KR20190037731A

KR20190037731A - 다중 곡면 열전사장치

Info

Publication number: KR20190037731A
Application number: KR1020170127363A
Authority: KR
Inventors: 강성국; 한재혁
Original assignee: 강성국
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2019-04-08
Also published as: KR102034930B1

Abstract

본 발명은 다중 곡면을 갖는 제품에 패턴이 입혀진 필름을 열전사하는 다중 곡면 열전사장치에 관한 것으로써, 패턴이 입혀진 필름이 안착되는 제1 스테이지, 다중 곡면을 가진 글라스가 안착되는 제2 스테이지, 상기 제1 스테이지의 필름 또는 제2 스테이지의 글라스의 정렬 상태를 확인하는 검사장치 및 진공 상태에서 패턴이 입혀진 필름을 글라스에 열전사하는 전사장치를 포함하고, 상기 제2 스테이지는 가이드 레일을 따라 제1 스테이지, 검사장치 및 전사장치를 이동한다.

Description

다중 곡면 열전사장치{Thermal transfer equipment for multiple curved surface}

본 발명은 다중 곡면을 갖는 제품에 패턴이 입혀진 필름을 열전사하는 다중 곡면 열전사장치에 관한 것이다.

제품에 디자인 및 기능적 효과를 부여하기 위해, 제품의 테두리에 다중 곡면을 부여한 제품들이 출시되고 있다. 제품의 예로써, 모바일 기기의 영상이 표시되는 윈도우의 외곽에 다양한 패턴을 입힘으로써, 윈도우에 색상과 메탈감을 부여한다. 윈도우에 패턴을 입히기 위해서는 윈도우 글라스에 패턴이 입혀진 필름을 전사하는데, 투명성과 점착성이 우수한 OCA(Optically clear adhesive) 필름을 윈도우 글라스에 합지하여 사용한다. 물론, OCA 필름은 다양한 패턴 입히기 위한 UV 코팅, 색상과 메탈감을 살리기 위한 증착 공정을 거쳐 제조된 후, 윈도우 글라스와 접착된다.

그러나 윈도우 글라스가 다중 곡면을 가짐에 따라 OCA 필름 사용에 한계를 보이는데, 다중 곡면을 갖는 윈도우 글라스에 OCA 필름을 합지 할 경우 곡면 부위에서 얇은 공기층이 형성되거나 점착이 완전하게 이루어지지 않는 등 합지 공정에서 한계를 보이고 있다.

최근 다중 곡면의 윈도우 글라스에 패턴을 입히기 위해, 윈도우 글라스에 직접 패턴을 인쇄하는 방식도 사용되고 있으나, OCA 필름 공정과 같이 디자인적으로 다양한 패턴을 윈도우 글라스에 일일이 직접 인쇄하기는 매우 어렵다.

한편, 대한민국 등록특허 제10-1751732호는 열전사 방식을 사용하여 윈도우 글라스에 패턴이 형성된 필름을 열전사하는 내용이 개시되어 있는데, 구체적으로 윈도우 글라스가 안착되는 지그를 구비하고, 윈도우 글라스의 상면에 패턴이 형성된 잉크층을 정렬한 후, 지그에 열을 공급 및 필름을 압착하여 열전사한다.

대한민국 등록특허 제10-175732호는 이러한 열전사가 가능하도록 필름의 테두리에 복수회에 걸쳐 커팅을 진행하는데, 이러한 필름의 테두리 커팅은 윈도우 글라스의 곡면 부위에 필름층을 구부러질 수 있게 함으로써, 열전사가 정상적으로 이루어지게 한다. 즉, 대한민국 등록특허 제10-175732호는 지그에 놓인 윈도우 글라스보다 상대적으로 온도가 낮은 필름의 테두리는 연성이 낮아 윈도우 글라스와 마주하지 않거나 들뜸으로 잉크층이 제대로 전사되지 않는 것을 방지하기 위해 필름의 테두리에 수회 커팅(cutting)을 수행하는 것이다.

