KR20180018925A - 윈도우 기판 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

윈도우 기판은 서로 대향하는 제1 면 및 제2 면을 가지며 25 μm 내지 100 μm의 두께를 갖는 유리 기판, 상기 유리 기판의 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 한 면에 제공된 코팅층을 포함한다. 상기 유리 기판은 SiO2, Al2O3 및 Na2O를 포함하되, Al2O3/Na2O는 1 이하이다. 표시 장치는 표시 패널과 상기 윈도우 기판을 포함한다.

Description

윈도우 기판 및 이를 포함하는 표시 장치{WINDOW SUBSTRATE AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 윈도우 기판 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
최근 평판 표시 장치를 이용한 가요성 표시 장치가 개발되고 있다. 상기 평판 표시 장치로는 일반적으로 액정표시소자(LCD: liquid crystal display), OLED(organic light-emitting diode), 전기 영동 표시 장치(EPD; electrophoretic display) 등이 있다.
상기 가요성 표시 장치들은 휘어지고 접히는 특성을 가지는 바, 접거나 마는 것이 가능하며, 이에 따라, 큰 화면을 구현할 수 있으면서도 휴대가 간편하다. 이러한 가요성 표시 장치는 모바일 폰, PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC), 전자 책, 전자 신문 등과 같은 모바일 장비뿐만 아니라 TV, 모니터 등의 다양한 분야에 응용될 수 있다.
본 발명의 목적은 고품질의 윈도우 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 윈도우 기판을 채용한 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판은 서로 대향하는 제1 면 및 제2 면을 가지며 25 μm 내지 100 μm의 두께를 갖는 유리 기판, 상기 유리 기판의 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 한 면에 제공된 코팅층을 포함한다. 상기 유리 기판은 SiO2, Al2O3 및 Na2O를 포함하되, Al2O3/Na2O는 1 이하이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층은 0μm 10 mol% 내지 20 mol% 50μm 이하의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층은 10GPa 이하의 탄성 계수를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층은 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르계 수지, 아크릴레이트계 수지, ABS 수지 및 고무로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판의 반발력과, 상기 유리 기판 및 상기 코팅층의 반발력의 차이는 50% 이내일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판의 Al2O3/Na2O는 0.5 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판은 상기 유리 기판의 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 나머지 한 면에 5.8g의 펜을 제1 높이에서 수직 낙하시킬 때 파손되지 않는 내충격 특성을 가지며, 상기 제1 높이는 4cm 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판은 복수 개로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 서로 인접한 두 유리 기판들 사이에 제공된 광학적으로 투명한 점착제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 복수 개의 유리 기판들에 대응하여, 상기 코팅층들은 복수 개로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판은 상기 제1 면과 상기 제2 면 중 어느 하나에 함몰부를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층은 상기 함몰부를 충진할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층은 상면으로부터 돌출된 돌출부를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 Al2O3는 1 mol% 내지 10 mol%, 상기 Na2O는 10 mol% 내지 20 mol%, 및 상기 SiO2는 55 mol% 내지 70mol%로 함유될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판은 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 한 면으로부터 제1 깊이로 연장되며 제1 압축 응력을 갖는 제1 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 깊이는 1 ㎛ 이상이며, 상기 제1 압축 응력은 600 내지 1200 MPa일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판은 상기 제1 면과 상기 제2 면 중 나머지 한 면으로부터 제2 깊이로 연장되며 제2 압축 응력을 갖는 제2 영역을 포함하며, 상기 제2 깊이와 상기 제2 압축 응력은 상기 제1 깊이와 상기 제1 압축 응력과 서로 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 윈도우 기판은 90% 이상의 투과율을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 윈도우 기판은 변형시 10N 이하의 반발력을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 윈도우 기판의 옐로우 인덱스 변화량은 280nm 내지 360nm의 UVB 광선에 72시간 동안 노출되었을 경우 1.0 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 나머지 한 면에 제공된 커버층을 더 포함할 수 있다. 상기 커버층은 반사 방지층, 오염 방지층, 또는 지문 방지층일 수 있다. 상기 지문 방지층의 경우 사용자의 지문이 커버층 상에 남는 것을 방지한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 윈도우 기판은 적어도 일부가 가요성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 전면으로 영상을 표시하는 표시 패널과, 상기 표시 패널의 전면에 제공된 상기 윈도우 기판을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 패널과 상기 윈도우 사이에 광학적으로 투명한 점착제를 더 포함할 수 있다. 상기 점착제는 500gf/in 이상의 점착력을 가지고, 100 MPa 이하의 저장 탄성률을 가지며, 50% 내지 800%의 크립 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 패널 및 상기 윈도우 기판은 가요성을 갖는 제1 영역과 제1 영역에 인접한 제2 영역을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판은 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판은 상기 제1 면과 상기 제2 면 중 어느 하나에 함몰부를 가질 수 있으며, 상기 함몰부는 상기 제1 영역에 제공될 수 있다.
상기 유리 기판은 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 한 면으로부터 제1 깊이로 연장되며 제1 압축 응력을 갖는 제1 영역을 포함하며, 상기 제1 깊이 및 상기 제1 압축 응력은 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서 서로 다른 값을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 유리 기판의 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 나머지 한 면에 5.8g의 펜을 제1 높이에서 수직 낙하시킬 때 상기 유리 기판이 파손되지 않는 내충격 특성을 가지며, 상기 제1 높이는 3cm 이상일 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면 내구성 및 사용자의 안전이 확보된 윈도우 기판 및 이러한 윈도우 기판을 포함하는 표시 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판을 도시한 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판을 도시한 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 유리 기판 표면으로부터의 거리에 따른 응력 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판을 도시한 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 유리 기판 표면으로부터의 거리에 따른 응력 그래프이다.
도 4는 기존 발명에 따른 유리 기판과 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판의 내충격 특성을 도시한 그래프이다.
도 5는 기존 발명에 따른 윈도우 기판과 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판의 내충격 특성을 도시한 그래프이다.
도 6은 코팅층의 두께에 따른 내충격 특성의 변화량을 파손 높이의 변화량으로 표시한 것이다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판들을 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 사시도이다.
도 9a는 도 1의 I-I'선에 따른 단면도이며, 도 9b는 도 8의 표시 장치를 접었을 때를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 블록도이다.
도 11는 도 10에 있어서 하나의 화소의 회로도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 기존 발명에 따른 표시 장치와 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 내충격 특성을 도시한 그래프이다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 사시도로 표시 영역이 2 개로 제공된 것을 도시한 것이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 평면도로서 경질 영역들과 가요성 영역 및 접이선만을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 16a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 사시도이다.
도 16b는 도 16a의 표시 장치를 접었을 때의 모습을 도시한 사시도이다.
도 17a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 사시도이다.
도 17b는 도 17a의 표시 장치를 말았을 때의 모습을 도시한 사시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 어느 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 상(on)에 형성되었다고 할 경우, 상기 형성된 방향은 상부 방향만 한정되지 않으며 측면이나 하부 방향으로 형성된 것을 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 유리 기판을 포함하는 윈도우 기판에 관한 것이다. 상기 윈도우 기판은 표시 장치에 채용될 수 있는 바, 특히, 표시 패널의 전면에 위치하는 윈도우 패널로 사용될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예들에서는 윈도우 기판으로 지칭한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판의 사용처는 이에 한정되는 것은 아니며, 투명한 절연 기판이 필요한 곳에 전용(轉用)될 수 있는 바, 예를 들어, 상기 표시 장치에서의 소자가 실장되는 베이스 기판이나, 베이스 기판에 대향하는 대향 기판으로도 사용될 수 있다. 또한, 표시 기판 상에 제공되는 터치 스크린 패널의 기판으로 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판(WD)을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판(WD)은 유리 기판(GL)과 상기 유리 기판(GL)의 일 면에 제공된 코팅층(CTL)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의를 위해 윈도우 기판(WD)의 평면 상에서의 형상이 한쌍의 장변과 한쌍의 단변을 갖는 직사각 형상을 가졌다고 가정하고, 상기 장변의 연장 방향을 제1 방향(D1), 상기 단변의 연장 방향을 제2 방향(D2), 상기 장변과 단면의 연장 방향에 수직한 방향을 제3 방향(D3)로 표시하였다. 그러나, 상기 윈도우 기판(WD)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 상기 윈도우 기판(WD)은 직선의 변을 포함하는 닫힌 형태의 다각형, 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 원, 타원, 등, 직선과 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 반원, 반타원, 등 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 윈도우 기판(WD)이 직선으로 이루어진 변을 갖는 경우, 상기 각 형상의 모서리 중 적어도 일부는 곡선으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 윈도우 기판(WD)이 직사각 형상을 가질 때, 서로 인접한 직선 변들이 만나는 부분이 소정 곡률을 가지는 곡선으로 대체될 수 있다. 즉, 직사각 형상의 꼭지점 부분은 서로 인접한 그 양단이 서로 인접한 두 직선 변들에 연결되고 소정의 곡률을 갖는 곡선 변으로 이루어질 수 있다. 상기 곡률은 위치에 따라 달리 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 곡률은 곡선이 시작되는 위치 및 곡선의 길이 등에 따라 변경될 수 있다.
상기 유리 기판(GL)은 제1 면(S1)과 상기 제1 면(S1)에 대향하는 제2 면(S2)을 갖는 판상으로 제공된다. 상기 제1 면(S1)과 상기 제2 면(S2) 사이의 거리는 상기 유리 기판(GL)의 두께로 정의된다.
상기 유리 기판(GL)은 실리케이트를 포함하는 유리 재질로 이루어진다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 재질은 내구성, 표면 평활성, 및 투명도가 우수하도록, 다양한 재료가 더 부가될 수 있다. 예를 들어, 상기 유리 기판(GL)은 알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 보로알루미노실리케이트 등의 재료로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판(GL)은 알칼리 금속이나, 알칼리 토금속 및 이들의 산화물 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 재질은 Al2O3, Na2O, 및 SiO2를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 재질은 B2O3, MgO, CaO, BaO, SnO2, ZrO2, Na2O, SrO 등을 더 포함할 수 있다. 상기 유리 재질을 이루는 재료 중 상기 Al2O3, Na2O, 및 SiO2는 다양한 조성비로 함유될 수 있으며, 예를 들어, Al2O3는 1 mol% 내지 10 mol%, Na2O는 10 mol% 내지 20 mol%, 및 SiO2는 55 mol% 내지 70mol%로 함유될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, Al2O3 및 Na2O는 내충격 특성이 향상되도록 적절한 비로 유리 재질 내에 함유될 수 있다. 예를 들어, Al2O3/Na2O는 1 이하일 수 있다. Al2O3/Na2O 비가 1 10 mol% 내지 20 mol%의 경우, 유리 기판(GL)의 내충격 특성이 약화되며, 약한 충격에도 쉽게 부서질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, Al2O3/Na2O는 0.5일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, Al2O3/Na2O는 0.2 내지 0.5일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, Al2O3/Na2O는 0.3 내지 0.4일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판(GL)의 재료는 상술한 내용에 한정되는 것은 아니며, 다양한 다른 재료 및 다양한 비율로 변경될 수 있다. 상기 유리 기판(GL)은 다른 기존의 유리 기판(GL)에 비해 상대적으로 낮은 탄성률(elastic modulus)를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판(GL)은 가요성(flexibility)을 가질 수 있으며, 이에 따라 구부려지거나(curved), 접히거나(fold), 말릴(rolled) 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 제3 방향(D3)으로 접히거나 말릴 수 있는 바, 즉, 상기 제1 면(S1)의 일부가 상기 제1 면(S1)의 나머지와 서로 마주보는 방향으로 접히거나, 상기 롤링 모드에서 상기 제2 면(S3)의 일부가 상기 제1 면(S1)과 대향하도록 말릴 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 구부려지거나 접히거나 말리는 경우를 폴딩이나 벤딩되었다고 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 유리 기판(GL)은 약 100㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다. 상기 유리 기판(GL)이 100㎛ 10 mol% 내지 20 mol%의 두께를 갖는 경우, 변형에 대한 반발력이 지나치게 커짐으로써 굽힘이 어렵다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판(GL)은 약 25㎛ 내지 약 100㎛의 두께를 가질 수 있다. 약 25㎛ 미만인 경우, 강도가 낮아 공정 시 파손 위험이 있을 수 있다. 그러나, 상기 유리 기판(GL)의 두께는 얇을수록 바람직하며, 강도 및 공정성이 부합되는 한도 내에서는 25㎛ 미만으로 제조될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판(GL)은 약 50㎛ 내지 약 80㎛의 두께를 가질 수 있다. 여기서, 파손되었다고 함은 파괴되거나, 흠 또는 균열이 형성되거나, 흠 또는 균열이 전파되거나, 파단되는 등, 본 발명에 개시된 윈도우 기판(WD)이 의도된 목적에 따라 사용될 수 없는 상태를 의미한다.
