KR20200053941A - 뉴트럴 포인트 영역에 글라스층과 버퍼층을 구비한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판 - Google Patents

뉴트럴 포인트 영역에 글라스층과 버퍼층을 구비한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판에 관한 것으로, 반복적인 접힘과 펼침 동작시 내측과 외측에서 작용하는 상반된 압축력과 인장력의 차이로 인해 야기되는 마이크로 크랙(Micro Crack)의 발생을 극소화하고 장기간에 걸쳐 고품질의 시인성을 유지할 수 있도록 한 것이다.
이러한 본 발명은, 폴더블 디스플레이의 접힘 동작시 작용하는 인장력과 압축력으로 인해 내부에서 발생하는 긴장력인 인장응력과 압축응력의 중립 지대인 뉴트럴 포인트에 글라스층을 위치시켜 취성의 글라스층 손상을 방지하고, 글라스층의 전면과 후면 중 적어도 일면에는 폴더블 디스플레이의 접힘 및 펼침 동작시 작용하는 인장력과 압축력으로 인해 야기되는 내부의 긴장력을 감쇄시켜주는 버퍼기능을 수행하는 버퍼층이 접합된 것을 특징으로 한다.

Description

뉴트럴 포인트 영역에 글라스층과 버퍼층을 구비한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판{FOLDABLE SUBSTRATE FOR FOLDABLE DISPLAY WITH GLASS LAYER AND BUFFER LAYER IN NEUTRAL POINT AREA}
본 발명은 폴더블 디스플레이에 관한 것으로, 특히 반복적인 접힘과 펼침 동작시 내측과 외측에서 작용하는 상반된 압축력과 인장력의 차이로 인해 야기되는 마이크로 크랙(Micro Crack)의 발생을 극소화하고 장기간에 걸쳐 고품질의 시인성을 유지할 수 있도록 한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판에 관한 것이다.
디스플레이 기술의 발달에 따라 휴대용 디스플레이 화면의 크기가 커지면서 휴대성과 대화면 디스플레이를 동시에 만족하기 위한 다양한 방법이 연구되고 있다.
이처럼 휴대성을 유지하면서도 대화면 디스플레이를 동시에 충족시키기 위하여 최근에는 중간의 접힘부위를 단절하지 않고 시인성을 극대화하기 위해 디스플레이 자체를 접었다 펼쳤다 할 수 있는 폴더블 디스플레이가 급부상하고 있다.
하지만, 이같은 폴더블 디스플레이의 경우 폴더블 기판이 대단히 중요한 역할을 하게 되는데, 접었다 펼치는 동작을 반복적으로 수행하다보면 접힘부에 마이크로 크랙(Micro Crack)이 발생하여 증가하면서 시인성이 떨어지고 급기야는 디스플레이로서의 기능저하로 불량 처리되는 문제점을 가진다.
지금까지 연구된 바에 의하면 위와 같은 문제를 해결하기 위해 도 1에 도시된 것처럼 박막 글라스(10)(Thin Glass)와 고분자(20)를 라미네이션한 기판을 사용하였다. 하지만 이같은 구성의 기판 역시 접었다 펼치는 횟수를 1,000회 이상 한 경우에 도 2와 같이 박막 글라스(10)의 접힘부에서 마이크로 크랙(MC)이 발생하여 기판의 시인성이 극히 저하되었다.
또한, 박막 글라스에서 발생하는 마이크로 크랙의 문제를 해결하기 위하여 도 3과 같이 PET, PC 등의 고분자 필름(20)만으로 기판을 구성한 경우 박막 글라스(Thin Glass)와 고분자를 라미네이션한 기판보다는 개선되었으나 접었다 펼치는 횟수를 수천회 반복하면 도 4에 도시된 것처럼 고분자 필름의 접힘부에서 커다란 크랙(C1)이 발생하곤 하였다.
이와 같은 마이크로 크랙의 문제점은 접힘 동작시 외측에서는 인장력이 작용하여 기판 내 분자들을 양편으로 잡아당기는 인장응력을 발생시키는 동시에 내측에서는 압축력이 작용하여 기판 내 분자들을 중앙으로 밀어내려는 압축응력을 발생시켜 복합적으로 작용하지만 소재와 구조적인 한계로 인해 이를 견디지 못하고 기판 내 분자와 분자 간 연결을 끊는 방법으로 내부를 안정화시키려고 하기 때문에 발생하는 것이었다.
