KR20160008722A - 곡면형 커버윈도우 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
휴대폰, 태블릿 PC 등의 모바일 기기 커버 윈도우에 관한 것으로, 보다 상세하게는 곡면형 커버윈도우 및 그 제조방법에 관하여 개시한다.
본 발명은 표층과 내층이 이종 재질로 이루어지는 공압출 필름을 마련하는 공압출 필름 마련 단계;와, 상기 공압출 필름을 커버윈도우 형상에 대응하는 캐비티를 구비하는 사출금형에 삽입하되 상기 공압출 필름의 표층이 사출물의 표면이 되도록 배치하는 필름 삽입 단계;와, 상기 공압출 필름이 삽입된 금형에 내층과 동종의 재질을 주입하여 사출품을 제조하는 사출 성형 단계;를 포함하는 곡면형 커버윈도우 제조방법을 제공한다.
본 발명은 표층과 내층이 이종 재질로 이루어지는 공압출 필름을 마련하는 공압출 필름 마련 단계;와, 상기 공압출 필름을 커버윈도우 형상에 대응하는 캐비티를 구비하는 사출금형에 삽입하되 상기 공압출 필름의 표층이 사출물의 표면이 되도록 배치하는 필름 삽입 단계;와, 상기 공압출 필름이 삽입된 금형에 내층과 동종의 재질을 주입하여 사출품을 제조하는 사출 성형 단계;를 포함하는 곡면형 커버윈도우 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 휴대폰, 태블릿 PC 등의 모바일 기기 커버 윈도우에 관한 것으로, 보다 상세하게는 곡면형 커버윈도우 및 그 제조방법에 관한 것이다.
커버윈도우는 모바일기기의 디스플레이를 보호하는 역할을 수행하는 것으로, 스크래치 방지를 위한 고경도와, 파손을 방지하기 고강도, 그리고 디스플레이 장치의 화질을 훼손하지 위한 우수한 광학적 특성이 요구된다.
최근에 곡면형 디스플레이가 개발됨에 따라 커버윈도우도 그에 대응하여 곡면형상을 가질것이 요구되고 있다.
평면형태의 커버윈도우의 경우에는 글라스 재질을 사용하기도 하였으나, 글라스 재질은 곡면으로의 제조가 어려운 문제점이 있었다.
합성수지 재질로 곡면형 커버윈도우를 제조하기 위해서는 성형성이 우수한 재질을 사용해야 하는데, 성형성이 우수한 재질의 경우 강도가 낮아 표면 경도를 확보하기 곤란한 문제점을 가지고 있었다.
관련선행기술로는 대한민국 공개특허 제10-2014-0046435호 '적층체, 이를 포함하는 윈도우 시트 및 이를 포함하는 디스플레이 장치' (공개일자 2014년 4월 18일)이 있다.
본 발명의 목적은 곡면을 포함하는 모바일기기의 커버윈도우가 우수한 표면 경도와 광학적 특성을 가지도록 하기 위한 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 고경도의 표면층을 가지며 광학적 특성이 우수한 곡면형 커버윈도우를 제공함에 있다.
본 발명은 표층과 내층이 이종 재질로 이루어지는 공압출 필름을 마련하는 공압출 필름 마련 단계;와, 상기 공압출 필름을 커버윈도우 형상에 대응하는 캐비티를 구비하는 사출금형에 삽입하되 상기 공압출 필름의 표층이 사출물의 표면이 되도록 배치하는 필름 삽입 단계;와, 상기 공압출 필름이 삽입된 금형에 내층과 동종의 재질을 주입하여 사출품을 제조하는 사출 성형 단계;를 포함하는 곡면형 커버윈도우 제조방법을 제공한다.
상기 공압출 필름의 내층 재질로는 폴리카보네이트 재질을 사용하고, 상기 공압출 필름의 표층 재질로는 내층의 재질보다 경도가 높은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 공압출 필름의 표층 재질은 폴리메타크릴산 메틸 재질이고, 두께가 30~60um 범위이면 더욱 바람직하다.
