KR20220033409A - 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법 및 디스플레이 장치용 윈도우 커버 - Google Patents

디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법 및 디스플레이 장치용 윈도우 커버 Download PDF

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이인호
홍승희
장동식
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Abstract

본 발명의 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법은 윈도우 커버를 사출 압축 성형에 의해 제조하되, 압축 인자를 조절하여 리타데이션 값이 저감된 윈도우 커버를 제조할 수 있다.
본 발명의 제조 방법으로 제조된 윈도우 커버의 평면측 리타데이션 값은 50nm 이하이고, 45°측의 리타데이션 값은 270nm 이하이다.
본 발명은 윈도우 커버의 제조시 압축 갭을 조절함으로써 리타데이션을 저감시킬 수 있다.

Description

디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법 및 디스플레이 장치용 윈도우 커버 {Manufacturing method of Window cover for display device and window cover}
본 발명은 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법 및 디스플레이 장치용 윈도우 커버에 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.
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 광학 특성이 요구된다.
플라스틱 소재의 윈도우 커버는 일반적으로 사출 성형에 의해 제조된다. 하지만, 사출 성형은 캐비티에 높은 압력이 작용하고 온도 변화가 크므로 성형품에 큰 잔류 응력이 남게 되고, 이는 복굴절 증가 등 광학 특성의 저하로 이어진다. 또한, 캐비티 내 위치별로 압력 분포가 상이하여 물성이 불균일해진다는 문제가 있었다.
이에, 광학 특성을 향상시켜 디스플레이 장치에서 표시되는 정보가 왜곡되거나 시인성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 윈도우 커버의 개발이 요구되고 있다. 특히, 복굴절 성능이 향상된 디스플레이 장치용 윈도우 커버를 제조할 수 있는 윈도우 커버의 제조 방법의 개발이 요구된다. 또한, 제조 효율 관점에서 시인성에 지장이 없을 정도로 복굴절 값이 최적화된 디스플레이 장치용 윈도우 커버를 제조할 수 있는 제조 방법의 개발이 요구된다.
공개특허 제10-2007-0059073호 (명칭: 복굴절 기판을 구비한 디스플레이 디바이스)
본 발명은 복굴절 특성이 향상되어 시인성이 좋은 디스플레이 장치용 윈도우 커버를 제조할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 사출 압축 공정에서 압축 갭을 조절함으로써 성형시 잔류 응력을 최소화할 수 있는 디스플레이 장치용 윈도우 커버를 제조하는 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. 압축 갭은 0.8~1.2mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법은 압축 갭이 커질수록 압축 속도가 커질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 압축 갭은 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 두께의 40~50% 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 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 압축 코어를 가압하는 단계에서 압축 유지 시간이 8~10초 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법은 압축 코어를 가압하는 단계에서 형체력이 250~600t 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 상부 금형 및 하부 금형의 온도는70~95℃일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 사출재를 주입하는 게이트의 온도는 20~40℃일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 압축 코어의 온도는 80~105℃일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 압축 코어의 온도는 상부 금형의 온도보다 크되, 상부 금형과 압축 코어의 온도차는 10℃ 이상일 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 방법에서 압축 코어를 가압하는 단계는 압축 속도는 2단으로 제어될 수 있다. 압축 코어의 초기 위치부터 압축 갭의 1/2 지점까지의 구간을 1구간, 압축 갭의 1/2 지점부터 압축 코어의 최종 위치까지의 구간을 2 구간으로 규정할 수 있다. 압축 속도는 1구간에서는 일정한 속도를, 2구간에서는 일정한 가속도를 갖도록 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 압축 속도는 1 구간에서는 1.8~2.2mm/s로, 2구간에서는 가속도 1.8~2.2mm/s2를 갖도록 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 사출재의 멜트 인덱스는 300℃에서 30~50cm3/10min일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 사출재의 충격 강도는 50~60kJ/m2일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버는 본 발명의 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버는 평면측 평균 리타데이션 값이 50nm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버는 입사각 45° 각도에서의 평균 리타데이션 값이 270nm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버는 입사각에 따른 평균 리타데이션 편차값이 20nm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버는 평탄도가 0.8 이하일 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법은 압축 갭의 조절을 통해 리타데이션을 저감시킬 수 있으며, 이에 따라 광학 성능이 우수한 디스플레이 장치용 윈도우 커버를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 필름층의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 필름층의 개략적인 구성도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 필름층의 개략적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 윈도우 커버를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시한 윈도우 커버의 개략적인 A-A단면도이다.
도 7은 도 5에 도시한 윈도우 커버의 세부구성에 대한 기술적 특징을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 8은 도 7에 도시한 윈도우 커버에 있어서, 필름층 게이트영역의 기술적 특징을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 9는 윈도우 커버의 제조방법을 구현하기 위한 금형 및 사출재 토출장치의 일실시예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 10은 금형에 거치되는 프리포밍 필름을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버를 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 12 및 도 13은 인서트 필름 상부금형 거치단계를 구현하는 구체예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 14는 사출재 토출단계를 구현하는 구체예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 15는 도 14에 도시한 사출재 토출단계의 개략적인 사용상태도이다.
도 16은 하부금형 가압단계를 구현하는 구체예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버를 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버를 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 압축 갭(G)을 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 압축 속도를 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 스트로크 구간을 나타내는 도면이다.
도 22는 수지가 실린더 내로 유입되는 것을 나타내는 개략도이다.도 23은 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 과정에서 윈도우 커버에 휨 현상이 발생한 상태를 나타내는 도면이다.
도 24는 평탄도를 측정하기 위한 복수의 측정 위치를 나타내는 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버에서 필름층을 나타내는 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버에서 제1 영역 및 제2 영역을 나타내는 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 베이스층 형성 단계에서 사출재의 유동 흐름을 나타내는 도면이다.
도 28은 본 발명의 디스플레이 장치용 윈도우 커버에서 제1 영역 및 제2 영역에서의 복굴절 성능의 육안 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도 29는 본 발명의 디스플레이 장치용 윈도우 커버에서 플로우 마크를 나타내는 도면이다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버에서 제1 영역 및 제2 영역을 나타내는 도면이다.
도 31은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버에서 제1 영역 및 제2 영역을 나타내는 도면이다.
도 32는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버에서 플로우 마크를 나타내는 도면이다.
도 33은 본 발명의 제6 실시예에 따른 윈도우 커버재 제조방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 34는 도 31에 도시한 윈도우 커버재 제조방법을 구현하기 위한 흡입장치의 일실시예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 35는 인서트 필름 흡입단계를 구현하는 구체예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 36은 본 발명의 제6 실시예에 따른 윈도우 커버재를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 37은 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 38은 도 37에 도시한 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 개략적인 B-B 단면도이다.
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 캐비티를 압축 코어로 압축한다. 상하부 금형이 닫힌 상태에서 압축코어만 일부 열리게 하여 부분적으로 사출재를 사출한 후 압축코어를 닫히게 하고, 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 도면이고, 도 2는 본 발명의 필름층의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 필름층의 개략적인 구성도이고, 도 4는 다른 실시예에 따른 필름층의 개략적인 구성도이고, 도 5는 본 발명의 윈도우 커버를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 도 5에 도시한 윈도우 커버의 개략적인 A-A단면도이고, 도 7은 도 5에 도시한 윈도우 커버의 세부구성에 대한 기술적 특징을 개략적으로 도시한 구성도이며, 도 8은 도 7에 도시한 윈도우 커버에 있어서, 필름층 게이트영역의 기술적 특징을 개략적으로 도시한 구성도이다.
