KR20170125581A - 커버글라스 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커버글라스 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 커버글라스의 식각 부분을 부분 강화한 커버글라스 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

커버글라스 및 이의 제조방법{COVER GLASS AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 커버글라스 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 커버글라스의 식각 부분을 부분 강화한 커버글라스 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

최근 보안 관련 문제가 대두되면서 스마트폰, 태블릿 PC 등 개인 휴대기기에 대한 보안이 화두가 되고 있다. 사용자들의 휴대기기 사용빈도가 증가하면서 휴대기기를 통한 전자상거래 등에 있어서의 보안이 요구되고, 이러한 요구에 따라 지문, 홍채, 안면, 음성, 혈관 등의 생체 정보를 이용하고 있다.

다양한 생채 정보 인증 기술 중 가장 보편적으로 사용되고 있는 기술은 지문을 통한 인증 기술이다. 스마트폰 및 태블릿 PC 등에 지문 인식 및 이를 통한 인증 기술이 적용된 제품이 출시되었으며, 최근에는 심미적 효과를 위해 지문인식 센서를 글라스 하단에 위치시키는 기술에 대한 니즈가 증가하고 있다.

최근 증가하는 기술에 대한 니즈를 충족시키기 위하여, 지문인식 센서의 센싱 방식에 따라 글라스의 하단을 식각하여 지문인식 센서를 실장하기 위한 방법이 대두되고 있다.

이 때, 식각 된 글라스의 부분이 유리기판의 강화과정에서 응력 불균형이 발생하여 휨 현상이 발생하게 되며, 휨 현상이 발생함으로써, 휨 현상이 발생된 부분이 빛 굴절 현상이 발생하여 불량률이 올라가는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 식각 된 부분이 부분 강화 된 커버글라스 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 커버글라스의 식각 부분을 부분 강화하여 식각 후 강화된 유리기판의 휨 현상을 방지하는 것을 목적으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 커버글라스는 유리 기판; 상기 유리 기판의 내면에 형성된 식각부; 상기 형성된 식각부를 제외한 내면 및 상기 내면에 대향하는 상기 유리 기판의 배면에 각각 형성된 강화층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 커버글라스의 식각 부분을 부분 강화하여 식각 후 강화된 유리기판의 휨 현상을 방지할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 전 커버글라스 제조 공정을 나타낸 단면 예시도이다.
도 2는 도 1에 도시 된 커버글라스의 식각 후 커버글라스 제조 공정을 나타낸 단면 예시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 전 커버글라스를 나타낸 단면 예시도이다.

커버글라스(100)는 휴대폰, 스마트폰, 휴대정보단말기(PDA; Personal Digital Assistant), 휴대용 멀티미디어 플레이어(PMP; Portable Multimedia Player), 노트북 등과 같이 다양한 휴대용 단말기에 적용될 수 있는데, 이하에서는 설명의 편의상 커버글라스(100)를 스마트폰의 커버글라스로 예를 들어 설명한다.

커버글라스(100)는 윈도우 글라스 또는 배터리 케이스와 같이 휴대용 단말기의 전면 또는 후면 전체를 덮을 수 있다. 또한, 커버글라스(110)는 휴대용 단말기의 전면 또는 후면의 일부를 덮을 수도 있다.

커버글라스(100)는 카메라 윈도우, 기능 버튼, 각종 데코부 등에 적용될 수 있다. 커버글라스(100)가 카메라 윈도우에 적용되는 경우, 카메라 윈도우는 휴대 단말기의 카메라 모듈을 덮는 동시에 카메라의 렌즈를 노출시킬 수 있다. 또한, 커버글라스(100)가 기능 버튼에 적용되는 경우, 커버글라스(100)는 기능 버튼의 표면에 배치될 수 있다. 또한, 커버글라스(100)가 각종 데코부에 적용되는 경우, 커버글라스(100)는 휴대용 단말기의 외관에서 장식 효과가 필요한 카메라 윈도우, 전면 디스플레이 커버부, 후면 커버부 등의 영역에 적용될 수 있다.

커버글라스(100)는 제품의 설계사항에 따른 개구부를 포함할 수도 있다. 개구부는 카메라 렌즈, 기능 버튼, 센서 등을 노출시킬 수 있으며, 장식 효과가 필요한 다양한 영역에 포함될 수 있다.

