KR20140086536A

KR20140086536A - 커버유리 일체형 터치패널 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20140086536A
Application number: KR1020120157168A
Authority: KR
Inventors: 유진문
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-07-08
Also published as: US20140186590A1

Abstract

커버유리 일체형 터치패널 및 그 제조방법이 개시된다. 시트(sheet) 형태의 유리 기판을 제공하는 단계; 상기 유리 기판의 절단 영역에 홈을 형성하는 단계; 화학 강화를 통해 상기 유리 기판의 표면 및 상기 홈 부분에 화학 강화층을 형성하는 단계; 및 상기 홈을 따라 상기 유리 기판을 절단하는 단계를 포함하되, 상기 유리 기판 표면의 화학 강화층의 두께(D)는 상기 홈 부분의 화학 강화층의 두께(d)보다 큰 커버유리 일체형 터치패널 제조방법은, 시트 형태의 강화 유리 기판의 양면에 홈을 형성하고 표면을 화학 강화한 후 홈이 형성된 영역을 절단하여 셀 단위의 터치패널을 제조함으로써, 유리 기판의 절단을 용이하게 하여 저비용 및 고생산성의 장점을 가지면서도, 강화 유리 기판의 측면 강도가 저하되지 않도록 할 수 있다.

Description

커버유리 일체형 터치패널 및 그 제조방법{Touch panel integrated with cover glass and manufacturing method thereof}

본 발명은 커버유리 일체형 터치패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.

커버유리 일체형 정전용량식 터치패널의 제조 방법은 셀 타입(Cell Type) 제조방법과 시트 타입(Sheet Type) 제조방법으로 나눌 수 있다.

커버유리 일체형 터치패널의 셀 타입 제조방법은, 미리 화학 강화가 된 셀 단위의 커버유리를 사용하며, PR코팅, 노광, 현상, 세정, 건조, 전극 스퍼터(sputter), 박리, 세정, 건조, 투명 코팅의 공정을 반복하여 x, y축 전극 및 투명시트를 형성하는 방식으로 진행된다.

커버유리 일체형 터치패널의 시트 타입 제조방법은, 시트 형태로 화학 강화가 된 원판 유리를 사용하여 PR코팅, 노광, 현상, 세정, 건조, 전극 스퍼터, 박리, 세정, 건조, 투명 코팅의 공정을 반복하여 센서 공정을 완료한 후 셀 단위로 절단하는 방식으로 진행된다.

그러나, 종래의 셀 타입 제조방법은 커버유리를 셀 단위로 강화하기 때문에 커버유리의 강도는 좋으나 제조방법이 어려워 품질이 좋지 않다는 단점이 있다.

또한, 시트 타입 제조방법은 원판유리를 강화한 후 센서 공정을 진행하기 때문에 저비용, 고생산성의 장점이 있는 반면에, 센서 완성 후 커버유리를 절단해야 하기 때문에 커버유리의 측면이 강화되지 않아 강도가 좋지 않은, 즉 커버유리의 강도 저하가 발생한다는 문제가 있다.

유사특허1(일본특허)에는 유리 기판에 홈을 형성하는 단계, 이온 교환에 의한 화학적 처리를 행하여 강화층을 형성하는 단계 및 홈 부분에 외력을 가하여 유리 기판을 분할하는 단계를 포함하는 유리 칩 제조 방법이 개시되어 있으며, 유사특허2(일본특허)에는 절단 예정 영역이 에칭 보호층에 의해 노출되고, 절단 에칭 영역에 홈이 형성되며, 표면에 보호층이 형성되어 홈을 따라 절단하는 전기적 고체 장치의 제조 방법 및 전기적 고체 장치가 개시되어 있다.

일본공개특허 JP 2012-076949 일본공개특허 JP 2011-164508

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 강화 유리 기판의 양면에 홈을 형성하고 표면을 화학 강화한 후 홈 형성 영역을 절단함으로써, 높은 생산성을 유지하면서도 커버유리의 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 커버유리 일체형 터치패널 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 시트(sheet) 형태의 유리 기판을 제공하는 단계; 상기 유리 기판의 절단 영역에 홈을 형성하는 단계; 화학 강화를 통해 상기 유리 기판의 표면 및 상기 홈 부분에 화학 강화층을 형성하는 단계; 및 상기 홈을 따라 상기 유리 기판을 절단하는 단계를 포함하되, 상기 유리 기판 표면의 화학 강화층의 두께(D)는 상기 홈 부분의 화학 강화층의 두께(d)보다 큰 커버유리 일체형 터치패널 제조방법이 제공된다.

