KR20180094558A - 곡면형 디스플레이용 3차원 보호필름 제조 방법 및 장치 - Google Patents

곡면형 디스플레이용 3차원 보호필름 제조 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

에지부 들뜸 방지 효과가 우수한 곡면형 디스플레이용 3차원 보호필름 제조 방법 및 장치에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 3차원 보호필름 제조 방법은 보호필름 모재를 상부 금형 및 하부 금형을 포함하는 프레스 장치에 투입하여 곡면화된 에지부를 갖도록 성형하는 1차 성형 단계; 상부 금형을 제거한 상태에서, 곡면화된 에지부에 대응하는 형상을 갖는 측면 금형으로, 곡면화된 에지부를 갖는 보호필름 모재의 에지부를 프레스 강화하는 2차 성형 단계; 및 2차 성형된 보호필름 모재에 열을 가하여 보호필름 모재의 에지부를 열 강화하는 3차 성형 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

곡면형 디스플레이용 3차원 보호필름 제조 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING CURVED DISPLAY PROTECTING THREE DIMENSIONAL SHEET}
본 발명은 디스플레이용 보호필름 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 곡면형 휴대용 전자기기 표면에 부착되는, 에지부를 갖는 3차원 보호필름을 제조함에 있어, 복원력에 의한 에지부의 들뜸 현상을 억제할 수 있는 곡면형 디스플레이용 3차원 보호필름 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
핸드폰, 디지털 카메라, 컴퓨터 모니터 등과 같은 다양한 디스플레이에 터치하는 제어 방식이 등장함에 따라, 디스플레이 표면에는 지문과 스크래치 방지를 위해 보호필름이 부착된다.
최근 디스플레이가 3차원화 됨에 따라, 보호필름 역시 3차원화된 디스플레이에 잘 부착될 필요가 있고, 특히 에지부에서 들뜸 현상없이 잘 부착될 필요가 있다.
그러나, 현재까지의 에지부를 갖는 3차원 보호필름의 경우, 에지부에서 들뜸 현상을 억제하기 어렵다. 이는 보호필름 성형시 소성 변형이 제대로 되지 않은 결과라 볼 수 있다. 그렇다고 과도한 소성 변형의 경우 에지부 백화 현상 등 원하지 않는 결과를 가져올 수 있다.
따라서, 이러한 부가적인 문제점을 발생시키지 않고도, 에지부 들뜸 현상을 억제할 수 있는 3차원 보호필름이 요구된다.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-1221441호(2013.01.07. 등록)가 있으며, 상기 문헌에는 곡면을 구비한 휴대용 전자기기의 디스플레이 패널 보호필름이 기재되어 있다.
본 발명의 하나의 목적은 곡면형 디스플레이용 3차원 보호필름 제조에 있어서, 에지부 들뜸 현상을 억제할 수 있는 보호필름 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기의 보호필름 제조 방법에 적합한 보호필름 제조 장치를 제공하는 것이다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 곡면형 디스플레이용 3차원 보호필름 제조 방법은 보호필름 모재를 상부 금형 및 하부 금형을 포함하는 프레스 장치에 투입하여 곡면화된 에지부를 갖도록 성형하는 1차 성형 단계; 상부 금형을 제거한 상태에서, 곡면화된 에지부에 대응하는 형상을 갖는 측면 금형으로, 곡면화된 에지부를 갖는 보호필름 모재의 에지부를 프레스 강화하는 2차 성형 단계; 및 2차 성형된 보호필름 모재에 열을 가하여 보호필름 모재의 에지부를 열 강화하는 3차 성형 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 3차 성형 단계는 상기 측면 금형이 상기 보호필름 모재의 에지부 상에 배치된 상태에서 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 3차 성형 단계는 적외선 또는 백색광 조사에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 3차 성형 단계는 상기 보호필름 모재에 180~240℃의 열이 가해지는 조건으로 수행되는 것이 바람직하다.
