KR101842326B1 - 휴대용 단말기의 터치 윈도우 글래스 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대용 단말기의 3D 글래스(커브드 글래스) 제조방법을 제안한다. 본 발명은 적어도 일부가 곡면 부분을 가지는 단말기의 커브드 터치 윈도우 글래스를 제조하는 방법이고, 완성될 커브드 글래스의 치수를 가질 수 있는 평면 글래스를 가공하는 평면 글래스 가공과정과; 상기 평면 글래스의 이면에, 세라믹 잉크를 이용하여 소정의 문양을 인쇄하는 인쇄과정; 그리고 인쇄가 완료된 평면 글래스를 고온 분위기 하에서, 적어도 일부분에 곡면이 형성되도록 하여 커브드 글래스를 성형하는 커브드 글래스 성형과정으로 구성된다. 여기서 평면글래스 가공과정에서, 부품장착공의 성형은, 커브드 글래스 성형과정에서 변형될 형상을 고려하여 커브드 글래스의 곡면 부분의 실제 형상과 상이한 치수를 가지도록 가공한다. 그리고 카메라의 렌즈가 장착되는 비인쇄부분을 제외하고 인쇄를 수행하는데, 이러한 비인쇄부분도, 커브드 글래스 성형과정에서 변형될 형상을 고려하여 커브드 글래스의 곡면 부부의 실제 형상과 상이한 치수를 가진다.

Description

휴대용 단말기의 터치 윈도우 글래스 가공방법{Method for manufacturing touch window glass for smart phone}

본 발명은 스마트폰과 같은 휴대용 단말기의 터치 윈도우 글래스의 가공 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정한 곡률을 가지는 커브드 글래스에 효율적이면서 정확한 인쇄가 가능하고 일정한 커브를 가지는 터치 윈도우 글래스 가공방법에 관한 것이다.

스마트폰과 같은 휴대용 단말기는 갈수록 확장되는 기능성으로 인하여 개인에게 있어서는 가장 중요한 기기 중의 하나라고 할 수 있다. 이와 같은 단말기는 전통적으로 평면(2차원) 형상을 가지고 있었으나, 최근에는 다양한 기능에 대한 만족도를 더 높이기 위하여 일부에 곡면이 형성된 커브드 글래스를 가지는 것이 출시되었다.

즉 현재 출시되고 있는 커브드 글래스를 가지는 휴대용 단말기는, 하나의 축에 대하여 글래스의 적어도 일부가 곡면으로 성형되고 있는 것이라고 할 수 있고, 이와 같이 현재 하나의 축을 기준으로 적어도 일부가 곡면으로 성형되는 것을 이하에서는 커버드 글래스라고 칭하기로 한다.

그리고 이러한 커브드 글래스의 이면에는, 전류값의 변화 또는 접촉 압력의 감지 등에 기초하여, 터치되는 지점을 감지하는 터치패드 기능을 구현하기 위한 패치패드 부분이 구비된다. 이러한 터치패드 부분은 예를 들면 ITO 증착층과, 이러한 증착층을 인쇄회로기판(PCB)과 전기적으로 연결하기 위한 실버페이스트층이 형성된다.

그러나 이와 같은 터치 윈도우 글래스 이면의 부분이 사용자에게 노출시키지 않도록 하기 위하여, 터치 윈도우 글래스의 이면에는 정해진 모양을 가지는 인쇄가 수행된다. 여기서 상술한 바와 같은 2D 글래스에 있어서는 비교적 간단하게 인쇄를 수행할 수 있지만, 최근에 출시되고 있는 3D 글래스에 위에서 설명한 인쇄층을 형성하는 것은 입체적인 구조상 간단한 것이 아니라고 할 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래에는, 2D 글래스, 즉 평면 글래스를 가공한(S 10) 다음에, 이러한 평면 글래스를 3D 글래스, 즉 커브드 글래스로 가공한다(S 14). 그리고 곡면을 가지도록 가공된 3D 글래스의 일측면에 소정 패턴의 인쇄를 수행하고 있는 것이다. 그러나 곡면을 가지는 3D 글래스는 실질적으로 인쇄하는데 많은 어려움이 있을 수밖에 없다. 그리고 상용화된 기술로써는, 예를 들면 복잡한 구조를 가지는 인쇄장치를 이용하여 커브드 글래스의 일측면에 소정 패턴을 인쇄하고 있는 것이다.

