KR20210149568A - 복합패턴이 구현된 플렉시블 커버 윈도우 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것으로서, 플렉시블 디스플레이의 평면 영역에 대응하여 형성된 평면부와, 상기 평면부에 이어져 형성되며, 플렉시블 디스플레이의 폴딩 영역에 대응하여 형성된 폴딩부를 포함하는 플렉시블 커버 윈도우에 있어서, 상기 글래스 기판 상에 충격 보상용 패턴과, 상기 충격 보상용 패턴에 중첩되어 형성된 나노패턴으로 이루어진 복합패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우 및 그 제조방법을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 글래스 기판 상에 스케일이 서로 다른 충격 보상용 패턴과 나노패턴으로 이루어진 복합패턴을 형성하여, 표면 스크래치를 개선시키고, 충격력을 분산시켜 내충격성을 개선시키고, 강도 특성 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 커버 윈도우를 제공하는 것이다.

Description

복합패턴이 구현된 플렉시블 커버 윈도우{Flexible Cover Window with Complex Pattern}

본 발명은 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것으로, 글래스 기판 상에 복합패턴을 구현하여, 표면을 개선시키고, 충격력을 분산시켜 강도 특성 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 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 폴딩 부위에 자국이 발생하지 않아야 하고, 그에 따른 화질의 왜곡이 없어야 한다.

기존의 플렉시블 디스플레이의 커버 윈도우는 디스플레이 패널 표면에 PI나 PET 필름과 같은 고분자 필름을 사용하여 왔다.

그러나, 고분자 필름의 경우 기계적 강도가 약해 단순히 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 되면서 접히게 되는 부분의 손상을 초래하게 된다. 예컨대 폴딩 한계 평가(통상 20만회) 시 고분자 필름의 눌림이나 찢김이 발생하고 있다.

최근에는 고분자 필름의 커버 윈도우에 대한 한계를 극복하고자 글래스 기반의 커버 윈도우에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다.

이러한 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.

이러한 커버 윈도우의 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.

또한, 글래스가 일정 두께 이하일 경우 강화 글래스 고유의 질감이 저하되기 때문에 이러한 점도 고려하여야 한다.

따라서 강화 글래스 고유의 질감은 유지하면서, 강도를 확보할 수 있는 적정 두께는 유지하고, 동시에 폴딩 특성 또한 만족하는 커버 윈도우를 제공하기 위한 기술이 필요한 실정이다.

또한, 박판 글래스의 사용으로 인한 글래스 표면의 스크래치 제거를 위한 공정이 매우 번거롭고 어려워 고품질의 커버 윈도우의 제공이 어려운 실정이다.

박판의 글래스를 이용한 커버 윈도우의 강도 특성 및 폴딩 특성을 만족시키기 위해서, 종래에는 글래스 상에 특정 패턴을 형성하는 시도가 이루어지고 있다.

이러한 박판의 글래스에 패턴을 형성하기 위한 공정으로 포토리소그래피 공정이 주로 이루어지고 있으나, 박판의 글래스를 다루는 것이 매우 어렵고, 광 패터닝 공정의 경우 노광 해상도의 한계, 이미지 분해능의 제약이 있어 미세 패턴의 구현이 어려운 실정이다.

대한민국 특허청 공개번호 10-2017-0122554호(폴더블 디스플레이 장치).

본 발명은 상기 필요성에 의해 고안된 것으로서, 글래스 기판 상에 복합패턴을 형성하여, 표면을 개선시키고, 충격력을 분산시켜 강도 특성 및 폴딩 특성이 확보된 고품질의 플렉시블 커버 윈도우의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 플렉시블 디스플레이의 평면 영역에 대응하여 형성된 평면부와, 상기 평면부에 이어져 형성되며, 플렉시블 디스플레이의 폴딩 영역에 대응하여 형성된 폴딩부를 포함하는 플렉시블 커버 윈도우에 있어서, 상기 글래스 기판 상에 충격 보상용 패턴과, 상기 충격 보상용 패턴에 중첩되어 형성된 나노패턴으로 이루어진 복합패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우를 또 다른 기술적 요지로 한다.

본 발명은 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것으로서, 글래스 기판 상에 스케일이 서로 다른 충격 보상용 패턴과 나노패턴으로 이루어진 복합패턴을 형성하여, 충격력을 분산시켜 내충격성을 개선시키고, 강도 특성 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것이다.

특히 이종 폴리머 구조체의 상분리 현상을 이용한 나노패터닝 공정으로부터 충격 보상용 패턴이 형성된 글래스 기판 상에 나노패턴을 형성하는 것으로서, 나노패턴의 형성 및 제어가 용이한 장점이 있다.

이와 같이, 글래스 기판 상에 복합패턴을 포함하는 폴딩부 또는 폴딩부 및 평면부를 구현함으로써, 펜드랍(Pen-Drop) 충격 시에 충격이 분산되어 펜드랍에 대한 강성을 증가시켜, 강도 특성 및 폴딩 특성을 동시에 만족시키게 된다.

또한 본 발명은 복합패턴 형성에 따른 글래스 기판 표면에서의 스크래치를 개선하여 고품질의 플렉시블 커버 윈도우를 제공하게 된다.

또한, 본 발명은 글래스와 수지재와의 복합 재료로 구현되어, 글래스의 질감은 최대한 유지하면서 수지재에 의한 유연성, 복원력, 탄성력 및 강도 특성은 보강되도록 하며, 특히 수지재에서 펜드랍과 같은 충격을 흡수하여 내충격성을 더욱 개선시키고 복합패턴이 외부 시인되지 않도록 하는 복합 재료로 구현된 플렉시블 커버 윈도우를 제공하도록 한 것이다.

도 1 내지 도 6 - 본 발명의 다양한 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법을 나타낸 모식도.
도 7 내지 도 9 - 본 발명의 다양한 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 모식도를 나타낸 도.
도 10 - 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우 표면에 대한 전자현미경 사진을 나타낸 도.

본 발명은 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것으로서, 글래스 기판 상에 스케일이 서로 다른 충격 보상용 패턴과 나노패턴으로 이루어진 복합패턴을 형성하여, 표면 스크래치를 개선시키고, 충격력을 분산시켜 내충격성을 개선시키고, 강도 특성 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것이다.

특히 본 발명은 일반적인 건식 또는 습식 식각 공정에 의해 글래스 기판 상에 규칙 또는 불규칙적인 충격 보상용 패턴을 형성하고, 이종 폴리머 구조체 간의 상분리를 이용하여 나노패턴을 구현하여, 스크래치를 개선시키고, 충격력을 더욱 효과적으로 분산시켜 강도 특성 및 폴딩 특성이 확보되는 플렉시블 커버 윈도우 및 그 제조방법에 관한 것이다.

즉, 글래스 기판의 폴딩부 또는 폴딩부 및 평면부에 복합패턴을 구현함으로써, 스크래치 점유율을 낮추고, 펜드랍 충격 시에 충격이 분산되도록 하여 펜드랍에 대한 강성을 증가시켜, 강도 특성 및 폴딩 특성을 동시에 만족시키도록 하는 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 1 내지 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법을 나타낸 모식도이고, 도 7 내지 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 모식도를 나타낸 것이다. 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우 표면에 대한 전자현미경 사진을 나타낸 도이다.

본 발명의 도면에서의 스케일은 설명의 편의를 위해 과장되거나 확대되어 표현될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플렉시블 커버 윈도우(100)의 제조방법은, 플렉시블 디스플레이의 평면 영역에 대응하여 형성된 평면부(P)와, 상기 평면부(P)에 이어져 형성되며, 플렉시블 디스플레이의 폴딩 영역에 대응하여 형성된 폴딩부(F)를 포함하는 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법에 있어서, 글래스 기판(110)을 제공하는 제1단계와, 상기 글래스 기판(110) 상에 이종 폴리머 구조체를 포함하는 폴리머층을 형성하는 제2단계와, 상기 폴리머층에 포함된 이종 폴리머 구조체 간의 상분리를 유도하는 제3단계와, 상기 상분리가 된 폴리머층 중에서 어느 하나의 폴리머 구조체를 선택적으로 제거하여 상기 글래스 기판(110) 상에 잔존 폴리머 구조체로 이루어진 마스크패턴층을 형성하는 제4단계 및 상기 마스크패턴층을 식각 마스크로 하여 상기 평면부(P) 및 폴딩부(F) 전 영역에 나노패턴(122)을 형성하는 제5단계를 포함하며, 상기 제1단계에서 충격 보상용 패턴(121)이 형성된 글래스 기판(110)이 제공되거나, 상기 제5단계의 나노패턴(122) 형성 후 상기 글래스 기판(110)에 충격 보상용 패턴(121)을 형성하여, 상기 글래스 기판(110) 상에 충격 보상용 패턴(121)과, 상기 충격 보상용 패턴(121)에 중첩되어 형성된 나노패턴(122)으로 이루어진 복합패턴(120)을 형성하는 것을 특징으로 하는 복합패턴(120)이 구현된 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법을 기술적 요지로 한다.

