KR100851025B1 - 금속 몰딩을 갖는 엘시디용 윈도우 모듈의 제조방법 및 그윈도우 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 전자기기의 디스플레이로 사용되는 엘시디(LCD)를 보호하면서도 그 전자기기의 외부 마감재로 사용되는 윈도우 모듈(Window module)에 관한 것으로, 특히 금속 몰딩을 갖는 윈도우 모듈의 제조 공정을 단순화하여 제조 원가의 절감 및 생산성을 크게 향상시키면서도, 사출 성형을 통해 금속 몰딩과 일체로 완성되는 모듈에 의해 고도의 품질 안정성을 꾀할 수 있는 것이며, 접착부를 최소화하여 화학적 내구성과 수치변화에 따른 내구성이 향상되게 하여 그 사용수명이 연장되게 하고, 고압 사출 성형되는 사출물에 의한 윈도우를 갖는 엘시디 모듈의 슬림화가 가능하므로 더욱 얇은 전자기기를 생산할 수 있게 한 것이다.

디스플레이, 엘시디, 윈도우, 금속 몰딩, 슬림

Description

금속 몰딩을 갖는 엘시디용 윈도우 모듈의 제조방법 및 그 윈도우 모듈 {Method for manufacturing window module for LCD having metal molding and the window module produced by the same}

본 발명은 각종 전자기기의 디스플레이로 사용되는 엘시디(LCD)를 보호하면서도 그 전자기기의 외부 마감재로 사용되는 윈도우 모듈(Window module)에 관한 것으로, 특히 외곽의 금속 몰딩으로부터 그 내측으로 사출 성형되는 투명의 윈도우를 형성하여, 금속 몰딩을 갖는 윈도우 모듈을 비교적 저렴한 생산 단가로 대량 생산할 수 있게 하며, 극히 얇은 두께로의 제작이 가능하여 점차 슬림화되고 있는 전자기기에 합리적으로 적용할 수 있는 특징의 엘시디용 윈도우 모듈에 대한 것이다.

고도의 산업화에 따라 개인 간의 대화수단 및 개인과 특정 또는 불특정 대상과의 정보 교환 수단으로 다양한 전자기기가 널리 사용되고 있다.

이와 같은 전자기기의 대표적인 것들로는, 개인용 휴대전화와 PDA, MP3, PMP, 휴대용 게임기, 네비게이션, 디지털 카메라 등이 있으며, 이들 각종 전자기기 는 사용자와의 교류를 위한 입력수단인 키 버튼과 디스플레이 수단인 LCD가 각기 마련되어 있는 것이다.

특히, 근자에 들어서는 상기한 디스플레이를 통해 입력이 가능한 터치패드의 기술이 급진적으로 발달함에 따라 상기한 출력수단인 엘시디를 보호하기 위한 금속몰딩 및 폴리카보네이트 재질로 된 윈도우 등이 동시에 개발되고 있는 추세이다.

상기한 금속 몰딩을 갖는 윈도우 모듈은, 금속 몰딩에 의해 기기의 내구성을 향상시키면서도 금속 특유의 미려한 색감이나 질감의 표현을 가능케 하고, 그 금속 몰딩과 결합되어 있는 합성수지재 윈도우는 저면에 위치하는 엘시디를 보호하면서도 엘시디로부터 출력되는 결과물을 사용자가 선명하게 인지할 수 있도록 고도의 투명성을 갖고 있는 것이다.

이러한 엘시디 모듈을 제조하기 위한 종래의 방법으로는, 도 1의 도시와 같이 각기 별개로 제작되어진 아크릴 혹은 폴리카보네이트 재질의 윈도우(102)와, 상기 윈도우(102)를 안치 고정할 수 있게 한 금속 몰딩(103)과, 각종 전자기기의 몸체와 체결되기 위한 합성수지 재질의 사출물(104)을 각각 제작 형성하되, 상기한 윈도우(102)의 상부면에는 전자기기의 제품명이나 제조사 또는 특징적인 내용이나 도안 및 로고 등을 인쇄한 필름부재(101)가 부착 형성되어 있는 것이다.

따라서, 이들 각각의 구성품을 부착 형성하여 단일의 윈도우 모듈을 완성하는 것인데, 먼저 금속 몰딩(103)의 하부면에 접착층을 형성한 상태(S110)에서 별도의 사출물(104)을 금속 몰딩의 저면에 밀착하여 서로 부착(S120) 형성한다.

