KR20150045076A - 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 방법 및 이에 의하여 제조된 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름 - Google Patents

플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 방법 및 이에 의하여 제조된 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기재 상에 아크릴 필름을 코팅하는 단계; 및 상기 기재와 아크릴 필름을 레이저를 이용하여 동시에 커팅하는 단계를 포함하는 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 방법에 관한 것이다.
본 발명은 종래의 물리적 커팅 방법으로는 불가능하였던, 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름을 물리적 커팅에 대비하여 안정적인 절단면을 갖도록 커팅할 수 있다는 장점이 있다.

Description

플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 방법 및 이에 의하여 제조된 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름{A Cutting Method of Plastic Film for Flexible Display and Plastic Film for Flexible Display Manufactured by The Same}
본 발명은 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 방법 및 이에 의하여 제조된 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름 에 관한 것이다.
최근 모바일 기기의 개발이 활성화 됨에 따라서, 플렉서블 디스플레이 기기의 개발 역시 활발해 지고 있다. 이러한 플렉서블 디스플레이 기기의 화면에 사용되는 고경도 필름은 플렉서블한 물성을 가지면서도 높은 수준의 경도를 가져야 하는데, 이를 위하여 보호 대상이 되는 표면에 하드코팅성을 부여함과 더불어, 지문, 마커 등에 의한 표시에 대해서 내성을 부여하는 코팅층을 형성한다.
상기와 같이 코팅층이 형성된 플라스틱 필름을 절단하는 공정에는 종래에는 칼날을 이용하여 물리적으로 절단하는 방법을 사용하였으나, 이러한 방법을 사용하는 경우에는, 코팅 필름 또는 적층 필름을 절단할 때에, 필름과 함께 수지 가루가 발생하여 품질이 저하되고, 절단 후에 적층 필름의 단면 연마가 필요 하여 제조 비용이 증가한다. 또한, 상기코팅층은 단단(Hard)한만큼, 쉽게 갈라지는(Brittle) 문제점이 있고, 물리적인 힘이 가해질 때 유발되는 인장과 전단 응력에 매우 취약하여 커팅시에 절단면에 크랙 등이 쉽게 생긴다는 문제가 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 예를 들어, 한국 공개 특허 10-2012-0043941호에서는 적층 필름을 절단하는데 사용되는 필름 절단을 위한 레이저 절단 장치 및 이를 이용한 필름 절단 방법을 제시하고 있으나, 이 역시 기재의 양쪽이 아크릴로 코팅되어 있는 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 절단에 적용하는 것은 불가능하다는 문제점이 있다.
특허문헌 1)한국 공개특허 10-2012-0043941호
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서,
종래의 물리적 방법으로 커팅할 때, 크랙 등이 발생하였던 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 공정에, CW 레이저를 이용하여 커팅함으로써 커팅된 단면이 물리적 커팅에 대비하여 안정적인 절단면을 갖도록 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
a) 기재 상에 아크릴 필름을 코팅하는 단계; 및
b) 상기 기재와 아크릴 필름을 레이저를 이용하여 동시에 커팅하는 단계를 포함하는 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 커팅 방법에 의하여 제조된 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 방법에 의하면, 종래의 물리적 커팅 공정에 의하여 절단면의 거칠기가 거칠어지는 등의 문제가 발생하였던 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 공정을, CW 레이저를 이용하여 커팅함으로써 커팅된 단면이 물리적 커팅에 대비하여 안정적인 절단면을 갖도록 할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 플라스틱 필름의 구조를 나타낸 그림이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 커팅된 플라스틱 필름의 응력-변형률 곡선을 나타낸 그림이다.
도 3은 본 발명의 커팅 방법에 의하여 제조된 절단면의 표면을 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 커팅 방법에 의하여 제조된 절단면의 단면을 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 방법은 a) 기재 상에 아크릴 필름을 코팅하는 단계; 및 b) 상기 기재와 아크릴 필름을 레이저를 이용하여 동시에 커팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 방법은 기재의 한쪽 또는 양쪽면에 아크릴 등의 코팅물이 하드 코팅 또는 소프트 코팅되어 있는 경우, 이들을 동시에 절단하는 커팅 공정에 적용될 수 있다.
본 발명의 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름은, 도 1에서와 같이, 기재층 상단부의 아크릴 층, 기재층 및 기재층 하단부의 아크릴층을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 커팅의 대상인 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름을 만들기 위하여, 본 발명은 상기 a) 단계에서 기재 상에 아크릴 필름을 코팅한다.
상기 기재층으로는 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI) 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등을 사용할 수 있다. 상기 기재층의 두께는 30 내지 3000 ㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 50 내지 1000 ㎛의 필름을 사용하는 것이 좋다. 상기 기재층의 두께가 3000 ㎛를 초과하면 필름기재의 두께가 지나치게 두꺼워지는 문제가 있으며, 30 ㎛ 미만인 경우에는 기계적 강도를 갖지 못하는 문제점이 있다.
상기 아크릴층으로는 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 폴리카프로락톤, 우레탄 아크릴레이트계 올리고모 및 폴리로타세인를 포함하는 경화성 화합물과, 관능성 아크릴레이트계 단량체 및 공중합체 내에 분산되어 있는 무기 미립자를 포함하는 조성물로 코팅된 것을 사용할 수 있다. 상기 아크릴층의 두께는 30 내지 300 ㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 30 내지 200 ㎛의 필름을 사용하는 것이 좋다. 상기 아크릴층의 두께가 300 ㎛를 초과하면 필름기재의 두께가 지나치게 두꺼워지는 문제가 있으며, 30 ㎛ 미만인 경우에는 기계적 강도를 갖지 못하는 문제점이 있다.