본 발명에서 디스플레이의 폴딩 영역은 디스플레이가 반으로 접히는 영역이나 구부려지는 영역을 말하며, 이 영역에 대응되어 커버 윈도우(100)가 폴딩되는 영역을 본 발명에서는 커버 윈도우(100)의 "폴딩부"(F)라 하며, 폴딩부(F)를 제외한 평면 영역을 커버 윈도우(100)의 "평면부"(P)라고 한다.

특히 본 발명은 글래스 기반으로 형성되며, 상기 폴딩부(F)는 상기 평면부(P)와 동일한 평면으로 형성되어 동일한 물리적, 화학적 성질을 가지거나, 상기 평면부(P)에 대해 물리적 또는 화학적 추가 공정을 수행하여 그 형상, 두께, 물리적 또는 화학적 성질이 다르게 형성될 수 있다.

바람직하게는 상기 폴딩부(F)는 상기 평면부(P)에 비해 두께가 얇게 슬리밍(Slimming)되어 형성되는 것이 바람직하며, 대체적으로 상기 커버 윈도우(100)의 평면부(P)의 두께는 50~300㎛이고, 상기 폴딩부(F)의 두께는 10~100㎛ 정도로, 매우 얇은 박판의 글래스를 가공하여 폴딩부(F)를 형성하는 것이다.

여기에서 상기 폴딩부(F)는 두께가 균일하게 형성되거나, 폴딩 영역의 중심에서 바깥쪽으로 갈수록 두께가 점차적으로 두껍게 형성될 수 있다. 즉, 폴딩부(F)는 직선 또는 곡선 형태로 형성될 수 있다.

상기 폴딩부(F)가 직선 형태로 형성된 경우에는 곡선 형태로 형성된 기술에 비해 폴딩 특성을 더욱 개선시킨 것으로, 폴딩부(F)가 곡선 형태인 경우 최소 두께의 범위가 상대적으로 작아 폴딩이 반복되게 되면 두께가 두꺼운 부분에서 폴딩 시 깨지는 등 폴딩 특성이 저하되게 되나, 폴딩부(F)가 전체적으로 두께가 균일하게 즉, 두께가 동일하게 직선 형태로 형성된 경우에는 최소 두께를 이루는 영역이 넓게 형성되어 유연성, 복원력 및 탄성력 등이 향상되어 폴딩 특성을 개선시키게 된다.

또한, 곡선형 폴딩부(F)는 기구적으로 조립시 센터를 맞추는 것이 용이하지 않으나, 본 발명에 따른 폴딩부(F)는 두께가 균일하게 형성되어, 기구적으로 조립시 즉 디스플레이 패널의 전면에 접합시 조립공차를 줄일 수 있어 제품 간 품질 차이를 최소화할 수 있으며, 불량률을 줄일 수 있게 된다.

상기와 같이 직선형 폴딩부(F)의 장점이 곡선형 폴딩부(F)에 비해 더 많으나, 제품의 사양에 따라 직선형 폴딩부(F) 또는 곡선형 폴딩부(F)를 선택하여 제조할 수 있다.

여기에서, 상기 폴딩부(F)의 폭은 커버 윈도우(100)를 접었을 때의 곡률반경을 고려하여 설계되게 되는데, 대략적으로 곡률반경 x π로 설정되게 되며, 상기 폴딩부(F)에서의 커버 윈도우(100)의 두께는 10~100㎛로 형성되고, 이는 폴딩부(F)와 관련되게 된다.

상기 폴딩부(F)의 깊이가 너무 깊게 되면 즉, 커버 윈도우(100)의 폴딩 영역이 너무 얇으면 폴딩성은 좋지만 강화시 주름이 생기거나 강도는 불리해지고, 너무 두껍게 형성된 경우에는 폴딩 영역에서의 유연성, 복원력 및 탄성력이 떨어지게 되어 폴딩 특성이 저하되게 되므로, 상기 폴딩부(F)에서의 커버 윈도우(100)의 두께는 10~100㎛ 정도가 적당하다.

본 발명에서의 커버 윈도우(100)는 글래스 기반으로 두께 50~300㎛ 정도로 형성되며, 이 두께에서, 상기와 같이 폴딩부(F)의 폭 및 깊이 등을 적절히 설계하게 된다. 상기 두께보다 얇으면 폴딩부(F)의 형성 후 커버 윈도우(100)의 폴딩 영역의 두께가 너무 얇게 되어 상기와 같은 문제점이 발생하게 되고, 상기 두께보다 두꺼워도 상기와 같이 글래스 기반으로 유연성, 복원력 및 탄성력이 떨어지게 되며, 디스플레이 제품의 경량화에 지장을 초래하게 된다.

본 발명의 일실시예로 상기 폴딩부(F)와 상기 평면부(P)가 동일한 평면을 이루거나, 다른 실시예로 상기 커버 윈도우(100)의 폴딩 영역에서 내측으로 슬리밍(Slimming)된 형태로 전체적으로 사각의 트렌치(Trench) 형태로 형성된 것으로, 상기 폴딩부(F)의 양측단에는 상기 폴딩부(F)에서 두께가 점진적으로 두꺼워지는 경사부를 형성시켜 상기 커버 윈도우(100)의 평면 영역으로 이어지도록 형성될 수 있다.

특히 폴딩부(F)의 양측단(평면부(P)와의 경계부)에 기울기가 낮은 경사부를 형성시켜 폴딩부(F) 전 영역에서 반사면에 의한 반사각의 크기를 비슷하게 조절하여 빛의 간섭 및 반사면에서의 육안 시인성이 최소화될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 폴딩 특성 및 강도 특성이 유지되도록 하여, 디스플레이 패널의 전면에 형성되어 디스플레이 패널을 보호하는 용도로 사용되게 되며, CPI(Clear Polyimide) 커버 위에 배치되어 CPI 커버 보호용으로도 사용할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 글래스 기반으로 형성되며, 플렉시블 디스플레이에 적용될 수 있도록 박판이면서도 강도 특성 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 커버 윈도우(100)를 제공하고자 하며, 특히 표면 스크래치 개선, 충격력 분산으로 강도 특성 및 폴딩 특성이 보강된 플렉시블 커버 윈도우(100)를 제공하기 위한 것으로, 상기 폴딩부(F) 또는 상기 평면부(P) 및 폴딩부(F) 전 영역에 복합패턴(120)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 따른 글래스 기판(110) 상에 복합패턴(120)을 제조하기 위한 방법으로, 도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 먼저 글래스 기판(110)을 제공한다(제1단계).

상기 글래스 기판(110)은 가공되지 않은 원판 글래스, 강화처리된 글래스 또는 상기 폴딩부(F)가 슬리밍 가공되거나, 상기 폴딩부(F)에 특정 패턴이 형성된 글래스 등 제품 사양 등에 맞춰 준비한다.

본 발명은 크게 두가지 실시예에 따른 제조방법에 의해 진행될 수 있다. 충격 보상용 패턴(121)이 형성된 글래스 기판(110) 상에 나노패턴(122)을 형성하여 복합패턴(120)이 구비된 플렉시블 커버 윈도우를 제공하거나, 또는 나노패턴(122)이 형성된 글래스 기판(110) 상에 충격 보상용 패턴(121)을 형성하여 복합패턴(120)이 구비된 플렉시블 커버 윈도우를 제공하는 공정으로 진행될 수 있다.

