KR102083368B1 - Apparatus and method for forming an image inside a transparent substrate and a transparent substrate manufactured using the same - Google Patents

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KR102083368B1
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laser
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이은영
박승태
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주식회사 티케이랩스
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이은영
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Abstract

An apparatus and a method for forming an image inside a transparent substrate and a transparent substrate manufactured by using the same can form a desired image and color inside the transparent substrate while preventing damage to the transparent substrate due to thermal stress by controlling electrical and operating parameters of a laser according to the characteristic values of the transparent substrate and a reflector. Therefore, as the image is formed inside the transparent substrate, problems such as image scratching, fingerprint pollution, and poor image sharpness do not occur. As the image is formed inside the transparent substrate, when the apparatus and the method are applied to, for example, cover glass of a portable mobile device having a touch function, the apparatus and the method do not cause a decrease in the touch recognition rate thereof. The apparatus and the method do not reduce productivity by forming the image inside the cover glass by using the laser and the reflector without removing a transparent protective film attached to the cover glass even in a manufacturing process.

Description

투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치 및 방법 그리고 이를 이용하여 제조된 투명 기판{APPARATUS AND METHOD FOR FORMING AN IMAGE INSIDE A TRANSPARENT SUBSTRATE AND A TRANSPARENT SUBSTRATE MANUFACTURED USING THE SAME}Apparatus and method for forming an image inside a transparent substrate and a transparent substrate manufactured using the same.

본 발명은 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치 및 방법 그리고 이를 이용하여 제조된 투명 기판에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for forming an image inside a transparent substrate and a transparent substrate manufactured using the same.

일반적으로 디스플레이 패널을 갖는 휴대용 모바일 기기, 예를 들어 스마트폰이나 타블렛 PC 등은 디스플레이 패널을 보호하기 위해 투광성 재질의 커버 글라스(cover glass)를 디스플레이 패널의 전면에 장착한다. 도 1의 (a)에 예시된 바와 같이, 디스플레이 패널(10)의 전면에 커버 글라스(12)가 장착된다. 또는 도 1의 (b)에 예시된 바와 같이, 디스플레이 패널(10)의 전면으로 터치 패널(14)과 커버 글라스(12)가 순차적으로 적층되어 장착된다. 일반적으로 커버 글라스(12)는 광 투과율이 높은 강화 유리를 사용한다.In general, a portable mobile device having a display panel, for example, a smartphone or a tablet PC, mounts a cover glass made of a light-transmissive material on the front surface of the display panel to protect the display panel. As illustrated in FIG. 1A, a cover glass 12 is mounted on the front surface of the display panel 10. Alternatively, as illustrated in FIG. 1B, the touch panel 14 and the cover glass 12 are sequentially stacked and mounted on the front surface of the display panel 10. In general, the cover glass 12 uses tempered glass having a high light transmittance.

대부분의 휴대용 모바일 기기는 그 본체를 보호하기 위해서 플라스틱, 고무 또는 메탈 재질의 케이스를 부가적으로 사용한다. 이러한 케이스는 휴대용 모바일기기를 사용함에 있어 다양한 디자인을 적용하여 본인만의 개성을 표출하는 용도로 사용되고 있다. 그러나, 휴대용 모바일 기기의 디스플레이 패널의 전면에 장착되는 커버 글라스(12)는 시야성과 투명성, 고감도 터치 인식율을 확보해야하므로, 휴대용 모바일 기기용 케이스와 같이 다양한 개성 표출을 위한 디자인 적용이 어렵다.Most portable mobile devices additionally use a plastic, rubber or metal case to protect the body. These cases are used for expressing your own personality by applying various designs when using a portable mobile device. However, the cover glass 12 mounted on the front of the display panel of the portable mobile device must secure visibility, transparency, and high sensitivity of touch recognition, so it is difficult to apply a design for expressing various personalities such as a case for a portable mobile device.

게다가 커버 글라스(12)는 그 두께가 매우 얇기 때문에 이미지 구현을 위한 화학적 처리 방식의 인쇄나 코팅이 어렵다. 이러한 어려움으로 레이저를 이용한 이미지 구현을 시도하려고 노력하고 있으나 두께가 얇은 강화 유리의 경도를 유지하면서 이미지나 칼라를 구현하지 못하고 있는 실정이다.In addition, since the cover glass 12 is very thin, it is difficult to print or coat a chemical treatment method for realizing an image. Due to these difficulties, an attempt is made to implement an image using a laser, but the image or color is not realized while maintaining the hardness of the thin tempered glass.

한편, 강화 유리나 투명 수지 필름 등과 같은 투명 기판에 레이저를 이용한 인쇄 방식은 투명 기판의 표면을 음각으로 헤칭하여 이미지와 로고를 표기한다. 그런데 이러한 표면 음각 헤칭 방식은 투명 기판의 표면에 이미지를 구현함으로써 나타나는 현상, 예컨대 이미지 스크래치, 지문 오염, 이미지 선명도 저하 등이 발생한다.On the other hand, in a printing method using a laser on a transparent substrate such as tempered glass or a transparent resin film, the surface and the logo of the transparent substrate are hatched to engrave images and logos. However, such a surface engraved hatching method occurs by implementing an image on the surface of a transparent substrate, for example, image scratch, fingerprint contamination, and deterioration of image clarity.

