KR102146730B1

KR102146730B1 - 플렉시블 커버 윈도우

Info

Publication number: KR102146730B1
Application number: KR1020190172700A
Authority: KR
Inventors: 선우국현; 김학철; 하태주; 우정석
Original assignee: (주)유티아이
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2020-08-24
Also published as: US20210191467A1; TW202127407A; TWI760930B; CN113087402A; US11320866B2; CN113087402B

Abstract

본 발명은 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것으로, 플렉시블 디스플레이의 평면 영역에 대응하여 형성된 평면부와, 상기 평면부에 이어져 형성되며, 플렉시블 디스플레이의 폴딩 영역에 대응하여 형성된 폴딩부를 포함하는 플렉시블 커버 윈도우에 있어서, 글래스 기판과, 상기 글래스 기판 상에 형성된 충격 보상용 패턴층을 포함하며, 상기 충격 보상용 패턴층은 상기 평면부 및 폴딩부 전 영역에 형성되며, 그 높이는 상기 글래스 기판의 두께에 대해 절반 이하로 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우를 기술적 요지로 한다. 이에 의해 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것으로, 글래스 기판 상에 충격 보상용 패턴층을 구현하여, 충격력을 분산시켜 내충격성을 개선시키고, 강도 특성 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 커버 윈도우를 제공하는 것이다.

Description

플렉시블 커버 윈도우{Flexible Cover Window}

본 발명은 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것으로, 글래스 기판 상에 충격 보상용 패턴층을 구현하여, 충격력을 분산시켜 내충격성을 개선시키고, 강도 특성 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, 그에 따른 화질의 왜곡이 없어야 한다.

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

그러나, 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 폴딩 부위에 자국이 남게 되면서 접히게 되는 부분의 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 다양한 연구가 이루어지고 있다.

이러한 글래스 기반의 커버 윈도우의 경우 폴딩 특성을 만족하면서, 화면의 왜곡이 없고, 터치펜 등의 반복적인 접촉, 일정 압력에도 충분한 강도를 가져야 하는 기본 요구 물성이 요구되고 있다.

이러한 커버 윈도우의 강도 특성을 만족시키기 위해서는 글래스가 일정 두께 이상이어야 한 반면에, 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 필요하다.

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 유지하고, 동시에 폴딩 특성 또한 만족하는 커버 윈도우를 제공하기 위한 기술이 필요한 실정이다.

대한민국 특허청 공개번호 10-2017-0122554호(폴더블 디스플레이 장치).

본 발명은 상기 필요성에 의해 고안된 것으로서, 글래스 기판 상에 충격 보상용 패턴층을 구현하여, 충격력을 분산시켜 내충격성을 개선시키고, 강도 특성 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 커버 윈도우의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적 달성을 위해 본 발명은, 플렉시블 디스플레이의 평면 영역에 대응하여 형성된 평면부와, 상기 평면부에 이어져 형성되며, 플렉시블 디스플레이의 폴딩 영역에 대응하여 형성된 폴딩부를 포함하는 플렉시블 커버 윈도우에 있어서, 글래스 기판과, 상기 글래스 기판 상에 형성된 충격 보상용 패턴층을 포함하며, 상기 충격 보상용 패턴층은 상기 평면부 및 폴딩부 전 영역에 형성되며, 그 높이는 상기 글래스 기판의 두께에 대해 절반 이하로 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우를 기술적 요지로 한다.

또한, 상기 충격 보상용 패턴층은, 상기 글래스 기판의 일면 또는 양면에 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 폴딩부에 형성된 충격 보상용 패턴층의 패턴 밀집도와 상기 평면부에 형성된 충격 보상용 패턴층의 패턴 밀집도가 동일하거나, 상기 폴딩부에 형성된 충격 보상용 패턴층의 패턴 밀집도가 상기 평면부에 형성된 충격 보상용 패턴층의 패턴 밀집도보다 상대적으로 더 조밀하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 폴딩부에 형성된 충격 보상용 패턴층의 패턴의 높이와 상기 평면부에 형성된 충격 보상용 패턴층의 패턴의 높이와 동일하거나, 상기 폴딩부에 형성된 충격 보상용 패턴층의 패턴의 높이가 상기 평면부에 형성된 충격 보상용 패턴층의 패턴의 높이보다 더 낮게 형성될 수 있다.

또한, 상기 충격 보상용 패턴층은, 구형, 각뿔, 원뿔, 다각기둥 및 원기둥 형상 중 어느 하나 이상의 패턴이 규칙 또는 불규칙적으로 동일한 크기 또는 서로 다른 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 충격 보상용 패턴층은, 내측 수평단면적보다 외측 수평단면적이 더 넓게 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 충격 보상용 패턴층은, 스트라이프 패턴 또는 스트라이프 앤 스페이스 패턴이 반복적으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 충격 보상용 패턴층은, 상기 평면부에 형성된 패턴가 상기 폴딩부에 형성된 패턴의 간격이 동일하거나, 상기 평면부에 형성된 패턴보다 상기 폴딩부에 형성된 패턴의 간격이 더 조밀하게 형성되며, 스트라이프의 방향은 폴딩 라인을 따라 형성될 수 있다.