상기 보호필름 모재는 기재층과, 상기 기재층의 상면에 형성된 하드코팅층과, 상기 기재층의 하면에 형성된 점착층 및 이형필름을 포함할 수 있다.
이때, 상기 기재층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 필름, 글라이콜 모디파이드 폴리에틸렌테레프탈레이트(PETG) 필름, 에틸렌비닐알콜(EVOH) 필름, 캐스팅폴리프로필렌(CPP) 필름, 폴리프로필렌(OPP) 필름, 폴리아마이드 필름, 폴리카보네이트(PC) 필름, 폴리메틸메타아그릴레이트(PMMA) 필름, 폴리카보네이트 폴리메틸메타아크릴레이트 공압출필름, 폴리우레탄 일레스토머(TPU) 필름, 폴레올레핀 일레스토머 필름, 폴리에스테르 일레스토머 필름 및 폴리이미드(PI) 필름 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 곡면형 디스플레이용 3차원 보호필름 제조 장치는 보호필름 모재가 곡면화된 에지부를 갖도록 1차 성형되는, 상부 금형 및 하부 금형을 포함하는 프레스 장치; 곡면화된 에지부를 갖는 보호필름 모재의 에지부를 프레스 강화하도록 곡면화된 에지부에 대응하는 형상을 갖는 측면 금형; 및 2차 성형된 보호필름 모재에 열을 가하여 보호필름 모재의 에지부를 열강화하기 위한 열 강화 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 열 강화 수단은 적외선 조사 램프 또는 백색광 조사 램프일 수 있다.
또한, 상기 열 강화 수단은 상기 보호필름 모재에 180~240℃의 열을 제공하는 장치일 수 있다.
본 발명에 따른 곡면형 디스플레이용 3차원 보호필름 제조 방법에 의하면, 통상의 1차 성형 과정에 더하여, 측면 금형을 이용하여 곡면화된 에지부를 프레스 강화하는 2차 성형 과정 및 열 강화 수단을 이용하여 곡면화된 에지부를 열 강화하는 3차 성형 과정을 포함함으로써, 곡면화된 에지부를 충분히 소성 변형시킬 수 있다.
이에 따라, 곡면화된 에지부의 들뜸 현상을 억제할 수 있고, 그 결과 곡면형 디스플레이 부착시 에지부의 점착 불량 현상을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 디스플레이용 3차원 보호필름 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 1차 성형 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 2차 성형 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 3차 성형 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡면형 디스플레이용 3차원 보호필름 제조 방법 및 장치에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 "곡면형 디스플레이"란 오목형(concave) 커브드(curved) 디스플레이, 볼록형 디스플레이, 엣지(edge) 디스플레이, 폴더블(foldable) 디스플레이, 롤러블(rollable) 디스플레이, 스트레처블(stretchable) 디스플레이 등의 3차원 디스플레이를 의미하고, "3차원 보호 필름"이란 상기의 3차원 디스플레이에 대응하는 형상을 갖는 보호 필름을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 디스플레이용 3차원 보호필름 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 보호필름 제조 방법은 주 프레스를 이용한 1차 성형 단계(S110), 곡면화된 에지부의 프레스 강화를 위한 2차 성형 단계(S120) 및 곡면화된 에지부의 열 강화를 위한 3차 성형 단계(S130)를 포함한다.
도 2는 1차 성형 과정을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 3은 2차 성형 과정을 개략적으로 나타낸 것이며, 도 4는 3차 성형 과정을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 1에 도시된 3차원 보호필름 제조 방법을 설명함에 있어, 도 2 내지 도 4를 참조하기로 한다.
1차 성형 단계(S110)에서는 보호필름 모재(201)를 상부 금형(210) 및 하부 금형(220)을 포함하는 프레스 장치에 투입하여 곡면화된 에지부를 갖도록 성형한다. 이 1차 성형 단계는 평면형의 혹은 예비적으로 일부 3차원화된 필름을 3차원 형상으로 성형하는 통상의 프레스 방법에 해당한다.
