KR20230023533A - 디스플레이 보호 필름 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

디스플레이 보호 필름 및 이를 포함하는 전자 장치 Download PDF

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KR20230023533A
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오지영
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이호영
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Abstract

디스플레이 보호 필름 및 이를 포함하는 전자 장치가 개시된다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 플렉서블 디스플레이를 포함하는 전자 장치로서, 상기 플렉서블 디스플레이의 화상 표시 방향을 기준으로 상기 플렉서블 디스플레이의 상부에 위치하는 디스플레이 보호 필름을 포함하고, 상기 디스플레이 보호 필름은, 1 GPa 이상의 탄성 모듈러스를 가지는 폴리머 재질을 포함하고 두께가 100 마이크로미터 미만인 기재층, 상기 기재층의 상부에 위치하고 100마이크로미터 이하의 두께를 가지는 하드코팅층 및 상기 기재층의 하부 및 상기 플렉서블 디스플레이의 상부에 위치하고, 상기 플렉서블 디스플레이의 화상이 표시되는 면에 대하여 착탈 가능하게 부착되는 점착층을 포함할 수 있다.

Description

디스플레이 보호 필름 및 이를 포함하는 전자 장치 {DISPLAY PROTECTION FILM AND ELECTRONIC DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 문서에 개시된 다양한 실시예들은 전자 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디스플레이 보호 필름 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
전자 장치는 휴대성을 위해 작은 프로파일을 필요로 하고, 사용자에게 많은 정보를 제공하기 위해서는 넓은 디스플레이 면적을 필요로 한다. 전자 장치의 작은 프로파일과 넓은 디스플레이 면적을 양립시키기 위해 기존의 장방형 바(bar)형상의 폼팩터에서 벗어나, 롤러블, 슬라이더블 또는 폴더블과 같은 다양한 폼팩터가 등장하고 있다. 폴더블과 같은 폼팩터를 가지는 전자 장치는 벤딩 또는 폴딩이 가능한 플렉서블 디스플레이(flexible display)를 필요로 한다.
전자 장치는 표시면의 상부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지하고, 패널층의 상부로부터 가해지는 외력으로부터 패널층 및 커버층을 보호하는 디스플레이 보호 필름을 포함할 수 있다. 롤러블, 슬라이더블 또는 폴더블과 같은 폼팩터의 전자 장치에 사용되는 플렉서블 디스플레이는 플렉서블 디스플레이와 함께 벤딩 또는 폴딩될 수 있는 플렉서블한 보호 필름을 필요로 한다.
전자 장치의 디스플레이 보호 필름이 외부 충격 또는 이물질에 의해 손상될 시에, 보호 필름을 플렉서블 디스플레이에 탈착불가능하게 접착할 경우, 보호 필름의 교체가 불가능하므로 고가의 폴더블 디스플레이 전체를 교체하게 되어 비용이 발생할 수 있다.
또한, 착탈가능한 디스플레이 보호 필름은, 폴더블 전자 장치의 폴딩(folding) 및 언폴딩(unfolding)에 따른 플렉서블 디스플레이의 벤딩(bending) 및 언벤딩(unbending) 동작이 반복될 시에, 플렉서블 디스플레이로부터 탈락됨으로써, 떨어진 자국에 의해 디스플레이의 시인성과 심미성이 저하되고 모래 및 먼지와 같은 외부 이물질이 디스플레이와 보호 필름 사이로 침입할 수 있다. 이물질은 디스플레이에 대해 추가적인 손상을 유발할 수 있다.
또한, 폴더블 디스플레이와 함께 벤딩 및 언벤딩되기 위하여 보호 필름에 대하여 유연성이 높은 소재를 사용할 시의 일반적인 외부 충격, 예컨대 사용자의 손톱에 의한 찍힘 또는 스타일러스 펜 사용 시에 영구적인 변형이 발생할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들은 착탈가능하며, 플렉서블 디스플레이의 벤딩 시에 탈락되지 않고 폴더블 전자 장치의 사용 충격에 의해 손상되지 않는 내구성을 가지는 디스플레이 보호 필름 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 플렉서블 디스플레이를 포함하는 전자 장치로서, 상기 플렉서블 디스플레이의 화상 표시 방향을 기준으로 상기 플렉서블 디스플레이의 상부에 위치하는 디스플레이 보호 필름을 포함하고, 상기 디스플레이 보호 필름은, 1 GPa 이상의 탄성 모듈러스를 가지는 폴리머 재질을 포함하고 두께가 100 마이크로미터 미만인 기재층, 상기 기재층의 상부에 위치하고 100마이크로미터 이하의 두께를 가지는 하드코팅층 및 상기 기재층의 하부 및 상기 플렉서블 디스플레이의 상부에 위치하고, 상기 플렉서블 디스플레이의 화상이 표시되는 면에 대하여 착탈 가능하게 부착되는 점착층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 기재층은 폴리에틸렌 프탈레이트(PET) 또는 폴리아미드 이미드(PAI 중 적어도 하나를 포함하는 재질을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 하드코팅층은 상온 이하의 유리전이온도(Tg)를 가지는 폴리머 수지, 연질 올리고머 및 개시제를 포함하는 코팅액을 상기 기재층의 면 상에 도포하여 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 코팅액의 상기 수지 및 상기 연질 올리고머의 중량비는 100:5 내지 100:50이고, 상기 수지 및 상기 개시제의 중량비는 100:1 내지 100:5일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 하드코팅층과 동일한 재질을 포함하고, 상기 기재층의 하부 및 상기 점착층의 상부에 위치하는 배면코팅층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 점착층의 점착 강도는 스테인레스 스틸 표면 기준 500gf/in 이상일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 점착층의 탄성 모듈러스는 1MPa 이하일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 점착층의 두께는 50마이크로미터 이하일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 하드코팅층의 표면 상에 위치하는 반사방지 코팅층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 디스플레이 보호 필름은 상기 하드코팅층의 상부에 위치하는 방오코팅층을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들에 따른 플렉서블 디스플레이를 위한 디스플레이 보호 필름은, 1 GPa 이상의 탄성 모듈러스를 가지는 폴리머 재질을 포함하고 두께가 100 마이크로미터 미만인 기재층, 상기 기재층의 상부에 위치하고 100마이크로미터 이하의 두께를 가지는 하드코팅층 및 상기 기재층의 하부 및 상기 플렉서블 디스플레이의 상부에 위치하고, 상기 플렉서블 디스플레이의 화상이 표시되는 면에 대하여 착탈 가능하게 부착되는 점착층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 기재층은 폴리에틸렌 프탈레이트(PET) 또는 폴리아미드 이미드(PAI 중 적어도 하나를 포함하는 재질을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 하드코팅층은 상온 이하의 유리전이온도(Tg)를 가지는 폴리머 수지, 연질 올리고머 및 개시제를 포함하는 코팅액을 상기 기재층의 면 상에 도포하여 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 코팅액의 상기 수지 및 상기 연질 올리고머의 중량비는 100:5 내지 100:50이고, 상기 수지 및 상기 개시제의 중량비는 100:1 내지 100:5일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 디스플레이 보호 필름은 상기 하드코팅층과 동일한 재질을 포함하고, 상기 기재층의 하부 및 상기 점착층의 상부에 위치하는 배면코팅층을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 점착층의 점착 강도는 스테인레스 스틸 표면 기준 500gf/in 이상일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 점착층의 탄성 모듈러스는 1MPa 이하일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 점착층의 두께는 50마이크로미터 이하일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 디스플레이 보호 필름은 상기 하드코팅층의 표면 상에 위치하는 반사방지 코팅층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 디스플레이 보호 필름은 상기 하드코팅층의 상부에 위치하는 방오코팅층을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 디스플레이 보호 필름은 디스플레이의 상부에 대해 착탈가능하게 부착되는 점착층을 포함하고, 100마이크로미터 이하의 두께를 가지는 하드코팅층을 포함함으로써 플렉서블 디스플레이의 표면에 대하여 착탈가능하고, 플렉서블 디스플레이의 벤딩 및 언벤딩 시 탈락되지 않으며, 내구성이 향상된 플렉서블 디스플레이를 위한 디스플레이 보호 필름이 제공될 수 있다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블럭도이다.
