KR101108021B1 - 커버 글라스 가공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치스크린 방식의 휴대전화 단말기, PMP, 넷북 등의 단말기 화면을 덮는 윈도우 글라스 또는 상기 단말기들의 배면에 채용되는 보강용 글라스(통칭하여 "커버 글라스"라 함)의 절단 가공 방법에 관한 것이다.

본 발명의 커버 글라스 절단 가공은 대형 유리 기판 위에 다수의 커버 글라스 형상에 대해 막 또는 잉크로 마스킹을 하고, 액침 에칭 공정에 의해 유리 기판 두께의 30 내지 80 % 를 식각한 후, 스프레이 에칭 공정에 의해 커버 글라스의 절단을 완성한다.

본 발명에 따르면, 절단 공정 후 별도의 면취 공정이 필요 없어 생산비를 절감할 수 있으며, 일반적인 스프레이 에칭에 의한 절단면의 경사 또는 굴곡으로 예리하지 못하던 문제점을 해소하여 치수 정밀도 또한 확보할 수 있으므로 궁극적으로 커버 글라스의 가격 경쟁력을 높일 수 있다.

터치스크린 방식 휴대 단말기용 커버 글라스, 에칭 절단, 액침 에칭, 스프레이 에칭

Description

커버 글라스 가공 방법{A Manufacturing Method of A Cover Glass}

본 발명은 휴대전화 단말기의 평판디스플레이 패널 화면을 덮는 커버 글라스의 가공 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 터치스크린 방식 휴대 전화의 화면, PMP 또는 넷북 등의 단말기 화면을 덮는 글라스 또는 상기 단말기들의 배면에 채용되는 보강용 글라스를 에칭 가공으로 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 터치폰이라 불리는 휴대전화 단말기는 그 수요가 급증하고 있다. 그에 따라 그 구성 부품의 수요 역시 함께 급증하고 있는 실정이다. 터치스크린 방식 휴대 전화의 경우, 버튼을 없애고 넓은 화면을 구비하며, 사용자는 화면을 가압하여 휴대전화를 조작하게 된다. 터치스크린 방식 휴대 전화의 화면은 이른바 윈도우 글라스로 커버되며 상기 글라스 상에는 휴대전화에 필요한 기능인 스피커, 마이크, 카메라 등의 장착에 따른 개구부가 여러 가지 모양으로 형성된다. 그에 따라 터치스크린 방식 휴대 전화의 커버 글라스는 다음과 같은 요구사항을 만족하는 것이 바람직하다.

즉, 글라스를 가압하는 일이 잦으므로 그에 따라 표면에 스크래치가 일어나지 않는 경도를 가져야 하고, 그 가공에 있어, 정밀 치수 제어를 통해 단말기 케이 스와 정확히 치수가 맞아야 하며, 여러 가지 개구부 또한 원하는 대로 형성되어야 한다.

상기 요구 사항에 따라 일반 창유리(soda lime 유리)를 소정의 크기로 절단 가공한 후, 강화 처리하여 밀도를 높이고 있으며, 기존에 사용되고 있는 절단 가공 방법들 및 강화 처리 방법을 설명하면 다음과 같다.

소다 라임 대형 유리를 소정의 커버 글라스 사이즈로 절단하는 방법으로는, 다이아몬드 휠(diamond wheel)을 사용한 절단 방식, 워터 젯(water jet) 방식, 샌드블라스트(sand blast) 방식 등이 사용되고 있다.

물리적인 절단법에 해당하는 다이아몬드 휠 방식을 사용하는 경우, 휠을 돌려가며 절단하기 때문에 글라스의 전체적인 사각 테두리의 절단은 유리하나 글라스 상에 필요로 하는, 스피커, 마이크, 카메라 용의 세부 개구부들(도 1 참조)을 휠을 돌려 가공하기는 매우 어렵다는 한계가 있다.

워터 젯 방식은 물에 연마제를 혼합하여 강한 수압으로 유리 기판을 가격하여 유리를 절단하는 방법이다. 짧은 순간 동안 유리 기판을 가격 하므로 수압은 유리 기판을 충분히 절단할 만큼 고압으로 작용한다. 워터 젯 방식의 경우, 분사기를 제어하면 원하는 형상을 정밀한 구성으로 가공할 수 있고 절단면이 예리한 수직면을 이루어 궁극적으로 치수 정밀도가 높다는 장점을 지닌다. 절단 가공 후, 유리 기판은 절단부위를 면취 처리를 하여 미세 균열(micro crack)을 방지한다.

이후 글라스의 강도를 향상시키기 위하여 강화 처리를 하는데 이러한 강화 처리에는 일반적인 건자재 열 강화 방식과 화학 약품으로 처리하는 화학적 강화 방 식이 있다.