그리고 본 출원인에 의하여 출원되고 등록된 한국 특허 제10-1449363호에 의하여 제안된 기술을 살펴보면, 3D 가공된 글래스를, 일정한 힘(흡입력)을 이용하여 평면화 시킨 후 인쇄를 수행하고 있다. 그러나 이와 같은 기술에서도, 글래스를 3D 가공이 완료된 후, 인쇄를 수행하는 것이라고 할 수 있어서, 실질적으로는 커브드 글래스를 평판화하기 위하여 소정의 장치를 필요로 하는 등의 불편함은 있다.

본 발명은 이와 같은 단점을 해결하기 위한 것으로, 커브드 글래스의 인쇄를 위한 별도의 장치를 필요로 하지 않으면서도 효율적으로 인쇄된 휴대용 단말기의 커브드 글래스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 본 발명의 목적은 실질적으로 평면 인쇄를 수행하는 종래의 장치를 이용할 수 있어서 별도의 3D인쇄 설비에 대한 필요가 없어서, 실질적으로 가장 경제적으로 생산할 수 있는 것을 의미한다고 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 적어도 일부가 곡면 부분을 가지는 단말기의 커브드 터치 윈도우 글래스를 제조하는 방법으로써; 완성되는 커브드 글래스의 정해진 치수로 변형될 수 있는 치수를 가지도록 평면 글래스를 가공하는 평면 글래스 가공과정과; 상기 평면 글래스의 이면에, 세라믹 잉크를 이용하여 소정의 문양을 인쇄하는 인쇄과정; 그리고 인쇄가 완료된 평면 글래스를 고온 분위기 하에서 상부금형 및 하부금형에 의하여, 적어도 일부분에 곡면이 형성되도록 커브드 글래스를 성형하는 커브드 글래스 성형과정으로 구성된다. 그리고 평면 글래스 가공과정에서, 가공되는 평면 글래스의 평면 상에서의 치수는, 완성된 커브드 글래스의 곡면을 따라 측정되는 칫수에 비하여 짧게 설정된다. 또한 인쇄과정에서의 세라믹잉크는, 커브드 글래스 성형과정에서의 고온에 견딜 수 있는 내열성 잉크이다.

그리고 바람직하기로는, 상기 인쇄과정은 내장된 카메라의 렌즈가 장착되는 부분이 인쇄되지 않는 비인쇄부분을 제외하고 인쇄를 수행하고; 상기 비인쇄부분은, 커브드 글래스 성형과정에서 변형될 형상을 고려하여 커브드 글래스의 곡면 부부의 실제 형상과 상이한 치수를 가지고 있다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 제조 방법에 의하면, 3D 글래스를 제조하는 과정에서 2D 상태에서 인쇄를 수행함으로써, 실질적으로 아주 편리하면서도 효과적이고, 더욱이 경제적으로 3D 글래스를 제조할 수 있게 되는 효과를 기대할 수 있다. 이러한 점은 실질적으로 휴대용 단말기의 터치윈도우 글래스를 가장 경제적으로 제조할 수 있다는 점과 동일한 의미를 가진다고 할 수 있다.

그리고 본 발명에 의하면, 3D 글래스의 곡면 부분에 형성되는 구멍(부품장착공) 및 비인쇄부분(원형의 렌즈에 대응하는 부분)을 가장 정확하게 설계할 수 있게 되어, 완성되는 커브드 글래스의 신뢰도를 최대한 확보할 수 있는 작용효과를 기대할 수 있을 것으로 기대된다.