또한, 상기 충격 보상용 패턴층은, 습식 에칭(Wet Etching), 레이저 패터닝(Laser Patterning), 블라스팅(Blasting), Roller Stamping 공정 중 어느 하나, 또는 레이저 패터닝 후 습식 에칭 공정, 블라스팅 후 습식 에칭 공정 및 Roller Stamping 후 습식 에칭 공정 중 어느 하나에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 플렉시블 커버 윈도우는, 상기 충격 보상용 패턴층이 형성된 글래스 기판의 앞면 측에 완충수지층이 형성되고, 상기 완충수지층 상에 커버 글래스 기판이 형성될 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 상기 충격 보상용 패턴층의 패턴에는 투명수지재가 충진될 수 있다.

또한, 상기 충격 보상용 패턴층의 상층에는 상기 투명수지재 상에 투명수지층이 형성되되, 상기 투명수지재와 투명수지층은 같은 재료로 동일한 공정에 의해 연속적으로 형성되거나, 상기 투명수지재와 투명수지층은 같은 재료 또는 다른 재료로 순차적인 공정에 의해 연속적으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 투명수지층은, 상기 글래스 기판의 앞면 측 및 뒷면 측, 또는 앞면 측, 뒷면 측 및 측면의 전면(Total Surface)에 형성될 수 있다.

또한, 상기 투명수지층은, 상기 글래스 기판의 뒷면 측에 형성된 투명수지층과 상기 글래스 기판의 앞면 측에 형성된 투명수지층은 동일한 소재로 형성되거나, 상기 글래스 기판의 뒷면 측에 형성된 투명수지층이 상기 글래스 기판의 앞면 측에 형성된 투명수지층보다 상대적으로 소프트(Soft)한 소재로 형성될 수 있다.

본 발명에서 상기 투명수지재 및 투명수지층은, OCR(Optical Clear Resin)로 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 플렉시블 커버 윈도우 일면 또는 양면에는, 기능성 코팅층이 더 형성될 수 있으며, 상기 기능성 코팅층은, 단일층 또는 다층으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 커버 윈도우의 앞면에 형성된 기능성 코팅층이 다층으로 형성된 경우, 상층으로 갈수록 상대적으로 하드(Hard)한 소재로 형성될 수 있으며, 여기에서, 최상층에 형성된 상기 기능성 코팅층은 AF 또는 AR 기능이 부여된 것을 특징으로 한다.

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

본 발명은 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것으로서, 글래스 기판 상에 충격 보상용 패턴층을 구현하여, 충격력을 분산시켜 내충격성을 개선시키고, 강도 특성 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 커버 윈도우에 관한 것이다.

즉, 글래스 기판의 전면(Total surface)에 충격 보상용 패턴층을 구현함으로써, 유효두께의 감소효과, 펜드랍(Pen-Drop) 충격 시에 패턴 사이로 충격이 분산되어 펜드랍에 대한 강성을 증가시켜, 강도 특성 및 폴딩 특성을 동시에 만족시키게 된다.

또한, 본 발명은 글래스와 수지재와의 복합 재료로 구현되어, 글래스의 질감은 최대한 유지하면서 수지재에 의한 유연성, 복원력, 탄성력 및 강도 특성은 보강되도록 하며, 특히 수지재에서 펜드랍과 같은 충격을 흡수하여 내충격성을 더욱 개선시키고 충격 보상용 패턴층이 외부 시인되지 않도록 하는 복합 재료로 구현된 플렉시블 커버 윈도우를 제공하도록 한 것이다.

또한, 글래스 기판 사이에 완충수지층을 전면(Total Surface)에 형성함으로써 펜드랍과 같은 충격력을 흡수 또는 외부로 효과적으로 전달시킴으로써, 펜드랍 강도 특성을 더욱 개선시킬 수 있도록 하는 것이다.

또한, 본 발명은 기존의 플렉시블 커버 윈도우에 있어서 폴딩 특성을 개선시키기 위해 폴딩 영역을 슬리밍하게 형성하는 공정에 비해, 글래스 기판의 전 영역에 패터닝 공정을 수행하는 것으로서, 얼라인 공정과 같은 시간이 많이 걸리는 공정이 필요없게 되어 생산성이 뛰어난 효과가 있다.

또한, 기존의 폴딩 영역이 슬리밍된 커버 윈도우에서 발생하는 평면 영역과 폴딩 영역에서의 글래스의 두께 차이로 인한 응력 발생을 해소할 수 있으며, 이에 따른 내충격성을 향상시킬 뿐만 아니라, 화면 왜곡이나 해상도 저하를 최소화할 수 있어 고품질의 플렉시블 디스플레이를 제공할 수 있는 장점이 있다.

도 1 - 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 단면 모식(a), 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우를 아웃폴딩한 단면 모식도(b).
도 2 - 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 단면 모식도(a), 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우를 아웃폴딩한 단면 모식도(b).
도 3 - 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 단면 모식도.
도 4 - 본 발명에 따른 충격 보상용 패턴층 형성을 위한 마스크의 다양한 실시예를 나타낸 모식도.
도 5 - 도 4의 다양한 마스크를 이용하여 글래스 기판 상에 충격 보상용 패턴층이 형성된 상태를 나타낸 모식도.
도 6 내지 도 9 - 본 발명의 다양한 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 단면 모식도.
도 10 - 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우의 펜드랍 특성을 나타낸 데이타(a), 종래의 플렉시블 커버 윈도우의 펜드랍 특성을 나타낸 데이타(b).