특히, 터치 인식이 필요한 커버 글라스 같은 경우에는 터치인식 민감도가 낮아 질 수 있어서 사용이 어렵다는 단점이 있다. 또한, 얇은 투명 기판에 레이저로 이미지 구현시, 레이저 사용시 발생하는 열응력 집중에 의해, 투명 기판의 경도가 악화되어 파손되는 문제점이 발생한다.In particular, in the case of a cover glass that requires touch recognition, there is a disadvantage in that it is difficult to use since the sensitivity of touch recognition may be lowered. In addition, when the image is implemented with a laser on a thin transparent substrate, there is a problem that the hardness of the transparent substrate is deteriorated and damaged by concentration of thermal stress generated when using the laser.

휴대용 모바일 기기의 커버 글라스는 제조 과정에서 디스플레이 패널에 장착되기 전까지는 보호 필름이 장착된 상태로 다루어 지기 때문에 만약 커버 글라스 표면에 레이저를 이용한 인쇄 공정이 추가된다면 보호 필름을 제거 한 후 진행되고 인쇄 이후에 다시 보호 필름을 부착해야 하기 때문에 작업성이나 생산성이 저하되어 원가 상승을 유발할 수밖에 없는 문제점이 발생된다.Since the cover glass of a portable mobile device is handled in a state where a protective film is mounted until it is mounted on a display panel in the manufacturing process, if a printing process using a laser is added to the surface of the cover glass, the protective film is removed before printing. Since it is necessary to attach the protective film again, workability and productivity are lowered, which leads to a problem inevitably leading to cost increase.

대한민국 공개특허공보 10-2019-0099178 (2019년 08월 26일)Republic of Korea Patent Publication 10-2019-0099178 (August 26, 2019) 대한민국 등록실용신안공보 20-0301357 (2003년 01월 06일)Republic of Korea Utility Model Publication 20-0301357 (January 06, 2003)

본 발명의 목적은 투명 기판의 내부에 레이저를 이용하여 이미지를 형성하되 투명 기판과 반사판의 특성 값에 따라 레이저의 전기적 파라미터와 동작 파라미터를 제어하여 열응력에 의한 투명 기판의 손상을 방지하는 경도를 확보함과 아울러 원하는 이미지와 칼라를 구현할 수 있는 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치 및 방법 그리고 이를 이용하여 제조된 투명 기판을 제공하는데 있다.The object of the present invention is to form an image using a laser inside the transparent substrate, but to control the electrical parameters and operating parameters of the laser according to the characteristic values of the transparent substrate and the reflector to prevent the hardness of the transparent substrate from being damaged by thermal stress. It is to provide an apparatus and method for forming an image inside a transparent substrate capable of realizing a desired image and color as well as securing a transparent substrate manufactured using the same.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치는 투명 기판의 일면에 배치되는 반사판; 레이저 빔 발생부와 광학계를 포함하는 레이저 빔 모듈; 레이저 전기적 파라미터 데이터와 레이저 동작 파라미터 데이터가 저장된 메모리; 상기 레이저 빔 발생부의 전기적 파라미터를 조절하는 레이저 전기기적 파라미터 조절 회로; 상기 레이저 빔 모듈의 동작 파라미터를 제어하는 레이저 동작 파라미터 제어 메커니즘; 및 상기 투명 기판의 특성과 상기 반사판의 특성 그리고 상기 투명 기판의 내부에 형성될 이미지 특성에 따라서 선택되는 상기 레이저 전기적 파라미터와 상기 레이저 동작 파라미터 데이터에 기반하여 상기 레이저 전기적 파라미터 조절 회로와 상기 레이저 동작 파라미터 제어 메커니즘을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 레이저 빔 모듈에서 발생된 레이저 빔이 상기 투명 기판을 통과하고 상기 반사판에 의해 반사되면서 상기 투명 기판의 내부에 이미지가 형성된다.One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to an apparatus for forming an image inside the transparent substrate. An apparatus for forming an image inside a transparent substrate of the present invention includes a reflector disposed on one surface of a transparent substrate; A laser beam module including a laser beam generator and an optical system; A memory in which laser electrical parameter data and laser operation parameter data are stored; A laser electromechanical parameter control circuit that adjusts the electrical parameters of the laser beam generator; A laser operation parameter control mechanism for controlling operation parameters of the laser beam module; And the laser electrical parameter control circuit and the laser operation parameter based on the laser electrical parameter and the laser operation parameter data selected according to the characteristics of the transparent substrate, the characteristics of the reflector, and the image characteristics to be formed inside the transparent substrate. It includes a control unit for controlling the control mechanism, the laser beam generated by the laser beam module under the control of the control unit passes through the transparent substrate and is reflected by the reflector to form an image inside the transparent substrate.

상기 장치의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 빔 발생부에서 발생되는 레이저 빔은 300Nm ~ 355Nm 범위의 파장 영역대의 자외선 레이저이다.In one embodiment of the device, the laser beam generated by the laser beam generator is an ultraviolet laser in a wavelength range of 300Nm to 355Nm.

상기 장치의 일 실시예에 있어서, 상기 투명 기판은 적어도 하나의 일 측면 또는 양측 면에 보호필름이 부착된 상태에서 레이저 빔이 조사되어 이미지가 형성된다.In one embodiment of the device, the transparent substrate is irradiated with a laser beam while a protective film is attached to at least one side or both sides to form an image.