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 열가소성 플라스틱으로 내열성, 시인성, 투명성, 전기 절연성, 내구성이 우수하여, PC로 제조된 윈도우 커버는 높은 충격강도를 갖는다는 장점이 있다. PMMA는 시인성, 투명성, 내후성, 착색성 등이 우수하다는 장점이 있다. 단, 베이스층의 소재는 이에 한정되지는 않으며, 광학적으로 투명성을 갖는 소재라면 베이스층으로서 사용될 수 있다.
베이스층(1100)은 1500~2500㎛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(AF코팅층)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 베이스층(1100)의 사출 압축 성형시 사출재와 결합하여 일체로 성형될 수 있다.
한편, 필름층(1200)에는 윈도우 커버(1000)의 성형을 위하여 사출재 주입구(31)에 거치될 수 있는 게이트 영역(1250)이 마련된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 필름층(1200)에는 게이트 영역(1250)이 형성된다. 게이트 영역(1250)은 사출재가 필름층(1200) 후면으로 토출될 때 사출재가 유입되는 필름층 게이트 영역(G)으로서의 역할을 수행한다. 또한, 게이트 영역(1250)은 사출 압축 공정시 필름층(1200)의 고정을 위한 필름 걸이부(F) 역할을 동시에 수행한다.
이를 위해, 사출재 분사장치(30)는 사출재가 배출되는 사출재 주입구(31)를 구비하고, 사출재 주입구(31)의 단부는 게이트 영역(1250)에 대응되도록 형성된다. 사출재 주입구(31)는 필름층(1200)의 전면(FS) 게이트 영역(1250)을 통과하고, 필름층(1200)의 후면(RS)으로 사출재를 분사하여 필름층(1200)의 후면(RS)에 베이스층(1100)을 형성시킨다.
이 때, 게이트 영역(1250)은 사출재 주입구(31)에 거치되어, 사출시 필름층(1200)을 고정하는 필름 걸이부(F)의 역할을 수행한다.
본 발명은 사출 압축 공정 중 필름층(1200) 후면으로 사출재를 분사하는 단계에서 필름층(1200)을 고정하기 위한 별도의 고정부재 없이, 게이트 영역(1250)이 필름층(1200)을 고정하는 걸이 역할을 수행함에 따라 공정이 보다 간단해진다.
여기서, 필름층(1200)의 게이트 영역(1250)은 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 버튼홀 영역에 대응되는 필름층(1200)의 버튼홀 영역에 형성될 수 있다. 버튼홀 영역은 디스플레이 장치용 윈도우 커버가 디스플레이 장치에 결합될 경우, 디스플레이 장치의 버튼부에 대응되는 홀 영역을 의미한다.
다른 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 필름층(1200')에 게이트 영역(1250')이 형성될 수 있다. 게이트 영역(1250')은 사출재가 필름층(1200')에 토출될 경우 게이트(G) 역할을 수행한다. 또한, 게이트 영역(1250')은 사출 압축 공정시 필름층 고정을 위한 걸이부(F) 역할을 동시에 수행한다. 본 실시예에서 게이트 영역(1250')은 디스플레이 장치용 윈도우 커버가 디스플레이 장치에 결합될 경우, 디스플레이 장치의 디스플레이 영역(1200a')으로부터 연장된 외부영역(1200b')에 형성된다. 즉, 게이트 영역(1250)은 최종적으로 제조된 윈도우 커버에서 제거된다.
보다 구체적으로, 필름층(1200)은 프리포밍된 IML(In Mold Label) 필름으로 이루어질 수 있다. 필름층(1200)은 윈도우 커버(1000)가 디스플레이 장치용 윈도우 커버로 구현되도록 투명부(1260)와 차광부(1270)를 포함할 수 있다. 즉, 투명부(1260)는 디스플레이 영역에 대응되도록 형성되고, 차광부(1270)는 투명부(1260)의 외주부를 둘러싸도록 형성된다.
또한, 차광부(1270)에는 필름층 게이트영역(1271)과 필름층 버튼홀 영역(1272)이 형성된다. 필름층 게이트영역(1271)은 필름층(1200)에 사출재를 분사하기 위한 게이트 영역이다. 즉, 필름층 게이트영역(1271)은 사출재가 유입되는 게이트영역이다. 동시에 필름층 게이트영역(1271)은 사출 압축 공정시 필름층 고정을 위한 필름 걸이부의 역할도 수행한다.
또한, 도 5 내지 도 8은 필름층 게이트영역(1271)이 형성되는 위치에 대한 일례로서, 필름층 게이트영역(1271)이 필름층 버튼홀영역(1272)에 형성된 것을 도시한 것이다.
필름층 버튼홀영역(1272)은 필름층(1200)에 대하여 베이스층(1100)이 위치되는 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 이는 베이스층 버튼홀영역(1272)이 사출재 공급시 걸이부 영역으로 수행되기 위한 것이다. 즉 걸이부 영역은 필름층의 일면에 대하여 단차부로 형성된다.
또한, 베이스층(1100)은 필름층(1200)과 결합된다. 이를 위해 필름층(1200)인 IML 필름의 후면으로 사출재가 사출 및 압축되면서 베이스층(1100)이 형성됨과 동시에 베이스층(1100)은 필름층(1200)과 결합된다.
그리고 베이스층(1100)에는 필름층(1200)의 필름층 게이트영역(1271)에 대응되는 베이스층 게이트영역(1160)이 형성되고, 필름층 버튼홀영역(1272)에 대응되는 베이스층 버튼홀영역(1170)이 형성된다.
이하, 도 7 내지 도 8을 참조하여 필름층 게이트영역과 필름층 버튼홀영역의 세부구성과 형상 각각의 기술사상에 대하여 보다 자세히 기술한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 윈도우 커버(1000)의 필름층(1200)는 일축(X축)방향에 대한 제1 중심선(C1)과 타축(Y축)방향에 대한 제2 중심선(C2)을 포함하는 일면을 갖는다. 제1 중심선(C1)은 최종 제작된 윈도우 커버의 중점을 지나며, Y축 방향과 평행한 가상의 선이고, 제2 중심선(C2)은 윈도우 커버 상의 가상의 중심선으로, 최종 제작된 윈도우 커버의 중점을 지나며, X축 방향과 평행한 선이다. 즉, X축 방향에 대하여 필름층(1200)는 제1 중심선(C1)으로부터 양단부까지 동일한 거리(D1)를 갖고, Y축 방향에 대하여 필름층(1200)는 제2 중심선(C2)으로부터 양단부까지 동일한 거리(D2)를 갖는다.
제2 중심선(C2)에 대하여 필름층(1200)의 필름층 게이트영역(1271)과 필름층 버튼홀영역(1272)은 일측에 위치될 수 있다. 예를 들어, 제2 중심선(C2)에 대하여 필름층(1200)의 필름층 게이트영역(1271)과 필름층 버튼홀영역(1272)은 하부에 위치될 수 있다. 이는 필름층(1200)에 사출재를 토출할 경우 일측에서 타측으로 방해없이 유동되도록 필름층 게이트영역(1271)이 일측에 형성되는 것을 고려한 것이다.
또한, 디스플레이 장치에 있어서 버튼부가 디스플레이부의 하부에 형성됨에 따라 필름층 버튼홀영역(1272)이 일측에 형성되는 것을 고려한 것이다.
또한, 베이스층 버튼홀영역(1170)과 베이스층 게이트영역(1160) 역시 제2 중심선(C2)에 대하여 하부에 위치된다.
보다 구체적으로, 필름층 게이트영역(1271)은 제1 중심선(C1)에 위치된다.
또한, 제1 중심선(C1)으로부터 이격되어 형성될 수 있는 필름층 게이트영역의 이격거리(D3)는 윈도우 커버의 전체 거리(D4)에 비하여 10% 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 인서트 필름과 베이스층은 상기 제1 중심선을 기준으로 대칭된 형상으로 이루어질 수 있다.
이는 필름층 게이트영역(1271)을 사출성형시 사출재가 유입되는 게이트 역할을 수행할 경우, 중심선으로부터 허용가능한 이격거리를 상기한 바와 같이 10% 이내일 경우 복굴절의 대칭에 따른 광학성능 향상의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 베이스층 게이트영역(1160) 역시 제1 중심선(C1)에 위치되고, 베이스층 게이트영역(1160)이 제1 중심선(C1)으로부터 이격되어 형성될 수 있는 베이스층 게이트영역의 이격거리는 윈도우 커버의 전체 거리(D4)에 비하여 10% 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
도 9는 윈도우 커버의 제조방법을 구현하기 위한 금형 및 사출재 토출장치의 일실시예를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 10은 금형에 거치되는 프리포밍 필름을 개략적으로 도시한 구성도이다.
윈도우 커버를 제조하기 위한 금형 및 사출재 토출 장치에 대하여 설명한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 금형(100)은 상부 금형(110) 및 하부금형(120)을 포함한다. 상부 금형(110)에는 상부 금형 버튼홀 걸이부(111), 핫러너(112) 및 상부금형 게이트 단차부(113)가 형성된다.
보다 구체적으로, 상부 금형 버튼홀 걸이부(111)는 인서트 필름의 필름층 버튼홀영역이 삽입되고 지지되도록 필름층 버튼홀영역에 대응되는 돌출부로 이루어진다. 핫러너(112)는 상부 금형 게이트 단차부(113)에 연통되도록 상부금형 버튼홀 걸이부(111)에 형성된다.
상부금형 게이트 단차부(113)는 필름층(1200)의 필름층 게이트 영역(1271)을 거치하기 위한 것으로 돌출된 형상으로 이루어진다. 이에 따라 필름층(1200)가 상부 금형에 보다 정확하게 구속된 상태에서 사출재의 제공이 가능하게 된다.
하부 금형(120)에는 상부금형(110)의 상부 금형 버튼홀 걸이부(111)에 대응되는 홈부(121)가 형성된다. 상부 금형(110)의 외형과 하부 금형(120)의 외형이 대응되도록 형성됨에 따라 상부 금형에 접하는 인서트 필름과 하부 금형에 접하는 사출재가 동일한 형상으로 이루어진다.
한편, 다른 실시예로서 하부 금형에 핫러너가 형성되고 토출 노즐을 하부 금형을 통해 삽입하여 사출재를 제공할 수도 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 필름 사출 성형체의 필름층(1200)인 인서트 필름은 투명부(1260)와 차광부(1270)를 포함한다. 또한, 차광부(1270)에는 필름층 게이트영역(1270)과 필름층 버튼홀영역(1272)이 형성된다.
인서트 필름층(1200)의 필름층 게이트영역(1270)은 인서트 필름층(1200)에 사출재를 제공하기 위한 게이트로 구현된다.
또한, 사출재 성형을 위한 인서트 필름층(1200)은 도 10에 도시한 윈도우 커버(1000)의 인서트 필름층(1200)과 달리 필름층 버튼홀영역(1272)과 필름층 게이트영역(1271)이 상방향을 향하도록 위치된다.
이는 필름층 게이트영역(1271)을 통해 사출재를 공급할 경우 필름층 버튼홀영역(1272)를 통해 인서트 필름을 거치시키기 위한 것이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버를 제조하는 방법을 나타내는 순서도이고, 도 12 및 도 13은 인서트 필름 상부금형 거치단계를 구현하는 구체예를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 14는 사출재 토출 단계를 구현하는 구체예를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 15는 도 14에 도시한 사출재 토출단계의 개략적인 사용상태도이고, 도 16은 하부금형 가압단계를 구현하는 구체예를 개략적으로 도시한 구성도이며, 도 17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버를 제조하는 방법을 나타내는 순서도이며, 도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버를 제조하는 방법을 나타내는 순서도이고, 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 압축 갭(G)을 나타내는 도면이고, 도 20는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 압축 속도를 나타내는 도면이며, 도 21는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에서 스트로크 구간을 나타내는 도면이다.
다음으로, 본 발명의 디스플레이 장치용 윈도우 커버(1000)를 제조하는 방법을 설명한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 윈도우 커버를 제조하기 위하여, 인서트 필름을 프리포밍한다(S1110). 인서트 필름은 필름층을 형성하는 것으로 요구되는 광학적 특성을 만족하도록 광학 코팅층을 형성할 수 있다. 인서트 필름 프리포밍 단계를 통해 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.
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.
구체적으로, 도 12에 도시한 바와 같이, 상부금형(110)에 인서트 필름층(1200)이 지지되도록 상부금형 게이트 단차부(113)에 필름층 버튼홀영역(1272)을 거치시키고, 상부금형 버튼홀 걸이부(111)에 인서트 필름층(1200)의 필름층 버튼홀영역(1272)를 거치시킨다.