먼저, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 충격 보상용 패턴(121)이 형성된 글래스 기판(110) 상에 나노패턴(122)을 형성하는 공정에 대해 먼저 설명하고자 한다.

상기 충격 보상용 패턴(121)은 글래스 기판(110)을 건식 또는 습식 식각하여 주기적 또는 비주기적인 패턴을 연속적으로 형성하는 것으로, 상기 폴딩부(F) 또는 상기 평면부(P) 및 폴딩부(F) 전영역에 형성되며, 상기 글래스 기판(110)의 두께에 대해 절반 이하로 형성되는 것이 바람직하다.

일반적으로 글래스 재질을 이용하여 플렉시블 커버 윈도우(100)를 구현하고자 하는 경우, 글래스 기판(110)의 두께가 얇아야 하고 강도 특성을 확보하기 위해서는 일정 두께 이상이어야 한다.

예컨대 폴딩 시 곡률반경이 최소 0.5mm 이상을 만족하여야 하는 경우, 커버 윈도우(100)의 두께는 200㎛ 이하, 바람직하게는 20~100㎛로 형성될 수 있으며, 이 경우 펜드랍(Pen-Drop)과 같이 단면적이 좁은 물체가 상기 글래스 기판(110)의 상면(앞면)에 충격이 가해지는 경우, 펜드랍 접촉부를 중심으로 글래스 기판(110) 전체의 변형 및 파손이 가해질 수 있다.

기존의 슬리밍된 폴딩 영역을 갖는 커버 윈도우(100)의 경우, 그 부분의 두께가 특히 얇아 펜드랍 특성이 매우 취약할 뿐만 아니라, 폴딩 영역과 평면 영역 간의 두께 차이로 인한 응력 차이가 발생하여 글래스 기판(110)의 웨이브니스(Waveness) 등의 문제가 함께 플러스되어, 내충격성에 매우 취약한 단점이 있다.

본 발명은 상기의 펜드랍 특성 개선을 통한 내충격성 향상, 그와 동시에 폴딩 특성 및 강도 특성을 향상시키기 위해 충격 보상용 패턴(121)을 글래스 기판(110)의 일면 또는 양면에 부분적 또는 전체적으로 즉, 폴딩부(F) 또는 평면부(P) 및 폴딩부(F)에 형성할 수 있다.

즉, 글래스 기판(110) 상에 펜드랍 충격이 가해지는 경우, 그 충격력은 상기 글래스 기판(110)의 내부로 전달되어 충격 보상용 패턴(121)에 부딪히거나 흡수되어 그 충격력이 분산되거나 흡수될 수 있도록 하는 것이다.

또한 본 발명은 슬리밍된 폴딩부를 형성하지 않고도, 글래스 기판(110) 전체적으로 형성된 충격 보상용 패턴(121)에 의해 폴딩 특성을 보강할 수 있으며, 슬리밍된 폴딩부와 평면부와의 두께 차이로 인한 응력 차이를 해소할 수 있어, 이에 따른 내충격성을 향상시키고, 화면 왜곡이나 해상도 저하를 최소화할 수 있어 고품질의 플렉시블 디스플레이를 제공할 수 있다.

그리고 본 발명에서의 충격 보상용 패턴(121)의 높이는 상기 글래스 기판(110)의 두께에 대해 절반 이하로 형성되는 것이 바람직하다.

상기의 범위보다 높이가 더 낮은 경우, 충격력 분산의 효과가 미미하며, 이보다 더 높은 경우에는 유효 두께의 감소로 전체적인 강도 특성을 저하시키게 된다.

또한 상기 폴딩부(F)에 형성된 충격 보상용 패턴(121)의 패턴 밀집도와 상기 평면부(P)에 형성된 충격 보상용 패턴(121)의 패턴 밀집도는 동일하거나 거의 비슷하게 형성될 수 있다.

또한 필요에 의해 상기 폴딩부(F)에 형성된 충격 보상용 패턴(121)의 패턴 밀집도가 상기 평면부(P)에 형성된 충격 보상용 패턴(121)의 패턴 밀집도보다 더 조밀하게 형성될 수도 있다.

구체적으로는 상기 평면부(P)에 형성된 충격 보상용 패턴(121)의 패턴 밀집도가 전체 글래스 기판(110)에 대해 10~50% 정도의 밀집도로 형성되었다면, 상기 폴딩부(F)에 형성된 충격 보상용 패턴(121)의 패턴 밀집도는 이와 같거나 거의 비슷하게 형성되거나, 이보다 높은 20~70% 정도의 밀집도로 형성될 수 있다.

상기 범위보다 상기 폴딩부(F)에 형성되는 충격 보상용 패턴(121)의 밀집도가 더 높게 되면 강도가 저하될 수 있으므로, 상기의 범위 내에서 패턴 밀집도를 형성하는 것이 바람직하다.

이는 폴딩부(F)에서의 폴딩 특성을 더욱 보완하면서 충격력의 분산 효과를 더욱 증진시키기 위한 것이다.

그리고, 상기 폴딩부(F)에 형성된 충격 보상용 패턴(121)의 패턴의 높이와 상기 평면부(P)에 형성된 충격 보상용 패턴(121)의 패턴의 높이가 같거나 거의 비슷하게 형성될 수 있다.

또한, 필요에 의해 상기 폴딩부(F)에 형성된 충격 보상용 패턴(121)의 패턴의 높이가 상기 평면부(P)에 형성된 충격 보상용 패턴(121)의 패턴의 높이보다 더 낮게 형성할 수 있다.

즉, 상기 폴딩부(F)에서는 패턴의 밀집도가 더 높은 대신 패턴의 높이를 더 낮게 형성하여 펜드랍 특성과 강도 특성을 동시에 개선시키면서, 더불어 폴딩 특성 또한 개선시킬 수 있도록 하는 것이다.

이러한 상기 충격 보상용 패턴(121)은, 구형, 각뿔, 원뿔, 다각 기둥, 원기둥 형상 중 어느 하나 이상의 패턴이 규칙 또는 불규칙적으로 형성될 수 있으며, 각 패턴의 높이 또한 다양하게 형성되어, 상기 글래스 기판(110) 내부로 전달되는 충격력의 분산이 효과적으로 이루어지도록 한다.

또한, 상기 충격 보상용 패턴(121)의 패턴은 내측 수평단면적보다 외측 수평단면적이 더 넓게 형성된 것으로서, 즉 글래스 기판(110)의 뒷면에 가까울수록 수평단면적이 더 넓게 형성되어 상기 글래스 기판(110) 내부로 전달된 충격력이 외부로 효과적으로 발산되도록 하는 것이다.

이러한 충격 보상용 패턴(121)은 습식 에칭(Wet Etching), 레이저 패터닝(Laser Patterning), 블라스팅(Blasting), Roller Stamping 공정 중 어느 하나, 또는 레이저 패터닝 후 습식 에칭 공정, 블라스팅 후 습식 에칭 공정 및 Roller Stamping 후 습식 에칭 공정 중 어느 하나에 의해 형성될 수 있다. 여기에서, Roller Stamping 공정은 Glass Drawing Tower에서 Glass 성형시 Hot pattern roller stamping에 의해 충격 보상용 패턴(121)을 형성하는 것이다.

일실시예로 포토레지스트나 DFR을 상기 글래스 기판(110) 상에 형성하고, 패터닝하여 레지스트 패턴층을 형성하고, 이를 식각 마스크로 하여 습식 에칭, 레이저 패터닝, 블라스팅, Roller Stamping 공정 중 어느 하나, 또는 레이저 패터닝 후 습식 에칭, 블라스팅 후 습식 에칭 공정, Roller Stamping 후 습식 에칭 공정 중 어느 하나를 수행하여 충격 보상용 패턴(121)을 형성하는 것이다.

상기 충격 보상용 패턴(121)이 상기 평면부(P) 및 폴딩부(F) 전 영역에 형성되는 경우에는, 별도의 마스킹 얼라인 공정이 필요없으며, 상기 글래스 기판(110)의 두께에 대해 절반 이하로 형성될 수 있도록 상기의 에칭 공정 조건을 조절하여 구현한다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 충격 보상용 패턴(121)은 스트라이프 패턴(Stripe Pattern) 또는 스트라이프 앤 스페이스 패턴(Stripe and Space Pattern)이 반복적으로 형성될 수 있다.