그러나, 필름에 정밀한 위치에 부분적으로 수회 커팅하는 과정은 복잡할 뿐만 아니라 고가의 레이저 커팅기를 필요로 하며, 커팅 라인이 윈도우 글라스를 통해 관찰될 수 있다. 또한, 윈도우 글라스 상면에 놓이 필름을 패드로 가압하여 열전사 하는 과정에서 패드의 가압력에 의해 윈도우 글라스 또는 필름이 움직일 수 있고, 패드의 가압력이 필름 전체 면적에 균일하지 않아 잉크층이 밀려 불량이 발생한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 종래기술은 다중 곡면 윈도우 글라스에 패턴을 입히는 과정에 각각의 문제를 안고 있는 바, 이를 극복할 수 있는 새로운 개념의 다중 곡면 열전사장치가 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1751732호 (다중 곡면 열전사 방법)

이에 본 발명자들은 상기 문제를 해소하기 위해 다각적으로 연구를 수행한 결과, 글라스와 패턴이 입혀진 필름을 각각 진공으로 흡착하여 위치를 고정하고, 열전사시 필름과 글라스의 온도가 각각 다르게 유지될 수 있도록 개별적으로 열을 공급하여 열전사를 수행하면 불량률을 현저히 줄이고 글라스의 정밀한 위치에 패턴을 전사할 수 있음을 밝혀냈다.

따라서, 본 발명의 목적은 글라스의 정밀한 위치에 패턴을 열전사하되, 불량률을 현저히 줄일 수 있는 다중곡면 열전사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 다중곡면 열전사장치는 패턴이 입혀진 필름이 안착되는 제1 스테이지(110), 다중 곡면을 가진 글라스가 안착되는 제2 스테이지(120), 상기 제1 스테이지(110)의 필름 또는 제2 스테이지(120)의 글라스의 정렬 상태를 확인하는 검사장치(130, 150) 및 진공 상태에서 패턴이 입혀진 필름을 글라스에 열전사하는 전사장치를 포함하고, 상기 제2 스테이지(120)는 가이드 레일(K)을 따라 제1 스테이지(110), 검사장치(130) 및 전사장치(140)를 이동한다.

제2 스테이지(120)는 글라스를 진공으로 흡착하여 위치를 고정하고, 글라스에 열을 가하는 제1 지그(122) 및 상기 제1 지그(122)를 수납하는 제2 지그(121)를 포함하고, 제2 지그(121)는 글라스를 덮은 필름의 테두리 중 적어도 일부를 진공으로 흡착하여 필름의 위치를 고정하며 필름에 열을 가함으로써, 글라스에 패턴이 형성된 필름을 포밍(forming)할 수 있다.

제1 지그(122)와 제2 지그(121)의 사이에는 단열부재(127)가 배치되고, 상기 단열부재(127)가 제1 지그(122)와 제2 지그(121) 간의 열전달을 차단할 수 있다. 제1 지그(122)는 글라스의 온도가 100℃~150℃를 유지하도록 글라스에 열을 가하고, 상기 제2 지그(121)는 흡착된 필름의 테두리 온도가 35℃~55℃를 유지하도록 필름에 열을 가할 수 있다. 상기 제2 지그(121)의 상부에는 개구부가 형성되고, 상기 개구부에는 단열부재(127) 및 제1 지그(122)가 수납되되, 제2 지그(121)의 개구부에는 단열부재(127)가 배치되고, 상기 단열부재(127)의 상면에는 제1 지그(122)가 배치되며, 상기 제2 지그(121)의 내측면과 제1 지그(122)의 외측면은 서로 이격되어 마주할 수 있다.

전사장치는 제2 스테이지(120)의 상부를 승하강하고, 글라스가 안착된 제2 스테이지(120)의 상면을 덮어 밀폐하는 챔버(141) 및 상기 챔버(141)와 연결되어 챔버(141)를 승하강시키는 제1 승하강수단(142)을 포함하고, 상기 챔버(141)는 제2 스테이지(120)의 상면을 덮은 후, 챔버(141)의 내부를 진공 상태로 유지할 수 있다.

전사장치는 글라스 상면에 놓인 필름의 상면과 마주하는 탄성패드(143), 상기 탄성패드를 승하강시키는 제2 승하강수단(144) 및 상기 제2 승하강수단(144)이 탄성패드(143)를 가압하는 가압력을 측정하는 로드셀 유닛(145)을 포함할 수 있다.

