KR101914861B1 - 컬러코팅 커버글라스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컬러코팅 커버글라스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유리기재와,; 상기 유리기재의 전면에 형성된 요철과,; 상기 요철상에 형성된 불투명층 및; 상기 불투명층에 형성된 컬러코팅층을 포함한 컬러코팅 커버글라스에 관한 것으로, 본 발명의 컬러코팅 커버글라스는 0.1 내지 2마이크로미터 범위의 요철상에 경도, 내화학성, 내후성 및 내구성이 높은 금속질화막 등을 컬러코팅층으로 형성하여 컬러감과 입체감을 두드러지게 하면서도 간단한 공정에 의해 커버글래스의 외면에 직접 컬러를 형성할 수 있고, 종래 유리기재에 부착하여 사용하던 필름을 사용하지 않아 복잡한 3차원 형상의 글라스커버에도 컬러코팅이 가능하다.

Description

컬러코팅 커버글라스{COVER GLASS WITH COLOR COATING}

본 발명은 컬러코팅 커버글라스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유리기재와,; 상기 유리기재의 전면에 형성된 요철과,; 상기 요철상에 형성된 불투명층 및; 상기 불투명층에 형성된 컬러코팅층을 포함한 컬러코팅 커버글라스에 관한 것이다.

최근, 가전제품이나 휴대폰 등의 전자 또는 전기 디바이스들에 있어서 기능 못지않게 디자인의 중요성이 점점 커지고 있다. 특히, 외관의 고급화를 위하여 광택과 외관 표면 무늬를 채택하는 경우가 늘고 있다. 종래, 광택 및 헤어라인 등을 형성하기 위한 기술로는 PC 등의 광택이 우수한 플라스틱 사출부 표면에 TiO2 및 SiO2를 번갈아서 증착한 멀티증착층을 형성하고, 그 위에 고광택을 제공하는 보호층을 도장하는 등의 방법이 사용되었다. 대한민국 공개특허공보 제2013-12783호에는 표면에 미세요철 패턴이 형성된 소정 플라스틱 재질의 미세요철층; 및 상기 미세요철층의 상부에 형성되며, 빛의 반사율 및 굴절율이 다른 두 물질을 소정 횟수 번갈아 증착하여 형성한 멀티증착층을 포함하는 하우징 디바이스가 개시되어 있다. 그러나, 위와 같은 종래의 하우징 디바이스 역시, 표현가능한 컬러가 적으며 멀티컬러 구현의 효과 또한 크지 않아 차별화가 용이하지 않은 문제점이 있다. 또한, 이러한 종래기술에 의해 구현되는 멀티컬러는, 주변 환경의 변화에 관계없이 고정된 멀티컬러만을 표현할 수밖에 없는 문제점이 있다.

한편, 최근에는 외관의 고급화를 위하여 전자제품의 외관에 금속 및/또는 유리 소재의 마감을 하는 경우가 점점 증가하는 추세이다. 특히, 고가의 스마트기기는 커버소재에 유리 또는 금속 소재의 사용이 일반화되고 있는 형편이다. 또한, 커버의 디자인 역시 기존의 평면 구조에서 점차 입체적이고 감성적인 Color 구현으로 변경되고 있다. 따라서, 금속 또는 유리 소재의 커버에 일반적인 인쇄 잉크로는 금속질감등의 다채로운 색상 구현에 한계가 있다. 따라서, 통상 기존 윈도우 글래스나 커버 글라스에 금속 느낌의 컬러 구현 및 헤어라인 등의 입체적인 질감을 주기 위해 금속막이 코팅된 플렉서블 필름( PET 등)을 커버 글래스 배면에 부착하는 형태로 구현한다. 도 1은 종래 커버 글래스의 컬러 구현을 위한 공정을 도시한 공정 흐름도이다. 그런데, 전술한 기존 플렉시블 필름을 부착하는 형태는 Cover가 평면 (2차원 형상) 에서만 가능하며 굴곡진 3차원 형상에서는 3차원 기재와 필름간 완전한 부착이 불가능하여 적용이 어렵다. 또한, 커버 안쪽면에 패턴이 형성되는 경우 입체적인 느낌을 주면 입체적인 느낌도 약해지고, 질감을 느낄 수 없게 된다. 또한, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 필름부착 구조는 불필요한 두께를 키우게 되며 Lami 공정 등 공정이 많고, 불량률이 다소 높을 수 있으며 코팅 외 자재 및 공수에 의한 비용이 많이 소요되는 문제점도 있다.

