KR20220033401A - 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법 - Google Patents

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KR20220033401A
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이인호
홍승희
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장동식
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Abstract

본 발명의 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법은 사출 압축 성형에 의해 제조되며, 상부 금형 및 하부 금형의 온도 차, 형체력, 유지 압력 출력을 조절함으로써 윈도우 커버의 평탄도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 윈도우 커버의 복굴절 성능을 유지하면서도 윈도우 커버의 평탄도를 향상시킬 수 있다.

Description

디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법 {Manufacturing method of Window cover for display device}
본 발명은 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에 관한 것이다.
차량에는 운전 중 필요한 정보를 전달하거나, 차량 내에서 편의를 제공하는 콘텐츠를 전달하기 위한 다양한 디스플레이 장치가 사용된다. 그 중 CID(Center Information Display)는 차량 앞쪽에 배치되어 운전자에게 필요한 정보를 전달한다. 특히, 최근에는 프리미엄 시장을 겨냥하여 다양한 기능이 탑재되고, 디스플레이의 대형화 트렌드에 따라 대형화된 CID의 생산이 늘고 있다.
한편, 디스플레이 장치용 윈도우 커버는 디스플레이 장치의 디스플레이 패널을 보호하는 역할을 한다. 윈도우 커버의 소재로서 종래에는 유리를 사용하였으나, 경량화, 내충격성의 요구로 인하여 플라스틱 소재로 대체되고 있다. 디스플레이 장치용 윈도우 커버는 디스플레이 패널의 상층에 위치하며, 디스플레이에 표시되는 정보가 운전자 또는 탑승자에게 왜곡 전달되지 않도록 하는 높은 투명도와 낮은 리타데이션 값을 갖는 광학 특성이 요구된다.
하지만, CID가 대형화됨에 따라 윈도우 커버의 제조시 윈도우 커버의 휨 현상이 발생한다. 이는 디스플레이되는 영상이 왜곡되거나 제품의 외관이 불량해지는 문제로 이어진다.
이에, 평탄도가 향상되어 디스플레이 장치에서 표시되는 정보가 왜곡되거나 시인성이 저하되는 일이 없고, 제품의 외관이 양호한 윈도우 커버의 제조 방법이 필요하다.
등록특허 제10-1488186호 (명칭: 도광판 제작을 위한 저압 사출압축성형 방법)
본 발명은 CID가 대형화되어도 휨 현상을 억제할 수 있는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 평탄도가 향상되어 영상이 왜곡되지 않고 시인성이 좋은 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법은 인서트 필름을 상부 금형에 거치하는 단계, 하부 금형을 상부 금형과 소정 간격으로 위치시키는 단계, 금형 내로 사출재를 주입하는 단계, 압축 코어를 가압하는 단계를 포함한다. 상부 금형의 온도는 70~95℃, 하부 금형의 온도는 70~85℃일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 상부 금형과 하부 금형의 온도 차는 10℃ 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 인서트 필름의 두께는 0.15~0.3mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 인서트 필름의 열전달율은 0.23
Figure pat00001
이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법은 압축 코어를 가압하는 단계에서 형체력이 250~600t일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법은 압축 코어를 가압하는 단계 후, 유지 압력 출력을 70~80%로 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법은 압축 코어를 가압하는 단계에서 압축 유지 시간이 8~10초 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법은 상부 금형과 하부 금형의 온도 차가 작을수록 형체력을 크게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 윈도우 커버의 두께는 1.5~3mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 사출재의 온도는 270~320℃ 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법은 금형 내로 사출재를 주입하는 단계에서, 사출 속도가 4개의 스트로크 구간 별로 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 스트로크 구간은 노즐 선단의 위치를 0mm이라 할 때, 스크류 선단의 위치가 33~37mm, 23~27mm, 10~14mm, 5~9mm 인 위치를 기준으로 1구간, 2구간, 3구간 및 4구간으로 구분될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 사출 속도는 2구간에서의 사출 속도가 1구간에서의 사출 속도보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 사출 속도는 1구간에서 40~50mm/s, 2구간에서 75~85mm/s, 3구간에서 75~85mm/s, 4구간에서 65~75mm/s 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법은 인서트 필름을 상부 금형에 거치하는 단계 전에 인서트 필름을 프리포밍하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 디스플레이 장치용 윈도우 커버는 상부 금형 및 하부 금형의 온도 차, 형체력, 유압 코어 압력을 조절함으로써 제조된 CID의 휨 현상을 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 윈도우 커버의 휨 현상을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 압축 갭(G)을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 압축 속도를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 스트로크 구간을 나타내는 도면이다.
도 7은 필름층의 개략적인 구성도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설 명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
윈도우 커버는 디스플레이 장치의 패널을 보호하는 구성으로 우수한 광학 특성이 요구된다. 윈도우 커버의 소재로서 종래에는 유리를 사용하는 것에서 플라스틱 소재로 대체되고 있다. 플라스틱 소재의 윈도우 커버는 가볍고 충격에 강하다는 이점이 있다.
윈도우 커버는 일반적으로 사출 성형에 의해 제조된다. 사출 성형이란 상하부 금형 사이에 수지 등을 주입하여 가압하여 성형하는 것을 말한다. 하지만, 사출 성형은 캐비티에 높은 압력이 작용하고, 큰 온도 변화로 인해 성형된 윈도우 커버가 수축하게 됨에 따라, 윈도우 커버에 큰 잔류 응력이 남게 된다. 잔류 응력은 제조된 윈도우 커버의 복굴절값 증가 등 광학 특성의 저하로 이어진다.
이에 본 발명은 윈도우 커버의 성형시 잔류응력을 최소화하기 위해 사출 압축 성형(ICM, Injection Compression Molding) 공정을 이용한다. 사출 압축 성형은 캐비티 내의 압력을 낮고 균일하게 조절할 수 있으며, 압축을 통해 캐비티 체적 자체를 줄임으로써, 수지의 성형 수축의 영향을 최소화할 수 있다.
사출 압축 성형은 충진 단계에서 금형이 완전히 폐쇄되기 전에 사출재를 부분적으로 캐비티에 주입하고, 클램핑 장치가 금형을 완전히 폐쇄할 때까지 작동하여, 캐비티 표면 압축에 의해 사출재가 캐비티에 진입해 충진이 완료되는 과정을 갖는다.