이와 같은 상태에서 상기한 금속몰딩(103)의 상부의 안치턱 부분에 또다시 접착층을 형성하고(S130), 그 접착층을 이용하여 상기한 윈도우(102)를 안치 부착시키면 외곽의 금속 몰딩을 갖는 윈도우 모듈이 완성되는 것이다.

엘시디 모듈을 제조하기 위한 또 다른 종래의 방법으로는, 도 2의 도시와 같이 각기 별개로 제작되어진 아크릴 혹은 폴리카보네이트 재질의 윈도우(202)와, 상기 윈도우(202)를 안치 고정할 수 있게 한 금속 몰딩(203)과, 각종 전자기기의 몸체와 체결되기 위한 합성수지 재질의 사출물(204)을 각각 제작 형성하되, 상기한 윈도우(202)의 상부면에는 전자기기의 제품명이나 제조사 또는 특징적인 내용이나 도안 및 로고 등을 인쇄한 필름부재(201)가 부착 형성되어 있는 것이다.

이와 같은 상태에서 상기한 금속 몰딩(203)의 하부면에 접착층을 형성한 상태(S210)에서 별도의 사출물(204)을 그 금속 몰딩의 저면에 밀착하여 이들을 서로 부착(S220)하고, 상기한 사출물(204)을 제외한 금속 몰딩(203)의 하부면에는 또다시 접착층을 형성한 상태(S230)에서 그 금속 몰딩(203)의 저면으로부터 상기한 윈도우(202)를 삽입하여 이들을 견고하게 부착 고정(S240)하면 역시 외곽의 금속 몰딩을 갖는 윈도우 모듈이 완성되는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같은 금속 몰딩을 갖는 윈도우 모듈의 제조방법은, 필름부재와 윈도우 및 금속 몰딩, 사출물을 각기 구분 제조한 상태에서 이들을 서로 접착하여 생산하는 방식이므로 그 제조 공정이 복잡하면서도 많은 단계를 거쳐야 하는 번거로움이 있는 것이다.

특히, 각각의 구성품을 구비하기 위해서는 상응하는 금형을 미리 제작한 상태에서 이들 금형으로부터 각각의 구성품을 대량으로 생산하여 준비한 상태에서 이들을 서로 조합하여 제작하여야 하므로 고가의 금형 제작비에 따른 원가 상승 및 재고 부담 및 구성품의 보관에 상당한 어려움을 겪고 있는 것이다.

또한, 각종 휴대용 전자기기의 경우 점차 작고 얇은 형태의 것으로 개발되는 추세여서 이러한 슬림화된 전자기기에 적용되는 윈도우 모듈 역시 극히 얇은 두께를 갖도록 제작되어야 하나 상기와 같이 구성품의 접착을 통한 제조방법에는 각각의 구성품 들이 차지하는 최소한의 두께가 중첩 가중되면서 그 두께의 축소에 한계가 있으므로 전자기기 자체의 슬림화를 방해하는 요인이 되고 있는 것이다.

또한, 상기와 같은 윈도우 및 금속 몰딩과 사출물은 모두 접착에 의한 고정방법을 택하고 있는바, 그 접착층(보편적으로 양면테이프를 사용함.)이 화학적 변화에 의해 경화되거나 접착성이 상실되는 경우에는 기기의 수명을 단축시키는 원인이 되는 것이며, 계절의 변화 또는 실내,외의 기온 차이에 의해 각기 다른 물성의 구성품이 신축 및 이완됨에 따라 이들 접착층의 물리적 파괴가 빠르게 발생하므로 결과적으로 전자기기의 사용 수명을 단축시키는 하나의 원인으로 작용하게 되는 것이다.

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 개선하고자, 금속 몰딩을 갖는 윈도우 모듈의 제조 공정을 단순화하여 제조 원가의 절감 및 생산성을 크게 향상시키면서도, 사출 성형을 통해 금속 몰딩과 일체로 완성되는 모듈에 의해 고도의 품질 안정성을 꾀할 수 있는 것이며, 접착부를 최소화하여 화학적 내구성과 수치변화에 따른 내구성이 향상되게 하여 그 사용수명이 연장되게 하고, 고압 사출 성형되는 사출물에 의한 윈도우를 갖는 엘시디 모듈의 슬림화가 가능하므로 더욱 얇은 전자기기를 생산할 수 있게 한 것이다.

