KR102150392B1

KR102150392B1 - 시인성이 개선된 플렉시블 커버 윈도우

Info

Publication number: KR102150392B1
Application number: KR1020190043940A
Authority: KR
Inventors: 박덕영; 황재영; 김학철; 선우국현; 하태주
Original assignee: (주)유티아이
Priority date: 2019-04-15
Filing date: 2019-04-15
Publication date: 2020-09-02
Anticipated expiration: 2039-04-15
Also published as: CN111833735A; US20200329575A1; CN111833735B; TW202046001A; US11678452B2; TWI744853B

Abstract

본 발명은 커버 윈도우에 관한 것으로서, 글래스 기반의 플렉시블 디스플레이용 커버 윈도우에 있어서, 상기 디스플레이가 폴딩되는 영역에 대응하여 슬리밍(Slimming)된 폴딩부가 형성되며, 상기 폴딩부의 양측단에는, 상기 폴딩부에서 두께가 점진적으로 두꺼워져 상기 커버 윈도우의 평면영역으로 이어지는 경계부가 형성되되, 상기 경계부의 기울기는, 상기 폴딩부를 기준으로 하여 1~10°를 이루는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우를 기술적 요지로 한다. 이에 의해 본 발명은 디스플레이가 폴딩되는 영역에 대응하여 슬리밍(Slimming)된 폴딩부가 형성되며, 1~10°의 기울기를 갖는 경계부를 형성하여, 경계부에서의 반사면의 육안 시인성을 개선하여 화면 왜곡이나 경계부 시인성을 최소화한 플렉시블 커버 윈도우를 제공하는 것이다.

Description

시인성이 개선된 플렉시블 커버 윈도우{Visibility Improvement Flexible Cover Window}

본 발명은 글래스 기반 커버 윈도우에 관한 것으로서, 시인성이 개선되고, 글래스 고유 질감을 유지하면서, 강도 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것이다.

최근 전기, 전자 기술들이 급속도로 발전하고, 새로운 시대적 요구 및 다양한 소비자들의 요구에 맞춰 다양한 형태의 디스플레이 제품이 나오고 있으며, 그 중 화면을 접고 펼칠 수 있는 플렉시블 디스플레이에 대한 연구가 활발한 실정이다.

플렉시블 디스플레이의 경우, 기본적으로 접히는 것에서부터 출발하여 구부리고 말고 늘리는 형태로 연구가 진행되고 있으며, 디스플레이 패널뿐만 아니라 이를 보호하기 위한 커버 윈도우 또한 플렉시블하게 형성되어야 한다.

이러한 플렉시블한 커버 윈도우는 기본적으로 유연성이 좋아야 하며, 반복적인 폴딩에도 폴딩 부위에 자국이 발생하지 않아야 하고, 화질의 왜곡이 없어야 한다.

기존의 플렉시블 디스플레이의 커버 윈도우는 디스플레이 패널 표면에 PI나 PET 필름과 같은 고분자 필름을 사용하여 왔다.

그러나, 이러한 고분자 필름의 경우 기계적 강도가 약해 단순히 디스플레이패널의 스크래치를 방지하는 역할을 할 뿐 내충격성에 취약하고, 낮은 투과율을 갖는 단점이 있으며, 비교적 고가로 알려져 있다.

또한, 이러한 고분자 필름의 경우 디스플레이의 폴딩 횟수가 많아질수록 폴딩부위에 자국이 남게 되면서 필연적으로 접히게 되는 부분이 손상을 초래하게 된다. 예컨대 폴딩 한계 평가(통상 20만회) 시 고분자 필름의 눌림이나 찢김이 발생하고 있다.

최근에는 고분자 필름의 커버 윈도우에 대한 한계를 극복하고자 글래스 기반의 커버 윈도우에 대한 연구가 이루어지고 있다.

이러한 글래스 기반의 커버 윈도우에 대한 종래기술로 "폴더블 디스플레이 장치"(공개번호 10-2017-0122554호)가 있으며, 접히는 부분이 얇게 형성된 커버 윈도우를 제공하고 있다.

상기 종래기술에 따른 커버 윈도우의 두께는 0.2mm~2.0mm이며, 커버 윈도우가 접히는 폴딩부의 최소 두께는 0.05~0.15mm로 형성되고, 두께가 최소가 되는 부분으로 정의되는 폴딩선으로부터 거리가 멀어질수록 커버 윈도우의 두께가 두꺼워지도록 형성된 것이다. 즉, 종래기술에 따른 커버 윈도우의 폴딩부는 최소 두께 영역이 선으로 정의되는 곡선 형태를 나타내고 있다.

상기 종래 기술은 커버 윈도우의 두께가 최소 0.2mm(200㎛)이고, 폴딩부의 최소 두께 부분(폴딩선 부분)이 0.05mm(50㎛)로, 폴딩부의 곡률반경이 상용화에 적합한 2.0mm에 훨씬 상회할 것으로 판단되며, 이 경우 자유자재의 폴딩 구현이 어려울 뿐만 아니라 폴딩부의 내구성 즉, 폴딩 특성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한 종래 기술의 경우 폴딩부의 최소 두께 영역이 상대적으로 작은 선(폴딩선)으로 나타나게 되는데, 이 경우 폴딩이 반복되게 되면 두께가 두꺼운 부분에서 폴딩 시 깨지게 된다.