또한, 상부금형 게이트 단차부(113)에 필름층 버튼홀영역(1272)을 거치시킬 경우, 필름층 게이트영역(1271)은 핫러너(112)에 대향되도록 위치된다.
인서트 필름층(1200)의 필름층 버튼홀영역(1272)과 필름층 버튼홀영역(1272)을 각각 상부금형(110)의 상부금형 게이트 단차부(113)와 상부금형 버튼홀 걸이부(111)에 삽입하는 방식으로 인서트 필름층(1200)을 상부금형(110)에 거치시킴에 따라 별도의 필름 걸이 없이도 사출성형을 위한 필름의 고정이 가능하게 된다.
이에 따라, 일면이 상부금형(110)에 접촉된 인서트 필름층(1200)의 타면으로 사출재의 도포가 가능하게 된다.
하부 금형이 상부 금형과 소정 간격 이격되도록 하부 금형을 위치시킨다(S1130). 금형 내에 소정 부피의 캐비티가 형성되도록 하부 금형을 상부 금형측으로 이동시킨다.
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 온도는 270~320℃, 바람직하게는 280℃일 수 있다.
구체적으로 상부금형에 인서트 필름의 일면이 접하도록 거치된 상태에서 핫러너를 통해 인서트 필름의 타면에 사출재를 제공한다. 이에 따라 인서트필름에 사출재가 결합된다.
도 14에 도시한 바와 같이, 핫러너(112)를 통해 사출재가 인서트 필름층(1100)의 필름층 게이트영역(1121)을 통해 토출된다. 이때, 사출재는 토출방향으로의 유동이 하부금형(120)에 의해 제한되고 하부방향으로 유동된다.
보다 구체적으로, 도 15에 도시한 바와 같이 사출재의 유동은 제1유동흐름(F1), 제2 유동흐름(F2), 제3 유동흐름(F3)을 포함한다.
제1 유동흐름(F1)은 사출재의 게이트인 필름층 게이트영역(1121)을 통해 토출된 사출재의 유동을 정의한 것이고, 제2 유동흐름(F2)은 수평방향으로의 사출재의 유동을 정의한 것이고, 제3 유동흐름(F3)은 사출재의 유동압에 따라 사출재의 수직방향 유동을 정의한 것이다.
또한, 사출재의 수직방향 유동은 중력방향과 대응될 수 있다.
상기한 바와 같이, 사출재가 제1 유동흐름(F1), 제2 유동흐름(F2), 제3 유동흐름(F3)으로 유동됨에 따라, 사출재의 역류 및 Meld line 형성이 저하되는 효과를 얻을 수 있다.
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 성형 및 필름층에 결합한다. 또한, 압축 코어 가압 단계에 의해 인서트 필름에 결합된 사출재의 두께가 조정된다. 압축 유지 시간은 8~10초, 바람직하게는 9초일 수 있다. 또한 압축 코어를 가압하는 형체력은 250~600t일 수 있다.
한편, 윈도우 커버 제조방법은 베이스층 게이트영역 형성단계를 더 포함할 수 있다. 베이스층 게이트영역 형성단계는 사출재가 인서트 필름에 공급된 이후, 베이스층 게이트영역을 형성하기 위해 상부금형으로부터 베이스층 게이트영역 형성바가 인서트 필름의 필름층 게이트영역을 통해 삽입되어 베이스층 게이트영역이 형성될 수 있다.
다른 실시예에서는 압축 코어가 아닌 하부 금형이 이동할 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 사출재가 상부금형(110)과 하부금형(120) 사이에 토출된 상태에서 하부금형(120)을 이동시킨다.
즉, 상부금형(110)과 하부금형(120) 사이에 토출재를 정량에 미달되도록 토출시키고, 하부금형(120)을 상부금형(110)으로 이동시킨다. 이에 따라 초기의 토출압으로 인해 사출재 유동의 급격한 변화가 방지되고 사출재가 안정적으로 유동되고, 상부금형(110)과 하부금형(120)의 간격을 조정하여 사출재의 두께를 조정할 수 있다.
본 발명에 따른 제2 실시예에서는 상하부 금형 온도를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이전 실시예와 동일한 내용은 간략히 기재한다.
도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 윈도우 커버를 제조하기 위하여, 인서트 필름을 프리포밍한다(S1210). 인서트 필름은 필름층을 형성하는 것으로 요구되는 광학적 특성을 만족하도록 광학 코팅층을 형성하거나, 사출재를 주입할 수 있도록 게이트 영역, 인서트 필름을 거치할 수 있는 버튼홀 영역을 형성할 수 있다.
인서트 필름을 상부 금형에 거치한다(S1220). 인서트 필름의 게이트 영역, 버튼홀 영역이 상부 금형의 대응하는 위치에 위치되도록 한다. 인서트 필름의 게이트 영역은 상부 금형의 핫러너에 대향하도록 위치된다.
다음으로, 하부 금형이 상부 금형과 소정 간격 이격되도록 하부 금형을 위치시킨다(S1230). 금형 내에 소정 부피의 캐비티가 형성되도록 하부 금형을 상부 금형측으로 이동시킨다.
상부 금형 및 하부 금형의 온도를 확인한다(S1240). 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. 금형의 온도는 유체의 유량을 체크함으로써 확인할 수 있으며, 금형에 온도 센서를 구비하여 온도를 확인할 수도 있다.
상부 금형 및 하부 금형의 온도는 70~95℃, 바람직하게는 80℃일 수 있다. 상부 및 하부 금형 온도가 70℃보다 낮으면 사출재의 유동 저항이 커져 잔류 응력이 커진다는 문제가 있다. 상하부 금형 온도가 높아질수록 사출 압축 시 수지의 전단 응력 및 제품의 잔류 응력이 줄어들어 복굴절 특성이 향상될 수는 있으나, 수지 유동 변화로 인하여 재현성이 좋지 않아 최종 제품의 질량 차이에 의한 치수 차이가 발생할 수 있다. 특히, 상하부 금형 온도가 105℃ 이상이 되면, 금형에 무리가 가게 되며, 금형이 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.
사출재를 주입하는 게이트의 온도는 20~40℃, 바람직하게는 30℃일 수 있다. 압축 코어의 온도는 80~105℃, 바람직하게는 90℃일 수 있다.
본 실시예에서는 상부 금형 및 하부 금형의 온도를 확인하지만, 다른 실시예에서는 상부 금형과 하부 금형 외에 압축 코어, 게이트의 온도를 더 확인할 수 있다. 압축 코어의 온도는 상하부 금형의 온도보다 높게 설정되되, 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 생산 지속되면, 압축 파팅 라인에 발생하는 버에 의해 생산되는 제품에 버가 지속적으로 발생될 뿐만 아니라 금형 파팅 라인이 무너져 제품의 불량율이 커질 수 있다.
금형 내에 사출재를 주입한다(S1250). 사출재는 핫러너에 의해 필름 후면으로 분사된다. 사출재는 PC 또는 PMMA 소재일 수 있다. 사출재가 경화되어 베이스층(1100)을 형성한다. 사출재의 온도는 270~320℃, 바람직하게는 280℃일 수 있다.
압축 코어를 가압한다(S1260). 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 성형 및 필름층에 결합한다. 압축 유지 시간은 8~10초, 바람직하게는 9초일 수 있다. 또한 압축 코어를 가압하는 형체력은 250~600t일 수 있다.
본 발명에 따른 제3 실시예에서는 압축 단계에서 압축 속도를 다단으로 제어할 수 있다. 이전 실시예와 동일한 내용은 간략히 기재한다.
도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 윈도우 커버를 제조하기 위하여, 인서트 필름을 프리포밍한다(S1310). 인서트 필름은 필름층을 형성하는 것으로 요구되는 광학적 특성을 만족하도록 광학 코팅층을 형성하거나, 사출재를 주입할 수 있도록 게이트 영역, 인서트 필름을 거치할 수 있는 버튼홀 영역을 형성할 수 있다.
인서트 필름을 상부 금형에 거치한다(S1320). 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(S1330). 금형 내에 소정 부피의 캐비티가 형성되도록 하부 금형을 상부 금형 측으로 이동시킨다.
금형 내에 사출재를 주입한다(S1340). 사출재(1100a)는 핫러너에 의해 필름 후면으로 분사된다. 사출재(1100a)는 PC 또는 PMMA 소재일 수 있다. 사출재(1100a)가 경화되어 베이스층(1100)을 형성한다. 사출재(1100a)의 온도는 270~320℃, 바람직하게는 280℃일 수 있다.
압축 속도를 2단으로 제어하여 압축 코어를 가압한다(S1350). 금형 내에 소정 양의 사출재(1100a)가 채워지면 압축 코어(130)를 가압하여 캐비티 내부를 압축시킨다. 압축 코어(130)를 가압함에 따라 캐비티의 체적이 줄어들고, 사출재(1100a)가 캐비티 내에서 압축 유동하면서 베이스층(1100)이 성형 및 필름층(1200)에 결합한다.
도 19 및 20에 도시된 바와 같이, 압축 속도는 압축 갭(G)을 기준으로 2단으로 제어된다. 압축 속도는 압축 코어를 이동시키는 속도이다. 압축 갭(G)은 압축 거리를 의미하며, 압축 속도는 압축 갭의 1/2 지점을 기준으로 1구간(G1) 및 2구간(G2)으로 나뉘어 2단으로 제어된다.
1구간(G1)은 압축 코어(130)가 상부 금형(110)측으로 이동하는 전반 구간으로, 압축 코어(130)의 초기 위치로부터 압축 갭의 1/2 지점까지를 의미한다. 2구간(G2)은 압축 코어(130)가 상부 금형(110)측으로 이동하는 후반 구간으로, 압축 갭의 1/2 지점부터 압축 코어(130)가 최종 이동한 지점까지를 의미한다. 예를 들어, 압축 갭이 1mm인 경우, 압축 코어의 초기 위치를 0이라 한다면, 1구간(G1)은 0에서 -0.5mm까지의 구간, 2구간(G2)은 -0.5mm에서 -1mm까지의 구간을 의미한다.
1구간(G1)에서의 압축 속도는 일정하며, 2구간(G2)에서의 압축 속도는 선형으로 증가할 수 있다. 즉, 2구간에서의 압축 속도는 등가속도를 가질 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(G1)에서 1.8~2.2mm/s, 2구간(G2)에서는 가속도 1.8~2.2mm/s2, 바람직하게는1구간(G1)에서 2mm/s, 2구간(G2)에서는 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.
압축 갭이 커질수록 압축 속도도 커질 수 있다. 한편, 압축 유지 시간은 8~10초, 바람직하게는 9초일 수 있다. 또한 압축 코어를 가압하는 형체력은 250~600t일 수 있다.
본 발명에 따른 제4 실시예에서는 사출 속도가 스트로크 구간 별로 제어될 수 있다. 이전 실시예와 동일한 내용은 간략히 기재한다.
본 발명에 따른 윈도우 커버를 제조하기 위하여, 인서트 필름을 프리포밍한다(S1110). 인서트 필름은 필름층을 형성하는 것으로 요구되는 광학적 특성을 만족하도록 광학 코팅층을 형성하거나, 사출재를 주입할 수 있도록 게이트 영역, 인서트 필름을 거치할 수 있는 버튼홀 영역을 형성할 수 있다.
인서트 필름을 상부 금형에 거치한다(S1320). 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 금형 측으로 이동시킨다. 상부 금형 및 하부 금형의 온도는70~95℃, 게이트의 온도는 20~40℃, 압축 코어의 온도는 80~105℃일 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 온도는 270~320℃, 바람직하게는 280℃일 수 있다.
사출 속도는 사출재가 주입되는 속도로서, 단위 시간에 금형 내에 사출재가 충진되는 양을 의미한다. 사출 속도가 증가할수록 사출재의 유동 거리가 증가한다. 스트로크 구간을 나눠서 각각의 구간마다 사출 속도를 조절할 수 있다. 도 21에 도시된 바와 같이, 스트로크 구간은 노즐 선단 위치를 0mm로 하여 실린더의 길이 방향으로, 스크류 선단의 위치에 따라 규정한다. 스트로크 구간은 금형의 형태에 따라 조절될 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 예를 들어, 스크류 선단의 위치가 33~37mm, 23~27mm, 10~14mm, 5~9mm인 지점을 기준으로 나뉠 수 있다. 본 실시예에서는 스트로크 구간을 스크류 선단 위치가 35mm, 25mm, 12mm, 7mm인 위치를 기준으로 4구간으로 나눴으며, 스크류가 노즐 선단측으로 이동하는 구간 중 35~25mm인 지점을 1구간(S4-S3), 25~12mm인 지점을 2구간(S3-S2), 12~7mm인 지점을 3구간(S2-S1), 7~0mm인 지점을 4구간(S1-S0)으로 규정한다. 사출 속도는 1구간, 2구간, 3구간, 4구간에서 각각 제어된다.
사출 속도는1구간에서 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. 즉, 2구간 및 3구간에서의 사출 속도를 1구간에서의 사출 속도보다 크게 설정한다.
압축 코어를 가압한다(S1350). 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 성형 및 필름층에 결합한다. 한편, 압축 유지 시간은 8~10초, 바람직하게는 9초일 수 있다. 또한 압축 코어를 가압하는 형체력은 250~600t일 수 있다.
압축 속도는 압축 갭을 기준으로 2단으로 제어된다. 압축 갭이 커질수록 압축 속도가 커질 수 있다. 압축 갭은 최종 성형품인 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 두께의 40~50%일 수 있다.
