KR101737155B1 - 윈도우 시트 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1매트릭스 수지 및 상기 제1매트릭스 수지에 함침되고 제1방향으로 배열된 복수 개의 제1보강재를 포함하는 제1매트릭스 영역; 및 제2매트릭스 수지, 상기 제2매트릭스 수지에 함침되고 상기 제1방향과 동일한 방향으로 배열된 복수 개의 제2보강재와 상기 제2 보강재와 교차하도록 배열된 복수 개의 제3보강재를 포함하는 제2매트릭스 영역을 포함하고, 상기 제2매트릭스 영역은 상기 제1매트릭스 영역의 양단에 접하여 동일 평면상에 형성된 윈도우 시트 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.

Description

윈도우 시트 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{WINDOW SHEET AND DISPLAYING APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 윈도우 시트 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치용 기판 소재로 소형화, 박형화, 경량화, 내충격성, 유연성이 요구되고 있다. 이에 종전 디스플레이 장치의 유리 기판을 대체하기 위한 소재로서 플렉시블(flexible) 디스플레이용 기판이 각광을 받고 있다. 플렉시블 디스플레이용 기판은 내굴곡성이 좋아 그 사용 분야가 넓을 수 있다.
한편, 기존의 유리 소재의 윈도우 시트는 디스플레이 영역만을 포함하고 접힘 가능 영역을 포함하지 않아서 접이식 장치에 사용시 한계점이 있었다. 또한, 유리섬유 또는 유리섬유의 직조된 형태가 함침된 매트릭스를 윈도우 시트로 사용하는 시도가 있는데, 그러나, 윈도우 시트를 바늘로 관통시켰을 때 관통 여부를 판단함에 있어서 내구성이 좋지 않았다. 플렉시블 용도로 사용하기 위해서는 관통 방지력뿐만 아니라 내굴곡성, 경도 등의 물성도 좋아야 한다.
이와 관련하여, 한국등록특허 제10-1084356호는 유리섬유와 동일한 굴절률을 갖는 열가소성 투명 베이스 수지를 압출기의 다이를 통해 필름상으로 용융 압출하고 필름상으로 용융 압출된 열가소성 투명 베이스 수지를 유리섬유 직물에 함침시켜 제조되는 디스플레이용 광학 투명 복합 필름을 개시하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 접힘 가능 영역과 디스플레이 영역을 모두 갖는 윈도우 시트를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 내굴곡성, 관통 방지력, 및 경도가 모두 우수한 윈도우 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 윈도우 시트는 제1매트릭스 수지 및 상기 제1매트릭스 수지에 함침되고 제1방향으로 배열된 복수 개의 제1보강재를 포함하는 제1매트릭스 영역; 및 제2매트릭스 수지 및 상기 제2매트릭스 수지에 함침되고 상기 제1방향과 동일한 방향으로 배열된 복수 개의 제2보강재와 상기 제2 보강재와 교차하도록 배열된 복수 개의 제3보강재를 포함하는 제2매트릭스 영역을 포함하고, 상기 제2매트릭스 영역은 상기 제1매트릭스 영역의 양단에 접하여 동일 평면상에 형성될 수 있다.
본 발명의 디스플레이 장치는 상기 윈도우 시트를 포함할 수 있다.
본 발명은 접힘 가능 영역과 디스플레이 영역을 모두 갖는 윈도우 시트를 제공하였다.
본 발명은 내굴곡성, 관통 방지력이 우수하고, 경도가 우수한 윈도우 시트를 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 실시예의 윈도우 시트를 포함하는 핸드폰이 접혀진 상태의 개념도이다.
도 2는 본 발명 일 실시예의 윈도우 시트의 내부 평면도이다.
도 3은 본 발명 다른 실시예의 윈도우 시트의 내부 평면도이다.
도 4는 도 3의 윈도우 시트의 Y-Y'의 단면도이다.
도 5는 본 발명 또 다른 실시예의 윈도우 시트의 단면도이다.
도 6은 본 발명 일 실시예의 플렉시블 유기발광소자 휴대폰의 단면도이다.
첨부한 도면을 참고하여 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것으로서, 시 관점에 따라 "상부"가 "하부"로 "하부"가 "상부"로 변경될 수 있고, 층이 다른 층(또는 영역)의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 층(또는 영역)의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층(또는 영역)을 개재한 경우를 모두 포함하고, 반면, 층이 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 층(또는 영역)을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
본 명세서에서 "모듈러스"는 UTM(universal testing machine) 방식의 Young's Modulus로서, 구체적으로 소정 두께(예:100㎛)의 윈도우 시트 중 제1매트릭스 영역과 제2매트릭스 영역 각각을 가로×세로(1cm×10cm)의 시편으로 절단하고, 각각의 시편에 대해 세로 방향에 대해 소정의 힘으로 시편을 50mm/min의 속도로 당겼을 때 시편이 인장되기 시작할 때의 힘을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 "관통 방지력"은 두께 100㎛의 윈도우 시트에서 최대 단면적 0.2cm2을 갖는 바늘에 3m/min의 속도로 소정의 힘을 주어 제1매트릭스 영역, 제2매트릭스 영역 각각을 관통시켰을 때, 해당 영역 각각을 관통하는 바늘의 길이가 1cm일 때의 힘을 BFG-10N Force Gauge(MECMESIN사)로 측정한 값을 의미한다.