열 강화 방식은 유리를 노(furnace)에 넣고 유리의 용융 온도보다 다소 낮은 800 ℃ 정도로 가열하며 칼륨(K) 원소 분위기를 공급하여 유리 안에 있던 나트륨(Na) 원소를 K로 치환시켜 유리 밀도를 높여 강화한다. 그러나 이러한 강화 방식은 두께가 얇은 유리 기판을 강화하기에는 유리 기판을 휘게 하여 채택하기 곤란하다.

이와 달리 화학적 강화 방식은 400 ℃ 정도의 질산칼륨(KNO₃) 용액에 유리 기판을 액침하여 칼륨(K) 이온을 유리 기판 내로 침투시켜 강화하므로, 유리 기판의 휘어짐 문제가 상대적으로 높은 온도에서 진행하는 열강화 방식에 비해 발생량이 적어 1mm 이하 두께의 유리 기판의 강화에는 주로 화학적 강화를 채택한다.

그러나, 상기한 워터 젯 방식의 경우, 무엇보다 절단 모서리의 예리함을 무마시키는 면취 가공을 필수적으로 해야 하며, 이는 자동화 작업으로는 한계가 있어 일부 수작업으로 처리해야 하기 때문에 절단 가공에서보다 훨씬 더 많은 노력을 요하여 궁극적으로 가격을 높이는 문제가 있다.

샌드블라스트 방식은 유리 기판에 절단선으로 둘러싸인 면 위에 막을 입히거나 잉크를 도포하여 마스킹을 행하고 금강사를 분사하여 원하는 패턴으로 글라스를 절단한다. 샌드블라스트에 사용되는 금강사 입자가 가늘수록 절단 작업은 시간이 많이 소요되나 가공품질은 우수하다. 샌드블라스트 방식으로 글라스를 절단할 경우, 상술한 워터 젯 방식에 의한 절단에 비해 절단 단면은 예리하지 못하며 도 2(b)에서와 같이 경사 내지는 굴곡이 생기는 단점이 있다.

또한, 샌드블라스트로 가공한 유리 기판을 강화 처리할 경우, 400 ℃ 의 가온 된 약품 처리 시 샌드블라스트의 가격(加擊)에 의한 유리 기판상의 미세한 크랙이 글라스의 열적 팽창에 의해 쉽게 파손되는 등 불량이 다수 발생하는 문제가 있다.

그러나 미세한 금강사 입자를 사용할 경우, 면취 가공은 필수 사항이 아니어서 생략할 경우 제조비용을 절감할 수 있어 일부 장점이 된다.

그 외 에칭(화학적 식각)을 이용하여 유리 기판을 절단하고자 하는 시도가 행해지고 있다. 절단선을 제외한 글라스 면을 막 또는 잉크로 마스킹 하고 강산 용액을 분사하여 글라스를 절단한다. 이러한 에칭 방식의 절단은 대량 생산이 손쉽게 가능하고 강화 처리 시 미세 균열이 없어서 불량율도 작다는 장점이 있으나, 에칭 공정 특유의 현상인 절단면의 형상이 예리하지 못하고 경사지거나 굴곡 진다는 단점이 있어, 궁극적으로 치수 정밀도에서 불리하다. 커버 글라스 양산 제조의 경우, 치수 오차가 ±30 내지 ±70 μm 수준이라야 규격을 만족한다 할 수 있기 때문에 에칭 방식의 절단도 개선이 필요하다 할 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 치수 정밀도를 높인 에칭 방식의 글라스 절단 가공 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은, 디스플레이용 대면적 유리 기판에서 절단하고자 하는 소정의 형상을 갖는 절단 선으로 둘러싸인 면을 필름으로 마스킹하는 단계; 상기 마스킹 된 유리 기판을 에칭 용액에 액침하여 절단선 부분을 에칭하는 단계; 및 상기 액침 에칭된 유리 기판의 절단선을 따라 에칭 용액을 스프레이로 분사하여 절단을 완성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스 가공 방법을 제공할 수 있다.

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또한, 본 발명은, 상기 필름은 PVC(Poly vinyl chloride), PO(poly olefine), PE(poly ethylene), PET(poly ethylene terephthlate) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 글라스 가공 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 글라스 가공 방법에 있어서, 절단하고자 하는 유리 기판의 두께 중 30 내지 80 %는 액침 에칭 단계에서 절단을 진행시키고,

나머지 20 내지 70 %는 에칭 용액의 스프레이 분사를 통해 절단을 진행 및 완성하는 것을 특징으로 하는 커버 글라스 가공 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 커버 글라스 가공 방법에 있어서,

액침 에칭 단계는 PH 1.0 내지 2.5의 강산 용액을 사용하여 20 내지 30 ℃의 온도로 5 내지 30 분간 처리하고, 스프레이로 에칭 용액을 분사하는 단계에서 스프레이 노즐의 분사 압력은 1.2±0.5 kgf/cm² 으로 하는 것을 특징으로 하는 커버 글라스 가공 방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 글라스의 절단 가공에 있어서, 면취 공정을 생략할 수 있어 생산성 향상 및 가격 경쟁력을 확보할 수 있으며, 액침 에칭 공정을 수반하므로 절단면의 예리함을 구현할 수 있어 치수 정밀도를 높이는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 터치스크린 방식 휴대 전화의 화면을 덮는 글라스의 여러 가지 구성을 보여주는 도면이고, 도 2(a) 내지 (d)는 워터 젯 방식, 샌드블라스트 방식, 스프레이 에칭 방식 및 본 실시예에 따른 액침 및 스프레이 분사 에칭의 혼용 방식을 사용하였을 때 유리 기판의 절단면을 도시하는 단면도들이다.

