KR20200117777A - 힌지 장치 및 이를 구비하는 폴더블 디스플레이 장치 - Google Patents

힌지 장치 및 이를 구비하는 폴더블 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20200117777A
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Abstract

본 발명의 힌지 장치는, 플렉시블 디스플레이 패널의 펼침과 접힘 동작이 가능하게 결합되는 힌지 유니트를 포함할 수 있다. 상기 힌지 유니트는, 제1 가상축 기어를 가지는 제1 힌지 바디와, 제2 가상축 기어를 가지는 제2 힌지 바디를 포함하며, 상기 플렉시블 디스플레이 패널의 일측 및 타측을 지지하는 상기 제1 힌지 바디 및 상기 제2 힌지 바디가 동일한 각도만큼 서로 반대 방향으로 회전되도록, 상기 제1 가상축 기어 및 상기 제2 가상축 기어 사이에 복수의 중간 기어가 적어도 4열 배열될 수 있다.

Description

힌지 장치 및 이를 구비하는 폴더블 디스플레이 장치{Hinge Apparatus And Foldable Display Apparatus Having The Same}
본 발명은 힌지 장치 및 이를 구비하는 폴더블 디스플레이 장치에 관한 것이다.
플렉시블 디스플레이 패널(flexible display panel)은 소정의 곡률로 휘어질 수 있는 디스플레이 패널이다.
폴더블 디스플레이 장치는 터치 입력 가능한 플렉시블 디스플레이 패널을 구비한다.
본 발명은 폴더블 디스플레이 장치의 반복된 펼침 및 접힘 동작시, 가상축을 가지는 가상축 기어와, 가상축 기어와 맞물리는 중간 기어로 이루어지는 6열 기어 의 조립 구조를 통해 일정한 펼침 및 접힘 동작이 수행되도록 한 힌지 장치 및 이러한 힌지 장치를 구비하는 폴더블 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 힌지 장치는, 플렉시블 디스플레이 패널의 펼침과 접힘 동작이 가능하게 결합되는 힌지 유니트를 포함할 수 있다.
상기 힌지 유니트는, 제1 가상축 기어를 가지는 제1 힌지 바디와, 제2 가상축 기어를 가지는 제2 힌지 바디를 포함하며, 상기 플렉시블 디스플레이 패널의 일측 및 타측을 지지하는 상기 제1 힌지 바디 및 상기 제2 힌지 바디가 동일한 각도만큼 서로 반대 방향으로 회전되도록, 상기 제1 가상축 기어 및 상기 제2 가상축 기어 사이에 복수의 중간 기어가 적어도 4열 배열될 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
본 발명은 2개로 이루어지는 제 1힌지 바디와 제2 힌지 바디가 펼침 동작과 접힘 동작을 위해 회전하고, 제 1힌지 바디와 제2 힌지 바디에 각각 서로 대칭되는 구조의 제1 힌지 유니트와 제2 힌지 유니트를 구성함으로써, 회전 동작시 어긋남이 없이 항상 동시에 회전 동작이 이루어질 수 있다.
본 발명의 힌지 장치는 펼침 및 접힘동작, 펼침 및 접힘 각도를 유지하는 기능, 플랫상태 유지 기능이 컴팩트한 사이즈의 힌지 유니트에서 모두 구현되므로, 폴더블 디스플레이 장치에 적용시 제품 두께가 슬림하고, 단순한 구조를 이룰 수 있다.
제1 힌지 유니트를 이루는 제1 가상축 기어와, 제2 힌지 유니트를 이루는 제2 가상축 기어는 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디가 흔들림 없이 동시에 회전동작이 가능하다.
제1 가상축 기어는 제1 중간 기어와 맞물리고, 제2 가상축 기어는 제4 중간 기어와 맞물리도록 배치되고, 제1 중간 기어와 제4 중간 기어 사이에는 제2 중간 기어와 제3 중간 기어가 서로 맞물려서 일렬로 배열되므로, 소형 사이즈의 힌지 장치를 구현할 수 있다.
본 발명의 힌지 유니트는 제1 가상축 기어에 연결되는 제1 회전축과, 제2 가상축 기어와 연결되는 제4 회전축의 연장부분에 제1 걸림 부재와 제2 걸림 부재 및 탄성부재가 탄지되는 구조의 각도 유지 유니트가 마련되고, 각도 유지 유니트는 플렉시블 디스플레이 패널의 펼침 및 접힘 동작시, 원하는 각도에서 흔들림 없이 일시 정지되도록 할 수 있다.
본 발명은 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디에 각각 스토퍼가 마련되고, 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디가 180도를 초과해서 펼쳐지지 않고 항상 플랫한 상태로 정지시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 힌지 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 일부 분리 사시도이다.
도 3은 도 1에서 커버부재를 제거한 상태의 평면도이다.
도 4는 도 3의 A-A선 단면도이다.
도 5는 도 3의 B-B선 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 제1 가상축 기어와 제2 가상축 기어를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 각도 유지 유니트의 제1 걸림 부재와 제2 걸림 부재의 사시도이다.