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 단면 모식(a), 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우를 아웃폴딩한 단면 모식도(b)이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 단면 모식도(a), 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우를 아웃폴딩한 단면 모식도(b)이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 단면 모식도이고, 도 4는 본 발명에 따른 충격 보상용 패턴층 형성을 위한 마스크의 다양한 실시예를 나타낸 모식도이고, 도 5는 도 4의 다양한 마스크를 이용하여 글래스 기판 상에 충격 보상용 패턴층이 형성된 상태를 나타낸 모식도이고, 도 6 내지 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우에 대한 단면 모식도를 나타낸 것이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우의 펜드랍 특성을 나타낸 데이타(a)이고, 종래의 플렉시블 커버 윈도우의 펜드랍 특성을 나타낸 데이타(b)이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플렉시블 커버 윈도우(100)는, 플렉시블 디스플레이의 평면 영역에 대응하여 형성된 평면부(P)와, 상기 평면부(P)에 이어져 형성되며, 플렉시블 디스플레이의 폴딩 영역에 대응하여 형성된 폴딩부(F)를 포함하는 플렉시블 커버 윈도우(100)에 있어서, 글래스 기판(110)과, 상기 글래스 기판(110) 상에 형성되는 충격 보상용 패턴층(120)을 포함하며, 상기 충격 보상용 패턴층(120)의 높이는 상기 평면부(P) 및 폴딩부(F) 전 영역에 형성되며, 상기 글래스 기판(110)의 두께에 대해 절반 이하로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 폴딩 특성 및 강도 특성이 유지되도록 하여, 디스플레이 패널의 전면에 형성되어 디스플레이 패널을 보호하고, 플렉시블 디스플레이의 경우 폴딩 특성 및 강도 특성은 유지되도록 하는 커버 윈도우(100)를 제공하며, 또한 본 발명에 따른 커버 윈도우(100)는 CPI(Clear Polyimide) 커버 위에 배치되어 CPI 커버 보호용으로도 사용할 수 있다.

여기에서 디스플레이의 폴딩 영역은 디스플레이가 반으로 접히는 영역이나 구부려지는 영역을 말하며, 이 영역에 대응되어 커버 윈도우(100)가 폴딩되는 영역을 본 발명에서는 커버 윈도우(100)의 폴딩부(F)라 하고, 폴딩부(F)를 제외한 부분 즉, 디스플레이의 평면 영역에 대응하여 커버 윈도우(100)의 평면부(P)라 한다.

본 발명에서의 디스플레이의 폴딩은 인폴딩(in-folding) 또는 아웃폴딩(out-folding)을 모두 포함하며, 인폴딩 동작되거나, 인폴딩 및 아웃폴딩 양쪽 다 동작될 수 있는 플렉시블 디스플레이에 적용될 수 있다.

본 발명은 글래스 기반 재료로 형성된 것으로서, 글래스 기판(110)과, 상기 글래스 기판(110) 상에 형성된 충격 보상용 패턴층(120)으로 형성된다.

상기 충격 보상용 패턴층(120)은 상기 글래스 기판(110)의 일면 또는 양면에 형성될 수 있으며, 상기 글래스 기판(110)을 건식 또는 습식 식각하여 주기적 또는 비주기적인 패턴이 연속적으로 형성된 것이다.

즉, 기존의 커버 윈도우(100)의 폴딩 특성을 강화하기 위해서 폴딩 영역을 슬리밍하게 식각하는 것이 아니라, 본 발명은 글래스 기판(110)의 일면 또는 양면을 전체적으로 패터닝하여 소정의 패턴층을 형성하는 것이다.

일반적으로 글래스 재질을 이용하여 플렉시블 커버 윈도우(100)를 구현하고자 하는 경우, 글래스 기판(110)의 두께가 얇아야 하고 강도 특성을 확보하기 위해서는 일정 두께 이상이어야 한다.

예컨대 폴딩 시 곡률반경이 최소 0.5mm 이상을 만족하여야 하는 경우, 커버 윈도우(100)의 두께는 200㎛ 이하, 바람직하게는 20~100㎛로 형성될 수 있으며, 이 경우 펜드랍(Pen-Drop)과 같이 단면적이 좁은 물체가 상기 글래스 기판(110)의 상면(앞면)에 충격이 가해지는 경우, 펜드랍 접촉부를 중심으로 글래스 기판(110) 전체의 변형 및 파손이 가해질 수 있다.

기존의 슬리밍된 폴딩 영역을 갖는 커버 윈도우(100)의 경우, 그 부분의 두께가 특히 얇아 펜드랍 특성이 매우 취약할 뿐만 아니라, 폴딩 영역과 평면 영역 간의 두께 차이로 인한 응력 차이가 발생하여 글래스 기판(110)의 웨이브니스(Waveness) 등의 문제가 함께 플러스되어, 내충격성에 매우 취약한 단점이 있다.

본 발명은 상기의 펜드랍 특성 개선을 통한 내충격성 향상, 그와 동시에 폴딩 특성 및 강도 특성을 향상시키기 위해 충격 보상용 패턴층(120)을 글래스 기판(110)의 일면 또는 양면에 전체적으로 즉, 평면부(P) 및 폴딩부(F) 전 영역에 형성한 것이다.