제2 스테이지(120)는 글라스의 위치를 조절하는 UVW 스테이지(128)를 포함하고, 검사장치(130)는 제1 스테이지(110)의 필름에 형성된 마커를 통해, 필름의 위치정보를 확인하여 제2 스테이지(120)에 송출하고, 상기 제2 스테이지(120)는 UVW 스테이지를 통해 상기 필름의 위치정보와 일치하도록 글라스의 위치를 이동할 수 있다. 검사장치는 필름에 형성된 마커를 통해 필름의 위치를 좌표값으로 산출하고, 필름 좌표값을 제2 스테이지(120)에 송출하는 검사장치(130) 및 글라스의 위치를 좌표값으로 산출하고, 글라스 좌표값을 제2 스테이지(120)에 송출하는 검사장치(150)를 포함하고, 상기 제2 스테이지(120)는 상기 필름 좌표값과 글라스 좌표값을 비교하고, 글라스의 위치를 이동시킬 수 있다.

본 발명에 따른 다중 곡면 열전사장치는 글라스 및 필름의 테두리에 각각 개별적으로 열을 공급하여 필름에 형성된 패턴을 글라스에 열전사함으로써, 다중 곡면을 갖는 글라스에 열전사의 불량률을 현저히 줄일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 다중 곡면 열전사장치는 열전사시 진공 흡착을 통해 글라스와 필름의 위치를 고정하고, 검사장치를 통해 글라스와 필름의 위치를 인식 및 정렬하므로 정밀한 패턴 열전사를 수행하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 곡면 열전사장치의 내부 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 스테이지(110)를 확대한 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제2 스테이지를 확대한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 제1 및 제2 지그의 내부를 보이기 위한 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 검사장치의 좌측에서 바라본 확대도이다.
도 6은 필름의 위치를 확인하기 위해 검사장치로 필름의 마커를 촬영하여 위치를 좌표로 산출하는 이미지이다.
도 7은 제1 스테이지의 필름이 제2 스테이지의 글라스에 안착되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 열전사 과정을 설명하기 위한 전사장치의 내부 구성도이다.
도 9 내지 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 곡면 열전사장치의 수행 순서를 설명하기 위한 도면이다.

본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

"및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및/또는 제3항목"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 또는 제3항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결된다 또는 설치된다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 설치될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결된다 또는 설치된다"라고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 이웃하는"과 "∼에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

한편, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "형성된다, 결합된다, 설치된다"라고 언급된 때에는, 어떤 구성요소와 다른 구성요소가 별도로 마련되어 형성되거나, 결합되거나, 설치된 것뿐만 아니라, 어떤 구성요소와 다른 구성요소가 하나의 몸체인 일체로 된 것도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 다중 곡면 열전사장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 곡면 열전사장치의 구성도이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 곡면 열전사장치(100)는 제1 스테이지(110), 제2 스테이지(120), 검사장치(130, 150) 및 전사장치(140)를 포함한다.

제1 스테이지(110)는 패턴이 입혀진 필름이 안착된다. 도 2는 도 1에 도시된 제1 스테이지(110)를 확대한 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 패턴이 입혀진 필름(F)에는 다중 곡면을 갖는 글라스에 전사하고자 하는 형상모양색상을 표현한 패턴이 잉크층으로 형성될 수 있다.

제1 스테이지(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 180°회전 가능하다. 구체적으로 제1 스테이지(110)는 플레이트(111), 필름고정부(112), 구동수단(113), 샤프트(114)를 포함할 수 있다. 플레이트(111)의 상면에는 필름(F)이 놓이고, 필름고정부(112)가 필름의 위치가 고정한다. 필름(F) 외측의 말단이 필름고정부(112)에 물리적으로 연결될 수도 있고, 이와는 방법으로는 필름고정부(112)가 필름(F)의 외측을 진공으로 흡착하여 위치를 고정할 수 있다.

플레이트(111)는 샤프트(114)와 연결되고, 구동수단(113)은 샤프트(114)를 회전시킨다. 따라서, 플레이트(111)는 상면에 필름(F)이 고정된 상태에서 180°회전하여 필름의 상/하면이 반전될 수 있다. 이러한 플레이트(111)의 회전은 향후 글라스의 상면에 필름을 자동으로 안착시키기 위한 구성이다.

한편 필름(F)에는 필름의 위치를 확인할 수 있는 제1 마커(T1)가 형성될 수 있다. 상기 플레이트(111)는 제1 마커(T1)가 놓이는 위치에 관통홀(h)이 형성될 수 있다. 상기 관통홀(h)은 후술할 검사장치(130)를 통해 필름의 위치를 확인하기 위함이다. 제1 마커(F)를 통해 필름을 위치를 확인하는 방법에 대해서는 후술 하기로 한다.

제2 스테이지(120)의 상면에는 다중 곡면을 가진 글라스가 안착된다. 도 3은 도 1에 도시된 제2 스테이지를 확대한 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 제1 및 제2 지그의 내부를 보이기 위한 단면도이다.

