어디서 부터, 언제부터 액정이라고 불렀는지는 모르겠으나 제대로 된 표현은 Cover Glass, Window Glass라고 하는것이 정확한 표현이다. 따라서 편의상 Cover Glass(커버 글래스)라고 부르려 한다.
휴대폰용 커버 글래스의 역사는 애플에서 현재 보편화 되고 있는 정전용량(정전기를 이용) 방식의 터치를 적용하면서 부터 시작이 되었다.
이전의 터치방식은 저항막 방식이라고 하여 터치가 되는 부분을 압력으로 누르면 상부의 전극과 하부의 전극이 가까워져 터치가 되는 방식으로 사용했는데 저항막 방식을 적용하려면 휴대폰 커버가 딱딱한 재질이 아닌 필름과 같은 무른 재질을 써야 했다.
그러나 필름 커버의 경우 아무리 경도(Hardness)를 높여도 생활 스크래치에 매우 취약하여 표면이 매우 지저분해지고 필름 커버는 그자체가 싸구려 느낌이 나다 보니 고급스러운 디자인을 선호하였던 애플의 스티븐 잡스의 눈에는 차지 않았다.
그래서 스티브 잡스는 애플 아이폰의 초기 모델을 필름 커버가 아닌 고급스러운 글래스(유리) 커버로 결정하였다.
그런데 짐작하신것처럼 유리란 소재가 매우 Brittle하여 외부의 충격에 의해서 쉽게 파손이 되기 때문에 가급적이면 파손이 되지 않은 유리를 소싱하던차에 전문 유리 업체인 Cornig에게 문의를 하게 되었다.
그런데 Corning은 1961년도에 개발되었던 Chemcor라는 제품을 깊숙한 창고속에서 찾아내게 되었는데, 당시 이 제품은 어찌나 강하였던지 망치로 두드려도 쉽게 깨지지 않았는데 문제는 이렇게 강한 유리를 필요로 하는 시장이 없어 우수한 제품을 개발해놓고 창고에 처박아 두었는데 2007년도 애플의 아이폰 출시와 함께 무려 50년만에 빛을 발하게 되었다.
물론 과거에 개발하였던 Chemcor라는 제품 그대로 시장에 출시한게 아니라 이온교환(Ion Exchange) 기술을 추가하였더니 보다 얇은 두께로 스크래치도 발생도 안하고 휨강도와 외부의 외력에도 잘 버티는 유리가 탄생이 되었다.
그리고 이 제품은 고릴라처럼 튼튼하고 강하다 하여 "고릴라(Gorilla)"라는 이름을 붙이게 되었다.
현재 우리가 사용하고 있는 대부분의 휴대폰에는 코닝의 고릴라가 적용이 되었고 현재는 Gorilla 6을 적용하여 6번의 Revision을 하게 이르렀다.
《휴대폰에 사용되는 커버(Cover)용 강화유리에 대해서 알아보자. (2)》
우리가 일상 생활에서 많이 접하는 판유리는 소다라임(Soda Lime)이라고 불리는 유리이다.
소다(Soda)는 Na2O라는 산화나트륨을 의미하며 라임(Lime)은 CaO라는 산화캄슘을 의미하며 이 두가지가 소다라임의 주성분이다. (첫번째 사진 : 소다라임의 구조)
소다라임의 구성성분은 척추를 구성하는 산화규소(SiO2)가 약 75%, 소다인 산화나트륨(Na2O)가 15%, 라임인 산화칼슘(CaO)가 10%로 구성되어 있으며 매우 저렴하게 쉽게 성형이나 공급이 가능하여 다양한 분야에서 활용이 되고 있다.
소다라임이란 유리를 만드는 방법은 각종 금속 산화물들을 무게비에 맞춰 용광로에 넣어 혼합하여 녹인후 Molten Tin(용융 아연)위에 띄어서 평평하게 유리를 만드는 Floating 방식을 채택하고 있다. (2번째, 3번째 사진)
Floating 방식은 판유리를 값싸게 만들수 있는 전통적인 방식이나 몇가지 문제점을 가지고 있다.
