KR20230160007A - 양면에 내충격 필름층이 형성된 내충격 커버글라스 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

폴딩성 및/또는 롤링성이 우수한 내충격 필름층을 사용하는 내충격 커버글라스 및 이를 포함하는 폴더블 디스플레이 장치가 개시된다. 상기 내충격 커버글라스는 커버글라스, 상기 커버글라스의 일면에 배열되며, 제 1 내충격층을 가지는 제 1 내충격 필름층 및 상기 커버글라스의 타면에 배열되며, 제 2 내충격층을 가지는 제 2 내충격 필름층을 포함한다.

Description

양면에 내충격 필름층이 형성된 내충격 커버글라스 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{IMPACT RESISTANCE COVER GLASS OF WHICH IMPACT RESISTANCE FILM LAYERS ARE FORMED ON BOTH SIDES AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 양면에 내충격 필름층이 형성된 내충격 커버글라스 및 이를 포함하는 폴더블/롤러블 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근 폴더블, 롤러블 기술을 채용한 디스플레이 장치의 출시가 확대되고 있으며, 특히 폴더블 디스플레이의 제품 범위가 기존의 모바일 제품에서 더 큰 사이즈의 태블릿, 노트북 등의 제품으로 확대되고 있으며, 롤러블 디스플레이의 경우 노트북, 모니터, TV로 확대되고 있다.
또한, 이들 제품의 커버윈도우로 사용되는 기재도 점차 발달하고 있다. 초기 폴더블, 롤러블 모바일 제품의 커버윈도우로 채용되었던 CPI(Color-less Polyimide)는 폴딩 후 복원시 표면 평탄화도의 문제 및 스크래치 등의 문제, 외부충격으로부터 폴더블용 OLED 패널을 보호하지 못하는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위하여 최근 초박막 커버글라스(UTG)가 개발되어 폴딩 후 평탄화도, 스크래치 등의 문제는 해결되었으나 여전히 외부 충격에 대한 신뢰성이 낮았다.
이러한 내충격성 문제를 해결할 수 있는 방안으로 상면, 하면에 내충격성 필름층을 구비한 내충격 커버글라스의 개발이 진행되고 있다. 그러나, 현재는 단면상에 CPI와 PET등의 필름류를 합지하는 방법을 이용한 초박막 커버글라스만이 출시되어 있을 뿐이다. 이러한 초박막 커버글라스는 상기 필름의 연신성, 복원성이 낮기 때문에 폴딩성 또는/및 롤링성이 좋지 않았으며, 이로 인하여 초박막 커버글라스의 파손이 대량 발생하였다.
이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 우레탄 필름을 채용한 초박막 커버글라스가 검토되었으나, 우레탄 필름류에 의한 광투과율, 투명도, 평탄화도가 낮아져서 디스플레이용으로 제작하기는 어려웠다.
따라서, 광학적 특성이 우수하고, 폴딩 및 롤링에 대하여 높은 신뢰도를 확보할 수 있으면서, 내충격성을 향상시킬 수 있는 내충격 커버글라스가 요구되고 있다.