즉, 글래스 기판(110) 상에 펜드랍 충격이 가해지는 경우, 그 충격력은 상기 글래스 기판(110)의 내부로 전달되어 충격 보상용 패턴층(120)에 부딪히거나 흡수되어 그 충격력이 분산되거나 흡수될 수 있도록 하는 것이다.

또한 본 발명은 글래스 기판(110) 전체적으로 충격 보상용 패턴층(120)이 형성되므로 두께 차이로 인한 응력 차이를 해소할 수 있어, 이에 따른 내충격성을 향상시키고, 화면 왜곡이나 해상도 저하를 최소화할 수 있어 고품질의 플렉시블 디스플레이를 제공할 수 있다.

일반적으로 펜드랍 충격력은 글래스 기판(110)의 뒷면(충격이 가해지는 반대면)에 더욱 취약하므로, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예로는 상기 글래스 기판(110)의 뒷면에 본 발명에 따른 충격 보상용 패턴층(120)이 형성될 수 있다.

이에 의해 상기 글래스 기판(110)의 앞면으로부터 전달된 충격력은 글래스 기판(110)의 내부로 전달되어 불연속적으로 형성된 충격 보상용 패턴층(120)에 의해 그 충격력이 분산되거나 흡수될 수 있도록 한 것이다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 충격 보상용 패턴층(120)은 상기 글래스 기판(110)의 양면 즉, 앞면과 뒷면에 형성될 수도 있으며, 이 또한 충격을 받는 접촉부를 포함하는 면인 앞면에 형성된 상기 충격 보상용 패턴층(120)에 의해 1차적으로 충격력이 흡수될 수 있도록 하고, 글래스 기판(110) 내부로 전달된 충격력은 뒷면에 형성된 충격 보상용 패턴층(120)에 흡수될 수 있도록 하는 것이다.

이러한 충격 보상용 패턴층(120)은 상술한 바와 같이 글래스 기판(110)의 폴딩부(F) 및 평면부(P) 전 영역에 형성되는 것으로서, 기존의 폴딩 특성 확보를 위해 폴딩부(F)를 슬리밍하게 하는 작업시 필요한 얼라인 공정 등이 필요없게 되어 전체적인 공정을 단순화시킬 수 있다.

그리고 본 발명에서의 충격 보상용 패턴층(120)의 높이는 상기 글래스 기판(110)의 두께에 대해 절반 이하로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 글래스 기판(110)의 두께에 대해 10~30% 범위로 상기 충격 보상용 패턴층(120)의 높이가 형성되는 것이 바람직하다.

상기의 범위보다 높이가 더 낮은 경우, 충격력 분산의 효과가 미미하며, 이보다 더 높은 경우에는 유효 두께의 감소로 전체적인 강도 특성을 저하시키게 된다.

또한 상기 폴딩부(F)에 형성된 충격 보상용 패턴층(120)의 패턴 밀집도와 상기 평면부(P)에 형성된 충격 보상용 패턴층(120)의 패턴 밀집도는 동일하거나 거의 비슷하게 형성될 수 있다.

또한 필요에 의해 상기 폴딩부(F)에 형성된 충격 보상용 패턴층(120)의 패턴 밀집도가 상기 평면부(P)에 형성된 충격 보상용 패턴층(120)의 패턴 밀집도보다 더 조밀하게 형성될 수도 있다.

구체적으로는 상기 평면부(P)에 형성된 충격 보상용 패턴층(120)의 패턴 밀집도가 전체 글래스 기판(110)에 대해 10~50% 정도의 밀집도로 형성되었다면, 상기 폴딩부(F)에 형성된 충격 보상용 패턴층(120)의 패턴 밀집도는 이와 같거나 거의 비슷하게 형성되거나, 이보다 높은 20~70% 정도의 밀집도로 형성될 수 있다.

상기 범위보다 상기 폴딩부(F)에 형성되는 충격 보상용 패턴층(120)의 밀집도가 더 높게 되면 강도가 저하될 수 있으므로, 상기의 범위 내에서 패턴 밀집도를 형성하는 것이 바람직하다.

이는 폴딩부(F)에서의 폴딩 특성을 더욱 보완하면서 충격력의 분산 효과를 더욱 증진시키기 위한 것이다.

그리고, 상기 폴딩부(F)에 형성된 충격 보상용 패턴층(120)의 패턴의 높이와 상기 평면부(P)에 형성된 충격 보상용 패턴층(120)의 패턴의 높이가 같거나 거의 비슷하게 형성될 수 있다.

또한, 필요에 의해 상기 폴딩부(F)에 형성된 충격 보상용 패턴층(120)의 패턴의 높이가 상기 평면부(P)에 형성된 충격 보상용 패턴층(120)의 패턴의 높이보다 더 낮게 형성할 수 있다.

즉, 상기 폴딩부(F)에서는 패턴의 밀집도가 더 높은 대신 패턴의 높이를 더 낮게 형성하여 펜드랍 특성과 강도 특성을 동시에 개선시키면서, 더불어 폴딩 특성 또한 개선시킬 수 있도록 하는 것이다.

