KR102252194B1 - 커버 윈도우 - Google Patents

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Abstract

커버 윈도우에 관한 것이다.
커버 윈도우는 플라스틱 기판, 상기 플라스틱 기판 상에 배치되며, 쇼어(Shore) A 70 내지 90의 경도를 가지는 탄성층, 그리고 상기 탄성층 상에 배치되는 하드 코팅층을 포함한다.

Description

커버 윈도우{COVER WINDOW}
본 발명은 커버 윈도우에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이동 단말기의 디스플레이 표면을 보호하기 위한 커버 윈도우에 관한 것이다.
스마트폰, 태블릿 PC(tablet PC) 등 이동 단말기의 디스플레이 표면을 보호하기 위한 커버 윈도우로 강화 유리가 사용될 수 있다. 그러나, 강화 유리는 외부 충격에 의해 쉽게 깨질 수 있으며, 플렉서블 디스플레이에는 적용이 어려운 단점이 있다.
최근에는 강화 유리의 문제점으로 인해 강화 유리가 아닌 플라스틱 재질로 커버 윈도우를 구현하는 시도들이 이어지고 있다.
한편, 플라스틱 재질로 커버 윈도우를 구현하는 경우, 표면 경도를 증가시키기 위해 경도 9H 정도의 하드 코팅층(hard coating layer)이 결합될 수 있다. 그러나, 수 um의 두께로 형성되는 하드 코팅층으로는 물리적 충격을 완전히 흡수할 수 없어 디스플레이의 메인 기판에 찍힘이 발생할수 있으며, 이는 디스플레이 불량으로 이어질 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 물리적 충격을 흡수하여 디스플레이로 전달되는 것을 방지하는 커버 윈도우를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 커버 윈도우는 플라스틱 기재층, 상기 플라스틱 기재층 상에 배치되며, 쇼어(Shore) A 70 내지 90의 경도를 가지는 탄성층, 그리고 상기 탄성층 상에 배치되는 하드 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 탄성층은 75um 내지 300um의 두께를 가질 수 있다.
상기 탄성층의 연신률(elongation)은 40% 내지 80%를 만족할 수 있다.
상기 탄성층은 실리콘(silicone) 또는 우레탄(urethane) 계열의 고탄성 수지로 형성될 수 있다.
상기 플라스틱 기재층은 폴리카보네이트(PolyCarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethacrylate PMMA), 폴리스티렌(PolyStyrene PS) 또는 이들의 공중합체(copolymer), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PolyEthyleneTerephthalate,PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PolyEthyleneNaphthalate,PEN), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 알릴(allyl) 수지 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 조합으로부터 형성될 수 있다.
상기 플라스틱 기재층은 1mm 내지 3mm의 두께를 만족할 수 있다.
상기 하드 코팅층은 아크릴레이트(acrylate)계, 폴리실라잔(polysilazane)계, 아크릴(acrylic)계, 폴리우레탄(polyurethane)계, 에폭시(epoxy)계 화합물 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 조합으로부터 형성될 수 있다.
상기 하드 코팅층은 10um 내지 250um의 두께를 만족할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 하드 코팅층을 형성하여 커버 윈도우의 표면 경도를 증가시킬 수 있다. 또한, 하드 코팅층과 플라스틱 기재층 사이에 개재된 탄성층을 통해 외부로부터 가해지는 물리적 충격을 흡수시켜 디스플레이로 전달되는 물리적 충격을 최소화함으로써, 찍힘 등 디스플레이의 변형과 이로 인한 불량 발생을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커버 윈도우를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 커버 윈도우에서 탄성층의 성능을 실험하기 위해 사용되는 모양 추를 도시한 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커버 윈도우를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 커버 윈도우는 플라스틱 기재층(100), 플라스틱 기재층(100) 상에 형성되는 턴성층(200), 탄성층(200) 상에 형성되는 하드 코팅(hard coating)층(300) 등을 포함할 수 있다.
플라스틱 기재층(100)은 표시장치의 디스플레이(미도시) 상에 적층 형성됨으로써, 디스플레이에 결합될 수 있다.
플라스틱 기재층(100)은 1mm 내지 3mm의 두께를 만족하며, 투명 수지를 를 이용하여 형성될 수 있다.