본 발명의 기재층에 아크릴층을 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 나이프 코트, 롤 코트, 스프레이 코트, 그라비어 코트, 커튼 코트, 콤마 코트 또는 립 코트 등과 같은 공지의 방법이 제한 없이 사용될 수 있다.
이 후, 도포된 도포막을 가열하여 용매를 건조 및 제거함으로써, 기재 상에 아크릴 필름을 코팅할 수 있다. 이 때, 상기 건조 조건은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 상기 건조는 10℃ 내지 200℃, 20℃ 내지 200℃, 30℃ 내지 200℃, 50℃ 내지 200℃ 또는 70℃ 내지 200℃의 온도에서 1분 내지 10분 동안 수행될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 커팅의 대상인 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름을 커팅하기 위하여, 본 발명은 상기 b) 단계에서, 상기 기재와 아크릴 필름을 레이저를 이용하여 동시에 커팅한다.
상기 b) 단계의 커팅에는 레이저를 이용하며, 본 발명에서 이용하는 레이저로는 바람직하게는 시간적으로 연속된 출력을 주는 레이저를 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 CW 레이저를 사용할 수 있다. 본 발명의 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 시에, 상기 CW 레이저와 같은 연속된 출력을 주는 레이저를 사용하는 경우, 칼날을 이용한 절단 공정과 같이 물리적인 커팅 공정에 대비하여 월등하게 안정적인 절단면을 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 레이저는 상기 레이저는 출력 용량 10~90 W, 스폿 사이즈 100~700 ㎛, 속도 100~500 mm/sec, 펄스 반복율 20~100 khz 의 조건에서 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 방법에 의하여 제조된 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름을 제공한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하여 제조된 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름은 CW 레이저와 같이 연속적인 출력을 주는 레이저에 의하여 커팅되기 때문에, 절단면의 표면 및 단면이 훨씬 매끄럽고 크랙 등의 발생이 현저하게 줄어들게 된다. 상기 커팅 방법에 의하여 제조된 본 발명의 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 표면의 거칠기(Ra 값)는 20 내지 80nm의 값을 갖게 되며, 이는 종래의 방법에 의하여 제조된 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름에 비하여 월등하게 향상된 표면 성질을 갖는 것이다.
또한, 본 발명은 상기의 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름을 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치를 제공한다.
이하 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명하지만, 하기에 개시되는 본 발명의 실시 형태는 어디까지 예시로써, 본 발명의 범위는 이들의 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 표시되었고, 더욱이 특허 청구범위 기록과 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 함유하고 있다.
실시예
[실시예 1]
기재상에 아크릴층이 코팅된 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름(엘지화학 제)를 준비한 후, CW 레이저 장치 (GEM-100, Coherent 사)를 이용하여 상기 플라스틱 필름을 커팅하였다. 상기 커팅 공정시의 CW 레이저 장치를, 출력 용량 80 W, 스폿 사이즈 500 ㎛, 속도 250 mm/sec, 펄스 반복율 50 khz의 조건으로 커팅하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1과 동일한 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름을 준비한 후, 종래의 물리적 커팅 방법인 가위를 이용하여 상기 플라스틱 필름을 커팅하였다.
실험예 1. 커팅된 필름의 표면 및 단면의 비교
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 커팅된 플라스틱 필름에 대하여, 광학현미경 (Olympus BX51, 올림푸스 사)을 이용하여 커팅된 표면 및 단면을 촬영하여 각각 도 3 및 도 4에 나타내었다. 커팅된 표면을 나타낸 도 3을 살펴보면, 도 3 (a)와 같이 종래 방법인 가위를 이용하여 커팅한 경우에는 아크릴 코팅면과 공기 측 사이의 경계면이 매우 거칠고, 코팅면 층에 다량의 크랙이 발생하는 것을 알 수 있다. 그러나 도 3(b)와 같이, 본 발명의 레이저에 의하여 코팅된 경우에는 아크릴 코팅면과 공기 측 사이의 경계면이 매우 부드러울 뿐만 아니라, 크랙 역시 거의 나타나지 않는 것을 알 수 있었다.
또한, 커팅된 단면을 나타낸 도 4를 살펴보면, 도 4 (a)와 같이 종래 방법인 가위를 이용하여 커팅한 경우에는 기재층과 아크릴 층의 구분이 매우 힘들고, 단면이 매우 거칠 뿐만 아니라, 단면 상에도 다량의 크랙이 발생하는 것을 알 수 있다. 그러나 도 4 (b)와 같이 본 발명의 레이저에 의하여 코팅된 경우에는 기재층과 아크릴 층의 구분이 뚜렷하며, 단면 상에 크랙 역시 거의 나타나지 않는 것을 알 수 있었다.
실험예 2. 커팅된 필름의 물성 비교
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 커팅된 플라스틱 필름의 커팅면에 대하여 평행한 방향으로 일정한 힘을 가하여, 각각에 대한 인장강도(Tensile Strength), 탄성율(Elastic Modulus), 파단신율(Elongation at break) 및 적분면적 (Integral Area)을 구하여 각각 표 1에 나타내었다.
실시예 1 비교예 1
인장강도(Tensile Strength) (Mpa) 75 39
탄성율 (Elastic Modulus) (Mpa) 3614 2330
파단신율(Elongation at break) (%) 2.2 2.4
적분면적 (Integral Area) 88 65
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1의 커팅된 표면의 물성이 인장강도, 탄성율, 파단신율 및 적분면적 등에 있어서 월등한 효과를 나타내는 것을 알 수 있다.
실험예 3. 커팅된 필름의 응력-변형률 측정
실시예 1과 비교예 1의 시편에 대하여 응력(strain)-변형률(stress) 곡선을 도 2에 나타내었다. 이를 통하여, 실시예 1이 비교예 1에 비하여, 항복점(yield point) 및 탄성한계(elastic limit) 값이 월등히 높은 것을 알 수 있다.
실험예 4. 커팅된 필름의 표면의 표면 거칠기 값 및 크랙 길이의 비교
실시예 1과 비교예 1의 표면에 대하여 표면 거칠기 값(roughness)을 Optical profiler(Nano View E1000, 나노시스템)를 이용하여 측정하였으며, 크랙의 길이는 광학현미경을 이용하여 측정하였다.
상기에서 측정된 값을 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 1 비교예 1
Ra 38.04 nm 304.16 nm
Crack length 0mm 1.5mm
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다