또한 본 발명에 의하면, 3D 글래스와 접촉하는 부품을 모두 점접촉 또는 선접촉함으로써, 글래스와의 접촉 부분을 최소화하여 고온 분위기에서 인쇄된 잉크에 미칠 수 있는 영향을 최소화하고 있다. 따라서 완성품의 신뢰도를 최대한 확보할 수 있는 작용효과도 기대된다.

도 1은 종래의 인쇄 과정을 보인 플로챠트.
도 2는 본 발명의 인쇄 과정을 개괄적으로 보인 플로챠트.
도 3은 본 발명의 커브드 글래스의 예시도.
도 4는 본 발명의 커브드 글래스 성형과정에 대한 예시도.

다음에는 도면에 도시된 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 단말기용 글래스의 가공방법은, 평면 글래스(2D 글래스)를 가공하는 과정(S 22)으로부터 시작된다. 여기서 평면 글래스를 가공한다고 함은 실질적으로 정해진 사양을 가지는 최종 제품에 대응하는 칫수를 가지는 평면글래스를 완성하는 것을 의미한다.

따라서 이러한 제22과정에서는, 외형에 대응하는 가로 및 세로의 치수가 정해지고 이에 따라 절단되어야 함은 물론이고, 단말기 내부에 장착되는 스피커에서 발생하는 음을 전면으로 전달하기 위한 스피커장착공도 성형되어야 한다. 여기서 커브드 글래스(3D 글래스)의 최종 치수는 이미 정해져 있다.

그리고 제22과정에서의 평면 글래스는, 평면 상태에서 상술한 스피커장착공이 성형되어야 한다. 여기서 주의하지 않으면 안되는 것은, 2D 상태에서 스피커장착공을 성형한 후, 커브르 글래스로 가공하면 치수가 변하게 된다는 점이다. 즉, 최종 제품(커브드 글래스)의 치수를 기준으로 평면 그래스에서 스피커장착공(30)을 성형하게 되면, 글래스가 곡면으로 성형되는 과정에서 변형되어 원래의 치수보다 커지게 된다. 참고로 도 3에는 최종 제품(커브드 글래스)가 예시되어 있다.

따라서 최종 커브드 글래스의 곡면에서의 스피커장착공(30)의 크기를 측정하고, 이러한 크기를 기준으로 하여 곡률과의 관계를 고려하여, 평면 글래스에서의 스피커 장착공(30)의 치수를 계산하여야 한다. 본 명세서에서 치수라고 함은, 곡면을 가지는 방향으로의 치수를 의미하는 것이고, 예를 들어 도 3에서와 같이 세로 방향으로 단부에서 곡면이 형성된다면 스피커장착공(30)의 세로 방향의 치수를 의미한다.

일반적으로 평면글래스에서 스피커장착공의 치수가 A로 가공되면, 후술하는 곡면 성형과정에서 커브드 글래스로 가공된 후의 스피커장착공의 치수는 A+α가 되는 점에 유의해야 한다. 따라서 상기 제22과정에서 스피커장착공의 치수는, 곡면 성형과정에서 변형되는 치수를 고려하여 설정되어야 할 것임은 당연하다.

예를 들면 곡면을 형성하고 있는 커브드 글래스의 곡면 거리는 설계 프로그램인 캐드 프로그램을 통하여 쉽게 알 수 있을 것이다. 그리고 평면에서 곡면으로 변형되는 스피커장착공의 치수는 곡률에 따라서 상이하기 때문에, 곡률을 고려하여 변형되어 곡면 상태가 되었을 때 정확한 치수를 가지도록 설정되어야 한다. 즉, 곡면 형상에서 정확한 원이 될 수 있도록 성형되어야 할 것이다.

일반적으로 단말기의 전면을 형성하는 글래스에는 다수의 구멍이 성형되는 경우가 많은데, 예를 들면 스피커의 장착을 위한 스피커장착공을 들 수 있고, 그 외에도 홈키라고 불리는 일종의 버튼을 사용자가 누르기 위한 홈키 장착공을 들 수도 있다. 따라서 위에서는 스피커 장착공으로 칭하였으나, 이하에서는 도면 부호 30으로 표시한 것을, 커브드 글래스에서 구멍으로 성형되어야 하는 부품장착공이라고 칭하기로 한다.

