KR20190023211A - 패턴화된 곡면글라스 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 100㎛ 내지 1000㎛ 두께의 평면글라스 곡면글라스로 성형하는 단계; 상기 곡면글라스를 질산칼륨 용액에 침지시켜 열처리하는 단계; 및 열처리된 상기 곡면글라스의 곡면 부분의 내측을 식각하는 단계를 포함하는 패턴화된 곡면글라스 제조방법을 제공한다.

Description

패턴화된 곡면글라스 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING PATTERNED CURVED GLASS}

본 발명은 곡면글라스 제조방법에 관한 것으로, 더 상세히 설명하면 곡면의 내측에 패턴을 형성하는 곡면글라스 제조방법에 관한 것이다.

스마트폰, 테블릿 피씨 등의 모바일 기기에 적용되고 있는 터치 패널, 디스플레이 패널 등은 전면에 배치된 글라스에 의해 보호되고 있다.

특히, 이러한 모바일 기기는 외부의 충격에 의해 글라스가 쉽게 파손되기 때문에, 모바일 기기에는 표면의 기계적 강도를 높인 강화글라스가 일반적으로 적용된다.

그리고 모바일 기기에 적용되는 강화글라스는 그 두께가 매우 얇기 때문에, 모바일 기기에 적용되는 강화글라스 제조 방법은, 글라스를 가열한 후 글라스 표면을 공기로 급랭시키는 물리적 강화 방법은 적용되기 어렵고, 질산칼륨(KNO₃) 용액에 글라스를 침지시켜 글라스의 나트륨 이온을 질산칼륨 용액의 칼륨이온과 치환하는 방식의 화학적 강화 방법이 적용되고 있다.

한편, 최근에는 모바일 기기에는 곡면 디스플레이가 적용되는 사례가 늘어나고 있고, 이에 따라 곡면 디스플레이에는 곡면글라스가 적용되고 있다.

이러한 곡면글라스는, 평면글라스를 곡면글라스로 성형하는 벤딩공정, 곡면글라스의 곡면부분의 내측을 에칭(etching)하는 식각공정, 곡면글라스의 기계적 강도를 높이는 강화공정을 통해 제조된다.

그런데, 종래의 곡면글라스 제조방법은, 평면글라스를 에칭하는 식각공정이 먼저 이루어지고, 벤딩공정, 폴리싱공정, 강화공정이 이루어져, 곡면글라스의 에칭 부분의 패턴이 무너지고, 곡면글라스의 패턴 부분의 강성이 일정하지 못하며, 성형시 곡면글라스의 패턴 부분에 얼룩이 발생하여 곡면글라스의 상품성이 떨어지는 문제점이 있었다.

한편, 본 발명의 배경이 되는 기술은, 대한민국 공개특허 제10-2011-0088292에 개시된다.

본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 곡면글라스의 패턴 부분의 손상이 없고 강성이 우수한 곡면글라스를 제조할 수 있는 패턴화된 곡면글라스 제조방법을 제공한다.

본 발명의 패턴화된 곡면글라스 제조방법은, 100㎛ 내지 1000㎛ 두께의 평면글라스 곡면글라스로 성형하는 단계; 상기 곡면글라스를 질산칼륨 용액에 침지시켜 열처리하는 단계; 및 열처리된 상기 곡면글라스의 곡면 부분의 내측을 식각하는 단계를 포함한다.

상기 열처리하는 단계에서 상기 질산칼륨 용액의 온도는 300 ℃ 내지 550 ℃일 수 있다.

상기 열처리하는 단계에서 상기 곡면글라스의 강화층의 두께는 7㎛ 내지 40㎛ 일 수 있다.

상기 식각하는 단계에서는 상기 곡면글라스의 곡면 부분의 내측을 0.1 ㎛ 내지 6㎛의 두께로 식각하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 곡면글라스로 성형하는 단계에서 성형된 곡면글라스를 폴리싱하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 패턴화된 곡면글라스 제조방법에 의해 제조된 곡면글라스는 곡면 부분이 벤딩 후 식각되기 때문에 곡면글라스는 곡면 부분의 벤딩이 잘 유지될 수 있다.

그리고 본 발명의 패턴화된 곡면글라스 제조방법에 의하여 제조된 곡면글라스는 패턴이 형성된 곡면 부분의 얼룩을 방지할 수 있다.

또한 본 발명의 패턴화된 곡면글라스 제조방법에 의하면 곡면글라스 제조 시 곡면글라스는 곡면 부분의 패턴이 무너지거나, 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 패턴화된 곡면글라스 제조방법의 순서도이고,
도 2는 도 1의 패턴화된 곡면글라스 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

그리고 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 패턴화된 곡면글라스 제조방법을 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 패턴화된 곡면글라스 제조방법은, 곡면글라스로 성형하는 단계(S110)와, 열처리하는 단계(S120)와, 식각하는 단계(S130)를 포함한다.