상기 화학 강화층 형성 단계와 상기 절단 단계 사이에, 상기 유리 기판의 일면에 블랙 데코레이션(black decoration)을 인쇄하는 단계; 및 상기 블랙 데코레이션을 커버하도록 상기 유리 기판에 단차 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 단차 코팅층 형성 단계와 상기 절단 단계 사이에, 상기 단차 코팅층에 제1 축 방향의 스트라이프 타입 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 축 방향의 스트라이프 타입 전극을 커버하도록 제1 투명 코팅층을 형성하는 단계; 상기 제1 투명 코팅층에 상기 제1 축과 교차하는 제2 축 방향의 스트라이프 타입 전극을 형성하는 단계; 및 상기 제2 축 방향의 스트라이프 타입 전극을 커버하도록 제2 투명 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 홈의 폭과 상기 홈의 깊이의 비율(Aspect Ratio)은 1.0 내지 3.0일 수 있다.

상기 절단 단계는, 상기 홈 부분에 레이저의 포커스를 맞추고 상기 레이저의 포커스를 상기 홈을 따라 이동시킴으로써 상기 홈 부분을 개질시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 절단 단계는, 레이저(laser) 커팅, 워터젯(water jet) 커팅, 에칭(etching) 등에 의해 수행될 수 있다.

상기 홈 형성 단계와 상기 화학 강화층 형성 단계 사이에, 상기 홈을 충진재로 채우는 단계를 더 포함하고, 상기 절단 단계 이후에, 상기 충진재를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 절단 단계 이후에, 에칭, 브러싱 등의 힐링(healing) 처리 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 셀(cell) 형태의 유리 기판과; 상기 유리 기판의 에지(edge)에 형성된 가공부와; 상기 유리 기판의 표면에 형성된 제1 화학 강화층과; 상기 가공부에 형성된 제2 화학 강화층을 포함하되, 상기 제1 화학 강화층의 두께는 상기 제2 화학 강화층의 두께보다 큰 커버유리 일체형 터치패널이 제공된다.

상기 유리 기판은 소정의 두께를 갖는 사각형 형상으로 형성되며, 상기 가공부는 상기 사각형의 4변에 대응될 수 있다.

상기 제2 화학 강화층은 상기 유리 기판의 단부로 갈수록 그 두께가 작아질 수 있다.

상기 셀 형태의 유리 기판은, 시트 형태의 유리 기판의 소정의 절단선을 따라 홈을 형성하고, 화학 강화를 한 후, 상기 홈을 따라 절단함으로써 형성될 수 있다. 상기 홈에 충진재가 충진될 수 있다.

상기 시트 형태의 유리 기판의 일면에 상기 셀의 형태에 상응하도록 블랙 데코레이션이 인쇄되고, 상기 시트 형태의 유리 기판의 일면에는 상기 블랙 데코레이션을 커버하도록 단차 코팅층이 형성될 수 있다.

상기 단차 코팅층에 제1 축 방향의 스트라이프 타입 전극을 포함하는 제1 투명 코팅층이 적층되고, 상기 제1 투명 코팅층에 상기 제1 축과 교차하는 제2 축 방향의 스트라이프 타입 전극을 포함하는 제2 투명 코팅층이 적층될 수 있다.

상기 홈의 폭과 상기 홈의 깊이의 비율은 1.0 내지 3.0일 수 있다. 상기 가공부는 레이저 가공에 의해 개질될 수 있다.