이러한 상기 충격 보상용 패턴층(120)은, 구형, 각뿔, 원뿔, 다각 기둥, 원기둥 형상 중 어느 하나 이상의 패턴이 규칙 또는 불규칙적으로 형성될 수 있으며, 각 패턴의 높이 또한 다양하게 형성되어, 상기 글래스 기판(110) 내부로 전달되는 충격력의 분산이 효과적으로 이루어지도록 한다.

또한, 상기 충격 보상용 패턴층(120)의 패턴은 내측 수평단면적보다 외측 수평단면적이 더 넓게 형성된 것으로서, 즉 글래스 기판(110)의 뒷면에 가까울수록 수평단면적이 더 넓게 형성되어 상기 글래스 기판(110) 내부로 전달된 충격력이 외부로 효과적으로 발산되도록 하는 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예로 상기 충격 보상용 패턴층(120)의 패턴이 폴딩부(F)에서 더 조밀하게 형성되고, 더 높이가 낮게 형성된 것을 도시한 것이다.

이러한 충격 보상용 패턴층(120)은, 습식 에칭(Wet Etching), 레이저 패터닝(Laser Patterning), 블라스팅(Blasting), Roller Stamping 공정 중 어느 하나, 또는 레이저 패터닝 후 습식 에칭 공정, 블라스팅 후 습식 에칭 공정 및 Roller Stamping 후 습식 에칭 공정 중 어느 하나에 의해 형성될 수 있다. 여기에서, Roller Stamping 공정은 Glass Drawing Tower에서 Glass 성형시 Hot pattern roller stamping에 의해 충격 보상용 패턴층을 형성하는 것이다.

즉, 포토레지스트나 DFR을 상기 글래스 기판(110) 상에 형성하고, 패터닝한 후, 이를 식각 마스크로 하여 습식 에칭, 레이저 패터닝, 블라스팅, Roller Stamping 공정 중 어느 하나, 또는 레이저 패터닝 후 습식 에칭, 블라스팅 후 습식 에칭 공정, Roller Stamping 후 습식 에칭 공정 중 어느 하나를 수행하는 것이다.

상술한 바와 같이 상기 충격 보상용 패턴층(120)은 상기 평면부(P) 및 폴딩부(F) 전 영역에 형성되므로, 별도의 마스킹 얼라인 공정이 필요없으며, 상기 글래스 기판(110)의 두께에 대해 절반 이하로 형성될 수 있도록 상기의 에칭 공정 조건을 조절하여 구현한다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 충격 보상용 패턴층(120)은 스트라이프 패턴(Stripe Pattern) 또는 스트라이프 앤 스페이스 패턴(Stripe and Space Pattern)이 반복적으로 형성될 수 있다.

여기에서 상기 충격 보상용 패턴층(120)은 상기 평면부(P)에 형성된 패턴과 상기 폴딩부(F)에 형성된 패턴의 간격이 동일하거나 거의 비슷하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 충격 보상용 패턴층(120)은 상기 평면부(P)에 형성된 패턴보다 상기 폴딩부(F)에 형성된 패턴의 간격이 더 조밀하게 형성될 수 있으며, 상기 스트라이프의 방향은 폴딩 라인을 따라 형성되도록 하여, 펜드랍 특성, 강도 특성 및 폴딩 특성을 보완할 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 충격 보상용 패턴층(120) 형성을 위한 마스크의 다양한 실시예를 나타낸 모식도이 고, 도 5는 도 4의 다양한 마스크를 이용하여 글래스 기판(110) 상에 충격 보상용 패턴층(120)이 형성된 상태를 나타낸 모식도이다.

도 4(a)는 스트라이프 패턴이 형성된 마스크로, 이를 식각 마스크로 하여 상기의 에칭 공정을 수행하는 경우, 도 5(a)와 같이 글래스 기판(110)의 일면에 스트라이프 패턴이 형성된 것이다.

도 4(b)는 스트라이프 앤 스페이스 패턴이 형성된 마스크로, 이를 식각 마스크로 하여 상기의 에칭 공정을 수행하는 경우, 도 5(b)와 같이 글래스 기판(110)의 일면에 스트라이프 앤 스페이스 패턴이 형성된 것이다.

도 4(c)는 원형 패턴이 형성된 마스크로, 이를 식각 마스크로 하여 상기의 에칭 공정을 수행하는 경우 도 5(c)와 같이 글래스 기판(110)의 일면에 원형(구형) 패턴이 형성된 것이다.

이와 같이 글래스 기판(110) 상에 충격 보상용 패턴층(120)을 형성함으로써, 충격력을 분산시키고, 전체적으로 글래스 기판(110)의 두께는 감소하지 않았지만 유효 두께는 감소시킴으로써, 펜드랍에 대한 내충격성 개선, 폴딩 특성 및 전체적인 강도 증가 특성에 기여하게 된다.

또한 본 발명의 다른 실시예로, 상기 충격 보상용 패턴층(120)이 형성된 글래스 기판(110)의 앞면 측에 완충수지층(150)이 형성되고, 상기 완충수지층(150) 상에 커버 글래스 기판(160)이 형성된 것을 특징으로 한다.

즉, 글래스 기판(110) 사이에 완충수지층(150)이 형성되고, 뒷면 측의 글래스 기판(110) 상에는 충격 보상용 패턴층(120)이 형성된 것이다.