KR 10-1394814 B
본 발명은 폴딩성 및/또는 롤링성이 우수한 내충격 필름층을 사용하는 내충격 커버글라스 및 이를 포함하는 폴더블 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 폴더블 디스플레이 장치 및 롤러블 디스플레이 장치용 초박막 커버글라스의 양면에 부착되어 내충격성을 향상시켜 외부 충격으로부터 초박막 커버글라스를 보호할 수 있는 내충격 필름 및 이를 포함하는 폴더블용 내충격 커버글라스를 제공하는 것이다. 이러한 내충격 필름을 사용함에 따라 상기 내충격 커버글라스의 박막화가 가능하고 폴딩 또는 롤링에서도 버클링(buckling) 현상이 나타나지 않을 수 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 내충격 커버글라스는 커버글라스; 상기 커버글라스의 일면에 배열되며, 제 1 내충격층을 가지는 제 1 내충격 필름층; 및 상기 커버글라스의 타면에 배열되며, 제 2 내충격층을 가지는 제 2 내충격 필름층을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 내충격 커버글라스는 커버글라스; 상기 커버글라스의 일면에 배열된 제 1 내충격층; 및 상기 커버글라스의 타면에 배열된 제 2 내충격층을 포함한다. 여기서, 동일 온도 조건에서 상기 제 1 내충격층의 저장탄성 모듈러스와 상기 제 2 내충격층의 저장탄성 모듈러스가 서로 다르다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 순차적으로 배열된 제 3 접착층, 제 2 내충격층, 제 2 접착층, 커버글라스, 제 1 접착층 및 제 내충격층을 가지는 내충격 커버글라스; 및 상기 제 3 접착층에 접착되는 디스프레이 패널을 포함한다.
본 발명의 내충격 커버글라스의 양면에 각기 내충격 필름층이 형성되며, 그 결과 상기 내충격 커버글라스를 사용하는 폴더블 디스플레이 장치는 장기간 우수한 내구성을 유지할 수 있다.
또한, 상기 내충격 필름층의 사용으로 상기 내충격 커버글라스가 외부 충격으로부터 보호될 수 있다.
게다가, 디스플레이 패널과 초박막 커버글라스의 사이에 위치한 제 2 내충격필름층의 저장탄성 모듈러스, 연신성, 복원성 등의 광학 특성으로 인하여, 상기 폴더블 디스플레이 장치를 장기간 사용하더라도 버클링 현상 또는 내충격 커버글라스의 파손 현상이 발생하지 않고 폴딩성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내충격 필름층이 양면에 형성된 커버글라스를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 내충격 필름층의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 2 내충격 필름층의 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내충격 커버글라스와 폴더블 디스플레이 패널이 접착된 구조를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴더블 디스플레이 장치를 도시한 사시도이다.
도 6은 커버글라스를 적용한 폴더블 디스플레이 장치의 폴딩테스트 결과 중 버클링에 의한 커버글라스의 파손에 관한 이미지를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 내충격 커버글라스를 적용한 폴더블 디스플레이 장치의 폴딩테스트 결과에 따른 이미지를 도시한 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명 개념의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명 개념의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.
용어 "필름"은 일반적으로 얇은 판상 부재를 말하지만 액상코팅에 의해 형성되는 막의 개념도 포함하는 개념이다. 또한, 본 명세서상의 "상에" 위치한다는 개념은 그 위에 직접적으로 위치하는 것뿐만 아니라, 그 사이에 다른 부재가 개입되더라도 그 "상에" 위치하는 것으로 이해하여야 한다.
용어 "필름층"은 필름 그 자체, 또는 필름과 그 표면에 형성된 소정의 층 또는 막 등을 포함하는 적층 구조체를 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "필름의 표면"이라 함은 필름 그 자체의 노출 표면, 또는 필름 위에 형성된 소정의 층 또는 막 등의 외측 표면을 의미할 수 있다.
용어 “내충격 필름”은 광학 필름을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
용어 “커버글라스”는 초박막 커버글라스(Ultra-thin glass, UTG)를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
용어 “커버윈도우”는 유기발광 디스플레이 장치에서 디스플레이 시인면에 위치하여 유기발광 디스플레이 장치를 1차적으로 보호하기 위한 것으로 유리기판, 투명 폴리이미드(CPI) 필름 및 기타 투명 플라스틱 필름으로 이루어진 것으로 “커버글라스”와는 같은 의미로 이해되어야 한다.
용어 "(메타)아크릴레이트"는 아크릴레이트(Acrylate) 및/또는 메타크릴레이트(Methacrylate)를 가리킨다.