도 3은 본 실시예의 공정 단계를 도시하는 순서도 이다.

370 mm × 470 mm 또는 550 mm × 650 mm 크기 및 두께 0.2 mm 내지 0.7 mm의 대형 유리 기판에 원하는 크기의 글래스 패턴을 따라 마스킹 공정을 수행한다(S100). 마스킹 소재는 막(film) 또는 내화학성 잉크이며, 예를 들면, PVC(Poly vinyl chloride), PO(poly olefine), PE(poly ethylene), PET(poly ethylene terephthlate) 등으로 구성되는 막일 수 있다. 또한, 상기 내화학성 잉크로는 상품명 "GER-1000PHR30"을 사용할 수 있다. 상기 마스킹 공정은 라미네이터나 스핀 코터를 사용하여 비교적 간편하게 수행된다.

마스킹 된 상기 유리 기판을 PH 1.0 내지 2.5의 강산 용액에 액침하여 에칭 공정을 수행한다(S200). 상기 액침 에칭은 20 내지 30 ℃의 온도로 유지하도록 강산 용액을 가온하면서 사용하며, 강산 용액으로는, 과산화수소(Hydrogen peroxide), 황산(Sulfuric acid), 유기산(Organic acid) 등으로 혼합한 용액을 사용하며, 기판의 액침 시간은 5 내지 30 분 이내로 하여, 유리 기판 전체 두께의 30 내지 80 %를 식각 하도록 한다. 이러한 액침 에칭 공정은 유리 기판의 식각 단면을 균일한 형상과 치수를 확보할 수 있도록 하는 장점이 있다.

다음, 에칭 용액으로부터 유리 기판을 꺼내어 스프레이 에칭으로 절단을 완성한다(S300). 스프레이 에칭의 경우도 액침 에칭에서와 동일한 에칭 용액을 사용하며, 스프레이 노즐의 분사 압력은 1.2±0.5 kgf/cm² 으로 하여 유리 기판을 완전히 절단한다.

이후, 면취 공정은 필요로 하지 않으며, 바로 강화 처리하여 커버 글라스의 가공을 완성할 수 있다.

상술한 바와 같은 액침 에칭과 스프레이 에칭을 혼용하는 경우, 유리 기판의 절단면의 굴곡지거나 경사짐으로 인해 치수 정밀도가 나빠지는 문제가 해소될 수 있다.

본 실시예에 따른 유리 기판의 절단면을 도 2(d)에 모식적인 단면도로 나타내었다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도 1은 여러 가지 글라스의 형상을 보여주는 평면도이다.

도 2a 내지 도 2d는 종래 기술 및 본 발명에 따른 글라스의 절단면을 보여주는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 절단 공정을 개념적으로 정리한 순서도 이다.

Claims (4)

1. 디스플레이용 유리 기판에서 절단하고자 하는 소정의 형상을 갖는 절단 선으로 둘러싸인 면을 필름으로 마스킹하는 단계; 상기 마스킹 된 유리 기판을 에칭 용액에 액침하여 절단선 부분을 에칭하는 단계; 및 상기 액침 에칭된 유리 기판의 절단선을 따라 에칭 용액을 스프레이로 분사하여 절단을 완성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스 가공 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 필름은 PVC(Poly vinyl chloride), PO(poly olefine), PE(poly ethylene), PET(poly ethylene terephthlate) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 글라스 가공 방법.
3. 제1항에 있어서, 절단하고자 하는 유리 기판의 두께 중 30 내지 80 %는 액침 에칭 단계에서 절단을 진행시키고,

   나머지 20 내지 70 %는 에칭 용액의 스프레이 분사를 통해 절단을 진행 및 완성하는 것을 특징으로 하는 글라스 가공 방법.
4. 제1 또는 3항에 있어서,

   액침 에칭 단계는 PH 1.0 내지 2.5의 강산 용액을 사용하여 20 내지 30 ℃의 온도로 5 내지 30 분간 처리하고,

   스프레이로 에칭 용액을 분사하는 단계에서 스프레이 노즐의 분사 압력은 1.2±0.5 kgf/cm² 으로 하는 것을 특징으로 하는 글라스 가공 방법.

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