첫번째로는 용융된 유리를 Floating하여 얇게 만들기가 어렵다. 기술적 노하우에 따라 틀리겠지만 두께를 1.0t 이하로 만들기가 현실적으로 어렵다.
두번째로는 용융된 유리를 Molten Tin(용융 주석)위에 띄어 판유리를 만들기 때문에 주석(Tin, Sn)에 닿은 부위와 주석이 닿지 않은 부분이 자연스럽게 생긴다. 이때 주석에 닿은 부분을 Tin면, 주석에 닿지 않은 부위를 Air면이라고 하며 소다라임을 사각 판유리 형태로 출하를 할때 한쪽 귀퉁이를 모따기(Dog Ear)하여 Tin면과 Air면을 구분을 해주는데 일반적인 건축자재로 활용할대는 큰 문제가 없겠으나 광학이나 공학적인 용도로 사용하게 되면 앞뒤의 물성차이로 인하여 특성 개선이 어려운면이 있다.
따라서 소다라임은 상기와 같은 이유로 주로 값싼 건축용 자재로 사용이 되었으며 정전용량 터치(Touch)가 가능한 휴대폰이 출시가 나왔을때 저가폰(Low End Phone)에 소다라임이 한때 적용이 되기도 하였다.
그러나 휴대폰에 일반적으로 적용되는 커버유리인 고릴라는 화학적으로 알루미노 실리케이트라고도 칭하기도 하는데 소다라임에 비해서 알루미나라는 Al2O3 성분이 과량 혼입이 되어 있다.
알루미노 실리케이트(Alumino Silicate)인 고릴라는 Soda Lime에 비해 Lime 성분이 대폭 줄어들고 Al2O3(알루미나) 성분이 늘어난게 특징인데,
대략의 구성 성분을 앞선 소다라임과 비교해 보면 아래와 같다. (업체와 목적에 따라 배합 비율은 달라질수도 있음)
소다라임 : SiO2 75%, Na2O 15%, CaO 10%, 기타 10%
고릴라 : SiO2 65%, Na2O 15%, Al2O3 10%, 기타 10%
소다라임은 Floating 방식을 사용하지만 고릴라 유리는 Fusion Process라는 방식으로 유리를 만든다. (4번째 사진, 동영상 참조)
Fusion Process는 유리를 녹이는 용광로를 위에 위치시켜놓고 용융된 금속 산화물들을 아래로 흘러내리게 하여 특정 틀에 용융된 유리를 채우게 한 연후에 Over Flow되게 함으로써 아래로 낙하하는 용융 유리가 식으면서 자연스럽게 판유리가 되게 하는 공법이다.
이 공법으로 만든 유리는 앞선 Floating 방식과는 달리 보다 박판 유리를 만들수가 있으며, 앞면과 뒷면에 동일한 물성을 가지도록 제조가 가능하다.
다만 Fusion Process의 유리 공장 건립비용과 청정 비용은 Floating 방식에 비해 고가인것은 단점이긴 하다.
《휴대폰에 사용되는 커버(Cover)용 강화유리에 대해서 알아보자. (3)》
생산되는 판유리의 사이즈는 이후 가공 공정의 능력에 따라서 다르다.
일반적으로 TV용 판유리는 유리의 사이즈별로 세대를 구분하고 있는데 세대별 크기는 아래와 같다.
다만 유리를 생산하는 업체와 사용하는 업체에 따라 살짝 틀려지기도 한다. (사진1)
1세대 : 270mm X 360mm
2세대 : 370mm X 470mm
3세대 : 550mm X 650mm
3.5세대 : 590mm X 670mm
4세대 : 680mm X 880mm
4.5세대 : 730mm X 920mm
5세대 : 1300mm X 1500mm
6세대 : 1500mm X 1850mm
7세대 : 1870mm X 2200mm
8세대 : 2200mm X 2500mm
10.5세대 : 2940mm X 3370mm
휴대폰용 커버글래스 제조를 위한 고릴라 판유리의 사이즈는 일반적으로 약 5세대 크기를 선택하여 가공한다.