본 고안의 과제를 달성하기 위한 해결 수단으로는, 각기 별개로 제작되어진 필름부재와 금속 몰딩을 안착시키기 위한 성형틀과, 상기 성형틀의 내부로 주입되는 고압의 수지액에 의해 투명의 윈도우가 성형되게 하는 사출 성형수단과, 사출 성형된 윈도우는 투시창의 역할과 기기 본체와의 결합을 위한 체결부의 역할을 동시에 수행할 수 있도록 구성하여 이루어지는 것이다.

본 발명 금속 몰딩을 갖는 엘시디용 윈도우 모듈의 제조방법 및 그 윈도우 모듈은, 제조 원가의 절감은 물론 대량 생산이 가능하여 매우 경제적이면서도, 금 속 몰딩과 윈도우와의 결합성이 우수하여 내구성이 크게 향상되는 것이며, 투시부와 체결부가 일체로 이루어져 있어 보다 얇은 두께로의 제작이 가능하므로 전자기기의 슬림화에 일조할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 윈도우 모듈의 제조공정도로서, 본 발명은 종래와는 달리 별도로 사출 성형된 윈도우와 사출물 없이 필름부재(1)와 금속 몰딩(2) 만을 구비한 상태에서 제조공정을 수행하게 되는데, 우선 금속 몰딩(2)을 미리 구비한 상태(S10)에서, 상기한 금속몰딩(2)의 저면에 접착층(3)을 도포 형성하는 단계를 거치게 된다.(S20)

이때, 상기한 접착층(3)은 점액 상태의 혼합물로 이루어져 있는 것인데, 그 접착제는 폴리아미드 70~80중량%, 석유수지 10~20중량%, 미네랄 오일 2~7중량%, 아미노 실란 3~7중량%가 혼합되어 이루어진 것으로서, 금속과 합성수지를 접합하는데 가장 이상적인 효과를 나타내는 것이다.

여기서, 상기한 혼합물에 의한 접착제 중 폴리아미드는 기본수지로서 접착력을 유도하고 광범위한 표면에 대한 접착이 가능하게 하며 표면에너지 차이가 큰 이종 표면(SUS+PC, Al+PE 등)의 접착을 용이하게 한다. 만일, 폴리아미드가 70wt% 미만이면 그 효과가 충분하지 않고, 80wt%를 초과하면 더 이상의 효과 상승이 없으므로 70~80wt%의 조성비가 바람직하다.

다음으로, 석유수지(petroleum resin)는 점착 부여 수지로서 접착제의 용융온도를 낮추고 경우에 따라 관능기를 부여하도록 하여 접착초기 젖음성(wetting)과 접착력을 향상시키며 고화시간 등의 조절을 가능하게 하는 역할을 수행한다. 만일, 석유수지가 10wt% 미만이면 전술한 효과가 나타나지 않고 20wt%를 초과하면 더 이상의 효과 개선은 없이 폴리아미드의 상대적 함유량만 줄이는 결과를 가져오므로, 그 조성비는 10~20wt%가 적절하다. 여기서, 젖음성이란 접착제가 플라스틱 사출물의 표면에 확산되면서 엉키는 성질을 가리킨다.

또한, 석유수지란 석유의 정제과정이나 석유화학공정의 부산물로 생성되는 유분으로서, 올레핀이나 디올레핀을 함유하는 것을 원료로 하여 여러 가지 방법으로 중합시킨 플라스틱을 총칭한다.

다음으로, 미네랄 오일은 가소제로서, 혼합된 수지의 윤활역할을 수행하여 혼합물의 유동성과 분포를 고르게 하고 혼합물이 제품의 일부분에 치우치는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 만일, 그 함유량이 2wt% 미만이면 수지의 흐름을 방해하여 최종 제품이 뒤틀리는 등 문제가 발생하고, 7wt%를 초과하면 유동성이 과도해져 사출과정에서 금형으로부터 수지가 흘러 넘치는 문제점이 발생한다.

또한, 아미노 실란은 접착 프로모터(adhesive promoter 또는 경화제)로서, 금속의 모재와 수지 사이의 부착력을 향상시키고, 수지와 무기물 사이의 젖음성(wetting)을 증진시키는 역할을 수행한다. 아미노 실란은 사용량의 다소(多少)에 따라 부착력, 경화시간 및 기계적 강도를 크게 변화시킬 수 있으므로 사용량에 신중을 기할 필요가 있는데, 이러한 성질을 적당하게 만족시킬 수 있는 조성비로서 3~7wt%가 바람직하다.