본 발명에서는 금형에 별도의 압축 코어를 설치하여 캐비티 내의 사출재를 압축 코어로 압축한다. 상하부 금형이 닫힌 상태에서 압축코어만 일부 열리게 하여 부분적으로 사출재를 사출한 후 압축코어를 닫히게 하여 사출재에 압축을 주어 최종 성형을 완성하는 방법이다. 사출 압축 성형 공정은 윈도우 커버 전면에 균일하게 압축력이 작용하여 균일한 물성의 제품을 얻을 수 있고 잔류 응력이 적어 복굴절과 같은 광학적 문제를 크게 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치용 윈도우 커버(1000)는 베이스층(1100), 필름층(1200)을 포함한다. 디스플레이 장치용 윈도우 커버(1000)는 디스플레이 장치의 패널을 보호하는 역할을 한다.
베이스층(1100)은 윈도우 커버에 강성을 부여하는 층으로, 디스플레이 패널을 보호한다. 베이스층(1100)은 PC (폴리카보네이트(PolyCarbonate)) 또는 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethyl Methacrylate)), 폴리아크릴레이트 (polyacrylate) 등의 소재로 형성될 수 있다.
PC는 투명하고 유연성과 강성이 높은 수지로서 난연성 소재이다. 충격 및 인장 강도가 높으며 내열성이 뛰어나다. 비중이 1.2이고, 무색 내지 약간 갈색을 띤 투명재료로 비결정성이다. 융점(melting point)과 용융 온도가 높은 편이다. 내구성, 전기 절연성 및 내연성, 내충격성이 좋다. 또한, PC는 성형성이 비교적 양호한 편이며, 성형 수축률이 작고 치수 안정성이 높다. PC로 제조된 윈도우 커버는 높은 충격강도를 갖는다는 장점이 있다.
PMMA는 메타크릴산을 주성분으로 한다. 비중은 1.17~1.20 정도이고 내구성이 좋다. PMMA는 투명도가 높은데, 가시광선 투과율이 92% 정도로 높고, 특히 가시광선 범위의 파장 전반에 걸쳐서 빛의 투과율이 균일하다. 내충격성이 좋으며, 인장강도, 굽힘 강도, 내약품성, 내유성이 우수하다. 성형 수축율이 작은 편으로, 디스플레이 분야에서 많이 활용되고 있다.
단, 베이스층의 소재는 이에 한정되지는 않으며, 광학적으로 투명성을 갖는 소재라면 베이스층으로서 사용될 수 있다.
베이스층(1100)은 1500~2500㎛, 바람직하게는 2000㎛의 두께로 형성될 수 있다. 베이스층(1100)이 1500㎛ 미만으로 형성되면 최소한의 표면 경도를 확보하기 어려우며, 사출시 미성형이 발생할 확률이 높고, 두께 불균일로 인한 편차 및 휨이 발생할 수 있다. 베이스층(1100)이 2500㎛를 초과하면 외부의 충격에 의해 크랙이 발생할 수 있으며, 후면의 디스플레이 터치시 감도 저하가 발생할 수 있다.
필름층(1200)은 베이스층(1100)의 상부에 배치된다. 필름층(1200)은 PC, PMMA 등의 소재로 형성될 수 있다. 필름층(1200)은 PC 또는 PMMA 단일 층으로 형성될 수도 있으나, PC와 PMMA층 동시에 형성되어 있는 2layer 공압출 시트를 사용할 수도 있다. 필요에 따라, PMMA, PC, PMMA 층이 순차적으로 적층된 3layer 시트를 사용할 수도 있다. 필름층(1200)은 PC, PMMA 소재 필름 등을 하드 코팅하여 윈도우 커버의 표면경도와 내스크래치, 내후성을 좋게 할 수 있다.
필름층(1200)은 100 ~ 500㎛의 두께로, 바람직하게는 180 ~ 220㎛의 두께로 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 PC/PMMA의 2layer 시트 상에 내스크래치를 위한 하드 코팅을 한 후, 반사방지용 코팅층(LR 코팅층) 및 방오 기능성 코팅층(AF 코팅층)을 형성함으로써, 필름층(1200)을 형성한다. 본 실시예의 필름층(1200)에서 PC/PMMA의 2layer 시트의 두께는 200㎛, 하드 코팅층의 두께는 3㎛, LR/AF 코팅층의 두께는 0.2㎛이다.
필름층(1200)은 베이스층의 사출 압축 성형시 사출재와 결합하여 일체로 성형될 수 있다.
도 2는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 과정에서 윈도우 커버에 휨 현상이 발생한 상태를 나타내는 도면이다.
윈도우 커버(1000')는 인서트 필름(200)을 상부 금형에 거치하고, 금형 내로 사출재를 주입한 후, 압축 코어를 가압함으로써 형성된다. 사출재는 인서트 필름(200)과 일체로 결합하여 베이스층(100)을 형성한다. 금형 내에 주입되는 사출재의 온도는 270~320℃이다. 사출재의 온도가 낮을수록 열전달량 편차는 작아지며, 사출재의 온도는 바람직하게는 280℃일 수 있다. 사출재는 가압 단계 이후에 냉각되면서 베이스층(100)을 형성한다. 하지만, 사출재는 두께 방향으로 냉각 속도에 차이가 발생한다. 인서트 필름(200)이 단열 작용을 하면서, 베이스층(100)의 상부에서는 사출재가 서서히 냉각되고, 하부 금형 측에 배치된 베이스층(100)의 하부에서는 사출재가 더 빨리 냉각된다. 즉, 베이스층(100)의 두께 방향의 중간 지점을 기준으로, 상부의 온도 구배는 하부의 온도 구배보다 작다. 즉, 상부의 열 전달률은 하부의 열 전달률보다 작다.
이러한 사출재의 냉각 속도 차이에 의해 윈도우 커버(1000')는 인서트 필름(200) 쪽이 볼록하도록 휘게 된다. 인서트 필름(200) 반대측이 경화가 먼저 되면서 수축되기 때문이다. 따라서 윈도우 커버가 냉각 과정에서 휘는 것을 방지하기 위하여 베이스층의 상하부의 열전달율을 비슷하게 할 필요가 있다. 본 발명에서는 상부 금형의 온도를 조절하여 베이스층의 상하부 열전달율의 차이를 저감시킨다.