위에서는 커브드 글래스가 만들어질 때, 부품장착공(30)의 치수가 변형되는 것으로 설명되고 있지만, 실질적으로는 글래스의 세로 방향(곡면을 가지고 있는 방향)으로의 치수도 변한다는 것은 당업계의 전문가에게 있어서는 당연히 알 수 있는 것이라고 할 수 있고, 실질적으로는 곡면을 가지고 있는 방향으로의 글래스의 길이가 변하는 것이기 때문에, 곡면을 형성하는 범위 내에 있는 부품장착공(30)의 치수가 변하는 것이라고 할 수 있다.

이와 같이 상기 제22과정을 통하여 완성되는 평면 글래스는, 변형을 고려한 부품장착공(30) 및 세로 방향(본 실시예에서는 세로 방향으로 상단부에 곡면을 구비하고 있는 글래스에 대한 것임)의 치수 및 정해진 가로 방향의 치수를 가지는 평면 상의 것이다. 이와 같이 제22과정에서, 평면 글래스의 가공이 완료되면, 다음에는 제24과정에서 인쇄과정이 수행된다.

즉, 본 발명에서는, 커브드 글래스의 인쇄가 평면 상태에서 진행될 수 있기 때문에, 3D 글래스의 인쇄를 위한 복잡하고 고가의 인쇄장치를 필요로 하지 않게 되는 작용효과를 기대할 수 있는 것이라고 할 수 있다. 따라서 상기 인쇄과정(S 24)에서는 현재 널리 상용화되어 있는 2차원 인쇄장치를 이용하여 인쇄할 수 있는데, 예를 들며 실크스크린 인쇄 방법으로 인쇄하는 것이 가능할 것이다.

단, 이러한 인쇄과정에서는, 그 후에 수행되는 커브드 글래스 성형과정(S 26)에서 수행되는 고온 분위기를 고려하여야 한다. 즉 제26과정은, 평면 글래스를 커브드 글래스로 성형하는 과정인데, 이는 유리가 변형 가능한 고온 분위기에서 진행된다. 따라서 상기 인쇄과정에서 인쇄된 부분이 고온 환경에서 손상되거나 변형되지 않아야 한다.

이러한 인쇄과정 이후에 진행되는 커브드 글래스 성형과정(S 26)에서, 인쇄된 부분의 손상을 방지하기 위해서는 세라믹 잉크와 같은 내열성 잉크를 사용해야 한다. 그리고 인쇄과정에서도 인쇄된 인쇄층의 변형이 있기 때문에 다음과 같은 점에 유의해야 한다.

도 3에서 도면 부호 34로 도시한 것은, 단말기에 내장된 카메라의 렌즈가 위치하는 것으로, 카메라용 비인쇄 부분이다. 이러한 비인쇄부분(34)에 인쇄가 진행되면 카메라의 사진 촬영이 불가능하기 때문에 인쇄하지 않은 상태로 비워두어야 한다. 그리고 이러한 카메라용 비인쇄부분은 실질적으로 원형의 렌즈를 고려하여 원형을 이루어야 한다.

그러나 제24과정의 인쇄에 있어서는, 실질적으로 평판 글래스의 이면에 인쇄를 수행하여 인쇄층(36)을 형성하는 것이다. 따라서 커브드 글래스를 형성하는 과정이 진행되기 전인, 제24과정에서는 원형으로 인쇄되는 것은 바람직하지 못하다. 즉 후술하는 커브드 글래스 성형과정(S 26)에 의하여 곡면으로 성형된 후에 원형을 이룰 수 있도록 해야 한다.