본 발명에 따른 제5 실시예에서는 압축 갭이 0.8~1.2mm로 설정될 수 있다. 이전 실시예와 동일한 내용은 간략히 기재한다.
본 발명에 따른 윈도우 커버를 제조하기 위하여, 인서트 필름을 프리포밍한다(S1310). 인서트 필름은 필름층을 형성하는 것으로 요구되는 광학적 특성을 만족하도록 광학 코팅층을 형성하거나, 사출재를 주입할 수 있도록 게이트 영역, 인서트 필름을 거치할 수 있는 버튼홀 영역을 형성할 수 있다.
인서트 필름을 상부 금형에 거치한다(S1320). 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(S1330). 금형 내에 소정 부피의 캐비티가 형성되도록 하부 금형을 상부 금형 측으로 이동시킨다. 상부 금형 및 하부 금형의 온도는70~95℃, 게이트의 온도는 20~40℃, 압축 코어의 온도는 80~105℃일 수 있다.
금형 내에 사출재를 주입한다(S1340). 사출재는 핫러너에 의해 필름 후면으로 분사된다. 사출재는 PC 또는 PMMA 소재일 수 있다. 사출재가 경화되어 베이스층(1100)을 형성한다. 사출재의 온도는 270~320℃, 바람직하게는 280℃일 수 있다.
사출 속도는 스트로크 구간을 나눠서 각각의 구간마다 사출 속도를 조절할 수 있다. 스트로크 구간을 스크류 선단 위치(S)가 35mm, 25mm, 12mm, 7mm인 위치를 기준으로 4구간으로 나눌 수 있다.
압축 코어를 가압한다(S1350). 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 성형 및 필름층에 결합한다.
압축 갭은 사출재가 압축되는 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.
압축 갭이 커질수록 압축 속도가 커질 수 있다. 압축 유지 시간은 8~10초, 바람직하게는 9초일 수 있다. 또한 압축 코어를 가압하는 형체력은 250~600t일 수 있다.
한편, 윈도우 커버의 제조 과정에서 사출 압축 성형된 윈도우 커버의 광학 특성에 영향을 주는 인자로는 금형 온도, 압축 속도, 사출 속도, 압축 갭, 수지의 충격 강도, 수지의 멜트 인덱스(MI) 등이 있다.
본 발명에서 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 70~95℃, 80~105℃, 20~40℃ 범위, 바람직하게는 80℃, 90℃, 30℃의 조건으로 사출 압축 성형할 수 있다. 상하부 금형, 압축 코어, 게이트의 온도가 각각 70℃, 80℃, 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.
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.
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 발명의 일 실시예에서는 스트로크 구간을 스크류의 선단 위치(S)가 35mm, 25mm, 12mm, 7mm인 위치를 기준으로 4구간으로 나눴으며, 스크류가 노즐 선단측으로 이동하는 구간 중 35~25mm인 지점을 1구간(S4-S3), 25~12mm인 지점을 2구간(S3-S2), 12~7mm인 지점을 3구간(S2-S1), 7~0mm인 지점을 4구간(S1-S0)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.
리타데이션(Retardation)이란 윈도우 커버를 통과하는 편광 요소 간의 위상차를 말한다. 본 발명에서는 평면측 리타데이션 값 및 입사각 45˚ 각도에서의 리타데이션 값을 측정한다. 리타데이션 편차값이란 입사각에 따른 리타데이션 값의 차이를 의미한다.
한편, 결점이 적고 리타데이션이 저감된 윈도우 커버를 제조하기 위하여, 사출소재의 조건을 규정할 수 있다.
윈도우 커버를 제조하기 위한 사출재로서 투명한 소재인 PC 또는 PMMA 소재를 사용하게 된다. 자동차 내장재로 사용하기 위하여 후 변형 방지를 위하여 열변형 온도(HDT, Heat Deflection Temperature)가 120℃ 이상의 내열성을 만족하는 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 윈도우 커버는 디스플레이 패널을 보호하는 동시에, 디스플레이 패널에 구현되는 영상을 투과시키므로 충격에 강하면서도 결점이 적고 복굴절 성능이 우수할 것이 요구된다.
금형 내에 사출재를 공급하기 위하여, 도 22에 도시된 바와 같이, 호퍼(1530)를 통하여 실린더(1510) 내부로 수지 입자가 공급된다. 수지는 펠렛(pellet) 상태의 수지를 사용할 수 있다. 제조되는 제품의 형상 및 크기에 따라 수지의 투입량이 조절될 수 있다. 투입되는 수지 입자의 평균 입경은 2~3mm 일 수 있다. 펠렛 형태의 수지가 호퍼(1530)를 통하여 정량만큼 실린더(1510) 내로 유입되고, 실린더(1510) 내에서 용융되어 노즐에 의해 분사된다.
실린더(1510) 내부에는 실린더(1510)와 동축으로 스크류(1520)가 위치하며, 실린더(1510) 내부를 가온할 수 있는 가온 장치(미도시)가 구비된다. 가온 장치에 의해 실린더 내의 수지 입자가 용융되며, 스크류(1520)의 회전에 의해 용융된 사출재가 노즐 선단 측으로 전진한다. 실린더(1510)의 온도는 사출재의 유동성에 큰 영향을 주므로 성형 중에는 일정 온도를 유지하도록 제어한다. 사출 실린더(1540) 및 유압 모터(1550)는 스크류(1520)를 전진시키고 사출압력, 사출속도, 배압을 발생시킨다.
사출기에 사출재의 원료인 수지를 투입함에 있어, 수지의 가공 과정이나 이송 과정에서 마찰, 충격 등에 의해 분진이 생성될 수 있다. 특히 수지의 충격 강도가 낮은 경우 생성되는 분진의 양이 많아진다는 문제가 있다. 분진은 미세한 수지 분말, 칩 형태의 미세 조각 등의 형태를 가질 수 있다. 분진은 사출재와 함께 금형 내로 유입돼 가공되는 과정에서 탄화될 수 있으며, 제조된 윈도우 커버의 표면 결점, 미세 균열 등의 문제를 일으킬 수 있다.
양호한 윈도우 커버를 제조하기 위하여 바람직한 분진의 양은 사출재 25kg 당 120ppm 이하로, 바람직하게는 25kg당 100ppm 이하로 발생하는 것이 좋다. 수지의 가공 과정 또는 이송 과정에서 발생되는 분진이 25kg당 100ppm 이하를 만족하기 위해서는 수지의 충격 강도가 50~60kJ/m2 일 것, 바람직하게는 55kJ/m2 일 것이 요구된다. 충격 강도가 50kJ/m2 이하인 경우 분진 발생량이 많아져 표면에 결점이 생기는 등 최종품의 품질이 저하된다. PC의 경우 충격 강도가 60kJ/m2 를 넘기가 어렵고, 충격 강도를 높이기 위해 PC에 유리 섬유 등의 필러를 첨가하는 경우 제조품의 투명도가 저하되어 광학용으로 사용할 수 없다는 문제가 있다. 본 실시예에서는 수지로서 PC를 사용하였으며, 수지의 충격 강도는 ISO 179 표준에 따라 23℃에서 3mm 두께의 시편에 노치(Notched)를 내어 측정하였다.
한편, 결점을 저감하고 복굴절 성능을 향상시키기 위하여 멜트 인덱스(MI, Melt Index) 값을 조절하는 것이 중요하다. 멜트 인덱스란 특정 수지별로 규정된 부하와 온도에서 열가소성 고분자 용융물을 피스톤에서 압출하였을 때의 유량으로, 용융물의 흐름의 용이성을 나타내는 지수로 분자량과 관계가 있다. 분자량이 높을수록 멜트 인덱스는 낮은 값을 갖는다.
멜트 인덱스(MI)는 수지가 녹는점(Tm) 이상에서 충분히 녹은 상태에서 일정한 속도로 밀어낼 때 나오는 양을 측정함으로서 값을 측정하게 된다. 10분동안 흘러나온 시료의 무게 또는 부피로 계산하며, 단위는 g/10min 또는 cm3/10min이다. 본 실시예에서는 수지로서 PC를 사용하였으며, 멜트 인덱스는 MI측정기로 측정하였다.
멜트 인덱스가 낮으면 유동성이 좋지 않아 제조된 윈도우 커버의 복굴절 성능이 저하된다. 멜트 인덱스가 높으면 복굴절 성능이 좋으나, 유동성이 과도하게 높아지면 최종 제품의 무게가 달라지면서 사출 재현성이 좋지 않게 된다.
본 발명의 제6 실시예에서 수지의 MI값은 300℃에서 30~50cm3/10min, 바람직하게는 35cm3/10min이다. 멜트 인덱스가 30 cm3/10min 미만인 경우 리타데이션 값은 정면기준 100nm 이상, 45˚ 기준 300nm 이상의 값을 가져 복굴절 성능이 좋지 않다. MI값이 50 cm3/10min을 초과하는 경우, 사출 재현성이 나쁘고, 유동성이 높아서 체크링 변경이 필요하며, 사출 조건 변경이 제한적이다. 또한, 일반적으로 MI값이 높은 경우, 충격 강도가 낮아지기 때문에 분진이 발생할 가능성이 높다. MI값이 높다는 것은 수지가 저분자량이라는 것을 의미하는데, 저분자량의 수지는 가공성은 좋아지지만 강성 및 내응력이 저감되어, 신뢰성 테스트 시 가늘게 금이 생기는 크레이징의 원인이 될 수 있다.
리타데이션 값에 대한 각각의 압축 인자값에 대한 실시예와 비교예를 살펴본다.
윈도우 커버의 제조 과정에서 사출 압축 윈도우 커버의 광학 특성에 영향을 주는 인자는 금형 온도, 압축 속도, 사출 속도, 압축 갭, 수지의 충격 강도, 수지의 멜트 인덱스(MI) 등이다. 이러한 압축 인자에 대하여 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 압축 인자의 최적 값을 도출하였다. 사출재로서 PC(Teijin사 L1225 ZL 100M)를 사용하였고, 필름은 PC/PMMA의 2Layer 시트를 사용하였다.
<금형 온도>
압축 인자 중 금형 온도에 대한 최적값을 살펴본다.
사출 온도 300℃, 압축 시점은 V/P 절환점, 압축 유지시간은 3초, 형체력 250ton으로 하여 윈도우 커버를 성형하였다. 금형 온도는 상하부 금형, 엘리먼트 코어, 게이트의 온도를 나타낸다.
실시예 및 비교예의 금형 온도 조건은 다음과 같다.
금형 온도
실시예 1 95/105/30
실시예 2 80/90/30
비교예 1 70/80/30
비교예 2 110/120/30
각각의 조건에서 성형된 윈도우 커버의 리타데이션 값에 대하여 육안 평가 및 리타데이션 값 측정을 실시하였다. 육안 평가 및 리타데이션 값 측정은 각각 복굴절 확인 장치 및 복굴절 측정기 WPA-200를 이용하였다. 육안 평가의 경우 Levy chart 기준 육안상 최대값을 기준으로 평가하였다, 육안 측정시 광원은 200~500lux의 면광원을 0.3~1m 이격시킨 후 측정하며, 본 실시예에서는 300lux의 면광원을 0.3m 이격하여 측정하였다. 리타데이션값의 경우 특정 면적에 대한 Average 값을 기준으로 평가하였다.
금형 온도 육안 평가 평면측 리타데이션 값(nm) 45˚측 리타데이션 값(nm) 리타데이션 편차값(nm, 평면측/45˚측)
실시예 1
Figure pat00001
 45 200 12/59
실시예 2
Figure pat00002
 50 270 13/62
비교예1
Figure pat00003
 97 411 19/99
비교예 2
Figure pat00004
 68 285 17/67
금형 온도가 상승함에 따라 압축 사출 시 수지의 전단 응력 및 윈도우 커버의 잔류 응력이 줄어들어 복굴절 성능이 향상되고 리타데이션 값이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 실시예 1은 평면측 리타데이션 값은 45nm, 45˚측 리타데이션 값은 200nm로 가장 우수한 복굴절 성능을 보였다. 실시예 2의 평면측 리타데이션 값은 50nm, 45˚측 리타데이션 값은 270nm로 측정되었다. 비교예 2의 평면측 리타데이션 값은 68nm, 45˚측 리타데이션 값은 285nm로, 금형의 온도(℃)가 각각 70/80/30인 비교예 1의 리타데이션 값(평면측 리타데이션 값은 97nm, 45˚측 리타데이션 값은 411nm)과 비교하여 우수한 복굴절 성능을 보였으나, 수지 유동 변화로 인해 압축 갭의 편차가 심해져 재현성이 좋지 않았다. 압축 코어는 유압으로 작동하게 되는데, 금형 온도가 105℃ 이상일 경우 금형 내의 온도가 상승함에 따라 금형이 팽창하면 금형 내 유압에도 영향을 미쳐, 실제 압축 시작시 압축 갭이 일정하게 유지되지 못하여 편차가 발생하며, 이 차이로 인하여 제품의 재현성이 좋지 않다. 이에 따라 최종 제품에서 질량 차이에 의한 치수 차이가 발생되었다. 또한, 비교예 2의 경우, 상부 금형 및 하부 금형의 온도와 압축 코어의 온도가 105℃가 넘어감에 따라 금형이 손상될 우려도 있어 바람직하지 않다.
따라서 금형의 온도가 높아지는 경우 재현성이 저하되는 것을 고려할 때, 실시예2의 금형 온도 조건인 80/90/30℃가 바람직하다.
<압축 속도>
압축 인자 중 압축 속도에 대한 최적값을 살펴본다.
사출 온도 300℃, 압축 시점은 V/P 절환점, 압축 유지시간은 9초, 형체력250ton으로 하여 윈도우 커버를 성형하였다.
압축 속도는 2단계로 계단식으로 제어하였으며, 압축 갭의 1/2 구간까지는 일정한 속도로, 압축 갭의 1/2 구간 이후에 압축 속도는 리니어하게 증가한다.
실시예 및 비교예의 압축 속도 조건 및 결과는 다음과 같다.
2구간 속도(mm/s2)
(평면측 리타데이션 값(nm)/ 45˚측 리타데이션 값(nm)/ 리타데이션 값의
편차)
1 2 3 4
1구간 속도
(mm/s)		 1
Figure pat00005