용어 “저온 저장탄성 모듈러스”는 저온의 온도를 별도로 표기하지 않더라도 -20℃에서의 저장탄성 모듈러스(Storage Modulus)를 의미할 수 있다. 또한 “저온(-20℃) 저장탄성 모듈러스”는 “저온 저장탄성 모듈러스”와 동일한 것으로 이해되어야 한다.
전자 기기(Electronic Device)는 예를 들면, 표시 패널이 포함된 전자 제품으로서 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치(wearable device)중 하나일 수 있고, 또는 가전 제품으로서 텔레비전, DVD 플레이어(Digital Video Disk player), 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), 홈 오토매이션 컨트롤 패널(home automation control panel), 보안 컨트롤 패널(security control panel), TV 박스, 게임 콘솔, 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자중 하나일 수 있다.
폴더블 디스플레이 장치라 함은 패널의 형상과 관계없이 쉽게 접고 펴는 것이 반복 가능한 디스플레이 장치를 의미한다. 폴더블 디스플레이 장치는 상술한 유기발광 디스플레이 장치 이외에도 액정 디스플레이 장치(liquid crystal display device), 전기영동 디스플레이 장치(electrophoretic display device) 및 전기습윤 디스플레이 장치(electrowetting display device)를 포함할 수 있다.
다만, 상기 전자 기기는 유기발광 디스플레이 장치 및 전술한 기기들로 한정되지 않으며, 기술발전에 따른 새로운 전자기기를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내충격 필름층이 양면에 형성된 커버글라스를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 내충격 필름층의 구조를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 2 내충격 필름층의 구조를 도시한 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내충격 커버글라스와 폴더블 디스플레이 패널이 접착된 구조를 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴더블 디스플레이 장치를 도시한 사시도이다. 도 6은 커버글라스를 적용한 폴더블 디스플레이 장치의 폴딩테스트 결과 중 버클링에 의한 커버글라스의 파손에 관한 이미지를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 내충격 커버글라스를 적용한 폴더블 디스플레이 장치의 폴딩테스트 결과에 따른 이미지를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 내충격 커버글라스(10)는 초박막 커버글라스(100), 초박막 커버글라스(100)의 일면에 형성된 제 1 내충격 필름층(101) 및 초박막 커버글라스(100)의 타면에 형성된 제 2 내충격 필름층(102)을 포함할 수 있다. 즉, 내충격 커버글라스(10)는 내충격성을 향상시킬 수 있는 내충격 필름층들(101 및 102)을 포함한다.
제 1 내충격 필름층(101)은 도 2에 도시된 바와 같이 순차적으로 배열된 제 1 내충격층(210) 및 제 1 접착층(220)을 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 접착층(220)은 도 4에 도시된 바와 같이 초박막 커버글라스(100)에 접착될 수 있다.
제 2 내충격 필름층(102)은 도 3에 도시된 바와 같이 순차적으로 배열된 제 2 접착층(320), 제 2 내충격층(310) 및 제 3 접착층(330)을 포함할 수 있다.
제 2 접착층(320)은 도 4에 도시된 바와 같이 초박막 커버글라스(100)에 접착될 수 있다. 즉, 제 1 접착층(220)과 제 2 접착층(320)이 초박막 커버글라스(100)의 양면에 형성될 수 있다.
제 3 접착층(330)은 제 2 내충격층(310)을 기준으로 제 2 접착층(320)과 대향하여 배열되며, 디스플레이 패널(40), 예를 들어 유기발광 디스플레이 패널에 접착될 수 있다.
전체적으로 살펴보면, 내충격 커버글라스(10)가 디스플레이 패널(40) 위에 배열될 수 있다. 구체적으로는, 디스플레이 패널(40) 위에 제 3 접착층(330), 제 2 내충격층(310), 제 2 접착층(320), 초박막 커버글라스(100), 제 1 접착층(220) 및 제 1 내충격층(210)이 순차적으로 적층될 수 있다.
제 1 내충격층(210) 및 제 2 내충격층(310)은 외부의 충격으로부터 초박막 커버글라스(100) 및 디스플레이 패널(40)을 보호할 수 있다.