본 발명에서는 상부 금형과 하부 금형의 온도 차, 형체력, 유압 코어 압력 조건을 조절하여 윈도우 커버의 평탄도를 향상시킨다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버를 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 윈도우 커버(1000)를 제조하기 위하여, 인서트 필름을 프리포밍한다(S1110). 인서트 필름은 필름층을 형성하는 것으로 요구되는 광학적 특성을 만족하도록 광학 코팅층을 형성할 수 있다. 본 발명은 IML(In Mold Label) 방식을 적용함으로써, 블랙 마스킹 및 기능성 표면을 제공할 수 있다.
인서트 필름에는 사출재를 주입할 수 있도록 게이트 영역, 인서트 필름을 거치할 수 있는 버튼홀 영역이 형성될 수 있다. 게이트 영역은 최종 윈도우 커버의 영역 내에 형성될 수도 있고, 최종 윈도우 커버 영역 외측에 위치되어, 사출재 주입 및 경화 후 제거될 수도 있다.
인서트 필름은 사출재와 열전달율이 상이하며, 인접하는 사출재의 냉각 속도를 저하시킨다. 인서트 필름의 두께가 두꺼울수록 사출재의 두께 방향에 따른 열전달 편차가 커지고, 이에 따라 사출재의 두께 방향으로 냉각 속도 차가 커진다. 인서트 필름의 두께는 0.15~0.3~mm, 바람직하게는 0.2mm일 수 있다. 인서트 필름의 두께가 0.3mm보다 커지면, 사출재의 두께 방향으로 냉각 속도 차이가 커져 제조된 윈도우 커버의 평탄도가 저하된다. 인서트 필름의 두께가 0.15mm보다 작으면, 인서트 필름의 물리적 강도가 약해질 수 있다. 인서트 필름의 열전달율은 0.23
Figure pat00002
이상일 수 있다. 인서트 필름의 열전달율이 0.23w/mk보다 작아지면 단열 효과가 더 좋아져 냉각 속도가 느려진다. 이에 따라 사출재의 두께 방향으로의 냉각 속도 편차가 커지고 휨 현상이 발생할 수 있다. 인서트 필름의 수축율은 JIS K 7133 기준, 160 ℃, 30min 기준, 1.4% 이하일 수 있다. 인서트 필름의 수축률이 낮을수록 사출재의 냉각시 수축량이 줄어 평탄도에 미치는 영향이 줄어든다.
다음으로, 인서트 필름을 상부 금형에 거치한다(S1120). 인서트 필름의 게이트 영역, 버튼홀 영역이 상부 금형의 대응하는 위치에 위치되도록 한다. 인서트 필름의 게이트 영역은 상부 금형의 핫러너에 대향하도록 위치된다.
하부 금형이 상부 금형과 소정 간격 이격되도록 하부 금형을 위치시킨다(S1130). 금형 내에 소정 부피의 캐비티가 형성되도록 하부 금형을 상부 금형측으로 이동시킨다. 상부 금형 및 하부 금형에 작용하는 형체력은 250~600t일 수 있다.
상부 및 하부 금형의 온도는 사출재의 유동 및 잔류 응력에 영향을 미친다. 따라서 상부 및 하부 금형은 소정 범위의 온도가 유지되어야 한다. 상하부 금형의 온도는 소정 온도의 유체에 의해 유지된다. 하지만, 사출재의 온도가 너무 높거나 필름층을 형성하는 경우, 사출재의 두께 방향으로 열 분포가 상이하게 되며, 이는 사출재의 냉각 속도의 차이를 유발한다. 사출재의 두께 방향으로의 열전달률 편차가 최소화되도록 상부 금형과 하부 금형의 온도가 조절된다. 상부 금형의 온도는 70~95℃, 바람직하게는 90℃일 수 있다. 하부 금형의 온도는 상부 금형의 온도보다 낮게 설정되며, 상부 금형과 하부 금형의 온도 차이는 10℃ 이상일 수 있다. 상부 금형과 하부 금형의 온도 차이가 커질수록 평탄도가 좋아질 수 있다. 제조 공정 상에서 상부 금형과 하부 금형의 온도 차가 작아지는 경우 형체력을 크게 하여 휨 현상을 억제하도록 조절할 수 있다. 형체력이 커지는 경우 사출재의 밀도가 높아져 수축률을 줄일 수 있다.
금형 내에 사출재를 주입한다(S1140). 사출재는 핫러너에 의해 필름 후면으로 분사된다. 사출재는 PC 또는 PMMA 소재일 수 있다. 사출재가 경화되어 베이스층(1100)을 형성한다. 사출재의 온도가 높을수록 사출재의 두께 방향으로의 열전달량 편차가 커질 수 있다. 따라서 평탄도를 개선하기 위해서는 사출재의 온도는 낮을수록 좋다. 다만, 사출재의 온도가 낮아지면 사출재의 잔류 응력이 커져 제조된 윈도우 커버의 복굴절 성능이 저하될 수 있다. 본 실시예에서는 사출재의 온도를 270~310℃로 하여 복굴절 성능을 유지하면서 평탄도를 개선할 수 있다. 사출재의 온도는 바람직하게는 280℃일 수 있다. 사출재의 열전달률은 0.2
Figure pat00003
이상일 수 있다. 사출재의 열전달률이 0.2
Figure pat00004
미만인 경우, 냉각 시간이 늘어나 생산성이 저하된다. 사출재의 열전달률과 인서트 필름의 열전달률의 차이가 작을수록 평탄도는 향상된다.
압축 코어를 가압한다(S1150). 금형 내에 소정 양의 사출재가 채워지면 압축 코어를 가압하여 캐비티 표면을 압축시킨다. 압축 코어를 가압함에 따라 캐비티의 체적이 줄어들고, 사출재가 캐비티 내에서 압축 유동하면서 베이스층이 성형된다. 베이스층은 인서트 필름과 결합한다. 압축 코어 가압 단계에 의해 인서트 필름에 결합된 사출재의 두께가 조정된다.
한편, 상부 금형 및 하부 금형의 온도 차는 금형 내에 주입된 사출재의 냉각 속도에 영향을 미친다. 금형에 주입된 사출재의 상부는 인서트 필름에 접해 있는바, 필름의 단열 작용으로 인하여 열전달률이 작아진다. 반면, 사출재의 하부는 상부에 위치한 사출재보다 열전달률이 크다. 따라서, 이러한 열전달률의 차이를 최소화시켜야 한다. 열전달률 차를 최소화하기 위해, 상부 금형의 온도는 하부 금형의 온도보다 높게 설정될 수 있다. 본 실시예에서, 상부 금형의 온도는 70~95℃, 바람직하게는 90℃일 수 있다. 하부 금형의 온도는 70~85℃, 바람직하게는 80℃일 수 있다. 상부 금형과 하부 금형의 온도 차는 10℃ 이상일 수 있다.