이에 의해 앞면 측에 충격이 가해지는 경우 상기 완충수지층(150)에 의해 1차적으로 충격력이 흡수되고, 상기 충격 보상용 패턴층(120)에 의해 2차적으로 충격력을 흡수할 수 있도록 하는 것이다.

이 경우 전체적으로 커버 글래스 기판(160) 및 글래스 기판(110)의 두께는 더 얇게 형성되어도 무방하며, 펜드랍에 대한 내충격성 개선, 폴딩 특성 및 전체적인 강도 증가 시키게 된다.

한편 본 발명에 따른 상기 충격 보상용 패턴층(120)의 패턴에는 투명수지재(130)가 충진되어, 디스플레이 패널의 전면(Total Surface)에 빈 공간없이 접합되는 것을 특징으로 한다.

상기 충격 보상용 패턴층(120)에 투명수지재(130)가 충진되어, 전체적으로 두께가 균일한 커버 윈도우(100)를 제공하게 되며, 디스플레이 패널의 전면에 접합시 빈 공간(공기층)이 존재하지 않도록 하여 시인성 및 접합성이 개선되도록 한다.

상기 투명수지재(130)는 글래스의 굴절율(1.5)과 거의 동일한 OCR(Optical Clear Resin)과 같은 투명 수지를 사용하며, 예컨대 아크릴, 에폭시, 실리콘, 우레탄, 우레탄합성물, 우레탄아크릴 합성물, 하이브리드졸겔, 실록산계 등을 사용할 수 있다. 상기 투명수지재(130)의 성질에 따라 이를 다양한 조합으로 혼합하여 강도 및 탄성 보강을 위해 사용될 수 있다.

또한, 상기 충격 보상용 패턴층(120)의 상층에는 상기 투명수지재(130) 상에 투명수지층(140)이 형성되되, 상기 투명수지재(130)와 투명수지층(140)은 같은 재료로 동일한 공정에 의해 연속적으로 형성되거나, 상기 투명수지재(130)와 투명수지층(140)은 같은 재료 또는 다른 재료로 순차적인 공정에 의해 연속적으로 형성될 수 있다.

즉, 상기 투명수지재(130)와 투명수지층(140)은 동일 공정에 의해 동시에 형성되거나, 필요시 다른 공정에 의해 별도의 공정으로도 형성될 수 있으며, 특별한 기능성을 부여하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.

상기 투명수지층(140)은 상기 글래스 기판(110)의 앞면 측 및 뒷면 측에 형성되거나, 상기 글래스 기판(110)의 앞면 측, 뒷면 측 및 측면의 전면(Total Surface)에 형성될 수 있으며, 상기 글래스 기판(110)의 뒷면 측에 형성된 투명수지층(140)과 상기 글래스 기판(110)의 앞면 측에 형성된 투명수지층(140)은 동일한 소재로 형성되거나, 상기 글래스 기판(110)의 뒷면 측에 형성된 투명수지층(140)이 상기 글래스 기판(110)의 앞면 측에 형성된 투명수지층(140)보다 상대적으로 더 소프트(Soft)한 소재로 형성될 수도 있다.

이는 사용자가 터치하는 부분에 상대적으로 하드(hard)한 소재로 투명수지층(140)을 형성함으로써, 내구성이 유지되도록 한다.

또한, 이는 인폴딩 또는 아웃폴딩 방식에 따라 폴딩되어 접혀지는 쪽은 더 하드한 소재로 형성시키고, 늘어나는 부분은 상대적으로 소프트한 소재로 형성시켜, 늘어지는 부분에서의 크랙을 최소화할 수 있도록 한 것이다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 충격 보상용 패턴층(120)에 투명수지재(130)를 충진하고, 그 상층으로 투명수지층(140)을 형성한 것을 도시한 것이다.

도 6(a)는 글래스 기판(110)의 뒷면에 충격 보상용 패턴층(120)을 형성하고, 상기 충격 보상용 패턴층(120)에 투명수지재(130)를 충진한 후, 상기 글래스 기판(110) 상의 투명수지재(130) 상측에 투명수지층(140)을 형성한 것이다. 도 6(b)는 도 6(a)의 커버 윈도우(100)를 아웃폴딩한 것을 나타낸 모식도이다.

도 7(a)는 글래스 기판(110)의 뒷면에 충격 보상용 패턴층(120)을 형성하고, 상기 충격 보상용 패턴층(120)에 투명수지재(130)를 충진한 후, 상기 글래스 기판(110) 상의 투명수재재 상측에 투명수지층(140)을 형성한 것이다. 그리고 상기 글래스 기판(110)의 앞면에 완충수지층(150)을 형성하고, 그 상층에 커버 글래스 기판(160)을 형성한 것이다.

도 8은 상기 도 6과 도 7의 실시에에서 상기 글래스 기판(110) 또는 상기 커버 글래스 기판(160)의 앞면 측에도 투명수지층(140)을 형성한 것으로 도시한 것으로, 상술한 바와같이, 앞면 측에 형성된 투명수지층(140)이 뒷면 측에 형성된 투명수지층(140)보다 더 하드한 소재로 형성되게 된다.