결과적으로, 유리 기판(GL)을 포함하는 윈도우 기판(WD)은 상대적으로 작은 곡률 반경으로 구부러지거나 접힐 수 있다.
상기한 바와 같이 작은 두께를 갖는 유리 기판(GL)의 경우, 펜과 같은 좁은 단면적을 갖는 물체가 유리 기판(GL)의 상면을 충격하는 경우, 유리 기판(GL)이 폴딩되며, 폴딩된 내측면인 상면보다 외측면인 배면에 큰 스트레스가 가해질 수 있으며, 상기 스트레스에 의해 유리가 파손되는 굴곡 파괴가 일어날 수 있다. 이러한 굴곡 파괴를 줄이기 위해서는 상기 유리 기판(GL)의 내충격 특성이 개선될 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판(GL)은 내충격 개선을 위해 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화된 유리일 수 있다. 본 발명에 있어서, "이온 교환 공정"이라는 의미는 상기 유리 기판(GL)의 변형점 이하의 온도에서 유리가 동일 원자가의 양이온과 유리의 표면에 또는 그 근처에 위치된 양이온과 교환시키는 것을 의미한다. 예를 들어, 유리 내부의 양이온 (예를 들어, Na+, Li+와 같은 알칼리 금속 양이온)이 외부로부터의 다른 양이온(예를 들어, K+와 같은 양이온)으로 교환되는 것을 의미한다. 상기 이온 교환 공정은 상기 유리의 제1 면 및/또는 제2 면으로부터 특정 깊이로 확장하는 압축 응력 프로파일을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 상기 유리 기판(GL)에 압축 응력이 제공되는 경우, 흠(flaw)이 압축 응력이 0인 기준선과 압축 응력 그래프로 이루어진 영역 내에 존재 하는 한 굽힘에서의 높은 강도를 제공한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판(GL)을 도시한 단면도이다. 도 2b는 도 2a의 유리 기판(GL) 표면으로부터의 거리에 따른 응력 그래프이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상기 유리 기판(GL)은 상기 제1 면(S1)으로부터 제1 깊이(DOL1)로 연장된 제1 영역(RG1)과, 상기 제2 면(S2)으로부터 제2 깊이(DOL2)로 연장된 제2 영역(RG2)과, 상기 제1 영역(RG1)과 상기 제2 영역(RG2) 사이에 위치하는 제3 영역(RG3)을 포함한다.
상기 제1 영역(RG1)에 있어서, 상기 제1 깊이(DOL1)는 외부의 양이온에 의해 유리 기판(GL) 내부의 양이온이 교환된 깊이이다. 이에 따라, 상기 제1 영역(RG1)은 제1 두께(T1)을 갖는다. 상기 제1 영역(RG1)에는 상기 이온 교환에 의해 제1 압축 응력(CS1)이 인가된다. 상기 제1 압축 응력(CS1)은 상기 제1 면(S1)으로부터 제1 깊이(DOL1)까지 소정 함수에 따라 감소하며, 상기 제1 압축 응력(CS1)은 상기 제1 깊이(DOL1)에서 0이 된다. 여기서, 상기 제1 영역(RG1)에 저장된 전체 압축 응력은 상기 제1 면(S1)으로부터의 층의 깊이 방향으로의 특정 함수 하의 면적에 의해 나타낼 수 있다.
상기 제1 영역은 상기 유리 기판(GL)이 폴딩되는 동안에 유리 기판(GL)에 생성되는 인장 응력, 특히 제1 면(S1) 가까이에서 최대값에 도달하는 인장 응력을 상쇄할 수 있다.
상기 제2 영역(RG2)에 있어서, 상기 제2 깊이(DOL2)는 외부의 양이온에 의해 유리 기판(GL) 내부의 양이온이 교환된 깊이이다. 이에 따라, 상기 제2 영역(RG2)은 제2 두께(T2)을 갖는다. 상기 제1 영역(RG1)에는 상기 이온 교환에 의해 제1 압축 응력(CS1)이 인가된다. 상기 제2 압축 응력(CS2)은 상기 제2 면(S1)으로부터 제2 깊이(DOL2)까지 소정 함수에 따라 감소하며, 제2 깊이(DOL2)에서 제2 압축 응력(CS2)이 0이 된다. 상기 제2 영역(RG2)에 저장된 전체 압축 응력 또한 상기 제2 면(S2)으로부터의 층의 깊이 방향으로의 특정 함수 하의 면적에 의해 나타낼 수 있다.
상기 제2 영역은 상기 유리 기판(GL)이 폴딩되는 동안에 유리 기판(GL)에 생성되는 인장 응력, 특히 제2 면(S2) 가까이에서 최대값에 도달하는 인장 응력을 상쇄할 수 있다.
상술한 압축 응력에 관한 함수들은 상기 유리 기판(GL)의 종류, 이온 교환된 이온의 종류, 이온 교환시의 조건 등에 따라 변동될 수 있으나, 상기 제1 면(S1)으로부터 상기 제3 영역(RG3) 방향으로, 상기 제2 면(S2)으로부터 상기 제3 영역(RG3) 방향으로 감소될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의를 위해 상기 두 함수를 직선의 형태로 나타내었다. 그러나, 상기 함수들의 증가나 감소는 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 깊이(DOL1)나 제2 깊이(DOL2)까지 함수값이 일정하거나, 감소하다가 증가하거나, 증가하거나 감소하는 등 다양하게 변경될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 깊이(DOL1) 및/또는 제2 깊이(DOL2)는 상기 유리 기판(GL)의 두께에 따라 달리 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 깊이(DOL1) 및/또는 상기 제2 깊이(DOL2)는 상기 유리 기판(GL)의 두께의 1/3 이하, 또는 1/4 이하로 제공될 수 있다.
상기 외부의 양이온을 제1 이온이라고 하고, 상기 유리 기판(GL) 내부의 양이온을 제2 이온이라고 하면, 상기 제1 이온은 K+ 일 수 있으며, 상기 제2 이온은 Na+나 Li+일 수 있다.
상기 제1 압축 응력(CS1)과 상기 제2 압축 응력(CS2)은 제3 영역(RG3)에 저장된 중심 장력(CT)에 의해 균형을 이루며, 상기 중심 장력(CT)은 인장 응력이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 깊이(DOL1)는 상기 제2 깊이(DOL2)와 실질적으로 동일하다. 또한, 상기 유리 기판(GL)의 상기 제1 면(S1)에의 상기 제1 압축 응력(CS1)은 상기 제2 면(S2)에서의 상기 제2 압축 응력(CS2)과 실질적으로 동일하다. 그 결과, 상기 유리 기판(GL)의 양면에서의 압축 응력은 서로 대칭을 이룬다.
상기 유리 기판(GL)이 접히거나 말리는 경우, 내주면에 해당하는 상기 제1 면(S1) 또는 제2 면(S2)에는 압축 응력이 인가되고, 외주면에 해당하는 상기 제2 면(S2) 또는 제1 면(S1)에는 인장 응력이 인가된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판(GL)에 있어서, 상기 제1 깊이(DOL1) 및/또는 제2 깊이(DOL2)는 각각 약 1㎛ 내지 15㎛ 일 수 있다. 또한, 상기 유리 기판(GL)에 있어서, 화학 강화에 따라 인가되는 제1 압축 응력(CS1) 및 제2 압축 응력(CS2)은 각각 약 600Mpa 내지 약 1200 MPa일 수 있다. 상기 제1 깊이(DOL1)와 제2 깊이(DOL2)가 약 1㎛ 미만으로 제공되는 경우, 및/또는 상기 제1 압축 응력(CS1) 및 상기 제2 압축 응력(CS2)이 범위를 벗어나는 경우, 상기 유리 기판(GL)에 인가되는 인장 응력을 충분히 보상하기 어려우며, 흠에 따른 파손이 발생할 수 있다.
상기 유리 기판(GL)의 제1 면(S1) 또는 제2 면(S2)의 일정 위치에 흠이 발생한 경우, 흠이 압축 응력이 0인 기준선과 압축 응력 그래프로 이루어진 영역 내에 존재하면, 인장 응력이 압축 응력에 의해 보상되므로 이 경우 유리 기판(GL)이 깨지지 않으며, 흠에 의한 파손이 방지된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판(GL)의 두 면에 대한 화학 강화는 대칭적으로 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 비대칭적으로 수행될 수 있다. 특히, 상기 유리 기판(GL)이 특정 방향으로 주로 폴딩되는 경우, 예를 들어, 제1 면(S1)의 양단이 서로 마주보도록 주로 폴딩되는 경우에는 압축 응력은 주로 제1 면(S1)에 인가되고, 인장 응력은 주로 제2 면(S2)에 인가된다. 이 경우, 제1 면(S1)과 제2 면(S2)에 주로 인가되는 응력의 종류가 다를 경우, 이를 보상하기 위한 화학 강화 또한 비대칭적으로 수행될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판(GL)을 도시한 단면도이다. 도 3b는 도 3a의 유리 기판(GL) 표면으로부터의 거리에 따른 응력 그래프이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판(GL)은 제1 영역(S1)과 제2 영역(S2)이 비대칭으로 제공되며, 상기 제1 영역(RG1)의 제1 깊이(DOL1)가 상기 제2 영역(RG2)의 제2 깊이(DOL2)보다 작다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 유리 기판(GL)의 제1 깊이(DOL1)는 도 2a 및 도 2b의 유리 기판(GL)의 제1 깊이(DOL1)에 비해 감소된 값이며, 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 유리 기판(GL)의 제1 압축 응력(CS1)은 도 2a 및 도 2b의 제1 압축 응력(CS1)에 비해 감소된 값을 갖는다. 이와 반대로, 본 발명의 실시예에 따른 유리 기판(GL)의 제2 깊이(DOL2)는 도 2a 및 도 2b의 유리 기판(GL)의 제2 깊이(DOL2)에 비해 증가된 값이며, 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 유리 기판(GL)의 제2 압축 응력(CS2)은 도 2a 및 도 2b의 유리 기판(GL)의 제2 압축 응력(CS2)에 비해 증가된 값을 갖는다.
이에 따라, 만약, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판(GL)의 제2 면(S2)의 일정 위치에 흠이 발생한 경우, 그 흠이 압축 응력이 0인 기준선과 압축 응력 그래프로 이루어진 영역 내에 존재하게 되며, 이 경우 유리 기판(GL)의 손상은 없다. 다시 말해, 외주면에 해당하는 상기 제2 면(S2)에는 흠이 있는 상태에서 인장 응력이 인가되더라도, 제2 압축 응력(CS2)이 이를 충분히 보상할 수 있으며, 이에 따라 유리 기판(GL)의 손상이 방지된다.
이와 같은 화학 강화 처리된 박형의 유리 기판(GL)을 형성하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 유리 기판(GL)은 용융, 슬롯 드로잉, 압연, 리드로잉, 및 플로트 공정 등의 방법 중 적어도 하나로 제조될 수 있다.
예를 들어, 약 100 마이크로미터(μm) 이하의 두께를 가지는 원장 유리 기판(GL)을 준비하여 절단, 면취, 소성 등을 거쳐 소정의 형상으로 가공한 후에 이를 화학 강화 처리할 수 있다.