도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 제2 스테이지(120)의 상면에는 다중 곡면을 가진 글라스(G)가 안착된다. 다중 곡면이라 함은 적어도 하나 이상의 곡면을 가리키며 예를 들면 2곡면, 4곡면을 포함한다. 다중 곡면을 가진 글라스의 곡면 부분에 패턴을 열전사 하는 것은 종래기술의 난점에 해당하는데, 열전사에 필요한 열의 전달은 지그 가열-> 글라스 온도 상승-> 필름 온도 상승으로 이루어진다. 그러나 다중 곡면을 가진 글라스는 곡면 부위가 지그로부터 떨어져 있다. 그러면, 곡면 상면에 배치되는 필름의 패턴은 글라스의 곡면 부위로부터 열을 전달받아야 패턴 전사가 이루어질 것인데, 글라스 곡면의 들뜸으로 인해 필름이 패턴 전사에 필요한 열전달을 받지 못하여 최종 제품의 불량률이 커지게 된다.

이를 해결하기 위해, 본 발명의 제2 스테이지(120)는 필름(F)과 글라스(G)에 각각 열을 가한다. 상기 제2 스테이지(120)는 글라스(G)에 열을 가하는 제1 지그(122) 및 필름(F)에 열을 가하는 제2 지그(121)를 포함한다. 제1 지그(122) 및 제2 지그(122)가 글라스(G)와 필름(F)에 가하는 열은 글라스(G) 및 필름(F)의 종류에 따라 다양하게 변경될 수 있으나, 예를 들면 모바일 기기의 윈도우에 사용되는 글라스의 경우, 글라스(G)의 온도가 100℃~150℃를 유지하도록 제1 지그(122)가 글라스(G)에 열을 가할 수 있다. 글라스의 온도가 150℃를 초과하면 글라스의 내구성과 투과성에 변형을 가져올 수 있고, 글라스의 온도가 100℃ 미만이면 열전사가 제대로 이루어지지 않아 불량률이 높아지게 된다. 한편, 필름(F)의 경우, 필름의 온도가 35℃~55℃를 유지하도록 제2 지그(121)가 필름(F)에 열을 가할 수 있다. 필름의 온도가 35℃ 미만이면, 열전사가 제대로 이루어지지 않아 불량률이 높아지게 되고, 필름의 온도가 55℃를 초과하면 필름의 내구성에 변형을 가져올 수 있다.

제1 지그(122)와 제2 지그(121)는 각각 글라스(G)와 필름(F)에 가하는 열의 온도가 상이하다. 따라서, 상대적으로 온도가 높은 제1 지그(122)의 열이 제2 지그(121)로 전달되면 필름(F)의 손상되거나 열전사가 이루어지지 않는다. 따라서, 제1 지그(122)와 제2 지그(121)는 서로 열전달이 최소화되어야 하는데, 도 4와 같이 제2 지그(121)는 상부에 개구부가 형성되고 상기 개구부의 상면에는 단열부재(127)가 놓이며, 단열부재(127)의 상면에는 제1 지그(122)가 놓일 수 있다. 또한, 제2 지그(121)의 내측면과 제1 지그(122)의 외측면은 서로 이격되어 마주할 수 있다. 상기 단열부재(127)는 열전도율이 낮은 소재라면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 마이카(Mica)를 사용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 글라스(G)와 필름(F)에 각각 열전사에 필요한 온도를 유지해주고, 양자 열의 간섭을 최소화함으로써 다중 곡면을 가진 글라스에 열전사가 완전하게 이루어질 수 있다.

보다 바람직하게는 제2 지그(121)가 글라스(G)의 다중 곡면과 마주하는 잉크층(F1)과 인접한 위치에 열을 가해 주는 것이 열전사에 불량률을 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은 필름(F)에 열을 가하여 글라스에 패턴이 형성된 필름을 포밍(Forming) 하는 것으로써, 글라스의 위치와 필름의 위치가 고정되어야 한다. 본 발명의 제2 스테이지(120)는 이러한 열전사의 두 가지 조건을 모두 만족하는데, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 지그(122)가 제2 지그(121)에 수납됨에 따라, 필름의 테두리에 위치한 잉크층(F1)에 열을 효율적으로 전달할 수 있다. 아울러, 제1 지그(122)는 글라스(G)를 고정하는 진공 흡착홀(124), 제2 지그(121)는 필름의 가장자리를 고정하는 진공 흡착홀(123)이 형성되어, 글라스(G)와 필름(F)의 위치를 고정할 수 있다. 열전사를 진행할 경우, 필름의 잉크층(F1)이 번짐에 따라 제2 지그(121)에 묻어나는 현상이 발생될 수 있는데, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 지그(121)의 상면 높이를 제1 지그(122)의 높이보다 높게 배치함으로써, 제2 지그(121)에 잉크층(F1)이 묻어나는 현상을 방지할 수 있다. 즉, 제2 지그(121)의 상단부와 제1 지그(122)의 상단부에 단차를 두되, 제2 지그(121)의 높이를 제1 지그(122)의 높이 보다 높게 배치하는 것이 바람직하다.