커버글라스(100)는 휴대용 전자기기의 외곽에 배치되어 휴대용 전자기기의 디스플레이 패널, 또는 본체부 등을 보호할 수 있다. 커버글라스(100)가 디스플레이 패널을 보호할 경우, 커버글라스(110)는 디스플레이 패널로부터 방출되는 빛을 투과시킬 수 있다.

또한, 커버글라스(100)의 가장자리에는 베젤 영역(미도시)이 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서 베젤 영역은 커버글라스(110) 상의 가장자리 영역뿐만 아니라, 패턴이나 장식기능을 담당하는 비투광 영역, 또는 기능상의 구분을 위해 커버글라스(100) 상의 일부분을 표시한 특정 영역을 의미할 수 있다. 커버글라스(100)의 베젤 영역에는 디스플레이 패널의 배선(미도시), 스피커(미도시), 카메라(미도시) 등이 위치할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 강화 된 커버글라스(100)는 유리기판(110), 식각부(150) 및 강화층(130)을 포함한다.

유리기판(110)은 휴대 단말기 내부의 디스플레이 패널을 보호하고, 디스플레이 패널의 화면을 투과시킨다. 유리기판(110)의 가장자리의 베젤 영역(미도시)에는 디스플레이 패널의 배선(미도시), 스피커(미도시), 카메라(미도시) 등이 위치할 수 있다. 또한, 유리기판(110)은 제품의 설계사항에 따라 일정한 크기로 절단된 후, 표면이 세척 및 건조될 수 있다. 유리기판(110)은 사파이어 글라스, 강화 유리, 소다라임 유리기판, 무알칼리 유리기판 등을 포함할 수 있으며, 아크릴과 같은 투명 수지일 수도 있다.

식각부(150)는 상기 유리기판(110)에 에칭(Wet etching)을 통해 내면에 형성 되며, 식각부(150)에는 지문 인식 센서가 실장될 수 있으므로, 지문 인식 센서의 높이에 따라 다양한 높이로 식각 될 수 있다.

강화층(130)은 형성된 식각부(150)를 제외한 내면 및 내면에 대향하는 유리기판의 배면에 각각 형성될 수 있다. 즉, 배면에 형성될 경우, 식각부(150)가 내면에 식각 된 면적을 제외한 부분에 형성될 수 있으며, 이 때, 내면에 형성된 강화층(130)과 서로 대향하여 형성될 수 있다.

이 때, 배면은 유리기판(110) 부분 중 사용자의 터치나 입력을 받는 부분을 의미하며, 내면은 배면과 대향하는 안 쪽면을 의미 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부분 강화 된 커버글라스(100) 제조 방법은, 도 1의 (b)에 도시 된 바와 같이, 유리기판(110)의 내면 및 내면의 식각 예정 범위에 대향한 배면 각각에 금속박막(120) 코팅하여 마스킹한다. 이 때, 금속박막(120)의 금속은 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 및 주석(Sn)을 포함하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이 후, 도 1의 (c)에 도시 된 바와 같이, 금속박막이 코팅 된 유리기판(110)의 배면 및 내면 전체에 강화층(130)을 형성한다. 이 때, 강화층(130)은 화학적 이온치환을 이용한 화학강화방식을 이용하여 강화할 수 있다.

종래에는 유리기판의 표면에 강화층을 형성하기 위하여 열강화방식을 이용하고 있다. 열강화방식은 유리를 약 700도 가량의 고온으로 일정시간 가열한 후 다시 유리의 표면에 찬바람으로 급냉시켜 유리의 표면에는 압축응력이 생기게 하고 내부에는 인장응력이 생기도록 하는 방식으로 유리기판의 강도를 높일 수 있다.