본 명세서에서 "연필 경도"는 ASTM D 3363에 따라 연필경도기 테스터기로 측정한 값으로 정의하였다.
본 명세서에서 "내굴곡성"은 ASTM D522-93a에 기초한 Mandrel Bend test에 의하여 소정의 반경을 갖는 봉과 제1매트릭스 영역이 접하는 상태로 봉에 윈도우 시트를 말고, 20,000회 반복적으로 접었을 때, 제1매트릭스 영역에 백화 현상이 발생하는 시점의 최초 봉의 반경(단위:mm)으로 정의하였다.
본 발명에서 "윈도우 시트"는 디스플레이 장치, 예를 들면 휴대폰과 같은 모바일 디스플레이 등에서 디스플레이 역할을 하는 최외곽층을 의미한다. 도 1은 본 발명 일 실시예의 윈도우 시트를 포함하는 핸드폰이 접혀진 상태의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 핸드폰(5)은 핸드폰 몸체(1), 및 핸드폰 몸체(1) 상에 형성된 윈도우 시트(2)를 포함할 수 있다. 윈도우 시트(2)는 소정의 화면을 디스플레이 하는 역할을 함과 동시에 접힘 영역(3)을 포함하여 접이식 기능 및 디스플레이 기능 모두를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명 일 실시예의 윈도우 시트를 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명 일 실시예의 윈도우 시트의 내부 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명 일 실시예의 윈도우 시트(100)는 제1매트릭스 수지(도 2에서 도시되지 않음) 및 상기 제1매트릭스 수지에 함침되고 제1방향으로 배열된 복수 개의 제1보강재(10)를 포함하는 제1매트릭스 영역(110); 및 제2매트릭스 수지(도 2에서 도시되지 않음) 및 상기 제2매트릭스 수지에 함침되고 상기 제1방향과 동일한 방향으로 배열된 복수 개의 제2보강재(50a)와 제2 보강재(50a)와 교차하도록 배열된 복수 개의 제3보강재(50b)를 포함하는 제2매트릭스 영역(120a, 120b)을 포함하고, 제2매트릭스 영역(120a, 120b)은 제1매트릭스 영역(110)의 양단에 접하여 동일 평면상에 형성될 수 있다.
제1매트릭스 영역(110)은 제1방향으로만 배열된 복수 개의 제1보강재(10)를 포함하여 제2매트릭스 영역(120a, 120b) 대비 내굴곡성이 좋아 윈도우 시트에 접힘 가능 영역을 제공할 수 있고, 제2 매트릭스 영역(120a, 120b)은 서로 교차하는 방향으로 배열된 제2보강재(50a)와 제3보강재(50b)를 포함하여, 제1매트릭스 영역 대비 접힘 기능은 상대적으로 낮은 대신에 충분한 관통 방지력과 경도를 제공할 수 있고, 제1매트릭스 영역의 양단에 접하여 동일 평면 상에 형성되어 디스플레이 영역을 제공할 수 있다. 따라서, 윈도우 시트는 하나의 시트에서 접힘 가능 영역과 디스플레이 영역을 모두 가지며, 플렉시블 물성과 강성 모두가 우수할 수 있다. 상기 "접힘 가능 영역"은 소정의 힘으로 접더라도 파단 또는 부서짐이 발생하지 않는 영역을 의미하고, 상기 "디스플레이 영역"은 윈도우 시트가 장착되는 디스플레이 장치에서 소정의 영상을 볼 수 있도록 하는 영역이다.
제1매트릭스 영역(110)은 일 방향으로 배열된 제1보강재(10)를 포함한다. 따라서, 제1매트릭스 영역(110)은 내굴곡성이 좋아 제1 매트릭스 영역을 기준으로 윈도우 시트를 접더라도 윈도우 시트의 파단이 생기지 않게 할 뿐만 아니라, 관통 방지력 및 경도를 확보할 수 있다. 구체적으로, 제1 매트릭스 영역(110)은 내굴곡성이 5.0mm 이하, 예를 들면 0.1 내지 5mm가 될 수 있고, 상기 범위에서 윈도우 시트는 플렉시블 물성을 가질 수 있다. 구체적으로, 제1매트릭스 영역(110)은 관통 방지력이 0.2kg/cm2 이상, 예를 들면 0.2 내지 1kg/cm2이 될 수 있고, 상기 범위에서 소정의 강도를 확보하여 윈도우 시트로 사용될 수 있다. 구체적으로, 제1매트릭스 영역은 연필 경도가 HB 이상, 예를 들면 HB 내지 2H가 될 수 있고, 상기 범위에서, 충분한 강성을 확보하여 윈도우 시트 용도로 사용될 수 있다.