한국공개특허공보 제2017-0122554호(2017.11.06)
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 반복적인 접힘과 펼침 동작시 내측과 외측에서 작용하는 상반된 압축력과 인장력의 차이로 인해 야기되는 마이크로 크랙(Micro Crack)의 발생을 극소화하고 장기간에 걸쳐 고품질의 시인성을 유지할 수 있도록 한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판은 폴더블 디스플레이에서 백플레인 전면에 라미네이션되는 폴더블 기판으로서, 폴더블 디스플레이의 접힘 동작시 작용하는 인장력과 압축력으로 인해 내부에서 발생하는 긴장력인 인장응력과 압축응력의 중립 지대인 뉴트럴 포인트에 글라스층을 위치시켜 취성의 글라스층 손상을 방지하고, 상기 글라스층의 전면과 후면 중 적어도 일면에는 폴더블 디스플레이의 접힘 및 펼침 동작시 작용하는 인장력과 압축력으로 인해 야기되는 내부의 긴장력을 감쇄시켜주는 버퍼기능을 수행하는 버퍼층이 접합된 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 버퍼층은 상기 글라스층의 전면과 후면에 각각 접합되는 전면 레진층과 후면 레진층인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 전면 레진층의 전면에는 전면 고분자 필름층이 접합되고, 상기 후면 레진층의 후면에는 백플레인과 라미네이션되는 후면 고분자 필름층이 접합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 중간점에 위치한 글라스층은 15~50um, 전면 레진층은 20~50um, 후면 레진층은 20~50um, 전면 고분자 필름층은 20~100um, 후면 고분자 필름층은 20~100um의 두께인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 글라스층은 백플레인과 라미네이션되고, 상기 버퍼층은 상기 글라스층의 전면에 접합되는 레진층인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 레진층의 전면에는 고분자 필름층이 접합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 글라스층, 레진층, 고분자 필름층의 두께는 각각 15~50um, 50~120um, 15~80um인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 버퍼층은 상기 글라스층의 전면에 접합되는 고분자층과 상기 글라스층의 후면에 접합되는 실리콘층인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 고분자층의 전면에는 경도 6H 이상의 하드코팅층이 접합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 글라스층, 고분자층, 실리콘층, 하드코팅층의 두께는 각각 15~50um, 15~80um, 15~80um, 10~80um인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 버퍼층은 상기 글라스층의 전면에 접합되는 전면 실리콘층과 상기 글라스층의 후면에 접합되는 후면 실리콘층인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 전면 실리콘층의 전면에는 경도 6H 이상의 하드코팅층이 접합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 글라스층, 전면 실리콘층, 후면 실리콘층, 하드코팅층의 두께는 각각 15~50um, 15~80um, 15~80um, 10~80um인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판은 디스플레이의 접힘 동작시 작용하는 인장력과 압축력으로 인해 내부에서 발생하는 긴장력인 인장응력과 압축응력의 중립 지대인 뉴트럴 포인트(Neutral Point)에 글라스층을 위치시킨 과감한 발상에 의해 취성 특성을 갖는 글라스층의 손상을 최소화하는 동시에 글라스층의 전면과 후면에는 접힘 및 펼침 동작시 외측 인장력과 내측 압축력으로 인해 야기되는 내부 긴장력을 도중에 감쇄시키는 버퍼층을 구비한 구성에 의해 마이크로 크랙의 발생을 최소화시키고 오랜 기간 동안 고품질의 시인성을 유지할 수 있게 된다.
도 1 내지 4는 종래기술에 의한 폴더블 기판을 설명하기 위한 참조도
도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판의 사용상태도
도 6은 본 발명의 제1실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판의 구성을 설명하기 위한 부분 단면도
도 7은 본 발명의 제1실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판의 접힘 및 펼침 동작시 작용 및 동작을 설명하기 위한 참조도
도 8은 본 발명의 제2실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판의 구성을 설명하기 위한 부분 단면도
도 9는 본 발명의 제3실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판의 구성을 설명하기 위한 부분 단면도
도 10은 본 발명의 제4실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판의 구성을 설명하기 위한 부분 단면도
도 11은 본 발명의 각 실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판에 대한 실험결과 그래프
도 12는 본 발명의 각 실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판에 대한 실험장치 및 실험방법을 설명하기 위한 참조도
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 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 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 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. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.
<제1실시예>
도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판의 사용상태도이다.