내충격층
내충격층들(210 및 310)은 동일한 물질로 이루어질 수도 있고 서로 다른 물질로 이루어질 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 내충격층들(210 및 310)은 다른 조성은 동일하고, (메타)아크릴레이트 단량체만 다를 수 있다. 즉, 내충격층들(210 및 310)은 (메타)아크릴레이트 단량체를 사용하되 1종 이상의 성분을 다르게 구성할 수 있다.
예를 들어, 제 1 내충격층(210)은 (메타)아크릴레이트 단량체로서 이소보닐(메타)아크릴레이트(IBOA), 2-히드록실에틸(메타)아크릴레이트(HEA) 및 헥산디올 디(메타)아크릴레이트(HDDA)를 사용할 수 있고, 제 2 내충격층(310)은 (메타)아크릴레이트 단량체로서 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트(EHA), 2-히드록실에틸(메타)아크릴레이트(HEA) 및 헥산디올 디(메타)아크릴레이트(HDDA)를 사용할 수 있다. 물론, 이의 역도 가능할 수 있다. 즉, 내충격층들(210 및 112) 중 하나는 (메타)아크릴레이트 단량체로서 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트(EHA)를 사용하고, 다른 내충격층은 (메타)아크릴레이트 단량체로서 이소보닐(메타)아크릴레이트(IBOA)를 사용할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 내충격층들(210 및 310)은 서로 다른 저온탄성 모듈러스를 가질 수 있다.
이러한 특징을 가지는 내충격층(210 또는 310)을 구체적으로 살펴보면, 내충격층(210 또는 310)은 하기 화학식 1의 우레탄 아크릴레이트계 올리고머와 (메타)아크릴레이트 단량체를 포함하는 광학수지 조성물로 구성될 수 있다.
또한, 상기 광학수지 조성물은 적어도 하나의 광개시제를 추가적으로 포함할 수 있다. 제조 측면에서, 내충격층(210 또는 310)은 상기 광학수지 조성물을 광경화하여 필름상으로서 제공될 수 있다.
상기 우레탄 아크릴레이트계 올리고머는 화학식 2의 폴리옥시프로필렌 트리올(Polyoxypropylene triol)을 중심으로 화학식 3의 이소포론 디이소시아네이트(Isoporon diisocyanate)를 합성한 후, 화학식 4의 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜(Polytetramethylene ether glycol)을 합성시킨 후, 화학식 5의 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-Hydroxyethyl acrylate)를 최종 합성시킨 화합물로 제공될 수 있다. 즉, 상기 우레탄 아크릴레이트계 올리고머는 폴리옥시프로필렌 트리올, 이소포론 디이소시아네이트, 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜 및 2-히드록시에틸 아크릴레이트를 합성시킴에 의해 생성되는 화합물일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 트리올기와 글리콜기를 단일 분자내에 포함할 수 있다.
한편, 화학식 1에서 폴리옥실프로필렌 트리올에 연결되는 R로 표기된 부분은 점선 표기된 R 부분의 화학식과 동일하다.
[화학식 2]
여기서, n은 20 내지 25 임
[화학식 3]
여기서, m은 10내지 15임
상기 우레탄 아크릴레이트계 올리고머를 합성하는 구체적인 과정을 살펴보면,
1) 반응기에 폴리옥시프로필렌 트리올(화학식 2)을 투입한 후 이소포론 디이소시아네이트(화학식 3)를 1:3의 당량비로 투입함과 동시에 Tin계열 촉매를 투입하여 45℃까지 상승시킨다. 이 경우, 촉매의 반응에 의해 발열 반응이 발생하며, 그 결과 상기 반응기의 내부 온도가 상승하게 된다. 이 때, 상기 반응기를 냉각시켜 상기 반응기의 온도를 75℃로 유지시키며 반응 종결에 따라 상기 반응기가 자연적으로 45℃까지 온도가 내려가도록 하여 폴리옥시프로필렌 트리올과 이소포론 디이소시아네이트를 우레탄 결합시킬 수 있다. 물론, 상기 반응기의 온도는 75℃ 및 45℃로 한정되는 것은 아니다.