98/425/99
Figure pat00006

68/338/69
Figure pat00007

75/368/73
Figure pat00008

78/372/70
2
Figure pat00009

67/342/70
Figure pat00010

55/327/75
Figure pat00011

72/367/73
Figure pat00012

79/382/88
4
Figure pat00013

69/345/71
Figure pat00014

70/346/70
Figure pat00015

72/365/86
Figure pat00016

73/363/84
8
Figure pat00017

70/350/68
Figure pat00018

72/357/67
Figure pat00019

77/369/77
Figure pat00020

81/385/86
1구간의 속도가 1mm/s인 비교예의 경우, 압축 자국이 심하며, 이는 초기 속도가 낮음으로 인해 수지가 정체되었기 때문이다. 2구간의 속도가 큰 경우, 압축 속도가 높아 전단 응력이 증가하여 복굴절 특성이 악화됨을 확인할 수 있다.
1구간 및 2구간의 압축 속도가 2-2mm/s일 때의 평면측 리타데이션 값은 55nm, 45˚측 리타데이션 값은 327nm으로 최적의 값을 가짐을 확인할 수 있다. 즉, 압축 속도 조건의 최적값은 1구간에서 2mm/s, 2구간에서 가속도 2mm/s2이다.
<사출 속도>
압축 인자 중 사출 속도에 대한 최적값을 살펴본다.
사출 온도 290℃, 압축 시점은 V/P 절환점, 압축 유지시간은 9초, 형체력 250ton으로 하여 윈도우 커버를 성형하였다.
사출 속도는 구간 별로 속도 프로파일이 상이하며, 4구간으로 나누어 속도를 조절하였다. 사출 속도는 스트로크 위치가 35mm, 25mm, 12mm, 7mm인 위치를 기준으로 제어된다.
2구간 및 3구간에서의 사출 속도의 영향을 확인하기 위하여, 해당 구간을 제외한 타 구간의 사출 속도를 동일 조건으로 하여 윈도우 커버를 제작하였다. 1구간 및 4구간은 사출재가 토출되기 시작하는 시점 및 토출되는 마지막 구간으로 복굴절 성능에 큰 영향을 미치지 않으므로 제외하였다.
비교예 1 내지 6의 사출 속도 조건은 다음과 같다.
사출 속도(mm/s)
1구간 2구간 3구간 4구간
비교예 1 20 20 60 80
비교예 2 20 40 60 80
비교예 3 20 60 60 80
비교예 4 10 20 20 60
비교예 5 10 20 40 60
비교예 6 10 20 60 60
각각의 조건에서 성형된 윈도우 커버의 리타데이션 값에 대하여 육안 평가 및 리타데이션 값 측정을 실시하였다.
육안 평가
2구간의 속도 변화 비교(20/40/60) 비교예 1
Figure pat00021

378		 비교예 2
Figure pat00022

382		 비교예 3
Figure pat00023

376
3구간의 속도 변화(20/40/60) 비교예 4
Figure pat00024

386		 비교예 5
Figure pat00025

364		 비교예 6
Figure pat00026

356
2구간의 속도가 변화하는 것에 따른 복굴절 성능의 변화 폭은 4~6nm로 작은 것으로 확인되었다. 3구간에서는 속도에 따른 복굴절 성능의 변화의 폭이 8~20nm로, 속도가 커질수록 복굴절 성능이 좋은 것을 확인할 수 있다. 중앙부 속도가 빠를수록 사출재의 흐름에 영향을 미치며, 압축시 응력 제어에 큰 영향을 미침을 알 수 있다.
3구간 및 4구간에서의 속도에 따른 복굴절 성능을 비교하였다.
사출 속도 1구간
(mm/s)		 2구간
(mm/s)		 3구간
(mm/s)		 4구간
(mm/s)		 평면측 리타데이션 값(nm)/ 45˚측 리타데이션 값(nm)/리타데이션 값의 편차
실시예 45 80 80 70
Figure pat00027

55/280/68
비교예1 40 60 60 60
Figure pat00028

64/354/73
비교예2 20 60 60 20
Figure pat00029

63/356/75
비교예 3 20 40 40 40
Figure pat00030

85/423/98
사출 속도는 1구간에서 45mm/s, 2구간에서 80mm/s, 3구간에서 80mm/s, 4구간에서 70mm/s인 경우, 평면측 리타데이션 값은 55nm, 45˚측 리타데이션 값은 280nm으로 최적의 값을 가짐을 확인할 수 있다.
<압축 갭>
압축 인자 중 압축 갭에 대한 최적값을 살펴본다.
사출 온도 300℃, 압축 시점은 V/P 절환점, 압축 유지시간은 3초, 형체력 250ton으로 하여 윈도우 커버를 성형하였다.
실시예 및 비교예의 압축 갭은 다음과 같다.
압축 갭(mm)
비교예1 0.2
비교예2 0.5
실시예 1
비교예3 1.5
비교예4 2
각각의 조건에서 성형된 윈도우 커버의 리타데이션 값에 대하여 육안 평가 및 리타데이션 값 측정을 실시하였다.
압축 갭 육안 평가 평면측 리타데이션 값(nm) 45˚측 리타데이션 값(nm) 리타데이션 편차값(nm)
비교예1
Figure pat00031
 310 328 79
비교예2
Figure pat00032
 290 301 77
실시예
Figure pat00033
 276 290 65
비교예3
Figure pat00034
 357 398 89
비교예4
Figure pat00035
 400 412 97
압축 갭이 1mm일 때 평면측 리타데이션 값은 276nm, 45˚측 리타데이션 값은 290nm으로 복굴절 성능이 가장 좋음을 확인할 수 있었다.
충격 강도와 멜트 인덱스값의 적절한 범위를 도출하기 위해 충격 강도와 멜트 인덱스값에 대한 다음의 실험 결과를 살펴본다.
MI(cm3/10min)
충격강도
(kJ/m2)
50 초과
30~50
30 미만
50~60 복굴절 : OK
사출재현성 : NG
외관 : OK		 복굴절 : OK
사출재현성 : OK
외관 : OK		 복굴절 : NG
사출재현성 : OK
외관 : OK
50 미만 복굴절 : OK
사출재현성 : NG
외관 : NG		 복굴절 : OK
사출재현성 : OK
외관 : NG		 복굴절 : NG
사출재현성 : OK
외관 : NG
PC의 경우 충격강도가 60 kJ/m2 를 넘기 어려우며, 수지의 충격강도가 60 kJ/m2 을 초과하기 위해서는 PC에 유리 섬유 등의 필러를 첨가해야 한다. 이 경우 제조품의 투명도가 저하되어 광학용으로 사용할 수 없으므로, 충격 강도가60 kJ/m2 을 초과하는 범위는 제외한다.
수지의 멜트 인덱스가 50 cm3/10min을 초과하면서, 충격 강도가 50~60 kJ/m2인 범위에서는, 수지의 유동성이 높고 충격 강도가 높아 복굴절 성능이 좋고 외관이 양호하지만, 지나치게 높은 유동성으로 인해 사출 재현성이 좋지 않다. 이에 반해, 수지의 멜트 인덱스가 30 cm3/10min미만이면서, 충격 강도가 50~60 kJ/m2인 범위에서는, 수지의 유동성이 낮고 충격 강도가 높아 사출 재현성이 좋고 외관이 양호하지만, 유동성 저하로 인해 잔류 응력이 커져 복굴절 성능이 좋지 않다.
수지의 멜트 인덱스가 30~50 cm3/10min이면서, 충격 강도가 50~60 kJ/m2인 범위에서는, 충격 강도가 높으면서도 유동성이 높아 제품의 외관이 양호하고 사출 재현성 및 복굴절 성능이 좋다.
다음으로, 수지의 충격 강도가 50kJ/m2미만인 범위에서는 분진이 다량 발생하여 제품의 외관이 좋지 않다. 수지의 멜트 인덱스가 50 cm3/10min을 초과하면서 충격 강도가 50kJ/m2미만인 범위에서는, 수지의 유동성은 좋으나 충격 강도가 낮아, 복굴절 성능은 좋지만 사출 재현성이 좋지 않고 외관에 결점이 발생한다.
수지의 멜트 인덱스가 30~50 cm3/10min이면서 충격 강도가 50 kJ/m2미만인 범위에서는 유동성은 좋으나 충격 강도가 낮음에 따라, 사출 재현성 및 복굴절 성능은 좋지만 제품의 외관이 좋지 않게 된다.
수지의 멜트 인덱스가 30 cm3/10min미만이면서, 충격 강도가 50 kJ/m2미만인 범위에서는, 수지의 유동성이 낮고 충격 강도도 낮아, 사출 재현성은 좋지만, 유동성 저하로 인해 잔류 응력이 커져 복굴절 성능이 좋지 않고 제품의 외관 역시 좋지 않다.
한편, 상술한 범위는 수지가 PC인 경우의 수치로서, PMMA 등 다른 소재를 사용하는 경우 바람직한 충격 강도 및 멜트 인덱스의 범위는 달라질 수 있다.
상술한 범위를 바탕으로, 수지의 MI 값 및 충격 강도 값에 대한 실시예와 비교예를 살펴본다.
본 발명은 윈도우 커버의 제조 과정에서 사출 압축 윈도우 커버의 결점 저감 및 복굴절 등의 광학 특성을 향상시키기 위하여 수지의 MI 값 및 충격 강도 값을 규정한다. 수지의 MI 값 및 충격 강도 값에 대하여 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 압축 인자의 최적 값을 도출하였다. 사출재로서 PC(Teijin사 L1225 ZL 100M)를 사용하였고, 필름은 PC/PMMA의 2Layer 시트를 사용하였다.
압축 인자 중 수지의 MI 값 및 충격 강도에 대한 최적값을 살펴본다.
사출재 온도 300℃, 사출압 800~1500bar, 상하부 금형의 온도는 80℃, 압축 코어의 온도는 90℃, 압축 시점은 V/P 절환점, 압축 유지시간은 9초, 형체력 250ton으로 하여 윈도우 커버를 성형하였다.
실시예 및 비교예의 MI 값 및 충격 강도 값은 다음과 같다.
MI (cm3/10min) 충격 강도 (kJ/m2)
실시예 35 55
비교예 24 35
각각의 조건에서 성형된 윈도우 커버의 리타데이션 값에 대하여 육안 평가 및 리타데이션 값 측정을 실시하였다. 육안 평가 및 리타데이션 값 측정은 각각 복굴절 확인 장치 및 복굴절 측정기 WPA-200를 이용하였다. 육안 평가의 경우 Levy chart 기준 육안상 최대값을 기준으로 평가하며, 리타데이션값의 경우 특정 면적에 대한 Average 값을 기준으로 평가하였다.
평면측 리타데이션 값(nm) 45˚측 리타데이션 값(nm)
실시예
Figure pat00036