상기 장치의 일 실시예에 있어서, 상기 반사판은 평탄도가 0.05mm 이하이다.In one embodiment of the device, the reflector has a flatness of 0.05 mm or less.

상기 장치의 일 실시예에 있어서, 상기 반사판은 광택도가 #10,000 mesh 이상이다.In one embodiment of the device, the reflector has a glossiness of at least # 10,000 mesh.

상기 장치의 일 실시예에 있어서, 상기 투명 기판의 내부에 이미지가 형성되는 영역은 상기 투명 기판의 두께를 기준으로 중심선에서 +/- 30% 이내 영역에서 구현된다.In one embodiment of the device, an area in which an image is formed inside the transparent substrate is implemented in an area within +/- 30% of the center line based on the thickness of the transparent substrate.

상기 장치의 일 실시예에 있어서, 상기 투명 기판의 내부에 형성되는 이미지의 헤칭값은 0.03mm ~ 0.09mm 범위의 값을 갖는다.In one embodiment of the device, the hatching value of the image formed inside the transparent substrate has a value in the range of 0.03mm to 0.09mm.

상기 장치의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 빔의 초점 위치는 상기 투명 기판에 대향된 상기 반사판 표면을 기준으로 상하 4mm 이하에서 형성된다.In one embodiment of the device, the focal position of the laser beam is formed below 4 mm above and below the surface of the reflector facing the transparent substrate.

상기 장치의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 빔의 조사 각도는 40도 ~ 50도 범위에서 교차한다.In one embodiment of the device, the irradiation angle of the laser beam intersects in the range of 40 degrees to 50 degrees.

본 발명의 다른 일면은 상기 투명 기판 내부에 이미지를 형성 위한 장치에 의해 제조된 투명 기판이다.Another aspect of the present invention is a transparent substrate manufactured by an apparatus for forming an image inside the transparent substrate.

본 발명의 또 다른 일면은 상기 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치를 이용한 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 방법에 있어서, 상기 투명 기판 내부에 형성될 이미지 데이터를 로드하는 단계; 상기 투명 기판과 상기 반사판의 특성 값을 로드하는 단계; 상기 이미지 데이터와 상기 투명 기판 및 상기 반사판의 특성 값에 따라 해당되는 레이저 전기적 파라미터와 레이저 동작 파라미터를 로드하는 단계; 및 로드된 레이저 전기적 파라미터 및 레이저 동작 파마미터에 기반하여 상기 레이저 모듈을 제어하여 상기 투명 기판의 내부에 상기 이미지 데이터에 대응하는 이미지를 형성하는 단계를 포함한다.Another aspect of the present invention is a method for forming an image inside a transparent substrate using an apparatus for forming an image inside the transparent substrate, the method comprising: loading image data to be formed inside the transparent substrate; Loading characteristic values of the transparent substrate and the reflector; Loading corresponding laser electrical parameters and laser operation parameters according to the image data and characteristic values of the transparent substrate and the reflector; And controlling the laser module based on loaded laser electrical parameters and laser operation parameters to form an image corresponding to the image data in the transparent substrate.

상기 방법의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 빔 발생부에서 발생되는 레이저 빔은 300Nm ~ 355Nm 범위의 파장 영역대의 자외선 레이저이다.In one embodiment of the method, the laser beam generated by the laser beam generator is an ultraviolet laser in a wavelength range of 300Nm to 355Nm.

상기 장치의 일 실시예에 있어서, 상기 투명 기판은 적어도 하나의 일 측면 또는 양측 면에 보호필름이 부착된 상태에서 레이저 빔이 조사되어 이미지가 형성된다.In one embodiment of the device, the transparent substrate is irradiated with a laser beam while a protective film is attached to at least one side or both sides to form an image.

상기 방법의 일 실시예에 있어서, 상기 반사판은 평탄도가 0.05mm 이하이다.In one embodiment of the method, the reflector has a flatness of 0.05 mm or less.

상기 방법의 일 실시예에 있어서, 상기 반사판은 광택도가 #10,000 mesh 이상이다.In one embodiment of the method, the reflector has a glossiness of # 10,000 mesh or higher.

상기 방법의 일 실시예에 있어서, 상기 투명 기판의 내부에 이미지가 형성되는 영역은 상기 투명 기판의 두께를 기준으로 중심선에서 +/- 30% 이내 영역에서 구현된다.In one embodiment of the method, an area in which an image is formed inside the transparent substrate is implemented in an area within +/- 30% of the center line based on the thickness of the transparent substrate.

상기 방법의 일 실시예에 있어서, 상기 투명 기판의 내부에 형성되는 이미지의 헤칭값은 0.03mm ~ 0.09mm 범위의 값을 갖는다.In one embodiment of the method, the hatching value of the image formed inside the transparent substrate has a value in the range of 0.03mm to 0.09mm.

상기 방법의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 빔의 초점 위치는 상기 투명 기판에 대향된 상기 반사판 표면을 기준으로 상하 4mm 이하에서 형성된다.In one embodiment of the method, the focal position of the laser beam is formed below 4 mm above and below the surface of the reflector facing the transparent substrate.

상기 방법의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 빔의 조사 각도는 40도 ~ 50도 범위에서 교차한다.In one embodiment of the method, the irradiation angle of the laser beam intersects in the range of 40 degrees to 50 degrees.