여기에서 상기 충격 보상용 패턴(121)은 상기 평면부(P)에 형성된 패턴과 상기 폴딩부(F)에 형성된 패턴의 간격이 동일하거나 거의 비슷하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 충격 보상용 패턴(121)은 상기 평면부(P)에 형성된 패턴보다 상기 폴딩부(F)에 형성된 패턴의 간격이 더 조밀하게 형성될 수 있으며, 상기 스트라이프의 방향은 폴딩 라인을 따라 형성되도록 하여, 펜드랍 특성, 강도 특성 및 폴딩 특성을 보완할 수 있도록 한다.

이와 같이 글래스 기판(110) 상에 충격 보상용 패턴(121)을 형성함으로써, 충격력을 분산시키고, 전체적으로 글래스 기판(110)의 두께는 감소하지 않았지만 유효 두께는 감소시킴으로써, 펜드랍에 대한 내충격성 개선, 폴딩 특성 및 전체적인 강도 증가 특성에 기여하게 된다.

그리고 상기 충격 보상용 패턴(121)이 형성된 글래스 기판(110) 상에 이종 폴리머 구조체를 포함하는 폴리머층을 형성한다(제2단계).

상기 이종 폴리머 구조체는 서로 다른 성질을 갖는 폴리머를 둘 이상 결합 또는 혼합시켜 형성하는 것으로서, 서로 상분리가 일어나는 폴리머이면 무방하며, 특별히 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일실예로 상기 이종 폴리머 구조체로, 두 종류의 서로 다른 성질을 갖는 폴리머 A 블록 및 폴리머 B 블록을 포함하는 블록 공중합체 또는 폴리머 A 및 폴리머 B를 포함하는 폴리머 혼합물을 사용한다. 이러한 블록 공중합체 또는 폴리머 혼합물은 용매를 더 포함하여 용액으로 제공될 수 있다. 상기 용매는 각 폴리머에 대해서 용해도가 서로 다른 용매일 수도 있으며, 용해도가 동일한 용매일 수도 있다.

먼저, 상기 블록 공중합체는 두 개 이상의 화학적으로 다른 블록들이 공유결합되어 있는 것으로, 각 블록의 화학적 성질과 블록의 길이(또는 분자량), 그리고 조성비, 어닐링 온도 등에 따라서 그 상분리 구조와 크기가 다르게 나타나게 된다.

그리고 상기 폴리머 혼합물은 두 개 이상의 화학적으로 다른 폴리머들이 혼합되어 불균일계 혼합물로 형성된 것으로서, 각 폴리머의 화학적 성질, 분자량 그리고 혼합비, 어닐링 온도 등에 따라서 그 상분리 구조와 크기가 다르게 나타나게 된다.

특히, 상기 블록 공중합체 또는 폴리머 혼합물을 이루는 상기 폴리머 A와 폴리머 B는 서로 다른 성질 즉, 비상용성을 가지고 있다. 예컨대 상기 폴리머 A와 폴리머 B는 각각의 화학 구조의 차이로 인해 서로 다른 용해도를 가질 수 있다. 이에 의해 어느 하나의 폴리머로 이루어지는 상이 다른 종류의 폴리머로 이루어지는 상보다 용해도가 높아 어느 하나의 폴리머를 선택적으로 용이하게 제거가 가능하게 된다.

구체적으로는, 상기 블록 공중합체는, 스티렌 또는 그 유도체로부터 유도되는 폴리머 A 블록과 아크릴산에스테르로부터 유도되는 폴리머 B 블록을 결합시킨 것을 사용한다.

예컨대, 상기 블록 공중합체는, 폴리스티렌(PS)-폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 블록 공중합체, 폴리스티렌(PS)-폴리부타디엔(PB) 블록 공중합체 및 폴리스티렌(PS)-폴리디메틸실록산(PDMS) 블록 공중합체 중 어느 하나를 바람직하게 사용할 수 있다.

또한 구체적으로 상기 폴리머 혼합물은, 스티렌 또는 그 유도체로부터 유도되는 폴리머 A와 아크릴산에스테르로부터 유도되는 폴리머 B를 포함하는 불균일계 혼합물일 수 있다.

예컨대, 상기 폴리머 혼합물은, 폴리스티렌(PS)-폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 폴리머 혼합물, 폴리스티렌(PS)-폴리부타디엔(PB) 폴리머 혼합물 및 폴리스티렌(PS)-폴리디메틸실록산(PDMS) 폴리머 혼합물 중 어느 하나를 바람직하게 사용할 수 있다.

상기 폴리머층은 상기 충격 보상용 패턴(121)이 형성된 글래스 기판(110) 상에 공지된 방법 예컨대 스핀코팅과 같은 공정에 의해 형성될 수 있으며, 상기 폴리머층을 형성하기 전에 상기 글래스 기판(110)의 표면에 중성층 처리를 먼저 수행할 수 있다.

상기 중성층(neutral)은 상기 글래스 기판(110) 상에 수직 구조의 상분리를 효과적으로 유도하기 위한 것으로서, 상기 이종 폴리머 구조체를 이루는 어느 폴리머와도 친화도가 높지 않고 중립적인 친화도를 제공하는 것이다.

즉, 상기 중성층 표면에서 상기 폴리머들은 대등한 친화도를 가지게 되어, 상기 글래스 기판(110) 상에 수직 구조를 이루는 상분리 구조를 형성하게 되는데 유리한 작용을 하게 된다.

상기 중성층은 유기물로 형성되거나, 비유기물 층으로 형성될 수 있으며, 비유기물층인 경우 표면을 이온 주입에 의한 글래스 기판의 표면을 소수성 처리함으로써, 개개의 폴리머 블록들이 수직하게 배향되도록 유도할 수 있다.

그리고, 상기 폴리머층에 포함된 이종 폴리머 구조체 간의 상분리를 유도한다(제3단계).

상기 블록 공중합체에서의 폴리머 블록 성분들은 자발적 재정렬에 의한 상분리 또는 어닐링(annealing)에 의해서 재정렬(reordering)되어 상분리될 수 있다. 즉, 어닐링 등에 의해서 폴리머 A 블록들이 정렬(order)된 영역 A와 폴리머 B 블록들이 정렬된 영역 B로 상분리될 수 있으며, 각 영역의 형태는 상술한 각 블록의 화학적 성질과 블록의 길이(또는 분자량), 그리고 조성비, 어닐링 온도 등에 따라서 그 상분리 구조와 크기가 다르게 나타나게 된다.

상기 어닐링 온도는 일반적으로 블록 공중합체의 유리 전이 온도보다는 높고, 열분해 온도보다는 낮은 온도에서 수행될 수 있으며, 예컨대 100~190℃ 정도에서 수십초 내지 24시간 정도에서 수행될 수 있다.

상기 폴리머 A 블록으로 이루어진 영역 A와 폴리머 B 블록으로 이루어진 영역 B는 상술한 각각의 화학적 성질, 블록의 길이, 조성비, 어닐링 온도 등에 따라서 다양한 상분리 구조를 형성하게 되며, 이 조건들을 조정함으로써, 영역 A와 영역 B 중 어느 하나가 매트릭스(matrix)가 될 수 있고, 나머지 하나는 마스크 패턴층을 이루어 상기 매트릭스를 이루는 영역 A는 후속 공정에서 선택적으로 제거될 수 있다.

또한, 상기 폴리머 혼합물을 이루는 폴리머 A, 폴리머 B에 의한 상분리된 영역 A와 영역 B의 경우에도 동일하게 설명될 수 있다.

여기서, 상기 블록 공중합체의 경우 상기 각각의 조건에 따라 비교적 규칙적인 영역 패턴이 구현될 수 있고, 상기 폴리머 혼합물의 경우 상기 각각의 조건에 따라 비교적 불규칙적인 영역 패턴이 구현될 수 있다.

이는 블록 공중합체의 경우 비상용성의 이종의 폴리머 블럭이 공유결합으로 연결되어 있어 상분리 공정을 통해 비교적 규칙적으로 각 폴리머 블록으로 이루어진 영역이 구현되게 되고, 폴리머 혼합물의 경우 비상용성의 이종의 폴리머가 혼합된 불균일계 혼합물로 상기 블록 공중합체의 경우보다 비교적 불규칙적인 영역 패턴으로 구현되게 된다.