도 2a 내지 2f는, 일 실시예에 따른, 인 폴딩(in folding) 방식의 하우징 구조를 갖는 휴대 전자 장치를 도시한다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이(300)의 적층 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 폴더블 전자 장치의 디스플레이 보호 필름을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 디스플레이 보호 필름의 반복 폴딩 실험 결과를 대비하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 보호 필름이 벤딩된 상태를 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 디스플레이 보호 필름의 박리 실험 결과를 대비하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 디스플레이 보호 필름의 점착층의 접힘 자국을 대비하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예들에 디스플레이 따른 보호 필름의 단면도이다.
도 10a는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 디스플레이 보호 필름을 나타내는 단면도이다.
도 10b는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 디스플레이 보호 필름을 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 디스플레이 보호 필름을 나타내는 도면이다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 2a 내지 2f는, 일 실시예에 따른, 인 폴딩(in folding) 방식의 하우징 구조를 갖는 휴대 전자 장치(200)를 도시한다. 구체적으로, 도 2a및 2b는 다양한 실시예에 따른 전자 장치가 펼쳐진(unfolded, flat or open) 상태에서 전면을 도시하고, 도 2c는 전자 장치가 접힌(folded or closed) 상태에서 후면을 도시하고, 도 2d는 펼쳐진 상태에서 후면을 도시하고, 도 2e는 부분적으로 접힌(partially folded) 상태(바꾸어 말해, 부분적으로 펼쳐진 상태, 또는 완전히(fully) 접힌 상태와 완전히 펼쳐진 상태 사이의 중간 상태(intermediate state, freestop state))에서 전면을 도시하고, 도 2f는 전자 장치의 분해 사시도이다.
도 2a 내지 2f를 참조하면, 휴대 전자 장치(200)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 제1하우징(210), 제2하우징(220), 제1하우징(210)에 대해 제2하우징(220)이 회동 가능(rotatable)하도록 제1하우징(210)과 제2하우징(220)을 연결하는 힌지 조립체(240), 폴더블 하우징(210, 220)에 의해 형성된 공간 내에 배치된 플렉서블(flexible) 또는 폴더블(foldable) 디스플레이(299), 및 센서 모듈(예: 도 1의 센서 모듈(176))을 포함할 수 있다.
디스플레이(299)는 제1하우징(210)에서 힌지 조립체(240)를 가로질러 제2하우징(220)까지 배치될 수 있다. 디스플레이(299)는 폴딩 축(A)을 기준으로 제1하우징(210) 내부 공간에 배치되는 제1표시 영역(211)과 제2하우징(220) 내부 공간에 배치되는 제2표시 영역(221)으로 구분될 수 있다. 센서 모듈(예: 조도 센서)은, 전면을 마주하고 볼 때, 제1표시 영역(211)의 센서 영역(또는, 광 투과 영역)(242a) 아래에 배치될 수 있다. 제1표시 영역(211) 내 센서 영역(242a)의 위치 및/또는 크기는, 그 아래에 배치된 조도 센서의 위치 및/또는 크기에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 센서 영역(242a)의 크기(예: 지름)는 조도 센서의 시야(field of view; FOV)를 기반으로 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 센서 영역(242a)은 광 투과율 향상을 위하여 그 주변보다 낮은 픽셀 밀도 및/또는 낮은 배선 밀도를 갖도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이(299)는 투명한 소재를 포함하고 패널층을 외부 이물질 및 충격으로부터 보호하는 윈도우(298)을 포함할 수 있다.
힌지 조립체(240)는 휴대 전자 장치(200)가 펼쳐진 상태(예: 도 2a의 상태)에서 접힌 상태(예: 도 2c의 상태)로 상태 전환될 때 두 표시 영역들(211, 221)이 서로 마주보도록 하는 인 폴딩 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(200)가 펼쳐진 상태일 때 두 표시 영역들(211, 221)은 실질적으로 동일한 방향으로 향할 수 있다. 펼쳐진 상태에서 접힌 상태로 상태 전환됨에 따라 두 표시 영역들(211, 221)이 서로 마주하는 방향으로 회동될 수 있다. 힌지 조립체(240)는 폴더블 하우징(210, 220)이 회동에 대해 저항력을 가지도록 구성될 수 있다. 저항력을 넘어서는 외력이 폴더블 하우징(210, 220)에 가해졌을 때 폴더블 하우징(210, 220)이 회동될 수 있다.
두 표시 영역들(211, 221) 간에 이루어지는 각도에 기반하여, 전자 장치(200)의 상태가 정의될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(200)의 상태는, 두 표시 영역들(211, 221) 간의 각도가 약 180도인 경우 펼쳐진(unfolded, flat or open) 상태로 정의될 수 있다. 두 표시 영역들(211, 221) 간의 각도가 약 0도에서 10도 사이인 경우, 휴대 전자 장치(200)의 상태는 접힌(folded or closed) 상태로 정의될 수 있다. 두 표시 영역들(211, 221)이 접힌 상태일 때의 각도보다 크고 펼쳐진 상태일 때의 각도보다 작은 각도(예: 약 10도에서 179도 사이)를 형성하는 경우, 휴대 전자 장치(200)의 상태는 도 2e에 도시된 바와 같은 중간 상태(intermediate state)(바꾸어 말해, 부분적으로 접힌(partially folded) 또는 부분적으로 펼쳐진 상태)로 정의될 수 있다.