또한 곡선 형태의 폴딩부의 경우 기구적으로 조립시 센터를 맞추는 것이 용이하지 않아 조립 공차가 발생할 수 있어 제품의 품질 저하, 제품 간 품질 차이가 발생할 수 있다.

또한, 종래기술의 경우 커버 윈도우의 두께가 얇은 부분인 폴딩부가 형성된 상태에서 평판의 디스플레이 패널에 접합되게 되는데, 이 경우 폴딩부와 디스플레이 패널 표면과의 사이에 공간(공기층)이 형성되게 되어, 글래스와 공기층 간의 굴절률 차이에 따른 화면 왜곡의 문제점이 발생할 뿐만 아니라, 터치펜의 압력에 의해 폴딩 부분이 손상되거나 폴딩 부분 인접부에서 디스플레이 패널 간의 접합력이 떨어지게 되어 폴딩부의 내구성이 저하되는 문제점이 있다.

이와 같이 글래스 기반의 커버 윈도우의 경우 폴딩 특성을 만족하면서, 화면의 왜곡이 없고, 터치펜 등의 반복적인 접촉, 일정 압력에도 충분한 강도를 가져야 하는 기본 요구 물성을 만족하여야 하는데, 커버 윈도우의 강도 특성을 만족시키기 위해서는 글래스가 일정 두께 이상이어야 하고, 폴딩 특성을 만족하기 위해서는 글래스가 일정 두께 이하이어야 하므로, 강도 특성을 만족하면서 폴딩 특성을 만족하고, 또한 화면의 왜곡이 없는 최적의 커버 윈도우 두께 및 구조에 대한 연구가 필요한 실정이다.

또한, 글래스가 일정 두께 이하일 경우 강화 글래스 고유의 질감이 저하되기 때문에 이러한 점도 고려하여야 한다.

따라서 강화 글래스 고유의 질감은 유지하면서, 강도를 확보할 수 있는 적정 두께는 유지하되, 폴딩 특성 또한 만족하기 위한 커버 윈도우를 제공하기 위한 기술이 필요하다.

이러한 필요성에 의해 본 출원인은 "플렉시블 커버 윈도우"(출원번호 : 10-2019-0027399)를 출원한 바 있다.

상기 기술에서는 글래스 기반의 플렉시블 디스플레이용 커버 윈도우를 제공하며, 디스플레이가 폴딩되는 영역에 대응하여 슬리밍(Slimming)된 폴딩부를 형성하는 것을 특징으로 하고 있다. 여기에서, 도 1에 도시한 바와 같이 폴딩부의 양측단에는 폴딩부에서 두께가 점진적으로 두꺼워져 상기 커버 윈도우의 평면영역으로 이어지는 경사부가 형성되어 있는데, 이 부분에서의 빛의 반사에 따른 육안 시인이 되어 커버 윈도우의 시인성이 떨어지는 경우가 있다.

도 2는 폴딩부와 평면영역 사이의 경계부에서의 반사면이 육안으로 시인되는 경우를 나타낸 것으로, 화면의 왜곡이나 해상도를 저하시켜 플렉시블 커버 윈도우 적용시 이를 개선할 필요성이 있다.

대한민국특허청 공개특허공보 10-2017-0122554호.

본 발명은 상기 필요성에 의해 고안된 것으로서, 시인성이 개선되고, 글래스 고유 질감을 유지하면서, 강도 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 커버 윈도우의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 글래스 기반의 플렉시블 디스플레이용 커버 윈도우에 있어서, 상기 디스플레이가 폴딩되는 영역에 대응하여 슬리밍(Slimming)된 폴딩부가 형성되며, 상기 폴딩부의 양측단에는, 상기 폴딩부에서 두께가 점진적으로 두꺼워져 상기 커버 윈도우의 평면영역으로 이어지는 경계부가 형성되되, 상기 경계부의 기울기는, 상기 폴딩부를 기준으로 하여 1~10°를 이루는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우를 기술적 요지로 한다.

또한, 상기 경계부의 기울기는, 상기 폴딩부의 두께(t1)와, 상기 경계부(120)의 폭(α)에 따라 결정되는 것이 바람직하다.

또한 상기 커버 윈도우의 두께(t₂)는 50~180㎛이고, 상기 폴딩부의 두께(t₁)는 20~45㎛인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 폴딩부는, 상기 커버 윈도우의 일면 또는 양면에 형성된 것이 바람직하며, 상기 폴딩부가 상기 커버 윈도우의 양면에 형성된 경우, 상기 폴딩부의 깊이가 서로 같거나 다르게 형성될 수 있다.

여기에서, 상기 커버 윈도우의 뒷면 측의 폴딩부가 더 깊게 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 폴딩부는 상기 커버 윈도우의 폴딩 영역의 두께가 균일하게 형성된 것이 바람직하며, 또한, 상기 폴딩부의 양측단에는, 상기 폴딩부에서 두께가 점진적으로 두꺼워져 상기 커버 윈도우의 평면영역으로 이어지는 경계부가 형성된 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 폴딩부의 슬리밍은, 습식 에칭(Wet Etching), 폴리싱(Polishing), 레이저 포밍(Laser Forming) 및 마스킹(Masking) 공정 중 어느 하나 또는 이들을 둘 이상 조합한 공정, 또는 폴리싱 공정을 후공정으로 한 습식 에칭, 레이저 포밍 또는 마스킹 공정에 의해 구현되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 커버 윈도우는, 폴딩 시 곡률반경이 최소 0.5~2.5mm를 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 폴딩부의 폭(W1)은, 3.0~8.0mm인 것을 바람직하다.