따라서, 플렉서블 필름을 부착하지 않고 커버글라스의 배면에 직접 입체적 질감을 주기위한 시도가 있었다. 대한민국 공개특허공보 제2016-75410호에는 유리 기판과, 상기 유리 기판의 베젤부 제1면에 에칭에 의해 음각으로 형성되는 패턴부와, 상기 패턴부를 덮어 색상을 구현하도록 적층되어 형성된 다층 박막부와, 상기 다층 박막부를 덮도록 형성되는 인쇄부를 포함하며, 상기 패턴부는 상기 제1면에 대향하는 제2면에 배치된 최외측면으로 반사되는 광이 다수의 각도로 방출되도록 형성되는 것인 커버 글라스가 개시되어 있다. 그러나, 상기 문헌에 개시된 커버글라스는 커버의 극히 일부분인 베젤 부에만 무늬를 형성하는 것이어서 전체적인 무늬형성이나 색감을 주기에 부족하고, 패턴부가 형성된 부분 역시 커버글라스의 내부에만 존재하기에 여전히 입체감도 약하고 질감을 느낄 수 없게 된다.

대한민국 공개특허공보 제2013-12783호 대한민국 공개특허공보 제2016-75410호

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 유리 재질의 커버에 있어서 컬러감과 입체감을 두드러지게 하면서도 간단한 공정에 의해 커버글래스의 외면에 적접 컬러를 형성할 수 있고, 3차원 형상의 커버에도 적용가능한 컬러코팅 커버글라스를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 유리기재와,; 상기 유리기재의 전면에 형성된 요철과,; 상기 요철상에 형성된 불투명층 및; 상기 불투명층상에 형성된 컬러코팅층을 포함한 컬러코팅 커버글라스를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 요철의 평균거칠기가 0.1 내지 2 마이크로미터 범위인 것을 특징으로 하는 컬러코팅 커버글라스를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 컬러코팅층이 금속산화물막, 질화막, 탄화막 또는 금속혼합막으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 컬러코팅 커버글라스를 제공한다.

또한 본 발명은 유리기재와,; 상기 유리기재의 전면에 형성된 요철과,; 상기 요철상에 형성된 컬러코팅층 및; 상기 유리기재의 후면에 형성된 불투명 불투명층을 포함한 컬러코팅 커버글라스를 제공한다.

본 발명의 컬러코팅 커버글라스는 0.1 내지 2 마이크로미터 범위의 요철상에 경도, 내화학성, 내후성 및 내구성이 높은 금속질화막 등을 컬러코팅층으로 형성하여 컬러감과 입체감을 두드러지게 하면서도 간단한 공정에 의해 커버글래스의 외면에 직접 컬러를 형성할 수 있고, 종래 유리기재에 부착하여 사용하던 필름을 사용하지 않아 복잡한 3차원 형상의 글라스커버에도 컬러코팅이 가능하다.