2) 상기 1)의 반응이 종결된 후 반응기를 45℃로 유지하면서 다시 1)의 조성이 포함된 반응기에 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜(화학식 4)을 각각 1:3의 당량비로 투입함과 동시에 Tin 계열 촉매를 투입하여 45℃로 유지시킨다. 이 경우, 촉매의 반응에 따른 반응열로 인해 상기 반응기의 온도가 상승하게 되는데, 1)에서와 마찬가지로 온도를 75℃로 유지한 후 반응종결이 된 후 상기 반응기의 온도가 자연적으로 45℃까지 내려가도록 하여 1)의 화합물과 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜이 우레탄 반응으로 결합되도록 한다.
3) 상기 2)의 반응이 종결된 후 반응기를 45℃로 유지하면서 2)의 조성이 포함된 반응기에 다시 이소포론 디이소시아네이트(화학식 3)를 각각 1:3의 당량비로 투입함과 동시에 Tin계열 촉매를 투입하여 45℃로 유지한다. 이 경우, 상기 촉매의 반응으로 반응기 온도가 상승하게 되는데, 상기 반응기의 온도를 75℃를 유지시키면서 2)의 화합물과 이소포론 디이소시아네이트를 우레탄 결합시킨 후 상기 반응기의 온도가 자연적으로 45℃까지 내려가도록 한다.
4) 상기 3)의 반응이 종결된 후 반응기를 45℃로 유지하면서 3)의 조성이 포함된 반응기에 2-히드록시에틸 아크릴레이트(화학식 5)를 1:3의 당량비로 투입함과 동시에 Tin계열 촉매를 투입하여 45℃로 유지한다. 이 경우, 상기 촉매의 반응으로 반응기 온도가 상승하게 되는데, 상기 반응기의 온도를 75℃를 유지시키면서 3)의 화합물과 2-히드록시에틸 아크릴레이트가 우레탄 결합을 하도록 하여 반응을 종결시킨 후 마찬가지로 상기 반응기의 온도가 자연적으로 45℃까지 내려가도록 한다.
최종적으로, 반응의 종결을 결정하기 위해서 FT-IR 분광기(Fourier transform infrared spectroscopy, 푸리에 변환 적외선 분광기)를 이용하여 적외선 스펙트럼이 2,170cm-1 부근에서 -NCO기가 검출되지 않는 것을 확인한 후 상온에서 자연 냉각하여 우레탄 아크릴레이트계 올리고머를 제조한다.
일 실시예에 따르면, 화학식 1의 우레탄 아크릴레이트계 올리고머는 내충격층(210 또는 310)을 제공하는 광학수지 화합물 100 중량%에 대해 30 중량% 내지 70 중량%, 더 바람직하게는 40 중량% 내지 60 중량% 범위로 함유될 수 있다.
화학식 1의 우레탄 아크릴레이트계 올리고머 화합물의 함량이 70 중량%를 초과하는 경우, 높은 점도를 가지므로 박형 필름을 제조하기 어렵고, 필름화 했을 때 저온(-20℃) 저장탄성 모듈러스(G’)가 2GPa 초과로 상승하여 폴딩성 또는 롤링성의 문제가 발생할 수 있다.
또한, 화학식 1의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 화합물의 함량이 30 중량% 미만인 경우 필름화 했을 때 저온(-20℃) 저장탄성 모듈러스(G’)이 100MPa 미만이 되어 복원성이 저하되어 폴딩 또는 롤링 후 원래의 상태로 복원되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 단량체는, 예를 들면, 다관능 (메타)아크릴레이트 화합물일 수 있다. 상기 용어 ‘다관능 (메타)아크릴레이트 화합물’은 2개 이상의 중합성 관능기를 가지는 (메타)아크릴레이트 화합물을 의미할 수 있다.