예를 들어, 플라스틱 기재층(100)은 폴리카보네이트(PolyCarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethacrylate PMMA), 폴리스티렌(PolyStyrene PS) 또는 이들의 공중합체(copolymer), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PolyEthyleneTerephthalate,PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PolyEthyleneNaphthalate,PEN), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 알릴(allyl) 수지 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 조합으로부터 형성될 수 있다.
탄성층(200)은 플라스틱 기재층(100)의 일면에 적층 형성되며, 탄성을 이용하여 하드 코팅층(300)을 통해 전달되는 물리적 충격이 디스플레이에 전달되는 것을 방지하는 기능을 수행한다.
한편, 물리적 충격을 완충시키기 위하여 탄성층(200)의 탄성을 높일 경우 물리적 충격에 의한 변형은 방지할 수 있으나, 높은 연신률(elongation)로 인해 공정 중 불량 발생률이 높아지거나, 터치 오작동의 발생 가능성이 증가하며, 탄성층(200) 상에 형성되는 하드 코팅층(300)의 크랙(crack)을 유발할 수도 있다.
탄성층(200)의 연신률은 탄성층(400)과 반비례 관계로, 탄성층(200)의 경도를 높일수록 연신률이 감소한다.
아래 표 1은 탄성층(200)의 경도와 연신률 간의 관계를 나타낸 것으로서, 탄성층(200)이 실리콘(silicon)으로 형성되는 경우를 예로 들어 나타낸 것이다.
표 1. 실리콘 탄성층의 경도와 연성률 간의 관계
Figure 112013117189612-pat00001
표 1을 참조하면, 경도가 쇼어(Shore) A 74인 실리콘 A로 탄성층(200)을 형성하는 경우 연신률은 80%이고, 경도가 쇼어(Shore) A 52인 실리콘 B로 탄성층(200)을 형성하는 경우 연신률은 325% 정도이다. 즉, 탄성층(200)의 경도가 증가할수록 탄성층(200)의 연신률은 감소한다.
따라서, 탄성층(200)이 하드 코팅층(300)을 통해 전달되는 물리적 충격을 완충시키는 기능을 수행하면서, 불량 발생률과 터치 오작동의 발생 가능성을 감소시키고 하드 코팅층(300)의 크랙을 방지하기 위해서는, 탄성층(200)의 연신률을 적절하게 제어할 필요가 있다. 탄성층(200)의 연신률은 탄성층(200)의 경도를 제어함으로써 조절될 수 있다.
아래의 수학식 1은 크랙 지수를 나타낸 것이다.
Figure 112013117189612-pat00002
여기서, 크랙 지수는 하드 코팅층(300)의 크랙 발생 지수를 나타내며, 0.7이하일 경우 크랙이 발생하지 않는 것으로 판단한다. 이를 참조하면, 경도가 쇼어(shore) A 74인 실리콘 A로 탄성층(200)을 형성하는 경우 탄성층(200)의 두께가 425um 이하인 경우 하드 코팅층(300)에 크랙이 발생하지 않고, 쇼어(shore) A 52인 실리콘 B로 탄성층(200)을 형성하는 경우 두께와 상관 없이 크랙지수가 0.7을 넘어가 크랙이 발생함을 알 수 있다.
탄성층(200)은 이로 한정되는 것은 아니나, 터치 윈도우를 포함하는 디스플레이에 적용하는 경우, 쇼어(Shore) A 70 내지 쇼어(Shore) A 90의 경도와, 40% 내지 80%의 연신률을 만족할 수 있다. 또한, 탄성층(200)은 75um 내지 300um의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
탄성층(200)은 실리콘(silicone) 또는 우레탄(urethane) 계열의 고탄성 수지로부터 형성될 수 있다.
탄성층(200)은 코팅(coating)과 열경화(thermal curing) 공정을 통해 플라스틱 기재층(100) 상에 형성될 수 있다.
하드 코팅층(300)은 탄성층(200)의 일 면에 형성되며, 경도가 높아 커버 윈도우의 표면 경도를 향상시키는 기능을 수행한다.
하드 코팅층(300)은 고경도의 유기 화합물 또는 유무기 복합 화합물로부터 형성될 수 있다.
예를 들어, 하드 코팅층(300)은 아크릴레이트(acrylate)계, 폴리실라잔(polysilazane)계, 아크릴(acrylic)계, 폴리우레탄(polyurethane)계, 에폭시(epoxy)계 화합물 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 조합으로부터 형성될 수 있다.
하드 코팅층(300)은 유기 화합물 또는 유무기 복합 화합물의 단일층으로 마련되거나, 투명 수지에 유기 화합물 또는 유무기 복합 화합물을 적층 형성하여 형성될 수 있다.
하드 코팅층(300)은 연필 경도 6H 이상으로, 10um 내지 250um의 두께를 만족할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커버 윈도우는 플라스틱 기재층(100) 상에 연필 경도 6H 이상의 고경도 하드 코팅층(300)을 결합함으로써, 표면 경도를 높일 수 있다.
또한, 플라스틱 기재층(100)과 하드 코팅층(300) 사이에 고탄성의 탄성층(200)을 개재함으로써, 탄성층(200)의 탄성을 이용하여 하드 코팅층(300)을 통해 전달되는 물리적 충격이 흡수되도록 할 수 있다. 이에 따라, 물리적 충격이 플라스틱 기재층(100)을 지나 디스플레이로 전달되는 것이 완화되어, 찍힘 등 디스플레이의 변형으로 인한 오동작 또는 불량 발생을 감소시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 커버 윈도우는 액정디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD) 등의 표시장치, 스마트폰, 태블릿(tablet) PC 등의 이동 단말기의 디스플레이에 결합되어 디스플레이 보호용으로 사용될 수 있다.
