KR20190123428A - 3d 커버 글라스 패턴 가공 방법 - Google Patents

3d 커버 글라스 패턴 가공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평면 글라스의 단부를 가열 및 가압하여 만곡면을 구비한 곡면 글라스를 제조하는 단계; 상기 곡면 글라스를 강화처리하여, 상기 곡면 글라스의 제1면과, 상기 제1면의 배면인 제2면에 강화층을 형성하는 단계; 및 강화 처리된 상기 곡면 글라스의 상기 만곡면을 에칭하여 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 3D 커버 글라스 패턴 가공 방법을 제공한다.

Description

3D 커버 글라스 패턴 가공 방법{METHOD FOR FORMMING PATTERN IN 3D GLASS}
본 발명은 3D 글라스의 곡면부에 패턴을 형성하는3D 커버 글라스 패턴 가공 방법에 관한 것이다.
스마트폰, 테블릿 피씨 등의 모바일 기기에 적용되고 있는 터치 패널, 디스플레이 패널 등은 모바일 기기의 전면에 위치한 커버 글라스에 의해 보호된다.
최근의 모바일 기기는 후면에도 무선 충전, 전파 수신율 증가 등을 이유로 커버 글라스가 적용되고 있다.
그리고 모바일 기기에 적용되는 커버 글라스는 기능성, 사용성, 미적 외관과 그립감 등을 이유로 일부가 벤딩된 커브드 커버 글라스(Curved Cover Glass)로 가공된다.
이러한 커브드 커버 글라스(curved cover glass)는 배면은 평면이고 전면의 일부가 곡면인 2.5D 커버 글라스와, 전면과 배면 모두가 곡면으로 형성된 3D 커버 글라스로 구별할 수 있다.
한편, 3D 커버 글라스의 일단부 또는 양단부에 형성된 곡면부의 내면은, 디자인적 이유로 헤어 라인 패턴(hair line Pattern) 또는 그라데이션 패턴(gradiation Pattern) 등이 식각되기도 한다.
그런데3D 커버 글라스는 일반적으로 강화유리로 만들어지고 이러한 3D 커버 글라스의 곡면부는 특히 응력이 불안전하기 때문에, 3D 커버 글라스 의 곡면부에 직접 패턴을 형성할 경우, 곡면부의 곡률이 변형되는 문제점이 있다.
또한, 도 1을 참조하면, 평면 글라스(11)에 패턴을 먼저 형성시키고 3D 커버 글라스(12)로 성형할 경우 패턴(1)을 구성하는 홈(H1)의 크기(D1, D2)가 변형되거나, 폴리싱 과정에서 패턴(1)이 파손되는 문제점도 있다.
한편, 본 발명의 배경이 되는 기술은, 대한민국 공개특허 제10-2017-0033207 호에 개시된다.
본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 3D 커버 글라스의 곡면부에 패턴을 형성할 수 있는 3D 커버 글라스 패턴 가공 방법을 제공한다.
본 발명의 3D 커버 글라스 패턴 가공 방법은, 평면 글라스의 단부를 가열 및 가압하여 만곡면을 구비한 곡면 글라스를 제조하는 단계; 상기 곡면 글라스를 강화처리하여, 상기 곡면 글라스의 제1면과, 상기 제1면의 배면인 제2면에 강화층을 형성하는 단계; 및 강화 처리된 상기 곡면 글라스의 상기 만곡면을 에칭하여 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제1면의 강화층의 두께는 상기 제2면의 강화층의 두께보다 두꺼우며, 상기 패턴은 상기 제1면의 강화층에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1면의 강화층의 두께는 35㎛ 내지 40㎛의 두께로 형성되고, 상기 제2면의 강화층의 두께는 30㎛ 내지 35㎛ 의 두께로 형성되며, 상기 패턴은 상기 제1면의 강화층에 0.2㎛ 내지 3㎛의 깊이로 식각되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 3D 커버 글라스 패턴 가공 방법에 의하면, 곡면 글라스의 단부에 패턴을 변형되거나 파손되지 않도록 형성할 수 있어, 패턴 성형 시 수율을 높일 수 있다.