다른 예로써, 일반적인 두께를 가지는 원장 유리 기판(GL)을 준비한 후에 이를 약 100μm 이하의 두께로 만드는 슬리밍(slimming) 작업을 한 후, 형상 가공 및 화학 강화 처리를 순차적으로 진행할 수도 있다. 이 경우, 상기 슬리밍 작업은 기계적 및/또는 화학적 방법으로 수행될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판(GL)은 유리 모기판을 준비하고, 이온 교환염에 유리 모기판을 담지한 후, 유리 모기판을 가열함으로써 제조될 수 있다. 이하, 이온 교환염에 포함되되 유리 모기판에 포함된 이온과 교체하고자 하는 제1 이온, 유리 모기판에 포함된 이온을 제2 이온으로 설명한다.
먼저 이온 교환으로 화학 강화를 시키고자 하는 유리 모기판을 준비한다.
이후, 상기 유리 모기판이 이온 교환염에 담지된다. 상기 이온 교환염에는 상기 유리 모기판 내의 제2 이온과 교환될 제1 이온이 포함된다. 상기 담지를 통해 상기 유리 모기판의 제1 면과 제2 면에 상기 제1 이온이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 제1 이온은 K+, 상기 제2 이온은 Na+나 Li+일 수 있으며, 상기 제1 및 제2 이온은 각각 KNO3 및 NaNO3의 형태로 제공될 수 있다.
다음으로, 상기 담지된 유리 모기판이 제1 온도로 소정 시간 가열되며, 상기 가열을 통해 상기 제1 면과 상기 제2 면에 제공된 제1 이온이 상기 제1 면과 제2 면을 통해 상기 유리 모기판 내의 확산되고, 유리 모기판 내의 제2 이온과 교환됨으로써, 이온 교환된 유리 기판(GL)이 제조된다. 이에 따라, 원래 모기판에 존재하는 제2 이온은 제3 영역에 그대로 존재하며, 제1 영역 및 제2 영역에 존재하는 제2 이온은 제1 이온과 교환된다.
상기 제1 온도 및 상기 제1 온도를 유지하는 가열 시간은 상기 이온들의 교환 정도에 따라 달리 설정될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 제1 온도는 약 370 ℃ 내지 약 410℃일 수 있으며, 가열 시간은 약 1시간 내지 약 6시간일 수 있다.
상기 유리 모기판은 제1 면과 제2 면 중 어느 한 면의 적어도 일부에 슬리밍될 수 있다. 상기 유리 모기판은 식각액을 이용하여 슬리밍할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 유리 모기판의 두께를 줄일 수 있는 것이면 족하다. 예를 들어, 식각액을 함유한 스폰지를 유리 모기판의 표면에 접촉시키거나, 식각액을 스프레이로 일정 영역에 중복 분사할 수 있다. 또한, 유리 모기판을 식각액에 담지하되 일부 영역이 중복하여 식각액에 담지되도록 유리 모기판의 담지 부분을 조절할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 유리 모기판을 슬리밍하는 단계가 이온 교환 후에 이루어졌으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 유리 모기판을 슬리밍 하는 단계는 상기 유리 모기판이 이온 교환염에 담지되기 전에 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판(GL)에는 추가적인 공정이 수행될 수 있으며, 또한, 적어도 1회 이상 세정될 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 유리 모기판이 이온 교환염에 담지되기 때문에, 그 결과 상기 유리 모기판의 제1 면(S1)과 제2 면(S2)이 이온 교환염에 접촉하며, 유리 기판(GL) 내의 이온이 교환된다. 상기한 과정을 통해 제조된 유리 기판(GL)은 본 발명의 일 실시예에서 확인할 수 있는 바와 같이, 제1 영역(RG1)과 제2 영역(RG2)에서 소정의 깊이 및 압축 응력을 갖는다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판(GL)은 접히거나 말릴 때 인장 응력이 작용하는 면에 흠이 있는 경우에도 손상이 최소화된다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판(GL)이 초박형 기판인 경우, 예를 들어, 100마이크로미터 미만의 두께를 갖는 경우에도, 접히거나 말릴 때 인장 응력에 의한 흠의 발생이나 성장이 감소될 수 있으며, 이에 따른 유리 기판(GL)의 파손의 가능성도 현저하게 저감된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 윈도우 기판(WD)이 상대적으로 작은 두께를 가지는 화학 강화된 유리 기판(GL)을 포함함으로써, 유리 기판(GL)의 굴곡 강성이 낮아지고, 윈도우 기판(WD)이 다소 용이하게 구부러지거나 접힐 수 있다. 그러나, 윈도우 기판(WD)에 가해지는 충격에 의해 유리 기판(GL)이 깨지거나 유리 기판(GL)이 비산될 가능성이 높아지므로, 유리 기판(GL)의 깨짐을 방지하거나 유리 기판(GL)의 비산을 방지하기 위한 대책이 요구된다.
상기 코팅층(CTL)은 유리 기판(GL) 상에 배치될 수 있다. 코팅층(CTL)은 윈도우 기판(WD)의 내충격성을 향상시키고, 유리 기판(GL)이 비산되는 것을 방지하는 기능을 가질 수 있다.
상기 유리 기판(GL)의 제1 면(S1)과 제2 면(S2) 중 어느 한 면에는 코팅층(CTL)이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 코팅층(CTL)은 유리 기판(GL)의 양면들 중에서 표시 패널(미도시)에 대항하는 면 상에 배치될 수 있다. 다시 말해, 코팅층(CTL)은 유리 기판(GL)과 표시 패널 사이에 배치될 수 있다.
상기 코팅층(CTL)은 기능성 코팅층으로서, 유리 기판(GL) 상에 배치될 수 있다. 상기 코팅층(CTL)은 윈도우 기판(WD)의 내충격성을 향상시키고, 유리 기판(GL)이 비산되는 것을 방지하는 기능을 가질 수 있다. 상기 코팅층(CTL)은 유리 기판(GL)의 일부에 충격이 가해지는 경우에 상기 충격에 의해 유리 기판(GL)에 발생되는 인장 응력을 상쇄하여 유리 기판(GL)이 깨지는 것을 방지하고, 유리 기판(GL)이 깨지는 경우에 발생하는 충격 에너지를 흡수하여 미세한 유리 파편이 비산하는 것을 방지할 수 있다. 이를 위해, 코팅층(CTL)은 상기 충격 에너지를 흡수할 수 있도록 탄성 재질을 가질 수 있고, 구부러지거나 접힐 수 있도록 유연한 재질을 가질 수 있다. 또한, 유리 기판(GL)에 직접 접촉하므로 유리 기판(GL)과의 양호한 밀착성이 요구될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 코팅층(CTL)은 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르계 수지, 아크릴레이트계 수지, ABS 수지(acrylonitrile-butadiene-styrene resin) 및 고무로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 코팅층(CTL)은 폴리우레탄(polyurethane; PU)으로 구성되거나, 상기 폴리우레탄에 고무를 추가하거나 또는 아크릴 단량체(acrylic monomer)를 추가한 것으로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층(CTL)은 약 2 내지 약 4GPa의 영률을 가질 수 있는 바, 상기 영률은 상술한 코팅층(CTL)의 재료를 달리 사용함으로써 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층(CTL)은 유리 기판(GL)에 직접 결합될 수 있다. 상기 코팅층(CTL)은 유리 기판(GL) 상에 코팅 방식을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 코팅층(CTL)은 슬립(slip) 코팅, 바(bar) 코팅, 스핀(spin) 코팅 등을 이용하여 유리 기판(GL) 상에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층(CTL)은 유리 기판(GL)의 전면(全面)에 대응되도록 형성될 수 있다.
상기 코팅층(CTL)은 약 0μm 10 mol% 내지 20 mol% 약 50μm 이하의 두께를 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층(CTL)은 약 1 μm 내지 30 μm의 두께를 가질 수 있으며, 다른 실시예에 있어서, 3μm 내지 약 12μm의 두께를 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 코팅층(CTL)은 3 μm 내지 10 μm의 두께를 가질 수 있다. 상기 코팅층(CTL)이 제공되지 않는 경우 미세한 유리 파편의 비산 시에 발생되는 충격 에너지를 충분히 흡수하지 못할 수 있으며 50 μm 10 mol% 내지 20 mol%의 두께를 가지는 경우, 코팅층(CTL)의 굴곡 강성이 증가할 수 있고, 충격에 의한 유리 기판(GL)의 변형 정도가 증가하여 유리 기판(GL)에 발생되는 인장 응력이 증가할 수 있다.
상기 코팅층(CTL)은 유리 기판(GL)보다 작은 탄성 계수를 가질 수 있다. 전술한 바와 같이, 코팅층(CTL)은 유리 기판(GL)이 비산하는 경우에 발생되는 충격 에너지를 흡수할 수 있도록 탄성 재질을 가질 수 있다. 또한, 상기 수학식 1과 같이, 코팅층(CTL)의 굴곡 강성은 코팅층(CTL)의 탄성 계수에 비례하므로, 코팅층(CTL)이 유리 기판(GL)보다 작은 탄성 계수를 가짐으로써, 코팅층(CTL)이 윈도우 기판(WD)의 가요성 특성에 영향을 미치지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 코팅층(CTL)의 탄성 계수는 약 10 GPa 보다 작을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 코팅층(CTL)의 탄성 계수는 1 GPa 내지 약 5GPa일 수 있고, 다른 실시예에서는 약 2GPa 내지 4GPa 일 수 있다. 예를 들어, 코팅층(CTL)에 직접 결합되는 유리 기판(GL)은 약 70GPa 정도의 탄성 계수를 가질 수 있다. 코팅층(CTL)이 약 1GPa보다 작은 탄성 계수를 가지는 경우에 충격에 의한 유리 기판(GL)의 변형 정도가 증가하여 유리 기판(GL)에 발생되는 인장 응력이 증가할 수 있다. 또한, 코팅층(CTL)이 약 5GPa보다 큰 탄성 계수를 가지는 경우, 미세한 유리 파편의 비산 시에 발생되는 충격 에너지를 충분히 흡수하지 못할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅층(CTL)의 광투과율은 약 90% 이상일 수 있다. 표시 패널의 화소들로부터 방출되는 광은 윈도우 기판(WD)을 통해 사용자에게 시인될 수 있고, 상기 화소들로부터 방출되는 광은 유리 기판(GL)의 전면(全面)에 대응되는 코팅층(CTL)을 통과할 수 있다. 코팅층(CTL)이 충분한 광투과율을 가짐으로써, 표시 패널에서 방출된 광의 휘도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 유리 기판(GL)에 코팅층(CTL)이 제공되는 바, 유리 기판(GL)과, 코팅층(CTL)이 제공된 유리 기판(GL)의 반발력의 차이는 50% 이내일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반발력의 차이는 10% 이내일 수 있다.
예를 들어, 169.4mm×101.2mm 크기를 갖는 70㎛ 두께의 유리 기판(GL)(Gorilla3 Glass)에 있어서, 영률은 69.3GPa이며, 곡률 반경이 5mm인 경우, D는 10mm로 볼 수 있으며, 이때의 반발력은 약 7.6N이며, 상기 유리 기판(GL) 상에 코팅층(CTL)을 형성하되 약 3.8N 이하의 반발력 차이가 나도록 코팅층(CTL)의 재료나 두께 등이 선택될 수 있다.
상기 코팅층(CTL)은, 전술한 바와 같이 윈도우 기판(WD)에 충격이 가해지는 경우에 유리 기판(GL)의 깨짐을 방지함으로써, 윈도우 기판(WD)의 내충격성을 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 윈도우 기판(WD)은 5.8g의 특정 펜(소시에떼 빅(Societe Bic)사의 Fine BiC 펜)을 뚜껑이 덮인 상태에서 기판 면에 수직한 상태에서 높이에 따라 자유 낙하시키는 때를 기준으로 적어도 약 4cm 의 내충격성을 가질 수 있다. 즉, 상기 약 5.8g의 펜을 약 4cm 이하의 높이에서 윈도우 기판(WD)을 향해 낙하시키는 경우에 윈도우 기판(WD)이 깨지지 않을 수 있다. 특정 펜을 이용한 내충격 특성 검사에 대해서는 후술한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기한 구조를 갖는 윈도우 기판(WD)은 200,000회의 폴딩 신뢰성을 갖는 것을 특징으로 한다. 폴딩 신뢰성은 복수회에 걸친 폴딩시에도 파손이 되지 않은 것을 의미하며, 상기 폴딩 신뢰성 검사는 클렘쉘(Clamshell) 폴딩 신뢰성 검사를 이용하여 복수회의 사이클로 수행될 수 있다.