제2매트릭스 영역(120a, 120b)은 일 방향으로 배열된 제2보강재 뿐만 아니라 그와 교차하는 방향으로 배열된 제3보강재를 더 포함함으로써, 제1매트릭스 영역 대비 내굴곡성은 낮지만, 윈도우 시트 및 제1매트릭스 영역을 지지하고, 제1매트릭스 영역 대비 더 높은 관통 방지력 및/또는 경도를 확보할 수 있다. 구체적으로, 제2보강재와 제3보강재의 교차 각도 즉, 제1방향과 제2방향이 이루는 각도는 85° 내지 95°가 될 수 있고, 상기 범위에서 제2매트릭스 영역의 강도를 높일 수 있고, 관통 방지력을 높일 수 있다.
구체적으로, 제2매트릭스 영역은 관통 방지력이 0.4kg/cm2 이상, 예를 들면 0.4 내지 1.5kg/cm2이 될 수 있고, 상기 범위에서, 소정의 강도를 확보하여 윈도우 시트 용도로 사용될 수 있다. 구체적으로, 제2매트릭스 영역은 연필 경도가 HB 이상, 예를 들면 HB 내지 3H가 될 수 있다. 상기 범위에서, 충분한 강성을 확보하여 윈도우 시트 용도로 사용될 수 있다.
또한, 제2매트릭스 영역은 제1매트릭스 영역의 양단에 접하여 동일 평면상에 형성됨으로써, 윈도우 시트는 접힘 가능 영역과 디스플레이 영역을 모두 가질 수 있는데, 이를 위해, 제2보강재는 제1보강재와 동일 방향으로 배열되고, 도 2에서와 같이 제1보강재와 제2보강재는 서로 연결되어 일체형으로 됨으로써, 제1 매트릭스 영역과 제2 매트릭스 영역의 연결 관계를 좋게 하고, 윈도우 시트를 제1 매트릭스 영역에서 접더라도 접힘 기능은 유지하면서도 제1 매트릭스 영역과 제2 매트릭스 영역이 서로 파단되지 않도록 할 수 있다. 상기 "일체형"은 제1보강재와 제2보강재 간에 접착층 등이 개재되지 않고 서로 물리적인 힘에 의해 서로 독립적으로 분리되지 않은 상태를 의미할 수 있다.
제1보강재(10), 제2보강재(50a) 및 제3보강재(50b)는 그 형상이 특별히 제한되지 않지만, 내굴곡성, 관통 방지력, 경도 등을 확보하기 위해, 각각 복수 개의 필라멘트(filament)(10a, 10b, 50c, 50d)가 서로 꼬여져 있는 섬유 형태인 얀(yarn)이 될 수 있다. 얀은 두께가 얇으면서도 소정의 강도를 갖는 필라멘트 복수 개가 서로 꼬여져 있어, 박형 두께에서도 충분한 강도를 확보하게 할 수 있고, 윈도우 시트의 두께를 얇게 할 수 있다.
필라멘트(10a, 10b, 50c, 50d)의 평균 직경은 동일 또는 서로 다르게 할 수 있다. 예를 들면, 제1매트릭스 영역에 포함되는 제1보강재의 필라멘트의 평균직경(D1)을 제2 매트릭스 영역에 포함되는 제2보강재와 제3보강재의 필라멘트(각각 D2, D3)의 각각의 평균 직경 대비 작게 하여 0<D1<D2=D3이 되도록 함으로써, 제1 매트릭스 영역은 접힘 가능 정도를 높이고, 제2매트릭스 영역은 충분한 강도를 확보하게 할 수 있다. 구체적으로, D1은 3 내지 10㎛ 예를 들면 3 내지 7㎛, D2는 5 내지 15㎛ 예를 들면 10 내지 15㎛, D3은 5 내지 15㎛ 예를 들면 10 내지 15㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서, 제1 매트릭스 영역은 접힘 가능 정도를 높이고, 제2매트릭스 영역은 충분한 강도를 확보하게 할 수 있다. 제1보강재의 직경은 5 내지 20㎛, 제2보강재 및 제3보강재의 직경은 각각 5 내지 20㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 관통 방지력, 경도를 확보할 수 있다. 다만, 제1매트릭스 영역과 제2매트릭스 영역 간의 두께 방향의 단차를 최소화하기 위해서는 제1보강재와 제2보강재의 직경의 차이를 최소화하는 것이 좋고, 구체적으로 제1보강재와 제2보강재의 직경의 차이는 0.1 내지 1㎛가 될 수 있다.
제1보강재, 제2보강재 및 제3보강재는 특별히 제한되지 않는데, 각각 유리 섬유포(glass fiber cloth), 유리 직물(glass fabric), 유리 부직포, 유리 섬유 메쉬(glass fiber mesh), 탄소 섬유 복합체 중 하나 이상이 될 수 있다. 윈도우 시트의 투명성을 높이기 위해서는 유리 재질이 될 수 있다.