한편, 상기 폴딩부에는, 투명 수지재가 충진되어 상기 디스플레이의 전면(Total Surface)에 빈 공간없이 접합되는 것이 바람직하며, 또한, 상기 투명 수지재는, 상기 폴딩부에 충진되고 상기 폴딩부 상측으로 커버 윈도우 전면(Total Surface)에 연속적으로 코팅되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 투명 수지재는, OCR(Optical Clear Resin)인 것이 바람직하다.

또한, 상기 폴딩부가 상기 커버 윈도우의 양면에 형성된 경우, 상기 커버 윈도우의 뒷면 측의 폴딩부에 충진되는 투명 수지재가 앞면 측의 폴딩부에 충진되는 투명 수지재보다 상대적으로 소프트(Soft)한 소재로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 커버 윈도우 일면 또는 양면에는, 기능성 코팅층이 단일층 또는 다층으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 커버 윈도우 앞면에 형성된 기능성 코팅층은 강도 보강층으로 구현되고, 상기 커버 윈도우 뒷면에 형성되는 기능성 코팅층은 탄성 보강층으로 구현되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 커버 윈도우의 앞면에 형성된 기능성 코팅층이 다층으로 형성된 경우, 상층으로 갈수록 상대적으로 하드(Hard)한 소재로 형성되는 것이 바람직하며, 또한, 최상층에 형성된 기능성 코팅층은 AF 또는 AR 기능이 부여된 것이 바람직하다.

또한, 상기 커버 윈도우의 일면 또는 양면에는 접합필름이 더 형성된 것이 바람직하며, 상기 접합필름은, 비산방지필름(ASF)인 것이 바람직하다.

본 발명은 글래스 기반의 커버 윈도우로, 디스플레이가 폴딩되는 영역에 대응하여 슬리밍(Slimming)된 폴딩부가 형성되며, 1~10°의 기울기를 갖는 경계부를 형성하여, 경계부에서의 반사면의 육안 시인성을 개선하여 화면 왜곡이나 경계부 시인성을 최소화한 플렉시블 커버 윈도우를 제공하는 것이다.

또한 상기 커버 윈도우의 두께(t₂)는 50~180㎛이고, 상기 폴딩부의 두께(t₁)는 20~45㎛로 구현되는 것으로, 글래스 고유의 질감은 유지하면서, 강도 및 폴딩 특성이 우수한 커버 윈도우를 제공하는 효과가 있다.

즉, 글래스 고유의 우수한 광특성에 의한 높은 투과율을 가지면서 스크래치뿐만 아니라 기계적 강도 확보에 따른 외부 충격을 흡수할 수 있어 디스플레이 패널의 시인성이 뛰어나고 내충격성이 뛰어난 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 폴딩부에 투명 수지재를 충진함으로써, 디스플레이 전면과의 사이에 빈틈이 존재하지 않도록 하여, 디스플레이 화질의 왜곡을 최소화할 수 있고, 터치 반응 속도의 저하 문제, 디스플레이와 커버 윈도우 간에 접합력이 떨어지는 문제를 해소하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 두께가 균일한 폴딩부를 제공하여 최소 두께를 이루는 부분이 넓게 형성되어 유연성, 복원력 및 탄성력과 같은 폴딩 특성을 더욱 개선시킬 수 있으며, 디스플레이 패널과의 조립 공차를 최소화할 수 있어 제품 간 품질 차이를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 박판이면서 강도 및 폴딩특성이 향상되어 CPI(Clear Polyimide) 커버 위에 배치되어 보호용으로도 사용할 수 있다.

도 1 - 기존 플렉시블 커버 윈도우에 대한 모식도.
도 2 - 기존 플렉시블 커버 윈도우에서의 폴딩부와 평면영역 간의 경계부에서 육안 시인 상태를 나타낸 도.
도 3 - 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 측면도.
도 4 - 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 사시도.
도 5 - 종래의 경계부에 따른 반사각을 나타낸 모식도(a) 및 본 발명에 따른 경계부에 따른 반사각을 나타낸 모식도(b).
도 6 - 경계부의 기울기에 따른 에칭 폭(x) 및 에칭 깊이(y)에 대한 다양한 실험예를 나타낸 도.
도 7 - 본 발명의 일실시예에 따른 폴딩부 경계부에서의 육안 시인되는 상태를 나타낸 도.
도 8 ~ 도 15 - 본 발명에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 다양한 실시예를 나타낸 모식도.

본 발명은 글래스 기반 커버 윈도우에 관한 것으로서, 특히 폴딩부와 평면영역 간의 경계부 시인성을 최소화하였으며, 강화 글래스 고유 질감을 유지하면서, 강도 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하고자 한다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 사시도이고, 도 5는 종래의 경계부에 따른 반사각을 나타낸 모식도(a) 및 본 발명에 따른 경계부에 따른 반사각을 나타낸 모식도(b)이고, 도 6은 경계부의 기울기에 따른 에칭 폭(x) 및 에칭 깊이(y)에 대한 다양한 실험예를 나타낸 도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 폴딩부 경계부에서의 육안 시인되는 상태를 나타낸 도이고, 도 8 내지 도 15는 본 발명에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 다양한 실시예를 나타낸 모식도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 글래스 기반의 플렉시블 디스플레이용 커버 윈도우(100)에 있어서, 상기 디스플레이가 폴딩되는 영역에 대응하여 슬리밍(Slimming)된 폴딩부(110)가 형성되며, 상기 폴딩부(110)의 양측단에는, 상기 폴딩부(110)에서 두께가 점진적으로 두꺼워져 상기 커버 윈도우(100)의 평면영역(P)으로 이어지는 경계부(120)가 형성되되, 상기 경계부(120)의 기울기는, 상기 폴딩부(110)를 기준으로 하여 1~10°를 이루는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우(100)를 기술적 요지로 한다.