도 8은 도 3의 D-D선 단면도이다.
도 9는 도 7의 결합상태 확대도이다.
도 10은 도 9의 상태에서 회전된 상태의 확대도이다.
도 11은 본 발명의 힌지 장치가 펼쳐진 상태의 단면도이다.
도 12는 도 11의 상태에서 45도 접힘 상태의 단면도이다.
도 13은 도 12의 상태에서 90도로 접힌 상태의 단면도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시 도면에 의거 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 힌지 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 일부 분리 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 힌지 장치(1)는 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)를 포함하고, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)를 서로 연결하고 회전되게 할 수 있다.
힌지 유니트(30)는 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)를 서로 회전 가능하게 연결할 수 있다.
힌지 유니트(30)는 서로 대칭되는 구조의 제1 힌지 유니트(32)와 제2 힌지 유니트(34)로 구성될 수 있다.
힌지 유니트(30)는 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20) 사이에서 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수로 형성될 수 있다.
플렉시블 디스플레이 패널(F)은 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 전체에 걸쳐서 구비될 수 있다.
제1 힌지 유니트(32)는 제1 힌지 바디(10)에 형성되는 제1 가상축 기어(40)를 포함할 수 있고, 제2 힌지 유니트(34)는 제2 힌지 바디(20)에 형성되는 제2 가상축 기어(50)를 포함할 수 있다.
제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)는 실제 축이 존재하지 않는 구조일 수 있다.
힌지 유니트(30)는 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)에 서로 대칭되는 구조를 가질 수 있다.
제1 가상축 기어(40)는 제1 중간 기어(80)와 맞물릴 수 있다.
제2 가상축 기어(50)는 제4 중간 기어(110)와 맞물릴 수 있다.
제1 중간 기어(80)와 제4 중간 기어(11)의 사이에는, 제2 중간 기어(90)와 제3 중간 기어(100)가 구비될 수 있다.
제1 중간 기어(80), 제2 중간 기어(90), 제3 중간 기어(100) 및 제4 중간 기어(110)는 서로 맞물리도록 일렬로 배열될 수 있다.
제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)는 각각 제1 연결 부재(60)와 제2 연결 부재(70)에 결합될 수 있고, 제1 연결 부재(60)와 제2 연결 부재(70)는 각각 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)에 결합될 수 있다.
제1 중간 기어(80), 제2 중간 기어(90), 제3 중간 기어(100), 제4 중간 기어(110)는 각각 제1 회전축(82), 제2 회전축(92), 제3 회전축(102), 제4 회전축(112)을 가질 수 있다.
제1 회전축(82), 제2 회전축(92), 제3 회전축(102), 제4 회전축(112)의 양쪽 단부측에는 각각 지지 부재(120)가 고정될 수 있고, 지지 부재(120)는 제1 회전축(82), 제2 회전축(92), 제3 회전축(102), 제4 회전축(112)이 회전가능하게 지지될 수 있다.
지지 부재(120)는 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 사이에 걸쳐서 구비될 수 있다.
제1 회전축(82)과 제4 회전축(112)은 한쪽의 지지 부재(120)를 관통하여 연장되고, 회전가능하게 지지될 수 있다.
지지 부재(120)를 관통하는 제1 회전축(82)과 제4 회전축(112)의 연장된 부분에는, 각도 유지 유니트(130)가 마련될 수 있다.
각도 유지 유니트(130)는 서로 걸림이 이루어지도록 하는 제1 걸림 부재(132)와 제2 걸림 부재(134)를 포함할 수 있다.
제2 걸림 부재(134)는 탄성부재(136)에 의해 제1 걸림 부재(132)를 향해 탄지될 수 있다.
탄성부재(136)는 탄지력의 제공이 정확한 코일 스프링으로 형성될 수 있다.
제2 걸림 부재(134)를 탄지하는 탄성부재(136)의 한쪽 끝단부에는 너트(137)가 결합되어 제1 회전축(82)과 제 4 회전축(112)으로부터 분리되지 않게 할 수 있다.
제1 걸림 부재(132)는, 제1 회전축(82)과 제4 회전축(112)이 통과하는 관통공(133)이 형성될 수 있다.
제1 걸림 부재(132)는 제1 회전축(82) 및 제4 회전축(112)과 함께 회전되지 않고 고정된 상태를 유지할 수 있다.
제1 걸림 부재(132)는 제2 걸림 부재(134)에 접촉하는 부분에 돌출 높이를 달리하는 제1 면(132a), 제2 면(132b), 제3 면(132c), 제4 면(132d)의 영역으로 이루어질 수 있다.
제1 면(132a), 제2 면(132b), 제3 면(132c) 및 제4 면(132d)은 제1 걸림 부재(132)의 원주방향을 따라 형성되고, 서로 교대로 돌출 높이를 달리하여 형성될 수 있다.
제1 면(132a)과, 제1 면(132a)과 마주보는 위치에 형성되는 제 3면(132b)의 돌출 높이는 동일한 돌출 높이로 형성될 수 있고, 제3 면(132c)과 제4 면(132d)의 돌출 높이는 동일한 돌출 높이로 형성될 수 있다.