이하, 실험 예를 통하여 본 발명의 실시 예를 좀더 상세하게 설명한다. 실험 예는 본 발명의 실시 예를 좀더 명확하게 설명하기 위하여 제시한 것에 불과하며, 본 발명의 실시 예가 실험 예로 한정되는 것은 아니다.
실험 예
PC로 마련된 플라스틱 기재층(100) 상에 바 코팅(bar coating) 방식으로 50um, 200um, 500um의 두께로 실리콘 재질이 탄성층(200)을 코팅한다.
다음으로, 100도의 온도 조건에서 열경화 공정을 통해 탄성층(200)을 고형화한다. 또한, 고형화된 탄성층(200) 상에 10um의 하드 코팅층(300)을 코팅하여 커버 윈도우 시편을 마련한다.
다음으로, 커버 윈도우 시편의 상부에서 150g의 모양 추를 낙하시켜 찍힘 여부를 확인한다. 도 2는 실험에 사용된 모양 추를 도시한 것으로서, 모양 추는 원통형상의 몸통과 원추형상의 단부를 포함한다. 또한, 몸통의 직경은 1.1mm 내지 1.4mm이고, 단부의 최소 직경은 0.1mm이다. 또한, 끝단의 경사도는 30도를 만족한다.
또한, 각 커버 윈도우 시편의 하드 코팅층(300) 상에 커트 나이프(cut knife)로 두 개의 평행선을 형성하고, 커버 윈도우를 25mm의 원주반경을 갖도록 휘게하여 크랙(crack) 유무를 확인한다.
아래의 표 2는 실험 결과를 도시한 것이다.
표 2. 실험 결과
Figure 112013117189612-pat00003
위 표 2에서 실리콘 A는 경도가 쇼어(shore) A 74인 탄성층을 나타내고, 실리콘 B는 경도가 쇼어(shore) A 5인 탄성층이다.
위 실험결과를 참조하면, 실리콘 A로 탄성층(200)을 형성하는 경우, 탄성층(200)의 두께가 50um이면 물리적 충격의 흡수율이 떨어져 찍힘이 발생하고, 탄성층(200)의 두께가 500um이면 탄성층(200)과 하드 코팅층(300)의 연신률 차이로 인한 크랙이 발생한다.
또한, 실리콘 B로 탄성층(200)을 형성하는 경우, 높은 탄성으로 물리적 충격의 흡수율이 높아 찍힘이 발생하지 않으나, 탄성층(200)의 높은 연신률로 인해 하드 코팅층(300)과의 연신률 차가 커져 50um에서도 하드 코팅층(300)에 크랙이 발생한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 하드 코팅층을 형성하여 커버 윈도우의 표면 경도를 증가시킬 수 있다. 또한, 하드 코팅층과 플라스틱 기재층 사이에 개재된 탄성층을 통해 외부로부터 가해지는 물리적 충격을 흡수시켜 디스플레이로 전달되는 물리적 충격을 최소화함으로써, 찍힘 등 디스플레이의 변형과 이로 인한 불량 발생을 최소화할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 플라스틱 기재층,
    상기 플라스틱 기재층 상에 배치되며, 쇼어(Shore) A 70 내지 90의 경도를 가지는 탄성층, 그리고
    상기 탄성층 상에 배치되는 하드 코팅층을 포함하고,
    상기 하드 코팅층의 크랙지수는 0.7이하이고,
    상기 크랙지수는 하기 식 1을 만족하는 커버 윈도우.
    [식1]
    Figure 112021501250864-pat00006

    (여기서, "연신률"은 상기 탄성층의 연신률(elongation)로 40% 내지 80%이고, "두께"는 상기 탄성층의 두께로 75um 내지 300um을 갖는다)
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄성층은 실리콘(silicone) 또는 우레탄(urethane) 계열의 고탄성 수지로 형성되는 커버 윈도우.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플라스틱 기재층은 폴리카보네이트(PolyCarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethacrylate PMMA), 폴리스티렌(PolyStyrene PS) 또는 이들의 공중합체(copolymer), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PolyEthyleneTerephthalate,PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PolyEthyleneNaphthalate,PEN), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 알릴(allyl) 수지 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 조합으로부터 형성된 커버 윈도우.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플라스틱 기재층은 1mm 내지 3mm의 두께를 만족하는 커버 윈도우.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하드 코팅층은 아크릴레이트(acrylate)계, 폴리실라잔(polysilazane)계, 아크릴(acrylic)계, 폴리우레탄(polyurethane)계, 에폭시(epoxy)계 화합물 중 적어도 하나 또는 이들의 선택적 조합으로부터 형성되는 커버 윈도우.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하드 코팅층은 10um 내지 250um의 두께를 만족하는 커버 윈도우.
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