제1 매트릭스 영역과 제2 매트릭스 영역은 공극률과 모듈러스를 서로 동일하게 할 수 있지만, 서로 공극률과 모듈러스를 다르게 함으로써, 윈도우 시트 영역은 접힘 가능 영역과 디스플레이 영역을 확보할 수 있다. 구체적으로, 제1 매트릭스 영역의 공극률(P1)을 제2 매트릭스 영역의 공극률(P2) 대비 크게 하여 0<P2<P1이 됨으로써, 제1 매트릭스 영역은 접힘 가능 정도를 높일 수 있고, 대신에 제2 매트릭스 영역은 강도를 확보함으로써 디스플레이 영역이 될 수 있다. 예를 들면, P1은 3 내지 20%, P2는 2 내지 10%가 될 수 있다. 구체적으로, 제1 매트릭스 영역의 모듈러스(G1)를 제2 매트릭스 영역의 모듈러스(G2)보다 낮게 하여 0<G1<G2이 됨으로써, 제1 매트릭스 영역은 모듈러스가 낮아 접힘 가능 기능을 높일 수 있고, 대신에 제2 매트릭스 영역은 모듈러스를 높여 강도를 확보함으로써 디스플레이 영역이 될 수 있다. 예를 들면, G1은 0.5 내지 9GPa 구체적으로 3 내지 9GPa, G2는 5 내지 13GPa, 구체적으로 9.5 내지 13GPa이 될 수 있다. 또한, G1과 G2의 차이는 1 내지 3GPa이 될 수 있고, 상기 범위에서 접힘 기능을 확보할 수 있다. 공극률은 보강재의 배열 정도, 보강재를 구성하는 필라멘트의 평균 직경 등에 의해 제어될 수 있고, 모듈러스는 각 매트릭스 영역을 구성하는 수지 등에 의해 제어될 수 있다.
제1매트릭스 영역은 유리전이온도가 50 내지 150℃ 구체적으로 90 내지 150℃가 될 수 있고, 제2 매트릭스 영역은 유리전이온도가 190℃ 이상, 예를 들면 190내지 250℃가 될 수 있고, 상기 범위에서, 제1 매트릭스 영역과 제2 매트릭스 영역의 물성을 구현할 수 있다. 이를 위해, 제1 매트릭스 영역은 제1보강재, 및 유리전이온도가 50 내지 150℃인 제1매트릭스 수지를 포함하는 제1매트릭스용 조성물로 형성될 수 있고, 제2 매트릭스 영역은 제2보강재, 제3보강재 및 유리전이온도가 190℃ 이상, 예를 들면 190 내지 250℃인 제2매트릭스 수지를 포함하는 제2매트릭스용 조성물로 형성될 수 있다. 구체예에서, 제1매트릭스 수지, 제2매트릭스 수지는 상기 유리전이온도를 갖는다면 특별히 제한되지 않는데, 예를 들면 각각 아크릴 수지(acrylic resin), 에폭시 아크릴레이트 수지, 아미드 수지, 또는 이들의 혼합물이 될 수 있다. 제1매트릭스 영역과 제2매트릭스 영역은 각각 조성물을 경화시켜 형성되는데, 이를 위해 제1매트릭스 수지, 제2매트릭스 수지는 각각 광경화 작용기, 열경화 작용기 중 하나 이상을 더 포함할 수 있고, 구체예에서, 광경화 작용기와 열경화 작용기는 비닐기, 아크릴레이트기 또는 메타아크릴레이트기가 될 수 있다.
제1매트릭스용 조성물과 제2매트릭스용 조성물은 각각 첨가제를 더 포함할 수 있고, 첨가제는 가교제, 광경화 개시제, 열경화 개시제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 가교제는 매트릭스 수지와 경화 반응을 수행하여 매트릭스의 강성을 높이는 것으로, 비닐기, 아크릴레이트기, 또는 메타아크릴레이트기를 갖는 단관능 또는 다관능 모노머를 포함할 수 있고, 광경화 개시제는 인계, 트리아진계, 아세토페논계, 벤조페논계 등을 들 수 있다.
윈도우 시트는 두께가 100 ㎛ 이상, 예를 들면 100 내지 200㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서, 윈도우 시트가 충분한 강성을 확보하여 윈도우 시트가 장착되는 표시장치의 내부 부속품을 보호할 수 있고, 접힘 가능 특성이 좋을 수 있다.
윈도우 시트는 헤이즈(haze)가 3.0% 이하, 예를 들면 0.1 내지 3.0%가 될 수 있고, 파장 400 내지 700nm에서 투과도가 80% 이상, 예를 들면 90% 이상이 될 수 있고, 상기 범위에서, 광 투과성이 좋아 윈도우 시트로 사용될 수 있다.
윈도우 시트는 ASTM E 831에 의해 측정된 열팽창 계수가　 100ppm/℃ 이하, 예를 들면 8ppm/℃ 내지 13ppm/℃, 예를 들면 9ppm/℃ 내지 15ppm/℃가 될 수 있다. 상기 범위 내에서, 윈도우 시트 소재로 사용할 경우 열 변형이 억제될 수 있다.
윈도우 시트 중 보강재의 비율(즉, 윈도우 시트 중 제1보강재+제2보강재+제3보강재의 중량 비율)은 50 내지 70중량%가 될 수 있고, 윈도우 시트 중 매트릭스 수지의 비율(윈도우 시트 중 제1매트릭스 수지+제2매트릭스 수지의 중량 비율)은 30 내지 50중량%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 플렉시블 용도로 사용 가능하고, 윈도우 시트로 사용할 수 있다.