압축 코어의 압축 유지 시간은 8~10초, 바람직하게는 9초일 수 있다. 또한, 상부 금형 및 하부 금형에 작용하는 형체력은 250~600t일 수 있다. 압축 코어 가압 단계 이후 유압 코어 압력은 70~80%로 유지될 수 있다. 이는 하부 금형에 작용하는 압력을 변화시켜 금형 내의 사출재의 수축 현상을 최소화하기 위함이다.
제조된 윈도우 커버의 최종 두께는 1.5~3mm, 바람직하게는 2.5mm일 수 있다. 최종 제품의 두께가 두꺼울수록 휨 현상이 적어질 수 있다.
평탄도가 향상된 윈도우 커버를 제조하기 위한 압축 인자 조건으로서 상부 금형 및 하부 금형의 온도차, 형체력, 유압 코어 출력에 대하여 구체적으로 살펴본다.
본 발명은 휨 현상 방지를 위하여 윈도우 커버의 두께 방향으로 열전달량의 편차를 최소화한다.
본 발명의 일 실시예에서는 상부 금형 및 하부 금형의 온도가 규정된다. 윈도우 커버의 상부측 및 하부측의 열전달률 차가 작을수록 평탄도는 향상된다. 하지만, 윈도우 커버의 상부측에는 인서트 필름이 배치되며, 윈도우 커버 상부측의 냉각을 저해하여 열전달률을 작게 한다. 반면, 윈도우 커버의 하부측은 상부측에 비하여 열전달률이 크다. 즉, 윈도우 커버의 두께 방향으로 온도 분포가 비대칭적으로 형성된다. 이러한 열전달률의 차이를 줄이기 위하여, 상부 금형의 온도는 하부 금형의 온도보다 높은 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 상부 금형의 온도를 높임으로써 윈도우 커버의 각각 상측 및 하측에 배치된 사출재의 열전달률 격차를 줄일 수 있다. 상부 금형과 하부 금형의 온도 차가 클수록 평탄도가 향상된다.
상부 금형의 온도는 70~95℃, 바람직하게는 90℃일 수 있고, 하부 금형의 온도는 70~85℃, 바람직하게는 80℃일 수 있다.
상부 금형 및 하부 금형의 온도가 각각 70℃보다 낮으면, 사출재의 유동 저항이 커져 잔류 응력이 커진다는 문제가 있다. 반면, 상부 금형 및 하부 금형의 온도가 높아지면, 사출 압축 시 수지의 전단 응력 및 제품의 잔류 응력이 줄어들어 복굴절 특성이 향상될 수는 있으나, 수지 유동 변화로 인해 압축 갭의 편차가 심해져 재현성이 좋지 않다. 상부 금형 및 하부 금형의 온도는 각각 95℃, 85℃ 이하인 것이 바람직하다.
상부 금형과 하부 금형의 온도 차이는 최소 10℃ 이상이 되도록 할 수 있다.
상부 금형 온도와 하부 금형의 온도차이가 20℃ 이상이 되면, 평탄도가 저하되는 외에, 파팅 라인으로 압축버(burr), 실 버(burr, 실바리)가 발생한다는 문제가 발생할 수 있다. 구체적으로, 금형간에 열팽창율이 달라야 하는데, 하부 금형의 온도가 낮게 되면 금형의 팽창이 상/하측 대비 작아져 사출시 파팅라인의 압력이 줄어들며, 이에 따라 파팅 라인으로 압축버, 실 버(burr)가 발생할 수 있다. 하부 금형의 온도가 낮은 상태에서 생산이 지속되면, 압축 파팅 라인에 발생하는 버에 의해 생산되는 제품에 버가 지속적으로 발생될 뿐만 아니라 금형 파팅 라인이 무너져 제품의 불량율이 커진다.
다른 실시예에서는, 윈도우 커버의 휨 현상 방지를 위하여, 형체력을 규정한다.
형체력은 상부 금형 및 하부 금형을 체결하고 있는 힘을 의미하며, 필요한 형체력은 사출재의 소재나 양, 게이트 사이즈나 개수 등과 관련이 있다. 본 실시예에서는 사출재로서 PC를 사용했으며, 형체력은 250~600t, 바람직하게는 450t일 수 있다. 형체력을 250~600t로 하는 경우, 사출재의 냉각에 의한 수축량을 억제할 수 있다.
사출재의 위치에 따른 온도 편차를 줄이기 위하여, 상부 금형과 하부 금형의 온도 차이를 규정하지만, 제조 공정 상에서 상부 금형과 하부 금형의 온도 차가 작아지는 경우 형체력을 크게 하여 휨 현상을 억제하도록 조절할 수 있다.
다른 실시예에서는, 윈도우 커버의 휨 현상 방지를 위하여, 유지 압력 출력을 규정한다.
유지 압력 출력은 압축 코어를 가압하는 힘으로서, 압축 코어 가압 단계 이후 냉각 단계에서 압축 코어에 작용하는 힘을 출력을 70~80%로 유지할 수 있다. 사출재가 냉각하는 동안 사출재를 가압하는 힘을 최소로 유지하여 사출재가 냉각하면서 휘는 것을 방지할 수 있다. 유지 압력 출력이 80%를 초과하는 경우, 사출기 내의 과부하로 인해 금형 등에 무리가 갈 수 있다.
평탄도 향상과 관련된 압축 인자에 대한 실시예 및 비교예를 살펴본다.
각각의 실시예 및 비교예에서 평탄도는 윈도우 커버의 복수의 지점에서 치수를 측정하였다.
치수의 경우 3차원 측정기를 활용해 측정한다. 사용하는 3차원 측정기는 비전 검사식으로, 평탄도 역시 카메라를 이용하여 초점을 잡아 z값을 측정하게 된다. Fascia의 경우 평탄도 측정 부분이 A/A부이므로, 투명 부분의 평탄도는 mesh를 설정하여 측정하게 된다. 측정 대상의 좌우/상하에 있는 Origin Point를 잇는 선들이 교차하여 만들어진 점을 원점으로 하여 측정한다.