그러나 두께 2.8mm 이하의 얇은 박판유리는 열 강화에서 사용되는 내부와 외부의 온도차를 이용하는 매커니즘으로 인해 강화의 한계가 있으며, 얇은 두께로 인하여 쉽게 녹아 형태가 변형 및 왜곡 될 수 있으므로 본 발명에서는 화학강화방식을 이용하여 강화층(130)을 형성한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 화학강화방식은 욕조에 질산칼륨(KNog)를 넣은 후, 질산칼륨의 온도가 980도까지 가열을 한다. 이 때, 질산칼륨의 온도 980도가 되면 액체 상태가 되는데, 이 후, 안정화된 450도~500도까지 질산칼륨의 온도를 맞춘다. 이 후, 450도~500도의 온도에서 수시간동안 유리기판을 담구어 두면, 유리기판의 표면층에 있는 나트륨(Na+)이온이 빠져 나오고 이온반경 및 부피가 보다 더 큰 칼류(K+)이온이 나트륨(Na+)이온이 빠져 나온 자리로 이동(치환)을 하여 유리표면에 압축응력을 발생시켜 강도를 높일 수 있으며, 유리기판(110)의 표면에 강화층(130)이 형성될 수 있다.

이 후, 도 1의 (d)에 도시 된 바와 같이, 강화층(130)이 형성된 유리기판(110)의 금속박막을 박리하여 제거하게 되면, 유리기판(110)의 배면 및 내면 부분 중 식각이 예정된 부분을 제외한 모든 부분에 강화층(130)이 형성될 수 있다.

이 후, 도 2의 (e)에 도시 된 바와 같이, 내면의 강화층(130)상에 내산성 포토레지스트(photoresist) 잉크를 도포할 수 있다.

내산성 포토레지스트 잉크는 유리를 에칭하기 위한 에칭액(etchant)에 반응하지 않는 것일 수 있다. 내산성 포토레지스트 잉크는 내에칭성을 가지는 것으로, 강산(强酸) 및 불산(HF)에도 오래 견딜 수 있기 때문에, 식각부를 에칭하여 형성하는 경우, 강화층(130)을 보호할 수 있다.

내산성 포토레지스트 잉크에는 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 아크릴계 수지 또는 우레탄계 수지 중 적어도 하나의 수지 성분이 더 포함될 수 있고, 이 상태에서 경화제 및 도료가 더 포함될 수도 있다. 경화제는 많게 첨가됨으로써 경화가 너무 빨리 진행되어 포토레지스트 잉크가 제 위치에 형성되지 못하거나, 적게 첨가됨으로써 경화가 너무 느리게 진행되어 원하는 패턴이 오버 사이즈로 나오는 경우가 발생하지 않도록 적절한 비율이 포함될 수 있다. 내산성 포토레지스트 잉크는 유리기판(110)과의 충분한 밀착성을 가지는 것일 수 있다.

내산성 포토레지스트 잉크는 스크린 인쇄(screen print), 스핀 코트(spin coat), 페인팅(painting), 스프레이(spray), 딥코팅(dip coating), 피딩(feeding) 및 슬릿 다이 코팅(slit die coating) 등의 방법으로 유리기판(110)에 일정한 두께로 코팅 성형될 수 있다.

이 후, 내산성 포토레지스트 잉크가 도포된 레지스트 필름(140)의 상측을 노광할 수 있으며, 이 때, 노광되는 빛은 자외선(UV광)일 수 있다.

또한, 내산성 포토레지스트 잉크는 노광시 가용성이 되는 포지형(positive type)이거나, 불용성이 되는 네거형(negative type)일 수 있다.

이 후, 도 2의 (f)에 도시된 바와 같이, 노광 된 레지스트 필름(140)의 내면을 에칭하여 식각부(150)를 형성할 수 있다.