도 2에 도시된 예에서는 상부 금형(210)이 에지부에 오목한 형상을 가지고 있고, 하부 금형(220)이 에지부에 볼록한 형상을 가지고 있다. 상부 금형(210)과 하부 금형(220)은 내마모성이 우수한 금형강과 같은 재질일 수 있다. 또한, 프레스 과정에 있어서, 상부 금형(210)과 하부 금형(220)은 대략 80~200℃ 정도로 가열될 수 있다. 또한, 프레스 과정에 있어서, 상부 금형(210)과 하부 금형(220)은 실질적으로 동일한 온도일 수 있고, 온도가 서로 다를 수도 있다.
프레스 과정은 하부 금형(220) 상에 보호필름 모재(201)가 배치된 상태에서, 상부 금형(210)이 보호필름 모재(201)이 배치된 하부 금형(220)에 맞물리면서 수행된다.
한편, 보호필름 모재(201)는 PET 등의 기재층만으로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 보호필름 모재(201)는 기재층과, 상기 기재층 상면에 형성된 하드코팅층을 포함한다. 이 외에도 기재층과 하드코팅층 사이에 충격 흡수층, 하드 코팅층 상부에 내지문층 등이 더 포함될 수 있다.
보다 바람직하게는, 보호필름 모재(201)는 기재층과, 상기 기재층의 상면에 형성된 하드코팅층과, 상기 기재층의 하면에 형성된 점착층 및 이형필름을 포함한다.
성형 공정 이전에 보호필름 모재에 점착층 및 이형필름까지 형성되어 있는 경우, 성형 공정 이후에 별도의 점착층 도포 공정 및 이형필름 부착 공정을 생략할 수 있다. 성형 공정 이전의 2차원 상태에서 점착층을 도포하고 이형필름을 부착하는 것에 비하여 성형 공정 이후의 3차원 상태에서는 이러한 점착층 도포 및 이형필름 부착이 보다 까다롭기 때문에, 성형 공정 이전에 기재층의 하면에 점착층 및 이형필름이 더 포함되어 있는 것이 보다 바람직하다.
한편, 후술하는 3차 성형 단계(S230)에서 열 강화에 의해 보호필름 모재의 온도가 200℃ 정도로 상승하게 된다. 이때, 보호필름 모재에 점착층 및 이형필름이 이 형성되어 있는 경우, 점착층의 점착 성능 저하 문제가 대두될 수 있다. 그러나, 점착층의 경우, 열 강화에 의해 가열된 상태에서는 점착력이 저하하지만, 열 강화 이후 냉각 과정에서 다시 점착력이 회복되기 때문에 점착 성능은 문제가 되지 않는다.
상기 기재층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 필름, 글라이콜 모디파이드 폴리에틸렌테레프탈레이트(PETG) 필름, 에틸렌비닐알콜(EVOH) 필름, 캐스팅폴리프로필렌(CPP) 필름, 폴리프로필렌(OPP) 필름, 폴리아마이드 필름, 폴리카보네이트(PC) 필름, 폴리메틸메타아그릴레이트(PMMA) 필름, 폴리카보네이트 폴리메틸메타아크릴레이트 공압출필름, 폴리우레탄 일레스토머(TPU) 필름, 폴레올레핀 일레스토머 필름, 폴리에스테르 일레스토머 필름 및 폴리이미드(PI) 필름 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 2차 성형 단계(S120)에서는, 상부 금형(210)을 제거한 상태에서, 곡면화된 에지부에 대응하는 형상을 갖는 측면 금형(230)으로, 곡면화된 에지부를 갖는 보호필름 모재의 에지부를 프레스 강화한다.
1차 성형만이 된 상태에서는 보호필름 모재의 복원력에 의해 종종 곡면화된 에지부의 들뜸 현상이 발생하고 있는 바, 본 발명에서는 에지부의 들뜸 현상을 억제하기 위하여, 추가로 2차 성형 및 3차 성형을 실시한다. 본 발명에서 2차 성형은 곡면화된 에지부에 대한 프레스 강화이고, 3차 성형은 곡면화된 에지부에 대한 열 강화이다.