본 발명의 제1실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판(100)은 종래기술에 의한 글라스 기판을 대체하는 것으로 접힘과 펼침 동작이 가능하며 도 5에 도시된 폴더블 스마트폰 등의 모바일기기에 적용할 수 있도록 영상 출력 및 터치기능 구현을 위하여 배선처리된 백플레인과 라미네이션되어 폴더블 디스플레이를 구현하게 된다.
이같은 본 발명에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판(100)의 경우 반복적인 접힘과 펼침 동작시 내측과 외측에서 동시에 작용하는 상반된 힘인 압축력과 인장력의 차이로 인해 내부에서 야기되는 긴장력을 감쇄시켜 마이크로 크랙(Micro Crack)의 발생을 극소화하고 장기간에 걸쳐 고품질의 시인성을 유지할 수 있도록 구성된다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판의 구성을 설명하기 위한 부분 단면도이며, 도 7은 본 발명의 제1실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판의 접힘 및 펼침 동작시 작용 및 동작을 설명하기 위한 참조도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판은 글라스층(110), 전면 레진층(120a), 후면 레진층(120b), 전면 고분자 필름층(130a), 후면 고분자 필름층(130b)을 포함하는 다층 구성으로 이루어진다.
상기 글라스층(110)은 폴더블 디스플레이의 접힘 동작시 작용하는 인장력과 압축력으로 인해 내부에서 발생하는 긴장력인 인장응력과 압축응력의 중립 지대인 뉴트럴 포인트(NP)(Neutral Point)에 글라스층(110)을 위치시킨 과감한 발상에 의해 취성 특성을 갖는 글라스층(110)의 손상을 최소화할 수 있도록 하였다.
하지만 뉴트럴 포인트(NP)의 경우 접힘 동작시 외측 인장력에 의한 긴장력인 인장응력과 내측 압축력에 의한 긴장력인 압축응력이 교차하는 지점으로 자칫 글라스층(110)이 뉴트럴 포인트(NP)에 정확히 위치하지 못하고 그 주변으로 어긋나면 커다란 손상을 입게 된다. 본 발명에서는 이같은 위험성을 충분히 인지하여 글라스층(110)이 손상되지 않고 안전함을 유지할 수 있도록 글라스층(110) 주변에 내부 긴장력을 도중에 감쇄시키는 버퍼층을 필수적으로 구비하고 있다. 이같은 버퍼층은 버퍼기능에 의해 실질적으로 뉴트럴 포인트(NP)의 안전지대를 확대하는 것과 같은 효과를 가져다준다. 이같은 버퍼층의 기능은 전면 레진층(120a)과 후면 레진층(120b)이 수행하게 된다.
상기 전면 레진층(120a)은 상기 버퍼층의 하나로서 글라스층(110)의 전면에 접합되어 폴더블 디스플레이의 접힘 및 펼침 동작시 작용하는 인장력과 압축력으로 인해 야기되는 내부의 긴장력을 감쇄시켜주는 버퍼기능을 수행한다. 특히 상기 전면 레진층(120a)은 가장 큰 손상의 원인이 된다고 할 수 있는 외측 인장력으로 인한 내부 긴장력을 감쇄시키면서 글라스층(110)을 보호하는 역할을 하기 때문에 그 중요도가 매우 높다. 상기 전면 레진층(120a)의 경우 후면 레진층(120b)에 비해 더 두껍게 형성되거나 더 부드러운 재질로 형성되도록 가중치를 줌으로써 주로 인장응력의 형태로 나타나는 내부 긴장력에 대하여 철저히 대비할 수 있다.
상기 후면 레진층(120b)은 전면 레진층(120a)과 더불어 버퍼층으로서 구비되며 글라스층(110)의 후면에 접합된다. 상기 후면 레진층(120b)은 주로 내측 압축력의 영향으로 인한 내부 긴장력을 감쇄시키면서 글라스층(110)을 보호한다.