제2 스테이지(120)는 제1 지그(122)와 제2 지그(121)의 진공 흡착홀(123, 124)을 통해 공기를 빨아들이는 진공 파이프(126)와 열 또는 전기를 공급하는 열공급 파이프(125)를 포함할 수 있다.

제2 스테이지(120)의 하부에는 제2 스테이지(120)의 위치를 미세하게 조정하는 UVW 스테이지(128)를 사용할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, UVW 스테이지(128)는 X축 및 Y축을 따라 제2 스테이지(120)를 이동시킬 수 있으며, 또한 제2 스테이지(120)를 Z축을 중심축으로 하여 회전(W방향) 시킬 수 있다. UVW 스테이지에 관한 구동 원리는 해당 기술 분야에 공지된 기술로써 자세한 내용은 생략하기 한다.

도 1을 참조하면, 글라스(G)가 안착된 제2 스테이지(120)는 가이드 레일(K)를 따라 이동하여 검사장치(130)의 하부로 이동한다. 이때, 필름이 안착된 제1 스테이지(110)는 180°로 회전하고, 그러면 검사장치(130) 하부에는 제1 스테이지(110)가 배치되고, 제1 스테이지(110)의 하부에는 제2 스테이지(120)가 배치된다.

이때, 검사장치(130)는 제1 스테이지(110)의 필름 또는 제2 스테이지(120)의 글라스의 정렬 상태를 확인한다. 도 5는 도 1에 도시된 검사장치의 좌측에서 바라본 확대도이고, 도 6은 필름의 위치를 확인하기 위해 검사장치로 필름의 마커를 촬영하여 위치를 좌표로 산출하는 이미지이다.

도 1, 도 5 및 도 6을 참조하면, 검사장치(130)는 마커를 촬영하는 적어도 하나 이상의 촬영장치(132, 133) 및 촬영장치를 고정하는 베이스(131)를 포함할 수 있다. 즉, 마커의 개수에 따라 촬영장치(132, 133)는 복수로 검사장치(130)에 탑재될 수 있다. 검사장치(130)는 필름에 형성된 마커를 통해, 필름의 위치정보를 확인하여 제2 스테이지(120)로 송출하고, 제2 스테이지(120)는 상기 필름의 위치정보와 일치하도록 글라스의 위치를 이동시킬 수 있다.

구체적인 예를 들면, 촬영장치(132, 133)를 통해 촬영된 마커는 도 6과 같이 이미지로 디스플레이 될 수 있고, 검사장치(130)는 기설정된 기준위치에서 마커(T1)가 X축 및 Y축을 따라 이동된 거리, Z축(X-Y 평면의 수직선)을 중심축으로 한 회전각도를 수치로 산출한 필름 위치정보를 제2 스테이지(120)에 송출한다. 필름의 위치정보를 수신한 제2 스테이지(120)는 하부에 연결된 앞서 설명한 UVW 스테이지를 통해 필름의 위치정보와 일치하도록 제2 스테이지(120)의 위치를 이동할 수 있다. 즉, 제2 스테이지(120)의 위치를 이동하면, 글라스의 위치가 정밀하게 조절되어, 글라스와 필름이 마주할 수 있다.