휴대 전자 장치(200)의 상태에 기반하여, 디스플레이(299)에서 시각적 정보(예: 텍스트, 이미지, 또는 아이콘)가 표시될 활성화 영역이 결정될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(200)가 중간 상태인 경우, 활성화 영역은 제1표시 영역(211) 또는 제2표시 영역(221)으로 결정될 수 있다. 제1표시 영역(211) 및 제2표시 영역(221) 중 상대적으로 움직임이 더 작은 영역이 활성화 영역으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 전자 장치(200)의 하우징을 한 손으로 파지한 상태에서 같은 손의 손가락(예: 엄지) 또는 다른 손으로 다른 하우징을 열 경우 전자 장치(200)는 접힌 상태에서 중간 상태로 상태 전환되고 이에 따라 전자 장치(200)는, 파지된 하우징(즉, 상대적으로 움직임이 적은 하우징)의 표시 영역을 활성화 영역으로 결정할 수 있다. 휴대 전자 장치(200)가 펼쳐진 상태인 경우, 디스플레이(299)의 전체 영역(예: 제1표시 영역(211) 및 제2표시 영역(221) 모두)이 활성화 영역으로 결정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1하우징(210)은, 펼쳐진 상태에서, 제1방향(예: 전면 방향)(z 축 방향)을 향하는 제1면(제1표시영역)(211) 및 제1면(211)과 대향되는 제2방향(예: 후면 방향)(-z 축 방향)을 향하는 제2면(212)을 포함할 수 있다. 제2하우징(220)은 펼쳐진 상태에서, 제1방향(예: z 축 방향)을 향하는 제3면(제2표시영역)(221) 및 제2방향(예: - z 축 방향)을 향하는 제4면(222)을 포함할 수 있다. 전자 장치(200)는, 펼쳐진 상태에서, 제1하우징(210)의 제1면(211)과 제2하우징(220)의 제3면(221)이 동일한 제1방향(예: z 축 방향)을 향하고, 접힌 상태에서 제1면(211)과 제3면(221)이 서로 마주보는 방식으로 동작될 수 있다. 전자 장치(200)는, 펼쳐진 상태에서, 제1하우징(210)의 제2면(212)과 제2하우징(220)의 제4면(222)이 동일한 제2방향(- z 축 방향)을 향하고, 접힌 상태에서 제2면(212)과 제4면(222)이 서로 반대 방향을 향하도록 동작될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1하우징(210)은 적어도 부분적으로 전자 장치(200)의 외관을 형성하는 제1측면 프레임(213) 및 제1측면 프레임(213)과 결합되고, 전자 장치(200)의 제2면(212)의 적어도 일부를 형성하는 제1후면 커버(214)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1측면 프레임(213)은 제1측면(213a), 제1측면(213a)의 일단으로부터 연장되는 제2측면(213b), 및 제1측면(213a)의 타단으로부터 연장되는 제3측면(213c)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1측면 프레임(213)은 제1측면(213a), 제2측면(213b) 및 제3측면(213c)을 통해 장방형(예: 정사각형 또는 직사각형) 형상으로 형성될 수 있다.
제1측면 프레임(213)의 일부는 도전체로 형성될 수 있다. 예컨대, 도 2b 참조하면, 제1측면(213a)의 일부(ⓕ제2측면(213b)의 일부(ⓓ및 제3측면(213c)의 일부(ⓔ가 금속 물질로 형성될 수 있다. 도전체는 그에 인접하게 제1하우징(210) 내부 공간에 배치된 그립 센서(미도시)에 전기적으로 연결될 수 있다. 프로세서는 그립 센서를 통해 도전체와 그라운드(예: 메인 인쇄 회로 기판의 그라운드) 간에 형성된 커패시턴스를 측정하고, 측정된 커패시턴스 값에 기초하여, 유전체(예: 손가락, 손바닥, 얼굴)가 제1하우징(210)으로 근접(또는, 접촉)한 것과 제1하우징(210)에서 유전체와 접촉된 곳(예: 제1측면(213a), 제2측면(213b), 제3측면(213c))을 인식할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2하우징(220)은 적어도 부분적으로 전자 장치(200)의 외관을 형성하는 제2측면 프레임(223) 및 제2측면 프레임(223)과 결합되고, 전자 장치(200)의 제4면(222)의 적어도 일부를 형성하는 제2후면 커버(224)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2측면 프레임(223)은 제4측면(223a), 제4측면(223a)의 일단으로부터 연장되는 제5측면(223b) 및 제4측면(223b)의 타단으로부터 연장되는 제6측면(223c)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2측면 프레임(223)은 제4측면(223a), 제5측면(223b) 및 제6측면(223c)을 통해 장방형 형상으로 형성될 수 있다.
제2측면 프레임(223)의 일부는 도전체로 형성될 수 있다. 예컨대, 도 2b 참조하면, 제4측면(223a)의 일부(ⓑ제5측면(223b)의 일부(ⓐ및 제6측면(223c)의 일부(ⓒ가 금속 물질로 형성될 수 있다. 도전체는 그에 인접하게 제2하우징(220) 내부 공간에 배치된 그립 센서(미도시)에 전기적으로 연결될 수 있다. 프로세서는 그립 센서를 통해 도전체와 그라운드(예: 메인 인쇄 회로 기판의 그라운드) 간에 형성된 커패시턴스를 측정하고, 측정된 커패시턴스 값에 기초하여, 유전체가 제2하우징(220)으로 근접(또는, 접촉)한 것과 제2하우징(220)에서 유전체와 접촉된 곳(예: 제4측면(223a), 제5측면(223b), 제6측면(223c))을 인식할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 한 쌍의 하우징(210, 220)은 도시된 형태 및 결합으로 제한되지 않으며, 다른 형상이나 부품의 조합 및/또는 결합에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1측면 프레임(213)은 제1후면 커버(214)와 일체로 형성될 수 있고, 제2측면 프레임(223)은 제2후면 커버(224)와 일체로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1후면 커버(214) 및 제2후면 커버(224)는, 예를 들어, 코팅 또는 착색된 유리, 세라믹, 폴리머 또는 금속(예: 알루미늄, 스테인레스 스틸(STS), 또는 마그네슘) 중 적어도 하나 또는 적어도 둘의 조합에 의하여 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 제1하우징(210)의 가장자리를 따라 결합되는 제1보호 커버(215)(예: 제1보호 프레임 또는 제1장식 부재)를 포함할 수 있다. 전자 장치(200)는 제2하우징(220)의 가장자리를 따라 결합되는 제2보호 커버(225)(예: 제2보호 프레임 또는 제2장식 부재)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1보호 커버(215) 및 제2보호 커버(225)는 금속 또는 폴리머 재질로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 디스플레이(299)와 별도로 배치되는 서브 디스플레이(231)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 서브 디스플레이(231)는 제1하우징(210)의 제2면(212)에 적어도 부분적으로 노출되도록 배치됨으로써, 접힌 상태일 경우, 전자 장치(200)의 상태 정보를 표시할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 서브 디스플레이(231)는 제1후면 커버(214)의 적어도 일부 영역을 통해 외부로부터 보일 수 있게 배치될 수 있다. 어떤 실시예에서, 서브 디스플레이(231)는 제2하우징(220)의 제4면(224)에 배치될 수도 있다. 이러한 경우, 서브 디스플레이(231)는 제2후면 커버(224)의 적어도 일부 영역을 통해 외부로부터 보일 수 있게 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 입력 장치(203), 음향 출력 장치(201, 202), 카메라 모듈(205, 208), 키 입력 장치(206), 커넥터 포트(207) 및 센서 모듈(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 센서 모듈(예: 도 1의 센서 모듈(176)) 및 카메라(205)는, 전면을 마주하고 볼 때, 디스플레이(299) 아래에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 힌지 조립체(240)를 통해 중간 상태(intermediate state)를 유지하도록 동작될 수 있다. 이러한 경우, 전자 장치(200)는 제1면(211)과 대응하는 디스플레이 영역과, 제3면(221)과 대응하는 디스플레이 영역에 서로 다른 컨텐츠가 표시되도록 디스플레이(299)를 제어할 수도 있다.