윈도우 시트의 장변 중 제1매트릭스 영역은 1 내지 10%, 제2매트릭스 영역은 90 내지 99%를 차지할 수 있고, 상기 범위에서 접힘 가능 영역과 디스플레이 영역 모두를 구현할 수 있는 윈도우 시트를 제공할 수 있다.
윈도우 시트는 통상의 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 제1보강재와 제2보강재는 동일 방향으로 배열하고, 제3보강재는 제2보강재의 배열 방향과 교차하는 방향으로 배열하고, 제1매트릭스용 조성물에 제1보강재를 함침하고, 제2매트릭스용 조성물에 제2보강재와 제3보강재를 함침하고, 동시에 경화시킴으로써 제조될 수 있다. 다만, 제1매트릭스 영역과 제2매트릭스 영역의 두께 방향의 단차를 줄이기 위해서는 제2매트릭스용 조성물의 함침량을 제1매트릭스용 조성물 대비 작게 하는 것이 좋다.
경화는 특별히 제한되지 않는데, 광경화, 열경화 또는 광경화와 열경화의 조합을 포함할 수 있다. 구체적으로, 광경화는 파장 200 내지 500nm의 영역에서 1000 내지 3000mJ/cm2의 광량으로 10초 내지 500초 동안 광 조사하는 단계를 포함할 수 있고, 열경화는 50 내지 100℃에서 1분 내지 30분 동안 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. 그러나, 매트릭스 수지의 종류, 보강재의 재질에 따라 광경화, 열경화 조건은 변경하여 적용될 수 있다.
도 2에서는 제1보강재, 제2보강재와 제3보강재가 하나의 층으로 윈도우 시트에 포함되는 실시예를 도시하였으나, 내굴곡성, 관통 방지력 등이 확보될 수 있다면, 복수 개의 층으로 포함될 수도 있다.
이하, 본 발명 다른 실시예의 윈도우 시트를 도 3과 도 4를 참고하여 설명한다. 도 3은 본 발명 다른 실시예의 윈도우 시트의 내부 평면도이고, 도 4는 도 3의 본 발명 다른 실시예의 윈도우 시트 중 Y-Y' 단면도이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명 다른 실시예의 윈도우 시트(200)는 제1매트릭스 수지(도 3과 도 4에서 도시되지 않음) 및 상기 제1매트릭스 수지에 함침되고 제1방향으로 배열된 복수 개의 제1보강재(10)를 포함하는 제1매트릭스 영역(110); 및 제2매트릭스 수지(도 3과 도 4에서 도시되지 않음) 및 상기 제2매트릭스 수지에 함침되고 상기 제1방향과 동일한 방향으로 배열된 복수 개의 제2보강재(50a)와 제2 보강재(50a)와 직조된 복수 개의 제3보강재(50b)를 포함하는 제2매트릭스 영역(130a, 130b)을 포함하고, 제2매트릭스 영역(130a, 130b)은 제1매트릭스 영역(110)의 양단에 접하여 동일 평면상에 형성될 수 있다. 제2보강재와 제3보강재가 교차하되 직조된 것을 제외하고는 본 발명 일 실시예의 윈도우 시트와 실질적으로 동일하다. 이에, 이하에서는 제2보강재와 제3보강재의 직조를 중심으로 설명한다.
제2보강재와 제3보강재는 교차하여 배열되되 소정의 각도로 직조됨으로써, 본 발명 일 실시예의 윈도우 시트 중 제2매트릭스 영역 대비 제2매트릭스 영역의 관통 방지력과 경도, 및 모듈러스를 높여 강도를 확보할 수 있다. 구체적으로, 제2보강재와 제3보강재의 직조 각도는 특별히 제한되지 않는데, 제1방향과 제2방향이 이루는 각도와 동일할 수 있다. 예를 들면, 직조 각도는 85° 내지 95°가 될 수 있고, 상기 범위에서, 제2 매트릭스 영역은 관통 방지력과 경도, 및 모듈러스를 높여 강도를 확보할 수 있다.
이하, 본 발명 또 다른 실시예의 윈도우 시트를 도 5를 참고하여 설명한다. 도 5는 본 발명 또 다른 실시예의 윈도우 시트의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명 또 다른 실시예의 윈도우 시트(300)는 제1매트릭스 수지(도 5에서 도시되지 않음) 및 상기 제1매트릭스 수지에 함침되고 제1방향으로 배열된 복수 개의 제1보강재(10)를 포함하는 제1매트릭스 영역(110); 및 제2매트릭스 수지(도 5에서 도시되지 않음) 및 상기 제2매트릭스 수지에 함침되고 상기 제1방향과 동일한 방향으로 배열된 복수 개의 제2보강재(50a)와 제2 보강재(50a)와 직조된 복수 개의 제3보강재(50b)를 포함하는 제2매트릭스 영역(130a, 130b)을 포함하고, 제2매트릭스 영역(130a, 130b)은 제1매트릭스 영역(110)의 양단에 접하여 동일 평면상에 형성되고, 제1매트릭스 영역(110)과 제2매트릭스 영역(130a, 130b) 상에는 기능성 층(250)이 더 형성될 수 있다. 제1매트릭스 영역과 제2매트릭스 영역 상에 기능성 층이 더 형성된 점을 제외하고는 본 발명 다른 실시예의 윈도우 시트와 실질적으로 동일하다. 이에, 이하에서는 기능성 층을 중심으로 설명한다.