다른 예로써, 검사장치(130, 150)는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수로 구성될 수 있다. 검사장치는 필름의 위치를 확인하는 검사장치(130), 글라스의 위치를 확인하는 검사장치(150)를 포함할 수 있다. 앞서 설명한 방식과 동일하게 검사장치(130)는 필름에 형성된 마커를 통해 필름의 위치를 좌표값으로 산출하여 제2 스테이지(120)에 송출한다. 검사장치(150)는 제1 지그(122)에 형성된 마커(T2)를 통해 글라스의 위치를 좌표값으로 산출하여 제2 스테이지(120)에 송출한다[도 3 참고]. 제2 스테이지(120)는 검사장치(130) 및 검사장치(150)로부터 수신한 좌표값을 비교하여, 하부에 연결된 UVW 스테이지를 통해 필름과 글라스의 위치가 일치하도록 제2 스테이지(120)의 위치를 이동할 수 있다. 제2 스테이지(120)의 위치가 이동하면, 글라스의 위치가 정밀하게 조정되어 글라스가 필름과 마주할 수 있다.

필름과 글라스의 위치가 검사장치(130, 150)를 통해 정렬되면, 도 7과 같이 제1 스테이지 (110)의 필름(F)과 제2 스테이지(120)의 글라스(G)가 서로 이격되어 마주한다. 그 후, 제1 스테이지(110)는 제2 스테이지(120)의 방향으로 하강함으로써, 글라스(G)의 상면에 필름(F)이 놓인다. 구체적인 설명을 위해 도 3 및 도 7을 참조하면, 제2 지그(121)에 형성된 진공 흡착홀(123)이 공기를 흡입하여 글라스 상면에 안착된 필름(F)의 테두리를 흡착함으로써, 필름(F)이 제1 스테이지(110)로부터 이탈되어 제2 스테이지(120)의 제2 지그(121)에 흡착된다.

글라스(G)의 상면에 필름(F)이 안착되면, 제2 스테이지(120)는 전사장치(140)의 하부로 이동된다. 도 8은 열전사 과정을 설명하기 위한 전사장치의 내부 구성도이다.

도 8을 참조하면, 전사장치는 진공 상태에서 패턴이 입혀진 필름을 글라스에 열전사한다. 전사장치는 챔버(141), 제1 승하강수단(142), 탄성패드(143), 제2 승하강수단(144), 로드셀 유닛(145)을 포함할 수 있다. 상기 챔버(141)는 제2 스테이지(120)의 상부를 덮고 밀폐한 상태에서 챔버(141)의 내부를 진공상태로 유지한다.

제1 승하강수단(142)는 챔버(141)의 상부와 연결되어 챔버(141)를 제2 스테이지(120)의 상부에서 승하강하게 한다. 챔버(141)가 제2 스테이지(120)의 상면을 덮은 후, 진공 상태를 유지하면, 글라스와 필름의 밀착력이 향상된다. 아울러 앞서 설명한 바와 같이, 제2 스테이지(120)는 글라스와 필름에 각각 다른 온도로 열을 가한다.

상기 탄성패드(143)는 글라스의 상면에 놓인 필름의 상면과 마주한다. 탄성패드(143)는 필름(F)의 상면을 가압함으로써 열전사가 진행될 수 있는데, 제2 승하강수단(144)은 탄성패드(143)를 필름(F) 상부에서 승하강하게 한다. 따라서, 제2 승하강수단(144)은 탄성패드(143)의 높이를 조절함으로써 탄성패드(143)가 필름(F)을 상면을 가압하게 한다. 탄성패드(143)는 탄성을 가진 것이라면 특별히 한정되지 않으나 예를 들면, 실리콘을 사용할 수 있다.

탄성패드(143)가 필름(F) 상면을 균일하게 가압해야만 일정한 형태의 패턴이 글라스에 열전사 될 수 있는데, 탄성패드(143)가 필름 상면을 불균일하게 가압할 경우, 탄성패드(143)와 연결된 제2 승하강수단(144)의 위치별로 중량변화가 발생하게 된다. 즉, 제2 승하강수단(144)이 탄성패드(143)를 가압하는 가압력은 제2 승하강수단(144)의 중량변화와 연관된다.

로드셀 유닛(145)은 복수의 로드셀(Load cell)이 제2 승하강수단(144)에 위치별로 배치됨으로써, 각 승하강수단(144)의 위치별 중량변화를 수치적으로 산출하여 외부 디스플레이에 표시할 수 있다. 로드셀의 중량측정 기술은 당업계에 널리 알려지고 시판되고 있는 것으로써 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 9 내지 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 곡면 열전사장치의 수행 순서를 설명하기 위한 도면이다. 다중 곡면 열전사장치는 (A) 상기 검사장치가 제1 스테이지의 필름 또는 제2 스테이지의 글라스의 정렬 상태를 확인하는 단계, (B) 상기 제2 스테이지가 제1 스테이지로 이동하고, 제1 스테이지의 필름을 제2 스테이지의 글라스 상면에 안착하는 단계 및 (C) 상기 제2 스테이지가 상기 전사장치의 하부로 이동하고, 글라스 및 필름에 열을 가하면서 글라스의 상면에 놓이 필름을 압착하는 단계에 의해 수행될 수 있다.

