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KR102563749B1 - 표시 장치 윈도우 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

표시 장치 윈도우 및 이를 포함하는 표시 장치 Download PDF

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KR102563749B1
KR102563749B1 KR1020220057417A KR20220057417A KR102563749B1 KR 102563749 B1 KR102563749 B1 KR 102563749B1 KR 1020220057417 A KR1020220057417 A KR 1020220057417A KR 20220057417 A KR20220057417 A KR 20220057417A KR 102563749 B1 KR102563749 B1 KR 102563749B1
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김아영
안성국
임지혁
정철호
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기재부; 상기 기재부상에 제공되는 보호층을 포함하고, 상기 보호층은 순차적으로 적층된 복수의 서브층을 갖고 상기 기재부 및 상기 보호층은 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 고무 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하고, 상기 복수의 서브층은 서로 다른 물질로 형성되는 표시 장치 윈도우가 제공된다.

Description

표시 장치 윈도우 및 이를 포함하는 표시 장치{WINDOW FOR DISPLAY DEVICE AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THEREOF}
본 발명은 표시 장치 윈도우 및 상기 표시 장치 윈도우를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
최근 평판 표시 장치를 이용한 가요성 표시 장치가 개발되고 있다. 상기 평판 표시 장치로는 일반적으로 액정표시소자(LCD: liquid crystal display), OLED(organic light-emitting diode), 전기 영동 표시 장치(EPD; electrophoretic display) 등이 있다.
상기 가요성 표시 장치들은 휘어지고 접히는 특성을 가지는 바, 접거나 마는 것이 가능하며, 이에 따라, 큰 화면을 구현할 수 있으면서도 휴대가 간편하다. 이러한 가요성 표시 장치는 모바일 폰, PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC), 전자 책, 전자 신문 등과 같은 모바일 장비뿐만 아니라 TV, 모니터 등의 다양한 분야에 응용될 수 있다.
아울러, 가요성 표시 장치를 구현하기 위하여 유연하면서도 내충격성이 강한 윈도우에 대한 필요성이 커지고 있다.
본 발명은 가요성을 가지면서도 내충격성이 우수한 표시 장치 윈도우를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기재부; 상기 기재부상에 제공되는 보호층을 포함하고, 상기 보호층은 순차적으로 적층된 복수의 서브층을 갖고 상기 기재부 및 상기 보호층은 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 고무 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하고, 상기 복수의 서브층은 서로 다른 물질로 형성되는 표시 장치 윈도우가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보호층은 제1 서브층 및 상기 제1 서브층과 상이한 물질로 형성된 제2 서브층을 포함하고, 상기 제1 서브층과 상기 제2 서브층은 각각 독립적으로 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 고무 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 표시 장치 윈도우가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 서브층은 상기 제2 서브층과 상기 기재층 사이에 제공되고, 상기 제1 서브층은 100㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖는 표시 장치 윈도우가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 서브층은 30㎛ 내지 80㎛의 두께를 갖는 표시 장치 윈도우가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기재부는 폴리이미드로 형성되고, 상기 제1 서브층은 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 및 고무에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되고, 상기 제2 서브층은 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되는 표시 장치 윈도우가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 서브층의 탄성 계수는 30 내지 70 MPa이고, 상기 제2 서브층의 탄성 계수는 3.5 내지 7.0 GPa인 표시 장치 윈도우가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기재부는 30㎛ 내지 80㎛의 두께를 갖는 표시 장치 윈도우가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기재부와 상기 보호층 사이에 제공되는 점착층을 더 포함하고, 상기 점착층은 10 gf/in 내지 60 gf/in의 접착력을 갖는 표시 장치 윈도우가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기재부와 상기 보호층 사이에 제공되는 지문 방지층(Anti Fingerprint Layer)을 더 포함하고, 상기 점착층은 10 gf/in 내지 40 gf/in의 접착력을 갖는 표시 장치 윈도우가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 점착층은 25 내지 50㎛의 두께를 갖는 표시 장치 윈도우가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 510㎜ 이상하의 곡률 반경을 갖는 표시 장치 윈도우가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 5.7g의 펜을 낙하시켰을 때, 상기 표시 장치 윈도우가 파손되는 상기 펜의 낙하 높이가 10㎝ 이상인 표시 장치 윈도우가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 영상을 표시하는 표시 패널; 및 상기 표시 패널상에 제공되는 표시 장치 윈도우를 포함하고, 상기 표시 장치 윈도우는 기재부; 상기 기재부상에 제공되는 보호층을 포함하고, 상기 보호층은 순차적으로 적층된 복수의 서브층을 갖고 상기 기재부 및 상기 보호층은 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 고무 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하고, 상기 복수의 서브층은 서로 다른 물질로 형성되는 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보호층은 제1 서브층 및 상기 제1 서브층과 상이한 물질로 형성된 제2 서브층을 포함하고, 상기 제1 서브층과 상기 제2 서브층은 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 고무 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 서브층은 상기 제2 서브층과 상기 기재층 사이에 적층되고, 상기 제1 서브층은 100㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖는 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 서브층은 상기 제2 서브층과 상기 기재층 사이에 적층되고, 상기 제1 서브층은 100㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖는 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기재부는 폴리이미드로 형성되고, 상기 제1 서브층은 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 및 고무에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되고, 상기 제2 서브층은 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되는 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 표시 장치는 가요성(flexibility)을 갖는 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 표시 장치 윈도우상에 제공되는 표시 장치 윈도우 보호 필름에 있어서, 상기 보호 필름은 제1 서브층 및 제2 서브층을 포함하고, 상기 제1 서브층은 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 및 고무에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되고, 상기 제2 서브층은 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되는 표시 장치 윈도우 보호 필름이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 서브층은 100㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖고, 상기 제2 서브층은 30㎛ 내지 80㎛의 두께를 갖는 표시 장치 윈도우 보호 필름이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가요성을 가지면서도 내충격성이 우수한 윈도우가 제공될 수 있다. 또한, 상기 윈도우는 우수한 표면 특성을 가질 수 있다.
다만, 본 발명의 효과가 전술한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 윈도우의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치 윈도우의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3은 R1의 곡률 반경을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 윈도우의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 윈도우의 표면 특성 평가시의 단면을 간략하게 나타낸 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면을 나타낸 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 어느 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 상(on)에 형성되었다고 할 경우, 상기 형성된 방향은 상부 방향만 한정되지 않으며 측면이나 하부 방향으로 형성된 것을 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 '상면'과 '하면'는 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 쉽도록 설명하기 위하여 상대적인 개념으로 사용된 것이다. 따라서, '상면'과 '하면'은 특정한 방향, 위치 또는 구성 요소를 지칭하는 것이 아니고 서로 호환될 수 있다. 예를 들어, '상면'이 '하면'이라고 해석될 수도 있고 '하면'이 '상면'으로 해석될 수도 있다. 따라서, '상면'을 '제1'이라고 표현하고 '하면'을 '제2'라고 표현할 수도 있고, '하면'을 '제1'로 표현하고 '상면을 '제2'라고 표현할 수도 있다. 그러나, 하나의 실시예 내에서는 '상면'과 '하면'이 혼용되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 윈도우의 단면을 나타낸 단면도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치 윈도우의 단면을 나타낸 단면도이다.