기능성 층(250)은 제1매트릭스 영역과 제2매트릭스 영역 상에 형성되어 윈도우 시트에 추가적인 기능을 제공할 수 있다. 구체적으로, 기능성 층은 예를 하드코팅층, 내지문층, 반사방지층, 등이 될 수 있다. 구체예에서, 하드코팅층은 연필경도 H 이상, 예를 들면 H 내지 3H를 갖는 층이라면 특별히 제한되지 않는데, 예를 들면 (메타)아크릴계 수지로 형성될 수 있다.
기능성 층(250)은 두께가 1 내지 10㎛가 될 수 있고, 상기 범위에서 윈도우 시트에 사용될 수 있고, 파장 400 내지 700nm에서 투과도가 80% 이상, 예를 들면 90% 이상이 될 수 있고, 상기 범위에서, 광 투과성이 좋아 윈도우 시트에 사용될 수 있다.
또한, 도 5에서는 기능성 층이 제1매트릭스 영역과 제2매트릭스 영역 전체에 형성된 경우를 도시하였으나, 기능성 층은 제1매트릭스 영역과 제2매트릭스 영역 일부에 형성될 수도 있고, 기능성 층이 제1매트릭스 영역과 제2매트릭스 영역의 일 면에만 형성된 경우를 도시하였으나 다른 일면에 형성될 수도 있으며, 기능성 층이 단일층으로 형성된 경우를 도시하였으나 복수층으로 형성될 수도 있다.
이하, 본 발명 일 실시예의 디스플레이 장치를 설명한다.
본 발명 일 실시예의 디스플레이 장치는 본 발명 실시예들의 윈도우 시트를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치는 윈도우 시트가 접힘 가능 영역을 포함하는 만큼 플렉시블 디스플레이 장치가 될 수 있는데, 플렉시블 액정디스플레이장치, 플렉시블 유기발광소자 휴대폰 등을 포함하는 플렉시블 유기발광소자디스플레이 장치 등이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
이하, 도 6을 참고하여 본 발명 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 설명한다. 상기 디스플레이 장치는 예를 들면 플렉시블 액정디스플레이장치, 플렉시블 유기발광소자디스플레이장치 등이 될 수 있고, 구체적으로 플렉시블 유기발광소자 휴대폰 등이 될 수 있다. 도 6은 플렉시블 유기발광소자 휴대폰을 예시하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 6을 참고하면, 본 발명 일 실시예의 플렉시블 유기발광소자 휴대폰(400)은 기판(410), 기판(410) 상에 형성된 유기발광소자(415), 유기발광소자(415) 상에 형성된 봉지층(420), 봉지층(420) 상에 형성된 투명 도전체(425), 투명 도전체(425) 상에 형성된 편광판(430), 편광판(430) 상에 형성된 윈도우 시트(435)를 포함할 수 있고, 윈도우 시트(435)는 본 발명 실시예들의 윈도우 시트를 포함할 수 있다.
기판(410)은 유기발광소자 표시장치에서 통상적으로 사용되는 기판(예:TFT 기판)이 될 수 있는데, 구체적으로 플라스틱 소재의 폴리이미드, 에폭시, 아크릴, 실리콘 기판 등이 될 수 있고, 유연성(flexibility)을 갖는 기판이 될 수도 있다.
유기발광소자(415)는 유기발광소자 표시장치에서 통상적으로 사용되는 것으로, 도 6에서 도시되지 않았지만, 제1전극, 제2전극, 제1전극과 제2전극 사이에 형성된 유기발광막을 포함하고, 유기발광막은 홀 주입층, 홀 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 순차적으로 적층된 것일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
봉지층(420)은 유기발광소자(415)를 외부의 수분 또는 산소로부터 보호하는 것으로 무기, 유기 또는 무기/유기 혼합으로 형성될 수 있다.
투명 도전체(425)는 전도성을 가져 외부로부터의 자극에 대해 전기적 신호를 생성하는 것으로, ITO(indium tin oxide) 필름 등으로 형성될 수 있다.
편광판(430)은 유기발광 표시장치에서 반사 방지 역할을 하는 것으로, 도 6에서 도시되지 않았지만, 편광자, 편광자 상에 형성된 보호필름 및/또는 위상차필름을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
윈도우 시트(435)는 본 발명 실시예들의 윈도우 시트를 포함할 수 있는데, 도 6에서 도시되지 않았지만, 윈도우 시트는 통상의 점착 필름으로 편광판(430) 상에 형성될 수 있다. 또한, 도 6에서는 윈도우 시트(435)가 편광판(430) 바로 위에 형성된 경우를 도시하였으나, 윈도우 시트와 편광판 사이에는 점착 필름 등이 더 포함될 수도 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예 1
평균 직경이 3㎛인 유리 필라멘트 복수 개를 꼬아서 제1얀을 제조하고, 평균 직경이 10㎛인 유리 필라멘트 복수 개를 꼬아서 제2얀과 제3얀을 각각 제조하고, 제1얀 복수 개를 제1 방향으로 배열하고, 제1방향과 동일 방향으로 제1얀의 양쪽에 제2얀을 배열하고, 제1방향과 교차하는 방향으로 제1얀의 양쪽 즉 제2얀이 배열된 영역에 제3얀을 배열하였다. 아크릴 수지(SCO511, 노루케미컬, 유리전이온도:90℃)에 제1얀이 배열된 영역을 함침하여 제1매트릭스 영역이 될 부분을 형성하고, 에폭시 아크릴레이트 수지의 혼합물(YD-128/OXA, 국도 화학/토아고세이, 유리전이온도:190℃)에 제2얀과 제3얀이 배열된 영역을 함침하여 제2매트릭스 영역이 될 부분을 형성하였다. 함침된 영역을 동시에 3000mJ/cm2의 광량으로 경화시키고, 60℃에서 30분 동안 열처리하여, 두께 100㎛의 윈도우 시트를 제조하였다.