상기 곡면글라스로 성형하는 단계(S110)에는 100㎛ 내지 1000㎛ 두께의 평면글라스(10)를 가압하여 곡면글라스(20)로 성형할 수 있다.

예컨대, 상기 곡면글라스로 성형하는 단계(S110)에서는, 상기 평면글라스(10)가 안착되는 성형틀(mold)과, 성형틀(mold)에 열을 제공하는 열제공부를 구비한 성형장치를 이용하여 상기 평면글라스(10)를 곡면글라스(20)로 성형할 수 있다. 여기서, 성형틀(mold)은 상기 곡면글라스(20)를 형태를 결정할 수 있다.

상기 곡면글라스로 성형하는 단계(S110)에서 형성된 상기 곡면글라스(20)의곡률 반지름이 3.8R 내지 9.4R일 수 있다.

상기 열처리하는 단계(S120)에서는, 상기 곡면글라스(20)를 질산칼륨(KNO₃) 용액에 침지시켜 열처리할 수 있다.

상기 열처리하는 단계(S120)에서 질산칼륨 용액의 온도는 300℃ 내지 550 ℃이며, 바람직하게는 397℃ 내지 398 ℃이다. 이렇게, 질산칼륨 용액에서 열처리된 상기 곡면글라스(20)의 강화층(20a)의 두께는 7㎛ 내지 40㎛ 일 수 있다.

더 상세히 설명하면, 상기 열처리하는 단계(S120)에서 열처리된 곡면글라스(20)의 양면 표면에 형성된 강화층(20a)의 두께는 각각 7㎛ 내지 40㎛ 일 수 있다.

상기 식각하는 단계(S130)에서는 열처리된 상기 곡면글라스(20)의 곡면 부분의 내측에 요철(20b)이 형성되도록 식각할 수 있다. 즉 상기 식각하는 단계(S130)에서는 상기 곡면글라스(20)의 곡면 부분의 내측에 패턴을 형성할 수 있다.

상기 식각하는 단계(S130)에서는 상기 곡면글라스(20)의 곡면 부분의 내측의 패턴의 깊이가 0.1 ㎛ 내지 6㎛의 깊이로 식각하는 것을 특징으로 할 수 있다.

더 상세히 설명하면, 상기 식각하는 단계(S130)에서 상기 곡면글라스(20)의 곡면 부분의 내측을 포토레지스트(photoresist)로 코팅한후, 포토레지스트(photoresist)를 패터닝하여, 포토레지스트(photoresist)의 패터닝된 부분 사이로 노출된 상기 곡면글라스(20)의 곡면 부분의 내측을 식각할 수 있다.

실시예 1_곡면글라스 제조

성형틀에서 100㎛ 내지 1000㎛ 두께의 평면글라스를 가열 및 가압하여 곡률 반지름이 3.8R인 곡면글라스로 성형을 하였고, 이러한 곡면글라스를 398℃의 질산칼륨 용액에서 열처리하여 강화층의 두께는 35㎛로 형성하였으며, 곡면글라스의 곡면 부분의 내측은 6㎛의 깊이로 식각하여 패턴을 형성하였다.

비교예 1_실리예 1과 다른 곡면글라스의 식각 깊이를 갖는 곡면글라스 제조

성형틀에서 100㎛ 내지 1000㎛ 두께의 평면글라스를 가열 및 가압하여 곡률 반지름이 3.8R인 곡면글라스로 성형을 하였고, 이러한 곡면글라스를 398℃의 질산칼륨 용액에서 열처리하여 강화층의 두께는 35㎛로 형성하였으며, 곡면글라스의 곡면 부분의 내측은 6.1㎛, 6.2㎛, 6.3㎛, 및 6.4㎛의 깊이로 각각 식각하여 패턴을 형성하였다.

비교예 2_종래의 제조 방법에 의한 곡면글라스 제조

100㎛ 내지 1000㎛ 두께의 평면글라스를 식각한 후, 성형 및 강화 공정을 통해, 곡률 반지름이 3.8R인 곡면글라스로 성형을 하였고, 강화층의 두께는 35㎛이고, 곡면글라스의 곡면 부분의 내측은 5.5㎛, 5.7㎛, 5.9㎛, 및 6.1㎛의 깊이로 각각 식각하여 패턴을 형성하였다.

실험예 1_얼룩실험

실시예 1과 비교예 1 및 비교예2의 곡면글라스를 육안으로 관찰하여 곡면글라스의 곡면부분의 얼룩 유무를 살펴보았다. 결과는 아래의 표 1과 같다.