가요성 표시 장치에 대한 수요가 늘어나고, 곡면을 포함하는 표시 장치가 늘어남에 따라, 가요성을 갖고 굽은 형태를 가질 수 있는 표시 장치 윈도우에 대한 필요성이 커지고 있다. 그러나, 내충격성과 가요성은 일반적으로 서로 상충하는 관계에 있다. 예컨대, 가요성을 향상시킬 경우, 내충격성이 상대적으로 저하될 수 있다. 가요성을 향상시키기 위해서는 표시 장치 윈도우의 두께를 상대적으로 얇게 구성하는 것이 바람직하기 때문이다. 두께와 가요성의 관계는 아래 식 1을 통해 설명될 수 있다.
[식 1]
식 1에서, BS는 각 층의 굴곡 강성을 의미하고, E는 각 층의 탄성 계수(elastic modulus)를 의미하며, TH는 각 층의 두께를 의미할 수 있다. 표시 장치 윈도우의 굴곡 강성은 표시 장치 윈도우의 두께의 세제곱에 비례한다. 따라서, 표시 장치 윈도우가 상대적으로 작은 굴곡 강성을 갖기 위해서는 표시 장치 윈도우의 두께가 상대적으로 작을 필요가 있다.
표시 장치 윈도우가 구부러지거나 접혀서 변형될 때, 변형에 대한 반발력이 발생한다. 표시 장치 윈도우 내 표시 장치 윈도우의 변형에 대한 반발력은 하기 식 2에 따를 수 있다.
[식 2]
수학식 2에 있어서, Y는 영률(Young's Modulus), t는 표시 장치 윈도우의 두께, w는 표시 장치 윈도우의 폭, 및 D는 접혔을 때 서로 마주보는 표시 장치 윈도우의 양 단부 사이 간격이다. 상기 D는 실질적으로 표시 장치 윈도우의 곡률 반경의 2배에 대응될 수 있다. 따라서, 표시 장치 윈도우는 약 10mm 이하의 곡률 반경을 갖도록 설정될 수 있으며, 이에 해당되는 D 값을 만족할 수 있다. 상기 수학식 2에 따르면, 다른 조건은 동일한 상태에서 표시 장치 윈도우의 두께가 약 100㎛이고, D가 약 10mm일 때의 반발력은 표시 장치 윈도우의 두께가 약 70㎛일 때의 반발력의 약 3배에 해당한다.
따라서, 표시 장치 윈도우 및 표시 장치 윈도우를 구부릴 때는 표시 장치 윈도우에 큰 반발력이 인가될 수 있다. 또한, 표시 장치 윈도우의 반발력 및 굴곡 강성을 줄이기 위하여 표시 장치 윈도우의 두께를 줄일 경우, 표시 장치 윈도우는 외부 충격에 취약할 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 가요성을 확보하기 위하여 상대적으로 얇은 두께를 가지면서도 우수한 내충격성을 갖는다.
도 1에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 윈도우는 기재부(SUB) 및 기재부(SUB)상에 제공되는 보호층(PL)을 포함하고, 상기 보호층(PL)은 순차적으로 적층된 복수의 서브층(PSUB1, PSUB2)을 갖는다.
이하 표시 장치 윈도우의 각 구성 요소에 대하여 상세히 살펴보고자 한다.
기재부(SUB)는 표시 장치 윈도우의 베이스(base)로 기능할 수 있다. 구체적으로, 표시 장치 윈도우를 형성할 때, 먼저 기재부(SUB)를 마련하고, 기재부(SUB)상에 보호층(PL) 및 점착층(ADH)을 형성하는 형태로 표시 장치 윈도우가 제작될 수 있다.
따라서, 기재부(SUB)는 상대적으로 경도가 높고, 내충격성이 우수한 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 본 발명에 따르면 기재부(SUB)는 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 고무 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 기재부(SUB)를 형성하기 위한 물질은 기재부(SUB)상에 형성되는 보호층(PL)의 재료를 고려하여 결정할 수 있다. 상기 기재 및 명세서 전체의 기재에서 폴리우레탄은 폴리우레탄 및 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 의미이다.
기재부(SUB)를 형성하기 위한 물질을 선택함에 있어서 고려해야하는 사항은 보호층(PL)의 재료뿐만이 아니다. 기재부(SUB)를 형성하는 물질을 선택함에 있어 표시 장치 윈도우 전체의 내충격성 및 가요성(Flexibility)을 고려하는 것이 바람직하다.
기재부(SUB)는 약 30㎛ 내지 약 50㎛의 두께를 가질 수 있다. 기재부(SUB)의 두께가 약 30㎛ 미만일 경우, 표시 장치 윈도우의 내충격성이 지나치게 낮아질 수 있다. 또한, 기재부(SUB)의 두께가 약 50㎛를 초과할 경우, 표시 장치 윈도우의 가요성이 저하되어 표시 장치 윈도우를 가요성 표시 장치에 적용하기 어려울 수 있다.
기재부(SUB)는 표시 장치 또는 표시 장치 윈도우의 형상에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 기재부(SUB)는 평면 상에서 볼 때 다양한 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 기재부(SUB)는 직사각형, 정사각형, 원형, 타원, 반원, 반타원 등의 형상을 가질 수 있다.
기재부(SUB)는 또한 광학적으로 투명한 것이 바람직하다. 광학적으로 투명하다는 것은 기재부(SUB)가 가시광선 영역 대의 빛을 손실 또는 왜곡 없이 투과시키는 것을 의미한다. 구체적으로, 가시광선 영역 대의 빛에 대하여, 기재부(SUB)는 90% 이상의 투과율을 가질 수 있다. 기재부(SUB)가 상기와 같은 투과율을 가짐으로써, 기재부(SUB) 혹은, 나아가 표시 장치 윈도우 아래에 위치한 표시 패널로부터 출사된 빛은 휘도 저하 또는 굴절에 의한 왜곡 없이 사용자에게 시인될 수 있다.
기재부(SUB)상에는 보호층(PL)이 제공될 수 있다. 본 발명에 따르면, 보호층(PL)은 복수의 서브층(PSUB1, PSUB2)을 포함한다. 도 1에서는 2개의 서브층(PSUB1, PSUB2)을 포함하는 보호층(PL)이 도시되어 있으나, 서브층의 개수는 상기 도면에 의하여 제한되는 것이 아니다. 통상의 기술자는 표시 장치 윈도우의 가요성, 내충격성, 투과율 등을 최적화하기 위하여 2개 이상의 서브층을 포함하는 보호층(PL)을 선택할 수 있다.
보호층(PL)이 복수의 서브층(PSUB1, PSUB2)을 포함함에 따라, 표시 장치 윈도우는 우수한 내충격성을 가지면서도 가요성 및 표면 특성이 우수하다. 특히, 본 발명에 따른 표시 장치 윈도우는 단층으로 이루어진 보호층(PL)와 비교하였을 때, 내충격성 및 표면 특성이 우수하다.