상기 필름 삽입 단계는 상기 공압출 필름을 열성형하여 상기 사출금형의 형상에 대응하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 필름 삽입 단계는 상기 공압출 필름을 열성형하여 상기 사출금형의 전면 형상에 대응하도록 성형하여 삽입하고, 배면에 인쇄필름을 삽입할 수 있으며, 상기 인쇄필름을 열성형하여 상기 사출금형의 배면 형상에 대응하도록 성형하여 삽입할 수도 있다.
한편, 상기 사출성형 단계는 용융수지를 주입하며 금형을 가압하는 사출압축성형방법으로 이루어질 수 있다.
이러한 제조방법으로부터 본 발명은 표층이 폴리메타크릴산 메틸 수지이고 내층이 폴리카보네이트 수지인 공압출 필름의 내층에 폴리카보네이트 수지가 사출성형으로 일체화되어 형성된 곡면형 커버윈도우를 제공한다.
본 발명은 표면의 경도가 높고 투과도와 광학적 특성이 우수한 커버윈도우 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법은 이종 재질의 공압출 필름을 이용하여 표면을 형성함으로써, 표면에 고경도층이 균일한 두께를 가지는 효과를 가져온다.
도 1은 본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법을 나타낸 공정순서도,
도 2는 본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법에 사용되는 공압출 필름을 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법의 사출 금형을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법의 필름 삽입 단계를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법의 사출 성형 단계를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법으로 제조된 커버윈도우를 나타낸 단면도임.
도 2는 본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법에 사용되는 공압출 필름을 나타낸 단면도,
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도 5는 본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법의 사출 성형 단계를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법으로 제조된 커버윈도우를 나타낸 단면도임.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법을 나타낸 공정순서도이다.
본 발명은 모바일 기기의 디스플레이 장치 커버윈도우 제조방법에 관한 것으로, 특히 곡면을 포함하는 커버윈도우 제조방법에 관한 것이다.
휴대용 디스플레이 디자인의 다양화에 따라 곡면형의 커버윈도우가 요청되고 있다. 특히 디스플레이의 끝부분에 곡면을 부여한 에지 밴디드 타입 커버윈도우 디자인도 검토되고 있다. 특히 에지 밴디드 타입 커버윈도우는 글라스(Glass) 재질로는 형상에 한계가 있으며, 또한 가격이 높은 단점을 가지고 있다.
본 발명은 합성수지 재질을 이용하여 경도와 광학적 특성이 우수한 곡면형 커버윈도우를 제조할 수 있는 방법을 제시한다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법은 표층과 내층이 이종 재질로 이루어지는 공압출 필름을 마련하는 공압출 필름 마련 단계(S100)와, 상기 공압출 필름을 커버윈도우 형상에 대응하는 캐비티를 구비하는 사출금형에 삽입하되, 상기 공압출 필름의 표층이 사출물의 표면이 되도록 배치하는 필름 삽입 단계(S200)와, 상기 공압출 필름이 삽입된 사출금형에 내층과 동종의 재질을 주입하여 사출품을 제조하는 사출 성형 단계(S300)를 포함한다.
사출 성형 단계(S300)이후에, 사출품의 표면에 하드코팅층을 형성하는 표면코팅 단계를 더 포함할 수 있다.
공압출필름 상태에서 열성형하기 이전에 하드코팅층을 형성하게되면, 열성형시 하드코팅층에 균열이 발생하거나 박리될 수 있기 때문에, 사출품 상태에서 표면에 하드코팅층을 형성하는 것이 바람직하다.
표면코팅 단계는 하드코팅 조성물을 스프레이 코팅(Spray coating) 또는 플로우 코팅(Flow coating) 방법으로 수행될 수 있다. 하드코팅 조성물은 우레탄 아크릴레이트(Urethane Acrylate)와 폴리에스터 아크릴레이트(Polyester acrylate)계열의 고관능 수지를 사용할 수 있다.
우레탄 아크릴레이트 올리고머(Urethane Acrylate oligomer)는 이소시아네이트 그룹(Isocyanate group)과 아크릴(Acrylic) 또는 메타크릴 모노머(Methacrylic monomer)의 하이드록실 그룹(Hydroxyl group)과의 반응으로 형성할 수 있다.