본 발명에 따른 커버유리 일체형 터치패널 및 그 제조방법에 의하면, 시트 형태의 강화 유리 기판의 양면에 홈을 형성하고 표면을 화학 강화한 후 홈이 형성된 영역을 절단하여 셀 단위의 터치패널을 제조함으로써, 유리 기판의 절단을 용이하게 하여 저비용 및 고생산성의 장점을 가지면서도, 강화 유리 기판의 측면 강도가 저하되지 않도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 커버유리 일체형 터치패널 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 커버유리 일체형 터치패널 제조 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유리 기판의 가공 단계를 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시트 형태의 유리 기판을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 셀 형태의 유리 기판을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화학 강화 과정을 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 홈 부분의 화학 강화층을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 홈을 나타낸 단면도이다.
도 9는 도 8의 홈을 촬영한 사진이다.
도 10은 도 8 및 도 9의 홈의 폭깊이비(Aspect Ratio)에 따른 화학 강화층의 깊이 관계를 나타낸 그래프이다.
도 11는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 커팅 과정을 나타낸 개념도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다

본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 단계는 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 커버유리 일체형 터치패널 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 커버유리 일체형 터치패널 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 커버유리 일체형 터치패널 제조 공정을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유리 기판의 가공 단계를 나타낸 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시트 형태의 유리 기판을 나타낸 단면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 유리 기판(10), 홈(20), 화학 강화층(30), 블랙 데코레이션(40), 단차 코팅층(42), x축 스트라이프 타입 전극(44), x축 투명 코팅층(45), y축 스트라이프 타입 전극(46), y축 투명 코팅층(47)이 도시되어 있다.

터치 스크린 패널은 영상 표시 장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 입력장치이다.

이를 위해, 터치 스크린 패널은 영상 표시 장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체가 직접 접촉되는 접촉 위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉 위치에서 선택된 지시 내용이 입력 신호로 받아들여 진다.

이와 같은 터치 스크린 패널은 키보드 및 마우스와 같이 영상 표시 장치에 연결되어 동작하는 별도의 입력 장치를 대체할 수 있기 때문에 그 이용 범위가 점차 확장되고 있는 추세이다.

터치패널의 작동 방식에는 크게 접촉식 정전용량 방식, 압력식 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 적분식 장력측정 방식, 표면 초음파 전도 방식 및 피에조 효과 방식 등이 있다.

예를 들어, 정전식 터치 스크린 패널의 구조를 살펴보면, 표시 패널의 상판에 부착되어 Y축 방향으로 전계가 인가되는 상부 투명필름이 형성되는 상부 투명시트와, X축 방향으로 전계가 인가되는 하부 투명필름이 형성되는 하부 투명시트로 이루어진다.

상/하부 투명필름은 투과율이 좋고, 저항이 수백 Ω 정도인 물질, 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide)로 형성될 수 있다.

상부 투명필름의 하측에는 X축 스트라이프 타입의 전극들이 형성된다. 이 X축 스트라이프 타입의 전극들은 상부 투명필름 상에 은(Ag)을 인쇄함으로써 형성될 수 있다.

X축 스트라이프 타입의 전극들은 상부 투명필름 상에 형성되며 상부 투명필름의 하측 가장자리 중앙에 패드단을 가지는 테일배선에 접속되어 그 테일배선으로부터 전원을 입력 받는다.

하부 투명필름의 좌/우 양측에는 Y축 스트라이프 타입의 전극들이 형성된다. 이 Y축 스트라이프 타입의 전극들은 하부 투명필름 상에 은(Ag)을 인쇄함으로써 형성될 수 있다.

Y축 스트라이프 타입의 전극들은 하부 투명필름상에 형성되며 하부 투명필름의 하측 가장자리 중앙에 패드단을 가지는 테일배선에 접속되어 그 테일배선으로부터 전원을 입력받는다.

위와 같이 터치패널의 상부와 하부에는 은(Ag) 전극배선이 형성된다. 이러한 전극의 배선 간격 및 전극과 패널 끝단으로부터의 거리가 터치 패널의 크기를 좌우하게 되고, 이러한 테일배선이 외부에서 보이지 않도록 윈도우 글라스에 데코레이션 잉크를 인쇄하게 된다.

이러한 베젤 부분의 데코레이션 인쇄는 통상적으로 윈도우 글라스에 실크 스크린 인쇄 방법으로 수차례 인쇄를 통해서 이루어진다.