각 단계별로 도면과 함께 설명하면, 도 9와 같이 제1 스테이지(110)의 상면에는 패턴이 형성된 필름이 안착된다. 제2 스테이지(120)에는 글라스가 안착된다. 이때, 필름은 제1 스테이지(110)에 진공으로 흡착될 수 있고, 글라스는 제2 스테이지(120)에 진공으로 흡착될 수 있다. 그후, 도 10과 같이, 제1 스테이지(110)의 플레이트(111)는 180° 회전하여 검사장치(130) 하부에 위치한다.

검사장치(130)는 제1 스테이지(110)의 필름에 형성된 마커를 위치정보를 획득하여 제2 스테이지(120)에 송출할 수 있다. 한편, 제2 스테이지(120)는 검사장치(150)의 하부로 이동되고, 검사장치(150)는 제2 스테이지(120)에 형성된 마커를 통해 글라스의 위치정보를 산출할 수 있다. 제2 스테이지(120)는 검사장치(130, 150)으로부터 수신한 필름과 글라스의 위치정보를 비교하여, UVW 스테이지를 통해 제2 스테이지(120)의 위치를 변경할 수 있다. 즉, 제1 스테이지(110)의 필름의 위치와 제2 스테이지(120)의 글라스의 위치가 일치하도록 정렬한다(A).

제2 스테이지(120)는 가이드 레일(K)을 따라 검사장치(130)의 하부로 이동함으로써(도 11 참고), 제1 스테이지(110)의 필름과 제2 스테이지(120)의 글라스가 이격되어 마주한다. 그 후, 제1 스테이지(110)는 하강하고, 제2 스테이지(120)의 제2 지그가 진공 흡착홀로 필름의 테두리를 흡입한다. 따라서, 필름은 제1 스테이지(110)에서 제2 스테이지(120)의 글라스 상면에 안착하게 된다(B).

제2 스테이지(120)는 가이드 레일(K)을 따라 전사장치(140)의 하부로 이동한다(도 12 참고). 전사장치(140)는 제2 스테이지(120)의 상부를 덮어 밀폐하고 밀폐된 공간을 진공 상태로 만든다. 제2 스테이지(120)는 필름과 글라스 각각에 열을 가하고, 전사장치(140)는 필름을 가압하여 패턴이 형성된 필름을 글라스에 열전사한다(C).

열전사가 완료되면, 제2 스테이지는 가이드 레일(K)을 따라 최초 위치로 이동한다(도 13 참고).

본 발명에 따른 다중 곡면 열전사장치는 앞서 예시적으로 모바일 기기의 윈도우에 탑재되는 글라스에 필름이 열전사 되는 것을 설명하였으나, 다중 곡면을 갖는 글라스, 하우징, 케이스 등 제품의 외면에 패턴을 열전사 하는 것이라면 모두 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 다중 곡면 열전사장치
110: 제1 스테이지 111: 플레이트
112: 필름고정부 113: 구동수단
114: 샤프트
120: 제2 스테이지 121: 제2 지그
122: 제1 지그 123, 124: 진공 흡착홀
125: 열공급 파이프 126: 진공 파이프
127: 단열부재 128: UVW 스테이지
130, 150: 검사장치 131: 베이스
132, 133: 촬영장치
140: 전사장치 141: 챔버
142: 제1 승하강수단 143: 탄성패드
144: 제2 승하강수단 145: 로드셀 유닛
F: 필름 G: 글라스
K: 가이드 레일
T1, T2: 마커