이러한 이종의 폴리머 블록 또는 이종의 폴리머는, 후속 공정의 나노패턴(122) 형성을 위해 제거되는 영역을 이루는 폴리머 블록 또는 폴리머는 제거되지 않는 영역을 이루는 폴리머 블록 또는 폴리머에 대해 더 높은 용해도를 가지는 것으로, 남아 있는 폴리머 블록 또는 폴리머를 식각 마스크로 하여 패터닝이 이루어지게 된다.

*그리고, 상기 상분리가 된 폴리머층 중에서 어느 하나의 폴리머 구조체를 선택적으로 제거하여 상기 충격 보상용 패턴(121)이 형성된 글래스 기판(110) 상에 잔존 폴리머 구조체로 이루어진 마스크패턴층을 형성한다(제4단계).

상기 상분리가 된 폴리머층 중에서 어느 하나의 폴리머 구조체, 즉, 상기 영역 A와 영역 B 중 어느 하나를 제거하게 되는데, 이는 최종 형성하고자 하는 나노패턴(122)의 형상에 따라 폴리머의 종류, 분자량, 혼합비 또는 조성비, 어닐링 온도 등을 제어하여 제거되는 폴리머 구조체를 설계하게 된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 폴리스티렌(PS)-폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 블록 공중합체를 이용하여 상분리를 유도한 후, PS 또는 PMMA를 선택적으로 제거할 수 있다.

예를 들어 PMMA를 매트릭스 영역으로 설정한 경우, PS와 PMMA 간의 용해도 차이를 이용하여 습식 식각, 열분해, UV 처리 등을 통해 PMMA가 이루는 상분리 영역을 제거할 수 있다. 여기에서 열분해나 UV 처리를 수행한 경우에는 현상 공정 등에 의해 저분자량화된 PMMA를 제거하게 된다.

이와 같이 선택적으로 상분리된 폴리머층이 이루는 영역을 제거함으로써, 상기 충격 보상용 패턴(121)이 형성된 글래스 기판(110) 상에 잔존 폴리머 구조체로 이루어진 마스크패턴층이 형성되게 된다.

그리고, 상기 마스크패턴층을 식각 마스크로 하여 상기 충격 보상용 패턴(121)이 형성된 글래스 기판(110) 상에 나노패턴(122)을 형성한다(제5단계).

상기 나노패턴(122)은 상기 글래스 기판(110) 상의 충격 보상용 패턴을 따라 폴딩부, 또는 평면부(P) 및 폴딩부(F) 전영역(Total area), 필요에 따라 글래스 기판의 측면에도 형성되는 것으로서, 상기 마스크패턴층을 식각 마스크로 하여, 상기 글래스 기판(110)을 식각하여 형성하게 된다.

상기 글래스 기판(110)의 식각은 상기 마스크패턴층을 식각 마스크로 하여 물리적 또는 화학적 식각 방법에 의하며, 특히 플라즈마 에칭과 같은 건식 식각 공정을 바람직하게 수행할 수 있다.

여기에서 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 마스크패턴층과 글래스 기판(110)은 식각 선택비가 충분히 차이가 나도록 구현되어, 상기 마스크패턴층의 패턴에 대응하여 상기 충격 보상용 패턴(121)이 형성된 글래스 기판(110)상에 나노패턴(122)이 형성되도록 한다.

즉, 글래스 기판(110) 상에 일반적인 건식 또는 습식 식각 공정에 의한 충격 보상용 패턴(121)을 형성하고, 상기 충격 보상용 패턴(121)에 중첩되어 이종 폴리머 구조체 간의 상분리를 이용하여 나노패턴(122)을 구현하여, 상기 글래스 기판(110) 상에 복합패턴(120)을 형성하는 것이다.

이러한 나노패턴(122) 형성을 위한 식각 공정에서 상기 마스크패턴층이 남아 있다면, 상기 마스크패턴층을 제거함으로써 나노패턴(122) 형성 공정이 완료되어, 충격 보상용 패턴(121)과 함께 복합패턴(120)을 이루게 된다.

또한, 상기 나노패턴(122)의 크기는, 수평 단면의 길이가 30~1000nm, 높이는 30~1000nm 인 것이 바람직하며, 상기 나노패턴(122)은 상기 충격 보상용 패턴(121)을 따라 형성되는 것으로, 상기 충격 보상용 패턴(121)의 형태(곡면, 사각 트렌치 형태, 사다리꼴 형태 등), 에칭 깊이나 싸이즈(폭)에 따라 상기 나노패턴(122)은 상기 충격 보상용 패턴(121)의 상면에만 형성되거나, 상기 충격 보상용 패턴(121)의 상면 및 측면 즉, 상기 충격 보상용 패턴(121)의 표면을 따라 형성될 수 있다.

여기에서, 상기 블록 공중합체를 사용하는 경우에는 동일한 종류의 폴리머끼리 뭉친 상태로 상분리가 되므로, 폴리머의 분자량이 패턴의 크기를 결정하게 되는데, 고분자 합성 조건의 한계 때문에 100nm 이하의 나노패턴(122)을 형성하는데 유리하다.

그리고 폴리머 혼합물을 사용하는 경우에는 비상용성을 가지는 폴리머를 이용하여 불균일계 혼합물을 형성하게 되는 성질을 이용하는 것으로, 마스크 패턴층을 이루는 폴리머의 혼합비가 커질수록 나노패턴(122)의 싸이즈가 커지게 되며, 100nm 이상의 싸이즈를 갖는 나노패턴(122)을 형성하는데 유리하다.

즉, 상기 블록 공중합체의 경우 100nm 이하의 나노패턴(122)의 형성에 유리하게 사용할 수 있으며, 폴리머 혼합물의 경우 100nm 이상의 나노패턴(122)의 형성에 유리하게 사용할 수 있다.

상기 마스크패턴층의 형상에 따라 수평 단면이 원기둥 형태, 각기둥 형태 또는 스트라이프 형태 등 다양하게 형성될 수 있다. 이러한 나노패턴(122)의 형상 및 크기의 제어는 상술한 바와 같이, 상기 이종 폴리머 구조체를 이루는 폴리머 블록 또는 폴리머의 화학적 성질과 블록의 길이(또는 분자량), 그리고 조성비 또는 혼합비, 어닐링 온도 등에 따라 조절될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 나노패턴(122)은 규칙 또는 불규칙적으로 동일한 크기 또는 서로 다른 크기로 형성될 수 있으며, 이러한 패턴의 형태 및 규칙성은 상술한 바와 같이 상분리를 위한 공정에 있어서, 폴리머의 종류 및 상분리 조건을 조정함으로써 구현 가능하다.

즉, 상기 블록 공중합체의 경우 비교적 규칙적인 영역 패턴이 구현되고, 상기 폴리머 혼합물의 경우 비교적 불규칙적인 영역 패턴이 구현될 수 있으며, 이에 따라 블록 공중합체를 사용한 경우 비교적 규칙적인 나노패턴(122)을 구현할 수 있고, 상기 폴리머 혼합물을 사용한 경우 비교적 불규칙적인 나노패턴(122)을 구현할 수 있다.

또한, 상기 글래스 기판(110) 상에 식각 선택비가 높은 별도의 가이드패턴을 형성하여, 특정 방향으로의 상분리를 유도할 수 있으며, 이에 따라 특정 패턴의 나노패턴(122)을 유도할 수도 있다.

한편, 상기 충격 보상용 패턴(121)은 상기 나노패턴(122)의 스케일보다는 크게 형성되는 것으로, 바람직하게는 상기 글래스 기판(110)의 두께(폴딩부 또는 평면부의 두께)의 절반 이하로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 나노패턴(122)의 크기(폭)보다는 10배 이상 크게 형성될 수 있으며, 바람직하게는 상기 충격 보상용 패턴의 폭은 10~300㎛, 더욱 바람직하게는 100~120㎛로 형성될 수 있다.