각 인자별 최적 조건을 도출하기 위하여, 각 인자별로 다음과 같은 실험을 수행하였다. 실험 차수에 따라 비교 대상 인자를 제외한 조건은 상이할 수 있다. 각 실험에서는 실시예 및 비교예의 비교 대상 인자 조건을 상이하게 적용하여, 해당 평탄도 관련 인자의 최적 값을 도출하였다. 사출재로서 PC(covrstro사의 Ai2217)를 사용하였고, 필름은 PC/PMMA의 2Layer 시트를 사용하였다.
<상부 금형 온도>
평탄도 관련 인자 중 상부 금형 온도에 대한 최적값을 살펴본다.
하부 금형의 온도는 80℃, 사출재의 온도 280℃, 유지 압력 출력은 80%, 형체력은 450t으로 하여 윈도우 커버를 성형하였다.
실시예 및 비교예의 상부 금형 온도 조건은 다음과 같다.
상부 금형 온도(℃)
실시예 90
비교예 1 70
비교예 2 60
실시예 및 비교예의 평탄도 측정 결과는 다음과 같다.
P2 P4 P5 P6 P8 평탄도
실시예 0.09 0.16 0.03 0.14 -0.63 0.79
비교예1 0.12 -0.49 -0.82 -0.44 -0.93 1.05
비교예2 -0.13 -0.26 -0.94 -0.1 -1.33 1.23
실시예의 경우 P2 내지 P8 지점의 측정에 의해 평탄도가 0.79로 측정되었으며, 상부 금형 온도가 70℃인 비교예 1은 평탄도값이 1.05로, 상부 금형 온도가 60℃인 비교예 2는 평탄도값이 1.23으로 측정되었다. 상부 금형 온도가 낮아질수록 평탄도 값이 커지는, 즉 평탄도가 저하되는 것을 확인할 수 있다. 상부 금형의 온도가 90℃인 경우(실시예) 가장 양호한 평탄도를 갖는 것을 알 수 있다.
<형체력 >
평탄도 관련 인자 중 형체력에 대한 최적값을 살펴본다.
상부 금형 온도 90℃, 하부 금형 온도 80℃, 사출재의 온도 280℃, 유지 압력 출력은 80%로 하여 윈도우 커버를 성형하였다.
실시예 및 비교예의 형체력 조건은 다음과 같다.
형체력(t)
실시예 450
비교예 1 350
비교예 2 250
실시예 및 비교예의 평탄도 측정 결과는 다음과 같다.
P2 P4 P5 P6 P8 평탄도
실시예 0.09 0.16 0.03 0.14 -0.63 0.79
비교예1 0.19 0.04 -0.21 0.05 -0.95 1.14
비교예2 0.24 -0.04 0.41 0.11 -1.25 1.66
실시예의 경우 P2 내지 P8 지점의 측정에 의해 평탄도가 0.79로 측정되었으며, 비교예 1은 평탄도 값이 1.14로, 비교예 2는 평탄도 값이 1.66으로 측정되었다. 형체력이 작아질수록 평탄도 값이 커지는 것을 확인할 수 있다. 형체력이 450t인 실시예의 경우 가장 양호한 평탄도를 갖는 것을 알 수 있다.
<유지 압력 출력>
평탄도 관련 인자 중 유지 압력 출력에 대한 최적값을 살펴본다.
상부 금형 온도 90℃, 하부 금형 온도 80℃, 사출재의 온도 280℃, 형체력은 450t으로 하여 윈도우 커버를 성형하였다.
실시예 및 비교예의 유지 압력 출력 조건은 다음과 같다.
유지 압력 출력(%)
실시예 80
비교예1 60
비교예2 30
실시예 및 비교예의 평탄도 측정 결과는 다음과 같다.
P2 P4 P5 P6 P8 평탄도
실시예 0.09 0.16 0.03 0.14 -0.63 0.79
비교예1 0.34 -0.02 0.52 0.16 -1.72 2.24
비교예2 0.54 -0.14 0.62 0.21 -1.93 2.55
실시예의 경우 P2 내지 P8 지점의 측정에 의해 평탄도가 0.79로 측정되었으며, 비교예 1은 평탄도 값이 2.24로, 비교예 2는 평탄도 값이 2.55로 측정되었다. 유지 압력 출력이 커질수록 평탄도 값이 작아지는 것, 즉 휨 현상이 저감되는 것을 알 수 있다. 유지 압력 출력이 80%인 실시예의 경우 가장 양호한 평탄도를 갖는 것을 알 수 있다.
사출 압축 성형의 최적 조건은 수지의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 상기 실시예 및 비교예는 사출재의 소재가 PC인 경우를 나타낸다.
<사출 두께>
평탄도 관련 인자 중 사출 두께에 대한 최적값을 살펴본다.
상부 금형 온도 90℃, 하부 금형 온도 80℃, 사출재의 온도 280℃, 필름 두께 0.2mm, 형체력은 450t으로 하여 윈도우 커버를 성형하였다.
실시예 및 비교예의 사출 두께 조건은 다음과 같다.
사출 두께(mm)
실시예 3.0
비교예1 2.8
비교예2 2.5
비교예3 2.2
실시예 및 비교예의 평탄도 측정 결과는 다음과 같다.
P2 P4 P5 P6 P8 평탄도
실시예 0.02 0.11 0.01 0.11 -0.50 0.61
비교예1 0.04 0.13 0.02 0.12 -0.56 0.69
비교예2 0.06 0.15 0.03 0.11 -0.61 0.74
비교예3 0.09 0.16 0.03 0.14 -0.63 0.79
실시예의 경우 P2 내지 P8 지점의 측정에 의해 평탄도가 0.61로 양호한 결과를 보였다. 비교예 1은 평탄도 값이 0.69로, 비교예 2는 평탄도 값이 0.74로 측정되었다. 비교예 3은 평탄도 값이 0.79로 측정되었다. 사출 두께가 두꺼울수록 평탄도가 좋아지는 것을 알 수 있다. 사출 두께가 3.0mm 인 경우 가장 양호한 평탄도를 갖는 것을 알 수 있다. 다만, 사출 두께가 2.5mm 이상이 되는 경우 사용시 터치 감도가 저하되며, 다른 조건들을 고려하여 사출 두께가 결정될 수 있다.
<필름 두께>
평탄도 관련 인자 중 필름 두께에 대한 최적값을 살펴본다.
상부 금형 온도 90℃, 하부 금형 온도 80℃, 사출재의 온도 280℃, 형체력은 450t으로 하여 윈도우 커버를 성형하였다.