제1 면(132a)과 제3 면(132b)은, 제2 면(132b) 및 제4 면(132d)의 돌출 높이보다 높게 형성될 수 있다.
제1 걸림 부재(132)는 연장편(132e)이 형성될 수 있고, 연장편(132e)에는 결합돌기(132f)가 돌출되게 형성될 수 있다.
제1 걸림 부재(132)의 결합돌기(132f)는 제2 고정부재(128)에 고정되도록 결합될 수 있다.
제2 걸림 부재(134)는 제1 회전축(82) 및 제4 회전축(112)이 통과하고, 함께 회전되는 결합공(135)이 형성될 수 있다.
결합공(135)의 일면은 직선면(135a)으로 형성되고, 나머지 부분은 곡선면으로 형성될 수 있다.
결합공(135)에 결합되는 제1 회전축(82) 및 제 4회전축(112) 부분에도 직선면(82a)와 직선면(112a)가 형성될 수 있다.
제2 걸림 부재(134)는 제1 걸림 부재(132)와 접촉하는 면에 원주방향을 따라 제1 면(134a), 제2 면(134b), 제3 면(134c), 제4 면(134d)의 영역으로 형성될 수 있다.
제1 면(134a)과 제3 면(134c), 제2 면(134b)과 제4 면(134d)은 서로 대각선 방향에 형성되고, 동일한 높이로 형성될 수 있다.
제1 면(134a)과 제3 면(134c)은 제2 면(134b) 및 제 4면(134d)보다 돌출 높이가 높게 형성될 수 있다.
제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)는 각각 제1 연결 부재(60)와 제2 연결 부재(70)에 착탈 가능하게 결합될 수 있고, 제1 연결 부재(60)와 제2 연결 부재(70)의 양측에는 각각 곡선형의 가이드 레일(62)(72)이 돌출되게 형성될 수 있다.
가이드 레일(62)(72)은 제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)에 각각 일체로 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 한쌍의 지지 부재(120)에는 제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)의 가이드 레일(62)(72)이 삽입되고, 가이드되도록 하는 곡선형의 가이드 홈(122)이 형성될 수 있다.
제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)는 전체에 걸쳐서 치형부가 형성되지 않고, 일부분에만 제1 치형부(42)와 제2 치형부(52)가 형성될 수 있다.
구체적으로, 제1 치형부(42)와 제2 치형부(52)는 제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)에 90도를 초과하고, 180도 이하로 형성될 수 있다.
제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)를 이용하여 펼침 동작과 접힘 동작시, 필요한 각도 범위(90도 범위)내에서만 회전 동작이 이루어지도록 일부분에만 각각 제1 치형부(42)와 제2 치형부(52)가 형성되는 구조를 가질 수 있다.
한쌍으로 구비되는 지지 부재(120)의 가이드 홈(122) 사이에는, 수용홈(124)이 형성될 수 있다. 수용홈(124)은 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 일부분이 접힘 동작시 수용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)는 평평한 상태(180도 방향)일 때, 서로 근접될 수 있고, 접힘 동작시 지지 부재(120)의 수용홈(124)내에 간섭없이 진입될 수 있다.
수용홈(124)은 제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)가 회전하는 동안, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 끝단부쪽 일부분이 수용되는 공간을 제공해줄 수 있다.
간격을 두고 각각 고정되는 한쌍의 지지 부재(120) 사이에는, 정지 기능을 하는 스토퍼(126)가 형성될 수 있다.
스토퍼(126)는 소정의 길이를 가지는 축의 형태로 형성될 수 있다.
스토퍼(126)는 지지 부재(120)의 양측 가장자리 부분에 형성될 수 있다.
스토퍼(126)는 제1 힌지 바디(10)측과 제2 힌지 바디(20)측에 각각 하나씩 마련될 수 있다.
도 4를 참조하면, 스토퍼(126)는 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)가 180도 이상으로 펼쳐지려고 할때 정지되게 할 수 있다.
제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)는 180도를 초과하여 펼침 동작을 하면, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)에 결합된 제1 연결 부재(60)와 제2 연결 부재(70)는 스토퍼(126)에 걸려서 더 이상 회전되지 않고 정지될 수 있다.
스토퍼(126)는 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)에 고정되는 플렉시블 디스플레이 패널 패널(F)를 플랫(flat)한 상태로 유지되게 할 수 있다.
지지 부재(120)의 일측으로는 제1 고정부재(127)와 제2 고정부재(128)가 마련될 수 있다.
제1 고정부재(127)와 제2 고정부재(128)는 지지 부재(120)와 마찬가지로 수용홈(127a)(128a)이 각각 형성될 수 있고, 제1 회전축(82)과 제4 회전축(112)이 회전가능하게 결합될 수 있다.
지지 부재(120), 제1 고정부재(127) 및 제2 고정부재(128)에 각각 형성되는 수용홈(124)(127a)(128a)은 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 펼침 및 접힘 동작시 간섭되지 않고 회전이 이루어질 수 있게 한다.