본 발명의 또 다른 일면은 상기 투명 기판 내부에 이미지를 형성 위한 방법에 의해 제조된 투명 기판이다.Another aspect of the present invention is a transparent substrate manufactured by a method for forming an image inside the transparent substrate.

본 발명의 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치 및 방법 그리고 이를 이용하여 제조된 투명 기판에 의하면, 투명 기판과 반사판의 특성 값에 따라 레이저의 전기적 파라미터와 동작 파라미터를 제어함으로서 열응력에 의한 투명 기판의 손상을 방지하면서 원하는 이미지와 칼라를 투명 기판 내부에 형성할 수 있다. 그러므로 이미지가 투명 기판 내부에 형성됨으로 이미지 스크래치, 지문 오염, 이미지 선명도 저하 등의 문제점이 발생되지 않는다.According to an apparatus and method for forming an image inside a transparent substrate of the present invention and a transparent substrate manufactured using the same, the electrical stress and the operating parameters of the laser are controlled according to the characteristic values of the transparent substrate and the reflector, thereby transparent by thermal stress. The desired image and color can be formed inside the transparent substrate while preventing damage to the substrate. Therefore, since the image is formed inside the transparent substrate, there are no problems such as image scratching, fingerprint contamination, and deterioration of image clarity.

또한, 이미지가 투명 기판의 내부에 형성됨으로, 예를 들어 터치 기능을 갖는 휴대용 모바일 기기의 커버 글라스에 적용될 경우 터치 인식율의 저하를 발생시키지 않는다. 제조 과정에서도 커버 글라스에 부착된 투명한 보호 필름을 제거하지 않고도 레이저와 반사판을 이용하여 커버 글라스 내부에 이미지를 형성 할 수 있어서 생산성을 저하시키지 않는다.In addition, since the image is formed inside the transparent substrate, for example, when applied to a cover glass of a portable mobile device having a touch function, the touch recognition rate does not decrease. Even in the manufacturing process, an image can be formed inside the cover glass by using a laser and a reflector without removing the transparent protective film attached to the cover glass, so that productivity is not reduced.

도 1은 일반적인 디스플레이 패널과 커버 글라스의 조립 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치의 주요 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 투명 기판의 내부에 이미지를 형성하기 위한 반사판의 배치 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치에서 사용되는 레이저 빔의 파장대를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 6 및 도 7은 투명 기판의 내부에 이미지를 형성하는 여러 실시예에 따른 레이저 전기적 파라미터와 레이저 동작 파라미터를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제조 장치 및 방법의 의해 제조된 투명 기판을 커버 글라스로 사용한 스마트 폰의 동작 상태의 예시도이다.
도 10은 본 발명의 제조 장치 및 방법의 의해 제조된 투명 기판을 커버 글라스로 사용한 또 다른 스마트 폰의 예시도이다.1 is a view showing an assembly structure of a general display panel and a cover glass.
2 is a block diagram showing a main configuration of an apparatus for forming an image inside a transparent substrate according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a view showing the arrangement structure of a reflector for forming an image inside the transparent substrate.
4 is a view for explaining a wavelength band of a laser beam used in an apparatus for forming an image inside a transparent substrate according to a preferred embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method for forming an image inside a transparent substrate according to a preferred embodiment of the present invention.
6 and 7 are diagrams for explaining laser electrical parameters and laser operation parameters according to various embodiments of forming an image inside a transparent substrate.
8 and 9 are exemplary views of an operating state of a smart phone using a transparent substrate manufactured by the manufacturing apparatus and method of the present invention as a cover glass.
10 is an exemplary view of another smart phone using a transparent substrate manufactured by the manufacturing apparatus and method of the present invention as a cover glass.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be interpreted as being limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치의 주요 구성을 보여주는 블록도이다.2 is a block diagram showing a main configuration of an apparatus for forming an image inside a transparent substrate according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치(이하, '이미지 형성 장치'로 약칭함)는 투명 기판(50)의 일면에 배치되는 반사판(52), 레이저 빔 발생부(42)와 광학계(44)를 포함하는 레이저 빔 모듈(40), 레이저 전기적 파라미터 데이터(24)와 레이저 동작 파라미터 데이터(26)가 저장된 메모리(22), 레이저 빔 발생부(42)의 전기적 파라미터를 조절하는 레이저 전기기적 파라미터 조절 회로(30), 레이저 빔 모듈(40)의 동작 파라미터를 제어하는 레이저 동작 파라미터 제어 메커니즘(32), 그리고 투명 기판(50)의 내부에 이미지를 형성하기 위해 이들을 제어하는 제어부(20)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, an apparatus for forming an image inside a transparent substrate according to a preferred embodiment of the present invention (hereinafter abbreviated as 'image forming apparatus') is a reflector 52 disposed on one surface of the transparent substrate 50. ), A laser beam module 40 including a laser beam generator 42 and an optical system 44, a memory 22 storing laser electrical parameter data 24 and laser operation parameter data 26, and a laser beam generator An image of the laser electromechanical parameter control circuit 30 for adjusting the electrical parameters of 42, a laser operation parameter control mechanism 32 for controlling the operation parameters of the laser beam module 40, and an image inside the transparent substrate 50 It comprises a control unit 20 to control them to form a.