Claims (11)

  1. a) 기재 상에 아크릴 필름을 코팅하는 단계;
    b) 상기 기재와 아크릴 필름을 레이저를 이용하여 동시에 커팅하는 단계를 포함하는 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI) 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 아크릴 필름은 폴리카프로락톤, 우레탄 아크릴레이트계 올리고모 및 폴리로타세인를 포함하는 경화성 화합물과, 관능성 아크릴레이트계 단량체 및 공중합체 내에 분산되어 있는 무기 미립자를 포함하는 조성물로 코팅된 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저는 시간적으로 연속된 출력을 주는 레이저 장치인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저는 CW 레이저인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저는 출력 용량 10~90 W, 스폿 사이즈 100~700 ㎛, 속도 100~500 mm/sec, 펄스 반복율 20~100 khz 의 조건에서 수행하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름의 커팅 방법.
  7. 기재 상에 아크릴 필름이 코팅되어 있는 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름으로서,
    청구항 1의 커팅 방법에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 플라스틱 필름은 커팅된 표면의 표면의 거칠기(Ra 값)가 20 내지 80nm인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 기재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI) 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 아크릴 필름은 폴리카프로락톤, 우레탄 아크릴레이트계 올리고모 및 폴리로타세인를 포함하는 경화성 화합물과, 관능성 아크릴레이트계 단량체 및 공중합체 내에 분산되어 있는 무기 미립자를 포함하는 조성물로 코팅된 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름.
  11. 청구항 7의 플렉서블 디스플레이용 플라스틱 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이 장치.
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