표시 장치 윈도우의 표면 특성은 스커프(Scuff) 시험을 통하여 평가할 수 있다. 스커프 시험은 표시 장치 윈도우를 단단한 물체로 누른 상태에서 상기 물체를 좌우로 이동시킴으로써 수행될 수 있다. 이때 단단한 물체라고 함은 금속 재질의 막대, 구 등을 의미할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스커프 시험에서 금속 재질의 막대로 표시 장치 윈도우를 누를 수 있다. 구체적으로, 스커프 시험은 스틸 울(Steel Wool, Liberon #0000)을 이용하여 표시 장치 윈도우 표면을 1.5kgf 하중 하에 10회 왕복 운동시키고, 표시 장치 윈도우 표면에 스크래치가 발생하는지 여부를 확인함으로써 수행될 수 있다.
이때 금속 재질의 막대가 표시 장치를 누르는 힘은 약 1.5kgf일 수 있다. 스커프 시험에서 표시 장치 윈도우에 가해지는 힘은 표시 장치 윈도우의 용도, 즉 표시 장치 표면에 표시 장치 윈도우가 제공된다는 점을 고려한 수치이다. 일반적인 사용을 가정하였을 때, 표시 장치 윈도우에 약 1.5kgf를 넘는 하중이 가해지는 경우는 많지 않기 때문이다. 따라서, 약 1.5kgf의 하중으로 수행하는 스커프 시험을 견디는 표시 장치 윈도우는 일상 생활에서 사용하기에 충분한 내충격성을 갖는다고 볼 것이다.
스커프 시험에서 상기 금속 재질의 막대는 좌우로 복수 번 왕복 운동할 수 있다. 금속 재질 막대를 왕복 운동시킴으로써, 표시 장치의 내충격성과 표면 특성을 평가할 수 있다. 표면 특성이란 슬립성을 의미할 수 있다. 슬립성이란 표면 마찰력이 낮아 상대적으로 매끄러운 표면을 갖는 것을 의미한다. 표면 마찰력이 상대적으로 높아 슬립성이 낮을 경우, 스커프 시험에서 표시 장치 윈도우와 금속 재질 막대 사이의 마찰로 인하여 표시 장치 윈도우가 파손될 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치 윈도우는 복수의 서브층(PSUB1, PSUB2)을 포함하는 보호층(PL)을 포함하고 이에 따라 표면 특성, 구체적으로 슬립성이 우수한 바 스커프 시험에서 파손되지 않는다.
본 발명에 따르면, 보호층(PL)은 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 고무 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함한다. 보호층(PL)이 상기 물질을 포함한다는 것은 보호층(PL) 내에 포함되는 복수의 서브층(PSUB1, PSUB2)이 상기 물질을 포함한다는 것을 의미한다.
상기 복수의 서브층(PSUB1, PSUB2)은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 이때 복수의 서브층(PSUB1, PSUB2)을 형성하는 서로 다른 물질은 상술한 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 고무 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중에서 선택된다.
본 발명에서 복수의 서브층(PSUB1, PSUB2)이 서로 다른 물질로 형성된다는 것은 복수의 서브층(PSUB1, PSUB2)을 이루는 물질이 완전히 상이한 경우뿐만 아니라, 일부 물질이 동일하나 각 서브층을 이루는 물질 중 가장 주요한 물질이 상이한 경우도 포함하는 의미이다. 예를 들어, 제1 서브층(PSUB1)은 100 중량%의 폴리 우레탄으로 이루어지고 제2 서브층(PSUB2)은 100 중량%의 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어진 경우 외에, 제1 서브층(PSUB1)이 90 중량%의 폴리 우레탄 및 10 중량%의 폴리카보네이트로 이루어지고, 제2 서브층(PSUB2)이 90 중량%의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 10 중량%의 폴리카보네이트로 이루어진 경우에도 제1 서브층(PSUB1)과 제2 서브층(PSUB2)은 다른 물질로 형성된다고 할 것이다. 제1 서브층(PSUB1)과 제2 서브층(PSUB2) 내 포함되는 보조 첨가물, 예컨대, 레벨링제, 경화제, 습윤제, 필러 등이 동일한 경우에도 제1 서브층(PSUB1)과 제2 서브층(PSUB2)이 서로 다른 물질로 형성된다고 말할 수 있는 것이다.
따라서, 서브층(PSUB1, PSUB2)이 서로 다른 물질로 형성된다는 것은 두 서브층(PSUB1, PSUB2)을 이루는 물질의 조성을 보았을 때, 각 서브층의 조성 중 과반 이상 서로 다른 경우를 의미할 수 있다.
보호층(PL)이 3개 이상의 서브층을 포함할 경우에도 각각의 서브층은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 보호층(PL)이 제1 서브층, 제2 서브층, 및 제3 서브층을 포함할 경우 3 서브층은 모두 다른 물질로 형성될 수 있다. 여기서도 다른 물질로 형성된다는 의미는 3 서브층의 조성을 보았을 때 중복되는 물질이 전혀 없는 경우와, 중복되는 물질이 과반 이하로 포함되는 경우를 아우르는 것이다.
보호층(PL)이 포함하는 각 서브층(PSUB1, PSUB2)의 조성은 표시 장치 윈도우의 내충격성, 표면 특성(슬립성), 내마모성, 투과율, 가요성 등을 고려하여 결정할 수 있다.
보호층(PL) 역시 기재부(SUB)와 같이 다양한 형상을 가질 수 있다. 보호층(PL)은 기재부(SUB)상에 형성되는 바, 보호층(PL)의 형상은 기재부(SUB)의 형상과 동일 또는 유사할 수 있다. 예컨대, 보호층(PL)은 직사각형, 정사각형, 원형, 타원, 반원, 반타원 등의 형상을 가질 수 있다.
그러나, 보호층(PL)의 평면상 면적과 기재부(SUB)의 평면상 면적은 경우에 따라 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 보호층(PL)의 면적은 기재부(SUB)의 면적보다 더 클 수 있다. 이런 면적 차이는 기재부(SUB) 내에 곡면이 포함되는 경우 발생할 수 있다. 곡면의 곡률이 큰 경우, 상대적으로 바깥쪽에 위치하고 더 큰 곡률을 갖는 보호층(PL)은 상대적으로 안쪽에 위치하고 더 작은 곡률을 갖는 보호층(PL)보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 반대로 보호층(PL)의 면적이 기재부(SUB)의 면적보다 작은 경우도 있다. 이 경우, 기재부(SUB) 일부 영역상에는 보호층(PL)이 제공되지 않는다.
보호층(PL)은 기재부(SUB)상에 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 그러나, 보호층(PL) 및 기재부(SUB)를 이루는 물질이 유기 물질인 바, 공정 온도를 너무 높지 않게 유지하는 것이 바람직하다. 보호층(PL)은 예를 들어, 슬롯 다이 코팅, 듀얼 웹 코팅, 그라비아 코팅, 롤 코팅, 콤마 코팅, 에어나이프 코팅, 키스 코팅, 스프레이 코팅, 걸침 코팅, 침지 코팅, 스피너 코팅, 휠러 코팅, 브러싱, 실크 스크린에 의한 전면 코팅, 와이어바 코팅, 플로우 코팅, 오프셋 인쇄, 활판 인쇄 등의 방법으로 기재부(SUB)상에 형성될 수 있다. 보호층(PL) 제조 방법은 보호층(PL)의 조성 및 공정 효율을 고려하여 선택할 수 있다. 예를 들어, 보호층(PL)은 슬롯 다이 코팅을 통하여 형성할 수 있으나, 공정 효율을 고려하였을 때는 듀얼 웹 코팅 방식으로도 형성할 수 있다.
