KR20240139153A

KR20240139153A - 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름

Info

Publication number: KR20240139153A
Application number: KR1020230032121A
Authority: KR
Inventors: 김운기
Original assignee: 희성전자 주식회사
Priority date: 2023-03-10
Filing date: 2023-03-10
Publication date: 2024-09-23

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름은, 플렉서블 디스플레이 패널의 일면에 부착 가능하며, 탄성을 가진 재질로 마련되는 제1 엘라스토머층 및 상기 제1 엘라스토머층에 부착되며, 상기 제1 엘라스토머층이 가지는 모듈러스에 비해 더 큰 모듈러스를 가지는 제2 엘라스토머층을 포함할 수 있다.

Description

플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름{COVER WINDOW FILM FOR FLEXIBLE DISPALY}

본 발명은 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 폴딩 내구성 또는 롤링 내구성을 구비하면서도 신축성이 우수하기 때문에 탄성 복원이 잘 이루어지며, 이로 인해 패널에 가해지는 응력을 적절히 유지할 수 있어 각 층간 응력으로 인한 버클링 또는 박리가 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 표면에 스크래치가 발생되는 것도 방지할 수 있는 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름에 관한 것이다.

액정 표시 장치 또는 유기 발광 표시 장치 등의 박형 표시 장치는 터치 스크린 채널 형태로 구현되어 스마트폰, 태블릿뿐만 아니라 각종 웨어러블 기기에 이르기까지 휴대성을 가진 스마트 기기에 널리 사용되고 있다.

이러한 휴대 가능한 터치 스크린 패널 기반의 표시 장치는 스크래치 또는 외부 충격으로부터 디스플레이 패널을 보호하고자 디스플레이 패널 상에 디스플레이 보호용 커버윈도우 필름을 구비하고 있으며, 최근에는 접고 펼 수 있는 유연성을 갖는 폴더블 디스플레이 장치 또는 롤링이 가능한 롤러블 디스플레이 장치가 개발됨에 따라 이러한 커버 윈도우필름이 유리에서 플라스틱 재질의 필름으로 대체되고 있다.

종래의 플렉시블 디스플레이용 커버윈도우 코팅 필름에 있어서는, 투명 폴리이미드 필름 상에 하드 코팅층이 구비되어 이루어지며, 이를 통해 폴딩 성능을 얻을 수 있었다.

그런데, 종래의 커버윈도우 코팅 필름은 우수한 폴딩 내구성을 구비하지만, 신축성이 부족하기 때문에 탄성 복원이 잘 안 되며 이로 인해 롤링 시 전체적으로 인장 응력이 가해지는 롤러블 디스플레이 등에는 적용이 쉽지 않을 수 있다.

또한, 탄성 복원력의 부족으로 인해 롤링 시 유기 발광 표시 장치 등의 패널에 가해지는 응력을 가중시켜 패널의 내구성을 저하시킬 우려도 있다.

부연하면, 폴더블 또는 롤러블 커버윈도우 필름의 경우, 종래의 투명 폴리이미드 필름 상에 하드 코팅층을 구비하는데, 곡률반경이 작은 아웃 폴딩 또는 롤링에 적용함에 있어 패널을 포함한 모듈 상에서 하드 코팅층의 크랙 또는 모듈 상에서의 각 층간 응력으로 인해 버클링 또는 박리가 발생되는 문제점이 있을 수 있다.

이에, 코팅층의 신율을 향상하기 위한 방법으로 코팅층을 박막화하는 방법도 있으나 모듈러스가 낮은 엘라스토머 기재 상의 박막 코팅층은 외력이 가해질 경우 눌림에 의한 스크래치 발생 가능성이 높아져 원하는 물성의 확보가 어렵다.

이에, 폴더블 또는 롤러블 디스플레이 패널에 대한 적용이 가능하면서도 패널의 내구성을 유지할 수 있고 아울러 패널에 스크래치 등을 발생시키는 것을 방지할 수 있는 새로운 구성의 플렉시블 디스플레이용 커버윈도우 필름의 개발이 요구되는 실정이다.