상기 경계부(120)는 폴딩부(110)와 평면영역(P)의 경계부(120)로 두께가 점진적으로 두꺼워지는 경사진 형태로 형성된 것으로, 본 발명에서는 상기 경계부(120)의 기울기는, 상기 폴딩부(110)를 기준으로 하여 1~10°를 이루는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 경계부(120)는 커버 윈도우(100)의 폴딩부(110)와 평면영역(P) 사이에 형성되며, 폴딩부(110)에서부터 평면영역(P)까지 완만하게 이어지는 경사진 형태로 형성된다.

상기 경계부(120)의 기울기는 상기 폴딩부(110)의 두께(t1)와, 상기 경계부(120)의 폭(α)에 따라 결정되는 것이 바람직하다. 즉, 설계된 폴딩부(110)의 폭과 두께를 얻기 위해서 경계부(120)의 폭을 조절하고, 이에 따라 경계부(120)의 기울기를 설정하게 된다.

도 5는 종래의 경계부에 따른 반사각을 나타낸 모식도(a) 및 본 발명에 따른 경계부에 따른 반사각을 나타낸 모식도(b)를 나타낸 것으로서, 경계부의 기울기가 낮을수록 폴딩부(110) 및 경계부의 전 영역에서 반사면에 의한 반사각의 크기가 비슷하여 빛의 간섭 및 반사면에서의 육안 시인성이 최소화하도록 한 것이다.

도 6은 경계부의 기울기에 따른 에칭 폭(x) 및 에칭 깊이(y)에 대한 다양한 실험예를 나타낸 것으로서, 경계부(120)의 기울기는 1도에서 10도 이하, 더욱 바람직하게는 5도 이하에서 경사진 경계부(120)에 의한 반사면 육안 시인성을 최소화할 수 있었다. 이는 에칭 깊이와 x축 길이의 비로 환산하여 마스킹 위치 등을 반영하여 슬리밍 공정을 수행한다.

이와 같이 경계부의 기울기를 최소화하여 기존의 도 1 및 도 2에서 나타나는 커버 글라스의 폴딩부(110)와 평면영역(P) 간의 경계부에서의 입사된 빛의 반사에 의한 경계부가 육안 시인되는 문제점을 해결할 수 있도록 한 것이다.

도 7에 도시한 바와 같이 기존의 기울기를 갖는 경계부를 갖는 플렉시블 커버 윈도우(100)에서의 경계부가 육안 시인되는 것과는 달리, 본 발명에 따른 기울기를 갖는 경계부(120)의 경우 경계부(120)에서의 육안 시인성을 개선하여 화면 왜곡이나 경계부(120) 시인성을 최소화한 플렉시블 커버 윈도우(100)를 제공할 수 있게 되는 것이다

상기 폴딩부(110)의 형성은 습식 에칭(Wet Etching), 폴리싱(Polishing), 레이저 포밍(Laser Forming) 및 마스킹(Masking) 공정 중 어느 하나 또는 이들을 둘 이상 조합한 공정, 또는 폴리싱 공정을 후공정으로 한 습식 에칭, 레이저 포밍 또는 마스킹 공정에 의해 구현될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 상기 커버 윈도우(100)의 두께(t₂)는 50~180㎛이고, 상기 폴딩부(110)의 두께(t₁)는 20~45㎛인 것을 특징으로 한다.

여기에서 디스플레이가 폴딩되는 영역은 디스플레이가 반으로 접히는 영역이나 구부려지는 영역을 말하며, 이 영역에 대응되어 커버 윈도우(100)가 폴딩되는 영역을 본 발명에서는 커버 윈도우의 "폴딩 영역"(F)이라 하며, 폴딩 영역(F)을 제외한 부분을 편의상 커버 윈도우의 "평면영역"(P)이라고 한다.

또한 본 발명에서 "앞면"이라 함은 사용자가 보는 면이나 터치하는 면을 의미하며, "뒷면"이라 함은 그 반대면을 의미한다. 또한 "전면(Total Surface)"은 전체 영역의 면을 의미하며, 본 발명에서 "디스플레이 패널의 전면"은 주로 디스플레이 패널의 앞면의 전체 영역의 면을 의미한다.

이와 같이 본 발명은 디스플레이 패널의 전면에 형성되어 디스플레이 패널을 보호하면서 폴딩 특성은 유지되도록 하는 커버 윈도우를 제공하며, 또한 본 발명에 따른 커버 윈도우는 CPI(Clear Polyimide) 커버 위에 배치되어 CPI 커버 보호용으로도 사용할 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 커버 윈도우(100)는 글래스로 형성되며, 상기 디스플레이가 폴딩되는 영역에 대응하여 슬리밍(Slimming)되어 다른 영역보다 두께가 상대적으로 얇은 폴딩부(110)가 형성된다. 즉, 상기 커버 윈도우(100)의 폴딩 영역(F)에 슬리밍된 폴딩부(110)가 형성된 것이다.