제어부(20)는 투명 기판(50)의 특성과 반사판(52)의 특성 그리고 투명 기판(50)의 내부에 형성될 이미지 특성에 따라 선택되는 레이저 전기적 파라미터 데이터와 레이저 동작 파라미터 데이터에 기반하여 레이저 전기적 파라미터 조절 회로(30)와 레이저 동작 파라미터 제어 메커니즘(32)을 제어한다. 제어부(20)의 제어에 따라 레이저 빔 모듈(40)에서 발생된 레이저 빔이 투명 기판(50)을 통과하고 반사판(52)에 의해 반사되면서 투명 기판(50)의 내부에 이미지가 형성된다.The control unit 20 is based on laser electrical parameter data and laser operation parameter data selected according to the characteristics of the transparent substrate 50, the characteristics of the reflector 52, and the image characteristics to be formed inside the transparent substrate 50. The parameter adjustment circuit 30 and the laser operation parameter control mechanism 32 are controlled. Under the control of the control unit 20, the laser beam generated by the laser beam module 40 passes through the transparent substrate 50 and is reflected by the reflector 52, thereby forming an image inside the transparent substrate 50.

도 3은 투명 기판의 내부에 이미지를 형성하기 위한 반사판의 배치 구조를 보여주는 도면이다.3 is a view showing the arrangement structure of a reflector for forming an image inside the transparent substrate.

도 3을 참조하여, 레이저 빔을 반사하기 위한 반사판(52)은 레이저 빔이 조사되는 방향에 대향되어 투명 기판(50)의 후면에 배치된다. 그러므로 레이저 빔 모듈(40)에서 투사되는 레이저 빔은 투명 기판(50)을 통과하여 반사판(52)에 의해 반사된다. 반사된 레이저 빔은 반사판(52)의 반사 표면을 기준으로 상하 수mm 범위에서 초점이 형성된다. 예를 들어, 상하 4mm 이하에서 형성된다. 반사된 레이저 빔의 초점 위치는 투명 기판(50)과 반사판(52)의 종류에 따라 그리고 형성하려는 이미지의 칼라 등에 의해 결정된다. 레이저 빔의 조사 각도는 40도 ~ 50도 범위에서 교차하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 3, the reflector 52 for reflecting the laser beam is disposed on the rear surface of the transparent substrate 50 facing the direction in which the laser beam is irradiated. Therefore, the laser beam projected from the laser beam module 40 passes through the transparent substrate 50 and is reflected by the reflector 52. The reflected laser beam is focused in a range of up and down several mm based on the reflective surface of the reflector 52. For example, it is formed below 4 mm above and below. The focal position of the reflected laser beam is determined according to the type of the transparent substrate 50 and the reflector 52, and the color of the image to be formed. It is preferable that the irradiation angle of the laser beam intersects in the range of 40 degrees to 50 degrees.

투명 기판(50)의 내부에 이미지가 형성되는 영역은 투명 기판의 두께를 기준으로 중심선에서 +/- 30% 이내 영역에서 구현된다. 투명 기판(50)의 내부에 형성되는 이미지의 헤칭값은 0.03mm ~ 0.09mm 범위의 값을 갖는 것이 바람직하며, 이미지의 칼라에 따라 적절한 값으로 선택된다. 반사판(52)은 평탄도가 0.05mm 이하인 것이 바람직하며, 광택도는 #10,000 mesh 이상인 것이 바람직하다. The region where the image is formed inside the transparent substrate 50 is implemented in an area within +/- 30% of the center line based on the thickness of the transparent substrate. The hatching value of the image formed inside the transparent substrate 50 is preferably in the range of 0.03 mm to 0.09 mm, and is selected as an appropriate value according to the color of the image. The flatness of the reflector 52 is preferably 0.05 mm or less, and the glossiness is preferably # 10,000 mesh or more.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치에서 사용되는 레이저 빔의 파장대를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining a wavelength band of a laser beam used in an apparatus for forming an image inside a transparent substrate according to a preferred embodiment of the present invention.

도 6을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 형성 장치에 사용되는 레이저 빔은 300Nm ~ 355Nm 범위의 파장 영역대의 자외선 레이저이다. 이 파장대의 레이저 빔은 레이저 빔 발생부(42)에서 발생되어 광학계(44)를 통해서 초점이 제어되면서 투명 기판(50)을 향해서 조사된다.Referring to FIG. 6, the laser beam used in the image forming apparatus according to the preferred embodiment of the present invention is an ultraviolet laser in a wavelength range of 300Nm to 355Nm. The laser beam of this wavelength band is generated by the laser beam generator 42 and is irradiated toward the transparent substrate 50 while focus is controlled through the optical system 44.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.7 is a flowchart illustrating a method for forming an image inside a transparent substrate according to a preferred embodiment of the present invention.