폴리에스터 아크릴레이트 올리고머(Polyester acrylate oligomer)는 포화 폴리에스터 레진9polyester resin)을 아크릴레이트화 시킨 타입을 사용할 수 있다.
이 때, 고관응 (이중 결합이 많은 ) oligomer나 monomer를 사용하게 되면 경화중에 도막에 크랙이 발생하게 되므로,이런 것들은 저관능 (이중 결합이 적은) 모노머나 올리고머를 사용하여 크랙 발생을 억제할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법에 사용되는 공압출 필름을 나타낸 단면도이다.
본 발명은 커버윈도우의 표면에 고경도를 가지는 보호층을 형성하기 위하여 공압출 필름(10)을 사용하는 것을 특징으로 한다.
광학적 특성이 우수한 합성수지 재질로는 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC)와, 폴리메타크릴산 메틸(Polymethyl methacrylate, PMMA)이 있다.
폴리카보네이트 재질은 유동성과 성형성이 우수한 장점을 가지나, 경도가 약해 표면을 폴리카보네이트 재질로 형성할 경우 스크래치에 약한 단점을 가진다.
반면에 폴리메타크릴산 메틸 재질은 경도가 우수한 장점을 가지나, 성형성이 부족하여 곡면형상으로 성형시 성형불량의 가능성이 높은 문제점을 가진다.
이에, 본 발명에 사용되는 공압출 필름(10)은 도시한 바와 같이 폴리카보네이트와 폴리메타크릴산 메틸 공압출 필름을 이용하는 것을 특징으로 한다.
도시한 바와 같이, 표층(12)이 폴리메타크릴산 메틸재질이고, 내층(14)이 폴리카보이트 재질인 공압출 필름으로 커버윈도우의 표면을 형성하도록 함으로써, 표층에는 폴리메타크릴산 메틸층이 균일한 두께를 확보할 수 있도록 하고, 내층을 폴리카보네이트 재질로 형성하고, 그 내면에 폴리카보네이트 수지를 사출성형으로 성형함으로써 곡면형상의 커버윈도우를 제조할 수 있도록 한 것이다.
이 때 표층(12)의 두께는 30~60um 범위인 것이 바람직하다.
표층 두께가 30um 미만인 경우 표면경도를 확보하기 어려우며, 표층의 두께가 60um 를 초과하게 되면 성형성이 저하된다.
커버윈도우에서 요구되는 표면경도는 5H 이상의 수준이다. 그런데 폴리카보네이트 재질의 표면에 하드코팅층을 형성하여도 폴리카보네이트 재질 자체의 경도가 낮아 표면경도 3H 이상을 확보하기 어렵다.
그런데, 본 발명은 공압출 필름의 표층이 폴리메타크릴산 메틸재질로 30~60um 두께로 형성되어 있어서, 하드코팅층을 형성하여 표면경도 5H 이상을 확보할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법의 사출 금형을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법의 필름 삽입 단계를 나타낸 도면이다.
도 3은 사출금형이 닫혀진 상태를 나타낸 것이고, 도 4는 사출금형이 개방된 상태에서 공압출 필름이 삽입된 상태를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법은 사출 금형(20)을 이용하여, 사출 성형으로 커버윈도우를 제조한다.
사출금형(20)은 도시한 바와 같이 표면금형(22)과 배면금형(24)으로 분할 형성될 수 있으며, 개폐가 가능하게 형성된다.
사출금형(20)의 캐비티(25)는 곡면형의 커버윈도우 형상에 대응하게 형성된다.
필름 삽입 단계에서는 앞서 설명한 공압출 필름(10)을 사출 금형에 삽입하게 되는데, 이 때 공압출 필름의 고경도 표층(12)이 표면금형(22)의 내면에 밀착하도록 하는 것이 바람직하다.
커버윈도우는 약 1mm 정도 두께의 박형으로 제조되므로, 원하는 형상과 치수정밀도를 얻기 위해서는 공압출 필름(10)을 표면금형의 내면 형상에 대응하도록 열성형하여 삽입하는 것이 바람직하다. 이러한 열 성형은 별도의 프레스 금형을 이용하여 공압출 필름(10)을 가열 가압하는 방법으로 이루어질 수 있다.