도 1은 종래 커버 글래스의 컬러 구현을 위한 공정을 도시한 공정 흐름도
도 2은 본 발명에 따른 컬러 코팅 커버글래스의 일실시예의 제조공정을 간략히 표시한 이해도
도 3은 본 발명에 따른 컬러 코팅 커버글래스의 또 다른 실시예의 제조공정을 간략히 표시한 이해도

이하에서 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 컬러코팅 커버글라스는 유리기재와,; 상기 유리기재의 전면에 형성된 요철과,; 상기 요철상에 형성된 불투명층 및; 상기 불투명층상에 형성된 컬러코팅층을 포함한 구조이거나 또는 유리기재와,; 상기 유리기재의 전면에 형성된 요철과,; 상기 요철상에 형성된 컬러코팅층 및; 상기 유리기재의 후면에 형성된 불투명층을 포함한 구조일 수 있다.

본 명세서에 있어서 '커버글라스'는 윈도우 글라스(window glass)를 포함하여 각종의 유리 또는 세라믹기판 모두를 포함할 수 있으나, 윈도우 글라스 또는 배터리 케이스와 같이 휴대 단말기 등 각종 전자 또는 전기기기의 전면 또는 후면에 설치된 하우징의 전부 또는 일부로서 유리 또는 세라믹 재질로 된 것을 의미한다. 이때 커버글라스는 카메라 윈도우, 기능 버튼, 각종 데코부 등에 적용될 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 유리기재는 특별히 제한되는 것은 아니며, 유리기재의 '전면'은 최종제품에서 외부로 노출되는 부분을 의미한다. 상기 유리기재는 일반적인 유리 또는 FTO (F-doped SnO₂: SnO₂:F), ITO 등의 전도성 유리기판 등 유리재질만을 의미하는 것은 아니며, 알루미나, 지르코니아, 실리카, 질화실리콘, 실리콘카바이드, 산화마그네슘 질화알루미늄 등 세라믹 재질의 기판 역시 포함하는 개념이다.

본 발명에 있어서 상기 유리기재의 전면에 형성되는 요철은 유리기재의 전면을 직접 에칭, 샌드 블라스팅 등의 방법으로 표면 거칠기를 형성시키거나 유리기재 표면에 요철을 표현할 수 있는 제품(예를 들면, 폴리 실록산, 우레탄, 아크릴 비드 등) 을 부착하는 방법 등을 통해 구현할 수 있다. 요철은 그 크기를 미세하게 형성한 경우 지문으로 인한 오염 방지 효과가 있다. 일반적으로 내지문 효과를 보기 위해 표면에 불소 계열의 화합물 코팅을 하는 방법이 사용되고 있으나, 내지문 효과가 유지되는 기간이 통상 6개월 내외에 불과하고, 내지문 효과는 지문이 묻지 않게 하는 처리가 아닌 코팅된 면에 지문이 덜 묻고 묻어도 잘 닦일 수 있도록 하는 것에 불과하여 그리 효과적이라 할 수 없다. 반면, 본 발명과 같이 표면에 요철을 형성하면 손가락의 전체면이 접촉되지 않아 지문이 잘 묻지 않는 효과가 있고 요철로 인한 빛의 산란으로 Haze 수치가 높아져 지문이 묻어도 잘 보이지 않는 특성을 갖는다. 또한 요철이 없어지지 않는 한 지문방지 효과가 영구히 지속될 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서 요철상 또는 요철상에 형성된 불투명층상에 컬러코팅층이 형성되는데, 본 발명에 있어 상기 요철은 이러한 컬러코팅층의 색감을 극대화할 수 있다. 특히, 컬러코팅의 경우 돌출된 입체에 코팅 시 입체의 형상에 따라 증착막의 두께가 달라지게 되고, 이로 인해 빛이 표면에 반사될 때의 경로변화로 컬러 변화가 발생되며 요철면에 따른 막두께 변화와 요철에 의한 빛의 입사각도 변화가 발생되어 다양한 컬러 변화 효과를 볼 수 있다. 이러한 빛의 간섭 내지 산란효과를 기대하면서, 반면 미관상 육안으로는 요철의 존재를 쉽게 알아채지 않는 것도 필요하다. 이를 위해 상기 요철의 평균거칠기는 0.1 내지 2 마이크로미터 범위인 것이 바람직하다. 상기 요철의 거칠기가 0.1 마이크로미터 미만인 경우에는 요철의 형상이 제대로 구현되지 않고, 내지분의 효과가 약한 문제가 있고, 반면 2 마이크로미터를 초과하는 경우에는 강화 글래스의 강도가 약해지는 문제가 있을 수 있기 때문이다.