상기 접착제는 도포한 후 상온에서 20분 이상 건조하고 100~120℃의 온도에서 20~40분 동안 유지한 상태에서 사출하는 것이 접착력을 최대로 발휘할 수 있다. 이는, 접착제 경화온도가 지나치게 낮거나 경화시간이 짧으면 접착제가 탈락하거나 넘치는 경우가 발생하고, 경화온도가 지나치게 높거나 경화시간이 길면 조기 경화 현상 또는 사출전 일부 경화 현상이 발생하여 접착력이 약해지기 때문이다. 또한, 상온건조시간이 짧으면 접착제에 기포가 발생하여 접착력이 떨어진다.

또한, 상기 접착제의 도포 두께는 40~80㎛의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이는 도포두께가 지나치게 작으면 고온의 사출과정에서 부분적으로 수지와 접촉하지 않는 부분이 발생하여 접착력이 떨어지고, 도포두께가 지나치게 두꺼우면 접착제가 탈락하여 금형으로부터 넘쳐서 접착력이 떨어지거나 접착되는 합성수지에 포함되어 악영향을 미칠 수 있기 때문이다.

이와 같은 접착제는 통상적인 혼합방식에 의해 제조된다. 즉, 전술한 4가지 성분을 모두 용기에 넣은 후 일반적인 교반기로 저어서 혼합 제작하게 된다. 그리고, 상기 접착제는 상온에서 밀폐용기에 보관할 수 있다.

본 발명에 사용되는 접착제는 열경화성 수지로서, 도포된 접착제에 100℃ 이상의 온도를 가하면 접착제가 경화되면서 금속과 강한 접착력을 유지하게 된다.

또한, 본 발명에서의 접착제는 금속에 도포한 후에는 대략 10일 동안 경화가 유지된다. 즉, 도포한 후 10일 이내에 사출하면 소정의 접착력을 지닌 사출물을 얻을 수 있다.

따라서, 금속 모재에 접착제를 도포하고 건조한 후 포장하여 10일 이내에 사출하면 소정의 접착력을 발휘할 수 있다.

이와 같은 접착층(3) 형성단계(S20)를 완료한 상태에서, 상기한 필름부재(1)와 금속몰딩(2)을 하부금형틀(10) 내에 안착시키는 것이며(S30), 이와 같은 상태에서 하부금형틀(10)과 상부금형틀(20)을 형합시킨 상태에서 그 상,하부금형틀 사이의 내부 공간에 수지액을 주입하여 그 윈도우(4)를 경화 성형하면 되는 것이다.(S40)

이때, 사출시 수지가 적절한 유동성을 가지도록 실린더의 온도는 280~300℃의 범위에 있는 것이 바람직하다. 즉, 지나치게 온도가 낮으면 빨리 굳어져서 성형되기 전에 굳어지는 경우가 발생하고, 지나치게 온도가 높으면 접착제가 녹아서 모재로부터 탈락하여 사출된 제품의 품질에 악영향을 미치게 된다.

또한, 사출 실린더의 압력은 58~65kgf/cm²의 범위에 있는 것이 좋다. 상기 사출 실린더의 압력이 너무 작으면 윈도우(4)의 모양이 완전히 성형되지 않고 접착력이 약하게 되며, 너무 크면 접착제가 넘치는 현상이 발생한다.

그리고, 사출 상태에서의 금형 온도는 65~95℃ 및 냉각유지시간은 8~20초인 것이 좋다. 이는, 금형온도가 너무 낮으면 성형이 완료되기 전에 굳어지는 사출 미성형의 문제가 발생되고, 너무 높으면 접착제가 탈락되거나 넘쳐서 모재와 수지의 접착력이 약해지기 때문이다. 또한, 냉각유지시간을 너무 짧게 하면 합성수지가 굳 기 전에 변형되는 문제가 있고, 너무 길게 하면 생산성이 떨어지게 된다. 즉, 생산성과 상관이 없다면 8초 이상으로 냉각유지시간을 설정하여도 좋다. 또한, 합성수지의 사출액은 대략 1.5~3초의 범위에서 금형 내에 채우면 된다.

이와 같은 사출 성형과정에 의해 투명의 윈도우(4)가 필름부재(1) 및 금속 몰딩(2)과 결합된 상태로 사출 성형되면 상기한 윈도우(4)는 금속 몰딩(2)의 내측에 위치하는 투시부(4')와 금속 몰딩(2)의 저면에 성형된 결합부(4")를 갖게 되는 것인데,

상기한 하부금형틀(10)과 상부금형틀(20)을 이용한 사출 성형 과정을 살펴보면, 도 4a의 도시와 같이 하부금형틀(10) 내에 필름부재(1)와 금속 몰딩(2)을 안착 시킨 상태에서 상부금형틀(20)을 형합시키고 이들 형합상태에서 하부금형틀(10)과 상부금형틀(20) 내에 합성수지액을 고압으로 주입하여 소정의 윈도우(4) 형태를 성형하고, 냉각과정을 통해 수지액이 충분히 경화된 도 4b의 도시와 같이 상부금형틀(20)을 분리시켜 하부금형틀(10) 내부로부터 제품을 추출하면 되는 것이다.