도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명은 글래스와 수지재와의 복합 재료로 구현되어 글래스의 질감은 최대한 유지하면서 수지재에 의한 유연성, 복원력, 탄성력 및 강도 특성은 보강되도록 한다.

특히 본 발명은 상기 글래스 기판(110) 상에 충격 보상용 패턴층(120)을 형성하고, 상기 투명수지재(130) 및 투명수지층(140)을 형성함으로써, 펜드랍에 대한 충격력을 더욱 분산 또는 흡수시켜 내충격성을 더욱 개선시키게 된다.

또한, 폴딩부(F)에서의 크랙 발생을 최소화하고, 상기 충격 보상용 패턴층(120)의 형태가 외부에서 시인되는 것을 방지하면서, 상기 투명수지재(130)가 상기 충격 보상용 패턴층(120) 내부로 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, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 커버 윈도우(100) 일면 또는 양면에는 기능성 코팅층(170)이 더 형성될 수 있다. 상기 기능성 코팅층(170)은 상술한 투명수지재(130)와 같이 투명한 소재로 형성되며, 다양한 성질을 가지는 수지를 합성하여 기능성이 부여되도록 한다.

상기 기능성 코팅층(170)은 상기 충격 보상용 패턴층(120)에 투명수지재(130)가 충진된 경우 또는 상기 글래스 기판(110) 전면에 투명수지층(140)이 형성된 경우에 그 상층에 형성될 수 있다. 이는 스프레이, 딥핑, 스핀 코팅 등 공지의 수지 코팅 방법으로 형성할 수 있다.

상기 기능성 코팅층(170)은 단일층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 상기 커버 윈도우(100) 앞면에 형성된 기능성 코팅층(170)은 강도 보강층으로 구현되고, 상기 커버 윈도우(100) 뒷면에 형성된 기능성 코팅층(170)은 탄성 보강층으로 구현될 수 있다.

즉, 커버 윈도우(100) 앞면으로는 터치가 이루어지게 되므로 보다 강도가 보강된 기능성 코팅층(170)이 구현되며, 커버 윈도우(100) 뒷면으로는 디스플레이 패널과의 사이에 완충 작용을 할 수 있도록 탄성이 보강된 기능성 코팅층(170)이 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 코팅층(170)이 다층으로 형성된 경우, 상기 커버 윈도우(100)의 앞면에 형성된 기능성 코팅층(170)은 상층으로 갈수록 상대적으로 하드(Hard)한 소재로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기능성 코팅층(170) 특히 최상층에 형성되는 기능성 코팅층(170)에는 AF(Anti Finger) 또는 AR(Anti Reflective) 기능이 부여되도록 할 수 있으며, 이러한 기능을 갖는 수지를 합성하여 구현하거나, 상기 기능성 코팅층(170)에 다양한 패턴 예컨대 moth eye와 같은 패턴을 형성하여 구현할 수도 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 커버 윈도우(100)는 기본적으로 박판의 글래스 기판(110)의 사용에 따른 강도 및 탄성을 보강하기 위해 기능성 코팅층(170)을 추가로 형성한 것으로, 외부 충격, 터치펜의 압력에 의해서도 커버 윈도우(100)를 보호할 수 있도록 한다.

또한 상기 기능성 코팅층(170)은 폴딩 영역에서의 크랙 발생을 더욱 방지하며, 디스플레이 패널에 접하는 면에서는 커버 윈도우(100)에 탄성력을 보강하여 내충격성이 향상되도록 하고, 비산 방지 기능을 하게 된다.

도 10(a)는 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우의 펜드랍 특성을 나타낸 데이타이고, 도 10(b)는 종래의 두께 0.07T 플렉시블 커버 윈도우의 펜드랍 특성을 나타낸 데이타이다. 펜드랍 테스트는 Ball size 0.5mm, 중량 6.2g의 펜을 이용하였으며, 상기 글래스 기판의 앞면 측 다양한 높이에서 상기 펜을 자유 낙하하여 상기 커버 윈도우가 파손되는 높이를 측정한 것이다.

본 발명의 일실시예로는 도 5에 도시한 바와 같이 글래스 기판(두께 0.1T)의 뒷면에 충격 보상용 패턴층(높이 0.03mm)을 형성하고, 아크릴계 투명수지재(두께 0.01mm)를 충진한 후, 그 상층에 아크릴계 투명수지층(두께 0.01mm)을 형성한 것이다.

도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 커버 윈도우는 11cm의 높이에서 펜드랍 후 파손되었으며, 종래의 플렉시블 커버 윈도우는 6cm의 높이에서 펜드랍 후 파손되었다.

이와 같이 본 발명에 따른 플렉시블 커버 윈도우는 충격력을 분산시켜 펜드랍 특성 개선에 따른 내충격성이 현저히 향상되었으며, 강도 특성 및 폴딩 특성이 확보된 플렉시블 커버 윈도우를 제공할 수 있는 것이다.