실시예 및 비교예의 필름 두께 조건은 다음과 같다.
필름 두께(mm)
실시예 0.2
비교예1 0.25
비교예2 0.3
실시예 및 비교예의 평탄도 측정 결과는 다음과 같다.
P2 P4 P5 P6 P8 평탄도
실시예 0.09 0.16 0.03 0.14 -0.63 0.79
비교예1 0.13 0.19 0.04 0.17 -1.10 1.29
비교예2 0.22 0.24 0.07 0.21 -1.56 1.80
실시예의 경우 P2 내지 P8 지점의 측정에 의해 평탄도가 0.79로 양호한 결과를 보였다. 비교예 1은 평탄도 값이 1.29로, 비교예 2는 평탄도 값이 1.80으로 측정되었다. 필름 두께가 얇을수록 평탄도가 좋아지는 것을 알 수 있다. 필름 두께가 0.2mm 인 경우 가장 양호한 평탄도를 갖는 것을 알 수 있다.
<필름 수축율>
평탄도 관련 인자 중 필름 수축율에 대한 최적값을 살펴본다.
상부 금형 온도 90℃, 하부 금형 온도 80℃, 사출재의 온도 280℃, 형체력은 450t으로 하여 윈도우 커버를 성형하였다.
실시예 및 비교예의 필름 수축율 조건은 다음과 같다. 수축율은 160℃, 30min 후 MD방향 측정결과이다.
필름 수축율(%)
실시예 1.4
비교예1 2.7
비교예2 3.4
비교예3 4.2
실시예 및 비교예의 평탄도 측정 결과는 다음과 같다.
P2 P4 P5 P6 P8 평탄도
실시예 0.09 0.16 0.03 0.14 -0.63 0.79
비교예1 0.12 0.30 0.05 0.19 -1.22 1.52
비교예2 0.18 0.30 0.07 0.22 -1.54 1.84
비교예3 0.25 0.52 0.09 0.33 -1.70 2.22
실시예의 경우 P2 내지 P8 지점의 측정에 의해 평탄도가 0.79로 양호한 결과를 보였다. 비교예 1은 평탄도 값이 1.52로, 비교예 2는 평탄도 값이 1.84로, 비교예 3은 평탄도 값이 2.22로 측정되었다. 필름 수축율이 낮을수록 평탄도가 좋아지는 것을 알 수 있다. 필름 수축율이 1.4% 인 경우 가장 양호한 평탄도를 갖는 것을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 압축 갭(G)을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 압축 속도를 나타내는 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 스트로크 구간을 나타내는 도면이다.
윈도우 커버는 디스플레이 패널의 전면에 사용되는 것으로, 평탄도 외에도 광학 특성이 중요하다. 윈도우 커버의 제조 과정에서 사출 압축 성형된 윈도우 커버의 광학 특성에 영향을 주는 인자로는 금형 온도, 압축 속도, 사출 속도, 압축 갭 등이 있다.
본 실시예에서 금형 온도 조건은 상부 금형과 하부 금형, 압축 코어, 게이트의 온도를 규정한다. 금형 온도는 사출재의 유동 상태 및 잔류 응력에 영향을 미친다.
본 발명의 일실시예에서는 사출재로서 PC를 사용하였으며, PC의 경우 금형 온도는 상하부 금형, 압축 코어, 게이트의 온도가 각각 80~100℃, 90~105℃, 20~40℃ 범위, 바람직하게는 90℃, 100℃, 30℃의 조건으로 사출 압축 성형할 수 있다. 상하부 금형, 압축 코어, 게이트의 온도가 각각 80℃, 90℃, 20℃보다 낮으면 사출재의 유동 저항이 커져 잔류 응력이 커진다는 문제가 있다. 상하부 금형, 압축 코어, 게이트의 온도가 높아질수록 사출 압축 시 수지의 전단 응력 및 제품의 잔류 응력이 줄어들어 복굴절 특성이 향상될 수는 있으나, 수지 유동 변화로 인해 압축 갭의 편차가 심해져 재현성이 좋지 않다. 특히, 상하부 금형 또는 압축 코어의 온도가 105℃ 이상이 되면, 금형 자체에도 무리가 가게 되며, 상하부 금형 또는 압축 코어가 손상되거나 스케일링이 발생할 수 있다. 일반적으로 금형의 온도를 조절하는 항온 매질로서 물을 사용하는데, 물의 끓는점 때문에 100℃ 근처에서 금형 손상 및 스케일링 문제가 발생한다. 다만, 항온 매질이 1기압 대기 하에 놓여있지 않고 금형 안을 순회하기 때문에 105℃까지 큰 손상 없이 사출기를 작동하는데 무리가 없음을 실험을 통해 확인하였다. 상기 결과는 물을 매질로 사용한 경우에 유효하며, 항온 매질로서 끓는점이 높은 매질을 사용하게 되면 상기 수치는 변경될 수 있다.
한편, 상하부 금형 내로 주입된 사출재는 압축 코어에 의해 압축되는데, 압축 코어의 압축면에 배치된 사출재는 상부 금형 내측에 배치된 사출재보다 큰 압력을 받게 된다. 따라서 압축 코어측의 잔류 응력을 줄이기 위하여 압축 코어의 온도는 상부 금형의 온도보다 큰 것이 바람직하다. 상하부 금형과 압축 코어의 온도 차이는 최소 10℃ 이상이 되도록 할 수 있다.
상하부 금형 온도와 압축 코어의 온도차이가 10℃ 이하가 되면, 파팅 라인으로 압축버(burr), 실 버(burr)(실바리)가 발생한다는 문제가 있다. 구체적으로, 금형간에 열팽창율이 달라야 하는데, 압축 코어의 온도가 낮게 되면 금형의 팽창이 상/하측 대비 작아져 사출시 파팅라인의 압력이 줄어들며, 이에 따라 파팅 라인으로 압축버, 실 버(burr)가 발생할 수 있다. 압축 코어의 온도가 낮은 상태에서 생산이 지속되면, 압축 파팅 라인에 발생하는 버에 의해 생산되는 제품에 버가 지속적으로 발생될 뿐만 아니라 금형 파팅 라인이 무너져 제품의 불량율이 커진다.