2차 성형 과정에서 상부 금형(210)을 제거하지 않고, 측면 금형(230)이 보호필름 모재의 곡면화된 에지부 외곽의 가장자리부만 프레스하는 것도 고려할 수 있으나, 이 경우, 곡면화된 에지부에 대한 강화라 보기 어렵다. 이에 본 발명에서는 2차 성형 과정에서 상부 금형(210)을 제거한 상태에서, 측면 금형(230)이 곡면화된 에지부에 직접 힘을 가함으로써 곡면화된 에지부를 프레스 강화한다. 이를 위해 측면 금형(230)은 곡면화된 에지부에 대응하는 단면, 예를 들어 ??자와 유사한 형태의 단면을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 3차 성형 단계(S230)에서는 2차 성형된 보호필름 모재에 열을 가하여 보호필름 모재의 에지부를 열 강화한다.
이때, 3차 성형 단계는 측면 금형(230)이 보호필름 모재(201)의 에지부 상에 그대로 배치된 상태에서 수행되는 것이 바람직하다.
이러한 측면 금형(S230)이 그대로 배치된 상태에서 열 강화가 수행되는 것을 고려하면, 측면 금형(S230)은 열전도도가 우수한 구리, 알루미늄 등의 재질이 될 수 있다.
상기 3차 성형 단계는 상기 보호필름 모재에 180~240℃의 열이 가해지는 조건으로 수행되는 것이 바람직하다. 상기의 온도 범위에서 곡면화된 에지부의 열 강화가 잘 수행될 수 있다. 온도가 너무 낮으면 열 강화 효과가 불충분하고, 온도가 너무 높으면 보호필름 모재에 변형이 발생할 수 있다.
상기 3차 성형 단계는 적외선 또는 백색광 조사에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 이를 위한 열 강화 수단(240)은 적외선 램프 또는 백색광 램프가 될 수 있다.
다른 방법으로, 3차 성형 단계는 상기 온도 범위로 하부 금형(220) 또는 측면 금형(230)을 직접 가열하여 열이 보호 필름 모재에 전달되도록 하는 방법에 의해서도 수행될 수 있다. 다만, 적외선 또는 백색광 조사에 의한 열 강화의 경우 수 초 이내에 수행이 가능한 바, 이들 적외선 또는 백색광 조사에 의한 열 강화가 보다 바람직하다.
적외선 또는 백색광 조사의 경우, 파워 조절 혹은 광원과 보호필름 모재 간의 거리 조절 등에 의해 보호필름 모재에 상기 온도 범위의 열이 가해지도록 할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 곡면형 디스플레이용 3차원 보호필름을 제조 하기 위한 방법을 구현하기 위해, 본 발명에 따른 3차원 보호필름 제조 장치는 프레스 장치, 측면 금형 및 열 강화 수단을 포함한다.
프레스 장치는 보호필름 모재(201)가 곡면화된 에지부를 갖도록 1차 성형되는, 상부 금형(210) 및 하부 금형(220)을 포함한다.
측면 금형(230)은 곡면화된 에지부를 갖는 보호필름 모재(201)의 에지부를 프레스 강화하도록 곡면화된 에지부에 대응하는 형상을 갖는다.
그리고, 열 강화 수단(240)은 2차 성형된 보호필름 모재(201)에 열을 가하여 보호필름 모재의 에지부를 열강화한다. 이때, 상기 열 강화 수단은 상기 보호필름 모재에 180~240℃의 열을 제공하는 장치일 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 열 강화 온도 범위는 열 강화 수단에 의해 보호필름 모재의 곡면화된 에지부에 가해지는 열이 너무 낮을 경우 열 강화 효과가 불충분하고, 너무 높으면 보호필름 모재의 변형이 발생할 수 있는 점을 고려한 것이다.