도 1은 종래의 3D 커버 글라스 패턴 가공 방법의 문제점을 설명하기 위한 도면이고,
도 2은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 커버 글라스 패턴 가공 방법의 순서도이고,
도 3은 도 2의 3D 커버 글라스 패턴 가공 방법을 설명하기 위한 평면 글라스와 곡면 글라스의 사시도이고,
도 4는 도 3의 A-A단면도이고,
도 5는 도 4의 B의 확대도이고,
도 6은 도 2의 3D 커버 글라스 패턴 가공 방법에 사용되는 제1성형틀의 사시도이고,
도 7은 도 2의 3D 커버 글라스 패턴 가공 방법에 사용되는 제2성형틀의 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
그리고 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 커버 글라스 패턴 가공 방법을 설명한다.
도 2은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 커버 글라스 패턴 가공 방법의 순서도이고, 도 3은 도 2의 3D 커버 글라스 패턴 가공 방법을 설명하기 위한 평면 글라스와 곡면 글라스의 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A단면도이고, 도 5는 도 4의 B의 확대도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 3D 커버 글라스 패턴 가공 방법은, 곡면 글라스를 제조하는 단계(S110), 강화층을 형성하는 단계(S120) 및 만곡면을 에칭하여 패턴을 형성하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.
상기 곡면 글라스를 제조하는 단계(S110)에서는 평면 글라스(110)의 단부를 가열 가압하여 만곡면(121)을 구비한 곡면 글라스(120)를 제조할 수 있다.
상기 평면 글라스(110)는 소다라임(Soda-lime), Gorilla Glass, NEG 등으로 만들어지고, 두께는 0.4mm 내지 2mm일 수 있다.
상기 곡면 글라스를 제조하는 단계(S110)에서는 평면 글라스(110)를 성형틀(200)을 이용하여 곡면 글라스(120)로 성형할 수 있다(도 6참조).
이러한 성형틀(200)은 규조토, 세라믹 (ceramics), 그라파이트(graphite) 등의 재료로 만들어질 수 있다.
상기 강화층을 형성하는 단계(S120)에서는 상기 곡면 글라스(120)를 강화 처리하여 상기 곡면 글라스(120)의 제1면(121)과 상기 제1면(121)의 배면인 제2면(122)에 강화층(A1, A2)을 형성할 수 있다.
상기 곡면 글라스(120)는 상기 제1면(121) 측으로 양단부가 벤딩될 수 있다. 따라서 상기 제1면(121)은 상기 곡면 글라스(120)이 내면이 되고, 상기 제2면(122)은 상기 곡면 글라스(120)의 외면이 된다.
상기 강화층을 형성하는 단계(S120)에서는 상기 곡면 글라스(120)를 질산칼륨(KNO3) 용액에 침지시켜 강화층(A1, A2)을 형성시킬 수 있다.
더 상세히 설명하면, 상기 곡면 글라스(120)는 390℃ 내지 410 ℃의 질산칼륨(KNO3) 용액에서 열처리될 수 있다. 그리고 질산칼륨(KNO3) 용액에서 열처리된 상기 곡면 글라스(120)의 표면에는 상기 강화층(A1, A2)이 형성될 수 있다.
이하에서는 상기 제1면(121)에 형성된 강화층(A1, A2)을 제1강화층(A1)이라 하고, 상기 제2면(122)에 형성된 강화층(A1, A2)을 제2강화층(A2)이라 한다.
상기 제1면(121)과 상기 제2면(122)이 질산칼륨(KNO3) 용액에 침지되는 시간은 각각 다르게 조절될 수 있다.
더 상세히 설명하면, 390℃ 내지 410 ℃의 온도에서, 상기 제1면(121)과 상기 제2면(122)의 침지 시간을 달리하면, 상기 제1면(121) 및 상기 제2면(122)에서는 나트륨(Na+)이온이 빠져 나오고 이온반경 및 부피가 보다 더 큰 칼류(K+) 이온이 치환되는 치환률은 달라지고, 따라서, 상기 제1면(121) 및 상기 제2면(122)에 압축응력은 서로 다르게 형성된다.