도 1을 참조하면, 힌지 유니트(30)에는 외부에서 보이지 않게 하기 위한 커버부재(140)가 구비될 수 있고, 커버부재(140)는 디자인 및 각종 이물질 유입을 방지하기 위함이다.
본 발명에 따른 힌지 장치(1)는 플렉시블 디스플레이 패널 패널(F)이 구비된 경우에, 반복된 펼침 동작과 접힘 동작시, 자연스러운 동작이 수행될 수 있다.
예를 들어, 플렉시블 디스플레이 패널 패널(F)을 펼친 상태에서 접고자 하는 경우, 플렉시블 디스플레이 패널 패널(F)의 양쪽 단부측을 잡고 접는 동작을 하면, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)에 의해 회전 동작이 이루어질 수 있다.
제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)는 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 접힘 동작시, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)에 각각 결합된 제1 연결 부재(60)와 제2 연결 부재(70)에 의해 제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)가 접히는 방향으로 회전될 수 있다.
제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)의 양단에는 각각 곡선형의 가이드 레일(62)(72)이 형성되어 있고, 지지 부재(120)에는 가이드 홈(122)이 형성되어 있으므로, 제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)가 회전하면, 가이드 레일(62))(72)이 곡선형의 가이드 홈(122)을 타고 가이드되면서 회전 동작이 이루어질 수 있다.
제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)는 접힘 위치(90도 방향)에서 각각 제1 중간 기어(80)와 제4 중간 기어(110)에 맞물린 상태이고, 펼침 동작으로 제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)가 회전하면, 제1 중간 기어(80)와 제2 중간 기어(90)도 동시에 회전될 수 있다.
제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)는 전체(360도 범위)에 걸쳐서 제1 치형부(44)와 제2 치형부(54)가 형성되지 않고 일부분(90도 초과 180도 이하)에만 형성되는 구조이므로, 제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)가 회전하면, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 일부분이 지지 부재(120)의 수용홈(124)안에 진입될 수 있다.
펼침 동작에 의해 180도 방향으로 펼쳐지면, 제1 가상축 기어(40)는 제1 중간 기어(80)를 따라 회전 이동되고, 제2 가상축 기어(50)는 제4 중간 기어(110)를 따라 회전 이동될 수 있으며, 접힘 위치에서 펼침 동작시 제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)의 맞물림 상태가 변경될 수 있다.
본 발명의 힌지 장치(1)는 회전 동작시(펼침 및 접힘 동작), 180도 펼쳐진 상태를 유지할 수 있다.
플렉시블 디스플레이 패널(F)의 펼침 동작시, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)는 제1 연결 부재(60)와 제2 연결 부재(70)에 각각 결합되고, 제1 연결 부재(60)와 제2 연결 부재(70)는 지지 부재(120)의 사이에 형성된 스토퍼(126)와 만나면서 더 이상 회전동작이 이루어지지 못하고 정지될 수 있다.
본 발명의 힌지 장치(1)는 사용자가 과도한 힘으로 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 펼침 동작이 이루어지더라도 180도 이상 회전되지 않고 정지된 상태를 유지할 수 있고, 무리한 회전동작에 의한 힌지 장치의 손상 또는 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 힌지 장치(1)는 제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)의 회전 동작 범위에 적합하게 제1 중간 기어(80), 제2 중간 기어(90), 제3 중간 기어(100), 제4 중간 기어(110)가 배열되므로, 소형 사이즈의 힌지 장치를 구성할 수 있다.
제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)는 펼침 및 접힘 동작시, 제1 중간 기어(80), 제2 중간 기어(90), 제3 중간 기어(100), 제4 중간 기어(110)는 차례대로 맞물려서 동시에 회전하고, 일렬로 차례대로 맞물려 배열되는 구조이므로, 흔들림 없이 펼침 및 접힘을 위한 회전 동작이 구현될 수 있다.
제1 가상축 기어(40) 및 제2 가상축 기어(50)와 맞물려 배열되는 중간 기어의 숫자를 줄여서 구비하는 경우, 예를 들어 2개로 배치하면, 제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)의 회전 범위를 수용하기 위해서 상당히 큰 사이즈의 중간 기어를 마련해야 하므로, 힌지 장치(1)의 사이즈가 커질 수 있다.
본 발명의 힌지 장치(1)는 각도 유지 유니트(130)에 의해 회전 동작시 각도 유지 기능을 가질 수 있다.
한쪽 지지 부재(120)에는 회전동작을 수행하는 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)측에 각각 각도 유지 유니트(130)가 마련되어 있으므로, 소정의 각도로 펼친 상태를 유지할 수 있다.
예를 들어, 접힘 상태에서 소정의 각도로 펼침 동작을 하는 경우, 제1 가상축 기어(40)와 제2 가상축 기어(50)는 맞물린 제1 중간 기어(80)와 제4 중간 기어(110)를 따라 회전하면서 원주 방향으로 이동될 수 있다.