	실시예 1	비교예 1				비교예 2
식각깊이	6㎛	6.1㎛	6.2㎛	6.3㎛	6.4㎛	5.5㎛	5.7㎛	5.9㎛	6.1㎛
얼룩유무	무	육안으로 미세하게 발견	육안으로 미세하게 발견	육안으로 식별 가능	육안으로 식별 가능	육안으로 식별 가능	육안으로 식별 가능	육안으로 식별 가능	육안으로 식별 가능

본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 곡면글라스는 패턴의 깊이가 6㎛보다 낮아 얼룩이 발견되지 않았지만, 종래기술에 의해 제조된 곡면글라스는 패턴의 깊이가 6㎛ 이하에서도 얼룩을 관찰할 수 있었다.

실험예 2_벤딩실험

본 발명의 패턴화된 곡면글라스 제조방법에 의한 열 처리 공정후 식각 공정 진행시 곡률의 변화를 실험하였다.

	실시예 1	비교예 1
식각깊이	6㎛	6.1㎛	6.2㎛	6.3㎛	6.4㎛
곡률변화	무	유	유	유	유

실시예 1의 경우 식각공정으로 곡면글라스의 곡면부분의 곡률 변화는 없었다. 그러나 비교예 1의 곡면글라스는 패턴의 깊이가 6.1㎛ 이상일 때는 추가적인 벤딩이 발생하여, 식각공정으로 곡면글라스의 곡면부분의 곡률 변화가 발생하였다.

실시예 2_곡면글라스 제조

성형틀에서 100㎛ 내지 1000㎛ 두께의 평면글라스를 가열 및 가압하여 곡률 반지름이 5.4R인 곡면글라스로 성형을 하였고, 이러한 곡면글라스를 398℃의 질산칼륨 용액에서 열처리하여 강화층의 두께는 35㎛로 형성하였으며, 곡면글라스의 곡면 부분의 내측은 6㎛의 깊이로 식각하여 패턴을 형성하였다.

비교예 3_실리예 2와 다른 곡면글라스의 식각 깊이를 갖는 곡면글라스 제조

성형틀에서 100㎛ 내지 1000㎛ 두께의 평면글라스를 가열 및 가압하여 곡률 반지름이 5.4R인 곡면글라스로 성형을 하였고, 이러한 곡면글라스를 398℃의 질산칼륨 용액에서 열처리하여 강화층의 두께는 35㎛로 형성하였으며, 곡면글라스의 곡면 부분의 내측은 6.1㎛, 6.2㎛, 6.3㎛, 및 6.4㎛의 깊이로 각각 식각하여 패턴을 형성하였다.

비교예 4_종래의 제조 방법에 의한 곡면글라스 제조

100㎛ 내지 1000㎛ 두께의 평면글라스를 식각한 후, 성형 및 강화 공정을 통해, 곡률 반지름이 5.4R인 곡면글라스로 성형을 하였고, 강화층의 두께는 35㎛이고, 곡면글라스의 곡면 부분의 내측은 5.5㎛, 5.7㎛, 5.9㎛, 및 6.1㎛의 깊이로 각각 식각하여 패턴을 형성하였다.

실험예 3_얼룩실험

실시예 2과 비교예 3 및 비교예 4의 곡면글라스를 육안으로 관찰하여 곡면글라스의 곡면부분의 얼룩 유무를 살펴보았다. 결과는 아래의 표 3과 같다.

	실시예 2	비교예 3				비교예 4
식각깊이	6㎛	6.1㎛	6.2㎛	6.3㎛	6.4㎛	5.5㎛	5.7㎛	5.9㎛	6.1㎛
얼룩유무	무	육안으로 미세하게 발견	육안으로 미세하게 발견	육안으로 식별 가능	육안으로 식별 가능	육안으로 식별 가능	육안으로 식별 가능	육안으로 식별 가능	육안으로 식별 가능

본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 곡면글라스는 패턴의 깊이가 6.1㎛보다 낮아 얼룩이 발견되지 않았지만, 종래기술에 의해 제조된 곡면글라스는 패턴의 깊이가 6㎛ 이하에서도 얼룩을 관찰할 수 있었다.

실험예 4_벤딩실험

	실시예 2	비교예 3
식각깊이	6㎛	6.1㎛	6.2㎛	6.3㎛	6.4㎛
곡률변화	무	유	유	유	유

실시예 2의 경우 식각공정으로 곡면글라스의 곡면부분의 곡률 변화는 없었다. 그러나 비교예 3의 곡면글라스는 패턴의 깊이가 6.1㎛ 이상일 때는 추가적인 벤딩이 발생하여, 식각공정으로 곡면글라스의 곡면부분의 곡률 변화가 발생하였다.