정전용량식 터치패널의 수요가 높아짐에 따라, 터치패널의 구조도 변화하기 시작한다. 종래에는 센서부를 커버와 디스플레이 사이에 독립적으로 두는 방식인 유리 단품식(GG) 및 필름 2층식(GFF)이 주류를 이루고 있었지만, 최근에는 특성 및 가격을 개선하기 위해 터치패널의 기능을 커버유리나 디스플레이로 일체화시킨 제품이 등장하고 있다.

즉, 디스플레이 기판 상부에 패턴층을 형성하는 온셀(On Cell) 방식, 디스플레이 내부에 형성하는 인셀(In Cell) 방식,　커버유리 일체형(DPW-Direct Patterned Window, G2-Glass 2 Layer, G1M-Glass One Module, OGS-One Glass Solution, ATT-Advanced Technology Touch 등) 방식을 들 수 있다.

이 중, 커버유리 일체형 터치패널은 박형화, 저비용 요구에 대한 대응책으로 기대를 모으고 있다.

전술한 바와 같이, 커버유리 일체형 정전용량식 터치패널의 제조방법은 셀 타입 제조방법과 시트 타입 제조방법으로 구분할 수 있고, 각 제조방법은 각각 장단점이 존재한다.

본 실시예는, 시트 타입 제조방법의 문제점을 보완한 것으로, 커버유리 일체형 터치패널의 센서 제작 후 시트를 절단하는 과정에서 유리 기판의 강도 저하를 최대한 줄이기 위해 절단면에 발생하는 칩(Chip)을 최소화한 것을 특징으로 한다.

이를 위해, 본 실시예에 따른 커버유리 일체형 터치패널 제조방법은, 시트 유리의 미리 절단하고자 하는 영역에 홈을 내어 화학 강화를 함으로써, 홈의 내부에는 용액의 흐름이 원활하지 않아 이온 치환이 활발하지 않게 되어 강화 깊이(DoL, Depth of Layer)가 다른 표면보다 깊지 않게 되도록 한 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 센서를 제작한 후 미리 가공된 홈을 따라 절단하게 되면 커버유리의 강도를 유지할 수 있게 된다.

홈을 절단하는 방법으로는, 레이저(laser) 커팅, 워터젯(water jet) 커팅, 에칭(etching) 등을 들 수 있으며, 절단 후에는 에칭이나 브러싱 등의 힐링(healing) 처리를 하여 강화 후 강도 저하를 보완할 수 있다.

본 실시예에 따라 커버유리 일체형 터치패널을 제조하기 위해서는, 먼저, 시트 형태의 강화 유리 원판(10)을 제공하되(S100), 원판 유리(10)에 미리 절단하고자 하는 영역에 홈(20)을 낸다(S200).

다음으로, 화학 강화를 하여 유리 기판(10)의 표면 및 홈(20) 부분에 화학 강화층(30)이 적층되도록 한다(S300).

마지막으로 유리 기판(10)을 절단하되, 미리 가공된 홈(20) 영역을 절단함으로써, 절단된 셀 단위의 유리 기판(10)의 강도가 저하되지 않도록 할 수 있다.

커버유리 일체형 터치패널의 전체적인 제작 공정을 살펴보면 도 2와 같다.

도 2의 (a)와 같이 화학 강화가 완료된(화학 강화층(30)이 형성된) 유리 기판(10)의 배면에, 도 2의 (b)와 같이 블랙 데코레이션(40)을 인쇄하고(S310), 블랙 데코레이션(40)을 커버하도록 도 2의 (c)와 같이 단차 코팅층(42)을 형성한다(S320).

이후, 투명시트 적층 단계(도 2의 점선 부분)를 수행한다.

즉, 도 2의 (d) 내지 도 2의 (l)과 같이 단차 코팅층(42) 상에 x축 스트라이프 타입 전극(44)을 형성하고(S330), 도 2의 (m)과 같이 스트라이프 타입 전극(44)을 커버하도록 x축 투명 코팅층(45)을 형성한다(S340). 이로써, 하부 투명시트가 형성될 수 있다.