상기 전면 고분자 필름층(130a)은 전면 레진층(120a)의 전면에 접합되며 접힘 동작시 인장력이 가장 크게 작용하는 외측부에 위치하여 인장력을 견디게 된다. 그러므로 반복적인 접힘 및 펼침 동작에 대해 견딜 수 있는 충분한 내구성을 갖는 것으로 구비되어야 한다. 한편, 전면 고분자 필름층(130a)은 사용자의 손가락 터치가 이루어지는 부분이기도 하므로 충분한 지지력을 가지면서 외부 접촉에 따른 손상에도 견딜 수 있어야 한다. 그러므로 일정 이상의 강도 및 경도를 갖는 것으로 구비되는 것이 바람직하다. 상기 전면 고분자 필름층(130a)은 사용자의 손가락 접촉을 포함하는 외부 접촉압력에 직접적인 영향을 받는 부위로 5H~6H 이상의 높은 경도를 갖는 것으로 구비되며, 그 전면에는 저마찰계수를 갖는 20~50nm 두께의 불소계 화합물 소재의 저표면 에너지 코팅층이 추가적으로 접합되는 것이 바람직하다. 저표면 에너지 코팅층은 사용자의 손가락 터치가 원활하게 이루어지도록 도우면서 표면 손상을 최소화하도록 돕는 역할을 하는데 이는 폴더블 기판 전면에 글라스 대신 전면 고분자 필름층(130a)을 구비함에 따른 단점을 보완하기 위함이다.
상기 후면 고분자 필름층(130b)은 후면 고분자 필름층(130b)의 후면에 접합되며 PET 또는 고분자 필름으로 구비되어 영상 출력 및 터치기능 구현을 위하여 배선처리된 백플레인과 라미네이션된다. 상기 후면 고분자 필름층(130b)은 압축력이 가장 크게 작용하는 내측부에 위치하여 압축력을 견딜 수 있도록 충분한 내구성을 갖는 것으로 구비된다.
여기서, 글라스층(110), 전면 레진층(120a), 후면 레진층(120b), 전면 고분자 필름층(130a), 후면 고분자 필름층(130b)의 두께는 각각 15~50um, 20~50um, 20~50um, 20~100um, 20~100um로 형성되는 것이 바람직하다.
이같은 제1실시예의 구성에 의하면 도 7과 같이 폴더블 디스플레이의 접힘 및 펼침 동작시 인장력(TF)과 압축력(CF)이 가장 강하게 작용하는 부위(전면 고분자 필름층(130a)과 후면 고분자 필름층(130b))의 중간 지점에 글라스층(110)과 전면 레진층(120a) 및 후면 레진층(120b)이 위치하게 된다. 이때 상기 글라스층(110)은 인장력과 압축력으로 인해 내부에서 발생하는 긴장력인 인장응력과 압축응력의 중립 지대인 뉴트럴 포인트(NP)에 위치하면서 손상을 최소화한다. 이와 동시에 상기 전면 레진층(120a)과 후면 레진층(120b)은 글라스층(110)의 전측과 후측에 위치한 상태에서 폴더블 디스플레이의 접힘 및 펼침 동작시 작용하는 인장력과 압축력으로 인해 내부에서 발생하는 긴장력인 인장응력과 압축응력을 감쇄시켜 글라스층(110)을 비롯하여 폴더블 기판 전체에 걸쳐 손상을 입지 않도록 보호한다.
<제2실시예>
도 8은 본 발명의 제2실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판의 구성을 설명하기 위한 부분 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판은 글라스층(210), 레진층(220), 고분자 필름층(230)을 포함하여 이루어진다.
이같은 구성은 전술된 제1실시예와 비교하여 글라스층(110) 후측으로 배치되었던 후면 레진층(120b)과 후면 고분자 필름층(130b)을 과감하게 제거하고 글라스층(210) 전면에만 레진층(220)과 고분자 필름층(230)을 배치하여 폴더블 디스플레이의 접힘 동작시 상대적으로 더 큰 손상을 야기한다고 할 수 있는 인장력에 의한 내부 긴장력을 감쇄하는데 치중하였다는 점에서 차이가 있다.
다만, 이같은 제2실시예의 경우 글라스층(210)을 최후방에 배치시켜 백플레인(240)과 라미네이션되도록 하였지만 백플레인(240)의 두께를 조절하여(폴더블 기판의 두께와 거의 동일하도록 함) 글라스층(210)이 인장응력과 압축응력의 중립 지대인 뉴트럴 포인트(NP)에 위치하도록 함으로써 글라스층(210)의 손상을 최소화하도록 하였다는 점에 주목할 수 있다.
이같은 제2실시예의 구성에 따르면 제1실시예와 비교하여 폴더블 기판의 전체 두께를 대폭 줄일 수 있으면서도 마이크로 크랙의 발생을 방지하는 상당한 수준의 내구성을 가지게 된다. 다만 내구성만을 비교한다면 제2실시예가 제1실시예보다는 떨어진다는 단점이 있다. (이같은 성능 비교는 차후 실험결과를 토대로 설명하기로 한다.)
