KR102090051B1 - 커버 윈도우 및 이를 포함하는 화상표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유리층, 및 상기 유리층의 일면에 실리콘 화합물이 증착되어 형성되는 충격완화층을 포함하고, 상기 충격완화층의 두께가 50nm 초과 내지 5 ㎛ 이하인 디스플레이용 커버 윈도우 및 이를 포함하는 화상표시장치를 제공한다. 본 발명에 따른 커버 윈도우는 화상표시장치에 적용하기에 충분한 내충격성을 갖는다.

Description

커버 윈도우 및 이를 포함하는 화상표시장치{Cover Window and Image Display Device Comprising the Same}
본 발명은 커버 윈도우 및 이를 포함하는 화상표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유리층을 포함하면서도 화상표시장치에 적용하기에 충분한 내충격성을 갖는 커버 윈도우 및 이를 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치들은 스크래치 또는 외부 충격으로부터 디스플레이 패널을 보호하고자 디스플레이 패널 위에 디스플레이 보호용 커버 윈도우를 구비하고 있다. 대부분의 경우 디스플레이용 강화 유리를 커버 윈도우로 사용하고 있으며, 디스플레이용 강화 유리는 일반적인 유리보다 얇지만, 높은 강도와 함께 긁힘에 강하게 제작되어 있는 특징이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0028647호에는 제1 글라스, 상기 제1 글라스의 일면의 오목부에 형성되는 인쇄부 및 상기 제1 글라스의 상기 일면과 접합되는 제2 글라스를 포함하는 커버 윈도우로서, 상기 제1 글라스와 제2 글라스가 강화 유리로 이루어진 커버 윈도우가 개시되어 있다.
그러나, 강화 유리는 외부 충격에 취약하여 쉽게 깨지지 않는 성질(unbreakable)을 구현하기 어렵다.
따라서, 유리층을 포함하면서도 화상표시장치에 적용하기에 충분한 내충격성을 갖는 커버 윈도우에 대한 개발이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0028647호
본 발명의 한 목적은 유리층을 포함하면서도 화상표시장치에 적용하기에 충분한 내충격성을 갖는 커버 윈도우를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 커버 윈도우를 포함하는 화상표시장치를 제공하는 것이다.
한편으로, 본 발명은 유리층, 및 상기 유리층의 일면에 실리콘 화합물이 증착되어 형성되는 충격완화층을 포함하고, 상기 충격완화층의 두께가 50nm 초과 내지 5 ㎛ 이하인 디스플레이용 커버 윈도우를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 실리콘 화합물은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 충격완화층의 압축탄성율은 10 GPa 이상일 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명은 상기 디스플레이용 커버 윈도우, 및 상기 커버 윈도우의 일면에 적층된 편광판 및 터치센서 중 하나 이상을 포함하는 화상표시장치를 제공한다.
본 발명에 따른 커버 윈도우는 유리층을 포함하면서도 화상표시장치에 적용하기에 충분한 내충격성을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 커버 윈도우를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 화상표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 화상표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시형태는 유리층, 및 상기 유리층의 일면에 실리콘 화합물이 증착되어 형성되는 충격완화층을 포함하고, 상기 충격완화층의 두께가 50nm 초과 내지 5 ㎛ 이하인 디스플레이용 커버 윈도우에 관한 것이다.
본 발명에 따른 커버 윈도우는, 유리층의 일면에 실리콘 화합물이 증착되어 형성되는 충격완화층을 포함하고, 상기 충격완화층의 두께를 50nm 초과 내지 5 ㎛ 이하로 제어함으로써 커버 윈도우 하부에 존재하는 소자에 전달되는 충격을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 충격완화층은 커버 윈도우에 압축응력을 발현시켜 유리층 및 하부 구조 패널에 가해지는 충격을 완화하여 유리층 및 하부 구조 패널의 파손을 방지하는 역할을 한다.