여기에서 상기 폴딩부(110)는 상기 커버 윈도우(100)의 폴딩 영역(F)의 두께가 균일하게 예컨대 두께가 일정하도록 직선 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.

이는 기존의 폴딩부(110)가 곡선 형태로 형성된 기술에 비해 폴딩 특성을 더욱 개선시킨 것으로, 폴딩부(110)가 곡선 형태인 경우 최소 두께의 범위가 상대적으로 작아 폴딩이 반복되게 되면 두께가 두꺼운 부분에서 폴딩 시 깨지는 등 폴딩 특성이 저하되게 되나, 본 발명에서와 같이 폴딩부(110)가 전체적으로 두께가 균일하게 즉, 두께가 동일하게 직선 형태로 형성된 경우에는 최소 두께를 이루는 영역이 넓게 형성되어 유연성, 복원력 및 탄성력 등이 향상되어 폴딩 특성을 개선시키게 된다.

또한, 기존의 곡선형 폴딩부는 기구적으로 조립시 센터를 맞추는 것이 용이하지 않으나, 본 발명에 따른 폴딩부(110)는 두께가 균일하게 형성되어, 기구적으로 조립시 즉 디스플레이 패널의 전면에 접합시 조립공차를 줄일 수 있어 제품 간 품질 차이를 최소화할 수 있으며, 불량률을 줄일 수 있게 된다.

여기에서, 상기 폴딩부(110)의 슬리밍은, 상술한 바와 같이 습식 에칭(Wet Etching), 폴리싱(Polishing), 레이저 포밍(Laser Forming) 및 마스킹 잉크(Masking Ink)나 DFR(Dry Film photo Resist)등을 사용하는 마스킹(Masking) 공정 중 어느 하나 또는 이들을 둘 이상 조합한 공정, 또는 폴리싱 공정을 후공정으로 한 습식 에칭, 레이저 포밍 또는 마스킹 공정에 의해 구현되는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 폴딩부(110)의 폭(W1)은 커버 윈도우(100)를 접었을 때의 곡률반경을 고려하여 설계되게 되는데, 대략적으로 곡률반경(R) x π로 설정되게 되며, 상기 폴딩부(110)에서의 커버 윈도우(100)의 두께(t1)는 20~45㎛로 형성되고, 이는 폴딩부(110)의 깊이로 설정되게 된다.

상기 폴딩부(110)의 깊이가 너무 깊게 되면 즉, 커버 윈도우(100)의 폴딩 영역(F)이 너무 얇으면 폴딩성은 좋지만 강화시 주름이 생기거나 강도는 불리해지고, 너무 두껍게 형성된 경우에는 폴딩 영역(F)에서의 유연성, 복원력 및 탄성력이 떨어지게 되어 폴딩 특성이 저하되게 되므로, 상기 폴딩부(110)에서의 커버 윈도우(100)의 두께는 20~45㎛가 바람직하다.

본 발명에서의 커버 윈도우(100)는 글래스 기반으로 두께(t2) 50~180㎛ 정도로 형성되며, 이를 화학강화처리하여 사용한다. 이 두께에서, 상기와 같이 폴딩부(110)의 폭 및 깊이 등을 적절히 설계하게 된다. 상기 두께보다 얇으면 폴딩부(110)의 형성 후 커버 윈도우(100)의 폴딩 영역(F)의 두께가 너무 얇게 되어 상기와 같은 문제점이 발생하게 되고, 상기 두께보다 두꺼워도 상기와 같이 글래스 기반으로 유연성, 복원력 및 탄성력이 떨어지게 되며, 디스플레이 제품의 경량화에 지장을 초래하게 된다.

상기 폴딩부(110)는 상기 커버 윈도우(100)의 폴딩 영역(F)에서 내측으로 슬리밍(Slimming)된 형태로 전체적으로 사각의 트렌치(Trench) 형태로 형성된 것으로, 상기 폴딩부(110)의 양측단에는 상기 폴딩부(110)에서 두께가 점진적으로 두꺼워져 상기 커버 윈도우(100)의 평면영역(P)으로 이어지는 경계부(120)가 형성되되, 상기 경계부(120)의 기울기(θ)는 상기 폴딩부(110)를 기준으로 1~10°를 이루는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1~5°의 범위를 가진다.

즉, 상기 폴딩부(110)는 단면이 직사각 형태가 아닌, 사다리꼴 형태로 형성되는 것이 바람직하며, 이는 폴딩 동작을 반복할 시 커버 윈도우(100)의 폴딩 영역(F)과 평면영역(P) 간의 두께 차에 의한 스트레스가 점진적으로 완충되도록 하는 것으로, 상기 경계부(120)의 기울기는 이를 고려하여 설정한 것이다.

또한, 경계부(120)의 기울기가 1~10°도 낮은 기울기를 갖도록 구현되도록 하여, 종래의 폴딩부와 평면영역(P) 간의 경계부(120)에서의 계면 반사에 의한 경계부(120)가 육안 시인되는 문제점을 해결하도록 한다.

여기에서 경계부(120)의 폭(α)은 {(t2-t1)/2}/tanθ로 나타내게 되며, 폴딩부(110)와 경계부(120) 전체의 폭(W2)은 폴딩부(110)의 폭(W1)과 양측 경계부(120)의 폭(2α)을 합산한 것이다. 이를 정리하면 다음 수학식과 같다.