5세대 가량의 크기를 선택하는 이유는 판유리의 사이즈가 작으면 작을수록 휴대폰 크기의 유리를 가공할때 버려야할 유리의 Loss가 많이 발생할 가능성이 크다.
물론 휴대폰의 사이즈가 제각각 달라 유리 사이즈가 달라지기 때문에 운이 좋으면 자투리 유리(Loss)가 최소로 생기는 경우가 있으나 일반적으로 판유리의 사이즈가 클수록 버리는 Loss가 감소하는 경향이 있다. (사진3 : 면취효율 참조)
그렇다고 판유리의 크기를 LCD 공정처럼 8세대 이상 사용하게 되면 유리를 운반하고 취급하기가 어려워 오히려 비용 상승의 원인이 될수가 있기에 휴대폰용 커버글래스 만드는 업체에서는 대략 5세대급 사이즈의 고릴라를 선택한다. (물론 코닝이 그정도의 사이즈를 공급해서이기도 한다.)
코닝에서 제작된 판유리는 휴대폰용 커버글래스 가공업체로 보내어지게 되는데 대표적인 업체가 중국의 Biel과 Lens라는 업체이다.
터치 휴대폰이 처음 나왔을때는 국내에도 서창, 성지와 같은 1세대 커버글래스 가공업체들이 나왔으나 가격 경쟁력의 심화로 인하여 서창의 경우는 폐업을 하게 되었고, 성지는 다른 사업에 몰두하고 있는중이다.
따라서 현재 국내에는 유티아이란 업체가 얇고 사이즈가 작은 응용분야(센서, 렌즈등)에만 특화하여 고부가가치 유리 가공으로 명맥을 유지하고 있을뿐 휴대폰용 유리가공은 중국업체가 사실상 독점을 하고 있다고 봐도 무방하다.
사실상의 유리가공업체인 비엘이나 렌즈의 경우는 삼성 전용 공장, 애플 전용공장이 따로 있을정도로 삼성과 애플에 Priority를 주어 공정 관리를 하고 있고 같은회사라고 할지언정 삼성전용공장과 애플전용공장에서는 기술과 정보 교류가 되지 않도록 관리를 하고 있다고 한다.
비엘과 렌즈는 경영자들간에 재미난 에피소드가 있다. (비엘 마케팅 담당자에게 비화를 듣게 되었다.)
비엘의 창업자(당시 유부남)가 공장에서 근무한 한 유부녀를 사랑하였다고 한다. 너무나도 사랑한 나머지 그 여성을 공장일이 아닌 행정직을 주면서 편하게 일을 할수 있도록 배려를 해주었는데 그 여성이 다른 남자와 바람이 난것이다.
그리고 그 여성은 비엘에 있는 모든 기술정보, 노하우를 습득하여 바람난 남자와 도망을 가게 되었고 그때 차린 회사가 렌즈(란쓰커지)라는 회사였고 그 여자분이 렌즈의 회장이신 "저우췬페이"이다.
이후 비엘의 창업자는 저우췬페이 렌즈회장이 자신을 배신했다는 생각에 홧병이 나서 자리에 들어눕게 되었는데 비엘 창업자의 아들이 란쓰커지 회장인 저우췬페이에게 그래도 한때 사랑하였던 사이였으니 아버지(비엘 창업자)를 만나달라고 간곡을 하였으나 저우췬페이(렌즈회장)가 단박에 거절하였다고 하여 현재 비엘과 렌즈의 관계가 원수 관계처럼 변질이 되었다라는 에피소드가 있다.