여기서 라스층(210), 레진층(220), 고분자 필름층(230)의 두께는 각각 15~50um, 50~120um, 15~80um로 형성되는 것이 바람직하다.
그 외 버퍼층으로 구비되는 레진층(220)과 그 전면에 접합되는 고분자 필름층(230)의 구성은 두께를 제외하면 제1실시예에서 전면 레진층(120a) 및 전면 고분자 필름층(130a)과 크게 다르지 않으며 그 외 구성의 경우도 마찬가지이므로 추가적인 설명은 생략하기로 한다.
<제3실시예>
도 9는 본 발명의 제3실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판의 구성을 설명하기 위한 부분 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제3실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판은 글라스층(310), 고분자층(320), 실리콘층(340), 하드코팅층(330)을 포함하여 이루어진다.
이같은 제3실시예의 경우에도 제1실시예와 마찬가지로 폴더블 디스플레이의 접힘 동작시 작용하는 인장력과 압축력으로 인해 내부에서 발생하는 긴장력인 인장응력과 압축응력의 중립 지대인 뉴트럴 포인트(NP)에 글라스층(310)을 위치시켜 취성의 글라스층(310) 손상을 방지할 수 있도록 한다.
다만, 폴더블 디스플레이의 접힘 및 펼침 동작시 작용하는 인장력과 압축력으로 인해 야기되는 내부의 긴장력을 감쇄시키기 위해 버퍼기능을 수행하도록 한 버퍼층은 글라스층(310)의 전면과 후면에 각각 접합되는 고분자층(320)과 실리콘층(340)으로 구비한다. 상기 고분자층(320)과 실리콘층(340)을 비교하면 상대적으로 내부 긴장력이 크게 작용하는 글라스층(310) 전면에 위치한 고분자층(320)의 경우 내부 긴장력을 감쇄시키기 위한 버퍼기능이 뛰어난 반면 실리콘 수지로 이루어진 실리콘층(340)은 고분자층(320)에 비해 버퍼기능은 다소 떨어지는 대신 내열성, 전기절연성, 내약품성, 내노화성 등이 우수하여 백플레인과 라미네이션되기에 더 적합하다.
한편, 상기 고분자층(320)의 경우 버퍼기능을 충분히 수행하기 위해 일정 이상의 두께로 형성되어야 하는 관계로 글라스에 비하면 필요로 하는 경도나 지지력이 미흡한 편인데 그 전면에 부착되는 하드코팅층(330)을 6H 이상의 고경도의 것으로 마련함으로써 사용자의 손가락 접촉을 포함하는 외부 접촉압력에 대응할 수 있도록 한다.
또한, 상기 하드코팅층(330)의 전면에는 저마찰계수를 갖는 20~50nm 두께의 불소계 화합물 소재의 저표면 에너지 코팅층이 추가적으로 접합되는 것이 바람직하다. 저표면 에너지 코팅층은 사용자의 손가락 터치가 원활하게 이루어지도록 도우면서 표면 손상을 최소화하도록 돕는 역할을 하는데 이는 폴더블 기판 전면에 글라스 대신 고분자층(320)을 구비함에 따른 단점을 보완하기 위함이다.
이같은 제3실시예의 구성은 버퍼층이 전면 레진층(120a)과 후면 레진층(120b)으로 구비된 제1실시예와 비교하여 버퍼층이 고분자층(320)과 실리콘층(340)으로 구비되고 글라스에 비해 고분자층(320)이 갖는 단점을 고경도의 하드코팅층(330)으로 만회하도록 하였다는 점에서 차이가 있다. 이같은 제3실시예는 제1실시예에 비해 접힘 및 펼침 동작에 따른 내구성이 약간 우수한 것으로 나타났다. (이같은 성능 비교는 차후 실험결과를 토대로 설명하기로 한다.)
여기서 글라스층(310), 고분자층(320), 실리콘층(340), 하드코팅층(330)의 두께는 각각 15~50um, 15~80um, 15~80um, 10~80um로 형성되는 것이 바람직하다.
그 외 언급되지 않은 나머지 구성들의 경우 제1실시예와 대동소이하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
<제4실시예>
도 10은 본 발명의 제4실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판의 구성을 설명하기 위한 부분 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제4실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판은 글라스층(410)을 비롯하여, 전면 실리콘층(420a), 후면 실리콘층(420b), 하드코팅층(430)을 포함하여 이루어진다.