W1 = R x π

W2 = W1 + 2α

α= {(t2-t1)/2}/tanθ

θ = 1~50°

여기에서, W1은 폴딩부(110)의 폭, R은 커버 윈도우(100)를 접었을 때 최소 곡률 반경, W2는 폴딩부(110)와 경계부(120)의 폭을 더한 것, α는 경계부(120)의 폭, θ는 경계부(120)의 기울기를 나타낸 것이다.

이와 같이, 본 발명에서의 커버 윈도우(100)는 글래스 기반으로 두께(t2) 50~180㎛ 정도로 형성되며, 이를 화학강화처리하여 사용한다. 이 두께에서, 상기 폴딩부(110)에서의 커버 윈도우(100)의 두께(t1)는 20~45㎛로 형성되고, 경계부(120)의 기울기는 폴딩부(110)를 기준으로 θ = 1~10°를 이루며(바람직하게는 1~5°), 폴딩부(110)의 폭(W1)은 3.0~8.0mm로, 이는 강화 글래스의 고유 질감을 유지할 수 있도록 글래스의 두께는 확보하면서, 동시에 강도 및 폴딩 특성도 확보하기 위한 최적의 설계이다.

한편, 상기 폴딩부(110)는 상기 커버 윈도우(100)에 일면에 형성될 수 있으며, 또한 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 폴딩부(110)는 상기 커버 윈도우(100)의 양면에 형성될 수도 있다. 이는 디스플레이 제품의 사양에 따라 선택하여 결정한다.

특히 상기 폴딩부(110)가 상기 커버 윈도우(100)의 양면에 형성된 경우, 상기 폴딩부(110)의 깊이가 서로 같거나 서로 다르게 형성될 수 있다. 바람직하게는 상기 커버 윈도우(100)의 뒷면 측의 폴딩부(110)가 더 깊게 형성될 수도 있다.

즉, 소비자가 터치하는 커버 윈도우(100)의 앞면보다 뒷면측의 폴딩부(110)를 더 깊게 형성하여 강도 및 폴딩 특성은 확보하면서 소비자의 물리적 터치감 및 이질감을 최소화하도록 한 것이다.

또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명에서 상기 폴딩부(110)에는 투명 수지재(130)가 충진되어 상기 디스플레이 패널의 전면(Total Surface)에 빈 공간없이 접합되는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 폴딩부(110)에 투명 수지재(130)가 충진되어 전체적으로 두께가 균일한 커버 윈도우(100)를 제공하게 되며, 디스플레이 패널의 전면에 접합시 빈공간(공기층)이 존재하지 않도록 한다.

기존의 커버 윈도우의 경우 디스플레이 패널의 전면과의 사이에 빈틈(공기층)이 존재하여 글래스와 공기와의 굴절률 차이에 의한 디스플레이 화질의 왜곡, 터치반응의 속도 저하, 빈틈을 중심으로 커버 윈도우와 디스플레이 패널 간 접합력이 떨어지는 등 여러가지 문제점이 발생하였다.

본 발명에서는 이러한 폴딩부(110)에 글래스의 굴절율(1.5)과 거의 동일한 투명 수지재(130)를 충진함으로써, 상기와 같은 문제점을 모두 해소할 수 있게 되었다.

상기 투명 수지재(130)는, OCR(Optical Clear Resin)를 사용하며, 예컨대 아크릴, 에폭시, 실리콘, 우레탄, 우레탄합성물, 우레탄아크릴 합성물, 하이브리드졸겔, 실록산계 등을 사용할 수 있다. 상기 수지재의 성질에 따라 이를 다양한 조합으로 혼합하여 강도 및 탄성 보강을 위해 사용될 수 있다.

또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 폴딩부(110)가 상기 커버 윈도우(100)의 양면에 형성된 경우, 상기 커버 윈도우(100)의 뒷면 측(늘어나는 부분)의 폴딩부(110)에 충진되는 투명 수지재(130)가 앞면 측(접히는 부분)의 폴딩부(110)에 충진되는 투명 수지재(130)보다 상대적으로 소프트(Soft)한 소재로 형성되는 것이 바람직하다.

이는 사용자가 터치하는 부분에 상대적으로 하드(hard)한 소재로 투명 수지재(130)를 충진함으로써, 내구성이 유지되도록 함과 아울러 폴딩되어 접혀지는 부분은 하드한 소재로 형성시키고, 늘어나는 부분은 상대적으로 소프트한 소재로 형성시켜, 늘어지는 부분에서의 크랙을 최소화할 수 있도록 한 것이다.

또한, 상기 투명 수지재(130)는 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 폴딩부(110)에 충진되고, 상기 폴딩부(110) 상측으로 커버 윈도우(100) 전면(Total Surface)에 연속적으로 코팅되어 형성될 수도 있다.

이는 폴딩 영역에서의 크랙 발생을 방지하고, 폴딩부(110)의 형태가 외부에서 시인되는 것을 최소화하면서, 상기 투명 수지재(130)가 폴딩부(110)에 고르게 충진되도록 하여 디스플레이 패널과 접하는 부분의 평탄도(flatness)가 확보될 수 있도록 하는 것이다. 또한, 디스플레이 패널에 접하는 면에서는 커버 윈도우(100)에 탄성력을 보강하여 내충격성이 향상되도록 하며, 글래스가 깨졌을 때 비산을 방지하는 기능을 하게 된다.