제1 중간 기어(80)와 제4 중간 기어(110)는 각각 제1 회전축(82)과 제4 회전축(112)이 한쪽의 지지 부재(120)를 관통하고, 각도 유지 유니트(130)를 구성하는 제1 걸림 부재(132) 및 제2 걸림 부재(134)와 결합되어 있으므로, 제1 중간 기어(80)와 제4 중간 기어(110)의 제 1 회전축(82)과 제4 회전축(112)이 회전하면, 제2 걸림 부재(134)는 동시에 회전될 수 있다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 제 1 회전축(82)과 제4 회전축(112)의 일부분에는 직선면(82a)(112a)이 형성되고, 제2 걸림 부재(134)의 결합공(135)에는 직선면(135a)이 형성되어 있으므로, 제 1 회전축(82)과 제4 회전축(112)이 회전하면, 제2 걸림 부재(134)도 동시에 회전하게 된다.
제1 걸림 부재(132)는 제 1 회전축(82)과 제4 회전축(112)이 회전하더라도 회전되지 않고 제2 고정부재(128)면에서 고정된 상태를 유지할 수 있다.
도 7을 참조하면, 제2 걸림 부재(134)는 제1 걸림 부재(132)와 접촉하는 면이 서로 높이를 달리하는 면으로 구성되어 있다.
제1 걸림 부재(132)와 제2 걸림 부재(134)는 서로 접촉하는 면에 원주 방향으로 돌출 높이를 달리하는 4개의 제1 면 내지 제4 면으로 형성된 구조이므로, 제2 걸림 부재(134)가 회전하면, 제2 걸림 부재(134)의 돌출된 제2 면(134b) 및 제4 면(134d)이 제1 걸림 부재(132)의 접촉면에 돌출된 제1 면(132a) 및 제3 면(132c)과 만나면서 축방향으로 이동될 수 있다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 한쌍의 제2 걸림 부재(134)는 각각 제 1 회전축(82) 및 제4 회전축(112)과 동시에 회전하고, 제2 걸림 부재(134)는 탄성부재(136)에 의해 항상 탄지되어 있으므로, 제2 걸림 부재(134)는 탄성부재(136)를 압축하면서 축방향으로 이동될 수 있다.
플렉시블 디스플레이 패널(F)은 펼침 위치와 접힘 위치(90도 ~ 180도 범위)내에서 원하는 각도로 일시 정지할 수 있고, 제1 걸림 부재(132)의 돌출된 면과 제2 걸림 부재(134)의 돌출된 면이 만나는 지점에서는 좀더 강한 탄성부재(136)의 반발력이 작용하므로, 복수의 단계로 정지 동작이 제어 가능하다.
본 발명의 힌지 장치(1)는 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 회전동작시, 원하는 각도에서 정지된 상태를 유지할 수 있고, 흔들림 없이 펼친 각도를 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 힌지 장치(1)는 폴더블 디스플레이 장치에 구비될 수 있다. 폴더블 디스플레이 장치는 힌지 장치(1), 힌지 장치(1)의 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)에 형성되는 플렉시블 디스플레이 패널(F), 플렉시블 디스플레이 패널(F)을 지지하는 제1 지지 프레임 및 제2 지지 프레임 등으로 구성될 수 있다.
본 발명의 폴더블 디스플레이 장치는 접었을 때, 안쪽에 화면부가 배치되는 인폴딩(infolding) 방식으로 구현될 수 있다.
본 발명의 폴더블 디스플레이 장치는 힌지 장치(1)를 복수로 설치하여 복수의 접힘 센터(730)를 구성할 수 있다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 플렉시블 디스플레이 패널(F)이 접히는 중심점을 접힘 센터(730)로 정의할 수 있다. 접힘 센터(730)를 중심으로 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 일측 및 타측이 접히거나 펼쳐질 수 있다. 접힘 센터(730)의 곡률 반경은 완전히 겹쳐지는 수준인 0.1mm 부터 일측 및 타측이 약간 틈을 갖는 수준인 수 mm까지 허용될 수 있다. 최소 수준이 바람직한 곡률 반경은 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 재질인 OLED의 특성 또는 힌지 유니트(30)의 성능에 따라 다양할 수 있다.
중요한 점은 플렉시블 디스플레이 패널(F)은 힌지 유니트(30)와 대면되는 부분에 이음부나 절단부가 없도록 완전히 이어진 한 장의 패널이라는 것일 수 있다. 반면에, 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 일측이 밀착되는 제1 힌지 바디(10) 및 타측이 밀착되는 제2 힌지 바디(20)는 접힘 센터(730)를 기준으로 회전해야 하므로, 두 개로 분리된 별개의 부재일 수 있다. 여기서, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20) 사이의 틈이 생기지 않도록 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)는 최대한 근접되는 것이 필요하다.
별개의 부재인 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)는 각각의 회전 중심이 다른 것이 당연할 수 있다. 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)는 자유롭게 덜렁거리면 안되고, 서로 일정한 상대 위치를 유지한 상태에서 각도만 변화되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 제1 힌지 바디(10)의 회전 중심과 제2 힌지 바디(20)의 회전 중심은 고정된 위치인 것이 바람직하다. 제1 힌지 바디(10)의 회전 중심은 제1 가상축 기어(40)의 회전 중심과 일치하는 제1 센터(710)이고, 제2 힌지 바디(20)의 회전 중심은 제2 가상축 기어(50)의 회전 중심인 제2 센터(720)일 수 있다.