보호층(PL)이 복수의 서브층(PSUB1, PSUB2)을 포함하는 경우, 서브층은 순차적으로 기재부(SUB)상에 형성될 수 있다. 이때 각 서브층을 형성하기 위한 방법은 서브층마다 다를 수 있으나, 공정 효율, 공정 설비 제작의 측면을 고려하였을 때 각 서브층을 동일한 방법으로 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 보호층(PL)은 제1 서브층(PSUB1) 및 제2 서브층(PSUB2)을 포함할 수 있다. 제1 서브층(PSUB1)과 제2 서브층(PSUB2)은 각각 독립적으로 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 고무 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 제1 서브층(PSUB1)과 제2 서브층(PSUB2)은 또한 서로 다른 물질로 형성된다. 서로 다른 물질로 형성된다는 의미는 상술한 바와 같다.
보호층(PL)이 제1 서브층(PSUB1) 및 제2 서브층(PSUB2)을 포함하는 때, 제1 서브층(PSUB1)과 제2 서브층(PSUB2)은 기재부(SUB)와의 위치 관계에 따라 결정될 수 있다. 제1 서브층(PSUB1)은 제2 서브층(PSUB2)과 기재층(SUB) 사이에 제공되는 서브층일 수 있다.
제2 서브층(PUSB2) 보다 기재부(SUB)와 상대적으로 가까이 위치하는 제1 서브층(PSUB1)의 두께는 제2 서브층(PUSB2)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 제1 서브층(PSUB1)은 기재부(SUB)와 가까이 위치하고 상대적으로 두꺼운 바, 표시 장치 윈도우의 내충격성을 향상시키는 기능을 수행할 수 있다. 다만, 제1 서브층(PSUB1)의 두께는 표시 장치 윈도우의 내충격성을 향상시키면서도, 가요성을 저하시키지 않는 범위 내에서 결정된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 서브층(PSUB1)은 약 100㎛ 내지 약 200㎛의 두께를 가질 수 있다. 제1 서브층(PSUB1)의 두께가 약 100㎛ 미만일 경우 제1 서브층(PSUB1)에 의한 내충격성 향상 효과가 떨어지고, 이에 따라 표시 장치 윈도우가 외부 충격에 취약할 수 있다. 반면, 제1 서브층(PSUB1)의 두께가 약 200㎛를 초과할 경우 표시 장치 윈도우의 가요성이 저하될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 서브층(PSUB1) 두께가 증가할 경우 표시 장치 윈도우의 굴곡 강성이 커지기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 서브층(PSUB2)은 제1 서브층(PSUB1)상에 제공될 수 있다. 제2 서브층(PSUB2)은 제1 서브층(PSUB1)보다 상대적으로 작은 두께를 가질 수 있다. 제2 서브층(PSUB2) 역시 표시 장치 윈도우의 내충격성을 향상시키는 기능을 수행한다. 다만, 제2 서브층(PSUB2)은 제1 서브층(PSUB1)보다 상대적으로 얇고, 제1 서브층(PSUB1)보다 바깥쪽에 제공되는 바, 표시 장치 윈도우의 표면 특성을 향상시키는 기능을 수행할 수 있다. 제1 서브층(PSUB1)은 표시 장치 윈도우의 슬립성을 향상시킬 수 있으며, 고온/고습 환경 또는 저온 환경 등의 신뢰성 평가 조건에서 표시 장치 윈도우의 변형을 막을 수 있다.
제2 서브층(PSUB2)은 약 30㎛ 내지 약 80㎛의 두께를 가질 수 있다. 제2 서브층(PSUB2)의 두께가 약 30㎛ 미만일 경우, 표시 장치 윈도우 내충격성 향상 효과가 저하될 수 있다. 또한, 제2 서브층(PSUB2)의 두께가 약 80㎛를 초과할 경우, 신뢰성 평가 조건에서 표시 장치 윈도우의 변형을 막는 효과가 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 서브층(PSUB1)은 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 및 고무에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성될 수 있고, 제2 서브층(PSUB2)은 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성될 수 있다. 아울러, 기재부(SUB)는 폴리이미드로 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 윈도우는 기재부(SUB)/제1 서브층(PSUB1)/제2 서브층(PSUB2)이 순차적으로 적층된 형태일 수 있고, 상기 기재부(SUB)/제1 서브층(PSUB1)/제2 서브층(PSUB2)은 폴리이미드/폴리우레탄/폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리이미드/폴리우레탄/폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리이미드/폴리우레탄/폴리이미드 등의 조합으로 구성될 수 있다. 다만, 상기 열거한 조합은 예시에 불과하며 통상의 기술자는 필요에 따라 상기 조합 외에도 다양한 조합으로 기재부(SUB)/제1 서브층(PSUB1)/제2 서브층(PSUB2)을 구성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 서브층(PSUB1)은 약 30 MPa 내지 약 70 MPa의 탄성 계수를 가질 수 있다. 또한, 제2 서브층(PSUB2)은 약 3.5 GPa 내지 약 7.0 GPa의 탄성 계수를 가질 수 있다. 제1 서브층(PSUB1)과 제2 서브층(PSUB2)이 상기 범위의 탄성 계수를 가짐으로써 표시 장치 윈도우는 우수한 가요성 및 내충격성을 가질 수 있다.
제1 서브층(PSUB1)의 탄성 계수가 약 30 MPa 미만이거나 제2 서브층(PSUB2)의 탄성 계수가 약 3.5 GPa 미만인 경우 제1 서브층(PSUB1) 및 제2 서브층(PSUB2)은 표시 장치 윈도우에 가해지는 외부 충격을 충분히 흡수하지 못할 수 있다. 표시 장치 윈도우에 외부 충격이 가해지는 경우, 보호층(PL) 및 기재부(SUB)는 충격 방향으로 압축되고 휘어지는데, 제1 서브층(PSUB1)과 제2 서브층(PSUB2)은 충격 시 충격 방향으로 압축되었다가 다시 복원됨으로써 외부 충격을 흡수한다. 이와 같이 제1 서브층(PSUB1) 및 제2 서브층(PSUB2)이 압축, 복원에 의해 외부 충격을 흡수하기 위해서는 각 서브층이 상술한 수치 이상의 탄성 계수를 갖는 것이 바람직하다.
제1 서브층(PSUB1)의 탄성 계수가 약 70 MPa를 초과하거나 제2 서브층(PSUB2)의 탄성 계수가 약 7.0 GPa를 초과할 경우, 표시 장치 윈도우의 굴곡 강성이 커지고 그 결과 표시 장치 윈도우의 가요성이 저하될 수 있다.