이와 같이, 글래스 기판(110) 상에 스케일이 서로 다른 두 종류의 패턴이 중첩되어 이루어진 복합패턴(120)을 형성함으로써, 펜드랍과 같은 충격력을 더욱 효과적으로 완충, 분산시킬 수 있어 강도 특성을 더욱 더 보강할 수 있으며, 또한 폴딩부에서의 폴딩 특성도 더욱 더 보강할 수 있게 한다.

이렇게 상기 복합패턴(120)이 형성된 글래스 기판(110)은 필요에 따라 강화 공정을 수행하여 강도 특성이 보강되도록 할 수도 있다.

만약, 상기 마스크패턴층과 글래스 기판(110) 간의 식각 선택비가 충분히 차이가 나지 않는 경우에는 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 마스크패턴층이 형성된 글래스 기판(110) 상에 하드 마스크층을 형성한 후, 상기 마스크패턴층을 제거하여, 상기 하드 마스크층으로 이루어진 하드 마스크패턴층을 형성하고, 상기 하드 마스크패턴층을 식각 마스크로 하여 상기 나노패턴(122)을 형성할 수도 있다.

즉, 상기 글래스 기판(110)과 식각 선택비를 충분히 높이기 위해 상기 글래스 기판(110) 상에 하드 마스크패턴층을 형성하는 것이다. 상기 하드 마스크패턴층으로는 식각 선택비가 높은 SiO₂, SiON과 같은 재료로 형성된다.

한편, 상기 나노패턴(122)은 상기 글래스 기판(110)의 일면 또는 양면 즉, 앞면 측 또는 뒷면 측 또는 앞, 뒷면 측 모두에 형성될 수 있으며, 상기의 폴리머층 형성 공정, 상분리 현상 유도 공정, 마스크패턴층 형성 공정 및 상기 나노패턴(122) 형성 공정을 글래스 기판(110)의 앞면 또는 뒷면에, 또는 앞면과 뒷면에 진행하여 구현할 수 있다.

필요에 따라 상기 나노패턴(122)은 상기 공정에 따라 상기 글래스 기판(110)의 측면에도 형성될 수 있다.

이와 같이 상기 나노패턴(122)은 상기 충격 보상용 패턴(121)이 형성된 글래스 기판(110) 상의 전영역에 형성되거나, 필요시 폴딩부에만 또는 폴딩부 및 평면부에 형성되어 글래스 기판(110) 상에 복합패턴(120)을 구현함으로써, 글래스 기판(110) 표면에서의 스크래치를 개선시키고, 충격력을 분산시켜 내충격성을 개선시키고, 강도 특성 및 폴딩 특성이 더욱 확보된 플렉시블 커버 윈도우(100)를 제공하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 상기 폴딩부(F)는 상술한 바와 같이 상기 평면부(P)에 비해 두께가 얇게 형성될 수 있으며, 이와 같은 형상을 가지면서, 충격 보상용 패턴(121)이 형성된 글래스 기판(110)의 폴딩부 또는 전영역에 본 발명에 따른 나노패턴(122)이 형성되게 된다.

도 3은 슬리밍된 평면부(P)를 가지면서, 충격 보상용 패턴(121)이 형성된 글래스 기판(110)을 이용하여 나노패턴(122)을 형성하는 공정을 나타낸 것이다.

본 발명은 상기의 폴딩부(F)에서의 펜드랍 특성 개선을 통한 내충격성 향상, 그와 동시에 폴딩 특성 및 강도 특성을 향상시키기 위해 나노패턴(122)을 글래스 기판(110)의 일면 또는 양면에 형성하는 것으로, 펜드랍 특성에 취약한 폴딩부(F)뿐만 아니라 글래스 기판(110)의 전체적인 펜드랍 특성을 보강하기 위해 평면부(P)에도 나노패턴(122)을 형성하는 것이다.

또한, 상기 충격 보상용 패턴(121)과 유사하게 상기 폴딩부(F)에 형성된 나노패턴(122)의 패턴 밀집도와 상기 평면부(P)에 형성된 나노패턴(122)의 패턴 밀집도가 동일하거나, 특히 두께가 얇은 폴딩부(F)에서의 펜드랍 특성을 보강하기 위해 상기 폴딩부(F)에 형성된 나노패턴(122)의 패턴 밀집도를 상기 평면부(P)에 형성된 나노패턴(122)의 패턴 밀집도보다 상대적으로 더 조밀하게 형성할 수도 있다.

또한, 상기 폴딩부에 형성된 나노패턴(122)의 높이는, 상기 평면부(P)에 형성된 나노패턴(122)의 높이와 동일하거나, 특히 두께가 얇은 상기 폴딩부(F)에 형성된 나노패턴(122)의 높이가 상기 평면부(P)에 형성된 나노패턴(122)의 높이보다 더 낮게 형성될 수도 있다.

이는 두께가 상대적으로 얇은 폴딩부(F)에서의 폴딩 특성을 더욱 보완하면서 충격력의 분산 효과를 더욱 증진시키기 위한 것이다.

이에 의해 상기 글래스 기판(110)의 앞면(터치면)으로부터 전달된 충격력은 글래스 기판(110)의 내부로 전달되어 상기 복합패턴(120)에 의해 그 충격력이 분산되거나 흡수될 수 있도록 한 것이다.

그리고, 도 4 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조방법으로, 나노패턴(122)이 형성된 글래스 기판(110) 상에 충격 보상용 패턴(121)을 형성하여 복합패턴(120)이 구비된 플렉시블 커버 윈도우를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우의 제조방법은, 글래스 기판(110)을 제공하는 제1단계와, 상기 글래스 기판(110) 상에 이종 폴리머 구조체를 포함하는 폴리머층을 형성하는 제2단계와, 상기 폴리머층에 포함된 이종 폴리머 구조체 간의 상분리를 유도하는 제3단계와, 상기 상분리가 된 폴리머층 중에서 어느 하나의 폴리머 구조체를 선택적으로 제거하여 상기 글래스 기판(110) 상에 잔존 폴리머 구조체로 이루어진 마스크패턴층을 형성하는 제4단계 및 상기 마스크패턴층을 식각 마스크로 하여 상기 평면부 및 폴딩부 전 영역에 나노패턴(122)을 형성하는 제5단계를 포함하며, 상기 제5단계의 나노패턴(122) 형성 후 상기 글래스 기판(110)에 충격 보상용 패턴(121)을 형성하여, 상기 글래스 기판(110) 상에 충격 보상용 패턴(121)과, 상기 충격 보상용 패턴(121)에 중첩되어 형성된 나노패턴(122)으로 이루어진 복합패턴(120)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1단계 내지 제5단계는 상술한 바와 같이 첫번째 실시예에 따른 제조방법과 매우 유사하게 진행된다. 즉, 첫번째 제조방법에 따른 실시예는 충격 보상용 패턴(121)이 형성된 글래스 기판 상에 나노패턴(122)을 형성하는 것이고, 두번째 제조방법에 따른 실시예는 표면에 아무런 패턴이 형성되지 않은 글래스 기판, 또는 슬리밍된 폴딩부가 형성된 글래스 기판, 또는 슬리밍된 폴딩부에 소정의 패턴이 형성된 글래스 기판 등에 먼저 나노패턴(122)을 형성하는 것이다.

상기 나노패턴(122)의 형성공정은 상기 제1단계 내지 제5단계와 동일, 유사하게 진행되므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 4에 도시한 바와 같이 나노패턴(122)이 형성된 글래스 기판(110) 상에 충격 보상용 패턴(121)을 형성하기 위한 일실시예로, 포토레지스트나 DFR을 상기 글래스 기판(110) 상에 형성하고, 패터닝하여 레지스트 패턴층을 형성한다.

이를 식각 마스크로 하여 습식 에칭, 레이저 패터닝, 블라스팅, Roller Stamping 공정 중 어느 하나, 또는 레이저 패터닝 후 습식 에칭, 블라스팅 후 습식 에칭 공정, Roller Stamping 후 습식 에칭 공정 중 어느 하나를 수행하여 충격 보상용 패턴(121)을 형성하는 것이다.

그 후 잔존하는 레지스트 패턴층을 제거함으로써, 충격 보상용 패턴(121)과 나노패턴(122)이 복합적으로 형성된 복합패턴(120)이 형성된 플렉시블 커버 윈도우를 제공하게 된다.