상기 클렘쉘 폴딩 신뢰성 검사는, 윈도우 기판(WD)을 편평한 상태에서 양 단부가 서로 마주보도록 만든 후 다시 편평한 상태로 펴는 단계를 하나의 사이클로 하여, 상기 사이클을 반복하는 형태로 수행된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 윈도우 기판(WD)은 다른 장치, 예를 들어, 표시 장치에 적용될 때 다수 회 폴딩될 수 있으므로, 다수 회 폴딩시의 신뢰성을 확보하기 위한 검사로 수행되었다. 상기 폴딩 검사시 윈도우 기판(WD)은 검사 플레이트 상에 놓인다. 검사 플레이트는 고정 플레이트와 상기 고정 플레이트와 1축 또는 다축 폴딩 기어를 사이에 두고 회전 가능한 회전 플레이트로 이루어져 있다. 상기 폴딩 신뢰성 검사는, 상기 윈도우 기판(WD)을 서로 동일한 평면 상에 놓인 고정 플레이트와 회전 플레이트 상에 놓아 상기 유리 기판(GL)을 편평하게 유지하면서 소정 시간(예를 들어, 약 1초)을 유지하고, 상기 회전 플레이트를 이동시켜 상기 회전 플레이트가 상기 고정 플레이트와 이격된 상태에서 상기 고정 플레이트에 평행이 되도록 한다. 이에 따라, 두 플레이트 사이에는 윈도우 기판(WD)이 소정의 곡률을 가지면서 접힌 상태가 되며, 이 상태에서 다시 소정 시간(예를 들어, 약 1초)를 유지한다. 다음으로, 상기 회전 플레이트를 원 상태로 되돌림으로써 상기 윈도우 기판(WD)을 서로 동일한 평면 상에 놓아 유리 기판(GL)이 초기 상태로 편평해지도록 함으로써 하나의 사이클을 완료한다. 여기서, 상기 폴딩 신뢰성 검사시의 조건은 변경될 수 있다. 상기 회전 플레이트가 상기 고정 플레이트와 이격된 상태에서 상기 고정 플레이트에 평행할 때, 상기 회전 플레이트와 상기 고정 플레이트 사이의 거리는 D이며, D/2는 실질적으로 곡률 반경에 해당한다. 상기 거리 D는 상기 폴딩 기어를 이용하여 약 1 mm 내지 약 10mm로 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 윈도우 기판(WD)의 두께에 따라, 목표하는 곡률 반경에 따라, 화학 강화 후의 압축 응력에 따라 상기 폴딩 신뢰성 검사의 조건이 변경될 수 있다. 또한, 상기 폴딩 검사가 일 방향으로의 폴딩 신뢰성을 검사할 수 있으나, 일 방향 및 이와 반대되는 방향으로의 폴딩 신뢰성을 검사할 수도 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 윈도우 기판(WD)은, 85℃의 온도 및 85%의 습도 조건에서 50,000회에 걸쳐 폴딩되었을 때 파손이 없는 것을 특징으로 한다. 또한, 60℃의 온도 및 93%의 습도 조건에서 50,000회에 걸쳐 폴딩되었을 때 또한 파손이 없는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 윈도우 기판(WD)은 90% 이상의 투과율을 가질 수 있다. 유리 기판(GL) 및/또는 코팅층(CTL)의 재료 및 두께 등을 조절함으로써, 투과율이 조절될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 윈도우 기판(WD)이 표시 장치에 적용되는 경우, 표시 장치로부터의 영상을 최대한 투과시키기 위해 최대한 투과율이 큰 것이 적절하다. 본 발명의 일 실시예에서는 최소 90%의 투과율을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 윈도우 기판(WD)은 옐로우 인덱스 변화량(△YI)이 280nm 내지 360nm의 UVB 광선에 72시간 동안 노출되었을 경우에도 1.0 이하일 수 있다. 윈도우 기판(WD)의 경우, 표시 장치 등 타 장치에 적용되는 경우 UV를 비롯한 직사광선에 노출될 수 있는 바, 그러한 조건에서도 색 변성이 되지 않는 것이 바람직하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판(WD)은 상기 조건을 만족한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 윈도우 기판(WD)은 헤이즈 값이 1.0% 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 윈도우 기판(WD)은 내마모 신뢰성을 갖는 것을 특징으로 한다. 내마모 신뢰성 평가는 직경 20mm의 리베론사(Liberon 社)의 스틸 울(steel wool #0000)을 1.5kgf의 하중으로 유리 기판(GL)의 상면에 대고 밀착하여 분당 45회 왕복하는 방식으로 수행된다. 이때, 상기 스틸 울의 결 방향은 왕복 운동의 방향과 동일하다. 본 내마모 신뢰성 평가는 윈도우 기판(WD)이 표시 장치와 같은 타 장치에 적용되는 경우, 사용에 의한 스크래치 등의 흠이 발생할 수 있는 바, 이를 고려한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판(WD)은 10회의 사이클 동안 스크래치가 발생하지 않았다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 윈도우 기판(WD)은 200,000회의 폴딩 신뢰성을 갖는 것을 특징으로 한다. 폴딩 신뢰성은 복수회에 걸친 폴딩시에도 파손이 되지 않은 것을 의미하며, 상기 폴딩 신뢰성 검사는 폴딩 검사의 형태로 복수회의 사이클로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 상기 유리 기판(GL)은 약 1 내지 약 10mm, 또는 약 1 내지 약 5mm의 곡률 반경을 가질 수 있으며, 이 경우에도 파손이 없는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판(WD)은 용이하게 구부러지거나 접히기 위해서 윈도우 기판(WD)을 구성하는 층들이 상대적으로 작은 굴곡 강성(bending stiffness)을 가져야 한다. 단일층의 굴곡 강성은 아래의 식 1에 따를 수 있다.
[식 1]
Figure pat00001
상기 식 1에서, 상기 BS는 상기 단일층의 굴곡 강성을 의미하고, 상기 E는 상기 단일층의 탄성 계수(elastic modulus)를 의미하며, 상기 TH는 상기 단일층의 두께를 의미할 수 있다.
유리 기판(GL)의 굴곡 강성은 유리 기판(GL)의 두께의 세제곱에 비례한다. 이에 따라, 유리 기판(GL)이 상대적으로 작은 굴곡 강성을 가지기 위해서는 유리 기판(GL)의 두께가 상대적으로 작을 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 윈도우 기판(WD)은 윈도우 기판(WD)의 변형 시 10N 이하의 반발력을 가질 수 있다. 윈도우 기판(WD)은 표시 장치 등에 적용시 복수 회에 걸쳐 폴딩될 수 있으며, 사용자가 상기 윈도우 기판(WD)을 폴딩할 때의 반발력은 사용자가 불편하지 않을 정도인 것이 바람직하다.
상기 유리 기판(GL)의 변형에 대한 반발력은 하기 식 2으로 정의될 수 있다.
[식 2]
Figure pat00002
상기 식 2에 있어서, E는 영률(Young’s Modulus), t는 유리 두께, υ는 프와송비(Poisson rate), w는 유리 기판(GL)의 폭, 및 D는 폴딩 시 서로 마주보는 기판의 양 단부 사이의 간격이다. 상기 폴딩은 w의 폭을 갖는 유리 기판(GL)의 양 단부를 마주보도록 폴딩하는 형태로 이루어진다. 여기서, D는 실질적으로 유리 기판(GL)의 곡률 반경의 2배에 대응할 수 있는 바, 상기 유리 기판(GL)은 약 1 내지 약 10mm, 또는 약 1 내지 약 5mm의 곡률 반경을 가지도록 설정될 수 있으며, 이에 해당되는 D값을 만족하는 것이 바람직하다.
상기 식 2에 의하면, 다른 조건은 동일한 상태에서 유리 기판(GL)의 두께가 약 100㎛이고, D가 10mm일 때의 반발력은 유리 기판(GL)의 두께가 약 70㎛일 때 대비 약 3배의 해당한다.
상술한 반발력은 윈도우 기판(WD)이 폴딩 시 인가되는 응력의 제곱에 비례하며, 상기 폴딩시 인가되는 응력은 다음의 식 3로부터 얻을 수 있다.
[식 3]
Figure pat00003
상기 식 3에 있어서, E는 영률(Young’s Modulus), t는 유리 두께, υ는 프와송비(Poisson rate), w는 유리 기판(GL)의 폭, 및 D는 폴딩 시 서로 마주보는 기판의 양 단부 사이의 간격이다. 상기 폴딩은 w의 폭을 갖는 유리 기판(GL)의 양 단부를 마주보도록 폴딩하는 형태로 이루어진다. 여기서, D는 실질적으로 유리 기판(GL)의 곡률 반경의 2배에 대응할 수 있다.
상술한 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판(WD)은 높은 파괴 강도, 예를 들어, 최소 700MPa (B10)의 파괴 강도를 가질 수 있다. 상기 파괴 강도는 흠(flaw) 크기가 약 3μm가 존재 시에도 파손되지 않는 정도의 강도에 해당할 수 있다. 여기서, B10은 재료의 강도 테스트 시의 Weibull 분포 하위 10%를 나타낸 값을 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 화학 강화를 통해 제1 및 제2 깊이가 13μm, 압축 응력이 750MPa인 70㎛ 두께의 유리 기판(GL)을 곡률 반경 5mm로 폴딩하는 경우의 최소 강도가 약 700MPa에 해당하였다.
상술한 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판(WD)은 높은 내충격 특성을 갖는다.
도 4는 기존 발명에 따른 유리 기판(GL)과 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판(GL)의 내충격 특성을 도시한 그래프이다.
비교예 1과 비교예 2는 기존 발명에 따른 유리 기판(GL)의 내충격 특성이며, 실시예 1은 본 발명에 따른 유리 기판(GL)의 내충격 특성이다. 도 4에 있어서, 각 유리 기판은 모두 베이스 필름 상에 점착제를 이용하여 접착되었으며, 각 유리 기판을 제외한 조건은 모두 동일하게 유지되었다.
상기 베이스 필름은 50μm 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이 사용될 수 있다.
상기 점착제는 상기 베이스 필름과 유리 기판을 부착하기 위한 것이다. 상기 점착제는 유리 기판 밑에 위치하여 상기 베이스 필름과 유리 기판을 하나로 붙여주는 역할과 동시에, 상온 시 베이스 필름과 유리 기판에 발생하는 스트레스를 분산시킨다. 상기 점착제는 유리 기판과 베이스 필름 사이의 박리 현상을 방지하기 위해 상온(25℃) 및 50% 습도 조건 하에서 소정의 점착력, 탄성률, 및 크립 특성을 가질 필요가 있는 바, 상기 점착제의 점착력은 최소 500gf/in일 수 있으며, 저장 탄성률(Storage Modulus)은 최대 100 MPa일 수 있으며, 크립(creep) 특성은 50% 내지 800%일 수 있다.
또한, 비교예 1에서는 Al2O3/Na2O가 1.54인 유리 기판(GL)이 사용되었으며, 비교예 2에서는 Al2O3/Na2O가 1.33인 유리 기판(GL)이 사용되었으며, 실시예 1에서는 Al2O3/Na2O는 0.33인 유리 기판(GL)이 사용되었다. 내충격 특성은 5.8g의 특정 펜(소시에떼 빅(Societe Bic)사의 Fine BiC 펜)을 뚜껑이 덮인 상태에서 기판 면에 수직한 상태에서 높이에 따라 자유 낙하시켜, 파손이 일어난 높이를 측정하는 방식으로 확인되었다.
도 4를 살펴보면, 비교예 1과 비교예 2 모두 4.5cm 이하의 높이에서 기판의 파손이 일어났으나, 실시예 1의 경우 8.3cm에서 기판의 유리 파손이 일어났다. 이를 통해, Al2O3/Na2O의 함량을 1 이하로 유지함으로써 내충격 특성이 현저하게 증가함을 확인할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판(WD)은 유리 기판(GL)에 코팅층(CTL)을 적용함으로써 내충격 특성이 개선되되는 바, 도 5는 기존 발명에 따른 윈도우 기판과 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판의 내충격 특성을 도시한 그래프이다.