압축 속도는 압축 코어를 이동시키는 속도를 규정하며, 압축 갭의 1/2 구간을 기준으로 1구간 및 2구간으로 나누어 2단으로 제어한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 1구간은 압축 코어가 상부 금형측으로 이동하는 전반 구간으로, 압축 코어의 초기 위치로부터 압축 갭의 1/2 지점까지를 의미한다. 2구간은 압축 코어가 상부 금형측으로 이동하는 후반 구간으로, 압축 갭의 1/2 지점부터 압축 코어가 최종 이동한 지점까지를 의미한다. 예를 들어, 압축 갭이 1mm인 경우, 압축 코어의 초기 위치를 0이라 한다면, 1구간은 0에서 -0.5mm까지의 구간, 2구간은 -0.5mm에서 -1mm까지의 구간을 의미한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 1구간에서의 압축 속도는 일정하며, 2구간에서의 압축 속도는 선형으로 증가하는 등가속도를 가질 수 있다. 2구간에서의 압축 속도는 1구간에서의 속도에 소정의 가속도가 부가될 수 있다. 2구간에서는 사출재에 압축 자국이 발생하여 사출재의 전단 응력이 증가하므로, 압축 속도를 증가시켜 사출재의 유동이 저하되기 전 압축을 수행한다.
본 발명의 일실시예에서 압축 속도는 1구간 1.8~2.2mm/s, 2구간에서는 가속도 1.8~2.2mm/s2, 바람직하게는1구간 2mm/s, 2구간에서는 가속도 2mm/s2으로 할 수 있다. 즉, 2구간에서의 속도는 1구간의 속도를 초기 속도로 하여 1.8~2.2mm/s2의 가속도를 갖는다. 1구간의 압축 속도가 1.8mm/s보다 낮으면 수지가 정체되어 고화층이 증가하고, 1구간의 압축 속도가 2.2mm/s보다 높으면 전단 응력이 증가하여 복굴절 성능이 나빠질 수 있다.
사출 속도는 사출재가 주입되는 속도로서, 단위 시간에 금형 내에 사출재가 충진되는 양을 의미한다. 사출 속도가 증가할수록 사출재의 유동 거리가 증가한다.
사출 속도는 스크류가 위치하는 지점에 따라 제어될 수 있다. 즉, 스트로크 구간을 나눠서 각각의 구간마다 사출 속도를 조절할 수 있다. 사출재를 사출하는 과정에서 금형의 흐름 저항이 발생할 수 있다. 금형의 흐름 저항은 제팅(jetting), 플로우 마크, 웰드 라인(weld line) 등의 성형품 표면 불량 현상을 초래한다. 흐름 저항은 금형의 형태에 따라 달라질 수 있으며, 금형의 형태에 따라 사출 속도가 제어되는 지점이 달라질 수 있다. 스트로크 구간은 노즐 선단 위치를 0mm로 하여 실린더의 길이 방향으로, 스크류 선단의 위치에 따라 규정한다. 스트로크 구간은 금형의 형태에 따라 복수의 구간으로 나뉠 수 있으며, 예를 들어, 스크류 선단의 위치가 33~37mm, 23~27mm, 10~14mm, 5~9mm인 지점을 기준으로 스트로트 구간을 나눌 수 있다.
본 실시예에서는 스트로크 구간을 스크류의 위치가 35mm, 25mm, 12mm, 7mm인 위치를 기준으로 4구간으로 나눴으며, 도 6에 도시된 바와 같이, 스크류가 노즐 선단측으로 이동하는 구간 중 35~25mm인 지점을 1구간(P4-P3), 25~12mm인 지점을 2구간(P3-P2), 12~7mm인 지점을 3구간(P2-P1), 7~0mm인 지점을 4구간(P1-P0)으로 규정한다. 사출 속도는 1구간, 2구간, 3구간, 4구간에서 각각 제어된다.
사출 속도는 1구간에서 40~50mm/s, 2구간에서 75~85mm/s, 3구간에서 75~85mm/s, 4구간에서 65~75mm/s, 바람직하게는 1구간에서 45mm/s, 2구간에서 80mm/s, 3구간에서 80mm/s, 4구간에서 70mm/s으로 하였다. 2구간 및 3구간의 속도가 복굴절에 미치는 영향이 크며, 2구간 및 3구간의 속도가 1구간에 비하여 증가하는 경우 복굴절이 개선될 수 있다.
압축 갭은 압축 거리를 의미하는 것으로, 압축 갭에 따라 사출재 정체 시점에 영향을 받는다. 압축 갭이 작아질수록 전체적인 응력 전달이 빨라져 전면적의 리타데이션 값이 증가한다. 압축 갭이 커질수록 충진 후 응력 완화 및 고화층에 기인한 응력 증가가 함께 발생하여 리타데이션이 압축 위치 부위에 집중하여 발생한다. 본 실시예에서 압축 갭은 0.8~1.2mm, 바람직하게는 1mm이다. 압축 갭이 0.8mm 미만일 때 응력 전달이 빨라져 복굴절 특성이 나빠지고, 파팅 라인으로 압축버(burr)가 발생할 수 있다. 압축 갭이 1.2mm 이상일 때는 사출재가 정체하여 압축 자국이 발생할 수 있다. 압축 갭은 윈도우 커버의 두께의 40~50%로 설정하는 것이 바람직하다.
압축력은 사출재 주입 후 압축력 작용하여 충전되지 않은 부분에 사출재가 유동하여 채워지도록 한다. 또한, 사출재의 수축량을 감안하여 사출재를 압축함으로써 성형 후 발생하는 수축에 의한 응력을 제거할 수 있다.
한편, 본 발명은 일반 사출 공정에서 나타나는 사출재의 성형 후 잔류 응력을 최소화 하기 위해 압축 사출 공법을 사용한 것으로, 제조된 윈도우 커버의 복굴절 성능이 일반 사출 공정에 의한 윈도우 커버의 복굴절 성능보다 월등하다.
전술한 일 실시예에 따른 윈도우 커버와 일반 사출 공정으로 제조된 윈도우 커버의 리타데이션 값을 비교하면 다음과 같다.