다시, 도 2의 (d) 내지 도 2의 (l)의 공정을 수행하여 x축 투명 코팅층(45) 상에 y축 스트라이프 타입 전극(46)을 형성하고(S350), 스트라이프 타입 전극(46)을 커버하도록 y축 투명 코팅층(47)을 형성한다(S360). 이로써, 상부 투명시트가 형성될 수 있다.

여기에서는 하부 투명시트에 x축 스트라이프 타입 전극(44)이, 상부 투명시트에 y축 스트라이프 타입 전극(46)이 형성되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 반대로 하부 투명시트에 y축 스트라이프 타입 전극을, 상부 투명시트에 x축 스트라이프 타입 전극을 형성할 수도 있음은 물론이다.

다음으로, 도 2의 (n)과 같이 유리 기판(10)에 미리 형성된 홈(20)을 따라 유리 기판(10)을 절단(S400)함으로써, 셀 단위의 터치패널이 제조될 수 있다.

유리 기판(10)의 절단 이후에는, 전술한 것처럼 에칭이나 브러싱 등의 힐링(healing) 처리가 수행될 수 있다(S500).

본 실시예에 따른 유리 기판(10)에 대하여, 미리 홈(20)을 형성해 놓고 화학 강화를 한 후 절단하는 과정을 도시하면 도 3과 같다.

즉, 도 3의 (a)와 같이 제공된 시트 형태의 유리 기판(10)에, 도 3의 (b)와 같이 미리 홈(20)을 가공하고, 도 3의 (c)와 같이 화학 강화를 한 후, 전술한 바와 같이 홈(20)을 따라 유리 기판(10)을 절단할 수 있다.

이 경우, 본 실시예에 따른 터치패널 제조방법은 도 4에 도시된 것처럼 유리 기판(10) 표면의 화학 강화층(30)의 두께(D)가 홈(20) 부분의 화학 강화층(30)의 두께(d)보다 커지도록 유리 기판(10)을 가공하는 것을 특징으로 한다.

이는, 전술한 것처럼 홈(20)의 내부에는 용액의 흐름이 원활하지 않아 이온 치환이 활발하지 않게 되어 홈(20) 부분의 강화층이 다른 표면의 강화층보다 깊지 않게 형성되기 때문이다.

이처럼, 도 4에서 'D>d'를 만족하도록 유리 기판(10)을 가공함에 따라, 홈(20) 부분에 화학 강화층(30)이 두껍지 않으므로 홈(20) 부분에서 유리 기판(10)의 절단을 용이하게 할 수 있으며, 절단 후에도 유리 기판(10)의 측단면에 일부 화학 강화층(30)이 잔존하게 되므로 유리 기판(10)의 강도를 유지할 수 있게 된다.

본 실시예에 따른 유리 기판(10) 절단에 의해 제조되는 셀 단위의 유리 기판의 생산성(절단 용이성) 및 안정성(강도 유지 정도)은, 유리 기판(10)에 미리 가공되는 홈(20)의 너비와 깊이의 비율(Aspect Ratio)에 의해 조절될 수 있다.

즉, 폭깊이비(Aspect Ratio)가 달라지면 홈(20) 부분에서의 이온 치환의 양이 달라지게 되어, 폭 부분에서의 화학 강화층(30) 깊이를 다르게 조절할 수 있다. 이는 유리 기판(10)을 절단하는 방법에 따라서도 다양하게 조절할 수 있다.

전술한 것처럼, 본 실시예에 따른 유리 기판(10)은 레이저, 워터젯, 에칭 등의 방법으로 절단될 수 있는데, 절단 방법이 달라짐에 따라 유리 기판(10)에 형성되는 홈(20)의 폭깊이비는 1.0 내지 3.0으로 할 수 있다.

한편, 유리 기판(10)에 홈(20)을 가공한 후 센서 공정을 진행하기 전에 홈(20)을 레진(resin) 등으로 채운 후 이후 공정이 진행되도록 할 수도 있다.