구체적으로, 상기 다관능 (메타)아크릴레이트는 에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 부탄디올 (메트)아크릴레이트, 헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 노난디올디(메트)아크릴레이트, 에톡시화헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 프로폭시화헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 아크릴레이트네오펜틸글리콜 디(메트)아크릴레이트, 에폭시화네오펜딜글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 에톡시화 네오펜틸글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트 또는 하이드록시피발산네오펜틸글리콜 디(메트)아크릴레이트 등의 2관능성 아크릴레이트 화합물일 수 있고, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 에톡시화트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 프로폭시화트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 트리스2-하이드록시에틸이소시아누레이트 트리(메트)아크릴레이트 또는 글리세린 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 트리(메트)아크릴레이트 또는 디트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트 등의 3 관능의 아크릴레이트 화합물이나, 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타(메트)아크릴레이트, 지트리메치로르프로판 펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메트)아크릴레이트 또는 디트리메틸올프로판 헥사(메트)아크릴레이트 등의 3 관능 이상의 다관능 아크릴레이트 화합물 등일 수도 있으나, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 상기 (메타)아크릴레이트 단량체는 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트(EHA), 이소보닐(메타)아크릴레이트(IBOA), 2-히드록실에틸(메타)아크릴레이트(HEA), 헥산디올 디(메타)아크릴레이트(HDDA) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 2-하이드록실에틸(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트 및 헥산디올 디(메타)아크릴레이트 중에서 선택된 1종 이상은 내충격층(210 또는 310)을 이루는 광학수지 조성물 100 중량%에 대해 30 중량% ~ 70 중량%로 함유될 수 있다. 상기 (메타)아크릴레이트 화합물의 함량을 적절히 조절함으로써 내충격층(210 또는 310)의 저온(-20℃) 저장탄성 모듈러스(G’)를 100MPa ~ 2GPa의 범위에서 제조할 수 있다.
2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 2-하이드록실에틸(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트 및 헥산디올 디(메타)아크릴레이트 중에서 선택된 1종 이상의 함량이 30%보다 작은 경우에는, 내충격층(210 또는 310)을 일정한 형태로 제조하기 위한 필요한 점도보다 큰 점도를 갖게 되어 박형 필름화가 어려우며, 저장탄성 모듈러스도 상승하게 되어 폴딩성이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.
2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 2-하이드록실에틸(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트 및 헥산디올 디(메타)아크릴레이트 중에서 선택된 1종 이상의 함량이 70%보다 큰 경우에는, 저점도로 인한 필름 두께의 불규칙성이 증가하고, 필름 표면의 Tacky성이 증가하여 2차 도포 공정에서 필름의 이송시 필름이 롤에 전사되는 문제가 발생하고, 저온 저장탄성 모듈러스가 너무 낮아지기 때문에 고온에서의 심한 연질화가 발생되어 내충격층으로서의 역할을 할 수 없게 된다.
일 실시예에 따르면, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트가 상기 내충격층용 광학수지 조성물 100 중량%에 대해서 14 중량% ~ 38 중량%, 바람직하게는 20 중량% ~ 32 중량% 범위를 가지고, 헥산디올 디(메타)아크릴레이트가 상기 광학수지 조성물 100 중량%에 대해서 4 중량% ~ 12 중량%, 바람직하게는 6 중량% ~ 10 중량% 범위를 가지며, 2-하이드록실에틸(메타)아크릴레이트가 상기 광학수지 조성물 100 중량%에 대해서 12 중량 % ~ 20 중량%, 바람직하게는 14 중량% ~ 18 중량% 범위를 가질 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 이소보닐(메타)아크릴레이트가 상기 내충격층용 광학수지 조성물 100 중량%에 대해서 14 중량% ~ 38 중량%, 바람직하게는 20 중량% ~ 32 중량% 범위를 가지고, 헥산디올 디(메타)아크릴레이트가 상기 광학수지 조성물 100 중량%에 대해서 4 중량% ~ 12 중량%, 바람직하게는 6 중량% ~ 10 중량% 범위를 가지며, 2-하이드록실에틸(메타)아크릴레이트가 상기 광학수지 조성물 100 중량%에 대해서 12 중량% ~ 20 중량%, 바람직하게는 14 중량% ~ 18 중량% 범위를 가질 수 있다.