이를 위해서, 평판 글래스에 인쇄를 수행하는 제24과정에서는, 이후의 과정에서 곡면이 성형되는 축 방향으로 치수가 더 커지는 점을 고려하여, 곡면이 형성되는 방향으로 단축을 가지는 타원형을 이루는 비인쇄부분(34)을 남겨 둔 상태로 인쇄가 수행되어야 할 것이다. 이와 같이 평판 글래스에서 인쇄를 수행하는 경우에는, 그 후에 진행되는 커브드 글래스 성형과정(S 26)이 이루어진 후 원형이 될 수 있도록 비인쇄부분(34)을 남겨두고 인쇄를 수행하게 된다.

이상에서 설명한 제22과정 및 제24과정에 대하여 정리하면, 상기 평면 글래스 가공과정은 곡면 부분에 형성되는 부품장착공을 성형하는 과정을 포함히고 있음을 알 수 있다. 여기서 상기 부품장착공 성형과정은, 커브드 글래스 성형과정에서 변형될 형상을 고려하여 커브드 글래스의 곡면 부분의 실제 형상과 상이한 치수를 가지도록 성형하는 것임을 알 수 있다.

그리고 상기 인쇄과정은, 내장된 카메라의 렌즈가 장착되는 부분이 인쇄되지 않는 비인쇄부분을 제외하고 인쇄를 수행하게 되는데, 이러한 비인쇄부분은, 커브드 글래스 성형과정에서 변형될 형상을 고려하여 커브드 글래스의 곡면 부부의 실제 형상과 상이한 치수를 가지는 것이라고 할 수 있다.

그리고 이와 같이 인쇄가 수행된 후에는, 제26과정에서 유리의 적어도 일부를 곡면 형상으로 변형시키는 커브드 글래스 성형과정이 진행된다. 이러한 커브드 글래스 성형 과정은, 여러 가지 다양한 방법으로 진행될 수 있을 것이다. 예를 들면 인쇄가 완료된 평면글래스를, 고온 분위기에서 상부금형과 하부금형 사이에서 원하는 곡면을 가지도록 성형하는 것도 가능하다. 이와 같이 상부금형과 하부금형을 이용하여, 곡면 부분을 구비하고 있는 커브드 글래스로 성형하는 것은 실질적으로 현재 이용되고 있는 것이라고 할 수 있다.

여기서 유리의 적어도 일부를 곡면화한다는 것은, 실질적으로 유리가 변형될 수 있는 고온 분위기 하에서 이루어짐을 의미한다. 더욱이 이러한 커브드 글래스 성형과정 이전의 과정에서, 글래스에는 인쇄층(36)이 이미 성형되어 있기 때문에 고온에 의하여 인쇄층(36)이 변하거나 손상되지 않도록 하는 것이 필요하다고 할 수 있다.

따라서 커브드 글래스 성형과정에서는, 인쇄층(36)이 외부의 부재 또는 장치와 접촉하는 것이 최대한 방지될 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하다고 할 수 있다. 이렇게 커브드 글래스를 형성하는 바람직한 실시예에 대하여 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다.

도시된 바와 같이, 터치 윈도우 글래스(G)는, 상부금형의 지지부(32,34)와 하부금형의 지지부(42,44)에 의하여 지지되고 있다. 여기서 상부금형의 지지부(32,34) 및 하부금형의 지지부(42,44)는, 상기 글래스(G)와 점 접촉을 하도록 구성하는 것이 접촉 면적의 최소화에서는 유리할 것이다. 그러나 다수의 점 접촉 보다는 하나의 선접촉을 통하여 글래스(G)를 지지하는 것이 금형의 제조 및 경제적인 측면에서 더욱 바람직하다고 할 수 있다.

따라서 상부 금형 지지부(32,34)는 각각 직선형상의 돌출부로 성형되어 글래스(G)와 각각 선접촉을 하도록 구성하고, 하부금형 지지부(42,44)도 각각 직선 형상의 돌출부로 성형되어 글래스(G)와 각각 선접촉하도록 구성되는 것이 바람직하다. 그리고 이와 같은 각각의 지지부에 의하여 상부금형과 하부금형 사이에서 지지되고 있는 글래스(G)는, 곡면을 형성하고자 하는 부분의 단부에서, 일정한 하중체(52)에 의하여 힘을 받게 된다.