상기 충격완화층은 상술한 바와 같이 유리층의 일면에 실리콘 화합물이 증착되어 형성된다. 상기 충격완화층이 증착 방법으로 형성됨으로써 커버 윈도우의 내충격성이 확보될 수 있다.
상기 증착 방법으로는 화학 증착법 또는 물리 증착법을 예로 들 수 있으며, 특히 화학 증착법을 사용할 수 있다.
상기 화학 증착(CVD)법으로는 예를 들어 PECVD(plasma enhanced CVD)법, APCVD(atmospheric pressure CVD)법, LPCVD(low pressure CVD)법 등을 들 수 있다.
상기 물리 증착(PVD)법으로는 예를 들어, 아크 증착법, 스퍼터링(Sputtering), 이온 주입법, 강화 스퍼터링 등을　들 수 있다.
상기 증착시 온도는 유리의 변형점(strain point) 미만인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 실리콘 화합물은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물일 수 있다. 상기 실리콘 화합물은 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 충격완화층의 두께는 50nm 초과 내지 5 ㎛ 이하, 예를 들어 60nm 내지 5 ㎛이다. 상기 충격완화층의 두께가 50nm 이하이면 커버 윈도우의 내충격성을 확보할 수 없고, 5 ㎛ 초과이면 증착 공정 시간이 길어져서, 생산성이 떨어질 수 있다.
상기 충격완화층의 압축탄성율은 10 GPa 이상, 예를 들어 10 내지 500 GPa일 수 있다. 상기 충격완화층의 압축탄성율이 10 Gpa 미만이면 유리층에 충격이 가해졌을 때 유리층의 인장 변형에 대한 저항이 낮아 인장크랙이 발생할 수 있다.
상기 충격완화층의 가시광선 투과율은 80% 이상일 수 있다. 상기 충격완화층의 가시광선 투과율이 80% 미만이면 화상표시장치 전체 투과율이 하락할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 유리층은 화학강화유리로 이루어질 수 있다.
상기 화학강화유리는 일반유리를 화학강화처리하여 얻어지는 것으로서 일반유리보다 더욱 강한 강도를 갖는다. 일반유리를 화학강화처리하는 방법으로는 공지의 방법을 제한 없이 사용할 수 있다. 구체적으로, 작은 이온반경의 원자를 큰 이온반경의 원자로 치환하는 방법, 유리의 점성유동을 이용하여 큰 이온반경의 원자를 작은 이온반경의 원자로 치환하는 방법, 열팽창률의 차를 이용하는 방법 및 결정을 정출시키는 방법 중에서 선택된 1종 이상의 방법을 사용할 수 있다.
일반적으로 작은 이온반경의 원자를 큰 이온반경의 원자로 치환하는 방법이 많이 사용되고, 그 중에서도 대부분의 화학강화유리는 화학강화처리조 중에 침지하는 침지법으로 제조된다. 즉, 알카리염 용융액 속에 유리를 수시간 담궈 두어, 유리 내부에 있는 알카리 이온과 용융액 내의 알카리 이온 간의 교환이 이루어져 유리 표면에 압축응력을 형성시키는 방법으로 제조된다.
화학강화 메커니즘은 유리 구조 내에 들어 있는 Na+(sodium) 이온과 알카리염 용융액에 들어 있는 K+(potassium) 이온 간의 이온반경의 차로 발생된다. 알카리염 용융액 중의 이온반경이 큰 K+ 이온이 유리 표면의 이온반경이 작은 Na+ 이온과 교환되어 들어가면 유리 표면에는 압축응력층이 형성된다. 이에 따라 유리 표면의 강도가 강화된 화학강화유리가 형성된다.