즉, 상기 제1면(121)이 질산칼륨(KNO3) 용액에 침지되는 시간을 상기 제2면(122)이 질산칼륨(KNO3) 용액에 침지되는 시간 보다 길게 하면, 상기 제1면(121)의 제1강화층(A1)의 두께(t1)는 상기 제2면(122)의 제2강화층(A2)의 두께(t2)보다 두껍게 형성될 수 있다.
이때, 패턴(P)은 상기 제1강화층(A1)에 형성할 수 있다.
따라서, 상기 제1강화층(A1)에 상기 패턴(P)이 형성됨에도 불구하고, 상기 제1강화층(A1)과 상기 제2강화층(A2)의 응력을 균형을 이룰 수 있어, 상기 제1강화층(A1)에 상기 패턴(P) 형성 후에도 상기 곡면 글라스(120)가 상기 제1강화층(A1)으로 더 벤딩되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1면(121)의 제1강화층(A1)의 두께(t1)는 35㎛ 내지 40㎛로 형성되고, 상기 제2면(122)의 제2강화층(A2)의 두께(t2)는 30㎛ 내지 35㎛로 형성될 수 있다.
상기 만곡면을 에칭하여 패턴을 형성하는 단계(S130)에서는 강화 처리된 상기 곡면 글라스(120)의 상기 만곡면(121)을 에칭하여 상기 패턴(P)을 형성할 수 있다.
상기 패턴(P)은 상기 제1면(121)의 제1강화층(A1)에 0.2㎛ 내지 3㎛의 깊이로 식각되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 곡면 글라스(120)의 두께가 0.4mm 내지 2mm이고, 상기 제1면(121)의 제1강화층(A1)의 두께(t1)는 35㎛ 내지 40㎛이고, 상기 제2면(122)의 제1강화층(A2)의 두께는 30㎛ 내지 35㎛이며, 상기 제1면(121)의 제1강화층(A1)에 0.2㎛ 내지 3㎛의 깊이로 형성될 때, 상기 곡면 글라스(120)의 만곡면(121)의 곡률 변화는 없었다.
상기 만곡면을 에칭하여 패턴을 형성하는 단계(S130)에서는 포토 레지스트 잉크를 이용하여, 상기 제1면(121)에 상기 패턴(P)이 형성된 레지스트 코팅 층(resist coating layer)을 형성시킨 후, 자외선 등을 상기 패턴(P)에 조사하여 상기 제1면(121)에 홈을 형성할 수 있다.
여기서 포토 레지스트 잉크는 에폭시계 수지, 실리콘계 수지, 아크릴계 수지 또는 우레탄계 수지 등이 포함될 수 있고, 상기 제1면(121)에 레지스트 코팅 층(resist coating layer)을 형성하는 것은, 그라비아옵셋 인쇄(gravure offset) 스크린 인쇄(screen print), 스핀 코트(spin coat), 페인팅(painting), 스프레이(spray), 딥코팅(dip coating), 피딩(feeding) 등 다양한 인쇄 방법이 적용될 수 있다.
도 6은 도 2의 3D 커버 글라스 패턴 가공 방법에 사용되는 제1성형틀의 사시도이다.
도 6을 더 참조하면, 상기 곡면 글라스를 제조하는 단계(S110)에서는 상기 평면 글라스(110)를 성형틀(200)에서 가열/가압하여 만곡면(121)을 구비한 곡면 글라스(120)를 제조할 수 있다.
여기서 성형틀(200)는, 하부 성형틀(210)와, 상부 성형틀(220)를 포함할 수 있다.
상기 하부 성형틀(210)에는 상기 평면 글라스(110)가 안착될 수 있는 성형 홈(210a)이 형성될 수 있다.
상기 성형 홈(210a)을 형성하는 상기 하부 성형틀(210)의 내면(211)의 단부는 상기 평면 글라스(110)의 양단부가 벤딩될 수 있도록 하는 제1곡면(211a)이 형성될 수 있다.