이에 따라, 홈(20)의 가공에 따른 유리 기판(10)의 형상 변화가 이후 공정에 영향일 미치지 않도록, 즉 홈이 가공되지 않은 경우와 동일하게 공정이 진행되도록 할 수 있다. 홈에 충진된 레진은 셀 단위의 공정 완료 후 제거될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 셀 형태의 유리 기판을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화학 강화 과정을 나타낸 개념도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 홈 부분의 화학 강화층을 나타낸 개념도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 홈을 나타낸 단면도이고, 도 9는 도 8의 홈을 촬영한 사진이고, 도 10은 도 8 및 도 9의 홈의 폭깊이비(Aspect Ratio)에 따른 화학 강화층의 깊이 관계를 나타낸 그래프이고, 도 11는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 커팅 과정을 나타낸 개념도이다. 도 5 내지 도 11을 참조하면, 유리 기판(10, 12), 홈(20), 가공부(22), 화학 강화층(30, 30a, 30b)이 도시되어 있다.

전술한 바와 같이, 커버유리 일체형 터치패널의 제작 방법에는 셀 타입 방법과 시트 타입 방법이 있으며, 특히 저비용, 고생산성 등의 이유로 시트 형태의 글래스를 화학 강화하고 터치 센서를 제작한 후 절단하는 방법인 시트 타입 방법이 선호되고 있다.

그러나, 시트 타입 방법은 절단 후 유리의 강도가 저하되는 문제점을 안고 있는바, 본 실시예에 따른 커버유리 일체형 터치패널은 글래스의 최종 절단하고자 하는 영역에 미리 홈(groove)(20) 형상을 가공하여 화학 강화 한 후, 홈(20) 부분의 비(非)강화부에 대하여 레이저 포커싱을 상하로 조절하여 비강화된 유리를 개질시켜(도 11 참조), 상대적으로 약한 외력을 가하여 절단함으로써 제조되는 것을 특징으로 한다.

화학 강화 과정은 도 6에 도시된 것처럼 진행될 수 있는데, 홈(20) 형상으로 가공된 부분은 도 7에 도시된 것처럼 화학 강화 과정에서 이온 치환이 원활하지 않아 다른 부분(도 7의 'D' 참조)보다 강화 깊이(DoL)가 얕게(도 7의 'd' 참조) 강화되는 성질을 갖는다.

이에 따라, 기존의 강화 깊이(예를 들면, 50um)에서는 절단이 불가능하였던 유리 기판이라 하더라도, 홈(20) 형상이 가공된 부분은 강화 깊이가 낮기 때문에 절단이 가능하게 된다.

또한, 홈(20) 형상의 가공에 따라 셀 단위 유리 기판의 측면이 강화됨으로써, 강화가 되지 않는 측면의 면적을 최소한으로 줄일 수 있어, 유리 기판의 강도가 저하되는 것을 방지하고 유리 기판의 강도를 높일 수 있게 된다.

따라서, 본 실시예에 따른 커버유리 일체형 터치패널은, 셀 단위의 유리 기판(12)에 화학 강화층(30)이 적층되는 구조로 이루어지되, 유리 기판(12)의 에지(edge)에는 가공부(22)가 형성된 것을 특징으로 한다.

화학 강화층(30)은, 유리 기판(12)의 표면에 적층된 제1 화학 강화층(30a)과, 가공부(22)에 적층된 제2 화학 강화층(30b)으로 구분할 수 있는데, 본 실시예는 유리 기판(12)의 단면을 나타낸 도 5의 (a)에 도시된 것처럼 제1 화학 강화층(30a)의 두께(D)가 제2 화학 강화층(30b)의 두께(d)보다 크게 되도록 유리 기판(12)을 가공, 처리하여 터치패널을 제조하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 따른 유리 기판(12)은, 유리 기판의 평면을 나타낸 도 5의 (b)에 도시된 것처럼, 소정의 두께를 갖는 사각형 형상으로 형성될 수 있는데, 가공부(22)는 유리 기판(12)의 에지, 즉 사각형의 4변 부분(도 5의 3면, 4면, 5면, 6면 참조)에 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 셀 형태의 유리 기판(12)은, 전술한 것처럼 시트 형태의 유리 기판(10)에 미리 홈(20)을 형성하고 화학 강화를 한 후 홈(20)을 따라 유리 기판(10)을 절단함으로써 형성될 수 있다.