도 2f를 참고하면, 다양한 실시예에 따른 전자 장치(200)는 제1측면 프레임(213), 제2측면 프레임(223), 제1측면 프레임(213)과 제2측면 프레임(223)을 회동 가능하게 연결하는 힌지 조립체(240)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 제1측면 프레임(213)으로부터 적어도 부분적으로 연장되는 제1지지 플레이트(2131), 제2측면 프레임(223)으로부터 적어도 부분적으로 연장되는 제2지지 플레이트(2231)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1지지 플레이트(2131)는 제1측면 프레임(213)과 일체로 형성되거나, 제1측면 프레임(213)과 구조적으로 결합될 수 있다. 마찬가지로, 제2지지 플레이트(2231)는 제2측면 프레임(223)과 일체로 형성되거나, 제2측면 프레임(223)과 구조적으로 결합될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 제1지지 플레이트(2131) 및 제2지지 플레이트(2231)의 지지를 받도록 배치되는 디스플레이(299)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 제1측면 프레임(213)과 결합되고, 제1지지 플레이트(2131)와의 사이에 제1공간을 제공하는 제1후면 커버(214) 및 제2측면 프레임(223)과 결합되고, 제2지지 플레이트(2231)와의 사이에 제2공간을 제공하는 제2후면 커버(224)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서, 제1측면 프레임(213)과 제1후면 커버(214)는 일체로 형성될 수도 있다. 어떤 실시예에서, 제2측면 프레임(223)과 제2후면 커버(224)는 일체로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 제1측면 프레임(213), 제1지지 플레이트(2131) 및 제1후면 커버(214)를 통해 제공되는 제1하우징(210)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 제2측면 프레임(223), 제2지지 플레이트(231) 및 제2후면 커버(224)를 통해 제공되는 제2하우징(220)을 포함할 수 있다.
도시되지는 않지만, 힌지 조립체(240)는 제1하우징(210)(예: 제1지지 플레이트(2231))에 결합되는 제1암(arm) 구조물, 제2하우징(220)(예: 제2지지 플레이트(2232))에 결합되는 제2암 구조물, 및 제1하우징(210) 및 제2하우징(220)이 회동에 대해 저항력을 가지도록 제1암 구조물 및 제2암 구조물에 물리적으로 접촉하는 디텐트(detent) 구조물을 포함할 수 있다. 디텐트 구조물의 접촉력(예: 제1암 구조물과 제2암 구조물을 미는 힘)에 의해 폴더블 하우징(210, 220)이 회동에 대한 저항력을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 제1측면 프레임(213)과 제1후면 커버(214) 사이의 제1공간에 배치되는 제1기판 어셈블리(261)(예: 메인 인쇄 회로 기판), 카메라 어셈블리(263), 제1배터리(271) 또는 제1브라켓(251)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 카메라 어셈블리(263)는 복수의 카메라들(예: 도 2a 및 도 2c의 카메라 모듈(205, 208))을 포함할 수 있으며, 제1기판 어셈블리(261)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1브라켓(251)은 제1기판 어셈블리(261) 및/또는 카메라 어셈블리(263)를 지지하기 위한 지지 구조 및 향상된 강성을 제공할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 제2측면 프레임(223)과 제2후면 커버(224) 사이의 제2공간에 배치되는 제2기판 어셈블리(262)(예: 서브 인쇄 회로 기판), 안테나(290)(예: 코일 부재), 제2배터리(272) 또는 제2브라켓(252)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 제1기판 어셈블리(261)로부터 힌지 조립체(240)를 가로질러, 제2측면 프레임(223)과 제2후면 커버(224) 사이에 배치되는 복수의 전자 부품들(예: 제2기판 어셈블리(262), 제2배터리(272) 또는 안테나(290))까지 연장되도록 배치되고, 전기적인 연결을 제공하는 배선 부재(280)(예: 연성 회로(FPCB(flexible printed circuit board))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 힌지 조립체(240)를 지지하고, 전자 장치(200)가 접힌 상태일 때, 외부로 노출되고, 펼쳐진 상태일 때, 제1공간 및 제2공간으로 인입됨으로서 외부로부터 보이지 않게 배치되는 힌지 커버(241)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 제1측면 프레임(213)의 가장자리를 따라 결합되는 제1보호 커버(215)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 제2측면 프레임(223)의 가장자리를 따라 결합되는 제2보호 커버(225)를 포함할 수 있다. 디스플레이(299)에 있어서 제1표시 영역(211)의 가장자리가 제1보호 커버(215)에 의해 보호될 수 있다. 제2표시 영역(221)의 가장자리는 제2보호 커버(225)에 의해 보호될 수 있다. 보호 캡(235)은 힌지 조립체(240)와 대응되는 영역에 배치되어 디스플레이(299)의 가장자리에 있어서 구부러지는 부분을 보호할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이(300)의 적층 구조를 도시한 단면도이다.
도 3의 플렉서블 디스플레이(300)는 도 2a 내지 도 2f의 디스플레이(299)와 적어도 일부 유사하거나, 플렉서블 디스플레이의 다른 실시예를 더 포함할 수 있다.
도 3을 참고하면, 플렉서블 디스플레이(300)는 윈도우층(310), 윈도우층(310)의 배면에 순차적으로 배치되는 편광층(POL(polarizer))(320)(예: 편광 필름), 디스플레이 패널(330), 폴리머 부재(340) 및 금속 시트층(350)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 윈도우층은 폴리머층 및 폴리머층과 합지되는 글라스층을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 폴리머층은 PET 또는 폴리이미드를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 글라스층은 UTG(ultra thin glass)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 윈도우층(310), 편광층(320), 디스플레이 패널(330), 폴리머 부재(340) 및 금속 시트층(350)은 제 1 하우징(예: 도 2a 내지 도 2f 의 제 1 하우징(210))의 어느 한 면과 이에 상응하는 제 2 하우징(예: 도 2a 내지 도 2f 의 제 2 하우징(220))의 면의 적어도 일부를 가로지르도록 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 윈도우층(310), 편광층(320), 디스플레이 패널(330), 폴리머 부재(340) 및 금속 시트층(350)은 점착제(P1, P2, P3)를 통해 서로에 대하여 부착될 수 있다. 