실시예 : 사출 압축 공정
<조건>
사출 온도 : 300℃,
금형 온도 : 80/90/30℃,
압축 갭 : 1mm,
압축 시점 : V/P 절환점,
압축 속도 : 2-2mm/s,
사출 속도 : 45-80-80-70mm/s,
압축 유지 시간 : 3초
형체력 : 250ton
비교예 : 일반 사출 공정
<조건>
사출 온도 : 300℃,
금형 온도 : 80/90/30℃,
사출 속도 : 45-80-80-70mm/s,
사출 압력(보압) : 10bar
형체력 : 250ton
육안 평가(측면) 평면측 리타데이션 값(nm, 평균/편차) 45°측 리타데이션 값(nm, 평균/편차)
실시예(압축 사출 공정으로 제조된 윈도우 커버)
Figure pat00005

 50/13 270/62
비교예(일반 사출 공정으로 제조된 윈도우 커버)
Figure pat00006
 180/110 473/164
일반 사출 공정에 의해 제조된 윈도우 커버의 경우 평면측 리타데이션 값이 180nm, 45°측 리타데이션 값이 473nm인 반면, 본 발명에 따른 사출 압축 공정에 의해 제조된 윈도우 커버의 경우 평면측 리타데이션 값이 50nm, 45°측 리타데이션 값이 270nm 으로, 리타데이션 값이 현저히 감소하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 사출 압축 공정에 의해 제조된 윈도우 커버의 경우, 평면측 및 45°측 리타데이션 편차값도 감소하는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버에서 필름층을 나타내는 도면이다.
한편, 필름층(1200)은 필름과, 필름의 보호를 위한 하드코팅층 및 다양한 광학 코팅층을 구비할 수 있다. 필름층(1200)은 광학 코팅층으로서 AG(Anti-Glare) 코팅층, AR(Anti-Reflective) 코팅층, AF(Anti-Finger) 코팅층 중 하나 이상을 포함할 수 있다. AG(Anti-Glare) 코팅은 눈부심을 방지하기 위한 것으로, 필름 표면에 요철을 형성하여 난반사를 유도함으로써 빛 굴절을 차단한다. AR(Anti-Reflective) 코팅은 표면에서 빛이 반사되는 것을 방지를 위한 것으로, 굴절율을 낮추어 반사율을 함께 낮춤으로써 투명도를 보다 향상시킨다. AF(Anti-Finger)코팅은 표면에 지문이 남는 것을 방지하기 위한 것으로, 하드코트제의 습성을 높여 지문이 두드러지지 않도록 한 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이 필름층(1200)은 2개의 코팅층을 구비할 수 있다. 필름(1210) 상에 하드 코팅층(1220)을 형성하고, 하드 코팅층(1220) 상에 광학 코팅층(1230)을 형성할 수 있다. 하드 코팅층(1220)은 필름 표면을 보호하고 내스크래치성을 향상시킨다. 광학 코팅층(1220)으로서 AG(Anti-Glare) 코팅층, AR(Anti-Reflective) 코팅층, AF(Anti-Finger) 코팅층 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
하드 코팅층에 AG 처리를 동시에 하여 코팅 처리를 할 수 있으며, AG 코팅의 경우 실리카를 사용한다. AG 코팅층 상에 습식 코팅인 LR 코팅 처리를 할 수 있으며, LR코팅의 경우 중공형 실리카를 사용한다. 코팅 처리 시 AF 기능을 할 수 있는 -F기 첨가제를 첨가하여 동시 코팅 처리를 통해 다층 코팅을 구현할 수 있다. 하드 코팅층(1220)의 두께는 2~5㎛, 광학 코팅층의 두께(1230)는 0.1~0.5㎛, 바람직하게는 하드 코팅층(1220)의 두께는 3㎛, 광학 코팅층의 두께(1230)는 0.2㎛일 수 있다.
광학 코팅층의 형성은 마이크로 그라비아 코팅(Micro Gravure coating), 슬롯다이 코팅(SlotDie coating), 스프레이 코팅(Spray coating) 또는 플로우 코팅(Flow coating) 방법을 이용할 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
필름층(1200)은 차광 영역과 투명 영역을 구비할 수 있다. 투명 영역은 정보가 디스플레이되는 영역에 대응되며, 차광 영역은 투명 영역을 둘러싸도록 배치된다. 차광 영역은, 디스플레이 장치에서 소위 베젤 영역이라 부르는 비표시영역에 대응되는 곳으로, 디스플레이 장치에서 만들어지는 영상이 보여지지 않는 영역이다. 차광영역은, 색상 및/또는 무늬를 가질 수 있다. 예를 들어, 차광 영역은 흑색으로 보여질 수 있다. 투광 영역은, 태양광 등과 같은 외부광의 난반사를 유도함으로써 외부광의 표면 반사율을 감소시키고 디스플레이 장치에서 만들어지는 영상의 시인성을 높일 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
1000, 1000' : 윈도우 커버 1100, 100 : 베이스층
1200, 200 : 필름층

Claims (15)

  1. 평탄도가 향상된 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에 있어서,
    인서트 필름을 상부 금형에 거치하는 단계;
    하부 금형을 상기 상부 금형과 소정 간격으로 위치시키는 단계;
    금형 내로 사출재를 주입하는 단계;
    압축 코어를 가압하는 단계;를 포함하고,
    상기 상부 금형의 온도는 70~95℃이고, 상기 하부 금형의 온도는 70~85℃인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 금형과 상기 하부 금형의 온도 차는 10℃ 이상인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인서트 필름의 두께는 0.15~0.3mm인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인서트 필름의 열전달율은 0.23
    Figure pat00007
    이상인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압축 코어를 가압하는 단계에서 형체력이 250~600t인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금형 내로 사출재를 주입하는 단계 후,
    유압 코어 압력을 70~80%로 유지하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 압축 유지 시간은 8~10초인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 상부 금형과 상기 하부 금형의 온도 차가 작을수록 형체력을 크게 하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법. 두께에 대한 내용 추가할 것..
  9. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우 커버의 두께는 1.5~3mm인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    사출재의 온도는 270~320℃인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 금형 내로 사출재를 주입하는 단계에서,
    사출 속도는 4개의 스트로크 구간 별로 제어되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 스트로크 구간은 노즐 선단의 위치를 0mm이라 할 때, 스크류 선단의 위치가 33~37mm, 23~27mm, 10~14mm, 5~9mm 인 위치를 기준으로 1구간, 2구간, 3구간 및 4구간으로 구분되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 사출 속도는 2구간에서의 사출 속도가 1구간에서의 사출 속도보다 큰 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 사출 속도는 1구간에서 40~50mm/s, 2구간에서 75~85mm/s, 3구간에서 75~85mm/s, 4구간에서 65~75mm/s인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 인서트 필름을 상부 금형에 거치하는 단계 전에
    인서트 필름을 프리포밍하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
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