또한, 커버윈도우에 인쇄층이 필요한 경우에는 배면금형(24) 측에 인쇄필름(30)을 삽입할 수 있다. 이 때 인쇄필름(30)은 전사 방식의 인쇄필름을 사용할 수 있다. 보다 상세하게 인쇄필름은 폴리에스터(PET)재질의 필름에 전사 인쇄층이 형성된 것을 사용할 수 있다.
치수정밀도와 성형성을 향상하기 위하여 인쇄필름도 공압출필름과 동일하게 열성형하여 삽입할 수도 있다.
도 5는 본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법의 사출 성형 단계를 나타낸 도면이다.
상술한 바와 같이 필름 삽입 단계에서 공압출 필름(10)과 인쇄필름(30)을 삽입한 후, 그 사이 공간으로 폴리카보네이트 수지(40)를 주입하고 경화하여 곡면형 커버윈도우를 제조하게 된다.
치수 정밀도를 향상시키기 위해서, 사출압축성형(Injection Compression Molding) 방법을 사용할 수 있다.
사출압축성형은 도시한 바와 같이 표면금형(22)과 배면금형(24)이 약간 열려져 있는 상태에서 폴리카보네이트 수지를 주입하고, 표면금형(22)과 배면금형(24)에 압축력을 가하여 금형을 완전히 닫고 경화시켜 성형을 완료하게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법으로 제조된 커버윈도우를 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 커버윈도우 제조방법으로 제조된 커버윈도우는 표층(12)이 고경도의 폴리메타크릴산 메틸 수지이고 내층(14)이 폴리카보네이트 수지인 공압출 필름으로 표면이 형성되고, 내층의 배면에 폴리카보네이트 수지(40)가 사출성형으로 일체화된 형상을 가지게 된다.
이러한 곡면형 커버윈도우는 전체적으로 균일한 두께를 가지며, 또한 표면에 고경도의 폴리메타크릴산 메틸층이 균일한 두께를 가지게 되므로, 외관의 오렌지 필 현상이 발생하지 않아 광학적 특성이 우수하고, 표면 경도가 높은 효과를 가져온다.
실시예
1mm 두께를 가지며 양측단부가 5R의 곡률 반경을 가지는 커버윈도우를 다음과 같은 방법으로 제조하여 특성을 평가하였다.
실시예 1 : PMMA/PC 공압출 필름(PMMA 두께 50um, PC 두께 50um)
실시예 2 : PMMA/PC 공압출 필름(PMMA 두께 20um, PC 두께 50um)
실시예 3 : PMMA/PC 공압출 필름(PMMA 두께 70um, PC 두께 50um)
비교예 1 : PC 수지만으로 사출성형
비교예 2 : PMMA 필름
비교예 3 : 고신율 PET 필름
실시예 1,2,3 과 비교예 2,3은 필름을 금형에 삽입한 후 열성형하고 PC수지를 주입하여 사출성형 후, 표면에 하드코팅층을 형성하였고,
사출성형은 필름을 전면금형에 밀착시킨 후, 전면금형과 배면금형 사이 성형공간으로 수지를 주입하는 방법으로 이루어졌다. 다시말해 실시예1,2,3의 경우 공압출 필름의 PC층면에 수지가 합체되도록 주입되었다.
비교예 1은 PC 수지만을 주입하여 사출성형 하고, 표면에 하드코팅층을 형성하였다.
하드코팅은 우레탄 아크릴레이트 계열 조성물을 사용하였다.
성형성 평가
열성형시의 뒤틀림 발생과 외관을 평가하였다.
비교예 3의 경우 열성형시 뒤틀림 형상이 발생하고, 형상을 유지하지 못하였는 문제가 발생하였다.
나머지 실시예 1,2,3과 비교예 1,2는 열성형시 뒤틀림이 발생하지고 않고 형상을 유지하여 적합한 것으로 평가되었다.
박리성 평가
성형성이 부적합 것으로 평가된 비교예3을 제외한 나머지 실시예 1,2,3과 비교예1,2의 방법으로 시편을 제조한 후, 표면을 크로스 컷팅 한 후 점착페이프를 붙이고, 점착테이프를 벗기는 방법으로 박리성을 평가하였다.