기재부(SUB)상에는 점착층(ADH)이 더 제공될 수 있다. 구체적으로 점착층(ADH)은 기재부(SUB)와 보호층(PL) 사이에 제공될 수 있다. 아울러, 필요에 따라 보호층(PL)에도 점착층(ADH)이 제공될 수 있다. 도 2를 참고하면, 점착층(ADH)은 기재부(SUB)와 제1 서브층(PSUB1) 사이 및 제1 서브층(PSUB1)과 제2 서브층(PSUB2) 사이에 제공된다. 제1 서브층(PSUB1)과 제2 서브층(PSUB2) 사이에 점착층(ADH)을 제공하는지 여부는 각 서브층(PSUB1, PSUB2)의 재질, 두께 등을 고려하여 결정할 수 있다. 예컨대, 제1 서브층(PSUB1)과 제2 서브층(PSUB2)이 계면에서 별도의 점착 물질 없이도 서로 잘 부착되어 있는 경우, 제1 서브층(PSUB1)과 제2 서브층(PSUB2) 사이에 점착층(ADH)을 제공하지 않을 수 있다.
점착층(ADH)은 광학 투명 접착제(optically clear adhesive; OCA), 감압 접착제(pressure sensitive adhesive; PSA) 등을 포함할 수 있다. 표시 장치로부터 출력되는 영상은 점착층(ADH)을 투과하여 사용자에게 시인되므로 점착층(ADH)은 광학적으로 투명할 수 있다. 점착층(ADH)은 우레탄계 조성물, 아크릴계 조성물, 실리콘계 조성물 등으로 형성될 수 있으며, 상기 열거한 물질 외에도 다양한 물질을 이용하여 점착층(ADH)을 형성할 수 있다.
점착층(ADH)은 액체 조성물 형태로 도포된 후 경화되거나, 필름 형태로 제작된 후 부착되는 등의 방법으로 형성될 수 있다. 점착층(ADH) 형성 방법은 점착층(ADH)을 이루는 물질의 종류, 점착층(ADH)의 두께에 따라 적절하게 선택 가능하다. 점착층(ADH)의 경화 방법으로는 열 경화, 자외선 경화 등이 이용될 수 있다.
점착층(ADH)은 약 25㎛ 내지 약 50㎛의 두께를 가질 수 있다. 점착층(ADH)의 두께가 약 25㎛ 미만일 경우, 접착력이 충분하지 않아 구성 요소간 결합이 불안정할 수 있다. 또한, 점착층(ADH)의 두께가 약 50㎛를 초과할 경우, 표시 장치 윈도우의 두께가 커져 표시 장치 윈도우 아래에 제공되는 표시 장치의 구동에 하자가 발생할 수 있다.
점착층(ADH)은 표시 장치 윈도우 내 서로 다른 구성 요소를 부착하는 기능을 수행하는 한편, 표시 장치 윈도우에 인가되는 스트레스를 분산시키는 기능도 수행할 수 있다. 구체적으로, 점착층(ADH)은 표시 장치 윈도우가 휘거나 구부러질 때 표시 장치 윈도우에 인가되는 압축 응력 또는 인장 응력을 분산시킬 수 있다. 또한, 점착층(ADH)은 표시 장치 윈도우에 가해지는 외부 충격을 분산시킬 수 있다.
표시 장치 윈도우에 가해지는 응력 또는 외부 충격을 분산시키기 위하여 점착층(ADH)은 약 0.03 MPa 내지 약 0.2MPa의 탄성 계수를 가질 수 있다. 점착층(ADH)은 보호층(PL)과 함께 압축, 복원되면서 표시 장치 윈도우에 가해지는 응력 또는 외부 충격을 흡수, 분산시킬 수 있다. 따라서, 상기 범위의 탄성 계수를 갖는 점착층(ADH)을 포함함으로써 표시 장치 윈도우의 내충격성, 가요성이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 점착층(ADH)은 약 10 gf/in 내지 약 60 gf/in의 접착력을 가질 수 있다. 점착층(ADH)이 약 10 gf/in 미만의 접착력을 가질 경우, 기재부(SUB)와 보호층(PL)간의 접착이 불안정할 수 있다. 기재부(SUB)와 보호층(PL)간의 접착이 불안정한 경우 기재부(SUB)로부터 보호층(PL)이 떨어져나갈 우려가 있다. 이런 현상은 특히 표시 장치 윈도우가 가요성을 갖고, 반복적으로 휘거나 접힐 때 발생할 수 있다. 점착층(ADH)의 접착력이 약 60 gf/in을 초과할 경우 보호층(PL)과 기재부(SUB)를 박리하는 것이 어렵다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기재부(SUB)와 점착층(ADH) 사이에는 지문 방지층(Anti Fingerprint Layer)이 더 제공될 수 있다. 아울러, 이때 점착층(ADH)은 약 10 gf/in 내지 약 40 gf/in의 접착력을 갖는다. 상기 지문 방지층은 표시 장치 윈도우의 표면 특성을 향상시킨다. 지문 방지층의 표면은 마찰 계수가 낮고 슬립성이 높으므로, 표시 장치 윈도우의 표면 특성을 향상시킬 수 있다. 지문 방지층은 물과의 접촉각이 약 100° 내지 약 116°를 이루는 발수 특성을 가짐으로써 표시 장치 윈도우의 표면 특성을 향상시킬 수 있다.
지문 방지층은 사용자가 표시 장치 윈도우를 만졌을 때, 표시 장치 윈도우 표면에 사용자의 지문이 남는 것을 막을 수 있다. 아울러, 지문 방지층은 방오 특성을 갖는 바, 오염 물질이 표시 장치 윈도우 표면에 잔류하는 것을 막을 수 있다. 지문 방지층의 두께는 약 100 Å 내지 약 200 Å일 수 있다. 지문 방지층의 두께가 약 100 Å 미만인 경우, 지문 방지층 제조 및 적층이 어려울 수 있고, 지문 방지층의 두께가 약 200 Å를 초과할 경우 표시 장치 윈도우의 두께가 지나치게 증가하여 표시 장치의 터치 감도가 저하되는 등의 문제가 발생할 수 있다.
지문 방지층은 불소 계열 또는 실리콘 계열의 수지로 형성될 수 있다. 그러나, 통상의 기술자는 상기 수지 외에도 적절한 물질을 이용하여 지문 방지층을 형성할 수 있다. 지문 방지층은 액상 조성물 형태로 표시 장치 윈도우상에 도포된 후 경화될 수도 있고, 필름 형태로 제작된 후 표시 장치 윈도우상에 적층될 수도 있다. 지문 방지층이 필름 형태로 제작된 후 표시 장치 윈도우상에 적층될 때는 표시 장치 윈도우와 지문 방지층 사이에 점착층(ADH)이 제공될 수 있다.
