 물리적 절단하는 공정과 불산을 포함하는 식각액을 이용하여 절단면에 존재하는 미세크랙 및 돌출 부위를 제거하는 화학적 식각공정을 수행함으로서 측면 강도가 확보된 강화 유리 터치스크린들을 형성할 수 있다.

따라서, 상기 터치스크린 강화 유리는 측면 강도 및 굽힘 강도가 크게 확보되어 제조공정 중에 터치스크린이 손상되는 문제점을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 한 장의 강화 유리 원판에서 다수의 터치스크린을 생산할 수 있어 터치스크린의 양산성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 터치스크린 강화 유리의 가공 방법은 ITO등의 도전성 구조물이 형성된 강화 유리 원판을 가공하여 최종 제품을 제조하는 공정시 강화 유리 기판의 외측에 존재하는 여유 테두리 부분을 이용하여 핸들링하기 때문에 최종 제품의 오염이 감소한다. 그러므로, 상기 터치스크린 강화 유리 기판 즉, 터치 패널의 가공 소요 시간을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 제품의 오염을 감소시켜 터치스크린의 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 터치스크린 강화 유리의 가공 방법은 ITO등의 도전성 구조물이 형성된 강화 유리 원판에 물리적 절단 공정을 수행하여도 점퍼, 전극 등에 아킹(arching), 물리적 손상등으로 인하여 상기 도전성 구조물이 손상되지 않고 절단이 가능하여 공정을 단축시키고 생산 시간을 크게 줄일 수 있다.

또한, 상기 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법은 상기 강화 유리 원판을 셀 단위로 물리적 절단하는 공정과 화학적 식각하는 공정시 서로 다른 마스크 패턴을 사용하지 않고 하나의 마스크 패턴으로 상기 절단 공정과 식각 공정에 연속적으로 적용할 수 있다. 따라서, 상기 강화 유리 기판에 대한 상기 절단 공정이 완료된 후 상기 식각 공정을 수행할 때 상기 마스크 패턴을 교체할 필요가 없다. 그러므로 상기 강화 유리 기판의 가공에 소요되는 시간을 줄일 수 있어 상기 강화 유리 기판의 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 강화 유리 원판 110 : 구조물
120 : 마스크 패턴 102 : 강화 유리 기판
R : 단위 셀 영역 C : 미세크랙

Claims (8)

1. 단위 셀 영역으로 구분된 강화 유리 원판을 마련하는 단계;
   물리적 절단 공정을 수행하여 강화 유리 원판이 단위 셀 영역으로 절단된 터치스크린용 강화 유리 기판들을 형성하는 단계; 및
   화학적 식각공정을 수행하여 상기 물리적 절단 공정시 상기 강화 유리 기판들의 절단면에 형성된 미세크랙을 제거하는 단계를 포함하되,
   상기 물리적 절단공정을 수행하기 전에 상기 단위 셀 영역에 터치스크린을 구성하는 도전성 구조물들이 각각 형성되어 있는 강화유리 원판을 마련하는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 물리적 절단 공정은 레이저 절단공정, 워터젯 절단 공정, 샌드 블라스트 절단공정, 면치 절단공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 물리적 절단 공정은 연마제와 공기를 0.3 내지 3㎜의 내경을 갖는 미세 노즐을 통해 강화 유리 원판으로 고속으로 분출시켜 상기 도전성 구조물이 형성된 강화 유리 원판을 단위 셀 영역으로 절단하는 샌드 블라스트 공정인 것을 특징으로 하는 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 샌드 블라스트 공정으로 형성된 상기 강화 유리 기판의 절단면은 그 일측으로 0 내지 280㎛ 돌출된 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 강화 유리 원판은 0.5 내지 3.0㎜의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 강화 유리 원판 상에 강화 유리 원판의 절단될 부위를 선택적으로 노출시키며 적어도 하나의 층으로 이루어진 마스크 패턴을 형성하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 화학적 식각공정은 불산을 포함하는 강화 유리 식각액을 이용하여 미세크랙이 존재하는 절단면을 100 내지 700㎛ 깊이까지 식각하는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법.
8. 제 1항에 있어서, 상기 개구 형성용 금속 마스크를 적용하여 상기 금속마스크에 의해 마스킹 되지 않는 부분에 해당하는 강화유리 원판을 물리적 식각함으로서 상기 강화 유리 원판에 개구들을 형성하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 터치스크린용 강화 유리 기판의 가공방법.

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