비교예 3은 기존 발명에 따른 윈도우 기판의 내충격 특성이며, 실시예 2는 본 발명에 따른 윈도우 기판의 내충격 특성이다. 도 5에 있어서, 각 윈도우 기판은 모두 베이스 필름 상에 점착제를 이용하여 접착되었으며, 각 윈도우 기판을 제외한 조건은 모두 동일하게 유지되었다.
상기 베이스 필름은 50μm 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이 사용될 수 있다.
상기 점착제는 상기 베이스 필름과 윈도우 기판을 부착하기 위한 것이다. 상기 점착제는 상술한 내충격 특성 평가에서와 마찬가지로, 윈도우 기판 밑에 위치하여 상기 베이스 필름과 윈도우 기판을 하나로 붙여주는 역할과 동시에, 상온 시 베이스 필름과 윈도우 기판에 발생하는 스트레스를 분산시킨다. 상기 점착제는 윈도우 기판과 베이스 기판 사이의 박리 현상을 방지하기 위해 상온(25℃) 및 50% 습도 조건 하에서 소정의 점착력, 탄성률, 및 크립 특성을 가질 필요가 있는 바, 상기 점착제의 점착력은 최소 500gf/in일 수 있으며, 저장 탄성률(Storage Modulus)은 최대 100 MPa일 수 있으며, 크립(creep) 특성은 50% 내지 800%일 수 있다.
도 5에 있어서, 기존 발명에 따른 윈도우 기판은 코팅층이 적용되지 않은 상태로 내충격 특성이 측정되었으며, 본 발명의 윈도우 기판은 유리 기판에 코팅층이 적용된 상태로 내충격 특성이 측정되었다. 그외 코팅층을 제외한 조건은 모두 동일하게 유지되었다. 내충격 특성은, 상술한 바와 같이, 5.8g의 특정 펜(소시에떼 빅 사(Societe Bic 社)의 Fine BiC 펜)을 뚜껑이 덮인 상태에서 윈도우 기판 면에 수직한 상태에서 높이에 따라 자유 낙하시켜, 파손이 일어난 높이를 측정하는 방식으로 확인되었다.
도 5를 참조하면, 유리 기판에 코팅층이 적용되지 않았던 비교예 3의 경우, 3.7cm 높이에서 유리 기판의 파손이 일어났다. 이에 비해, 유리 기판에 코팅층이 적용된 실시예 2의 경우, 4.7cm 높이에서 유리 기판의 파손이 일어났다. 이를 통해, 코팅층의 적용으로 인해 내충격 특성이 현저하게 증가함을 확인할 수 있다.
상기 코팅층은 상기 유리 기판에 다양한 두께로 적용될 수 있는 바, 도 6은 코팅층의 두께에 따른 내충격 특성의 변화량을 파손 높이의 변화량으로 표시한 것이다. 내충격 특성의 변화량은 코팅층이 적용되지 않은 유리 기판과, 코팅층이 적용된 유리 기판의 BiC 펜의 파손 높이의 차이에 해당한다.
도 6을 참조하면, 코팅층의 두께가 5㎛, 10㎛, 및 15㎛일 때 내충격 특성이 증가하였으며, 40㎛에는 내충격 특성이 약간 감소하였으나, 허용될 수 있는 수준으로 판단되었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판은, 상술한 형태에 한정되는 것은 아니며, 이 이외에도 다양한 기능층이 추가될 수 있으며 다양한 다른 형태로 변형될 수 있다. 여기서, 도 5에 도시된 윈도우 기판의 내충격 특성 평가에서는 특정 펜에 대한 미파손 높이가 약 4cm 이상으로 확인되었다. 그러나, 도 5에 도시된 윈도우 기판은 별도의 완충 부재가 구비되지 않은 윈도우 기판 만을 평가하였을 경우이며, 실제 표시 장치에 적용 시에는 다른 별도의 완충 부재 등과 조합될 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 윈도우 기판에서의 코팅층의 두께에 따라 내충격 특성이 변할 수 있다. 이에 따라, 상기 코팅층의 두께나 별도의 완충 부재의 유무에 따라 윈도우 기판의 내충격 특성 평가가 달라질 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판에서의 특정 펜에 대한 미파손 높이는 약 4cm 이상일 수 있다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판(WD)들을 도시한 단면도이다.
도 7a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판(WD)은 다양한 기능층을 포함할 수 있다. 상기 윈도우 기판(WD)은 배면에 제공된 코팅층(CTL) 이외에 전면에 제공된 커버층(CVL)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 커버층(CVL)은 유리 기판(GL)의 상면에서의 반사를 최소화하는 반사 방지층일 수 있다. 상기 커버층(CVL)은 사용자의 손 자국(예를 들어, 지문 자국)과 같은 오염을 방지하는 오염 방지층일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 7a에서는 상기 커버층(CVL)이 단일층으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 기능을 갖는 층이 복층으로 제공될 수도 있다.
도 7b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판(WD)은 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 도시된 바와 같이, 유리 기판(GL) 배면의 코팅층(CTL)은 복수 개의 돌출부를 가질 수 있다. 상기 돌출부는 상기 코팅층(CTL)과 일체로 형성될 수 있으며, 일 방향의 단면이 반원, 타원, 삼각형, 직사각형, 사다리꼴 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
도 7c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판(WD)은 복수 개의 유리 기판(GL)들과, 상기 유리 기판들의 일측에 제공된 코팅층(CTL)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 3매의 유리 기판들, 즉 제1 내지 제3 유리 기판(GLa, GLb, GLc)들이 순차적으로 적층된 것을 도시하였으나, 유리 기판(GL)의 매수는 이에 한정되는 것은 아니며, 2개 또는 4 개 이상이 제공될 수도 있다.
서로 인접한 유리 기판(GL)들 사이에는 점착제가 제공될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 유리 기판(GLa)과 제2 유리 기판(GLb) 사이에는 제1 점착제(OCAa)가 제공될 수 있으며, 상기 제2 유리 기판(GLb)과 상기 제3 유리 기판(GLc) 사이에는 제2 점착제(OCAb)가 제공될 수 있다. 상기 점착제는 광학적으로 투명한 점착제에 해당한다.
도 7d를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판(WD)은 복수 개의 유리 기판들과, 각각의 유리 기판(GL)의 일 면에 제공된 코팅층(CTL)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 3매의 유리 기판들, 즉 제1 내지 제3 유리 기판(GLa, GLb, GLc)들에 각각의 코팅층(CTL), 즉, 제1 내지 제3 코팅층(CTLa, CTLb, CTLc)이 대응하여 순차적으로 적층된 것을 도시하였으나, 유리 기판의 매수 및 코팅층의 층 수는 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 일부 유리 기판에는 코팅층이 제공되나 다른 유리 기판에는 코팅층이 제공되지 않을 수도 있다.
서로 인접한 유리 기판과 코팅층 사이에는 점착제가 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 유리 기판(GLa)과 제2 코팅층(CTLb) 사이에는 제1 점착제(OCAa)가 제공될 수 있으며, 상기 제2 유리 기판(GLb)과 상기 제3 코팅층(CTLc) 사이에는 제2 점착제(OCAb)가 제공될 수 있다. 상기 점착제는 광학적으로 투명한 점착제에 해당한다.
도 7e 및 도 7f를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판(WD)에 있어서, 유리 기판(GL)의 일 면은 다양한 형상, 예를 들어, 돌출부나 함몰부를 가질 수 있다. 본 실시예에 따르면, 유리 기판(GL)은 배면에 표면으로부터 내부 방향으로 오목한 함몰부(RC)를 가질 수 있다. 도 7e를 참조하면, 코팅층(CTL)은 상기 함몰부(RC) 내를 충진함과 동시에 상기 코팅층(CTL)의 배면을 커버할 수 있다. 이에 따라, 상기 코팅층(CTL)의 배면은 편평하게 제공될 수 있다. 도 7f를 참조하면, 코팅층(CTL)은 상기 함몰부(RC) 내의 일부만 충진하면서 상기 코팅층(CTL)의 배면을 커버할 수 있다. 이에 따라 상기 코팅층(CTL)의 배면은 유리 기판(GL)의 함몰부에 대응하는 영역이 함몰된 형태로 제공되며, 이에 따라 편평하지 않게 제공된다. 본 실시예에 있어서, 특정 영역에서의 유리 기판(GL)의 두께가 감소함으로써 폴딩이 용이해질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 함몰부(RC)의 형태가 단면이 직선형인 경우를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 함몰부(RC)는 제1 압축 응력을 감소시킬 수 있는 형상이면 크게 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 제공될 수 있다.
또한, 상기 함몰부(RC)는 평면 상에서 볼 때, 상기 유리 기판(GL) 상의 다양한 위치에 다양한 크기로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 함몰부(RC)는 유리 기판(GL)이 접힐 방향 또는 말려질 방향을 고려하여, 그 방향에 상응하는 영역에 제공될 수도 있다. 즉, 상기 유리 기판(GL)의 일 면이 내주면이 되도록 접히거나 말려지는 경우, 상기 함몰부(RC)는 상기 일 면 상에 제공될 수 있다. 또는, 상기 함몰부(RC)는 상기 유리 기판(GL)의 거의 전면(全面) 상에 대응하여 형성될 수도 있다.
상기 함몰부(RC)가 상기 유리 기판(GL) 상의 전체 영역 또는 일부 영역에 제공되는 경우, 상기 함몰부(RC)가 제공되는 영역의 유리 기판(GL)의 두께가 감소하기 때문에, 상기 유리 기판(GL)에서 발생하는 인장응력이 작아지며, 그 결과, 상기 유리 기판(GL)을 굽히거나 마는 것이 용이해진다. 상기 구조를 갖는 유리 기판(GL)은 상술한 일 실시예와 같이, 제2 면(S2)에 인장 응력이 인가되는 방식으로 굽혀지거나 말릴 때 흠에 의한 파손이 방지될 수 있다.
상술한 윈도우 기판(WD)은 다양한 장치에 적용될 수 있으며, 특히, 표시 패널을 보호하는 윈도우 기판(WD)으로서 표시 장치에 적용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 사시도이다. 도 9a는 도 1의 I-I'선에 따른 단면도이며, 도 9b는 도 8의 표시 장치를 접었을 때를 도시한 단면도이다.
도 8, 도 9a 및 도 9b을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 접거나 휘어질 수 있는 표시 장치에 관한 것이다.
상기 표시 장치는 다양한 형상으로 마련될 수 있으며, 예를 들어, 서로 평행한 두 쌍의 변들을 가지는 직사각형의 판상으로 마련될 수 있다. 상기 표시 장치가 직사각형의 판상으로 마련되는 경우, 두 쌍의 변들 중 어느 한 쌍의 변이 다른 한 쌍의 변보다 길게 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의를 위해 상기 표시 장치가 한쌍의 장변과 한쌍의 단변을 갖는 직사각 형상인 경우를 나타내며, 상기 장변의 연장 방향을 제1 방향(D1), 상기 단변의 연장 방향을 제2 방향(D2), 상기 장변과 단면의 연장 방향에 수직한 방향을 제3 방향(D3)로 표시하였다.
그러나, 상기 표시 장치의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 상기 표시 장치는 직선의 변을 포함하는 닫힌 형태의 다각형, 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 원, 타원, 등, 직선과 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 반원, 반타원, 등 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치가 직선으로 이루어진 변을 갖는 경우, 상기 각 형상의 모서리 중 적어도 일부는 곡선으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 표시 장치가 직사각 형상을 가질 때, 서로 인접한 직선 변들이 만나는 부분이 소정 곡률을 가지는 곡선으로 대체될 수 있다. 즉, 직사각 형상의 꼭지점 부분은 서로 인접한 그 양단이 서로 인접한 두 직선 변들에 연결되고 소정의 곡률을 갖는 곡선 변으로 이루어질 수 있다. 상기 곡률은 위치에 따라 달리 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 곡률은 곡선이 시작되는 위치 및 곡선의 길이 등에 따라 변경될 수 있다.