이에 따라, 도 5의 (a)에서 볼 수 있듯이, 홈(20)을 가공했던 부분(가공부(22))에 적층된 제2 화학 강화층(30b)은 유리 기판(12)의 단부로 갈수록 그 두께가 작아지는 형상으로 형성될 수 있다.

도 2를 참조하여 설명한 것처럼, 시트 형태의 유리 기판(10)의 일면에는 셀 단위의 블랙 데코레이션(40)이 인쇄될 수 있고, 블랙 데코레이션(40)을 커버하도록 단차 코팅층(42)이 형성될 수 있으며, 단차 코팅층(42)에 x축 스트라이프 타입 전극(44)을 포함하는 x축 투명 코팅층(45)이 적층되고, x축 투명 코팅층(45)에 y축 스트라이프 타입 전극(46)을 포함하는 y축 투명 코팅층(47)이 적층될 수 있다.

또한, 전술한 것처럼, 유리 기판(10)에 형성되는 홈(20)의 폭깊이비는 1.0 내지 3.0으로 할 수 있으며, 도 11에 도시된 것처럼 홈(20) 부분에 레이저를 포커싱하고 홈(20)을 따라 레이저 포커스를 이동시켜 유리를 개질함으로써, 유리 기판(10)이 절단되어 본 실시예에 따른 가공부(22)가 형성될 수 있다.

도 8은 다양한 폭깊이비를 가지도록 유리 기판에 홈을 형성한 사례를 도시한 것이다. 화학 강화(Chemical Tempering(KNO3)) 조건은 400℃로 예열한 후 450℃에서 8시간 동안 강화하였다.

도 8의 각 홈에 대한 화학 강화 깊이를 비교하면 아래 표 1과 같다.

	A	B	C
폭(Kerf)	135um	167um	86um
깊이(Depth)	192um	337um	290um
폭깊이비(Aspect ratio)	1.42	2.02	3.37
화학 강화 깊이(D)	평균 54㎛	평균 54㎛	평균 54㎛
화학 강화 깊이(d)	평균 49.1㎛	평균 20.5㎛	평균 6.9㎛
폭	도 9의 (a) 참조	도 9의 (b) 참조	도 9의 (c) 참조
깊이	도 9의 (d) 참조	도 9의 (e) 참조	도 9의 (f) 참조

또한, 도 8의 각 홈에 대하여 폭깊이비(Aspect Ratio)에 따른 화학 강화층의 깊이 관계를 나타낸 그래프는 도 10과 같다.

도 8 내지 도 10을 통해 알 수 있듯이, 유리 기판에 미리 홈 형상을 가공하고 절단함으로써, 기존의 강화 깊이에서는 절단이 불가능하였던 유리 기판도 (홈 부분에서) 절단이 가능하게 되며, 절단 후에도 홈 형상이 가공되었던 셀 단위 유리 기판의 측면에 일부 화학 강화층이 형성됨으로써, 강화가 되지 않는 측면의 면적을 최소한으로 줄일 수 있어, 유리 기판의 강도를 높일 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

10, 12 : 유리 기판
20 : 홈
22 : 가공부
30, 30a, 30b : 화학 강화층
40 : 블랙 데코레이션
42 : 단차 코팅층
44 : x축 스트라이프 타입 전극
45 : x축 투명 코팅층
46 : y축 스트라이프 타입 전극
47 : y축 투명 코팅층