관련 선행기술로는, 대한민국특허 등록번호 10-2219707호(발명의 명칭: 폴리이미드계 필름 및 이를 포함하는 윈도우 커버 필름) 등이 있다.

본 발명의 실시예는 폴딩 내구성 또는 롤링 내구성을 구비하면서도 신축성이 우수하기 때문에 탄성 복원이 잘 이루어지며, 이로 인해 패널에 가해지는 응력을 적절히 유지할 수 있어 각 층간 응력으로 인한 버클링 또는 박리가 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 표면에 스크래치가 발생되는 것도 방지할 수 있는 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름을 제공한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일측에 따르면, 상기 제1 엘라스토머층에 대향되도록 상기 제2 엘라스토머층의 일면에 부착되며, 가해지는 충격을 흡수하는 충격흡수층을 더 포함할 수 있다.

일측에 따르면, 상기 제2 엘라스토머층에 대향되도록 상기 충격흡수층의 일면에 부착되며, 표면에 스크래치가 발생되는 것을 방지하기 위한 내스크래치층을 더 포함할 수 있다.

일측에 따르면, 상기 제1 엘라스토머층 및 상기 제2 엘라스토머층은 폴리우레탄, 우레탄 필름 또는 투명 실리콘 재질로 마련되며, 가시광 영역 투과율이 90% 이상의 투명 필름일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 제1 엘라스토머층의 모듈러스는 50 내지 100MPa이고, 상기 제2 엘라스토머층의 모듈러스는 200 내지 400MPa일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 제1 엘라스토머층 및 상기 제2 엘라스토머층은 2배 연신 후 응력 제거 시 복원률이 90% 이상인 재질로 마련될 수 있다.

일측에 따르면, 상기 충격흡수층은 2종 이상의 2관능 내지 6관능의 우레탄 아크릴레이트 재질로 전리방사선 경화를 통해 마련될 수 있다.

일측에 따르면, 상기 충격흡수층의 분자량은 500 내지 10000 범위일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 내스크래치층은 5관능 내지 10관능기의 우레탄 아크릴레이트 재질로 전리방사선 경화를 통해 마련될 수 있다.

일측에 따르면, 상기 내스크래치층의 분자량은 500 내지 10000 범위일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 내스크래치층에는 반사 방지를 위한 입자가 포함될 수 있다.

일측에 따르면, 상기 내스크래치층의 압입탄성회복률은 80 내지 90%이고, 표면경도는 0.6 내지 0.9GPa이며, 표면의 동적 마찰계수는 0.1 이하일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 충격흡수층의 두께는 1 내지 15μm 범위이고, 상기 내스크래치층의 두께는 1 내지 5μm 범위일 수 있다.

일측에 따르면, 상기 제1 엘라스토머층, 상기 제2 엘라스토머층, 상기 충격흡수층 및 상기 내스크래치층이 마련된 상태에서의 파단신율은 5 내지 20%일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 폴딩 내구성 또는 롤링 내구성을 구비하면서도 신축성이 우수하기 때문에 탄성 복원이 잘 이루어지며, 이로 인해 패널에 가해지는 응력을 적절히 유지할 수 있어 각 층간 응력으로 인한 버클링 또는 박리가 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 표면에 스크래치가 발생되는 것도 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름이 플렉서블 디스플레이 패널에 부착된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