구체적으로, 유리를 알카리염 용융액으로서 초산칼륨 용융액 또는 질산칼륨 용융액 내에 침지시켜 유리 중의 나트륨 이온을 초산칼륨 또는 질산칼륨 내의 칼륨 이온과 치환함으로써 유리 표면에 압축응력층을 형성시켜 화학강화유리를 얻을 수 있다. 또한, 유리 내에 리튬을 포함하는 경우, 알카리염 용융액으로서 초산나트륨, 질산나트륨, 초산나트륨과 초산칼륨의 혼합염, 또는 질산나트륨과 질산칼륨의 혼합염의 용융액을 사용하여 화학강화유리를 얻을 수 있다. 이때, 300 내지 500℃, 예를 들어 약 350℃가 되는 열처리 챔버에 유리를 예열한 후, 상기 온도보다 50 내지 100℃ 이상 높은 온도의 알카리염 용융액에 유리를 침지한 후, 10 내지 120분간 유지시키는 것이 화학강화유리의 강도면에서 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 유리층의 두께는 5 내지 500 ㎛일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 커버 윈도우로서, 유리층 및 상기 유리층의 일면에 실리콘 화합물이 증착되어 형성되는 충격완화층을 포함하는 커버 윈도우를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 커버 윈도우는 유리층(10), 및 상기 유리층의 하부에 형성된 충격완화층(20)을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태는 상기 디스플레이용 커버 윈도우, 및 상기 커버 윈도우의 일면에 적층된 편광판 및 터치센서 중 하나 이상을 포함하는 화상표시장치에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 화상표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 화상표시장치는 유리층(10), 상기 유리층의 하부에 형성된 충격완화층(20), 상기 충격완화층의 하부에 형성된 편광판(30) 및 상기 편광판의 하부에 형성된 터치센서(40)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 화상표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 화상표시장치는 유리층(10), 상기 유리층 하부에 형성된 충격완화층(20), 상기 충격완화층의 하부에 형성된 터치센서(45) 및 상기 터치센서 하부에 형성된 편광판(35)을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 편광판(30, 35)은 연신형 또는 코팅형 편광자를 포함하고, 필요에 따라 상기 편광자의 적어도 일면에 적층된 보호필름을 포함할 수 있다. 상기 편광판이 코팅형 편광자인 경우, 별도의 베이스 필름을 사용하지 않을 수 있어 화상표시장치의 전체 두께 저감에 유리하다.
상기 코팅형 편광자는 예를 들어 상기 충격완화층 하부에 편광 코팅층이 형성된 것일 수 있으며, 이로 한정되는 것은 아니다.
상기 편광 코팅층은 광학 이방성을 가지고, 광 또는 열에 의한 가교성을 가지는 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함하는 편광 코팅층 형성 조성물로부터 형성될 수 있다.
또한, 상기 터치센서(40, 45)는 통상의 터치센서를 적용할 수 있으며, 예를 들어, 필름 형태를 갖는 필름 터치센서일 수 있다.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예, 비교예 및 실험예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
실시예 1: 커버 윈도우의 제조
유리층 상에 충격완화층을 형성시켜 커버 윈도우를 제조하였다. 상기 충격완화층은 HiDep PLASMA-ENHANCED CVD 장치(BMR사)를 사용하여 증착온도 250℃에서 증착률 10.3Å/sec로 SiO2를 100nm의 두께로 증착시켜 형성시켰다. 이때 유리층에 사용된 유리는 400℃에서 1시간 동안 화학강화를 실시하여 얻은 화학강화유리로서 AS87 eco(100 ㎛, SCHOTT 사)를 사용하였다.
실시예 2: 커버 윈도우의 제조
SiO2를 300nm의 두께로 증착시키는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 커버 윈도우를 제조하였다.
실시예 3: 커버 윈도우의 제조
SiO2를 500nm의 두께로 증착시키는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 커버 윈도우를 제조하였다.
실시예 4: 커버 윈도우의 제조
SiO2를 1,000nm의 두께로 증착시키는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 커버 윈도우를 제조하였다.
비교예 1: 커버 윈도우의 준비
상기 실시예 1에서 충격완화층을 형성시키지 않은 유리층 자체를 비교예 1로서 준비하였다.