*상술한 바와 같이 충격 보상용 패턴의 형태(곡면, 사각 트렌치 형태, 사다리꼴 형태 등), 에칭 깊이나 싸이즈에 따라 상기 나노패턴은 상기 충격 보상용 패턴의 상면에만 형성되거나, 상기 충격 보상용 패턴의 상면 및 측면 즉, 상기 충격 보상용 패턴의 표면을 따라 형성될 수 있다.

이와 같이 충격 보상용 패턴(121)이 형성된 글래스 기판(110) 상에 나노패턴(122)을 중첩형성하여 복합패턴(120)을 구현함으로써, 글래스 기판(110) 표면의 스크래치를 개선할 수 있게 된다. 특히 일반적으로 박판의 글래스 기판(110)의 스크래치 발생 점유율은 24% 정도이나 본 발명에 따른 패턴 형성 과정에 의해 스크래치 발생 점유율이 0.4% 수준으로 개선되어, 고품질의 커버 윈도우(100)를 제공할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 일실시예로, 상기 글래스 기판(110)의 양면에 충격 보상용 패턴(121)에 중첩된 나노패턴(122)으로 이루어진 복합패턴(120)이 형성된 것을 도시한 것이다.

한편 본 발명에 따른 복합패턴(120)이 형성된 글래스 기판(110)의 일면 또는 양면에 투명수지층(130)을 더 형성하여, 디스플레이 패널의 전면(Total Surface)에 빈 공간없이 접합되도록 하면서 접합성을 개선시키는 것을 특징으로 한다.

상기 복합패턴(120)이 형성된 글래스 기판(110) 상에 투명수지층(130)이 충진되어, 전체적으로 두께가 균일한 커버 윈도우(100)를 제공하게 되며, 충격력을 흡수하고, 디스플레이 패널의 전면에 접합시 빈 공간(공기층)이 존재하지 않도록 하여 시인성 및 접합성이 개선되도록 한다.

상기 투명수지층(130)은 글래스의 굴절율(1.5)과 거의 동일한 OCR(Optical Clear Resin)과 같은 투명 수지를 사용하며, 예컨대 아크릴, 에폭시, 실리콘, 우레탄, 우레탄합성물, 우레탄아크릴 합성물, 하이브리드졸겔, 실록산계 등을 사용할 수 있다. 상기 투명수지층(130)의 성질에 따라 이를 다양한 조합으로 혼합하여 강도 및 탄성 보강을 위해 사용될 수 있다.

상기 투명수지층(130)은 제품 사양에 따라 단일층 또는 다층으로 동일 또는 다른 소재로 형성될 수 있으며, 상기 글래스 기판(110)의 앞면 측 및 뒷면 측에 형성되거나, 상기 글래스 기판(110)의 앞면 측, 뒷면 측 및 측면의 전면(Total Surface)에 형성될 수 있다. 도 8은 글래스 기판(110)의 뒷면 측에 복합패턴(120)이 형성되고, 그 상층에 투명수지층(130)이 형성된 것을 도시한 것이고, 도 9는 슬리밍된 폴딩부(F)가 형성된 글래스 기판(110)의 뒷면 측에 복합패턴(120)이 형성되고, 그 상층에 투명수지층(130)이 형성된 것을 도시한 것이다.

상기 글래스 기판(110)의 뒷면 측에 형성된 투명수지층과 상기 글래스 기판(110)의 앞면 측에 형성된 투명수지층은 동일한 소재로 형성되거나, 상기 글래스 기판(110)의 뒷면 측에 형성된 투명수지층이 상기 글래스 기판(110)의 앞면 측에 형성된 투명수지층보다 상대적으로 더 소프트(Soft)한 소재로 형성될 수도 있다.

이는 사용자가 터치하는 부분에 상대적으로 하드(hard)한 소재로 투명수지층을 형성함으로써, 내구성이 유지되도록 한다.

또한, 이는 인폴딩 또는 아웃폴딩 방식에 따라 폴딩되어 접혀지는 쪽은 더 하드한 소재로 형성시키고, 늘어나는 부분은 상대적으로 소프트한 소재로 형성시켜, 늘어지는 부분에서의 크랙을 최소화할 수 있도록 한 것이다.

또한 본 발명의 다른 실시예로, 복합패턴이 형성된 글래스 기판의 앞면 측에 완충수지층이 형성되고, 상기 완충수지층 상에 커버 글래스 기판이 형성될 수도 있다. 즉, 글래스 기판 사이에 완충수지층이 형성되고, 뒷면 측의 글래스 기판 상에는 복합패턴이 형성된 것이다.

이에 의해 앞면 측에 충격이 가해지는 경우 상기 완충수지층에 의해 1차적으로 충격력이 흡수되고, 상기 복합패턴에 의해 2차적으로 충격력을 흡수할 수 있도록 하는 것이다.

이 경우 전체적으로 커버 글래스 기판 및 글래스 기판의 두께는 더 얇게 형성되어도 무방하며, 펜드랍에 대한 내충격성 개선, 폴딩 특성 및 전체적인 강도를 증가 시키게 된다.

상기 투명수지층이 형성된 본 발명은 글래스와 수지재와의 복합 재료로 구현되어 글래스의 질감은 최대한 유지하면서 수지재에 의한 유연성, 복원력, 탄성력 및 강도 특성은 보강되도록 한다.

특히 본 발명은 상기 글래스 기판 상에 복합패턴을 형성하고, 상기 투명수지층을 형성함으로써, 펜드랍에 대한 충격력을 더욱 분산 또는 흡수시켜 내충격성을 더욱 개선시키게 된다.

또한, 폴딩부에서의 크랙 발생을 최소화하고, 상기 복합패턴의 형태가 외부에서 시인되는 것을 방지하면서, 디스플레이 패널과 접하는 부분의 평탄도(Flatness)가 확보될 수 있도록 하는 것이다.

또한, 디스플레이 패널에 접하는 면에서는 커버 윈도우에 탄성력을 보강하여 내충격성이 향상되도록 하며, 글래스가 깨졌을 때 비산을 방지하는 기능을 하게 된다.

또한 상기 커버 윈도우의 일면 또는 양면에는 기능성 코팅층이 더 형성될 수 있다. 상기 기능성 코팅층은 상술한 투명수지층과 같이 투명한 소재로 형성되며, 다양한 성질을 가지는 수지를 합성하여 기능성이 부여되도록 한다.

상기 기능성 코팅층은 상기 복합패턴 상에 투명수지층이 형성된 경우에 그 상층에 형성될 수 있다. 이는 스프레이, 딥핑, 스핀 코팅 등 공지의 수지 코팅 방법으로 형성할 수 있다.

상기 기능성 코팅층은 단일층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 상기 커버 윈도우 앞면에 형성된 기능성 코팅층은 강도 보강층으로 구현되고, 상기 커버 윈도우 뒷면에 형성된 기능성 코팅층은 탄성 보강층으로 구현될 수 있다.

상기 커버 윈도우 앞면의 강도 보강층(Hard Coating)의 경우 경화되었을 때 상대적으로 경도가 높은 수지 예컨대 아크릴이나 에폭시 같은 수지의 함량이 높은 것을 사용하며, 상기 커버 윈도우 뒷면의 탄성 보강층(Soft Coating)의 경우 경화되었을 때 상대적으로 탄성도가 높은 수지 예컨대 실리콘, 우레탄 합성수지 등의 함량이 높게 하여 사용한다. 또한 유무기 하이브리드졸겔에서 유기물 및 무기물의 함량을 조절하여 강도나 탄성을 보강하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 기능성 코팅층이 다층으로 형성된 경우, 상기 커버 윈도우의 앞면에 형성된 기능성 코팅층은 상층으로 갈수록 상대적으로 하드(Hard)한 소재로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기능성 코팅층 특히 최상층에 형성되는 기능성 코팅층에는 AF(Anti Finger) 또는 AR(Anti Reflective) 기능이 부여되도록 할 수 있으며, 이러한 기능을 갖는 수지를 합성하여 구현하거나, 상기 기능성 코팅층에 다양한 패턴 예컨대 moth eye와 같은 패턴을 형성하여 구현할 수도 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 커버 윈도우는 기본적으로 박판의 글래스 기판의 사용에 따른 강도 및 탄성을 보강하기 위해 기능성 코팅층을 추가로 형성한 것으로, 외부 충격, 터치펜의 압력에 의해서도 커버 윈도우를 보호할 수 있도록 한다.