이에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름(110)은, 예를 들면 폴더블 또는 롤러블 디스플레이(101)에 부착되어 해당 디스플레이(101)를 커버하는 필름(110)으로서, 다층 구조로 마련되되 각각의 층이 다른 특성을 가짐으로써 디스플레이(101)와 함께 폴딩 또는 롤링이 잘 이루어짐은 물론 우수한 탄성 복원력을 가짐으로써 디스플레이 시인성을 높일 수 있으며, 내구성을 구비하여 외면에 스크래치 등이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예의 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름(110)은, 도 1에 도시된 것처럼, 플렉서블 디스플레이 패널(101)의 일면에 부착 가능하며 탄성을 가진 재질로 마련되는 제1 엘라스토머층(120)과, 제1 엘라스토머층(120)에 부착되되 제1 엘라스토머층(120)이 가지는 모듈러스보다 더 큰 모듈러스를 가지는 제2 엘라스토머층(130)과, 제2 엘라스토머층(130)에 부착되며 외부로부터 가해지는 충격을 흡수하는 충격흡수층(140)과, 충격흡수층(140)에 부착되며 외면에 스크래치가 발생되는 것을 방지하기 위한 내스크래치층(150)을 포함할 수 있다.

이러한 커버윈도우 필름(110)의 구성에 의해서, 우수한 폴딩 내구성 또는 롤링 내구성을 구비하면서도 신축성이 우수하기 때문에 탄성 복원이 잘 이루어지며, 이로 인해 패널(101)에 가해지는 응력을 적절히 유지할 수 있어 각 층간 응력으로 인한 버클링 또는 박리가 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 표면에 스크래치가 발생되는 것도 방지할 수 있다.

각각의 층에 대해서 설명하면, 먼저 본 실시예의 커버윈도우 필름(110)은 모듈러스의 범위가 다른 두 개의 엘라스토머층(120, 130), 즉 제1 엘라스토머층(120)과, 제2 엘라스토머층(130)을 포함할 수 있다.

본 실시예의 제1 엘라스토머층(120) 및 제2 엘라스토머층(130)은 탄성을 가질 재질로 마련될 수 있다. 예를 들면, 폴리우레탄(TPU) 필름 또는 우레탄 필름 또는 투명의 실리콘 재질로 마련될 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 제1 엘라스토머층(120) 및 제2 엘라스토머층(130)은 가시광 영역 투과율이 90% 이상인 투명 필름으로 마련될 수 있다.

제1 엘라스토머층(120) 및 제2 엘라스토머층(130)은 공압출 공정을 통해 제조되는데, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 엘라스토머층(120) 및 제2 엘라스토머층(130)은 2배의 연신 후 복귀 시 탄성 복원률이 90% 이상, 바람직하게는 95% 이상일 수 있다. 이를 통해, 디스플레이 패널(101)에 응력이 가중되는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 버클링 또는 박리 현상이 발생되는 것을 막을 수 있다.

한편, 제1 엘라스토머층(120) 및 제2 엘라스토머층(130)은 상호 다른 범위의 모듈러스를 가진다. 제1 엘라스토머층(120)이 더 작은 모듈러스를 가지고, 제2 엘라스토머층(130)이 더 큰 모듈러스를 가진다.

부연하면, 제1 엘라스토머층(120)의 모듈러스는 제2 엘라스토머층(130)의 모듈러스에 비해 상대적으로 작은 값을 가질 수 있는데, 예를 들면, 50 내지 100Mpa의 모듈러스를 가질 수 있다. 반면, 제2 엘라스토머층(130)의 모듈러스는 예를 들면 200 내지 400Mpa의 모듈러스를 가질 수 있다.

제2 엘라스토머층(130)에 있어서, 예를 들면 200Mpa 이하의 모듈러스를 가지는 경우 코팅된 층의 눌림에 의한 완충 효과의 부족으로 스크래치가 발생되는 것을 방지하기 어렵고, 가령 400MPa 이상의 모듈러스를 가지는 경우 기재층으로서의 탄성 복원률이 저하될 우려가 있다. 따라서, 제2 엘라스토머층(130)은 200 내지 400Mpa의 모듈러스를 가지는 것이 바람직하다.

아울러, 제1 엘라스토머층(120)에 있어서, 예를 들면 50MPa 이하의 모듈러스를 가지는 경우, 눌림이 심해 코팅된 층에 스크래치 또는 크랙의 문제가 발생될 수 있고, 100MPa 이상의 모듈러스를 가지는 경우 모듈 상에서 버클링이 발생될 수 있다.