지문 방지층이 제공되는 위치에 따라 점착층(ADH)의 접착력이 달라질 수 있다. 예를 들어, 지문 방지층이 기재부(SUB)의 상면, 즉 기재부(SUB)와 보호층(PL) 사이에 제공되는 경우 점착층(ADH)은 약 10 gf/in 내지 약 40 gf/in의 접착력을 가질 수 있다. 점착층(ADH)이 상기 범위의 접착력을 가짐으로써, 기재부(SUB) 상의 지문 방지층과 보호층(PL)은 박리, 재부착될 수 있다. 점착층(ADH)이 약 10 gf/in 미만의 접착력을 가질 경우, 기재부(SUB)와 보호층(PL)간의 접착이 불안정할 수 있고, 접착력이 약 40 gf/in을 초과하는 경우 지문 방지층과 보호층(PL)간의 박리, 재부착이 어려울 수 있다. 보호층(PL)의 박리, 재부착이 가능함에 따라 필요에 따라 보호층(PL)을 기재부(SUB)로부터 박리하였다가, 다시 부착할 수 있다. 예를 들어, 보호층(PL)의 외부 충격에 의해 손상되거나, 보호층(PL) 표면이 마모되어 보호층(PL) 표면에서 광 굴절 내지 난반사가 일어나는 경우 손상된 보호층(PL)을 떼어내고 새로운 보호층(PL)을 부착할 수 있다.
지문 방지층은 기재부(SUB)의 상면뿐만 아니라, 보호층(PL)의 상면에도 위치할 수 있다. 예를 들어, 기재부(SUB) 상면에만 지문 방지층이 제공되는 경우, 보호층(PL) 상면에만 지문 방지층이 제공되는 경우, 기재부(SUB) 상면과 보호층(PL) 상면 각각에 지문 방지층이 제공되는 경우 모두 가능하다. 통상의 기술자는 표시 장치 또는 표시 장치 윈도우의 용도에 따라 지문 방지층의 적층 여부 또는 적층 위치를 선택할 수 있다.
표시 장치 윈도우에는 하드 코팅층이 더 포함될 수 있다. 하드 코팅층은 아크릴 수지, 에폭시 수지 등을 이용하여 형성할 수 있으며, 그 두께는 약 5㎛ 내지 약 10㎛일 수 있다. 하드 코팅층은 경도가 높은 층으로 압입 경도가 약 50HV 이상일 수 있다. 하드 코팅층이 상술한 바와 같이 높은 경도를 가짐으로써 외부 충격 특히 점 충격으로부터 표시 장치 윈도우가 보호될 수 있다. 점 충격은 점 충격은 좁은 면적에 높은 압력이 가해지는 것을 말한다. 점 충격은 표시 패널(100)이 펜과 같은 날카로운 물체에 의해 찍힐 때 발생할 수 있다. 하드 코팅층은 기재부(SUB) 상면, 보호층(PL) 상면 중 어느 하나 또는 모두에 제공될 수 있다. 다만, 표시 장치 윈도우에 지문 방지층이 제공될 경우, 지문 방지층이 표면 특성을 발휘할 수 있도록 하드 코팅층은 지문 방지층 아래에 제공되는 것이 바람직하다.
도 3은 R1의 곡률 반경을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 윈도우의 단면을 나타낸 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 표시 장치 윈도우는 10mm 이하의 곡률 반경(R1)을 가질 수 있다. 표시 장치 윈도우는 10mm의 곡률 반경(R1)에서도 깨지지 않을 수 있으며, 보호층(PL)은 상기 곡률 반경(R1)에서 기재부(SUB)로부터 박리되지 않을 수 있다. 표시 장치 윈도우가 10mm 이하의 곡률 반경(R1)을 갖는 바, 표시 장치 윈도우는 가요성 표시 장치 및 다양한 형태의 곡면을 포함하는 표시 장치에 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 윈도우의 표면 특성 평가시의 단면을 간략하게 나타낸 단면도이다.
상술한 바와 같이 표시 장치 윈도우의 표면 특성은 스커프 시험을 통해 평가될 수 있다. 스커프 시험은 표시 장치 윈도우를 단단한 물체로 누른 상태에서 상기 물체를 좌우로 이동시킴으로써 수행될 수 있다. 표시 장치 윈도우의 표면 특성, 특히 슬립성이 낮은 경우, 상기 단단한 물체가 표시 장치 윈도우 표면에서 이동함에 따라, 표시 장치 윈도우 표면이 마모되거나 깨질 수 있다. 본 발명에 따른 표시 장치 윈도우는 표면 특성이 우수한 바, 상기 스커프 시험에서 마모되거나 깨지지 않는다.
아울러, 스커프 시험을 통하여 표시 장치 윈도우의 내충격성도 확인할 수 있다. 도 4에 도시된 것은 단단한 재질의 막대(예컨대, 금속 막대)로 표시 장치 윈도우의 일측을 누른 상태를 도시한 것이다. 도 4는 설명의 편의를 위하여 과장된 것이나, 도 4에서 확인할 수 있듯이, 금속 막대로 표시 장치 윈도우를 눌렀을 때 표시 장치 윈도우의 각 층은 압축, 변형된다.
상기 변형된 상태에서 금속 막대를 좌우로 이동시켰을 때, 표시 장치 윈도우 각 층의 변형 형태, 압축 형태가 바뀔 수 있다. 이때 표시 장치 윈도우 각층이 충분한 탄성 계수를 가지고 있지 않다면 금속 막대에 의한 압박 및 이동에 따라 표시 장치 윈도우가 파손된다.
본 발명에 따른 표시 장치 윈도우의 각 층은 상술한 범위의 탄성 계수를 가짐으로써, 도 4와 같은 스커프 시험 및 펜 드랍에서도 파손되지 않는다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면을 나타낸 단면도이다.
표시 장치 윈도우 하부에는 표시 패널(PNL)이 제공될 수 있다. 표시 패널(PNL)은 영상을 출력하는 부분을 의미한다. 표시 패널(PNL)은 특정 파장 대역의 광을 선택적으로 출사함으로써 영상을 출력 가능한 표시부(DP), 출력된 광의 진동 방향을 필터링하기 위한 편광층(POL), 사용자에 의한 터치를 감지하기 위한 터치 패널(TSP) 등을 포함할 수 있다.
표시부(DP)는 유기 발광 소자를 포함하거나, 광원부 및 액정층을 포함할 수 있다. 아울러, 표시부(DP)에는 적어도 두 개의 전극이 제공될 수 있다. 상기 두 전극 사이에 부여되는 전계에 따라 액정층 내 액정 분자의 배향이 제어되거나 유기 발광층의 발광 여부가 제어될 수 있다. 아울러, 표시부(DP)에는 표시 장치의 구동을 제어하기 위한 복수의 트랜지스터 및 배선부, 캐패시터 등이 더 포함될 수 있다.
터치 패널(TSP)은 사용자의 터치를 감지하기 위한 것으로 저항막 방식의 터치 패널, 정전 용량 방식의 터치 패널, 초음파 방식의 터치 패널, 적외선 방식의 터치 패널 등 다양한 터치 패널이 이용될 수 있다.
필요에 따라서, 기재부 없이 제1 서브층과 제2 서브층을 포함하는 윈도우 보호 필름을 따로 제작한 후, 나중에 기재부 상에 상기 보호 필름을 적층할 수 있다. 이때, 윈도우 보호 필름에 포함되는 제1 서브층과 제2 서브층에 관한 사항은 상술한 표시 장치 윈도우 내 제1 서브층 및 제2 서브층에 관한 사항과 같다.
이하에서는 실시예와 비교예의 비교를 통하여, 본 발명에 따른 표시 장치 윈도우를 설명하고자 한다.