한편, 상기 커버 윈도우(100) 일면 또는 양면에는 도 13 및 도 14에 도시한 바와 같이, 기능성 코팅층이 더 형성될 수 있다. 상기 기능성 코팅층은 상술한 투명 수지재(130)와 같이 투명한 소재로 형성되며, 다양한 성질을 가지는 수지를 합성하여 기능성이 부여되도록 한다.

상기 기능성 코팅층은 상기 폴딩부(110)에 투명 수지재(130)가 충진된 경우 또는 상기 폴딩부(110)와 커버 윈도우(100) 전면에 투명 수지재(130)가 코팅된 경우에 그 상층에 형성될 수 있다. 이는 스프레이, 딥핑, 스핀 코팅 등 공지의 수지 코팅 방법으로 형성할 수 있다.

상기 기능성 코팅층은 단일층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 상기 커버 윈도우(100) 앞면에 형성된 기능성 코팅층은 강도 보강층으로 구현되고, 상기 커버 윈도우(100) 뒷면에 형성된 기능성 코팅층은 탄성 보강층으로 구현될 수 있다.

즉, 커버 윈도우(100) 앞면으로는 터치가 이루어지게 되므로 보다 강도가 보강된 기능성 코팅층이 구현되며, 커버 윈도우(100) 뒷면으로는 디스플레이 패널과의 사이에 완충 작용을 할 수 있도록 탄성이 보강된 기능성 코팅층이 구현될 수 있다.

상기 커버 윈도우(100) 앞면의 강도 보강층(Hard Coating)의 경우 경화되었을 때 상대적으로 경도가 높은 수지 예컨대 아크릴이나 에폭시 같은 수지의 함량이 높은 것을 사용하며, 상기 커버 윈도우(100) 뒷면의 탄성 보강층(Soft Coating)의 경우 경화되었을 때 상대적으로 탄성도가 높은 수지 예컨대 실리콘, 우레탄 합성수지 등의 함량이 높게 하여 사용한다. 또한 유무기 하이브리드졸겔에서 유기물 및 무기물의 함량을 조절하여 강도나 탄성을 보강하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 기능성 코팅층이 다층으로 형성된 경우, 상기 커버 윈도우(100)의 앞면에 형성된 기능성 코팅층은 상층으로 갈수록 상대적으로 하드(Hard)한 소재로 형성되는 것이 바람직하다.

도 13과 도 14는 상기 커버 윈도우(100)의 앞면에 형성된 기능성 코팅층이 2층으로 형성된 경우를 도시한 것으로서, 제1기능성 코팅층(141)에 비해 제2기능성 코팅층(142)이 상대적으로 더 하드(Hard)한 소재로 형성된 것이다.

또한, 상기 기능성 코팅층 특히 최상층에 형성되는 기능성 코팅층에는 AF(Anti Finger) 또는 AR(Anti Reflective) 기능이 부여되도록 할 수 있으며, 이러한 기능을 갖는 수지를 합성하여 구현하거나, 상기 기능성 코팅층에 다양한 패턴 예컨대 moth eye와 같은 패턴을 형성하여 구현할 수도 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 커버 윈도우(100)는 기본적으로 박판의 글래스 사용에 따른 강도 및 탄성을 보강하기 위해 기능성 코팅층을 추가로 형성한 것으로, 외부 충격, 터치펜의 압력에 의해서도 커버 윈도우(100)를 보호할 수 있도록 한다.

또한 상기 기능성 코팅층은 폴딩 영역에서의 크랙 발생을 더욱 방지하며, 디스플레이 패널에 접하는 면에서는 커버 윈도우(100)에 탄성력을 보강하여 내충격성이 향상되도록 하고, 비산을 방지 기능을 하게 된다.

한편, 도 15에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 커버 윈도우(100)는 상기 커버 윈도우(100)의 일면 또는 양면에 접합필름(150)이 더 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 접합필름(150)과 커버 윈도우(100)의 접합은 OCA(Optical Clear Adhesive)를 이용한다. 상기 접합필름(150)은 커버 윈도우(100) 앞면 또는 뒷면에 형성될 수 있으며, 양면에도 형성될 수 있으며, 상기 접합필름(150)은 상기 기능성 코팅층 상층에 형성될 수도 있으며, 상기 기능성 코팅층을 대신할 수도 있다.

상기 접합필름(150)의 두께는 0.025mm~0.150mm로 형성되며, 본 발명에서는 비산방지필름(ASF, Anti Splinter Film)으로 사용될 수 있다.

상기 접합필름(150)은 커버 윈도우(100)의 물성을 향상시키기 위한 것으로서, 굽힘성이나 내충격성을 향상시키고자 하는 것이다.

즉, 글래스로 이루어진 커버 윈도우(100)는 유연성, 복원력 및 탄성력, 기계적 강도 향상에 따른 형상 유지를 위한 역할을 하고, 접합필름(150)은 굽힘성을 보완하면서, 탄성보호에 따른 내충격성을 향상시키는 역할을 하게 된다.

이러한 접합필름(150)은 투명한 소재의 PC(polycarbonate, 폴리카보네이트), PA(polyacrylate, 폴리아크릴레이트), PVA(Polyvinylalcohol, 폴리비닐알콜), PI(polyimide, 폴리이미드), PET(polyethylene terephthalate, 폴리에틸렌 테레프탈레이트) 중 어느 하나를 사용한다.