실시예 2
실시예 1에서, 제2얀과 제3얀이 서로 교차하도록 직조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로, 두께 100㎛의 윈도우 시트를 제조하였다.
실시예 3
실시예 2에서, 아크릴 수지(SCO511, 노루케미컬, 유리전이온도:90℃) 대신에 아크릴 수지(SCO530, 노루케미컬, 유리전이온도:170℃)를 사용하고, 에폭시 아크릴레이트 수지의 혼합물(YD-128(국도 화학)+OXA(토아고세이), 유리전이온도:190℃) 대신에 에폭시 아크릴레이트 수지의 혼합물(Ce12021p(다이셀)+OXMA(우베코산)+SCO530(노루케미컬), 유리전이온도:200℃)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 윈도우 시트를 제조하였다.
비교예 1
평균 직경이 10㎛인 유리 필라멘트 복수 개를 꼬아서 제2얀과 제3얀을 각각 제조하고, 제2얀과 제3얀을 실시예 2와 동일한 직조 각도로 교차하여 직조하였다. 아크릴 수지(SCO511, 노루케미컬, 유리전이온도:90℃)에 제2얀과 제3얀이 배열된 영역을 함침하고, 3000mJ/cm2의 광량으로 조사하여 경화시키고, 60℃에서 30분 동안 열처리하여, 두께 100㎛의 윈도우 시트를 제조하였다.
비교예 2
비교예 1에서, 아크릴 수지(SCO511, 노루케미컬, 유리전이온도:90℃) 대신에 에폭시 아크릴 수지의 혼합물(Ce12021p(다이셀)/OXMA(우베코산)/SCO530(노루케미컬), 유리전이온도: 200℃)을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 두께 100㎛의 윈도우 시트를 제조하였다.
비교예 3
평균 직경이 3㎛인 유리 필라멘트 복수 개를 꼬아서 제1얀을 제조하고, 제1얀을 실시예 1과 동일 간격으로 배열하였다. 아크릴 수지(SCO511, 노루케미컬, 유리전이온도:90℃)에 제1얀이 배열된 영역을 함침하고, 3000mJ/cm2의 광량으로 조사하여 경화시키고, 60℃에서 30분 동안 열처리하여, 두께 100㎛의 윈도우 시트를 제조하였다.
실시예와 비교예에서 제조한 윈도우 시트에 대해 하기 (1) 내지 (6) 물성을 측정하였다.
(1)내굴곡성: ASTM D522-93a에 기초한 Mandrel Bend test에 의하여 일정 지름을 갖는 봉과 제1매트릭스 영역이 접하는 상태로 봉에 윈도우 시트를 말고, 20,000회 반복적으로 접었을 때, 제1매트릭스 영역에 백화 현상이 발생하는 최초 봉의 반경(단위:mm)으로 측정하였다.
(2)관통 방지력: 두께 100㎛의 윈도우 시트에서 최대 단면적 0.2cm2을 갖는 바늘에 3m/min의 속도로 소정의 힘을 주어 제1매트릭스 영역, 제2매트릭스 영역 각각을 관통시켰을 때, 해당 영역 각각을 관통하는 바늘의 전체 길이가 1cm일 때의 힘을 BFG-10N Force Gauge(MECMESIN사)로 측정하였다.
(3)연필 경도: ASTM D 3363으로 제1매트릭스 영역과 제2 매트릭스 영역 각각에 대하여 측정하였다.
(4)모듈러스: UTM(universal testing machine) 방식의 Young's Modulus로서, 두께 100㎛의 윈도우 시트 중 제1매트릭스 영역과 제2매트릭스 영역 각각을 가로x세로(1cmx10cm)의 시편으로 절단하고, 각각의 시편에 대해 세로 방향에 대해 소정의 힘으로 시편을 50mm/min의 속도로 당겼을 때 시편이 인장되는 힘을 STROGRAPH AP-II(TOYOSEKI사)을 사용하여 측정하였다.
(5)헤이즈: UV/VIS spectrometer (PerkinElmer, Lambda 45) 장비를 사용하여 파장 550nm에서 제1매트릭스 영역과 제2 매트릭스 영역 각각에 대하여 측정하였다.