본 발명의 표시 장치는 적어도 일부가 가요성(flexibility)을 가질 수 있으며, 상기 가요성을 가지는 부분에서 접힐 수 있다. 즉, 상기 표시 장치는 가요성을 가지며 접힐 수 있는 가요성 영역(flexible area; FA)과 상기 가요성 영역의 적어도 일측에 제공되며 접히지 않는 경질 영역(rigid area; RA)을 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서는 접히지 않는 영역을 경질 영역(RA)이라고 지칭하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, "경질”이라는 표현은 가요성이 없어 단단한 경우뿐만 아니라, 가요성이 있기는 하나 가요성 영역(FA)보다 작은 가요성을 가지는 경우, 및 가요성을 가지되 접히지 영역이 아닌 경우를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 표시 장치의 전체가 가요성 영역(RA)에 해당될 수 있다. 예를 들어, 두루말이처럼 말리는 표시 장치의 경우 표시 장치의 전체가 가요성 영역에 해당될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 제1 방향(D1)을 따라 상기 제1 경질 영역(RA1), 상기 가요성 영역(FA), 및 상기 제2 경질 영역(RA2)이 순차적으로 배치된 것이 일 예로서 개시되었다. 상기 가요성 영역(FA)은 상기 제2 방향(D2)을 따라 연장된다.
상기 표시 장치가 접히는 중심 선을 접이선(FL)이라고 할 때, 상기 가요성 영역(FA) 내에 제공된다. 본 실시예에서는 접이선(FL)이 가요성 영역(FA)의 중심을 지나며, 상기 가요성 영역(FA)이 상기 접이선(FL)을 기준으로 선대칭인 것이 개시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 접이선(FL)은 상기 가요성 영역(FA) 내에 비 대칭적으로 제공될 수 있다. 상기 가요성 영역(FA) 및 상기 가요성 영역(FA) 상의 접이선(FL)은 상기 표시 패널(DP)의 영상이 표시되는 영역과 중첩될 수 있으며, 상기 표시 장치가 접히는 경우 상기 영상을 표시하는 부분이 접힐 수 있다.
여기서, “접힌다”는 용어는 형태가 고정된 것이 아니라 원래의 형태로부터 다른 형태로 변형될 수 있다는 것으로서, 하나 이상의 특정 라인, 즉 접이선(FL)을 따라 접히거나(folded), 벤딩되거나(bent) 휘거나(curved) 두루마리 식으로 말리는(rolled) 것을 포함한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 두 경질 영역들의 일 면이 서로 평행하게 위치하며 서로 마주보도록 접힌 상태를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 가요성 영역을 사이에 두고 상기 두 경질 영역의 면들이 소정 각도(예를 들어 예각, 직각 또는 둔각)를 이루며 접힐 수도 있다.
상기 표시 장치에 있어서 상기 접이선(FL)은 상기 가요성 영역(FA)의 연장 방향인 제2 방향을 따라 상기 가요성 영역(FA) 내에 제공되며, 이에 따라, 상기 표시 장치는 상기 가요성 영역(FA)에서 접힐 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치가 상기 접이선(FL)을 따라 접힐 때, 영상이 표시되는 면과 반대되는 면이 서로 마주보도록 접힐 수 있다. 상기 윈도우 기판(WD)은 상기 표시 장치가 접힌 상태에서 최외곽에 노출될 수 있다. 이 경우, 접힌 상태에서도 외부로 영상이 제공될 수 있으며, 사용자는 장치의 접힘 여부와 상관없이 영상을 확인할 수 있다. 그러나, 상기 표시 장치의 접힘 방향은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 표시 장치가 상기 접이선(FL)을 따라 접힐 때, 도 9b에 도시된 것과는 달리, 영상이 표시되는 면이 서로 마주보도록 접힐 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 설명의 편의상 상기 제1 및 제2 경질 영역들(RA1, RA2)이 비슷한 면적을 가지며, 상기 가요성 영역(FA)이 상기 두 경질 영역들(RA1, RA2) 사이에 위치한 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 경질 영역들(RA1, RA2)은 서로 다른 면적을 가질 수 있다. 또한, 상기 경질 영역들이 두 개로 제공되어야 하는 것은 아니며, 하나 또는 세 개 이상으로 제공될 수 있다. 이 경우, 다수의 경질 영역들은 가요성 영역(FA)을 개재하여 서로 이격되어 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(DP)과 상기 표시 패널(DP)의 전면에 제공되며 소정 두께를 갖는 윈도우 기판(WD)을 포함한다.
상기 윈도우 기판(WD)은 유리 기판(GL)과 코팅층(CTL)을 포함할 수 있다.
상기 윈도우 기판(WD)으로는 상술한 윈도우 기판(WD)들이 사용될 수 있는 바, 상술한 내용과 중복되는 설명은 생략하고자 한다.
상기 윈도우 기판(WD)은 상기 표시 패널(DP)의 형상에 대응하는 판상으로 제공될 수 있으며, 상기 표시 패널(DP)의 전면의 적어도 일부를 커버한다. 예를 들어, 상기 표시 패널(DP)이 직사각 형상으로 제공되는 경우, 상기 윈도우 기판(WD) 또한 이에 대응하는 직사각 형상으로 제공될 수 있다. 또는 상기 표시 패널(DP)이 원형으로 제공되는 경우, 상기 윈도우 기판(WD) 또한 이에 대응하는 원형으로 제공될 수 있다.
상기 윈도우 기판(WD)은 표시 패널로부터의 영상을 투과시킴과 동시에 외부의 충격을 완화시킴으로써, 상기 외부의 충격에 의해 상기 표시 패널(DP)이 파손되거나 오작동하는 것을 방지한다. 상기 외부로부터의 충격이라 함은 압력, 스트레스 등으로 표현할 수 있는 외부로부터의 힘으로써 상기 표시 패널(DP)에 결함을 야기하는 힘을 의미한다.
상기 윈도우 기판(WD)은 상술한 바와 같이, 상기 외부의 충격을 흡수함과 동시에 상기 외부의 충격을 그 주변에 분산시킬 수 있도록 탄성력을 가질 수 있다. 예를 들어, 윈도우 기판(WD)은 외부로부터의 충격에 의해 변형이 일어나며, 상기 외부로부터의 압력이 제거되면 다시 원 상태로 복원 가능한 탄성력을 가질 수 있다. 또한, 상기 윈도우 기판(WD)은 외부의 충격에 대해 변형이나 파손이 적은 내충격 특성이 좋다.
상기 윈도우 기판(WD)은 점 충격에 의한 상기 표시 패널(DP)의 굽힘 변형 및 면 충격에 의한 상기 표시 패널(DP)의 압축 변형 및/또는 인장 변형을 완화한다. 상기 윈도우 기판(WD)은 특히, 상기 표시 패널(DP)의 전면 방향으로부터 표시 패널(DP)에 인가되는 충격을 완화한다. 상기 표시 패널(DP)의 전면은 스타일러스 펜과 같은 뾰족한 외부 기구와의 접촉이 잦다. 상기 기구에 따른 전면 충격은, 표시 패널(DP)과의 접촉 면적이 상대적으로 좁으며, 이에 따라 상부로부터 낙하하였을 경우 표시 패널(DP)의 좁은 면적에 높은 압력을 인가하게 되는 점 충격에 해당한다. 그 결과, 상기 표시 패널(DP)이 충격 위치에서 꺾이는 굽힘 변형이 일어나게 되며, 표시 패널(DP)의 굽힘 변형은 표시 패널(DP)의 명점 불량을 야기한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서는 윈도우 기판(WD)에 의해 이러한 불량이 방지된다.
상기 윈도우 기판(WD)은 전체 또는 적어도 일부가 가요성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 윈도우 기판(WD)은 전체 영역에서 가요성을 가질 수 있으며, 또는 상기 가요성 영역(FA)에 대응하는 영역에서 가요성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 윈도우 기판(WD)는 가요성 영역(FA)와 경질 영역들에서 서로 다른 두께, 서로 다른 반발력, 서로 다른 내충격 특성 등을 가질 수 있다. 상기 윈도우 기판(WD)이 전체적으로 가요성을 가지더라도 특정 영역(예를 들어 가요성 영역(FA))에서 반복적인 상온이 일어나는 경우, 특정 영역에서 스트레스가 나머지 영역보다 높아질 수 있으며, 이러한 스트레스에 대응하여 파손이 방지되도록 윈도우 기판(WD)이 변형될 수 있다.
예를 들어, 가요성 영역(FA)에서의 유리 기판(GL) 또는 코팅층(CTL)의 두께는 가요성 영역(FA)가 아닌 부분에서의 두께보다 더 얇을 수 있다. 또는, 가요성 영역(FA)에서의 유리 기판(GL)의 압축 응력은 가요성 영역(FA)가 아닌 부분에서의 압축 응력보다 클 수 있다. 이러한 방식으로, 윈도우 기판(WD) 상기 가요성 영역(FA)에서의 각 지표는 달리 설정될 수 있다.
상기 표시 패널(DP)은 전면으로 임의의 시각 정보, 예를 들어, 텍스트, 비디오, 사진, 2차원 또는 3차원 영상 등을 표시한다. 상기 표시 패널(DP)의 종류는 영상을 표시하는 것으로서 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기 표시 패널(DP)는 전체 또는 적어도 일부가 가요성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 표시 패널(DP)는 전체 영역에서 가요성을 가질 수 있으며, 또는 상기 가요성 영역(FA)에 대응하는 영역에서 가요성을 가질 수 있다.
상기 표시 패널(DP)은 영상이 표시되는 전면과, 이에 반대되는 배면을 갖는 판상으로 마련된다. 상기 표시 패널(DP)은 상기 전면으로 영상을 표시한다. 실시예에 따라, 상기 표시 패널은 전면과 배면 모두로 영상을 표시할 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 전면으로 영상을 표시하는 실시예를 일 예로서 설명한다. 도면에서는 영상이 표시되는 전면 방향을 화살표로 표시하였다.
상기 표시 패널(DP)은 상기 영상이 표시되는 표시 영역(DA)과 상기 표시 영역(DA)의 적어도 일측에 위치한 비표시 영역(NDA)을 포함한다. 예를 들어, 상기 비표시 영역(NDA)은 상기 표시 영역(DA)을 둘러싸는 형태로 제공될 수 있다.
상기 표시 영역(DA)은 복수의 화소들(PXL)이 제공되어 영상이 표시되는 영역이다.
상기 표시 영역(DA)은 상기 표시 장치의 형상에 대응하는 형상으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 표시 영역(DA)은 상기 표시 장치의 형상과 마찬가지로 직선의 변을 포함하는 닫힌 형태의 다각형, 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 원, 타원, 등, 직선과 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 반원, 반타원, 등 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 영역(DA)이 직사각 형상으로 제공될 수 있다.
상기 화소들(PXL)은 표시 영역(DA) 상에 제공된다. 상기 화소들(PXL) 각각은 영상을 표시하는 최소 단위로서 복수 개로 제공될 수 있다. 상기 화소들(PXL)은 백색광 및/또는 컬러광을 출사할 수 있다. 각 화소(PXL)는 적색, 녹색, 및 청색 중 어느 하나의 색을 출사할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 시안, 마젠타, 옐로우 등의 색을 출사할 수 있다.
상기 화소들(PXL)은 유기 발광층을 포함하는 발광 소자일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 액정 소자, 전기 영동 소자, 전기 습윤 소자 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널(DP)의 블록도이다. 도 11는 도 10에 있어서 하나의 화소(PXL)의 회로도이다.
도 10 및 도 11를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 영역(DA) 상에 제공된 화소들(PXL), 상기 화소들(PXL)을 구동하는 게이트 구동부(GDV) 및 데이터 구동부(DDV), 상기 게이트 구동부(GDV)와 상기 데이터 구동부(DDV)의 구동을 제어하는 타이밍 컨트롤러(TCN)를 포함한다.
각 화소(PXL)는 표시 영역(DA) 상에 제공되며 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 및 구동 전압 라인(DVL)으로 이루어진 배선부와, 상기 배선부에 연결된 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 연결된 유기 발광 소자(EL), 및 커패시터(Cst)를 포함한다.