비교예 2: 커버 윈도우의 제조
유리층 상에 충격완화층을 형성시켜 커버 윈도우를 제조하였다. 상기 충격완화층은 SDR-110(BASF사, 실리콘 유기화합물)을 1,000nm의 두께로 도포하고 100℃에서 1.5분 동안 프리베이크를 실시한 후, 50mJ/cm2의 노광량으로 노광한 다음, 150℃에서 30분 동안 포스트베이크를 실시하여 형성시켰다. 이때 유리층에 사용된 유리는 400℃에서 1시간 동안 화학강화를 실시하여 얻은 화학강화유리로서 AS87 eco(100 ㎛, SCHOTT 사)를 사용하였다.
비교예 3: 커버 윈도우의 제조
SiO2를 50nm의 두께로 증착시키는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 커버 윈도우를 제조하였다.
실험예 :
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 커버 윈도우의 물성을 후술하는 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(1) 압축응력
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 커버 윈도우의 압축응력을 FLX-2320 (Toho Technology)을 사용하여 측정하였다.
(2) 충격완화층 압축탄성율
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 커버 윈도우의 충격완화층의 압축탄성율을 Picodentor(Fischer사)를 사용하여 1mN 하중 조건에서 측정하였다.
(3) 내충격성
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 커버 윈도우를 500㎛ 두께의 유리 기판 상에 25㎛ 두께의 점착 시트를 사용하여 접합시켜 샘플을 제작하였다. 이때 커버 윈도우의 충격완화층이 점착 시트와 부착되도록 하였다.
커버 윈도우의 유리층에 펜(pen)의 심부가 닿도록 펜을 떨어뜨려 내충격성 테스트를 실시하였다. 이때 펜은 BIC사의 펜(Fine Black Crystal Orange, Ball Point Pen)을 사용하였으며, 떨어뜨리는 높이를 1cm부터 증가시키면서 떨어뜨려 유리가 깨지는 높이를 기재하였다.
(4) 충격완화층 가시광선 투과율
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 커버 윈도우의 충격완화층의 가시광선 투과율을 투과율 측정장비(HM-150, Murasaki사)로 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 기재하였다.
구분 압축응력(MPa) 충격완화층 압축탄성율(GPa) 내충격성(cm) 충격완화층 가시광선 투과율(%)
비교예1 740.5 - 20 92.1
비교예2 - 4.67 20 91.9
비교예3 729.5 68.57 20 92.0
실시예1 962.0 70.18 25 92.1
실시예2 1057.8 70.56 27 92.0
실시예3 1065.6 69.96 28 91.9
실시예4 1071.8 70.62 28 92.0
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 4에 따른 커버 윈도우는 내충격성이 우수한 것을 확인하였다. 반면, 비교예 1 내지 3의 커버 윈도우는 내충격성이 떨어지는 것을 확인하였다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
10: 유리층 20: 충격완화층
30, 35: 편광판 40, 45: 터치센서

Claims (8)

  1. 유리층, 및
    상기 유리층의 시인측 반대면에 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물이 증착되어 형성되는 충격완화층을 포함하고, 상기 유리층의 두께가 5 내지 100 ㎛이며, 상기 충격완화층의 두께가 50nm 초과 내지 5 ㎛ 이하이고, 상기 충격완화층의 가시광선 투과율은 80% 이상인 디스플레이용 커버 윈도우.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 충격완화층의 압축탄성율은 10 GPa 이상인 디스플레이용 커버 윈도우.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 유리층은 화학강화유리로 이루어진 디스플레이용 커버 윈도우.
  6. 삭제
  7. 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항의 디스플레이용 커버 윈도우, 및 상기 커버 윈도우의 충격완화층면에 적층된 편광판 및 터치센서 중 하나 이상을 포함하는 화상표시장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 편광판은 연신형 또는 코팅형 편광자를 포함하는 화상표시장치.
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