Claims

패턴이 입혀진 필름이 안착되는 제1 스테이지(110);
다중 곡면을 가진 글라스가 안착되는 제2 스테이지(120);
상기 제1 스테이지(110)의 필름 또는 제2 스테이지(120)의 글라스의 정렬 상태를 확인하는 검사장치(130, 150); 및
진공 상태에서 패턴이 입혀진 필름을 글라스에 열전사하는 전사장치를 포함하고,
상기 제2 스테이지(120)는 가이드 레일(K)을 따라 제1 스테이지(110), 검사장치(130) 및 전사장치(140)를 거쳐 이동하는 것을 특징으로 하는 다중곡면 열전사장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 스테이지(120)는
글라스를 진공으로 흡착하여 위치를 고정하고, 글라스에 열을 가하는 제1 지그(122); 및
상기 제1 지그(122)를 수납하는 제2 지그(121)를 포함하고,
상기 제2 지그(121)는 글라스를 덮은 필름의 테두리 중 적어도 일부를 진공으로 흡착하여 필름의 위치를 고정하며 필름에 열을 가함으로써, 글라스에 패턴이 형성된 필름을 포밍(forming)하는 것을 특징으로 하는 다중곡면 열전사장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 지그(122)와 제2 지그(121)의 사이에는 단열부재(127)가 배치되고, 상기 단열부재(127)가 제1 지그(122)와 제2 지그(121) 간의 열전달을 차단하는 것을 특징으로 하는 다중곡면 열전사장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 지그(122)는 글라스의 온도가 100℃~150℃를 유지하도록 글라스에 열을 가하고, 상기 제2 지그(121)는 흡착된 필름의 테두리 온도가 35℃~55℃를 유지하도록 필름에 열을 가하는 것을 특징으로 하는 다중곡면 열전사장치.
제2항에 있어서,
상기 제2 지그(121)의 상부에는 개구부가 형성되고, 상기 개구부에는 단열부재(127) 및 제1 지그(122)가 수납되되,
제2 지그(121)의 개구부에는 단열부재(127)가 배치되고, 상기 단열부재(127)의 상면에는 제1 지그(122)가 배치되며, 상기 제2 지그(121)의 내측면과 제1 지그(122)의 외측면은 서로 이격되어 마주하는 것을 특징으로 하는 다중곡면 열전사장치.
제1항에 있어서,
상기 전사장치(140)는
상기 제2 스테이지(120)의 상부를 승하강하고, 글라스가 안착된 제2 스테이지(120)의 상면을 덮어 밀폐하는 챔버(141); 및
상기 챔버(141)와 연결되어 챔버(141)를 승하강시키는 제1 승하강수단(142)을 포함하고,
상기 챔버(141)는 제2 스테이지(120)의 상면을 덮은 후, 챔버(141)의 내부를 진공 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 다중곡면 열전사장치.
제6항에 있어서,
상기 전사장치(140)는
글라스 상면에 놓인 필름의 상면과 마주하는 탄성패드(143);
상기 탄성패드를 승하강시키는 제2 승하강수단(144); 및
상기 제2 승하강수단(144)이 탄성패드(143)를 가압하는 가압력을 측정하는 로드셀 유닛(145)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다중곡면 열전사장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 스테이지(120)는 글라스의 위치를 조절하는 UVW 스테이지(128)를 포함하고,
상기 검사장치(130)는
제1 스테이지(110)의 필름에 형성된 마커를 통해, 필름의 위치정보를 확인하여 제2 스테이지(120)에 송출하고, 상기 제2 스테이지(120)는 UVW 스테이지(128)를 사용하여 상기 필름의 위치정보와 일치하도록 글라스의 위치를 이동시키는 것을 특징으로 하는 다중곡면 열전사장치.
제1항에 있어서,
상기 검사장치는
필름에 형성된 마커를 통해 필름의 위치를 좌표값으로 산출하고, 필름 좌표값을 제2 스테이지(120)에 송출하는 검사장치(130); 및
글라스의 위치를 좌표값으로 산출하고, 글라스 좌표값을 제2 스테이지(120)에 송출하는 검사장치(150)를 포함하고,
상기 제2 스테이지(120)는 상기 필름 좌표값과 글라스 좌표값을 비교하고, 글라스의 위치를 이동시키는 것을 특징으로 하는 다중곡면 열전사장치.
제1항에 있어서,
상기 다중곡면 열전사장치는
(A) 상기 검사장치(130, 150)가 제1 스테이지(110)의 필름 또는 제2 스테이지(120)의 글라스의 정렬 상태를 확인하는 단계;
(B) 상기 제2 스테이지(120)가 제1 스테이지(110)로 이동하고, 제1 스테이지(110)의 필름을 제2 스테이지(120)의 글라스 상면에 안착하는 단계; 및
(C) 상기 제2 스테이지(120)가 상기 전사장치(140)의 하부로 이동하고, 글라스 및 필름에 열을 가하면서 글라스의 상면에 놓인 필름을 압착하는 단계에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 다중곡면 열전사장치.