66
Figure pat00037

270
비교예
Figure pat00038

142
Figure pat00039

477
멜트 인덱스가 35cm3/10min(300℃)이고, 충격 강도 값이 55kJ/m2인 경우(실시예), 육안으로 볼 때도 외관이 양호하고 복굴절 양상도 좋았으며, 평면측 리타데이션 값은 66nm, 45˚측 리타데이션 값은 270nm인 것을 확인할 수 있었다.
멜트 인덱스가 24cm3/10min(300℃)이고, 충격 강도 값이 35kJ/m2인 경우(비교예), 육안으로 볼 때 밝은 색의 무늬 및 무지개색의 무늬가 발생하였고, 중앙 하단 부분에 검은 색의 결점이 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 리타데이션 값은 평면측 리타데이션 값이 142nm, 45˚측 리타데이션 값은 477nm로 높게 측정되었다. 멜트 인덱스가 낮으면 수지의 유동성이 좋지 않아 잔류 응력이 크고, 이에 따라 복굴절 성능이 저하됨을 알 수 있다. 또한, 낮은 충격 강도로 인해 분진이 많이 발생하고 이로 인해 제품의 외관 품질이 저하됨을 알 수 있다.
상기 실험 결과를 종합해보면, 결과적으로 본 발명에 따른 윈도우 커버는 금형 온도는 80/90/30℃, 압축 갭은 1mm, 압축 시점은 V/P 절환점, 압축 속도는 2-2mm/s, 사출 속도는 45-80-80-70mm/s, 압축 유지시간은 3초, 사출재의 멜트 인덱스가 35cm3/10min(300℃), 충격 강도 값이 55kJ/m2 일 때 리타데이션 값이 최소화된다.
상기 조건에서 성형된 윈도우 커버의 리타데이션 평균값은 평면에서 50nm 이하이며, 45˚ 각도에서 270nm 이하이다.
복수 개의 압축 인자는 서로 영향을 미칠 수 있으며, 복수의 인자를 상호 조절하여 복굴절을 완화시킬 수 있다. 예를 들어, 압축 갭이 커지는 경우 수지가 정체되는 것을 방지하기 위하여 압축 속도를 증가시킬 수 있다.
사출 압축 성형의 최적 조건은 수지의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 상기 실시예 및 비교예는 사출재의 소재가 PC일 경우의 조건을 나타낸다.
도 23은 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 과정에서 윈도우 커버에 휨 현상이 발생한 상태를 나타내는 도면이고, 도 24는 평탄도를 측정하기 위한 복수의 측정 위치를 나타내는 도면이다
한편, 압축 인자 중 상부 금형과 하부 금형의 온도 차이는 제조된 윈도우 커버의 평탄도에 영향을 미친다.
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 먼저 경화되면서 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 발명의 제7 내지 제9 실시예에서는 에서는 상부 금형과 하부 금형의 온도 차, 형체력, 유압 코어 압력 조건을 조절하여 윈도우 커버의 평탄도를 향상시킨다.
본 발명의 제7 실시예에 따른 윈도우 커버(1000)를 제조하기 위하여, 인서트 필름을 프리포밍한다(S1310). 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 0.23w/mk 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 K7133 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(S1320). 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(S1330). 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(S1340). 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 270~320℃로 하여 복굴절 성능을 유지하면서 평탄도를 개선할 수 있다. 사출재의 온도는 바람직하게는 280℃일 수 있다. 사출재의 열전달률은 0.2 w/mk 이상일 수 있다. 사출재의 열전달률이 0.2 w/mk 미만인 경우, 냉각 시간이 늘어나 생산성이 저하된다. 사출재의 열전달률과 인서트 필름의 열전달률의 차이가 작을수록 평탄도는 향상된다.
압축 코어를 가압한다(S1350). 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℃, 바람직하게 는 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 제7 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 상부 측의 냉각을 저해하여 열전달률을 작게 한다. 반면, 윈도우 커버의 하부측은 상부 측에 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.
제 8 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.
제 9 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.
다른 실시예에서는 윈도우 커버의 최종 두께, 인서트 필름 두께 등을 규정할 수 있다. 윈도우 커버의 최종 두께는 1.5~3mm, 바람직하게는 2.5mm일 수 있다. 인서트 필름 두께는 0.15~0.3mm, 바람직하게는 0.2mm일 수 있다.
평탄도 향상과 관련된 압축 인자에 대한 실시예 및 비교예를 살펴본다.
각각의 실시예 및 비교예에서 평탄도를 측정하였다. 평탄도는 윈도우 커버가 휘어진 정도를 의미한다. 평탄도는 윈도우 커버 상의 복수의 지점에서 z값을 측정하여, 최대값과 최소값의 차이로 산출한다.
본 실시예에서 평탄도는 다음과 같은 방법으로 측정한다. 측정될 윈도우 커버면에 복수개의 가상 포인트를 설정한다. 측정 대상의 좌우/상하에 있는 4개의 Origin Point를 잇는 선들이 교차하여 만들어진 점을 측정 원점으로 한다. 측정 대상의 좌우/상하에 있는 4개의 Origin Point 중 이웃하는 Origin Point끼리 잇는 선의 중점을 측정 포인트로 설정한다. Origin Point를 포함한 복수개의 가상 포인트는 상부, 좌측부터 각각 P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9라 한다. 도 24상에서 P1, P3, P7, P9는 4개의 Origin Point, P5는 원점이다. 4개의 Origin Point 중 이웃하는 Origin Point끼리 잇는 선의 중점은 각각 P2, P4, P6, P8로 설정되며, 원점 P5와 P2, P4, P6, P8의 z값으로 평탄도를 계산한다.
측정 대상의 윈도우 커버의 복수의 지점에서 치수를 측정한다. 치수는 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. 평탄도를 계산하기 위하여 P2, P4, P5, P6, P8의 측정값을 이용한다.
평탄도는 다음 식에 의해 구할 수 있다.
평탄도=Zmax- Zmin (식 1)
(Zmax=z값의 최대값, Zmin=z값의 최소값)
측정된 P2, P4, P5, P6, P8의 z 값 중 최대값과 최소값을 산출하고, 최대값과 최소값의 차를 구한다. 본 실시예에서는 도 24에서 P2, P4, P5, P6, P8에 해당하는 지점의 측정 값을 이용하였지만, 다른 실시예에서는 해당 지점이 아닌 복수 개의 임의의 지점의 측정 값을 이용할 수도 있다.
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
비교예1 70
비교예2 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
비교예1 350
비교예2 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
비교예 1 2.8
비교예 2 2.5
비교예 3 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
비교예 3 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
비교예 1 2.7
비교예 2 3.4
비교예 3 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
비교예 1 0.12 0.30 0.05 0.19 -1.22 1.52
비교예 2 0.18 0.30 0.07 0.22 -1.54 1.84
비교예 3 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.
상기 실험 결과를 종합해보면, 결과적으로 본 발명에 따른 윈도우 커버는 상부 금형의 온도는 90℃, 형체력 450t, 유지 압력 출력 80%, 사출 두께 3.0mm, 필름 두께 0.2mm, 필름 수축률 1.4% 일 때 평탄도 값이 낮아지며 휨 현상이 억제된다.
상기 조건에서 성형된 윈도우 커버의 평탄도는 0.8 이하이다.
사출 압축 성형의 최적 조건은 수지의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 상기 실시예 및 비교예는 사출재의 소재가 PC인 경우를 나타낸다.
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>
수지의 멜트 인덱스 : 30~50cm3/10min,
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>
수지의 멜트 인덱스 : 30~50cm3/10min,
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 pat00040