100 : 커버 윈도우 110 : 글래스 기판
120 : 충격 보상용 패턴층 130 : 투명수지재
140 : 투명수지층 150 : 완충수지층
160 : 커버 글래스 기판 170 : 기능성 코팅층
P : 평면부 F : 폴딩부

Claims

플렉시블 디스플레이의 평면 영역에 대응하여 형성된 평면부와, 상기 평면부에 이어져 형성되며, 플렉시블 디스플레이의 폴딩 영역에 대응하여 형성된 폴딩부를 포함하는 플렉시블 커버 윈도우에 있어서,
글래스 기판;
상기 글래스 기판의 일면 또는 양면을 식각하여 형성되고, 주기적 또는 비주기적 패턴으로 이루어진 충격 보상용 패턴층;을 포함하고,
상기 충격 보상용 패턴층은 상기 평면부 및 폴딩부 전 영역에 형성되고,
상기 충격 보상용 패턴층의 높이는 상기 글래스 기판의 두께에 대해 절반 이하로 형성되며,
상기 충격 보상용 패턴층의 패턴에는 투명수지재가 충진되고,
상기 충격 보상용 패턴층의 상층에는 상기 투명수지재 상에 투명수지층이 형성되되,
상기 투명수지재와 투명수지층은 같은 재료로 동일한 공정에 의해 연속적으로 형성되거나,
상기 투명수지재와 투명수지층은 같은 재료 또는 다른 재료로 순차적인 공정에 의해 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 1항에 있어서, 상기 충격 보상용 패턴층은,
상기 글래스 기판의 일면 또는 양면에 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 1항에 있어서, 상기 폴딩부에 형성된 충격 보상용 패턴층의 패턴 밀집도와 상기 평면부에 형성된 충격 보상용 패턴층의 패턴 밀집도가 동일하거나,
상기 폴딩부에 형성된 충격 보상용 패턴층의 패턴 밀집도가 상기 평면부에 형성된 충격 보상용 패턴층의 패턴 밀집도보다 상대적으로 더 조밀한 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 1항에 있어서, 상기 폴딩부에 형성된 충격 보상용 패턴층의 패턴의 높이와 상기 평면부에 형성된 충격 보상용 패턴층의 패턴의 높이와 동일하거나,
상기 폴딩부에 형성된 충격 보상용 패턴층의 패턴의 높이가 상기 평면부에 형성된 충격 보상용 패턴층의 패턴의 높이보다 더 낮은 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 1항에 있어서, 상기 충격 보상용 패턴층은,
구형, 각뿔, 원뿔, 다각기둥 및 원기둥 형상 중 어느 하나 이상의 패턴이 규칙 또는 불규칙적으로 동일한 크기 또는 서로 다른 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 5항에 있어서, 상기 충격 보상용 패턴층은,
내측 수평단면적보다 외측 수평단면적이 더 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 1항에 있어서, 상기 충격 보상용 패턴층은,
스트라이프 패턴 또는 스트라이프 앤 스페이스 패턴이 반복적으로 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 7항에 있어서, 상기 충격 보상용 패턴층은,
상기 평면부에 형성된 패턴과 상기 폴딩부에 형성된 패턴의 간격이 동일하거나,
상기 평면부에 형성된 패턴보다 상기 폴딩부에 형성된 패턴의 간격이 더 조밀하게 형성되며,
스트라이프의 방향은 폴딩 라인을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 1항에 있어서, 상기 충격 보상용 패턴층은,
습식 에칭(Wet Etching), 레이저 패터닝(Laser Patterning), 블라스팅(Blasting), Roller Stamping 공정 중 어느 하나,
또는 레이저 패터닝 후 습식 에칭 공정, 블라스팅 후 습식 에칭 공정 및 Roller Stamping 후 습식 에칭 공정 중 어느 하나에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 1항 내지 제 9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 플렉시블 커버 윈도우는,
상기 충격 보상용 패턴층이 형성된 글래스 기판의 앞면 측에 완충수지층이 형성되고, 상기 완충수지층 상에 커버 글래스 기판이 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
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제 1항에 있어서, 상기 투명수지층은,
상기 글래스 기판의 앞면 측 및 뒷면 측,
또는 상기 글래스 기판의 앞면 측, 뒷면 측 및 측면의 전면(Total Surface)에 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 13항에 있어서, 상기 투명수지층은,
상기 글래스 기판의 뒷면 측에 형성된 투명수지층과 상기 글래스 기판의 앞면 측에 형성된 투명수지층은 동일한 소재로 형성되거나,
상기 글래스 기판의 뒷면 측에 형성된 투명수지층이 상기 글래스 기판의 앞면 측에 형성된 투명수지층보다 상대적으로 소프트(Soft)한 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 1항에 있어서, 상기 투명수지재 및 투명수지층은,
OCR(Optical Clear Resin)로 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 15항에 있어서, 상기 플렉시블 커버 윈도우 일면 또는 양면에는,
기능성 코팅층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 16항에 있어서, 상기 기능성 코팅층은,
단일층 또는 다층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 17항에 있어서, 상기 커버 윈도우의 앞면에 형성된 기능성 코팅층이 다층으로 형성된 경우, 상층으로 갈수록 상대적으로 하드(Hard)한 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 18항에 있어서, 최상층에 형성된 상기 기능성 코팅층은 AF 또는 AR 기능이 부여된 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.
제 16항에 있어서, 상기 커버 윈도우 앞면에 형성된 기능성 코팅층은 강도 보강층으로 구현되고, 상기 커버 윈도우 뒷면에 형성되는 기능성 코팅층은 탄성 보강층으로 구현되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 커버 윈도우.