실시예 3_곡면글라스 제조

성형틀에서 100㎛ 내지 1000㎛ 두께의 평면글라스를 가열 및 가압하여 곡률 반지름이 9.4R인 곡면글라스로 성형을 하였고, 이러한 곡면글라스를 398℃의 질산칼륨 용액에서 열처리하여 강화층의 두께는 35㎛로 형성하였으며, 곡면글라스의 곡면 부분의 내측은 6㎛의 깊이로 식각하여 패턴을 형성하였다.

비교예 5_실리예 3와 다른 곡면글라스의 식각 깊이를 갖는 곡면글라스 제조

성형틀에서 100㎛ 내지 1000㎛ 두께의 평면글라스를 가열 및 가압하여 곡률 반지름이 9.4R인 곡면글라스로 성형을 하였고, 이러한 곡면글라스를 398℃의 질산칼륨 용액에서 열처리하여 강화층의 두께는 35㎛로 형성하였으며, 곡면글라스의 곡면 부분의 내측은 6.1㎛, 6.2㎛, 6.3㎛, 및 6.4㎛의 깊이로 각각 식각하여 패턴을 형성하였다.

비교예 6_종래의 제조 방법에 의한 곡면글라스 제조

100㎛ 내지 1000㎛ 두께의 평면글라스를 식각한 후, 성형 및 강화 공정을 통해, 곡률 반지름이 9.4R인 곡면글라스로 성형을 하였고, 강화층의 두께는 35㎛이고, 곡면글라스의 곡면 부분의 내측은 5.5㎛, 5.7㎛, 5.9㎛, 및 6.1㎛의 깊이로 각각 식각하여 패턴을 형성하였다.

실험예 5_얼룩실험

실시예 3과 비교예 5 및 비교예 6의 곡면글라스를 육안으로 관찰하여 곡면글라스의 곡면부분의 얼룩 유무를 살펴보았다. 결과는 아래의 표 5와 같다.

	실시예 3	비교예 5				비교예 6
식각깊이	6㎛	6.1㎛	6.2㎛	6.3㎛	6.4㎛	5.5㎛	5.7㎛	5.9㎛	6.1㎛
얼룩유무	무	육안으로 미세하게 발견	육안으로 미세하게 발견	육안으로 식별 가능	육안으로 식별 가능	육안으로 식별 가능	육안으로 식별 가능	육안으로 식별 가능	육안으로 식별 가능

본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 곡면글라스는 패턴의 깊이가 6.1㎛보다 낮아 얼룩이 발견되지 않았지만, 종래기술에 의해 제조된 곡면글라스는 패턴의 깊이가 6㎛ 이하에서도 얼룩을 관찰할 수 있었다.

실험예 6_벤딩실험

	실시예 3	비교예 5
식각깊이	6㎛	6.1㎛	6.2㎛	6.3㎛	6.4㎛
곡률변화	무	유	유	유	유

실시예 3의 경우 식각공정으로 곡면글라스의 곡면부분의 곡률 변화는 없었다. 그러나 비교예 3의 곡면글라스는 패턴의 깊이가 6.1㎛ 이상일 때는 추가적인 벤딩이 발생하여, 식각공정으로 곡면글라스의 곡면부분의 곡률 변화가 발생하였다.

한편, 상기 패턴화된 곡면글라스 제조방법은, 상기 곡면글라스로 성형하는 단계(S110)에서 성형된 곡면글라스(20)를 폴리싱하는 단계를 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 폴리싱하는 단계는 상기 곡면글라스로 성형하는 단계(S110)에서 상기 곡면글라스(20)가 형성되고 진행될 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

또한, 이상에서 기재된 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

그리고 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

S110: 곡면글라스로 성형하는 단계
S120: 열처리하는 단계
S130: 식각하는 단계

Claims (5)

100㎛ 내지 1000㎛ 두께의 평면글라스 곡면글라스로 성형하는 단계;
상기 곡면글라스를 질산칼륨 용액에 침지시켜 열처리하는 단계; 및
열처리된 상기 곡면글라스의 곡면 부분의 내측을 식각하는 단계를 포함하는 패턴화된 곡면글라스 제조방법.

청구항 1에 있어서,
상기 열처리하는 단계에서 상기 질산칼륨 용액의 온도는 300 ℃ 내지 550 ℃인 패턴화된 곡면글라스 제조방법.

청구항 1에 있어서,
상기 열처리하는 단계에서 상기 곡면글라스의 강화층의 두께는 7㎛ 내지 40㎛ 인 패턴화된 곡면글라스 제조방법.

청구항 3에 있어서,
상기 식각하는 단계에서는 상기 곡면글라스의 곡면 부분의 내측을 0.1 ㎛ 내지 6㎛의 두께로 식각하는 것을 특징으로 하는 패턴화된 곡면글라스 제조방법.

청구항 1에 있어서,
상기 곡면글라스로 성형하는 단계에서 성형된 곡면글라스를 폴리싱하는 단계를 더 포함하는 패턴화된 곡면글라스 제조방법.

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