플렉시블 디스플레이 패널(F)의 일측 및 타측이 서로 대면되는 방향이며 사용자가 플렉시블 디스플레이 패널(F)을 바라보는 노출된 면을 제1 패널면으로 정의하고, 플렉시블 디스플레이 패널(F)이 제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20)와 대면되는 면을 제2 패널면으로 정의할 수 있다. 플렉시블 디스플레이 패널(F)이 완전히 접혔을 때 제1 가상축 기어(40) 및 제2 가상축 기어(50)의 회전 각도를 0도로 보면, 플렉시블 디스플레이 패널(F)이 완전히 펼쳐진 180도 위치에서 제1 가상축 기어(40) 및 제2 가상축 기어(50)의 회전 각도는 90도로 볼 수 있다. 일정 크기 이상의 기어 치형을 적어도 90도 범위에 형성하려면, 제1 가상축 기어(40) 및 제2 가상축 기어(50)의 반경은 소정값보다 커질 수 있다.
각 기어의 반경을 고려하면, 제1 가상축 기어(40) 및 제2 가상축 기어(50)는 제1 패널면 쪽에 마련될 수 없으며, 제2 패널면 쪽에 배치되는 것이 바람직하다. 제1 센터(710) 및 제2 센터(720)도 제1 패널면의 상측으로 이격된 위치에 있기 어렵고 제2 패널면으로부터 각각의 힌지 바디를 향하는 방향으로 이격된 위치에 있을 수 있다.
도 11을 참조하면, 플렉시블 디스플레이 패널(F)이 하나의 평면으로 완전히 펼쳐진 상태를 180도 위치로 정의할 수 있다. 도 12는 중간 상태이다.
도 13을 참조하면, 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 일측 및 타측이 접힘 센터(730)를 기준으로 적어도 평행하게 대면되는 상태를 0도 위치로 정의할 수 있다.
제1 가상축 기어(40) 및 제2 가상축 기어(50)는 소정 위치에서 회전할 뿐이므로, 제1 센터(710) 및 제2 센터(720)의 이격 거리는 일정할 수 있다.
제1 가상축 기어(40) 및 제2 가상축 기어(50)는 제1 패널면으로부터 제2 패널면을 향하는 방향을 따라 제2 패널면으로부터 이격된 위치에 마련될 수 있다. 기어가 노출되면 않되고 플렉시블 디스플레이 패널(F)은 매끈한 평면을 이루어야 한다. 따라서, 제1 센터(710) 및 제2 센터(720)는 제1 패널면으로부터 제2 패널면을 향하는 방향을 따라 제2 패널면으로부터 이격된 위치에 마련될 수 있다.
도 11에 도시된 180도 위치에서 접힘 센터(730)는 제1 센터(710) 및 제2 센터(720)를 연결한 직선으로부터 제1 패널면 또는 바깥쪽을 향하는 제1 방향으로 치우친 위치에 존재할 수 있다. 도 13에 도시된 0도 위치에서 접힘 센터(730)는 제1 센터(710) 및 제2 센터(720)를 연결한 직선으로부터 제2 패널면 또는 안쪽을 향하는 제2 방향으로 치우친 위치에 존재할 수 있다. 제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20)의 회전에 따라 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 접힘 센터(730)는 제1 센터(710) 및 제2 센터(720)를 연결한 직선의 일측으로부터 타측으로 직선 이동될 수 있다.
제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20)의 회전 전후에 플렉시블 디스플레이 패널(F)이 평면을 유지하는 부분을 평면부로 정의하고, 제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20)의 회전 전후에 플렉시블 디스플레이 패널(F)이 곡면으로 휘는 부분을 곡면부로 정의할 수 있다.
도 11을 참조하면, 제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20)의 회전 전후에 평면부는 제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20) 각각에 밀착될 수 있다. 제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20)의 회전 전후에 곡면부는 제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20) 각각으로부터 분리될 수 있다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20)의 회전 전후에 곡면부의 적어도 일부는 제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20) 각각으로부터 이격될 수 있다. 제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20)의 회전 전후에 곡면부의 적어도 일부가 제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20) 각각으로부터 이격되는 부분으로서, 바디 분리부(810)가 제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20)에 마련될 수 있다. 플렉시블 디스플레이 패널(F)은 바디 분리부(810)에 접착되지 않거나 고정되지 않을 수 있다.