그런데, 본 실시예의 경우, 패널(101) 측에 모듈러스가 상대적으로 낮는 제1 엘라스토머층(120)이 배치되고 그 상부에 모듈러스가 상대적으로 더 큰 제2 엘라스토머층(130)이 배치됨으로써 외력에 의한 눌림을 저감시킬 수 있으며, 이를 통해 스크래치 또는 크랙 또는 버클링 등의 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 실시예의 충격흡수층(140)은, 도 1에 도시된 것처럼, 제1 엘라스토머층(120)에 대향되도록 제2 엘라스토머층(130)의 상면에 부착되며, 외부 충격을 흡수하여 예를 들면 롤러블 디스플레이 장치의 소자를 보호하거나 그 상면에 부착되는 내스크래치층(150)의 크랙을 방지할 수 있다.

이러한 충격흡수층(140)은 2종 이상의 2 관능 내지 6 관능의 우레탄 아크릴레이트 재질로 전리방사선 경화를 통해 마련될 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.

아울러, 충격흡수층(140)의 분자량은 500 내지 10000 범위일 수 있다. 부연하면, 분자량이 500 이하의 경우에 충분한 신율 확보가 불가능하기 때문에 경도(hardness) 증가로 충격흡수층(140) 자체에 크랙이 발생될 수 있고, 분자량이 10000 이상인 경우, 충분한 신율 확보는 할 수 있지만 엘라스토머층(120, 130)들의 연성과 비슷해져 외력에 의한 눌림 또는 충격 발생시에 내스크래치층(150)에 스크래치 또는 크랙이 발생될 우려가 있다.

그런데, 충격흡수층(140)의 분자량이 500 내지 10000 범위를 가지는 경우, 적절한 신율 확보를 할 수 있으면서도 충격흡수층(140) 자체 및 내스크래치층(150)에 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 실시예의 내스크래치층(150)은 5 관능 내지 10 관능의 우레탄 아크릴레이트 재질로 전리방사선 경화를 통해 마련될 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.

내스크래치층(150)의 분자량은 500 내지 10000 범위를 가질 수 있다. 분자량이 500 이하인 경우, 코팅된 층의 충분한 탄성 복원력을 얻을 수 없으며, 10000 이상인 경우 스크래치가 발생될 우려가 있다.

그런데 내스크래치층(150)의 분자량이 500 내지 10000 범위를 가지는 경우, 충분한 탄성 복원력을 얻을 수 있음은 물론 표면에 스크래치가 발생되는 것을 최소화할 수 있다.

아울러, 내스크래치층(150)의 압입탄성회복률은 80 내지 90%일 수 있고, 표면경도는 0.6 내지 0.9GPa일 수 있으며, 표면의 동적 마찰계수는 0.1 이하일 수 있다. 동적 마찰계수는 적절한 실리콘계 또는 불소계 슬립제 또는 지문방지 첨가제를 첨가함으로써 해당 특성을 확보가 가능하다.

이러한 내스크래치층(150)에는 반사 방지를 위한 입자가 포함될 수 있으며, 이를 통해 사용자의 디스플레이 시인성을 향상시킬 수 있다.

아울러, 전술한 충격흡수층(140)의 두께는 1 내지 15μm 범위를 가지며, 내스크래치층(150)의 두께는 1 내지 5μm 범위를 가질 수 있다. 충격흡수층(140)이 내스크래치층(150)의 두께에 비해 더 두꺼운 두께를 가질 수 있을 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 전술한 제1 엘라스토머층(120) 및 제2 엘라스토머층(130), 충격흡수층(140) 및 내스크래치층(150)이 마련된 상태에서의 파단신율은 5 내지 20%이며, 따라서 본 실시예의 커버윈도우 필름(110)은 유연성을 구비하면서도 코팅층이 파단되는 것을 방지할 수 있다. 코팅층의 파단신율은 일정 크기의 커버윈도우의 시편을 이용하여 연신을 통해 측정이 가능하며, 연신 진행 중 코팅층의 크랙이 발생되는 시점의 신율로 정의된다.