 50/13 270/62
비교예(일반 사출 공정으로 제조된 윈도우 커버)
Figure pat00041
 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 25는 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 23에 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.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버에서 제1 영역 및 제2 영역을 나타내는 도면이고, 도 27은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 베이스층 형성단계에서 사출재의 유동 흐름을 나타내는 도면이고, 도 28은 본 발명의 디스플레이 장치용 윈도우 커버에서 제1 영역 및 제2 영역에서의 복굴절 성능의 육안 평가 결과를 나타내는 도면이다.
윈도우 커버(1000)의 사출 성형 시 전단유동에 의해 분자배향은 사출재의 유동 방향으로 고화되며, 성형완료 후 소재 내부에 잔류응력이 남게 되어 복굴절을 발생시키는 원인이 된다. 복굴절을 최소화하기 위해서는 성형 후 소재 내에 발생하는 잔류응력을 최소화해야 한다. 하지만, 제조 효율 관점에서는 제조 비용, 소요 시간 등을 고려한 복굴절값의 최적화가 필요하다. 본 발명은 전술한 제조 조건에 의하여 윈도우 커버의 복굴절값을 최적화하고 있다. 전술한 제조 방법에 의하여 제조된 윈도우 커버의 평면에서의 평균 리타데이션 값은 60nm 이하 값을 가지며, 바람직하게는 50nm 이하일 수 있다. 제조된 윈도우 커버의 입사각 45˚각도에서의 평균 리타데이션 값은 280nm 이하이며, 바람직하게는 270nm 이하일 수 있다.
한편, 리타데이션 값은 윈도우 커버의 영역별로 상이할 수 있다. 본 발명의 윈도우 커버는 필름재의 중심선(C1) 상에 위치한 게이트 영역으로 사출재가 주입되면서 압축 유동을 통해 제조되는바, 사출재의 고화에 기인한 응력이 발생한다. 이에 따라 윈도우 커버(1000)의 외곽으로 갈수록 리타데이션 값이 커질 수 있다.
도 26에 도시된 바와 같이, 윈도우 커버(1000)는 제1 영역(1110) 및 제2 영역(1120)을 구비할 수 있다. 제1 영역(1110) 및 제2 영역(1120)은 윈도우 커버 상의 임의의 선에 의해 내측 및 외측으로 구분될 수 있다. 임의의 선은 윈도우 커버의 중점에서 윈도우 커버의 외곽부를 연결하는 선을 1:1로 양분하는 점들을 이은 선일 수 있다. 여기서 외곽부는 직사각 형태의 윈도우 커버 외곽 단부를 의미한다. 윈도우 커버 상에서, 즉, 필름층의 중점에서 필름층 외곽부의 임의의 점을 잇는 선의 중간 지점들을 연결한 가상의 선에 의해 제1 영역(1110) 및 제2 영역(1120)이 구분된다. 윈도우 커버(1000)의 중점을 포함하는 내측 영역이 제1 영역(1110), 윈도우 커버의 외곽부를 포함하는 외측 영역이 제2 영역(1120)일 수 있다.
제1 영역(1110)의 평면측 리타데이션 값의 평균은 60nm 이하이며, 바람직하게는 50nm 이하일 수 있다. 제2 영역(1120)의 평면측 리타데이션 값의 평균은 제1 영역(1110)의 평면측 리타데이션 값과 상이하다. 제2 영역(1120)의 평면측 리타데이션 값은 50nm 이하일 수 있으며, 제1 영역(1110)의 평면측 리타데이션 값보다 작을 수 있다. 이러한 영역별 리타데이션 값의 차이는 사출재의 전단 속도의 차이에 기인한다.
도 27에 도시된 바와 같이, 게이트 영역으로 주입된 사출재는 금형 내에서 유동한다. 이 때, 제1 영역에서 사출재의 전단 속도 값이 최대치로 발생하여 사출이 되며, 그에 따라 윈도우 커버의 제1 영역에 잔류 응력이 많이 존재하게 되어 제1 영역(1110)의 리타데이션 값이 클 수 있다. 상대적으로 제2 영역(1120)의 리타데이션 값은 제1 영역(1110)보다 작을 수 있다.
제1 영역(1110) 및 제2 영역(1120)의 평면측 평균 리타데이션 값의 차이는10nm 이하, 리타데이션 편차값의 차이는 3nm 이하일 수 있다.
도 28에 도시된 바와 같이, 제1 영역 및 제2 영역의 리타데이션 값이 상이하게 나타난 육안 평가 결과를 확인할 수 있다. 도 26은 리타데이션(retardation) 값의 등고선에 따른 분포도이며, 0~300nm 기준으로 리타데이션(retardation) 값의 분포도를 나타내었다. 리타데이션의 분포도를 보면, 제1 영역(1110)의 리타데이션 값이 제2 영역(1120)의 리타데이션 값보다 큰 것을 알 수 있다.
한편, 입사각이 45˚일때는, 제1 영역(1110)의 리타데이션 값은 280nm 이하이며, 바람직하게는 270nm 이하일 수 있다. 제2 영역(1120)의 리타데이션 값은 제1 영역(1110)의 리타데이션 값과 상이하다. 제2 영역(1120)의 리타데이션 값은 270nm 이하일 수 있으며, 제1 영역(1110)의 리타데이션 값보다 작을 수 있다. 제1 영역(1110) 및 제2 영역(1120)의 45˚ 측 평균 리타데이션 값의 차이는 15nm 이하, 리타데이션 편차값의 차이는 5nm일 수 있다.
다른 실시예에서는 윈도우 커버(1000)의 제1 영역(1110) 및 제2 영역(1120)에서 리타데이션 편차값이 상이할 수 있다. 제1 영역(1110) 및 제2 영역(1120)은 윈도우 커버(1000)의 내측 및 외측으로 구분될 수 있다. 내측 영역이 제1 영역(1110), 외측 영역이 제2 영역(1120)일 수 있다. 제1 영역(1110)의 입사각에 따른 평균 리타데이션 편차값은 20nm 이하이며, 바람직하게는 10nm 이하일 수 있다. 제2 영역(1120)의 리타데이션 편차값은 제1 영역(1110)의 리타데이션 편차값과 상이할 수 있다. 제2 영역(1120)의 리타데이션 편차값은 15nm 이하일 수 있으며, 제1 영역(1110)의 리타데이션 편차값보다 작은 값을 가질 수 있다.
도 29는 본 발명의 디스플레이 장치용 윈도우 커버에서 플로우 마크를 나타내는 도면이고, 도 30은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버에서 제1 영역 및 제2 영역을 나타내는 도면이며, 도 31는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버에서 제1 영역 및 제2 영역을 나타내는 도면이며, 도 32는은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버에서 플로우 마크를 나타내는 도면이다.
본 발명은 사출재가 캐비티 내에서 압축 유동하면서 베이스층을 형성한다. 사출재는 필름재의 중심선(C1) 상에 위치한 게이트 영역으로 주입되며, 주입된 사출재의 일부는 게이트 영역 부근에서는 좌측 및 우측으로 수평 방향으로 유동하고, 일부는 하방으로 유동한다. 전단유동에 의해 사출재의 분자배향은 유동 방향으로 고화되는데, 이러한 유동 흔적이 플로우 마크를 형성한다. 플로우 마크는 윈도우 커버의 일 특성을 규정한다.
윈도우 커버(1000)의 베이스층(1100) 제조 과정에서 다양한 형태의 플로우 마크(1300)가 형성될 수 있다. 플로우 마크(1300)는 육안 평가시 확인 가능하며, 육안으로 구분 가능한 흐름선 영역으로 구분된다. 육안 측정시 광원은 200~500lux의 면광원을 0.3~1m 이격시킨 후 측정하며, 본 실시예에서는 300lux의 면광원을 0.3m 이격하여 측정하였다.
베이스층(1100)에는 플로우 마크(1300)가 형성된다. 베이스층(1100)은 상부 금형 및 하부 금형 사이에 사출재를 주입하고 압착함으로써 성형된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 게이트 영역으로 토출된 사출재의 일부는 게이트 영역 부근에서는 좌측 및 우측으로 수평 방향으로 유동하고, 일부는 하방으로 유동한다. 사출재는 금형의 하방으로 이동하면서 베이스층(1100) 상에 메인 유동선 및 메인 유동선을 중심으로 좌우로 서브 유동선을 형성한다.
도 27에 도시된 바와 같이, 플로우 마크(1300)는 베이스층(1100)의 상부 게이트 영역 측에서 하방으로 복수개의 메인 유동선 및 서브 유동선이 형성되되, 하방으로 갈수록 폭이 넓게 퍼지는 형상으로 형성된다. 즉, 플로우 마크(1300)는 윈도우 커버(1000)의 제1 중심선(C1)을 기준으로 대칭적으로 형성되며, 전체적 윤곽이 부채꼴 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 경우 복굴절 특성이 대칭적으로 형성될 수 있다.
윈도우 커버의 리타데이션 값은 윈도우 커버(1000)의 가상의 중심선을 기준으로 실질적으로 대칭으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서 윈도우 커버(1000)는 제1 영역(1110')과 제2 영역(1120')을 구비한다. 도 28에 도시된 바와 같이, 제1 영역(1110')과 제2 영역(1120')은 제1 중심선(C1)을 기준으로 좌우로 구분될 수 있다. 제1 중심선(C1)은 최종 제작된 윈도우 커버의 중점을 지나며, Y축 방향과 평행한 가상의 선이다.
본 발명의 윈도우 커버는 필름재의 중심선(C1) 상에 위치한 게이트 영역으로 사출재가 주입되며, 주입된 사출재는 캐비티 내에서 압축 유동을 한다. 사출재의 유동 흐름은 수직 방향 및 수평 방향으로 규정될 수 있으며, 필름재의 중심선(C1)을 따라 리타데이션 값이 분포가 실질적으로 대칭적으로 형성된다.
즉, 제1 영역(1110') 및 제2 영역(1120')의 평면측 평균 리타데이션 값은 60nm 이하이며, 바람직하게는 50nm 이하일 수 있으며, 제1 중심선(C1)을 기준으로 리타데이션 분포는 실질적으로 대칭적인 양상을 갖는다.
한편, 윈도우 커버(1000)의 제1 영역(1110') 및 제2 영역(1120')의 입사각 45˚각도에서의 리타데이션 값의 분포 역시 제1 중심선(C1)을 기준으로 실질적으로 대칭적인 양상을 갖는다. 제1 영역(1110') 및 제2 영역(1120')의 입사각 45˚각도에서의 리타데이션 값은 220nm 이하이며, 바람직하게는 200nm 이하인 값을 갖는다. 평면측 평균 리타데이션 값의 차이는10nm 이하, 리타데이션 편차값의 차이는 3nm 이하일 수 있다.
도 29에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서는 제1 영역(1110") 및 제2 영역(1120")이 제2 중심선(C2)을 기준으로 상하로 구분될 수 있다. 제2 중심선(C2)은 윈도우 커버 상의 가상의 중심선으로, 최종 제작된 윈도우 커버의 중점을 지나며, X축 방향과 평행한 선이다. 제2 중심선(C2)의 하측 영역이 제1 영역(1110"), 상측 영역이 제2 영역(1120")일 수 있다.
제1 영역(1110") 및 제2 영역(1120")의 평면측 리타데이션 값의 평균은 60nm 이하이며, 바람직하게는 50nm 이하일 수 있으며, 각각의 리타데이션 값의 분포는 제2 중심선(C2)을 기준으로 대칭적인 양상을 갖는다.
한편, 윈도우 커버(1000)의 제1 영역(1110") 및 제2 영역(1120")의 입사각 45˚각도에서의 리타데이션 값의 분포 역시 제2 중심선(C2)을 기준으로 대칭적인 양상을 갖는다. 제1 영역(1110") 및 제2 영역(1120")의 입사각 45˚각도에서의 리타데이션 값은 220nm 이하이며, 바람직하게는 200nm 이하인 값을 가지며, 각각의 리타데이션 값의 분포는 제2 중심선(C2)을 기준으로 대칭적인 양상을 갖는다. 제1 영역(1110) 및 제2 영역(1120)의 45˚ 측 평균 리타데이션 값의 차이는 15nm 이하, 리타데이션 편차값의 차이는 5nm일 수 있다.
다른 실시예에서는 윈도우 커버(1000)의 제1 영역(1110') 및 제2 영역(1120')에서 리타데이션 편차값이 규정될 수 있다.
제1 영역(1110')과 제2 영역(1120')은 제1 중심선(C1)을 기준으로 좌우로 구분될 수 있다. 제1 영역(1110')의 입사각에 따른 평균 리타데이션 편차값은 20nm 이하이며, 바람직하게는 10nm 이하일 수 있다. 제2 영역(1120')의 리타데이션 편차값 분포는 제1 영역(1110')의 리타데이션 편차값 분포와 대칭적인 양상을 갖는다.
다른 실시예에서는 제1 영역(1110") 및 제2 영역(1120")이 제2 중심선(C2)을 기준으로 상하로 구분될 수 있다. 하측 영역이 제1 영역(1110"), 상측 영역이 제2 영역(1120")일 수 있다.
제1 영역(1110")의 입사각에 따른 평균 리타데이션 편차값은 20nm 이하이며, 바람직하게는 10nm 이하일 수 있다. 제2 영역(1120")의 리타데이션 편차값 분포는 제1 영역(1110")의 리타데이션 편차값 분포와 제2 중심선(C2)을 기준으로 대칭일 수 있다.
플로우 마크의 형상은 사출 압축 조건, 게이트의 위치, 윈도우 커버의 크기 및 형상에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 제품의 길이 방향의 길이가 길어질 경우 플로우 마크의 길이가 달라지며, 폭방향의 길이가 길어질 경우 플로우 마크가 넓어질 수 있다. 또한, 금형 온도가 낮거나 사출 속도가 느린 경우 사출재의 냉각에 의해 플로우 마크가 두드러질 수 있다.
한편, 플로우 마크(1300)의 형상으로부터 사출재가 주입되는 위치 및 게이트 영역의 개수, 사출 속도, 성형 조건 등을 추정할 수 있다. 예를 들어, 도 27에 도시된 바와 같이, 플로우 마크(1300)가 전개되는 양상이 하나의 메인 유동선을 기준으로 하방으로 짧고 폭이 좁은 부채꼴 형상으로 전개되고, 플로우 마크(1300)의 서브 유동선 사이의 간격이, 상방에서보다 하방에서 더 크게 형성된다면, 게이트 영역은 윈도우 커버 내측에 존재하며 윈도우 커버(1000)의 중심선상(C1)으로 상부에 게이트 영역이 위치하는 것으로 추정할 수 있다.
도 30에 도시된 바와 같이, 플로우 마크(1300)가 전개되는 양상이 하나의 메인 유동선을 기준으로 하방으로 부채꼴 형상으로 전개되되, 하방으로의 플로우 마크(1300)가 길고 폭이 넓게 형성된다면, 사출재의 게이트 영역은 최종 윈도우 커버 영역의 외측에 존재하며, 윈도우 커버(1000)의 중심선상(C1)으로 상부에 게이트 영역이 위치하는 것으로 추정할 수 있다.
플로우 마크(1300)가 형성된 영역은 윈도우 커버(1000) 전체 면적의 60%이하인 것이 바람직하다. 플로우 마크(1300)가 형성된 영역이 윈도우 커버의 전체 면적의 60%가 넘는다면, 윈도우 커버의 전체 리타데이션 값이 커져 광학 특성이 저하될 우려가 있다. 플로우 마크(1300)의 수평 방향으로의 폭은 윈도우 커버(1000) 폭의 80% 이하인 것이 바람직하다.
도 33은 본 발명의 제6 실시예에 따른 윈도우 커버재 제조방법을 개략적으로 도시한 순서도이고, 도 34은 도 32에 도시한 윈도우 커버재 제조방법을 구현하기 위한 흡입장치의 일실시예를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 35은 인서트 필름 흡입단계를 구현하는 구체예를 개략적으로 도시한 구성도이며, 도 36는 본 발명의 제10 실시예에 따른 윈도우 커버재를 개략적으로 도시한 구성도이다.
다음으로, 본 발명의 제10 실시예에 따른 윈도우 커버 제조방법을 설명한다.
도 33에 도시된 바와 같이, 제6 실시예에 따른 윈도우 커버 제조방법은 이전 실시예와 비교해서 인서트 필름 흡입단계를 더 포함하여 이루어진다.
보다 구체적으로, 윈도우 커버 제조방법(S2000)은 인서트 필름 프리포밍 단계(S2100), 인서트 필름 상부금형 거치단계(S2200), 인서트 필름 흡입단계(S2300), 사출재 토출단계(S2400), 및 하부금형 가압단계(S2500)를 포함한다.
또한, 인서트 필름 프리포밍 단계(S2100)와 인서트 필름 상부금형 거치단계(S2200)는 제1 실시예에 따른 윈도우 커버 제조방법(S1000)의 인서트 필름 프리포밍 단계(S1100) 및 인서트 필름 상부금형 거치단계(S1200)과 동일하다.
다음으로 인서트 필름 흡입단계(S2300)는 인서트 필름에 흡입부를 통해 흡입력을 제공하여 인서트 필름을 상부금형에 고정시키는 단계이다. 이에 따라 상부 금형에 거치된 인서트 필름은 흡입력에 의해 상부금형에 흡착된 상태로 유지된다.
상기한 바와 같이 인서트 필름이 상부금형에 흡착됨에 따라 사출재 토출단계에서 사출재가 인서트 필름에 공급될 경우 보다 안정적인 인서트 필름의 지지가 가능하게 된다.
다음으로 사출재 토출단계(S2400) 및 하부금형 가압단계(S2500)는 제1 실시예에 따른 윈도우 커버 제조방법(S1000)의 사출재 토출단계(S1300), 및 하부금형 가압단계(S1400)와 동일하고 전술한 바 구체적인 설명은 생략한다.
도 34에 도시한 바와 같이, 상부금형(110)에는 상부금형 버튼홀 걸이부(111)에 연장되도록 흡입부(200)가 결합될 수 있다.
또한, 인서트 필름에 흡입력을 제공할 경우 필름층 버튼홀영역(1122)가 상부 금형(110)의 상부금형 버튼홀 걸이부(111)에 밀착됨에 따라 넓은 면적으로 밀착면적(S)이 형성됨에 따라 고정효율이 증대된다(도 33).
상기한 바와 같이 이루어짐에 따라, 사출재 토출단계에서 인서트 필름을 흡입하여 상부금형에 보다 효과적으로 밀착고정시킬 수 있고, 인서트 필름이 밀착된 상태에서 사출재를 인서트 필름에 토출시킴에 따라 인서트 필름의 밀림 등의 현상이 미연에 방지되고 효율적인 도포가 가능하게 된다.
도 36에 도시한 바와 같이, 윈도우 커버(2000)는 도 35에 도시한 윈도우 커버(1000)와 비교하여 게이트영역이 버튼홀영역에 형성되지 않는다.
보다 구체적으로, 윈도우 커버(2000)는 필름층(2100) 및 베이스층(미도시)를 포함한다.
필름층(2100)는 프리포밍된 IML(In Mold Label)필름으로 이루어질 수 있다. 필름층(2100)는 윈도우 커버(2000)가 윈도우 커버로 구현되도록 투명부(2110)와 차광부(2120)를 포함한다.
또한, 투명부(2110)에는 필름층 버튼홀영역(2111)과 게이트 영역(2112)가 형성된다. 게이트 영역(2112)는 사출공정시 인서트 필름에 사출재를 공급하기 위한 게이트로 구현된다.
전술한 바와 같이 필름층 버튼홀영역(2111)은 투명부(2110)가 형성된 일면에서 타면방향으로 돌출되도록 형성된다.
필름층 버튼홀영역(2111)은 윈도우 커버의 제조단계에서 상부금형 버튼홀 걸이부로서 역할을 수행하고, 이에 대한 구체적인 설명은 전술한 바 생략한다.
또한, 베이스층(미도시)는 필름층(2100)의 배면에 사출재가 사출 성형되어 필름층(2100)에 결합된다. 그리고 베이스층(미도시)에는 필름층(2100)의 필름층 버튼홀영역(2111)과 필름층 게이트영역(2112)에 각각 대응되는 베이스층 버튼홀영역(미도시)과 베이스층 게이트영역(미도시)이 형성된다.
또한, 필름층 게이트영역(2112)과 베이스층 게이트영역은 차광부(2120)의 외측 방향으로 연장된 연장부에 형성된다.
이에 더하여, 필름층은 필름층 게이트영역(2112)의 형성을 위한 연장부를 제외한 일축방향에 대한 제1 중심선(도 7에 C1으로 도시함)과 타축방향에 대한 제2 중심선(도 7에 C2로 도시함)을 포함하는 일면을 포함하고, 필름층의 필름층 버튼홀영역과, 베이스층 버튼홀영역은 상기 제2 중심선의 하부에 위치된다. 제1 중심선(C1)은 최종 제작된 윈도우 커버의 중점을 지나며, Y축 방향과 평행한 가상의 선이고, 제2 중심선(C2)은 윈도우 커버 상의 가상의 중심선으로, 최종 제작된 윈도우 커버의 중점을 지나며, X축 방향과 평행한 선이다.
본 발명의 제10 실시예에 따른 윈도우 커버는 상기한 바와 같이 이루어짐에 필름층 버튼홀영역에 의해 인서트 필름이 거치된 상태로 사출성형이 구현됨에 따라 생산성이 향상된다.
도 37는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치용 윈도우 커버를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 38는 도 37에 도시한 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 개략적인 B-B 단면도이다.
도 37에 도시한 바와 같이, 디스플레이 장치용 윈도우 커버(3000)는 도 5에 도시한 윈도우 커버(1000)와 비교하여 필름층 버튼홀영역과 사출부 버튼홀 영역이 절삭되어 관통부로 형성된다.
보다 구체적으로, 디스플레이 장치용 윈도우 커버(3000)는 필름층(3100) 및 베이스층(3200)를 포함한다.
보다 구체적으로, 필름층(3100)는 프리포밍된 IML(In Mold Label)필름으로 이루어질 수 있다. 필름층(3100)는 투명부(3110)와 차광부(3120)를 포함할 수 있다. 즉, 투명부(3110)는 디스플레이 영역에 대응되도록 형성되고, 차광부(3120)는 투명부(3110)의 외주부를 둘러싸도록 형성된다.
또한, 차광부(3120)에는 관통된 형상의 필름층 버튼홀영역(3121)이 형성된다.
또한, 베이스층(3200)는 필름층(3100)에 결합된다. 필름층(3100)인 IML 필름의 배면에 사출재가 사출 성형되어 베이스층(3200)가 형성됨과 동시에 베이스층(3200)는 필름층(3100)에 결합된다.
그리고 베이스층(3200)에는 필름층 버튼홀영역(3121)에 대응되는 베이스층 버튼홀영역(3210)이 형성된다.
또한, 디스플레이 장치용 윈도우 커버(3000)는 윈도우 커버(1000)를 통해 전술한 바와 같이, 사출재가 유출되는 게이트 영역이 필름층 버튼홀영역(3121)의 내부에 형성됨에 따라, 걸이부인 필름층 게이트영역(도 5에 1271로 도시함)을 통해 필름층이 거치된 상태에서 베이스층(3200)를 형성하는 사출재의 유동흐름은 베이스층 버튼홀영역(3210)으로부터 베이스층(3200)의 외주부를 향함을 확인할 수 있다.
또한, 디스플레이 장치용 윈도우 커버(3000)에 있어서 베이스층(3200)를 형성하는 사출재의 유동흐름은 Moldex3D, Optic Module를 통해 확인할 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 : 윈도우 커버 1100 : 베이스층
1110, 1110', 1110": 제1 영역
1120, 1120', 1120": 제2 영역
1200 : 필름층 1250 : 게이트 영역
1271: 필름층 게이트영역 1272: 필름층 버튼홀영역
1300 : 플로우 마크