F : 플렉시블 디스플레이 패널 1 : 힌지 장치
10 : 제 1힌지 바디 20 : 제2 힌지 바디
30 : 힌지 유니트 32 : 제1 힌지 유니트
34 : 제2 힌지 유니트 40 : 제1 가상축 기어
42 : 제1 치형부 50 : 제2 가상축 기어
52 : 제2 치형부 60 : 제1 연결 부재
62 : 가이드 레일 70 : 제2 연결 부재
72 : 가이드 레일 80 : 제1 중간 기어
82 : 제1 회전축 90 : 제2 중간 기어
92 : 제2 회전축 100 : 제3 중간 기어
102 : 제3 회전축 110 : 제4 중간 기어
112 : 제4 회전축 120 : 지지 부재
122 : 가이드 홈 124 : 수용홈
126 : 스토퍼 127 : 제1 고정부재
127a : 수용홈 128 : 제2 고정부재
128a : 수용홈 130 : 각도 유지 유니트
132 : 제1 걸림 부재 132a : 제1 면
132b : 제2 면 132c : 제3 면
132d : 제4 면 132e : 연장편
132f : 결합돌기 133 : 관통공
134 : 제2 걸림 부재 134a : 제1 면
134b : 제2 면 134c : 제3 면
134d : 제4 면 135 : 결합공
135a : 직선면 136 : 탄성부재
137 : 너트 140 : 커버부재
710 : 제1 센터 720 : 제2 센터
730 : 접힘 센터 810 : 바디 분리부

Claims (17)

  1. 플렉시블 디스플레이 패널의 펼침과 접힘 동작이 가능하게 결합되는 힌지 유니트를 포함하고,
    상기 힌지 유니트는,
    제1 가상축 기어를 가지는 제1 힌지 바디와, 제2 가상축 기어를 가지는 제2 힌지 바디를 포함하며,
    상기 플렉시블 디스플레이 패널의 일측 및 타측을 지지하는 상기 제1 힌지 바디 및 상기 제2 힌지 바디가 동일한 각도만큼 서로 반대 방향으로 회전되도록, 상기 제1 가상축 기어 및 상기 제2 가상축 기어 사이에 복수의 중간 기어가 적어도 4열 배열되는 힌지 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 힌지 바디 및 제2 힌지 바디의 회전시 고정 위치에 있는 지지 부재가 마련되며,
    상기 중간 기어는 상기 지지 부재에 회전 가능하게 지지되는 힌지 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 힌지 바디 및 제2 힌지 바디를 회전 가능하게 지지하는 지지 부재가 마련되고,
    상기 제1 힌지 바디에 상기 제1 가상축 기어가 고정되고,
    상기 제2 힌지 바디에 상기 제2 가상축 기어가 고정되며,
    상기 지지 부재에 대하여 상기 제1 힌지 바디의 회전 각도 및 상기 제1 가상축 기어의 회전 각도는 동일하고,
    상기 지지 부재에 대하여 상기 제2 힌지 바디의 회전 각도 및 상기 제2 가상축 기어의 회전 각도가 동일한 힌지 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 힌지 바디 및 제2 힌지 바디를 회전 가능하게 지지하는 지지 부재가 마련되며,
    상기 제1 가상축 기어 및 상기 제2 가상축 기어를 회전 가능하게 지지하는 가이드 레일 및 가이드 홈이 마련되고,
    상기 가이드 레일은 상기 가이드 홈에 이동 가능하게 삽입되며,
    상기 가이드 레일 및 상기 가이드 홈 중 어느 하나는 상기 지지 부재에 마련되고,
    상기 가이드 레일 및 상기 가이드 홈 중 나머지 하나는 상기 상기 제1 가상축 기어 및 상기 제2 가상축 기어에 각각 마련되며,
    상기 가이드 레일 및 상기 가이드 홈에 의하여, 상기 제1 힌지 바디 및 상기 제2 힌지 바디가 상기 지지 부재에 회전 가능하게 연결되는 힌지 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가상축 기어의 원주 중 일부에 형성된 제1 치형부 및 상기 제2 가상축 기어의 원주 중 일부에 형성된 제2 치형부가 마련되고,
    상기 제1 치형부 및 상기 제2 치형부에 상기 치형이 형성된 각도 범위는 적어도 90도인 힌지 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 가상축 기어의 회전 범위내에서 맞물리는 제1 중간 기어가 구비되고, 상기 제2 가상축 기어의 회전 범위내에서 맞물리는 제4 중간 기어가 구비되며,
    상기 제1 중간 기어와 제4 중간 기어에 각각 맞물리는 제2 중간 기어와 제3 중간 기어가 서로 맞물리는 힌지 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 힌지 바디에 제1 연결 부재가 체결되고,
    상기 제2 힌지 바디에 제2 연결 부재가 체결되며,
    상기 제1 연결 부재와 일체로 상기 제1 가상축 기어가 연결되고,
    상기 제2 연결 부재와 일체로 상기 제2 가상축 기어가 연결되며,
    상기 제1 연결 부재와 제2 연결 부재의 양측에는 각각 가이드 레일 또는 가이드 홈이 형성되는 힌지 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 힌지 바디와 상기 제2 힌지 바디의 회전을 가이드하는 지지 부재가 마련되고,
    상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디의 접힘 동작시 상기 플렉시블 디스플레이 패널이 접힘 센터를 기준으로 휘어지는 곡면부가 형성되며,