도 7을 참조하여, 본 발명의 이미지 형성 장치는 투명 기판(50)의 내부에 이미를 형성하기 위하여, 제어부(20)는 단계 S10에서 투명 기판(50)의 내부에 형성될 이미지 데이터를 메모리(22)에 로드한다. 이미지 데이터는 다양한 형태의 포맷을 지원하며, 칼라 특성값을 포함한다. 단계 S12에서 투명 기판(50) 및 반사판(52)의 특성값을 로드한다. 단계 S14에서 투명 기판(50) 및 반사판(52)의 각각의 특성값에 해당되는 레이저 전기적/동작 파라미터를 로드한다. 단계 S16에서 레이저 전기적/동작 파라미터 값에 기반하여 레이저 모듈(40)을 제어하여 투명 기판(50)의 내부에 이미지를 형성한다.Referring to FIG. 7, in the image forming apparatus of the present invention, in order to form an image inside the transparent substrate 50, the control unit 20 stores image data to be formed inside the transparent substrate 50 in step S10 ( 22). Image data supports various types of formats and includes color characteristic values. In step S12, the characteristic values of the transparent substrate 50 and the reflector 52 are loaded. In step S14, laser electrical / operation parameters corresponding to respective characteristic values of the transparent substrate 50 and the reflector 52 are loaded. In step S16, an image is formed inside the transparent substrate 50 by controlling the laser module 40 based on the laser electrical / operation parameter value.

도 8 및 도 9는 투명 기판의 내부에 이미지를 형성하는 여러 실시예에 따른 레이저 전기적 파라미터와 레이저 동작 파라미터를 설명하기 위한 도면이다.8 and 9 are views illustrating laser electrical parameters and laser operation parameters according to various embodiments of forming an image inside a transparent substrate.

도 8 및 도 9를 참조하여, 실시예 1에서 실시예 4까지의 다양한 실시예에서와 같이 반사판은 예를 들어, 스틸(steel)이나 구리(Cu)를 이용할 수 있다. 구현하고자 하는 이미지의 색상은 Sliver, Blue, Pink, Gold와 같이 다양한 색상 중에서 선택적으로 구현될 수 있다. 투명 기판(50)과 반사판(52)의 특성값과 구현하고자 하는 이미지 특성 예를 들어 칼라에 따라서 레이저 전기적 파라미터와 동작 파라미터가 선택된다. 예를 들어, 레이저 전기적 파라미터는 레이저 출력 전력값, 전류값, 주파수, Q 펄스값 등이며, 레이저 동작 파라미터는 레이저 조사 각도, 초점 위치, 이미지 헤칭값, 레이저 이동 스피드 등이다.8 and 9, as in the various embodiments of Examples 1 to 4, the reflector may use, for example, steel or copper (Cu). The color of the image to be implemented can be selectively implemented among various colors such as Sliver, Blue, Pink, and Gold. Laser electrical parameters and operating parameters are selected according to the characteristic values of the transparent substrate 50 and the reflector 52 and the image characteristics to be implemented, for example, color. For example, laser electrical parameters are laser output power value, current value, frequency, Q pulse value, etc., and laser operation parameters are laser irradiation angle, focal position, image hatching value, laser movement speed, and the like.

도 8 및 도 9는 본 발명의 제조 장치 및 방법의 의해 제조된 투명 기판을 커버 글라스로 사용한 스마트 폰의 동작 상태의 예시도이다.8 and 9 are exemplary views of an operating state of a smart phone using a transparent substrate manufactured by the manufacturing apparatus and method of the present invention as a cover glass.

도 8을 참조하여, 본 발명의 제조 장치 및 방법에 의해 제조된 투명 기판을 커버 글라스로 사용한 스마트 폰은 동작대기 상태에서 디스플레이 패널이 오프 상태임으로 커버 글라스의 내부에 형성된 이미지가 외부 광에 의해 반사되면서 표시된다. 디스플레이 패널이 온 되면, 디스플레이 패널에서 발생되는 광이 커버 글라스를 통과하기 때문에 커버 글라스의 내부에 형성된 이미지는 나타나지 않게 된다. 또한 도 9에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널의 일부만 사용되면서 동영상이 재생되는 경우에는 동영상이 재생되는 디스플레이 패널의 영역에서는 이미지가 나타나지 않고 그 이외의 영역에서는 이미지가 표시된다. 첨부 도면 도 10에 또 다른 실시 형태의 커버 글라스가 장차 스마트 폰이 예시되어 있다.Referring to FIG. 8, in a smart phone using a transparent substrate manufactured by the manufacturing apparatus and method of the present invention as a cover glass, an image formed inside the cover glass is reflected by external light because the display panel is in an off state in an operation standby state. Is displayed. When the display panel is turned on, since the light generated by the display panel passes through the cover glass, the image formed inside the cover glass does not appear. In addition, as shown in FIG. 9, when only a part of the display panel is used and a video is played, an image does not appear in an area of the display panel where the video is played, but an image is displayed in other areas. In the accompanying drawings, a smart phone is illustrated with a cover glass of another embodiment in the future.

이상에서 설명된 본 발명의 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치 및 방법 그리고 이를 이용하여 제조된 투명 기판의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Apparatus and method for forming an image inside the transparent substrate of the present invention described above and an embodiment of the transparent substrate manufactured using the above are merely exemplary, and have ordinary skill in the art to which the present invention pertains From this, it will be understood that various modifications and other equivalent embodiments are possible. Therefore, it will be understood that the present invention is not limited to the forms mentioned in the above detailed description. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the invention includes all modifications and equivalents and alternatives within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

본 발명의 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치 및 방법 그리고 이를 이용하여 제조된 투명 기판은 휴대용 모바일 기기용 커버 글라스에 효과적으로 적용될 수 있다. 뿐만 아니라, 일반적인 유리 소재를 이용한 제품들이나 투명 합성수지 기판이나 필름 등에도 다양한 형태로 응용이 가능하다.Apparatus and method for forming an image inside the transparent substrate of the present invention and the transparent substrate manufactured using the same can be effectively applied to a cover glass for a portable mobile device. In addition, it can be applied in various forms to products using general glass materials or transparent synthetic resin substrates or films.