Claims

시트(sheet) 형태의 유리 기판을 제공하는 단계;
상기 유리 기판의 절단 영역에 홈을 형성하는 단계;
화학 강화를 통해 상기 유리 기판의 표면 및 상기 홈 부분에 화학 강화층을 형성하는 단계; 및
상기 홈을 따라 상기 유리 기판을 절단하는 단계를 포함하되,
상기 유리 기판 표면의 화학 강화층의 두께(D)는 상기 홈 부분의 화학 강화층의 두께(d)보다 큰 커버유리 일체형 터치패널 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 화학 강화층 형성 단계와 상기 절단 단계 사이에,
상기 유리 기판의 일면에 블랙 데코레이션(black decoration)을 인쇄하는 단계; 및
상기 블랙 데코레이션을 커버하도록 상기 유리 기판에 단차 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는 커버유리 일체형 터치패널 제조방법.
제 2 항에 있어서,
상기 단차 코팅층 형성 단계와 상기 절단 단계 사이에,
상기 단차 코팅층에 제1 축 방향의 스트라이프 타입 전극을 형성하는 단계;
상기 제1 축 방향의 스트라이프 타입 전극을 커버하도록 제1 투명 코팅층을 형성하는 단계;
상기 제1 투명 코팅층에 상기 제1 축과 교차하는 제2 축 방향의 스트라이프 타입 전극을 형성하는 단계; 및
상기 제2 축 방향의 스트라이프 타입 전극을 커버하도록 제2 투명 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는 커버유리 일체형 터치패널 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 홈의 폭과 상기 홈의 깊이의 비율(Aspect Ratio)은 1.0 내지 3.0인 커버유리 일체형 터치패널 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 절단 단계는,
상기 홈 부분에 레이저의 포커스를 맞추고 상기 레이저의 포커스를 상기 홈을 따라 이동시킴으로써 상기 홈 부분을 개질시키는 단계를 포함하는 커버유리 일체형 터치패널 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 절단 단계는, 레이저(laser) 커팅, 워터젯(water jet) 커팅 및 에칭(etching)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상에 의해 수행되는 커버유리 일체형 터치패널 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 홈 형성 단계와 상기 화학 강화층 형성 단계 사이에, 상기 홈을 충진재로 채우는 단계를 더 포함하는 커버유리 일체형 터치패널 제조방법.
제 7 항에 있어서,
상기 절단 단계 이후에, 상기 충진재를 제거하는 단계를 더 포함하는 커버유리 일체형 터치패널 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 절단 단계 이후에, 에칭 및 브러싱으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 힐링(healing) 처리 단계를 더 포함하는 커버유리 일체형 터치패널 제조방법.
셀(cell) 형태의 유리 기판과;
상기 유리 기판의 에지(edge)에 형성된 가공부와;
상기 유리 기판의 표면에 형성된 제1 화학 강화층과;
상기 가공부에 형성된 제2 화학 강화층을 포함하되,
상기 제1 화학 강화층의 두께는 상기 제2 화학 강화층의 두께보다 큰 커버유리 일체형 터치패널.
제 10 항에 있어서,
상기 유리 기판은 소정의 두께를 갖는 사각형 형상으로 형성되며, 상기 가공부는 상기 사각형의 4변에 대응되는 커버유리 일체형 터치패널.
제 11 항에 있어서,
상기 제2 화학 강화층은 상기 유리 기판의 단부로 갈수록 그 두께가 작아지는 커버유리 일체형 터치패널.
제 12 항에 있어서,
상기 셀 형태의 유리 기판은, 시트 형태의 유리 기판의 소정의 절단선을 따라 홈을 형성하고, 화학 강화를 한 후, 상기 홈을 따라 절단함으로써 형성되는 커버유리 일체형 터치패널.
제 13 항에 있어서,
상기 홈에 충진재가 충진되는 커버유리 일체형 터치패널.
제 13 항에 있어서,
상기 시트 형태의 유리 기판의 일면에 상기 셀의 형태에 상응하도록 블랙 데코레이션이 인쇄되고,
상기 시트 형태의 유리 기판의 일면에는 상기 블랙 데코레이션을 커버하도록 단차 코팅층이 형성되는 커버유리 일체형 터치패널.
제 15 항에 있어서,
상기 단차 코팅층에 제1 축 방향의 스트라이프 타입 전극을 포함하는 제1 투명 코팅층이 적층되고,
상기 제1 투명 코팅층에 상기 제1 축과 교차하는 제2 축 방향의 스트라이프 타입 전극을 포함하는 제2 투명 코팅층이 적층되는 커버유리 일체형 터치패널.
제 13 항에 있어서,
상기 홈의 폭과 상기 홈의 깊이의 비율은 1.0 내지 3.0인 커버유리 일체형 터치패널.
제 10 항에 있어서,
상기 가공부는 레이저 가공에 의해 개질되는 커버유리 일체형 터치패널.