실시예 1,2,3, 비교예 1의 경우 박리가 발생하지 않았으나, 비교예 2의 경우 박리가 발생하였다. 이는 PMMA 필름과 PC 수지간의 부착력이 낮기 때문인 것으로 판딘된다.
표면경도 평가
표 1은 표면경도 평가결과를 나타낸 것이다.
| 표면경도 (연필경도 H) | |
| 실시예1 | 5H |
| 실시예2 | 3H |
| 실시예3 | 5H |
| 비교예1 | 2H |
실시예 1과 실시예 3의 경우 표면경도가 5H로 측정되었으며, 실시예 2의 경우 표면경도가 3H, 비교예 1의 경우 표면경도가 2H로 측정되었다.
표층을 형성하는 PMMA층으로 형성할 경우 표면경도의 향상의 효과를 가져오나 PMMA층의 두께가 일정두께를 초과하면 그 이상 증가시키더라도 표면경도 향상의 효과가 더 이상 증가하지는 않는 것으로 평가되었다.
PMMA 수지는 PC 수지에 비하여 고온고습 상태에서의 열변형, 내충격성에 있어서 상대적으로 취약하므로, PMMA 수지층의 두께는 상술한 바와 같이 30~60um 범위로 한정하는 것이 바람직하다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
S100 : 공압출 필름 마련
S200 : 필름 삽입
S300 : 사출 성형
10 : 공압출 필름
12 : 표층
14 : 내층
20 : 사출금형
22 : 표면금형
24 : 배면금형
S200 : 필름 삽입
S300 : 사출 성형
10 : 공압출 필름
12 : 표층
14 : 내층
20 : 사출금형
22 : 표면금형
24 : 배면금형
Claims (10)
- 표층과 내층이 이종 재질로 이루어지는 공압출 필름을 마련하는 공압출 필름 마련 단계;
상기 공압출 필름을 커버윈도우 형상에 대응하는 캐비티를 구비하는 사출금형에 삽입하되 상기 공압출 필름의 표층이 사출물의 표면이 되도록 배치하는 필름 삽입 단계; 및
상기 공압출 필름이 삽입된 금형에 내층과 동종의 재질을 주입하여 사출품을 제조하는 사출 성형 단계;를 포함하는 곡면형 커버윈도우 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 공압출 필름의 내층 재질로는 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 재질을 사용하고,
상기 공압출 필름의 표층 재질로는 내층의 재질보다 경도가 높은 재질을 사용하는 것을 특징으로 하는 곡면형 커버윈도우 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 공압출 필름의 표층 재질은 폴리메타크릴산 메틸(Polymethyl methacrylate, PMMA) 재질인 것을 특징으로 하는 곡면형 커버윈도우 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 공압출 필름의 폴리메타크릴산 메틸 재질의 표층은 두께가 30~60um 범위인 것을 특징으로 하는 곡면형 커버윈도우 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 필름 삽입 단계는
상기 공압출 필름을 열성형하여 상기 사출금형의 형상에 대응하도록 하는 것을 특징으로 하는 곡면형 커버윈도우 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 사출성형 단계는
용융수지를 주입하며 금형을 가압하는 사출압축성형방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 곡면형 커버윈도우 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 사출성형 단계 이후에,
상기 사출품의 표면에 하드코팅층을 형성하는 표면코팅 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡면형 커버윈도우 제조방법.
- 표층이 폴리메타크릴산 메틸 수지이고 내층이 폴리카보네이트 수지인 공압출 필름의 내층에 폴리카보네이트 수지가 사출성형으로 일체화되어 형성된 곡면형 커버윈도우.
- 제 8 항에 있어서,
상기 폴리메타크릴산 메틸 수지 재질의 표층은
30~60um 의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 곡면형 커버윈도우.
- 제 9 항에 있어서,
상기 곡면형 커버윈도우는 전체적으로 균일한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 곡면형 커버윈도우.
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|---|---|---|---|---|
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| CN109676856A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-04-26 | 东莞市松裕塑胶皮具制品有限公司 | 手机壳及其成型方法 |
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-
2014
- 2014-07-14 KR KR1020140088625A patent/KR20160008722A/ko not_active Application Discontinuation
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