부연하면, 각 층(120, 130, 140, 150)들로 구비된 커버윈도우 구조에서 코팅층의 파단신율이 10%보다 크고 20%보다 작기 때문에 플렉서블 디스플레이 모듈의 적층 구조에서 응력 해소 효과가 있어 폴딩 또는 롤링 구조에서 편광판을 포함한 층들 간의 들뜸을 방지할 수 있고, 예를 들면 유기 발광 표시 장치의 패널층에서 박리가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 커버윈도우 필름(110)에 따르면, 폴딩 내구성 또는 롤링 내구성을 구비하면서도 신축성이 우수하기 때문에 탄성 복원이 잘 이루어지며, 이로 인해 패널(101)에 가해지는 응력을 적절히 유지할 수 있어 각 층간 응력으로 인한 버클링 또는 박리가 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 표면에 스크래치가 발생되는 것도 방지할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

101: 플렉서블 디스플레이 패널
110: 커버윈도우 필름
120: 제1 엘라스토머층
130: 제2 엘라스토머층
140: 충격흡수층
150: 내스크래치층

Claims

플렉서블 디스플레이 패널의 일면에 부착 가능하며, 탄성을 가진 재질로 마련되는 제1 엘라스토머층; 및
상기 제1 엘라스토머층에 부착되며, 상기 제1 엘라스토머층이 가지는 모듈러스에 비해 더 큰 모듈러스를 가지는 제2 엘라스토머층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름.
제1항에 있어서,
상기 제1 엘라스토머층에 대향되도록 상기 제2 엘라스토머층의 일면에 부착되며, 가해지는 충격을 흡수하는 충격흡수층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름.
제2항에 있어서,
상기 제2 엘라스토머층에 대향되도록 상기 충격흡수층의 일면에 부착되며, 표면에 스크래치가 발생되는 것을 방지하기 위한 내스크래치층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름.
제1항에 있어서,
상기 제1 엘라스토머층 및 상기 제2 엘라스토머층은 폴리우레탄, 우레탄 필름 또는 투명 실리콘 재질로 마련되며, 가시광 영역 투과율이 90% 이상의 투명 필름인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름.
제4항에 있어서,
상기 제1 엘라스토머층의 모듈러스는 50 내지 100MPa이고,
상기 제2 엘라스토머층의 모듈러스는 200 내지 400MPa인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름.
제4항에 있어서,
상기 제1 엘라스토머층 및 상기 제2 엘라스토머층은 2배 연신 후 응력 제거 시 복원률이 90% 이상인 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름.
제2항에 있어서,
상기 충격흡수층은 2종 이상의 2관능 내지 6관능의 우레탄 아크릴레이트 재질로 전리방사선 경화를 통해 마련되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름.
제7항에 있어서,
상기 충격흡수층의 분자량은 500 내지 10000 범위인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름.
제3항에 있어서,
상기 내스크래치층은 5관능 내지 10관능기의 우레탄 아크릴레이트 재질로 전리방사선 경화를 통해 마련되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름.
제9항에 있어서,
상기 내스크래치층의 분자량은 500 내지 10000 범위인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름.
제9항에 있어서,
상기 내스크래치층에는 반사 방지를 위한 입자가 포함되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름.
제3항에 있어서,
상기 내스크래치층의 압입탄성회복률은 80 내지 90%이고, 표면경도는 0.6 내지 0.9GPa이며, 표면의 동적 마찰계수는 0.1 이하인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름.
제3항에 있어서,
상기 충격흡수층의 두께는 1 내지 15μm 범위이고, 상기 내스크래치층의 두께는 1 내지 5μm 범위인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름.
제3항에 있어서,
상기 제1 엘라스토머층, 상기 제2 엘라스토머층, 상기 충격흡수층 및 상기 내스크래치층이 마련된 상태에서의 파단신율은 5 내지 20%인 것을 특징으로 하는 플렉서블 디스플레이용 커버윈도우 필름.