10: 디스플레이 패널
12: 커버 글라스
14: 터치 패널
20: 제어부
22: 메모리
24: 레이저 전기적 파라미터 데이터
26: 레이저 동작 파라미터 데이터
30: 레이저 전기적 파라미터 조절 회로
32: 레이저 동작 파라미터 제어 메커니즘
40: 레이저 빔 모듈
42: 레이저 빔 발생부
44: 광학계
50: 투명 기판
52: 반사판10: display panel
12: cover glass
14: Touch panel
20: control unit
22: Memory
24: laser electrical parameter data
26: laser operation parameter data
30: laser electrical parameter control circuit
32: laser operation parameter control mechanism
40: laser beam module
42: laser beam generator
44: optical system
50: transparent substrate
52: reflector

Claims (20)

투명 기판의 일면에 배치되는 반사판;
레이저 빔 발생부와 광학계를 포함하는 레이저 빔 모듈;
레이저 전기적 파라미터 데이터와 레이저 동작 파라미터 데이터가 저장된 메모리;
상기 레이저 빔 발생부의 전기적 파라미터를 조절하는 레이저 전기적 파라미터 조절 회로;
상기 레이저 빔 모듈의 동작 파라미터를 제어하는 레이저 동작 파라미터 제어 메커니즘; 및
상기 투명 기판의 특성과 상기 반사판의 특성 그리고 상기 투명 기판의 내부에 형성될 이미지 특성에 따라서 선택되는 상기 레이저 전기적 파라미터와 상기 레이저 동작 파라미터 데이터에 기반하여 상기 레이저 전기적 파라미터 조절 회로와 상기 레이저 동작 파라미터 제어 메커니즘을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부의 제어에 따라 상기 레이저 빔 모듈에서 발생된 레이저 빔이 상기 투명 기판을 통과하고 상기 반사판에 의해 반사되면서 상기 레이저 빔의 초점 위치가 상기 투명 기판에 대향된 상기 반사판 표면을 기준으로 상하 4mm 이하에서 형성되면서 상기 투명 기판의 내부에 이미지가 형성되는 것을 특징으로 하는 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치.
A reflector disposed on one surface of the transparent substrate;
A laser beam module including a laser beam generator and an optical system;
A memory in which laser electrical parameter data and laser operation parameter data are stored;
A laser electrical parameter control circuit that controls the electrical parameters of the laser beam generator;
A laser operation parameter control mechanism for controlling operation parameters of the laser beam module; And
The laser electrical parameter control circuit and the laser operation parameter control based on the laser electrical parameter and the laser operation parameter data selected according to the characteristics of the transparent substrate, the characteristics of the reflector, and the image characteristics to be formed inside the transparent substrate. It includes a control unit for controlling the mechanism,
Under the control of the control unit, the laser beam generated by the laser beam module passes through the transparent substrate and is reflected by the reflector, so that the focal position of the laser beam is 4 mm up or down based on the surface of the reflector facing the transparent substrate. The apparatus for forming an image inside a transparent substrate, characterized in that an image is formed inside the transparent substrate as it is formed in.
제1항에 있어서,
상기 레이저 빔 발생부에서 발생되는 레이저 빔은 300Nm ~ 355Nm 범위의 파장 영역대의 자외선 레이저인 것을 특징으로 하는 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치.
According to claim 1,
The laser beam generated by the laser beam generating unit is a device for forming an image inside a transparent substrate, characterized in that the ultraviolet laser of the wavelength range of 300Nm ~ 355Nm range.
제1항에 있어서,
상기 투명 기판은 적어도 하나의 일 측면 또는 양측 면에 보호필름이 부착된 상태에서 레이저 빔이 조사되어 이미지가 형성되는 것을 특징으로 하는 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치.
According to claim 1,
The transparent substrate is an apparatus for forming an image inside a transparent substrate, characterized in that an image is formed by irradiating a laser beam while a protective film is attached to at least one side or both sides.
제1항에 있어서,
상기 반사판은 평탄도가 0.05mm 이하인 것을 특징으로 하는 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치.
According to claim 1,
The reflector is a device for forming an image inside the transparent substrate, characterized in that the flatness is 0.05mm or less.
제1항에 있어서,
상기 반사판은 광택도가 #10,000 mesh 이상인 것을 특징으로 하는 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치.
According to claim 1,
The reflector is a device for forming an image inside the transparent substrate, characterized in that the glossiness is more than # 10,000 mesh.
제1항에 있어서,
상기 투명 기판의 내부에 이미지가 형성되는 영역은 상기 투명 기판의 두께를 기준으로 중심선에서 +/- 30% 이내 영역에서 구현되는 것을 특징으로 하는 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치.
According to claim 1,
The image forming area inside the transparent substrate is an apparatus for forming an image inside the transparent substrate, characterized in that implemented in an area within +/- 30% of the centerline based on the thickness of the transparent substrate.
제1항에 있어서,
상기 투명 기판의 내부에 형성되는 이미지의 헤칭값은 0.03mm ~ 0.09mm 범위의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치.
According to claim 1,
Apparatus for forming an image inside the transparent substrate, characterized in that the hatching value of the image formed on the inside of the transparent substrate has a value in the range of 0.03mm ~ 0.09mm.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 레이저 빔 모듈은 복수로 이루어지고, 상기 복수의 레이저 빔 모듈에서 출력되는 레이저 빔의 조사 각도는 40도 ~ 50도 범위에서 교차하는 것을 특징으로 하는 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치.
According to claim 1,