이러한 하중체(52)도 글래스(G)와 선접촉을 수행하도록 선형의 돌출 부분이 접촉하면서 일정한 힘으로 글래스(52)를 가압하게 된다. 그리고 이와 같은 상부금형 및 하부금형은 일정한 고온 챔버 내부에 설치되어 있고, 제26과정은 글래스가 변형될 수 있는 고온 환경에서 진행된다. 따라서 상기 하중체(52)가 글래스(G)의 일단부를 가압하게 되면, 글래스(G)의 일측 단부는 도 3의 (b)도시한 바와 같이 곡면부(Gc)가 성형된다.

도시한 실시예에 있어서는, 터치 윈도우 글래스(G)는, 상단부의 일부가 곡면부(Gc)를 가지는 실시예라고 할 수 있다. 그리고 단말기에서 이와 같은 곡면부(Gc)는, 다수 부분에 형성되는 것도 가능함은 물론이고, 예를 들면 상단부분 및 하단부분이 서로 대칭으로 곡면부를 형성할 수도 있다. 또는 상술한 글래스(G)와 같이 단말기 전체가 일정한 곡면 형상을 가지도록 구성하는 것도 가능할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명은 평면 글래스 상태에서 인쇄까지 완료한 후, 글래스의 적어도 일부를 곡면화시키는 과정을 가지도록 구성하는 것을 기본적인 기술적 착상으로 하고 있다. 그리고 본 발명의 기술적 주제 내에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 여러 가지 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 보호범위는 첨부한 특허청구의 범위에 기재된 바에 의하여 해석되어야 할 것임도 자명하다.

32, 34 ..... 상부금형 지지부
42, 44 ..... 하부금형 지지부
52 ..... 하중체

Claims (2)

1. 적어도 일부가 곡면 부분을 가지는 휴대용 단말기의 커브드 터치 윈도우 글래스를 제조하는 방법으로써:
   완성되는 커브드 글래스의 정해진 치수로 변형될 수 있는 치수를 가지도록 평면 글래스를 가공하는 평면 글래스 가공과정과;
   2차원 인쇄장치를 이용하여, 상기 평면 글래스의 이면에 세라믹 잉크와 같은 내열성 잉크로 소정의 문양을 인쇄하는 인쇄과정; 그리고
   인쇄가 완료된 평면 글래스를 고온 분위기 하에서 상부금형 및 하부금형에 의하여, 적어도 일부분에 곡면이 형성되도록 커브드 글래스를 성형하는 커브드 글래스 성형과정으로 구성되고;
   상기 평면 글래스 가공과정에서, 가공되는 평면 글래스의 평면 상에서의 치수는, 완성된 커브드 글래스의 곡면을 따라 측정되는 칫수에 비하여 짧게 설정되고;
   상기 커브드 글래스 성형과정은, 상기 상부금형과 하부금형에 직선형상의 돌출부로 성형되는 상부금형 지지부 및 하부금형 지지부가 상기 평면 글래스의 양 면에서 각각 선 접촉하도록 구성하면서, 상기 상부금형 지지부 및 하부금형 지지부에 의하여 상부금형과 하부금형 사이에서 지지되고 있는 상기 평면 글래스는, 곡면을 형성하고자 하는 부분의 단부에서 일정한 하중체에 의하여 힘을 받되, 상기 하중체도 상기 평면 글래스와 선접촉을 수행하도록 선형의 돌출 부분이 접촉하면서 일정한 힘으로 상기 평면 글래스를 가압하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 터치윈도우 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 인쇄과정은 내장된 카메라의 렌즈가 장착되는 부분이 인쇄되지 않는 비인쇄부분을 제외하고 인쇄를 수행하고;
   상기 비인쇄부분은, 커브드 글래스 성형과정에서 변형될 형상을 고려하여 커브드 글래스의 곡면 부부의 실제 형상과 상이한 치수를 가지는 휴대용 단말기의 터치윈도우 제조방법.

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