예컨대, 점착제(P1, P2, P3)는 OCA(optical clear adhesive), PSA(pressure sensitive adhesive), 열반응 접착제, 일반 접착제 또는 양면 테이프 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 플렉서블 디스플레이(300)는 금속 시트층(350)의 일면에서 적어도 부분적으로 배치되는 또 다른 접착 부재(예: 양면 테이프 또는 방수 부재)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 플렉서블 디스플레이(300)는 또 다른 접착 부재를 통해 전자 장치에 부착될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 폴리머 부재(340)는 어두운 색상(예: 블랙)이 적용되어 디스플레이 off시 배경 시현에 도움을 줄 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 폴리머 부재(340)는 전자 장치의 외부로부터의 충격을 흡수하여 플렉서블 디스플레이(300)의 파손을 방지하기 위한 완충 부재(cushion)로 작용할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 금속 시트층(350)은 전자 장치의 강성 보강에 도움을 줄 수 있고, 주변 노이즈를 차폐하며, 주변의 열 방출 부품으로부터 방출되는 열을 분산시키기 위하여 사용될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 금속 시트층(350)은 SUS(steel use stainless)(예: STS(stainless steel)), Cu, Al 또는 CLAD(예: SUS와 Al이 교번하여 배치된 적층 부재) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 금속 시트층(350)은 기타 다른 합금 소재를 포함할 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 금속 시트층(350)은 전자 장치(예: 도 2a 내지 도 2f 의 전자 장치(200))의 제 1 하우징(예: 도 2a 내지 도 2f의 제 1 하우징(210))에 대면하는 부분과 제 2 하우징(예: 도 2a 내지 도 2f의 제 2 하우징(220))에 대면하는 부분이 힌지 모듈(예: 도 2a 내지 도 2f의 힌지 조립체(240))과 대면하는 부분에 형성된 굴곡 가능부와 연결됨으로서, 일체로 형성될 수 있다. 다른 실시예로, 금속 시트층(350)은 힌지 모듈(예: 도 2a 내지 도 2f의 힌지 조립체(240))과 대면하는 부분을 제외하고, 제 1 하우징(예: 도 2a 내지 도 2f의 제 1 하우징(210))에 대면하는 부분과 제 2 하우징(예: 도 2a 내지 도 2f의 제 2 하우징(220))에 대면하는 부분이 각각 별개로 형성될 수도 있다. 다양한 실시예에 따르면, 플렉서블 디스플레이(300)는, 강성 보강을 위하여, 금속 시트층 아래에 배치되는 금속 재질의 보강 플레이트들(360)을 더 포함할 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 보강 플레이트들(360)은 제 1 하우징에 대면하는 제 1 보강 플레이트(361)와 제 2 하우징에 대면하는 제 2 보강 플레이트(362)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 플렉서블 디스플레이(300)는 폴리머 부재(340)와 도전성 플레이트(350) 사이에 배치되는 적어도 하나의 기능성 부재를 포함할 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 기능성 부재는 방열을 위한 그라파이트 시트, added 디스플레이, 포스터치 FPCB, 지문 센서 FPCB, 통신용 안테나 방사체, 방열 시트, 도전 / 비도전 테이프 또는 open cell 스폰지를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 기능성 부재는 굽힘이 가능할 경우, 제 1 하우징으로부터 힌지 모듈를 거쳐 제 2 하우징의 적어도 일부까지 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 플렉서블 디스플레이(300)는 전자기 유도 방식의 필기 부재에 의한 입력을 검출하기 위한 검출 부재를 더 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 검출 부재는 디지타이저를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 전자 장치의 디스플레이 보호 필름(400)을 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 디스플레이 보호 필름(400)은 기재층(410), 점착층(430) 및 하드코팅층(420)을 포함할 수 있다. 기재층(410)은 플렉서블 디스플레이(예컨대 도 3의 플렉서블 디스플레이(300))의 화상 표시 면의 상부에서 플렉서블 디스플레이의 벤딩 및 언벤딩 동작과 함께 벤딩 및 언벤딩되며, 플렉서블 디스플레이를 외부의 충격으로부터 보호할 수 있도록 보호 필름에 강성을 부여하는 층일 수 있다.
점착층(430)은 기재층(410)의 하부 및 플렉서블 디스플레이의 상부에 위치하여 기재층(410)을 플렉서블 디스플레이의 상부면 상에 착탈가능하게 부착시키는 층일 수 있다.
하드코팅층(420)은 기재층(410)의 상부에 위치하여, 하드코팅층(420)의 하부에 위치하는 기재층(410), 점착층(430) 및 플렉서블 디스플레이를 긁힘 및/또는 찍힘과 같은 손상으로부터 보호하는 층일 수 있다. 하드코팅층(420)은 기재층(410)을 보호할 뿐만 아니라, 기재층(410)의 표면이 거칠어짐으로써 디스플레이 보호 필름(400)의 빛의 투과도가 감소하는 것을 줄이거나 방지할 수 있다. 하드코팅층(420)은 기재층(410)을 보호하기 위하여 기재층(410)에 비해 높은 경도 및 탄성 모듈러스를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 하드코팅층(420)은 외부 광원의 빛이 하드코팅층(420)의 표면으로부터 정반사됨으로써 눈부심을 일으키는 것을 방지하는 기능인 안티 글레어 기능을 가질 수 있다. 안티 글레어 기능은 하드코팅층(420)의 표면 상에 미세요철을 형성하거나, 하드코팅층(420)이 하드코팅층(420)에서 반사되는 빛을 산란시키는 산란제를 포함함으로써 얻어질 수 있다.
일부 실시예에서, 기재층(410)의 탄성 모듈러스는 1GPa 이상일 수 있다. 기재층(410)이 1GPa 이상의 탄성 모듈러스를 가짐으로써, 플렉서블 디스플레이의 벤딩 및 언벤딩 동작에 따라 벤딩 및 언벤딩 될 시에 높은 변형률로 인한 폴리머 백화 현상이 발생할 위험이 감소할 수 있다.
탄성 영역에서, 물질의 탄성 계수, 응력 및 변형률은 하기 수학식1에 의해 따른 관계를 가진다.
[수학식 1]
Figure pat00001
상기 수학식 1에서 E는 물질의 탄성 모듈러스, σ는 응력, ε는 변형률이다. 상기 수학식 1을 통해서, 동일한 응력이 가해지는 조건에서 낮은 변형률을 얻기 위해서는 탄성 모듈러스를 높여야 함을 알 수 있다. 탄성 모듈러스가 1GPa 미만인 경우, 플렉서블 디스플레이를 포함하는 전자 장치(예컨대 폴더블 전자 장치)의 사용시에 플렉서블 디스플레이 및 디스플레이 보호 필름에 발생하는 다수의 벤딩 및 언벤딩(예시적으로, 폴더블 전자 장치의 전체 수명주기 동안의 벤딩 및 언벤딩 횟수는 20만회 가량일 수 있다.)에 의한 높은 변형률에 의한 변형이 반복되면서 폴리머 내부의 결함이 누적되어 보호 필름의 투명도가 감소하는 백화 현상이 발생할 수 있다.
일부 실시예에서, 기재층(410)은 투명하고 탄성 모듈러스가 높은 다양한 폴리머 재질, 예컨데 PET(polyethylene terphthalate), PAI(polyamide imide), PC(polycarbonate), PE, PP, CPP(cast polypropylene), PO(polyolefin), PVA(polyvinyl alcohol), CPI(clear polyimide), PA(polyamide), PEN, PMMA, 아크릴계 수지, 아세테이트계 수지, ABS계 수지와 같은 것이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서 기재층(410)은 PET 또는 PAI 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. PET는 높은 탄성 모듈러스를 가지고, 피로강도가 높아 반복되는 벤딩에 의한 손상이 적게 발생하는 장점이 있다. PAI는 아미드 및 이미드 단량체의 비율 및 가교의 정도를 조절함으로써 탄성 모듈러스를 용이하게 조정할 수 있다.