본 발명에 있어서 상기 컬러코팅층은 요철상에 형성되어 빛의 반사 및 간섭에 의해 색 및/또는 무늬를 발현하는 광학층으로, 그 재질이나 특징은 특별히 제한되는 것은 아니나 내구성, 내화학성, 내후성 및 코팅층의 균일성 등을 고려하면 증착에 의해 형성되는 금속산화물막, 질화막, 탄화막 으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 재질로 구현되는 것을 특징으로 한다. 상기 금속산화물막은 특별히 제한되는 것은 아니며 내구성, 내화학성, 내후성 등이 우수한 것이면 모두 사용가능하다. 상기 금속산화물의 예로는 지르코니아(ZrO2), 티타늄 이산화물(TiO2), 알루미나(Al2O3), 탄탈럼 오산화물(Ta2O5), 네오디뮴 산화물(Nd2O5), 프라세오디뮴 산화물(Pr2O3), 프라세오디뮴 티탄산염(PrTiO3), 란타늄 산화물(La2O3), 니오븀 산화물(Nb2O5), 이트륨 산화물(Y2O3) 및 이들의 합금의 산화물로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다. 증착은 Sputter, E beam, PVD 등 공지의 증착방법에 의해 수행될 수 있다. 본 발명에 있어서 상기 컬러코팅의 색 조절은 단층막의 두께 조절이나 고굴절막과 저굴절막(SiO2 등)의 다층막 두께 조절을 통해서도 원하는 Color의 구현이 가능하다. Si3N4 막 또는 SiC 막의 경우 특히 막의 내구성이 좋아 표면에 나왔을 때 막의 경도를 높여줄 수 있고 기판(글래스)의 경도도 높여주어 긁힘에 강하게 만들어 줄 수 있고, 내약품성도 좋아 본 발명에 보다 바람직하다. 본 명세서에서 '고굴절막'은 굴절률이 1.5 이상인 경우를 의미하며, 반면 그 미만인 경우를 저굴절막으로 정의한다. 바람직하게는 상기 고굴절막의 굴절율은 1.6 이상, 보다 바람직하게는 1.7 이상, 더욱 바람직하게는 1.8 이상, 가장 바람직하게는 1.9 이상인 경우에, 고 굴절률(HI)을 갖는 층으로 지칭된다. 바람직하게는, 상기 HI 층은 2.1 미만의 굴절률을 갖는다. 반사 방지 코팅의 층은, 굴절률이 1.5 미만, 바람직하게는 1.48 이하, 보다 바람직하게는 1.47 이하인 경우에, 저 굴절률 (LI)층으로 지칭된다. 바람직하게는, 상기 LI 층은 1.1보다 높은 굴절률을 갖는다. 고굴절층 예로는 일반적으로 금속산화물 예컨대, 지르코니아(ZrO2), 티타늄 이산화물(TiO2), 알루미나(Al2O3), 탄탈럼 오산화물(Ta2O5), 네오디뮴 산화물(Nd2O5), 프라세오디뮴 산화물(Pr2O3), 프라세오디뮴 티탄산염(PrTiO3), 란타늄 산화물(La2O3), 니오븀 산화물(Nb2O5) 및 이트륨 산화물(Y2O3)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하며, 이에 한정되지 않는다. 선택적으로, HI 층은 그것들이 전술한 바와 같이 1.5 이상의 굴절률을 갖는 경우, 실리카 또는 저 굴절률을 갖는 다른 재료를 더 포함할 수 있다. 바람직한 재료는 TiO2, PrTiO3, ZrO2, Al2O3, Y2O3 및 이들의 혼합물을 포함한다. 저굴절층 예로는 SiO2, 또는 실리카와 알루미나의 혼합물, 특히 알루미나로 도핑된 실리카를 포함할 수 있고, 이에 한정되지 않으며, 후자는 반사 방지 코팅 열저항을 증가시키는 데 기여한다. 바람직하게는, LI 층은 전체 층 중량에 대한 적어도 80 중량%의 실리카, 보다 바람직하게는 적어도 90 중량%의 실리카를 포함하는 층이며, 더욱더 바람직하게는 실리카 층으로 구성된다. 선택적으로, 최종 생성되는 층의 굴절률이 1.5 미만인 경우, LI 층은 고 굴절률을 갖는 재료를 더 포함할 수도 있다. SiO2와 Al2O3의 혼합물을 포함하는 LI 층이 사용되는 경우에는, 이와 같은 층의 SiO2 + Al2O3 전체 중량에 대한, 1 내지 10 중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 8 중량% 및 더욱더 바람직하게는 1 내지 5 중량%의 Al2O3를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 4 중량% 이하의 Al2O3로 도핑된 SiO2, 또는 8% Al2O3로 도핑된 SiO2가 채용될 수 있다. 예로 시장에서 입수 가능한 SiO2/Al2O3 혼합물이 사용될 수 있다.