    상기 곡면부가 수용되는 수용홈이 상기 지지 부재의 내측에 형성되는 힌지 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 플렉시블 디스플레이 패널의 펼침 및 접힘 동작시, 상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디를 임의의 각도에서 정지시키는 각도 유지 유니트가 마련되는 힌지 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 중간 기어는 상기 제1 가상축 기어 및 상기 제2 가상축 기어 사이에 순차적으로 맞물리는 제1 중간 기어, 제2 중간 기어, 제3 중간 기어, 및 제4 중간 기어를 포함하고,
    상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디를 임의의 각도에서 정지시키는 각도 유지 유니트가 상기 제1 중간 기어 내지 제4 중간 기어 중 적어도 하나에 회전 부하를 작용하는 힌지 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디를 임의의 각도에서 정지시키는 각도 유지 유니트가 상기 적어도 하나의 중간 기어에 연결되고,
    상기 각도 유지 유니트는, 상기 중간 기어의 회전축에 결합되는 제1 걸림 부재, 상기 제1 걸림 부재와 접촉하는 제2 걸림 부재를 포함하고,
    탄성 부재에 의하여 상기 제2 걸림 부재는 제1 걸림 부재와 가압하는 상태로 접촉하고 회전되는 힌지 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 걸림 부재와 제2 걸림 부재는 서로 접촉하는 면이 돌출 높이를 달리하는 힌지 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디에 연결되는 지지 부재를 포함하고,
    상기 지지 부재에는, 상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디가 180도 이상으로 펼쳐지지 않도록 정지시키는 스토퍼가 형성되는 힌지 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 플렉시블 디스플레이 패널이 접히는 중심점을 접힘 센터로 정의하고, 상기 제1 힌지 바디의 회전 중심을 제1 센터로 정의하며, 상기 제2 힌지 바디의 회전 중심을 제2 센터로 정의할 때,
    상기 플렉시블 디스플레이 패널의 접힘과 펼침 동작시, 상기 제1 센터 및 상기 제2 센터는 고정된 위치에 있고, 상기 접힘 센터의 위치가 이동되는 힌지 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 플렉시블 디스플레이 패널이 노출된 면을 제1 패널면으로 정의하고, 상기 플렉시블 디스플레이 패널이 상기 제1 힌지 바디 및 제2 힌지 바디와 대면되는 면을 제2 패널면으로 정의할 때,
    상기 플렉시블 디스플레이 패널이 펼쳐진 180도 위치에서, 상기 접힘 센터는 상기 제1 센터 및 제2 센터를 연결한 직선으로부터 상기 제1 패널면 또는 바깥쪽을 향하는 제1 방향으로 치우친 위치에 존재하고,
    상기 플렉시블 디스플레이 패널이 접힌 위치에서 상기 접힘 센터는 상기 제1 센터 및 제2 센터를 연결한 직선으로부터 안쪽을 향하는 제2 방향으로 치우친 위치에 존재하며,
    상기 제1 힌지 바디 및 제2 힌지 바디의 회전에 따라 상기 플렉시블 디스플레이 패널의 접힘 센터는 상기 제1 센터 및 제2 센터를 연결한 직선의 일측으로부터 타측으로 직선 이동되는 힌지 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 힌지 바디 및 제2 힌지 바디의 회전 전후에 상기 플렉시블 디스플레이 패널이 평면을 유지하는 부분을 평면부로 정의하고, 상기 제1 힌지 바디 및 제2 힌지 바디의 회전 전후에 상기 플렉시블 디스플레이 패널이 곡면으로 휘는 부분을 곡면부로 정의할 때,
    상기 제1 힌지 바디 및 제2 힌지 바디의 회전 전후에 상기 평면부는 상기 제1 힌지 바디 및 상기 제2 힌지 바디 각각에 밀착되고,
    상기 제1 힌지 바디 및 제2 힌지 바디의 회전 전후에 상기 곡면부는 상기 제1 힌지 바디 및 상기 제2 힌지 바디로부터 분리되며,
    상기 제1 힌지 바디 및 제2 힌지 바디의 회전 전후에 상기 곡면부의 적어도 일부가 상기 제1 힌지 바디 및 제2 힌지 바디 각각으로부터 이격되는 부분인 바디 분리부가 상기 제1 힌지 바디 및 제2 힌지 바디에 마련되는 힌지 장치.
  17. 플렉시블 디스플레이 패널이 결합되는 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디;
    상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디가 서로 회전가능하게 연결되는 힌지 유니트; 를 포함하고,
    상기 힌지 유니트는 제1 가상축 기어를 가지는 제1 힌지 바디와, 제2 가상축 기어를 가지는 제2 힌지 바디를 포함하며,
    상기 플렉시블 디스플레이 패널의 일측 및 타측을 지지하는 상기 제1 힌지 바디 및 상기 제2 힌지 바디가 동일한 각도만큼 서로 반대 방향으로 회전되도록, 상기 제1 가상축 기어 및 상기 제2 가상축 기어 사이에 복수의 중간 기어가 적어도 4열 배열되는 폴더블 디스플레이 장치.
KR1020190040414A 2019-04-05 2019-04-05 힌지 장치 및 이를 구비하는 폴더블 디스플레이 장치 KR102411889B1 (ko)

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