표 1과 같이 실시예 및 비교예의 표시 장치 윈도우를 구성하였다. 하기 표 1에서 PI는 폴리이미드, PET는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, PEN은 폴리에틸렌 나프탈레이트, PU는 폴리우레탄, TPU는 열가소성 폴리우레탄을 의미한다. 물질명 옆에 기재한 숫자는 각 층의 두께를 의미한다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
제2 서브층 PET 50㎛ PEN 50㎛ PI 50㎛ PI 30㎛ PI 30㎛ PI 30㎛ PI 40㎛
제1 서브층 PU 150㎛ PU 150㎛ PU 150㎛ PU 150㎛ TPU 150㎛ PU 200㎛ PU 150㎛
기재부 PI 50㎛ PI 50㎛ PI 50㎛ PI 50㎛ PI 50㎛ PI 50㎛ PI 50㎛
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7
제2 서브층 - - PI 30㎛ PI 30㎛ PI 20㎛ PI 100㎛
제1 서브층 - TPU 150㎛ PET 23㎛ TPU 50㎛ TPU 300㎛ PU 150㎛ TPU 150㎛
기재부 PI 50㎛ PI 50㎛ PI 50㎛ PI 50㎛ PI 50㎛ PI 50㎛ PI 50㎛
상기 표 1에 개시된 실시예 중에서 실시예 1 내지 실시예 7의 표시 장치 윈도우는 기재부상에 순차적으로 적층된 하드 코팅층 및 지문 방지층을 포함한다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 7의 표시 장치 윈도우에는 기재부와 보호층 사이에 약 25㎛ 두께의 감압 점착제로 구성된 점착층이 제공되었으며, 제2 서브층 상면에는 약 5㎛ 두께의 TPU 재질의 하드 코팅층 및 지문 방지층이 순차적으로 적층되었다. 실시예 5의 경우 다른 구성은 실시예 1 내지 실시예 4와 동일하나, 제1 서브층과 제2 서브층 사이에 제공되는 25㎛ 두께의 감압 점착제로 구성된 점착층을 더 포함하였다.
비교예 1 내지 비교예 7의 표시 장치 윈도우도 기재부상에 순차적으로 적층된 하드 코팅층 및 지문 방지층을 포함한다. 아울러, 비교예 2 내지 비교예 7의 경우, 기재부와 보호층 사이에 약 25㎛ 두께의 감압 점착제로 구성된 점착층이 제공되었으며, 보호층 상면에는 하드 코팅층 및 지문 방지층이 순차적으로 적층되었다.
표 1, 표 2에 개시된 실시예 1 내지 실시예 7과 비교예 1 내지 비교예 7의 표시 장치 윈도우에 대하여, 물성 평가를 진행하였다.
물성 평가는 내충격성, 표면 특성에 대하여 진행되었다.
먼저, 내충격성 평가는 윈도우 찍힘 시험, 펜 드랍 테스트, 볼 드랍 테스트 3가지를 통해 수행되었다. 윈도우 찍힘 테스트는 표시 장치 윈도우를 낙하시켰을 때, 표시 장치 윈도우에 손상이 가해지는 낙하 높이를 측정한 것이다. 낙하 높이가 높을수록 표시 장치 윈도우에 가해지는 충격량이 커지므로, 표시 장치 윈도우의 내충격성이 우수한 것이다.
펜 드랍 테스트는 표시 장치 윈도우 위로 약 5.7g의 펜을 낙하시킴으로써 이루어질 수 있다. 상기 시험에서 표시 장치 윈도우에 파손이 발생하는 펜의 낙하 높이를 측정함으로써 내충격성 평가가 이루어질 수 있다. 펜의 낙하 높이가 높을수록 표시 장치 윈도우의 내충격성이 우수하다. 이러한 펜 드랍 테스트는 특히 점 충격에 대한 내충격성을 확인하는데 유용하다. 점 충격은 상술한 바와 같이 좁은 면적에 높은 압력이 가해지는 것을 의미한다. 점 충격은 표시 장치 윈도우가 펜과 같은 날카로운 물체에 의해 찍힐 때 발생할 수 있다. 점 충격을 표시 장치 윈도우가 충분히 완충하지 못할 경우, 표시 장치 윈도우 하부에 배치되는 표시 패널이 충격에 의해 꺾일 수 있다.
볼 드랍 테스트는 표시 장치 윈도우 위에 정 또는 쐐기를 배치하고, 상기 정 또는 쐐기 위로 약 10g의 낙하 하중추를 1cm 이상의 높이에서 낙하시킴으로써 수행될 수 있다. 상기 시험에서 표시 장치 윈도우에 파손이 발생하는 낙하 하중추의 낙하 높이를 측정함으로써 내충격성 평가가 이루어질 수 있다. 낙하 하중추의 낙하 높이가 높을수록 표시 장치 윈도우의 내충격성이 우수하다. 이러한 볼 드랍 테스트는 특히 면 충격에 대한 내충격성을 확인하는데 유용하다. 면 충격은 넓은 면적에 높은 압력이 가해지는 것을 의미한다. 면 충격은 표시 장치 윈도우가 눌릴 때 발생할 수 있다. 면 충격을 표시 장치 윈도우가 충분히 완충하지 못할 경우, 표시 장치 윈도우 하부에 배치되는 표시 패널이 인장되며 파손될 수 있다.
표면 특성은 스커프 시험에 의해 수행되었다. 스커프 시험에 관한 사항은 상술한 바와 같다. 본 평가에서는 금속 막대를 이용하여 1.5kgf의 하중으로 표시 장치 윈도우를 누르고, 상기 누른 상태에서 금속 막대를 좌우로 10번 왕복 이동시켰다. 금속 막대의 왕복 운동 후 표시 장치 윈도우의 손상 또는 마모 여부를 확인하였다.
실시예 및 비교예의 표시 장치 윈도우에 대한 물성 평가 결과는 아래 표 3 및 표 4와 같다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
윈도우 찍힘 테스트 6 cm 5cm 8cm 7cm 7cm 10㎝ 7㎝
펜 드랍 테스트 11cm 11cm 18cm 14cm 14cm 20㎝ 15㎝
볼 드랍 테스트 7cm 7cm 11cm 9cm 9cm 11㎝ 9㎝
표면 특성 평가(스커프 시험) 손상 없음. 손상 없음. 손상 없음. 손상 없음. 손상 없음. 손상 없음. 손상 없음.
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7
윈도우 찍힘 테스트 1cm 5cm 3cm 2 10 7 12
펜 드랍 테스트 4cm 7cm 5cm 5 30 10 30
볼 드랍 테스트 3cm 4cm 5cm 5 13 6 15
표면 특성 평가(스커프 시험) 손상 없음. 손상 발생. 손상 없음. 손상 없음. 손상 발생. 손상 없음. 가요성 저하로 버클링 발생.
상기 표 3과 표 4를 참고하면, 실시예 1 내지 실시예 7의 표시 장치 윈도우는 모두 윈도우 찍힘 테스트에서 6cm 이상의 결과를, 펜 드랍 테스트에서 11cm 이상의 결과를, 볼 드랍 테스트에서 7cm 이상의 결과를 보였다. 상기 수준의 내충격성은 실생활에서 사용하기 문제 없는 것이다. 아울러, 표면 특성에서도 실시예의 모든 표시 장치 윈도우가 스커프 시험에서 손상되지 않았다.