이 때, 유리기판의 에칭에 사용되는 에칭액은 비불산계 에칭액일 수 있다. 비불산계 에칭액은 불화암모늄(NH4F) 50~300g/l, 아민계 화합물 1~30g/l, 음이온 계면활성제 0.1~5g/l 및 물을 포함할 수 있으며, 물은 용매일 수 있다. 이러한 비불산계 에칭액은 불산에 대한 유리의 급격한 반응을 조절할 뿐만 아니라, 생성되는 규불화물의 표면흡착을 억제하여 용액의 침투력을 높여 미세패턴구현을 빠르게 진행할 수 있다. 기존 불산에칭제나 에칭액이 순수 불산(HF)인 경우 에칭이 너무 빠르게 진행되어 미세 패턴의 형성이 어려워지기 때문에, 이처럼 비술산계 에칭액을 사용함으로써 미세 패턴을 더욱 효과적으로 형성할 수 있다. 즉, 내산성 포토레지스트 잉크로 마스킹을 하고, 비불산계 에칭액으로 에칭 공정을 진행함으로써 레지스트 필름을 내부에 형성된 강화층(130)의 손상을 방지할 수 있다. 아민계 화합물은 모노에틸아민(monoethyl amine, MEA), 디에틸아민(di ethyl amine, DEA) 및 트리에틸아민(tri ethyl amine, TEA) 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 아민계 화합물은 에칭액과 유리의 반응속도를 조절할 수 있다. 음이온 계면활성제는 알킬 벤젠 술폰산염(alkyl benzene sulfonate) 또는 소듐 라우릴 설페이트(sodium lauryl sulfate)를 포함할 수 있다. 이러한 음이온 계면활성제는 에칭액의 침투력과 세정성을 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 공정에서 에칭은 비불산계 에칭액을 미세 버블링(bubbling)하여 이루어질 수도 있다. 에칭액을 미세 버블링함으로써 에칭액 중에 물리적인 힘이 고르게 가해질 수 있어 빠른 에칭과 세정이 효율적으로 수행될 수 있다. 본 공정에서 유리기판에 에칭으로 형성되는 식각부(150)는 지문 인식 센서의 크기에 따라 깊이를 갖도록 에칭될 수 있다. 이를 위해, 본 공정에서는 마이크로 버블장치가 사용될 수도 있다.

이 후, 1.0~2.0kg/㎠의 압력으로 순수를 분사하여 유리기판(110)에 잔류하는 에칭액을 제거하는 수세공정이 진행될 수 있다.

도 2의 (g)에 도시된 바와 같이 에칭액을 제거한 후에는 유리기판(110) 표면의 레지스트 필름(140)을 제거한다. 레지스트 필름(140)의 제거는 일정온도에서 3~10% 수산화나트륨 용액에 침적시켜 분리할 수 있으며, 분리한 후에는 순수로 세정한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 레지스트 필름(140)은 내면에 형성된 강화층(130)보다 크게 형성되어 강화층(130)이 형성되지 않은 유리기판(110)의 부분까지 형성될 수 있다.

이에 따라, 형성된 식각부(150)는 강화층(130)의 바로 옆부분에 형성되지 않고 일정 간격을 두고 형성되고, 강화층(130)은 내면 뿐만 아니라 내면에 대향하는 식각부(150)의 부분을 제외한 배면에도 형성되기 때문에, 에칭을 통해 식각부(150)가 형성된 이후라도 강화층(130)의 응력 불균형으로 인한 휨 현상이 발생하지 않는다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 커버글라스
110 : 유리기판
120 : 금속박막
130 : 강화층
140 : 레지스트 필름
150: 식각부

Claims (3)

1. 유리 기판 배면 및 내면 각각의 식각 예정 범위에 금속박막을 형성하는 단계;
   상기 형성된 금속박막 범위를 제외한 상기 유리 기판 배면 및 내면에 강화층을 형성하는 단계;
   상기 강화층이 형성된 범위를 제외한 상기 유리 기판 배면 및 내면에 형성된 상기 금속박막을 박리하는 단계;
   상기 내면에 생성된 강화층 위에 레지스트 필름을 형성하는 단계;
   상기 내면에 상기 레지스트 필름이 형성 된 범위를 제외한 부분을 식각하는 단계; 및
   상기 형성 된 레지스트 필름을 박리하는 단계;
   를 포함하는 커버글라스 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 강화층을 형성하는 단계는
   이온치환 강화방식을 이용하여 상기 형성된 금속박막 범위를 제외한 상기 유리 기판 배면 및 내면에 강화층을 형성하는 것을 특징으로 하는 커버글라스 제조 방법.
3. 유리 기판;
   상기 유리 기판의 내면에 형성된 식각부;
   상기 형성된 식각부를 제외한 내면 및 상기 내면에 대향하는 상기 유리 기판의 배면에 각각 형성된 강화층;
   를 포함하는 커버글라스.

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