또한, 상기 접합필름(150)은 필요에 따라 즉, 커버 윈도우(100)의 앞면에 형성되는 경우 AR처리, AF처리 중 어느 하나 또는 이들을 조합하여 기능성을 부여할 수도 있다.

다음 표 1은 본 발명에 따른 상기 커버 윈도우의 곡률반경(R) 즉, 커버 윈도우를 접었을 때 폴딩 영역의 곡률반경을 의미하며, 폴딩 특성을 가장 잘 나타내는 데이타이다.

이는 폴딩 테스트(Folding Test) 20만회 진행시 95% Pass 기준으로, 두께에 따른 곡률 반경 데이타를 나타낸 것으로, 매우 우수한 폴딩 특성을 갖는 것으로 나타났다.

곡률반경(R)	폴딩부의 두께(t1)
0.8mm	20㎛
1.3mm	30㎛
1.7mm	40㎛
1.9mm	45㎛
2.1mm	50㎛

다음 표 2는 본 발명과 종래기술을 비교한 것을 나타낸 것이다.

	본 발명	종래기술
커버 윈도우의 두께(t2)	50~180㎛	200~2000㎛
폴딩부의 두께(t1)	20~45㎛	50~150㎛
폴딩부의 폭(W1)	3.0~8.0mm	언급되어 있지 않음
곡률반경(R)	1.3mm(폴딩부의 두께 30㎛)	언급되어 있지 않음
폴딩부의 형태	균일한 형태(직선 형태)	곡선 형태
조립공차	없음	있음
투명수지재	사용함	사용하지않음

이와 같이 본 발명은 글래스 기반의 커버 윈도우로, 디스플레이가 폴딩되는 영역에 대응하여 슬리밍(Slimming)된 폴딩부가 형성되며, 낮은 기울기를 갖는 경계부를 형성하여, 경계부에서의 반사면의 육안 시인성을 개선하여 화면 왜곡이나 경계부 시인성을 최소화한 플렉시블 커버 윈도우를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 폴딩부에 투명 수지재를 충진함으로써, 디스플레이 패널 전면과의 사이에 빈틈이 존재하지 않도록 하여, 디스플레이 화질의 왜곡을 최소화할 수 있고, 터치 반응 속도의 저하 문제, 디스플레이 패널과 커버 윈도우 간에 접합력이 떨어지는 문제 등을 개선시키게 된다.

또한 본 발명은 두께가 균일한 형태의 폴딩부를 제공하여 최소 두께를 이루는 부분이 넓게 형성되어 유연성, 복원력 및 탄성력과 같은 폴딩 특성을 더욱 개선시킬 수 있으며, 디스플레이 패널과의 조립 공차를 최소화할 수 있게 된다.

100 : 커버 윈도우 110 : 폴딩부
120 : 경계부 130 : 투명 수지재
141 : 제1코팅층 142 : 제2코팅층
150 : 접합필름

Claims

글래스 기반의 플렉시블 디스플레이용 커버 윈도우에 있어서,
상기 디스플레이가 폴딩되는 영역에 대응하여 슬리밍(Slimming)된 폴딩부가 형성되며,
상기 폴딩부의 양측단에는, 상기 폴딩부에서 두께가 점진적으로 두꺼워져 상기 커버 윈도우의 평면영역으로 이어지는 경계부가 형성되되,
상기 경계부의 기울기는, 상기 폴딩부를 기준으로 하여 1~10°를 이루는 것으로,
상기 커버 윈도우의 두께는 50~180㎛이고,
상기 폴딩부의 두께는 20~45㎛인 것을 특징으로 하는 폴딩부가 형성되며,
상기 폴딩부는,
상기 커버 윈도우의 앞면과 뒷면에 형성되는 것으로,
상기 커버 윈도우의 앞면에 형성된 폴딩부와 상기 커버 윈도우의 뒷면에 형성된 폴딩부의 깊이는 서로 다르게 형성되되,
상기 커버 윈도우의 앞면 측의 폴딩부에 비해 뒷면 측의 폴딩부가 더 깊게 형성된 것을 특징으로 하는 폴딩부가 형성된 플렉시블 커버 윈도우.
제 1항에 있어서, 상기 경계부의 기울기는,
상기 폴딩부의 두께(t1)와, 상기 경계부의 폭(α)에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
삭제
삭제
제 1항에 있어서, 상기 폴딩부는 상기 커버 윈도우의 폴딩 영역의 두께가 균일하게 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 커버 윈도우는,
폴딩 시 곡률반경이 최소 0.5~2.5mm를 만족하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 1항에 있어서, 상기 폴딩부의 폭(W1)은,
3.0~8.0mm인 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 1항에 있어서, 상기 폴딩부의 슬리밍은,
습식 에칭(Wet Etching), 폴리싱(Polishing), 레이저 포밍(Laser Forming) 및 마스킹(Masking) 공정 중 어느 하나 또는 이들을 둘 이상 조합한 공정,
또는 폴리싱 공정을 후공정으로 한 습식 에칭, 레이저 포밍 또는 마스킹 공정에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우
제 1항, 제2항, 제5항, 제7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴딩부에는,
투명 수지재가 충진되어 디스플레이 패널의 전면(Total Surface)에 빈 공간없이 접합되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 10항에 있어서, 상기 투명 수지재는,
상기 폴딩부에 충진되고 상기 폴딩부 상측으로 커버 윈도우 전면(Total Surface)에 연속적으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.