The laser beam module is made up of a plurality of, and the laser beam output from the plurality of laser beam modules is an apparatus for forming an image inside a transparent substrate, characterized in that crossing in the range of 40 degrees to 50 degrees.
제1항 내지 제7항 및 제9항 중 어느 한 항의 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치에 의해 제조된 투명 기판.
A transparent substrate manufactured by an apparatus for forming an image inside the transparent substrate according to any one of claims 1 to 7 and 9.
제1항의 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 장치를 이용한 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 방법에 있어서,
상기 투명 기판 내부에 형성될 이미지 데이터를 로드하는 단계;
상기 투명 기판과 상기 반사판의 특성값을 로드하는 단계;
상기 이미지 데이터와 상기 투명 기판 및 상기 반사판의 특성값에 따라 해당되는 레이저 전기적 파라미터와 레이저 동작 파라미터를 로드하는 단계; 및
로드된 레이저 전기적 파라미터 및 레이저 동작 파라미터에 기반하여 상기 레이저 빔 모듈을 제어하여 상기 레이저 빔의 초점 위치가 상기 투명 기판에 대향된 상기 반사판 표면을 기준으로 상하 4mm 이하에서 형성되어 상기 투명 기판의 내부에 상기 이미지 데이터에 대응하는 이미지를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 방법.
A method for forming an image inside a transparent substrate using an apparatus for forming an image inside the transparent substrate of claim 1,
Loading image data to be formed inside the transparent substrate;
Loading characteristic values of the transparent substrate and the reflector;
Loading corresponding laser electrical parameters and laser operation parameters according to the image data and characteristic values of the transparent substrate and the reflector; And
By controlling the laser beam module based on the loaded laser electrical parameters and laser operation parameters, a focal position of the laser beam is formed below 4 mm above and below the surface of the reflector facing the transparent substrate to form an interior of the transparent substrate. And forming an image corresponding to the image data.
제11항에 있어서,
상기 레이저 빔 발생부에서 발생되는 레이저 빔은 300Nm ~ 355Nm 범위의 파장 영역대의 자외선 레이저인 것을 특징으로 하는 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 방법.
The method of claim 11,
A method for forming an image inside a transparent substrate, characterized in that the laser beam generated by the laser beam generating unit is an ultraviolet laser in a wavelength range of 300Nm to 355Nm.
제11항에 있어서,
상기 투명 기판은 적어도 하나의 일 측면 또는 양측 면에 보호필름이 부착된 상태에서 레이저 빔이 조사되어 이미지가 형성되는 것을 특징으로 하는 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 방법.
The method of claim 11,
The transparent substrate is a method for forming an image inside a transparent substrate, characterized in that an image is formed by irradiating a laser beam with a protective film attached to at least one side or both sides.
제11항에 있어서,
상기 반사판은 평탄도가 0.05mm 이하인 것을 특징으로 하는 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 방법.
The method of claim 11,
The reflector is a method for forming an image inside the transparent substrate, characterized in that the flatness is 0.05mm or less.
제11항에 있어서,
상기 반사판은 광택도가 #10,000 mesh 이상인 것을 특징으로 하는 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 방법.
The method of claim 11,
The reflector is a method for forming an image inside a transparent substrate, characterized in that the glossiness is more than # 10,000 mesh.
제11항에 있어서,
상기 투명 기판의 내부에 이미지가 형성되는 영역은 상기 투명 기판의 두께를 기준으로 중심선에서 +/- 30% 이내 영역에서 구현되는 것을 특징으로 하는 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 방법.
The method of claim 11,
A method for forming an image inside a transparent substrate, characterized in that the region in which the image is formed inside the transparent substrate is implemented in an area within +/- 30% of the centerline based on the thickness of the transparent substrate.
제11항에 있어서,
상기 투명 기판의 내부에 형성되는 이미지의 헤칭값은 0.03mm ~ 0.09mm 범위의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 방법.
The method of claim 11,
A method for forming an image inside a transparent substrate, characterized in that the hatching value of the image formed inside the transparent substrate has a value in the range of 0.03 mm to 0.09 mm.
삭제delete 제11항에 있어서,
상기 레이저 빔 모듈은 복수로 이루어지고, 상기 복수의 레이저 빔 모듈에서 출력되는 레이저 빔의 조사 각도는 40도 ~ 50도 범위에서 교차하는 것을 특징으로 하는 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 방법.
The method of claim 11,
The laser beam module is made of a plurality, the method for forming an image inside a transparent substrate, characterized in that the irradiation angle of the laser beam output from the plurality of laser beam modules crosses in a range of 40 degrees to 50 degrees.
제11항 내지 제17항 및 제19항 중 어느 한 항의 투명 기판 내부에 이미지를 형성하기 위한 방법에 의해 제조된 투명 기판.A transparent substrate manufactured by a method for forming an image inside the transparent substrate according to any one of claims 11 to 17 and 19.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH09192857A (en) * 1995-08-16 1997-07-29 Santa Barbara Res Center Laser beam scribing on glass with using nd:yag laser beam
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