Claims (24)

  1. 복굴절 성능이 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,
    압축 갭은 0.8~1.2mm인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축 갭이 커질수록 압축 속도가 커지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압축 갭은 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 두께의 40~50%인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    인서트 필름을 상부 금형에 거치하는 단계 전에
    인서트 필름을 프리포밍하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    사출재의 온도는 270~320℃인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 압축 코어를 가압하는 단계에서 압축 유지 시간은 8~10초인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 압축 코어를 가압하는 단계에서 형체력은 250~600t인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상부 금형 및 상기 하부 금형의 온도는70~95℃인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    사출재를 주입하는 게이트의 온도는 20~40℃인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    압축 코어의 온도는 80~105℃인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 압축 코어의 온도는 상기 상부 금형의 온도보다 크되, 상기 상부 금형과 상기 압축 코어의 온도차는 10℃ 이상인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법
  12. 제1항에 있어서,
    상기 금형 내로 사출재를 주입하는 단계에서,
    사출 속도는 4개의 스트로크 구간 별로 제어되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스트로크 구간은 노즐 선단의 위치를 0mm이라 할 때, 스크류 선단의 위치가 33~37mm, 23~27mm, 10~14mm, 5~9mm 인 지점을 기준으로 1구간, 2구간, 3구간 및 4구간으로 구분되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 사출 속도는 2구간에서의 사출 속도가 1구간에서의 사출 속도보다 큰 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  15. 제13항에 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.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 압축 코어를 가압하는 단계에서 압축 속도는 2단으로 제어되되,
    상기 압축 코어의 초기 위치부터 압축 갭의 1/2 지점까지의 구간을 1구간, 상기 압축 갭의 1/2 지점부터 압축 코어의 최종 위치까지의 구간을 2 구간이라 할 때,
    압축 속도가 상기 1구간에서는 일정한 속도로, 상기 2구간에서는 일정한 가속도를 갖도록 제어되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 압축 속도는 상기 1구간에서는 1.8~2.2mm/s로, 상기 2구간에서는 가속도 1.8~2.2mm/s2를 갖도록 제어되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 사출재의 멜트 인덱스는 300℃에서 30~50cm3/10min인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 사출재의 충격 강도는 50~60kJ/m2인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법.
  20. 디스플레이 장치용 윈도우 커버로서,
    제1항 내지 제19항에 기재된 디스플레이 장치용 윈도우 커버의 제조 방법에 의해 제조된 디스플레이 장치용 윈도우 커버.
  21. 제20항에 있어서,
    평면측 평균 리타데이션 값은 50nm 이하인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버.
  22. 제20항에 있어서,
    입사각 45° 각도에서의 평균 리타데이션 값은 270nm 이하인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버.
  23. 제20항에 있어서,
    입사각에 따른 평균 리타데이션 편차값은 20nm 이하인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버.
  24. 제20항에 있어서,
    평탄도가 0.8 이하인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 윈도우 커버.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4624845B2 (ja) 2005-04-26 2011-02-02 康博 小池 非複屈折性光学樹脂材料及び光学部材
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070059073A (ko) 2004-09-03 2007-06-11 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 복굴절 기판을 구비한 디스플레이 디바이스

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