상기 게이트 라인(GL)은 일 방향으로 연장된다. 상기 데이터 라인(DL)은 상기 게이트 라인(GL)과 교차하는 타 방향으로 연장된다. 상기 구동 전압 라인(DVL)은 상기 데이터 라인(DL)과 실질적으로 동일한 방향으로 연장된다. 상기 게이트 라인(GL)은 상기 박막 트랜지스터에 게이트 신호를 전달하고, 상기 데이터 라인(DL)은 상기 박막 트랜지스터에 데이터 신호를 전달하며, 상기 구동 전압 라인(DVL)은 상기 박막 트랜지스터에 구동 전압을 제공한다.
상기 박막 트랜지스터는 상기 유기 발광 소자(EL)를 제어하기 위한 구동 박막 트랜지스터(TR2)와, 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)를 스위칭 하는 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)를 포함할 수 있다. 본 발명이 일 실시예에서는 한 화소(PXL)가 두 개의 박막 트랜지스터(TR1, TR2)를 포함하는 것을 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 화소(PXL)에 하나의 박막 트랜지스터와 커패시터, 또는 하나의 화소(PXL)에 셋 이상의 박막 트랜지스터와 둘 이상의 커패시터를 구비할 수 있다.
상기 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)에 있어서 게이트 전극은 상기 게이트 라인(GL)에 연결되며, 상기 소스 전극은 상기 데이터 라인(DL)에 연결된다. 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 게이트 전극에 연결된다. 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TR1)는 상기 게이트 라인(GL)에 인가되는 게이트 신호에 따라 상기 데이터 라인(DL)에 인가되는 데이터 신호를 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)에 전달한다.
상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)에 있어서, 게이트 전극은 상기 스위칭 박막 트랜지스터의 드레인 전극에 연결되고, 소스 전극은 상기 구동 전압 라인(DVL)에 연결되며, 드레인 전극은 상기 유기 발광 소자(EL)에 연결된다.
상기 유기 발광 소자(EL)는 발광층(미도시)과, 상기 발광층을 사이에 두고 서로 대향하는 제1 전극(미도시) 및 제2 전극(미도시)을 포함한다. 상기 제1 전극은 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 드레인 전극과 연결된다. 상기 제2 전극에는 공통 전압이 인가되며, 상기 발광층(EML)은 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 출력 신호에 따라 발광함으로써 광을 출사하거나 출사하지 않음으로써 영상을 표시한다. 여기서, 상기 발광층으로부터 출사되는 광은 백색광, 또는 컬러광일 수 있다.
상기 커패시터(Cst)는 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 상기 게이트 전극과 상기 제2 소스 전극 사이에 연결될 수 있으며, 상기 구동 박막 트랜지스터(TR2)의 상기 게이트 전극에 입력되는 데이터 신호를 충전하고 유지한다.
상기 타이밍 컨트롤러(TCN)는 상기 표시 장치의 외부로부터 다수의 영상신호(RGB) 및 다수의 제어신호(CS)를 수신한다. 상기 타이밍 컨트롤러(TCN)는 상기 데이터 구동부(DDV)와의 인터페이스 사양에 맞도록 상기 영상신호들(RGB)의 데이터 포맷을 변환하고, 변환된 영상신호들(R'G'B')을 상기 데이터 구동부(DDV)로 제공한다. 또한, 상기 타이밍 컨트롤러(TCN)는 상기 다수의 제어신호(CS)에 근거하여 데이터 제어신호(D-CS, 예를 들어, 출력개시신호, 수평개시신호 등) 및 게이트 제어신호(G-CS, 예를 들어, 수직개시신호, 수직클럭신호, 및 수직클럭바신호)를 생성한다. 상기 데이터 제어신호(D-CS)는 상기 데이터 구동부(DDV)로 제공되고, 상기 게이트 제어신호(G-CS)는 상기 게이트 구동부(GDV)로 제공된다.
상기 게이트 구동부(GDV)는 상기 타이밍 컨트롤러(TCN)로부터 제공되는 상기 게이트 제어신호(G-CS)에 응답해서 게이트 신호를 순차적으로 출력한다. 따라서, 상기 다수의 화소(PX)는 상기 게이트 신호에 의해서 행 단위로 순차적으로 스캐닝될 수 있다.
상기 데이터 구동부(DDV)는 상기 타이밍 컨트롤러(TCN)로부터 제공되는 상기 데이터 제어신호(D-CS)에 응답해서 상기 영상신호들(R'G'B')을 데이터 신호들로 변환하여 출력한다. 상기 출력된 데이터 신호들은 상기 화소들(PXL)로 인가된다.
따라서, 각 화소(PX)는 상기 게이트 신호에 의해서 턴-온되고, 턴-온된 상기 화소(PX)는 상기 데이터 구동부(DDV)로부터 해당 데이터 전압을 수신하여 원하는 계조의 영상을 표시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 기존 발명에 따른 표시 장치와 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 내충격 특성을 도시한 그래프이다.
비교예 4는 기존 발명에 따른 표시 장치의 내충격 특성이며, 실시예 3 및 실시예 4는 본 발명에 따른 유리 기판의 내충격 특성이다. 도 12에 있어서, 각 표시 장치는 유기 발광 표시 모듈을 표시 패널로 사용하였다. 그리고, 상기 유기 발광 표시 모듈은 점착제를 이용하여 윈도우 기판에 접착되었으며, 윈도우 기판을 제외한 모든 조건이 동일하게 유지되었다.
상기 점착제는 상기 표시 패널과 윈도우 기판을 부착하기 위한 것이다. 상기 점착제는 상술한 내충격 특성 평가에서와 마찬가지로, 윈도우 기판 밑에 위치하여 상기 표시 패널과 윈도우 기판을 하나로 붙여주는 역할과 동시에, 상온 시 표시 패널과 윈도우 기판에 발생하는 스트레스를 분산시킨다. 상기 점착제는 윈도우 기판과 표시 패널 사이의 박리 현상을 방지하기 위해 상온(25℃) 및 50% 습도 조건 하에서 소정의 점착력, 탄성률, 및 크립 특성을 가질 필요가 있는 바, 상기 점착제의 점착력은 최소 500gf/in일 수 있으며, 저장 탄성률(Storage Modulus)은 최대 100 MPa일 수 있으며, 크립(creep) 특성은 50% 내지 800%일 수 있다.비교예 4에서는 윈도우 기판으로서, 기존의 유리 기판이 배치되었으며, 실시예 3에서는 윈도우 기판으로서, 내충격 개선된 유리 기판(즉, Al2O3/Na2O가 1 이하인 유리 기판)이 배치되었으며, 실시예 4에서는 윈도우 기판으로서, 내충격 개선 유리 기판에 더해 코팅층이 제공된 것이 배치되었다. 내충격 특성은 5.8g의 특정 펜(소시에떼 빅(Societe Bic)사의 Fine BiC 펜)을 뚜껑이 덮인 상태에서 기판 면에 수직한 상태에서 높이에 따라 자유 낙하시켜, 파손이 일어난 높이를 측정하는 방식으로 확인되었다.
도 12를 살펴보면, 비교예 4는 3.2cm의 높이에서 기판의 파손이 일어났으나, 실시예 3 및 실시예 4의 경우, 각각 5.4cm 및 8cm에서 기판의 파손이 일어났다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서의 내충격 특성이 현저하게 개선함을 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 기판은, 상술한 형태에 한정되는 것은 아니며, 이 이외에도 표시 패널과 윈도우 기판 이외에도 다양한 기능층이 추가될 수 있으며 다양한 다른 형태로도 변형될 수 있다. 여기서, 도 12에 도시된 윈도우 기판의 내충격 특성 평가에서는 특정 펜에 대한 미파손 높이가 약 5cm 이상으로 확인되었다. 그러나, 도 12에 도시된 표시 장치는 표시 패널 및 윈도우 기판 이외의 별도의 완충 부재가 구비되지 않은 것만을 평가하였을 경우이며, 실제 표시 장치에 적용 시에는 다른 종류의 표시 패널이 사용되거나, 별도의 완충 부재 등과 조합되는 등 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에 따라, 표시 패널의 종류, 별도의 완충 부재의 유무, 형상의 변경 등에 따라 표시 장치의 내충격 특성 평가가 달라질 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서의 특정 펜에 대한 미파손 높이는 약 3cm 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 상술한 형태에 한정되는 것은 아니며, 다양한 다른 형태로 변형될 수 있다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 13a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 윈도우 기판(WD), 및 상기 표시 패널(DP)과 윈도우 기판(WD) 사이에 제공되어 상기 표시 패널(DP)과 상기 윈도우 기판(WD)을 접착하는 점착제(OCA)를 더 포함할 수 있다. 상기 점착제(OCA)는 광학적으로 투명한 점착제일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 점착제(OCA)의 점착력은 최소 500gf/in일 수 있으며, 저장 탄성률(Storage Modulus)은 최대 100 MPa일 수 있으며, 크립(creep) 특성은 50% 내지 800%일 수 있다.
상기 점착제(OCA)는 윈도우 기판(WD) 바로 밑에 위치하여 표시 패널과 윈도우 기판(WD)을 하나로 붙여주는 역할과 동시에, 상온 시 표시 패널(DP)과 윈도우 기판(WD)에 발생하는 스트레스를 분리시키는 역할도 수행한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 윈도우 기판(WD)의 영률이 높은 편이며, 점착제(OCA)의 물성이 제대로 확보되지 않은 경우, 윈도우 기판(WD)과 표시 패널(DP) 사이의 박리가 발생할 수 있다. 이런 박리 현상을 방지하기 위해 상온(25℃) 및 50% 습도 조건 하에서 점착력/접착력이 높으며, 크립 특성이 높고, 저장 탄성률이 낮은 점착제(OCA)가 필요하다.
여기서, 크립 특성은 TMA로 측정하며, 측정 방법은 다음과 같다. 3N의 힘을 점착제 시편에 가한 후 초기 변형량을 측정하고, 3N의 힘을 120분간 유지한 후, 최종 변형량을 측정하여 초기 변형량 대비 변형 비율을 아래 식 4과 같이 계산한다.
[식 4]
Figure pat00004
상기 점착제(OCA)는 두께에 따라 물성이 달라질 수 있으며, 이러한 물성 변화를 배제하기 위한 두께 범위는 10㎛ 내지 200㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 윈도우 기판(WD)의 하부에 점착제(OCA)를 사이에 두고 곧바로 표시 패널(DP)이 배치된 것이 개시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 표시 장치는 상기 윈도우 기판(WD)과 표시 패널(DP) 사이에 또는 다른 위치에 다양한 구성 요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 윈도우 기판(WD)과 상기 표시 패널(DP) 사이에 터치 감지 센서가 더 포함되거나 편광판 등이 더 포함될 수 있다. 또는, 내충격 완화를 위한 충격완화층이 들어갈 수도 있으며, 전체 표시 장치의의 폴딩 신뢰성 확보를 위해 중립면 조정을 위한 기능층이 들어갈 수도 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 추가적인 구성 요소를 서로 붙이기 위한 또 다른 점착제 또는 점착층이 더 추가될 수도 있다.
도 13b 및 도 13c는 도 7e와 도 7f에 도시된 윈도우 기판(WD)을 채용한 표시 장치의 단면도이다. 도 13b 및 도 13c를 참조하면, 윈도우 기판(WD) 내의 유리 기판(GL)의 함몰부가 표시 장치 내의 가요성 영역에 대응하여 제공될 수 있다. 상기 함몰부(RC)는 유리 기판(GL)이 접힐 방향 또는 말려질 방향을 고려하여, 그 방향에 상응하는 영역에 제공될 수도 있는 바, 특히 폴딩되거나, 벤딩되거나, 말릴 수 있는 가요성 영역에 제공될 수 있다. 상기 함몰부(RC)가 상기 유리 기판(GL) 상의 전체 영역 또는 일부 영역에 제공되는 경우, 상기 함몰부(RC)가 제공되는 영역의 유리 기판(GL)의 두께가 감소하기 때문에, 상기 유리 기판(GL)에서 발생하는 인장응력이 작아지며, 그 결과, 상기 표시 장치를 굽히거나 마는 것이 용이해진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 있어서, 표시 영역이 분리되지 않는 하나로 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 표시 영역이 복수 개로 제공될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 사시도로 표시 영역이 2 개로 제공된 것을 도시한 것이다.