이같은 제4실시예의 경우에도 제3실시예와 마찬가지로 폴더블 디스플레이의 접힘 동작시 작용하는 인장력과 압축력으로 인해 내부에서 발생하는 긴장력인 인장응력과 압축응력의 중립 지대인 뉴트럴 포인트(NP)에 글라스층(410)을 위치시켜 취성의 글라스층(410) 손상을 방지할 수 있도록 한다.
다만, 폴더블 디스플레이의 접힘 및 펼침 동작시 작용하는 인장력과 압축력으로 인해 야기되는 내부의 긴장력을 감쇄시키기 위해 버퍼기능을 수행하도록 한 버퍼층은 글라스층(410)의 전면에 접합되는 전면과 후면에 각각 접합되는 전면 실리콘층(420a)과 후면 실리콘층(420b)으로 구비한다. 이같은 구성은 글라스층(410) 전면과 후면에 각각 고분자층과 실리콘층을 구비했던 제3실시예와 달리 모두 실리콘층으로 구비한다는 점에서 차이가 있다. 이때 글라스층(410) 전면에 고분자층 대신 전면 실리콘층(420a)을 구비함에 따른 약간의 내구성 저하가 있을 수 있으나 소재를 단순화하였다는 점에서 장점으로 작용한다.
한편, 전면 실리콘층(420a)의 경우에도 그 전면에 6H 이상의 고경도 하드코팅층(430)을 접합하여 사용자의 손가락 접촉을 포함하는 외부 접촉압력에 대응할 수 있도록 한다. 그리고 하드코팅층(430)의 전면에는 저마찰계수를 갖는 20~50nm 두께의 불소계 화합물 소재의 저표면 에너지 코팅층이 추가적으로 접합되는 것이 바람직하다. 저표면 에너지 코팅층은 사용자의 손가락 터치가 원활하게 이루어지도록 도우면서 표면 손상을 최소화하도록 돕는 역할을 하는데 이는 폴더블 기판 전면에 글라스 대신 전면 실리콘층(420a)을 구비함에 따른 단점을 보완하기 위함이다.
이같은 제4실시예의 구성은 제3실시예에 비해 접힘 및 펼침 동작에 따른 내구성이 약간 떨어지는 것으로 나타났다. (이같은 성능 비교는 차후 실험결과를 토대로 설명하기로 한다.)
여기서 상기 글라스층(410), 전면 실리콘층(420a), 후면 실리콘층(420b), 하드코팅층(430)의 두께는 각각 15~50um, 15~80um, 15~80um, 10~80um로 형성되는 것이 바람직하다.
그 외 언급되지 않은 나머지 구성들의 경우 제3실시예와 대동소이하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
계속해서 아래에서는 전술된 각 실시예에 따른 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판들에 대한 성능을 확인하기 위하여 진행된 자체 실험결과를 설명하기로 한다.
도 11은 본 발명의 각 실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판에 대한 실험결과 그래프이며, 도 12는 본 발명의 각 실시예에 의한 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판에 대한 실험장치 및 실험방법을 설명하기 위한 참조도이다.
본 실험에서는 도 12에 도시된 것처럼 각 실시예에 의한 폴더블 기판에 대해 테스트 장치를 이용하여 접었다 펼치는 동작을 2만회 이상 반복적으로 실시하였다. 이때 스마트폰 등의 모바일기기와 동일한 환경을 제공하기 위하여 접힘반경 R을 갖는 삽입부재(RB)를 모바일기기의 본체 대용으로 내측에 삽입하여 지지하였다.
이같은 실험결과는 도 11의 그래프로 일목요연하게 나타나 있는데, 제1실시예 내지 제4실시예에 의한 폴더블 기판은 도 11에서 각각 C, D, H, I 타입에 해당한다. (참고로, 나머지 타입들은 본 출원인에 의해 별도로 개발된 다른 형태의 폴더블 기판들로 본 출원 명세서에서는 개시되지 않음)
실험결과, C, D, H, I 타입의 폴더블 기판 중 제3실시예에 해당하는 D 타입의 폴더블 기판만 약 10,000회의 접힘 및 펼침 동작에서 마이크로 크랙의 발생으로 시인성이 극히 저하되었으나 나머지 타입의 폴더블 기판들은 20,000회의 접힘 및 펼침 동작에도 계속해서 정상적인 시인성을 유지하는 것으로 확인되었다.