상기 열 강화 수단(240)은 바람직하게는 적외선 조사 램프 또는 백색광 조사 램프인 것이 바람직하며, 하부 금형(220) 또는 측면 금형(230)을 직접 가열하는 장치가 될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 곡면형 디스플레이용 3차원 보호필름 제조 방법에 의하면, 통상의 프레스 성형에 해당하는 1차 성형에 더하여, 측면 금형을 이용하여 곡면화된 에지부를 프레스 강화하는 2차 성형 및 열 강화 수단을 이용하여 곡면화된 에지부를 열 강화하는 3차 성형을 순차적으로 포함함으로써, 곡면화된 에지부를 충분히 소성 변형시킬 수 있다.
이에 따라, 곡면화된 에지부의 들뜸 현상을 억제할 수 있고, 그 결과 곡면형 디스플레이 부착시 에지부의 점착 불량 현상을 억제할 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 방법 또는 장치에 의해 제조된 곡면형 디스플레이용 3차원 보호 필름은 제품 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
201 : 보호필름 모재
210 : 상부 금형
220 : 하부 금형
230 : 측면 금형
240 : 열 강화 수단

Claims (9)

  1. 보호필름 모재를 상부 금형 및 하부 금형을 포함하는 프레스 장치에 투입하여 곡면화된 에지부를 갖도록 성형하는 1차 성형 단계;
    상부 금형을 제거한 상태에서, 곡면화된 에지부에 대응하는 형상을 갖는 측면 금형으로, 곡면화된 에지부를 갖는 보호필름 모재의 에지부를 프레스 강화하는 2차 성형 단계; 및
    2차 성형된 보호필름 모재에 열을 가하여 보호필름 모재의 에지부를 열 강화하는 3차 성형 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 보호필름 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 3차 성형 단계는 상기 측면 금형이 상기 보호필름 모재의 에지부 상에 배치된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 3차원 보호필름 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 3차 성형 단계는 적외선 또는 백색광 조사에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 3차원 보호필름 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 3차 성형 단계는 상기 보호필름 모재에 180~240℃의 열이 가해지는 조건으로 수행되는 것을 특징으로 하는 3차원 보호필름 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보호필름 모재는 기재층과, 상기 기재층 상면에 형성된 하드코팅층, 상기 기재층 하면에 형성된 점착층 및 이형필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 보호필름 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기재층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 필름, 글라이콜 모디파이드 폴리에틸렌테레프탈레이트(PETG) 필름, 에틸렌비닐알콜(EVOH) 필름, 캐스팅폴리프로필렌(CPP) 필름, 폴리프로필렌(OPP) 필름, 폴리아마이드 필름, 폴리카보네이트(PC) 필름, 폴리메틸메타아그릴레이트(PMMA) 필름, 폴리카보네이트 폴리메틸메타아크릴레이트 공압출필름, 폴리우레탄 일레스토머(TPU) 필름, 폴레올레핀 일레스토머 필름, 폴리에스테르 일레스토머 필름 및 폴리이미드(PI) 필름 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 보호필름 제조 방법
  7. 보호필름 모재가 곡면화된 에지부를 갖도록 1차 성형되는, 상부 금형 및 하부 금형을 포함하는 프레스 장치;
    곡면화된 에지부를 갖는 보호필름 모재의 에지부를 프레스 강화하도록 곡면화된 에지부에 대응하는 형상을 갖는 측면 금형; 및
    2차 성형된 보호필름 모재에 열을 가하여 보호필름 모재의 에지부를 열강화하기 위한 열 강화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 보호필름 제조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 열 강화 수단은 적외선 조사 램프 또는 백색광 조사 램프인 것을 특징으로 하는 3차원 보호필름 제조 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 열 강화 수단은 상기 보호필름 모재에 180~240℃의 열을 제공하는 장치인 것을 특징으로 하는 3차원 보호필름 제조 장치.
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