이에 반하여 비교예 1 내지 비교예 4 및 비교예 6의 표시 장치 윈도우는 내충격성이 다소 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 비교예 2의 표시 장치 윈도우의 경우 표면 특성이 떨어져, 스커프 시험에서 손상되는 것을 확인할 수 있었다. 비교예 5와 비교예 7은 내충격성은 문제 없었으나, 표면 특성 또는 가요성이 저하되어 표면 특성 평가에서 손상이 발생하거나, 가요성 저하로 버클링(Buckling)이 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
상기 실시예와 비교예에 대한 물성 평가 결과에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 표시 장치 윈도우는 복수의 서브층을 포함함으로써, 우수한 내충격성 및 표면 특성을 가질 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 표시 장치 윈도우는 내충격성이 우수한 바 상대적으로 두께를 얇게 구성할 수 있다. 이에 따라 표시 장치 윈도우의 가요성이 향상된다.
아울러, 본 발명에 따른 표시 장치 윈도우는 기재부와 보호층이 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 고무 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성됨에 따라, 내충격성, 표면 특성이 최적화될 수 있다. 특히, 보호층 내에 포함되는 제1 서브층과 제2 서브층을 서로 다른 물질로 형성함으로써 상기 내충격성, 표면 특성의 최적화가 이루어질 수 있다. 이러한 효과는 비교예 2, 비교예 3과 실시예의 비교로부터 확인할 수 있다. 단일 물질로 만들어진 비교예 2, 비교예 3의 보호층은 둘 이상의 물질의 조합으로 만들어진 실시예의 보호층보다 내충격성 향상 효과가 떨어진다.
제1 서브층과 제2 서브층의 두께 범위는 비교예 4~7과 실시예의 비교를 통하여 확인할 수 있다. 본 발명에 따른 표시 장치 윈도우는 약 30㎛ 내지 약 80㎛의 두께를 갖는 제2 서브층과 약 100㎛ 내지 약 200㎛의 두께를 갖는 제1 서브층을 포함함으로써, 최적화된 내충격성 및 표면 특성을 가질 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
PSUB1: 제1 서브층 PSUB2: 제2 서브층
ADH: 점착층 PL: 보호층
SUB: 기재부 PNL: 표시 패널
DP: 표시부 POL: 편광층
TSP: 터치 패널

Claims (20)

  1. 기재부;
    상기 기재부상에 제공되는 보호층; 및
    상기 기재부와 상기 보호층 사이에 위치하며, 상기 보호층과 접촉하는 점착층을 포함하고,
    상기 보호층은 순차적으로 적층된 복수의 서브층을 갖고
    상기 기재부 및 상기 보호층은 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 고무 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하고,
    상기 복수의 서브층은 서로 다른 물질로 형성되고,
    상기 보호층은 제1 서브층과 제2 서브층을 포함하고,
    상기 제1 서브층은 상기 기재부와 상기 제2 서브층 사이에 위치하고,
    상기 제1 서브층의 두께는 상기 제2 서브층의 두께보다 두꺼운 표시 장치 윈도우.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 서브층과 상기 제2 서브층은 서로 상이한 물질로 형성되고,
    상기 제1 서브층과 상기 제2 서브층은 각각 독립적으로 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 고무 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 표시 장치 윈도우.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 서브층은 100㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖는 표시 장치 윈도우.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 서브층은 30㎛ 내지 80㎛의 두께를 갖는 표시 장치 윈도우.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 기재부는 폴리이미드로 형성되고,
    상기 제1 서브층은 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 및 고무에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되고,
    상기 제2 서브층은 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되는 표시 장치 윈도우.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 서브층의 탄성 계수는 30 내지 70 MPa이고, 상기 제2 서브층의 탄성 계수는 3.5 내지 7.0 GPa인 표시 장치 윈도우.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기재부는 30㎛ 내지 50㎛의 두께를 갖는 표시 장치 윈도우.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 점착층은 10 gf/in 내지 60 gf/in의 접착력을 갖는 표시 장치 윈도우.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기재부와 상기 보호층 사이에 제공되는 지문 방지층(Anti Fingerprint Layer)을 더 포함하고,
    상기 점착층은 10 gf/in 내지 40 gf/in의 접착력을 갖는 표시 장치 윈도우.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 점착층은 25 내지 50㎛의 두께를 갖는 표시 장치 윈도우.
  11. 제1항에 있어서,
    10㎜ 이하의 곡률 반경을 갖는 표시 장치 윈도우.
  12. 제1항에 있어서,
    5.7g의 펜을 낙하시켰을 때, 상기 표시 장치 윈도우가 파손되는 상기 펜의 낙하 높이가 10㎝ 이상인 표시 장치 윈도우.
  13. 영상을 표시하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널상에 제공되는 표시 장치 윈도우를 포함하고,
    상기 표시 장치 윈도우는
    기재부;
    상기 기재부상에 제공되는 보호층; 및
    상기 기재부와 상기 보호층 사이에 위치하며, 상기 보호층과 접촉하는 점착층을 포함하고,
    상기 보호층은 순차적으로 적층된 복수의 서브층을 갖고
    상기 기재부 및 상기 보호층은 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 고무 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하고,
    상기 복수의 서브층은 서로 다른 물질로 형성되고,
    상기 보호층은 제1 서브층과 제2 서브층을 포함하고,
    상기 제1 서브층은 상기 기재부와 상기 제2 서브층 사이에 위치하고,
    상기 제1 서브층의 두께는 상기 제2 서브층의 두께보다 두꺼우며,
    상기 점착층은 상기 표시 패널과 상기 보호층 사이에 배치되는 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 서브층과 상기 제2 서브층은 서로 상이한 물질로 형성되고,
    상기 제1 서브층과 상기 제2 서브층은 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 고무 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 서브층은 100㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖는 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 서브층은 30㎛ 내지 80㎛의 두께를 갖는 표시 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 기재부는 폴리이미드로 형성되고,
    상기 제1 서브층은 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 및 고무에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되고,
    상기 제2 서브층은 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되는 표시 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 표시 장치는 가요성(flexibility)을 갖는 표시 장치.
  19. 표시 장치 윈도우 상의 점착층 상에 제공되는 표시 장치 윈도우 보호 필름에 있어서,
    상기 보호 필름은 제1 서브층 및 제2 서브층을 포함하고,
    상기 제1 서브층은 폴리우레탄, 폴리디메틸렌실록산, 및 고무에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되고,
    상기 제2 서브층은 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트에서 선택된 1종 이상의 물질로 형성되고,
    상기 제1 서브층은 상기 표시 장치 윈도우와 상기 제2 서브층 사이에 위치하고,
    상기 제1 서브층의 두께는 상기 제2 서브층의 두께보다 두꺼우며,
    상기 점착층은 상기 표시 장치 윈도우와 상기 보호 필름 사이에 배치되며, 상기 보호 필름과 접촉하는 표시 장치 윈도우 보호 필름.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 서브층은 100㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖고, 상기 제2 서브층은 30㎛ 내지 80㎛의 두께를 갖는 표시 장치 윈도우 보호 필름.
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