여기서, 상기한 금속 몰딩(2)은 스테인레스 스틸(SUS)이나 알루미늄(AL) 또는 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 은(Ag) 중에서 전자기기의 디자인이나 사용 목적 또는 대상에 따라 선택적인 사용이 가능한 것이며, 상기한 윈도우(4) 역시 폴리카보네이트(PC) 또는 아크릴(Acryl)과 같이 투명 사출이 가능한 합성수지를 선택적으로 사용하면 되는 것이다.

특히, 상기한 윈도우(4)는 종래의 윈도우가 담당하는 투시부(4')와 종래의 사출물이 담당하던 결합부(4")가 동시에 사출 성형되어 있으므로 이들을 각기 사출 성형하여 접착하여야 하는 불편함이 없이 단일 요소를 사출 성형에 의해 완성함에 따라 이들의 목적과 역할을 동시에 수행할 수 있게 된다.

따라서, 도 5의 도시와 같이 그 투시부(4')와 결합부(4")가 일체로 사출 성형되는 윈도우(4)는 그 두께의 조절이 자유로워 금속 몰딩을 갖는 엘시디용 윈도우 모듈의 두께를 극히 얇게 제조할 수 있으므로 점차 슬림화 추세인 근자의 전자기기에 효과적으로 대응할 수 있는 것이다.

도 1은 금속 몰딩을 갖는 윈도우 모듈을 제조하기 위한 종래의 일실시예를 보인 제조공정도

도 2는 금속 몰딩을 갖는 윈도우 모듈을 제조하기 위한 종래의 또 다른 제조공정도

도 3은 본 발명에 따른 윈도우 모듈의 제조공정도

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 윈도우 모듈의 제조공정에 있어, 사출 성형 공정의 상세도로서,

도 4a는 성형틀 내부에 금속 몰딩과 필름부재를 안착시킨 상태의 단면도

도 4b는 성형틀 내에 수지액을 주입하여 투시부와 결합부가 일체로 성형되게 하는 상태의 단면도

도 5는 본 발명에 의해 완성된 윈도우 모듈의 요부 단면 사시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 필름부재 2 : 금속 몰딩

3 : 접착층 4 : 윈도우

4' : 투시부 4" : 결합부

10 : 하부금형틀 20 : 상부금형틀

Claims (5)

1. 금속 몰딩을 프레스 성형하는 몰딩성형단계와; 그 금속 몰딩의 저면에 폴리아미드 70~80중량%, 석유수지 10~20중량%, 미네랄 오일 2~7중량%, 아미노 실란 3~7중량%가 혼합되어 이루어진 접착제를 도포하는 접착층형성단계와; 하부 성형틀 내에 금속 몰딩과 그 금속 몰딩의 내측에 위치하는 필름부재를 안착시키는 성형준비단계와; 상부 성형틀과 하부 성형틀을 형합시킨 후 그 내부 공간에 수지액을 주입하는 사출 성형단계와; 상부 성형틀을 분리시켜 하부 성형틀 내의 성형물을 인출하는 제품추출단계;로 순차 수행하여 필름부재와 금속몰딩이 사출 수지물에 의해 단일 구성품으로 제조되고, 사출 수지물이 윈도우, 투시부, 결합부 역할을 동시에 수행할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 금속 몰딩을 갖는 엘시디용 윈도우 모듈의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 내측면에 폴리아미드 70~80중량%, 석유수지 10~20중량%, 미네랄 오일 2~7중량%, 아미노 실란 3~7중량%가 혼합되어 이루어진 접착층(3)이 형성된 금속 몰딩(2)의 내부에, 투명의 윈도우(4)가 사출 성형에 의해 구성되고, 상기 윈도우(4)의 외표면에는 필름부재(1)가 융착 형성되게 하되,

   상기한 윈도우(4)는, 금속 몰딩(2)의 내측 공간부에 의한 투시부(4')와 금속 몰딩(2)의 저면에 위치한 결합부(4")가 일체로 사출 성형되어 구성됨을 특징으로 하는 금속 몰딩을 갖는 엘시디용 윈도우 모듈.

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