D 타입의 경우 버퍼기능을 수행하는 버퍼층이 글라스층의 전면에만 접합되고 글라스층 후면이 백플레인과 곧바로 라미네이션되도록 한 것으로, 글라스층의 전면과 후면에 버퍼층이 구비된 다른 타입들에 비해서 내구성이 낮은 것으로 나타났다. 하지만 그럼에도 불구하고 D 타입의 경우에도 10,000회 가까운 접힘 및 펼침 동작을 견디었다는 점에서 종래기술에 의한 폴더블 기판이 1,000회의 접힘 및 펼침 동작에도 시인성이 극도로 저하되었던 것과 비교하면 내구성이 비약적으로 향상된 것으로 볼 수 있다.
이처럼 본 발명의 실시예들에 의한 폴더블 기판은 끊임없이 반복되는 접힘 및 펼침 동작에 유연하게 대응하면서 장기간에 걸쳐 고품질의 시인성을 그대로 유지할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
110, 210, 310, 410 : 글라스층 120a : 전면 레진층
120b : 후면 레진층 130a : 전면 고분자 필름층
130b : 후면 고분자 필름층

Claims (15)

  1. 폴더블 디스플레이에서 백플레인 전면에 라미네이션되는 폴더블 기판으로서,
    폴더블 디스플레이의 접힘 동작시 작용하는 인장력과 압축력으로 인해 내부에서 발생하는 긴장력인 인장응력과 압축응력의 중립 지대인 뉴트럴 포인트에 글라스층을 위치시켜 취성의 글라스층 손상을 방지하고,
    상기 글라스층의 전면과 후면 중 적어도 일면에는 폴더블 디스플레이의 접힘 및 펼침 동작시 작용하는 인장력과 압축력으로 인해 야기되는 내부의 긴장력을 감쇄시켜주는 버퍼기능을 수행하는 버퍼층이 접합된 것을 특징으로 하는 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼층은 상기 글라스층의 전면과 후면에 각각 접합되는 전면 레진층과 후면 레진층인 것을 특징으로 하는 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전면 레진층의 전면에는 전면 고분자 필름층이 접합되고, 상기 후면 레진층의 후면에는 백플레인과 라미네이션되는 후면 고분자 필름층이 접합되는 것을 특징으로 하는 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판.
  4. 제3항에 있어서,
    중간점에 위치한 글라스층은 15~50um, 전면 레진층은 20~50um, 후면 레진층은 20~50um, 전면 고분자 필름층은 20~100um, 후면 고분자 필름층은 20~100um의 두께인 것을 특징으로 하는 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 글라스층은 백플레인과 라미네이션되고,
    상기 버퍼층은 상기 글라스층의 전면에 접합되는 레진층인 것을 특징으로 하는 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 레진층의 전면에는 고분자 필름층이 접합되는 것을 특징으로 하는 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 글라스층, 레진층, 고분자 필름층의 두께는 각각 15~50um, 50~120um, 15~80um인 것을 특징으로 하는 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼층은 상기 글라스층의 전면에 접합되는 고분자층과 상기 글라스층의 후면에 접합되는 실리콘층인 것을 특징으로 하는 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고분자층의 전면에는 경도 6H 이상의 하드코팅층이 접합되는 것을 특징으로 하는 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 글라스층, 고분자층, 실리콘층, 하드코팅층의 두께는 각각 15~50um, 15~80um, 15~80um, 10~80um인 것을 특징으로 하는 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼층은 상기 글라스층의 전면에 접합되는 전면 실리콘층과 상기 글라스층의 후면에 접합되는 후면 실리콘층인 것을 특징으로 하는 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전면 실리콘층의 전면에는 경도 6H 이상의 하드코팅층이 접합되는 것을 특징으로 하는 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 글라스층, 전면 실리콘층, 후면 실리콘층, 하드코팅층의 두께는 각각 15~50um, 15~80um, 15~80um, 10~80um인 것을 특징으로 하는 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 폴더블 디스플레이용 폴더블 기판;
    영상 출력 및 터치기능 구현을 위하여 배선처리되어 상기 폴더블 기판과 라미네이션되는 백플레인;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴더블 디스플레이.
  15. 제14항의 폴더블 디스플레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 폴더블 스마트폰.
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