또한 상기 기능성 코팅층은 폴딩 영역에서의 크랙 발생을 더욱 방지하며, 디스플레이 패널에 접하는 면에서는 커버 윈도우에 탄성력을 보강하여 내충격성이 향상되도록 하고, 비산 방지 기능을 하게 된다.

다음은 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우의 펜드랍 특성 및 폴딩 특성을 테스트한 것이다.

펜드랍 테스트는 Ball size 0.5mm, 중량 6.2g의 펜을 이용하였으며, 상기 글래스 기판의 앞면 측 다양한 높이에서 상기 펜을 자유 낙하하여 상기 커버 윈도우가 파손되는 높이를 측정한 것이고, 폴딩 테스트는 두 지점을 구부려 폴딩시 파손되는 순간 측정된 곡률반경(2 Point Bending R)을 측정하는 것이다.

본 발명의 일실시예로는 도 5에 도시한 바와 같이, 글래스 기판(두께 0.08mm)의 뒷면에 복합패턴(나노패턴의 크기 ~50nm, 나노패턴의 높이 ~50nm, 충격 보상용 패턴의 크기 ~0.02mm, 충격 보상용 패턴의 높이 ~0.02mm)을 형성하고, 그 상층에 아크릴계 투명수지층(두께 0.01mm)을 형성한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 복합패턴이 형성된 글래스 기판의 경우 2 Point Bending R 값이 평균 1.68mm로 우수한 폴딩 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

그리고, 펜드랍 테스트는 복합패턴이 형성된 글래스 기판의 경우 평균 8cm 높이에서 펜드랍 후 파손되어, 우수한 펜드랍 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우 표면에 대한 전자현미경 사진을 나타낸 것으로, 글래스 기판 상에 나노패턴이 형성된 것을 확인할 수 있었다.

이와 같이 본 발명에 따른 플렉시블 커버 윈도우는, 글래스 기판 상에 복합패턴을 형성하여, 표면 스크래치 점유율을 개선시키고, 충격력을 효율적으로 분산시켜 펜드랍 특성 개선에 따른 내충격성이 현저히 향상시키면서, 강도 특성 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 커버 윈도우를 제공할 수 있는 것이다.

100 : 커버 윈도우 110 : 글래스 기판
120 : 복합패턴 121 : 충격 보상용 패턴
122 : 나노패턴 130 : 투명수지층
P : 평면부 F : 폴딩부

Claims (16)

1. 플렉시블 디스플레이의 평면 영역에 대응하여 형성된 평면부와, 상기 평면부에 이어져 형성되며, 플렉시블 디스플레이의 폴딩 영역에 대응하여 형성된 폴딩부를 포함하는 플렉시블 커버 윈도우에 있어서,
   상기 글래스 기판 상에 충격 보상용 패턴과, 상기 충격 보상용 패턴에 중첩되어 형성된 나노패턴으로 이루어진 복합패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 복합패턴이 구현된 플렉시블 커버 윈도우.
2. 제 1항에 있어서, 상기 복합패턴은,
   상기 나노패턴의 크기는 수평 단면의 길이가 30~1000nm, 높이는 30~1000nm이며,
   상기 충격 보상용 패턴의 폭은 상기 나노패턴의 폭에 대해 10배 이상 큰 것을 특징으로 하는 복합패턴이 구현된 플렉시블 커버 윈도우.
3. 제 1항에 있어서, 상기 충격 보상용 패턴은 규칙 또는 불규칙적으로 동일한 크기 또는 서로 다른 크기로 형성되며,
   상기 나노패턴은 상기 충격 보상용 패턴에 중첩되어 규칙 또는 불규칙적으로 동일한 크기 또는 서로 다른 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합패턴이 구현된 플렉시블 커버 윈도우.
4. 제 1항에 있어서, 상기 충격 보상용 패턴은,
   상기 폴딩부 또는 상기 평면부 및 폴딩부 전영역에 형성되며, 상기 글래스 기판의 두께에 대해 절반 이하로 형성된 것을 특징으로 하는 복합패턴이 구현된 플렉시블 커버 윈도우.
5. 제 1항에 있어서, 상기 충격 보상용 패턴은,
   상기 글래스 기판의 일면 또는 양면에 형성되는 것을 특징으로 하는 복합패턴이 구현된 플렉시블 커버 윈도우.
6. 제 1항에 있어서, 상기 폴딩부에 형성된 충격 보상용 패턴의 패턴 밀집도와 상기 평면부에 형성된 충격 보상용 패턴의 패턴 밀집도가 동일하거나,
   상기 폴딩부에 형성된 충격 보상용 패턴의 패턴 밀집도가 상기 평면부에 형성된 충격 보상용 패턴의 패턴 밀집도보다 상대적으로 더 조밀한 것을 특징으로 하는 복합패턴이 구현된 플렉시블 커버 윈도우.
7. 제 1항에 있어서, 상기 폴딩부에 형성된 충격 보상용 패턴의 패턴의 높이와 상기 평면부에 형성된 충격 보상용 패턴의 패턴의 높이와 동일하거나,
   상기 폴딩부에 형성된 충격 보상용 패턴의 패턴의 높이가 상기 평면부에 형성된 충격 보상용 패턴의 패턴의 높이보다 더 낮은 것을 특징으로 하는 복합패턴이 구현된 플렉시블 커버 윈도우.
8. 제 1항에 있어서, 상기 충격 보상용 패턴은,
   습식 에칭(Wet Etching), 레이저 패터닝(Laser Patterning), 블라스팅(Blasting), Roller Stamping 공정 중 어느 하나,
   또는 레이저 패터닝 후 습식 에칭 공정, 블라스팅 후 습식 에칭 공정 및 Roller Stamping 후 습식 에칭 공정 중 어느 하나에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 복합패턴이 구현된 플렉시블 커버 윈도우.
9. 제 1항에 있어서, 상기 나노패턴은,
   상기 폴딩부 또는 상기 평면부 및 폴딩부 전 영역에 형성되고, 이종 폴리머 구조체 간의 상분리 현상을 이용한 패터닝 공정에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 복합패턴이 구현된 플렉시블 커버 윈도우.
10. 제 9항에 있어서, 상기 이종 폴리머 구조체는,
    폴리머 A 블록 및 폴리머 B 블록을 포함하는 블록 공중합체,
    또는 폴리머 A 및 폴리머 B를 포함하는 폴리머 혼합물인 것을 특징으로 하는 복합패턴이 구현된 플렉시블 커버 윈도우.
11. 제 10항에 있어서, 상기 블록 공중합체는,
    스티렌 또는 그 유도체로부터 유도되는 폴리머 A 블록과 아크릴산에스테르로부터 유도되는 폴리머 B 블록을 결합시킨 것,
    또는 상기 폴리머 혼합물은,
    스티렌 또는 그 유도체로부터 유도되는 폴리머 A와 아크릴산에스테르로부터 유도되는 폴리머 B를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합패턴이 구현된 플렉시블 커버 윈도우.
12. 제 1항에 있어서, 상기 나노패턴은,
    상기 글래스 기판의 일면 또는 양면에 형성되거나,
    상기 글래스 기판의 양면 및 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 복합패턴이 구현된 플렉시블 커버 윈도우.
13. 제 1항에 있어서, 상기 나노패턴이 형성된 글래스 기판은,
    강화처리된 것을 특징으로 하는 복합패턴이 구현된 플렉시블 커버 윈도우.
14. 제 1항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 폴딩부는,
    상기 평면부에 비해 두께가 얇게 형성된 것을 특징으로 하는 복합패턴이 구현된 플렉시블 커버 윈도우.
15. 제 14항에 있어서, 상기 나노패턴이 형성된 글래스 기판의 일면 또는 양면에는 투명수지층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 복합패턴이 구현된 플렉시블 커버 윈도우.
16. 제 15항에 있어서, 상기 투명수지층은,
    단일층 또는 다층으로 동일 또는 다른 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 복합패턴이 구현된 플렉시블 커버 윈도우.

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