일부 실시예에서, 기재층(410)의 두께는 100마이크로미터 미만일 수 있다. 일정한 곡률반경을 따라 벤딩되는 소재에 가해지는 변형률은 아래 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
상기 수학식 2에서 ε는 변형률, d는 기재층(410)의 두께, R은 벤딩의 곡률반경이다. 상기 수학식 2에서 보는 바와 같이 기재층(410)의 두께가 감소하면 변형률이 감소하므로, 반복적인 벤딩 시에 과도한 변형률에 의한 소성변형의 누적으로 인한 피로균열 및 백화현상에 의한 투명도 저하 위험이 감소될 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 기재층(410)의 두께가 100마이크로미터를 초과할 경우, 디스플레이 보호 필름(400)이 벤딩될 시에 기재층(410)에 가해지는 변형률이 과도하므로 기재층(410)의 손상이 발생할 수 있다.
본 발명의 효과를 확인하기 위하여 기재층(410)의 두께가 100마이크로미터 이하인 본 발명의 실시예 및 두께 100마이크로미터를 초과하는 기재층(410)을 가지는 비교예에 따른 보호 필름을 제작하여, 전자 장치의 플렉서블 디스플레이에 반복 폴딩 시험을 실시하였다. 실험 결과를 도 5에 나타내었다.
도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 디스플레이 보호 필름(400)의 반복 폴딩 실험 결과를 대비하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 100마이크로미터를 초과하는 두께를 가지는 기재층(410)의 경우, 전자 장치의 반복된 폴딩에 의해 소성변형으로 인해 기재층(410)의 폴리머 재질 내부에 손상이 누적됨으로써 백화현상이 나타난 것을 알 수 있다. 이와 대비하여, 본 발명의 실시예에 따른 필름은 반복된 폴딩 후에도 손상 내지 백화현상이 관측되지 않음을 알 수 있다.
일부 실시예에서, 코팅층은 기재층(410)의 상부면(“상부” 및 “하부”는 플렉서블 디스플레이의 화상이 표시되는 면의 방향을 기준으로 한다. 이하 같다.)에 형성된 고경도 재질을 포함하는 층일 수 있다. 코팅층은 고경도 재질의 전구체를 포함하는 폴리머 수지, 연질 올리고머 및 개시제를 포함하는 코팅액을 기재층(410)의 상부에 도포하고, 경화 반응을 개시하여 형성될 수 있다.
고경도 재질은 상온 이하의 유리전이온도(Tg)를 가지는 폴리머, 예컨대 PC(polycarbonate), 폴리실록산(polysiloxane), 폴리우레탄 아크릴레이트(poly-urethane acrylate)와 같은 폴리머 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 고경도 재질의 경도 및/또는 탄성계수는 상술한 폴리머 물질의 사슬 중 하드 세그먼트 및 소프트 세그먼트의 비율을 조정함으로써 조정될 수 있다. 또한, 고경도 재질의 경도 및 탄성계수는 상술한 폴리머를 이루는 사슬 간에 크로스링크(crosslink)를 형성하는 크로스링커(crosslinker), 예컨대 TMP(trimethylolpropane) 또는 에폭시 크로스링커와 같은 물질을 첨가하여 제조될 수 있다. 다른 실시예에서 고경도 재질은 SiO2 또는 TiO2와 같은 무기 재질에 대한 유기 전구체(예컨대 trimethoxysilane 또는 titanium isopropoxide)로부터 유기-무기하이브리드 코팅 층을 형성함으로써 제조될 수도 있다.
연질 올리고머는 중합된 폴리머 분자의 회전 및 굽힘을 용이하게 하는 연성 분자구조를 갖는 단량체의 올리고머, 예컨대 폴리에테르 폴리올, 폴리(에틸렌글리콜), 우레탄 폴리올과 같은 것의 올리고머를 포함할 수 있다. 플렉서블 디스플레이를 위한 디스플레이 보호 필름(400)은 플렉서블 디스플레이와 함께 벤딩 및 언벤딩 되어야 하므로, 고경도 재질만으로 이루어진 코팅층은 벤딩 시에 깨지거나 기재층(410)에 대하여 과도한 응력을 가할 수 있으므로, 연질 올리고머를 혼합하여 경도를 조정하는 것이 바람직하다. 일부 실시예에서, 폴리머 수지 및 연질 올리고머의 비율은 100:5 내지 100:50일 수 있다. 폴리머 수지 및 연질 올리고머의 비율이 100:5 미만인 경우에는 하드코팅층(420)의 유연성이 부족할 수 있다. 연질 올리고머의 비율이 100:50을 초과하는 경우에는 기재층(410)을 보호하기 위하여 필요한 강성을 얻기 위한 하드코팅층(420)의 두께가 지나치게 두꺼워짐으로 인해 하드코팅층(420)에 과도한 변형률이 가해질 수 있다.
개시제는 자외선에 의해 경반응을 개시하는 광개시제 및/또는 열에 의해 경화반응을 개시하는 열개시제와 같은 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 폴리머 수지 및 광개시제의 비율은 100:1 내지 100:5일 수 있다.
일부 실시예에서, 하드코팅층(420)에는 안티 글레어(anti-glare) 기능이 부여될 수 있다. 일부 실시예에서, 안티 글레어 기능은 코팅액의 도포 및 경화 시에 하드코팅층(420)의 표면 상에 미세요철이 형성되도록 요철 패턴을 에칭 또는 스탬핑하여 얻어질 수 있다. 다른 실시예에서, 안티 글레어 기능은 하드코팅층(420)이 하드코팅층(420)에서 반사되는 빛을 산란시키는 산란제를 포함함으로써 얻어질 수 있다. 산란제는 하드코팅층(420)의 매트릭스(matrix)와 서로 다른 굴절률을 가지는 유기 또는 무기 미립자일 수 있다. 하드코팅층(420)이 안티 글레어 기능을 가짐으로써, 외부 광원으로부터 디스플레이 보호 필름(400)의 표면에 도달하는 빛이 확산 반사됨으로써 외부 광원에 의한 눈부심이 감소될 수 있다. 또한, 하드코팅층(420)이 안티 글레어 기능을 가짐으로써, 별도의 안티 글레어 필름 또는 코팅이 적용되지 않음으로 인해 디스플레이 보호 필름(400)의 총 두께가 감소할 수 있다. 디스플레이 보호 필름(400)의 두께 감소로 인해, 전자 장치에서 스타일러스 펜을 사용하여 입력 작업을 할 시에 플렉서블 디스플레이에 표시된 화상과 스타일러스 펜의 팁이 닿는 영역 사이의 높이 차이가 감소할 수 있고, 따라서 스타일러스 펜 입력 시에 사용자가 느끼는 이질감이 감소할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 디스플레이 보호 필름(400)이 벤딩된 상태를 나타내는 모식도이다.
도 6을 참조하면, 기재층(410)의 면 상에 결합되어 특정한 곡률반경을 가지고 벤딩되는 하드코팅층(420)이 받는 응력은 아래의 수학식 3과 같이 표현된다.
[수학식 3]
Figure pat00003
상기 수학식에서, σf는 하드코팅층(420)이 받는 응력, R은 벤딩의 곡률반경, Es는 기재층(410)의 탄성 모듈러스, ds는 기재층(410)의 두께, df는 하드코팅층(420)의 두께, 는 νs 하드코팅층(420)의 포아송률(poisson's ratio)이다. 상기 수학식에서 보는 바와 같이, 기재층(410)의 물성 및 곡률반경을 동일하게 할 경우에, 기재층(410)의 두께가 얇아지고 하드코팅층(420)의 두께가 증가할수록 기재층(410)의 벤딩이 하드코팅층(420)에 가하는 응력이 감소함을 알 수 있다.