하기 표 1 및 2는 각각 굴절률(2.01) 인 Si3N4 단층막으로 반사 Color 구현한 것 및 고굴절층 Si3N4 (2.01) 저굴절층 SiO2(1.46) 다층막 적층으로 단층막으로 반사 Color 구현한 예의 컬러구현한 내용을 정리한 것이다.

[표 1]

[표 2]

상기 컬러코팅층은 그 두께가 0.05 내지 1 마이크로미터 범위인 것이 바람직하다. 상기 컬러코팅층의 두께가 0.05 마이크로미터 미만인 경우에는 컬러 형성이 잘 되지 않는 문제가 있고, 반면 1마이크로미터를 초과하는 경우에는 코팅된 박막층에 의한 인장이나 압축 응력값이 커져서, 강화된 글래스의 강도를 저하시킬 수 있기 때문이다.

본 발명에 있어서 상기 불투명층은 상기 요철상에 형성되거나 상기 요철이 형성된 유리기재의 후면에 형성될 수 있다. 상기 불투명층은 일종의 백그라운드 역할을 수행하여 전면부의 컬러 코팅층의 컬러를 보다 다채롭게 표현해주며 내부의 회로나 기판구조를 가리는 효과를 발현한다. 불투명층은 통상적으로 사용되고 있는 색상별 인쇄용액을 이용하여 실크스크린 인쇄 형식으로 형성할 수 있고, 두께는 인쇄도막의 층수에 따라 수 마이크로에서 수십 마이크로미터로 형성할 수 있다. 또한, 증착으로도 미러 효과가 있는 불투명층을 형성할 수 있는데, 투과율이 낮은 금속층(Sn, Si 등)을 100 nm 이상의 두께로 증착하여 구현할 수도 있다.

앞에서 설명된 본 발명의 일실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (8)

1. 유리기재와,;
   상기 유리기재의 전면에 형성된 요철과,;
   상기 요철 표면상에 형성된 불투명층 및;
   상기 불투명층 상에 형성되고 두께가 0.1 내지 1마이크로미터 범위인 컬러코팅층을 포함한 컬러코팅 커버글라스.
2. 제1항에 있어서,
   상기 요철의 평균거칠기는 0.1 내지 2마이크로미터 범위인 것을 특징으로 하는 컬러코팅 커버글라스.
3. 제1항에 있어서,
   상기 컬러코팅층은 금속산화물막, 질화막, 탄화막 또는 금속혼합막으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 컬러코팅 커버글라스.
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