도 14를 참조하면, 표시 장치는 복수 개의 표시 영역을 포함할 수 있는 바, 예를 들어, 제1 표시 영역(DA1)과 제2 표시 영역(DA2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 표시 영역(DA1)과 상기 제2 표시 영역(DA2)의 둘레에는 비표시 영역(NDA)이 제공될 수 있는 바, 상기 제1 표시 영역(DA1)과 상기 제2 표시 영역(DA2)은 상기 비표시 영역(NDA)를 사이에 두고 서로 이격될 수 있다. 여기서, 표시 패널(DP)은 평면상에서 볼 때 제1 경질 영역(RA1)과 제2 경질 영역(RA2), 및 상기 제1 경질 영역(RA1)과 상기 제2 경질 영역(RA2) 사이에 배치된 가요성 영역(FA)을 포함할 수 있으며, 상기 가요성 영역(FA)은 상기 제1 표시 영역(DA1)과 상기 제2 표시 영역(DA2) 사이의 비표시 영역(NDA)과 중첩할 수 있다.
상술한 실시예들에서와 같이, 접이선이 표시 장치의 어느 한 변에 평행하게 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 표시 장치의 형상과 상관없이 다양한 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서는 표시 장치의 어느 한 변에 비스듬하게 제공될 수도 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 평면도로서 경질 영역들과 가요성 영역 및 접이선만을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 15를 참조하면, 본 실시예에서는 표시 장치가 직사각형으로 제공되고 상기 접이선(FL)이 상기 직사각형의 대각선을 따라 제공되었다. 상기 표시 장치에 있어서, 가요성 영역(FA) 또한, 상기 접이선(FL)을 따라 대각선 방향으로 제공되며, 상기 가요성 영역(FA)의 양측에는 제1 경질 영역(RA1)과 제2 경질 영역(RA2)이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 접이선은 단일 개로 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수 개로 제공될 수 있다.
도 16a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 사시도이고, 도 16b는 도 16a의 표시 장치를 접었을 때의 모습을 도시한 사시도이다.
도 16a 및 도 16b를 참조하면, 접이선이 복수 개로 제공되며, 이에 따라, 표시 장치 또한 복수 개의 가요성 영역과 복수 개의 경질 영역을 가질 수 있다. 본 실시예에서는 상기 접이선이 제1 접이선(FL1)과 제2 접이선(FL2), 이렇게 두 개로 제공되었으며, 이에 대응하여, 제1 방향(D1)을 따라 제1 경질 영역(RA1), 제1 가요성 영역(FA1), 제2 경질 영역(RA2), 제2 가요성 영역(FA2), 및 제3 경질 영역(RA3)이 순차적으로 배치된 것이 일 예로서 개시되었다. 상기 제1 가요성 영역(FA1)과 상기 제2 가요성 영역(FA2)은 각각 제1 접이선(FL1)과 제2 접이선(FL2)에 대응하여 제2 방향(D2)을 따라 연장될 수 있다.
도 16b에 도시된 바와 같이, 상기 표시 장치는 상기 제1 가요성 영역(FA1)과 상기 제2 가요성 영역(FA2)에서 접힐 수 있다. 여기서, 본 실시예의 도면에서는 상기 제3 경질 영역(RA3)이 상기 제1 경질 영역(RA1)과 상기 제2 경질 영역(RA2) 사이에 위치하도록 접힌 것을 도시하였으나, 이에 한정된 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 제2 경질 영역(RA2)이 상기 제1 경질 영역(RA1)과 제3 경질 영역(RA3)의 사이에 위치하도록 접힐 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 접이선(FL1) 및 제2 접이선(FL2)이 모두 제2 방향(D2)으로 연장된 것을 도시하였으나, 상기 제1 접이선(FL1) 및 제2 접이선(FL2)의 연장 방향은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 접이선(FL1) 및 상기 제2 접이선(FL2)이 서로 다른 방향으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 접이선(FL1)은 제1 방향(D1)으로, 상기 제2 접이선(FL2)은 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 또는, 상기 제1 접이선(FL1) 및 제2 접이선(FL2) 모두 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 또는 상기 제1 접이선(FL1)은 제1 방향(D1)으로, 상기 제2 접이선(FL2)은 상기 제1 접이선(FL1)에 비스듬한 방향으로 연장될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 접이선이 3개 이상인 경우도 마찬가지이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 표시 장치의 일 방향의 최 외곽에 가요성 영역이 제공됨으로써 표시 장치의 일부가 두루마리 식으로 말릴 수 있다.
도 17a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 사시도이고, 도 17b는 도 17a의 표시 장치를 말았을 때의 모습을 도시한 사시도이다.
도 17a 및 도 17b를 참조하면, 표시 장치는 경질 영역(RA)과 가요성 영역(FA)을 갖는다. 상기 가요성 영역(FA)은 상기 경질 영역(RA)의 일측에 제공될 수 있으며, 장기 표시 장치의 제1 방향(D1) 최 외곽에 제공될 수 있다. 상기 표시 장치는 상기 가요성 영역(FA)에서 말릴 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 윈도우 기판 및 이를 이용한 표시 장치는 다양한 전자 기기에 채용될 수 있다. 예를 들어, 상기 표시 장치는 텔레비젼, 노트북, 휴대폰, 스마트폰, 스마트패드, 피엠피(PMP), 피디에이(PDA), 내비게이션, 스마트 워치와 같은 각종 웨어러블 기기, 등에 적용될 수 있다
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판이 표시 장치에 채용된 것을 일 예로서 제시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
CTL : 코팅층
DP : 표시 패널
GL : 유리 기판
WD : 윈도우 기판
OCA : 점착제

Claims (38)

  1. 서로 대향하는 제1 면 및 제2 면을 가지며 25 μm 내지 100 μm의 두께를 갖는 유리 기판; 및
    상기 유리 기판의 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 한 면에 제공된 코팅층을 포함하며,
    상기 유리 기판은 SiO2, Al2O3 및 Na2O를 포함하되, Al2O3/Na2O는 1 이하인 윈도우 기판.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 코팅층은 0μm 10 mol% 내지 20 mol% 50μm 이하의 두께를 갖는 윈도우 기판.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 코팅층은 10GPa 이하의 탄성 계수를 갖는 윈도우 기판.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 코팅층은 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르계 수지, 아크릴레이트계 수지, ABS 수지 및 고무로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 윈도우 기판.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 유리 기판의 반발력과, 상기 유리 기판 및 상기 코팅층의 반발력의 차이는 50% 이내인 윈도우 기판.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 유리 기판에 있어서, Al2O3/Na2O는 0.5 이하인 윈도우 기판.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 유리 기판은 상기 유리 기판의 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 나머지 한 면에 5.8g의 펜을 제1 높이에서 수직 낙하시킬 때 파손되지 않는 내충격 특성을 가지며, 상기 제1 높이는 4cm 이상인 윈도우 기판.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 유리 기판은 복수 개로 제공되는 윈도우 기판.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 서로 인접한 두 유리 기판들 사이에 제공된 광학적으로 투명한 점착제를 더 포함하는 윈도우 기판.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 복수 개의 유리 기판들에 대응하여, 상기 코팅층들은 복수 개로 제공된 윈도우 기판.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 유리 기판은 상기 제1 면과 상기 제2 면 중 어느 하나에 함몰부를 갖는 윈도우 기판.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 코팅층은 상기 함몰부를 충진하는 윈도우 기판.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 코팅층은 상면으로부터 돌출된 돌출부를 갖는 윈도우 기판.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 Al2O3는 1 mol% 내지 10 mol%, 상기 Na2O는 10 mol% 내지 20 mol%, 및 상기 SiO2는 55 mol% 내지 70mol%로 함유되는 윈도우 기판.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 유리 기판은 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 한 면으로부터 제1 깊이로 연장되며 제1 압축 응력을 갖는 제1 영역을 포함하는 윈도우 기판.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 깊이는 1 ㎛ 이상이며, 상기 제1 압축 응력은 600 내지 1200 MPa인 윈도우 기판.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 유리 기판은 상기 제1 면과 상기 제2 면 중 나머지 한 면으로부터 제2 깊이로 연장되며 제2 압축 응력을 갖는 제2 영역을 포함하며, 상기 제2 깊이와 상기 제2 압축 응력은 상기 제1 깊이와 상기 제1 압축 응력과 서로 다른 윈도우 기판.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 윈도우 기판은 90% 이상의 투과율을 갖는 윈도우 기판.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 윈도우 기판은 변형시 10N 이하의 반발력을 갖는 윈도우 기판.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 윈도우 기판의 옐로우 인덱스 변화량은 280nm 내지 360nm의 UVB 광선에 72시간 동안 노출되었을 경우 1.0 이하인 윈도우 기판.
  21. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 나머지 한 면에 제공된 커버층을 더 포함하는 윈도우 기판.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 커버층은 반사 방지층, 오염 방지층, 또는 지문 방지층인 윈도우 기판.
  23. 제1 항에 있어서,
    상기 윈도우 기판은 적어도 일부가 가요성을 갖는 윈도우 기판.
  24. 전면으로 영상을 표시하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널의 전면에 제공된 윈도우 기판을 포함하며,
    상기 윈도우 기판은
    서로 대향하는 제1 면 및 제2 면을 가지며 25 μm 내지 100 μm의 두께를 갖는 유리 기판; 및
    상기 유리 기판의 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 한 면에 제공되며 0 10 mol% 내지 20 mol% 10μm의 두께를 가지며, 상기 유리 기판과 상기 표시 패널 사이에 제공된 코팅층을 포함하며,
    상기 유리 기판은 SiO2, Al2O3 및 Na2O를 포함하되, Al2O3/Na2O는 1 이하인 표시 장치.
  25. 제24 항에 있어서,
    상기 코팅층은 0μm 10 mol% 내지 20 mol%10 mol% 내지 20 mol%m 이하의 두께를 갖는 표시 장치.
  26. 제24 항에 있어서,
    상기 유리 기판에 있어서, Al2O3/Na2O는 0.5 이하인 표시 장치.
  27. 제24 항에 있어서,
    상기 코팅층은 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르계 수지, 아크릴레이트계 수지, ABS 수지 및 고무로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  28. 제24 항에 있어서,
    상기 표시 장치에 있어서, 상기 유리 기판의 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 나머지 한 면에 5.8g의 펜을 제1 높이에서 수직 낙하시킬 때 상기 유리 기판이 파손되지 않는 내충격 특성을 가지며, 상기 제1 높이는 3cm 이상인 표시 장치.
  29. 제24 항에 있어서,
    상기 유리 기판은 복수 개로 제공되는 표시 장치.
  30. 제24 항에 있어서,
    상기 표시 패널과 상기 윈도우 사이에 광학적으로 투명한 점착제를 더 포함하는 표시 장치.
  31. 제30 항에 있어서,
    상기 점착제는 500gf/in 이상의 점착력을 가지고, 100 MPa 이하의 저장 탄성률을 가지며, 50% 내지 800%의 크립 특성을 갖는 표시 장치.
  32. 제24 항에 있어서,
    상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 나머지 한 면에 제공된 커버층을 더 포함하는 표시 장치.
  33. 제32 항에 있어서,
    상기 커버층은 반사 방지층, 오염 방지층, 또는 지문 방지층인 표시 장치.
  34. 제24 항에 있어서,
    상기 표시 패널 및 상기 윈도우 기판은 가요성을 갖는 제1 영역과 제1 영역에 인접한 제2 영역을 포함하는 표시 장치.
  35. 제34 항에 있어서,
    상기 유리 기판은 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서 서로 다른 두께를 갖는 표시 장치.
  36. 제34 항에 있어서,
    상기 유리 기판은 상기 제1 면과 상기 제2 면 중 어느 하나에 함몰부를 갖는 표시 장치.
  37. 제36 항에 있어서,
    상기 함몰부는 상기 제1 영역에 제공된 표시 장치.
  38. 제34 항에 있어서,
    상기 유리 기판은 상기 제1 면 및 상기 제2 면 중 어느 한 면으로부터 제1 깊이로 연장되며 제1 압축 응력을 갖는 제1 영역을 포함하며, 상기 제1 깊이 및 상기 제1 압축 응력은 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서 서로 다른 값을 갖는 표시 장치.
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