일부 실시예에서, 하드코팅층(420)의 두께는 100마이크로미터 이하일 수 있다. 상술한 바와 같이, 하드코팅층(420)은 두꺼울수록 유리하나, 기재층(410)의 두께에 관하여 상술한 바와 같이, 하드코팅층(420)의 두께가 100마이크로미터를 초과할 시 벤딩에 의해 하드코팅층(420) 자체에서 발생하는 변형률이 과도함으로 인해 하드코팅층(420)의 피로 및 손상이 발생될 위험이 있다.
점착층(430)은 플렉서블 디스플레이의 면 상에 디스플레이 보호 필름(400)을 착탈가능하게 부착하기 위한 층일 수 있다. 점착층(430)은 예컨대 아크릴계, 실리콘계, 고무계 및/또는 OCA(optically clear adhesive)와 같은 점착제를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 점착층(430)의 점착제는 PSA(pressure-sensitive adhesive)일 수 있다. 일부 실시예에서, 점착층(430)의 탄성 계수는 1MPa 이하일 수 있다. 1MPa 이하의 점착력을 가지는 점착층(430)은, 플렉서블 디스플레이의 벤딩 시에 슬립을 일으킴으로써 벤딩에 의해 플렉서블 디스플레이가 상부에 위치하는 필름에 대하여 가하는 응력 및 변형률을 완화시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 점착층(430)의 점착 강도는 스테인레스 스틸 표면 기준으로 500gf/in 이상의 값을 가질 수 있다. 디스플레이 보호 필름(400)이 부착되는 플렉서블 디스플레이 표면은 방오 성능 향상을 위해 소수성 표면처리가 될 수 있으며, 물에 대하여 접촉각 100도를 가지는 방오처리 표면에 대한 점착층(430)의 점착 강도는 10gf/in 이상일 수 있다.
본 발명의 점착층(430)의 점착성능을 비교예에 따른 낮은 점착강도를 가지는 보호 필름용 점착제와 비교하였다. 비교 결과를 도 7에 나타내었다.
도 7은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 디스플레이 보호 필름(400)의 박리 실험 결과를 대비하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 고정된 디스플레이를 가지는 바 타입(bar type) 휴대용 전자 장치를 위한 낮은 점착강도를 가지는 점착제를 가지는 비교예의 보호필름은, 전자 장치의 폴딩 시에 보호 필름에 가해지는 응력에 비해 점착층(430)의 점착력이 낮아, 폴딩 중심축에 인접한 영역에서 플렉서블 디스플레이로부터 보호 필름이 박리(exfoliation)된 것을 알 수 있다.
이와 대비하여, 스테인레스 기준 500gf/in 이상의 점착 강도를 가지는 본 발명의 실시예는 전자 장치의 폴딩 시에 플렉서블 디스플레이로부터 박리가 발생하지 않음을 알 수 있다.
일부 실시예에서, 점착층(430)의 두께는 50마이크로미터 이하일 수 있다. 점착층(430)의 두께가 50마이크로미터를 초과할 경우에, 플렉서블 디스플레이의 벤딩 시에 점착층(430)에 가해지는 변형량이 과다할 수 있으므로, 점착층(430)의 손상이 발생할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 디스플레이 보호 필름(400)의 점착층(430)의 접힘 자국을 대비하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 두께 50마이크로미터를 초과하는 점착층(430)을 가지는 비교예의 필름은 플렉서블 디스플레이의 반복적인 벤딩 동작에 의해 점착제에 대하여 과도한 소성 변형률로 인해 백화현상이 발생하여 투명도의 저하 및 외관 불량이 나타남을 알 수 있다. 이와 대비하여, 두께 50마이크로미터 이하의 점착층(430)을 가지는 본 발명의 필름은 반복적인 벤딩 동작 후에 점착제의 손상 또는 외관 불량이 나타나지 않음을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예들에 디스플레이 따른 보호 필름의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 디스플레이 보호 필름(400)은 배면코팅층(440)을 포함할 수 있다. 배면코팅층(440)은 기재층(410)의 하부 및 점착층(430)의 상부에 위치하고, 하드코팅층(420)과 동일한 재질을 포함하는 층일 수 있다. 일부 실시예에서, 배면코팅층(440)은 기재층(410)의 하드코팅층(420)이 형성된 면과 대면하는 면 상에서, 하드코팅층(420)을 형성하는 코팅액과 동일한 성분을 가지는 코팅액을 도포하여 경화함으로써 형성될 수 있다.
기재층(410)의 상부에 하드코팅이 위치하면, 하드코팅층(420)의 수축 또는 기재층(410) 및 하드코팅층(420) 간의 물성 차이에 의해 이종 재질 간의 계면에서 응력이 발생하고, 따라서 디스플레이 보호 필름(400)의 컬링(curling)이 발생할 수 있다. 하드코팅층(420)이 위치하는 면의 반대 면에 배면코팅층(440)을 위치시킴으로써, 이종 재질 간의 계면에서 발생하는 응력을 상쇄시킬 수 있다. 따라서 디스플레이 보호 필름(400)의 컬링을 감소시키거나 제거할 수 있다.
도 10a는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 디스플레이 보호 필름(400)을 나타내는 단면도이다.
도 10b는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 디스플레이 보호 필름(400)을 나타내는 단면도이다.
도 10a를 참조하면, 디스플레이 보호 필름(400)은 하드코팅층(420)의 상부에 위치하는 방오코팅층(421)을 포함할 수 있다. 방오코팅층(421)은 예컨대 퍼플루오로알킬기와 같은 불소 성분을 함유하는를 가지는 전구체를 가교하여 형성될 수 있다. 방오코팅층(421)은 물 접촉각 100도 이상의 소수성을 가지고, 200g 추를 사용하여 측정한 운동마찰계수가 0.5이하일 수 있다. 방오코팅층(421)은 디스플레이 보호 필름(400)의 표면 상에 지문과 같은 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 또한 방오코팅층(421)은 표면 마찰을 저감시켜 사용자가 전자 장치의 화면에 대하여 터치 입력을 수행할 시에 사용감을 향상시킬 수 있다.
도 10b를 참조하면, 디스플레이 보호 필름(400)은 반사 방지 코팅층을 포함할 수 있다. 반사 방지 코팅층은 하드코팅층(420)의 상부에 위치할 수 있다. 디스플레이 보호 필름(400)이 방오코팅층(421)을 포함하는 실시예에서, 반사방지 코팅층(422)은 방오코팅층(421)의 하부에 위치할 수 있다. 반사방지 코팅층(422)은 예컨대 서로 다른 굴절률을 가지는 복수의 층이 적층된 다층 구조를 포함할 수 있다. 반사 방지 코팅층은 외부 광원에 의해 발생하는 디스플레이 보호 필름(400) 표면의 반사광을 제거하고, 플렉서블 디스플레이에서 표시되는 화상 정보를 전달하는 빛이 디스플레이 보호 필름(400)에 의해 내부로 반사되어 화상의 밝기가 손실되는 현상을 감소시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 디스플레이 보호 필름(400)을 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 비교예에 따른 디스플레이 보호 필름(400)은 30 또는 100MPa의 낮은 탄성 모듈러스를 가지는 TPU 또는 EPU 재질을 포함하고, 각각 100마이크로미터 또는 140마이크로미터의 두께를 가지는 기재층(410)을 포함하는 디스플레이 보호 필름(400)이다. 본 발명의 실시예들은 각각 3.6 또는 5.6GPa의 탄성 모듈러스를 가지는 고경도의 TPU 또는 PAI 재질을 포함하고, 각각 65마이크로미터 및 50마이크로미터의 두께를 가지는 기재층(410)을 포함하는 디스플레이 보호 필름(400)이다.