그리고 상기 상부 성형틀(220)의 하부에는 상기 성형 홈(210a)과 대응되는 제2곡면(221a)이 형성된 가압부(221)가 구비될 수 있다.
상기 가압부(221)에 의해 가압된 상기 평면 글라스(110)는 상기 성형 홈(210a)의 형성하는 내면(211)과 밀착될 수 있다.
상기 하부 성형틀(210) 및 상기 상부 성형틀(220)는 열을 상기 평면 글라스(110)로 전달하여 상기 평면 글라스(110)의 양단을 곡면으로 성형할 수 있다.
도 7은 도 2의 3D 커버 글라스 패턴 가공 방법에 사용되는 제2성형틀의 단면도이다.
도 7을 더 참조하면, 상기 내면(211)의 양단, 즉, 제1곡면(211a)의 단부 측에는 열 배출할 수 있는 열 차단 홈(C1)이 형성될 수 있다.
상기 열 차단 홈(C1)은 상기 곡면 글라스(120)의 단부 측에 형성되어, 상기 하부 성형틀(210)에서 직접으로 상기 곡면 글라스(120)의 단부로 열이 전달되는 것을 차단할 수 있다.
그리고 상기 열 차단 홈(C1)은 상기 하부 성형틀(210)의 하부면에서 상부면으로 연통하는 열 배출 홀(C2)과 연결될 수 있다.
따라서, 상기 열 차단 홈(C1) 내부의 가열된 공기는 상기 열 배출 홀(C2)을 통해 상기 하부 성형틀(210)의 상부면으로 배출될 수 있다.
상기 상부 성형틀(220)는 상기 열 배출 홀(C2)과 연통되는 열 배출 홈(C3)이 형성될 수 있다.
상기 열 배출 홈(C3)은, 상기 상부 성형틀(220)의 하부 외각면, 즉, 상기 가압부(221)의 둘레면에 형성되어, 상기 하부 성형틀(210)에 상기 상부 성형틀(220)가 장착될 때, 상기 열 배출 홀(C2)과 연결될 수 있다.
상기 열 배출 홈(C3)은 상기 상부 성형틀(220)의 하부 외각면에서 외측으로 향할수록 상향 경사지게 형성되어, 상기 열 배출 홀(C2)에서 전달된 가열된 공기는 외부로 원활히 배출될 수 있다.
이렇게, 본 발명에서는 상기 곡면 글라스(120)를 성형할 때, 상기 곡면 글라스(120)의 단부측 열을 배출시키기 때문에, 상기 곡면 글라스(120)의 단부에 열이 집중되어 상기 곡면 글라스(120)의 단부의 응력이 불안전해지는 것을 방지할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
그리고 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
S110: 곡면 글라스를 제조하는 단계
S120: 강화층을 형성하는 단계
S130: 만곡면을 에칭하여 패턴을 형성하는 단계

Claims (3)

  1. 평면 글라스의 단부를 가열 및 가압하여 만곡면을 구비한 곡면 글라스를 제조하는 단계;
    상기 곡면 글라스를 강화처리하여, 상기 곡면 글라스의 제1면과, 상기 제1면의 배면인 제2면에 강화층을 형성하는 단계; 및
    강화 처리된 상기 곡면 글라스의 상기 만곡면을 에칭하여 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 3D 커버 글라스 패턴 가공 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1면의 강화층의 두께는 상기 제2면의 강화층의 두께보다 두꺼우며,
    상기 패턴은 상기 제1면의 강화층에 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 커버 글라스 패턴 가공 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1면의 강화층의 두께는 35㎛ 내지 40㎛의 두께로 형성되고,
    상기 제2면의 강화층의 두께는 30㎛ 내지 35㎛ 의 두께로 형성되며,
    상기 패턴은 상기 제1면의 강화층에 0.2㎛ 내지 3㎛의 깊이로 식각되어 형성되는 것을 특징으로 하는 3D 커버 글라스 패턴 가공 방법.
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