(6)열팽창계수: ASTM E 831로 제1매트릭스 영역과 제2매트릭스 영역 각각에 대해 열팽창계수를 측정하였다. 구체적으로 온도에 따른 dimensional change를 Thermo-mechanical analyzer(expansion mode, force 0.05N)를 이용하여 측정한 후, 온도(30 내지 250℃)에 따른 시료 길이의 변화 곡선으로부터 측정하였다.
구분
 실시예1
 실시예2
 실시예3
 비교예1
 비교예2
 비교예3
제1매트릭스 영역 제2매트릭스 영역 제1매트릭스 영역 제2매트릭스 영역 제1매트릭스 영역 제2매트릭스 영역
내굴곡성
(mm)		 2.0 - 2.0 - 2.0 - 8 11 2.0
관통
방지력
(kgf/cm2)		 0.24 0.4 0.25 0.45 0.3 0.5 0.27 0.5 0.24
연필 경도 HB HB HB HB H 2H B 2H HB
모듈러스
(GPa)		 8 9.8 8 10 9 12 10 12 8
헤이즈
(%)		 1.7 1.5 1.8 1.7 0.9 0.8 1.7 1.5 3.3
열팽창계수
(ppm/℃)		 17 15 13.1 13.8 12.9 12.5 13 12.5 13.1
상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 윈도우 시트는 윈도우 시트 내에 접힘 가능 영역과 디스플레이 영역을 모두 포함함으로써, 접힘 기능이 있는 디스플레이 장치에 사용가능하고, 접힘 가능 영역은 내굴곡성, 관통 방지력, 경도가 우수하고, 디스플레이 영역 역시 관통 방지력, 경도가 우수함을 확인하였다.
반면에, 일반적인 직조 패턴의 보강재만을 포함하는 비교예 1, 비교예 2는 내굴곡성이 좋지 않아 접힘 기능이 있는 디스플레이 장치의 윈도우 시트로 사용할 수 없었다. 또한, 아크릴수지로 형성된 비교예 1의 경우 관통방지력도 열악하였다. 일 방향으로만 배열된 보강재를 포함하는 비교예 3은 관통 방지력이 급격히 감소하는 문제점이 있었고, 경도 등이 낮아 디스플레이 영역으로 적합한 영역을 포함하지 않아서 디스플레이 장치의 윈도우 시트로 사용할 수 없다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (17)

  1. 제1매트릭스 수지 및 상기 제1매트릭스 수지에 함침되고 제1방향으로 배열된 복수 개의 제1보강재를 포함하는 제1매트릭스 영역; 및
    제2매트릭스 수지 및 상기 제2매트릭스 수지에 함침되고 상기 제1방향과 동일한 방향으로 배열된 복수 개의 제2보강재와 상기 제2 보강재와 교차하도록 배열된 복수 개의 제3보강재를 포함하는 제2매트릭스 영역을 포함하고,
    상기 제2매트릭스 영역은 상기 제1매트릭스 영역의 양단에 접하여 동일 평면상에 형성된 윈도우 시트이고,
    상기 윈도우 시트는 두께가 100 내지 200㎛인 윈도우 시트이고,
    상기 제1매트릭스 영역의 모듈러스를 G1, 상기 제2매트릭스 영역의 모듈러스를 G2라고 할 때, 0<G1<G2이고,
    상기 G1은 0.5 내지 9GPa이고, 상기 G2는 5 내지 13GPa인 윈도우 시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2보강재와 상기 제3보강재는 서로 직조된 윈도우 시트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1매트릭스 영역은 접힘 가능(bendable) 영역이고, 상기 제2 매트릭스 영역은 디스플레이 영역인 윈도우 시트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1매트릭스 영역은 내굴곡성이 5.0mm 이하인 윈도우 시트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2매트릭스 영역은 상기 제1매트릭스 영역 대비 관통 방지력이 높은 윈도우 시트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 매트릭스 영역과 상기 제2 매트릭스 영역은 각각 연필 경도가 HB 이상인 윈도우 시트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1보강재와 상기 제2보강재는 일체형인 윈도우 시트.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1보강재, 제2보강재 및 제3보강재는 각각 유리 섬유포(glass fiber cloth), 유리 직물(glass fabric), 유리 부직포, 유리 섬유 메쉬(glass fiber mesh), 탄소 섬유 복합체 중 하나 이상을 포함하는 윈도우 시트.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1매트릭스 수지의 유리전이온도가 50 내지 150℃인 윈도우 시트.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제2 매트릭스 수지의 유리전이온도가 190℃ 이상인 윈도우 시트.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 매트릭스 수지와 상기 제2 매트릭스 수지는 각각 아크릴 수지, 에폭시 아크릴레이트 수지, 아미드 수지 중 하나 이상을 포함하는 윈도우 시트.
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서, 상기 윈도우 시트는 헤이즈가 3.0% 이하인 윈도우 시트.
  16. 제1항에 있어서, 상기 윈도우 시트는 적어도 일면에 하드코팅층을 더 포함하는 윈도우 시트.
  17. 제1항 내지 제8항, 제11항 내지 제13항, 제15항, 제16항 중 어느 한 항의 윈도우 시트를 포함하는 디스플레이 장치.
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