본 발명의 실시예들에 의한 필름은, 스타일러스 펜의 낙하에 의해 크랙이 발생하는 높이가 각각 38 및 40cm이며, 이는 각각 27 및 32cm에서 크랙이 발생하는 비교예들에 비해 높은 충격 내구성을 가진다. 또한 크랙이 발생하는 점하중은 각각 2.6 또는 2.1kgf 로서, 1.4 및 1.5kgf인 비교예에 비해 높은 하중을 견딜 수 있다.
0.3밀리미터의 팁 직경을 가지는 스타일러스 펜을 사용하여 필기작업을 실시할 시에, 본 발명의 PET를 포함하는 실시예는 30회의 충격 또는 300회의 선눌림 시에 일시적인 자국이 발생하였으며, PAI를 포함하는 실시예는 30회의 충격 또는 300회의 선눌림 시에 일시적인 자국이 발생하였다. 이와 대비하여, 비교예는 스타일러스 펜을 사용할 시 복원되지 않는 자국이 남아 사용이 불가하였다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의한 보호 필름은 스타일러스를 사용하는 전자 장치에 적용 가능함을 알 수 있다.
인공손톱을 사용하여 1kgf의 힘을 가하는 실험에서, 본 발명의 실시예 중 PET를 포함하는 실시예는 2.7mm의 자국이 발생하였으며, PAI를 포함하는 실시예는 인공손톱에 의한 찍힘 자국이 발생하지 않았다. 이와 대비하여, 비교예는 인공손톱에 의해 각각 4.5 및 4.7mm의 자국이 발생하였다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 전자 장치의 사용 시에 발생할 수 있는 사용자의 손톱에 의한 찍힘에 대해 손상의 위험이 더 낮음을 알 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시예들에 따른 보호 필름은 높은 탄성 모듈러스를 가지는 PET 재질을 가짐으로써 전자 장치의 사용 시에 손상 위험이 감소되고, 스타일러스 펜을 사용한 입력에 적합함을 알 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 본 문서에 개시된 실시예들은 본 문서에 개시된 실시예에 따른 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 문서에 개시된 실시예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 문서에 개시된 실시예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 문서에 개시된 다양한 실시예의 범위는 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 문서에 개시된 다양한 실시예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 문서에 개시된 다양한 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
400: 디스플레이 보호 필름
410: 기재층
420: 하드코팅층
421: 방오코팅층
422: 반사방지 코팅층
430: 점착층
440: 배면코팅층

Claims (20)

  1. 플렉서블 디스플레이를 포함하는 전자 장치에 있어서,
    상기 플렉서블 디스플레이의 화상 표시 방향을 기준으로 상기 플렉서블 디스플레이의 상부에 위치하는 디스플레이 보호 필름을 포함하고,
    상기 디스플레이 보호 필름은,
    1 GPa 이상의 탄성 모듈러스를 가지는 폴리머 재질을 포함하고 두께가 100 마이크로미터 미만인 기재층,
    상기 기재층의 상부에 위치하고 100마이크로미터 이하의 두께를 가지는 하드코팅층; 및
    상기 기재층의 하부 및 상기 플렉서블 디스플레이의 상부에 위치하고, 상기 플렉서블 디스플레이의 화상이 표시되는 면에 대하여 착탈 가능하게 부착되는 점착층을 포함하는 전자 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기재층은 폴리에틸렌 프탈레이트(PET) 또는 폴리아미드 이미드(PAI) 중 적어도 하나를 포함하는 재질을 포함하는 전자 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하드코팅층은 상온 이하의 유리전이온도(Tg)를 가지는 폴리머 수지, 연질 올리고머 및 개시제를 포함하는 코팅액을 상기 기재층의 면 상에 도포하여 형성되는 전자 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 코팅액의 상기 수지 및 상기 연질 올리고머의 중량비는 100:5 내지 100:50이고, 상기 수지 및 상기 개시제의 중량비는 100:1 내지 100:5인 전자 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하드코팅층과 동일한 재질을 포함하고, 상기 기재층의 하부 및 상기 점착층의 상부에 위치하는 배면코팅층을 포함하는 전자 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 점착층의 점착 강도는 스테인레스 스틸 표면 기준 500gf/in 이상인 전자 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 점착층의 탄성 모듈러스는 1MPa 이하인 전자 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 점착층의 두께는 50마이크로미터 이하인 전자 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하드코팅층의 표면 상에 위치하는 반사방지 코팅층을 포함하는 전자 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 하드코팅층의 상부에 위치하는 방오코팅층을 포함하는 전자 장치.
  11. 플렉서블 디스플레이를 위한 디스플레이 보호 필름에 있어서,
    상기 디스플레이 보호 필름은,
    1 GPa 이상의 탄성 모듈러스를 가지는 폴리머 재질을 포함하고 두께가 100 마이크로미터 미만인 기재층,
    상기 기재층의 상부에 위치하고 100마이크로미터 이하의 두께를 가지는 하드코팅층; 및
    상기 기재층의 하부 및 상기 플렉서블 디스플레이의 상부에 위치하고, 상기 플렉서블 디스플레이의 화상이 표시되는 면에 대하여 착탈 가능하게 부착되는 점착층을 포함하는 디스플레이 보호 필름.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기재층은 폴리에틸렌 프탈레이트(PET) 또는 폴리아미드 이미드(PAI) 중 적어도 하나를 포함하는 재질을 포함하는 디스플레이 보호 필름.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 하드코팅층은 상온 이하의 유리전이온도(Tg)를 가지는 폴리머 수지, 연질 올리고머 및 개시제를 포함하는 코팅액을 상기 기재층의 면 상에 도포하여 형성되는 디스플레이 보호 필름.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 코팅액의 상기 수지 및 상기 연질 올리고머의 중량비는 100:5 내지 100:50이고, 상기 수지 및 상기 개시제의 중량비는 100:1 내지 100:5인 디스플레이 보호 필름.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 하드코팅층과 동일한 재질을 포함하고, 상기 기재층의 하부 및 상기 점착층의 상부에 위치하는 배면코팅층을 포함하는 디스플레이 보호 필름.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 점착층의 점착 강도는 스테인레스 스틸 표면 기준 500gf/in 이상인 디스플레이 보호 필름.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 점착층의 탄성 모듈러스는 1MPa 이하인 디스플레이 보호 필름.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 점착층의 두께는 50마이크로미터 이하인 디스플레이 보호 필름.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 하드코팅층의 표면 상에 위치하는 반사방지 코팅층을 포함하는 디스플레이 보호 필름.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 하드코팅층의 상부에 위치하는 방오코팅층을 포함하는 디스플레이 보호 필름.
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