한편, 내충격층(210 또는 310)을 이루는 광학수지 조성물은 광 개시제를 포함한다. 상기 광 개시제는 가시광선, 자외선, 심자외선(deep-ultraviolet radiation), 전자선 등에 의하여 경화될 수 있는 단량체들의 중합 반응을 개시하는 역할을 한다.
상기 광 개시제는 라디칼 개시제이거나 양이온계 개시제일 수 있고, 그 종류는 특별히 한정되지 않으나, 아세토페논계, 벤조페논계, 벤조인계 및 벤조일계, 크산톤계, 트리아진계, 할로메틸옥사디아졸계 및 로핀 다이머계 광중합 개시제로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 광 개시제로 벤질 케톤, 폴노머 하이드록실 케톤, 폴리머 하이드 록실 케톤, 알파-아미노 케톤, 아실 포스핀 옥사이드, 포스피네이트, 메탈로센, 벤 조페논, 벤조페논 유도체 등이 포함된다.
예를 들어, 상기 광 개시제는 1-하이드록시-사이클로헥실페닐케톤, 벤조페논, 2- 벤질-2-(디메틸아미노)-1-(4-(4-모폴리닐)페닐)-1-부타논, 2-메틸-1-(4-메틸티오) 페닐-2-(4-모폴리닐)-1-프로파논, 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-디페닐 포스핀, 디페닐-(2,4,6-트리메틸벤조일) 포스핀 옥사이드, 페닐 비스(2,4,6-트리메틸벤조일) 포스핀 옥사이드, 벤질-디메틸케탈, 이소프로필티오크산톤, 에틸 (2,4,6-트리메틸 벤조일) 페닐 포스피네이트 및 페닐 (2,4,6-트리메틸 벤조일) 페닐 포스피네이트, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레 로니트릴), 벤조일퍼옥사이드, 라우릴퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시피발레이트, 1,1-비 스(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, p-디메틸아미노아세토페논, 2-벤질-2-(디메틸아미 노)-1-[4-(4-모포리닐)페닐]-1-부탄온, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온, 벤 질디메틸케탈, 벤조페논, 벤조인프로필에테르, 디에틸티옥산톤, 2,4-비스(트리클로 로메틸)-6-p-메톡시페닐-s-트리아진, 2-트리클로로메틸-5-스티릴-1,3,4-옥소디아졸, 9-페닐아크리딘, 3-메틸-5-아미노- ((s-트리아진-2-일)아미노)-3-페닐쿠마린, 2-(o-클로로페닐)-4,5-디페닐이미다졸릴 이량체, 1-페닐-1,2-프로판디온-2-(o-에톡시카르보닐)옥심, 1-[4-(페닐티오)페닐]- 옥탄-1,2-디온-2-(O-벤조일옥심), o-벤조일-4'-(벤즈머캅토)벤조일-헥실-케톡심, 2,4,6-트리메틸페닐카르보닐-디페닐포스포닐옥사이드, 헥사플루오로포스포로-트리 알킬페닐술포늄염, 2-머캅토벤즈이미다졸, 2,2'-벤조티아조릴디설파이드 또는 이들의 혼합물이나, 이로 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 상기 광 개시제는 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-디페닐 포스핀을 단독으로 또는 병행하여 사용할 수 있다.
상기 광 개시제가 1-히드록시시클로헥실페닐케톤과 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-디페닐 포스핀을 병용하는 것이 광 경화시 개시 효과를 극대화할 수 있다.
상기 광 개시제는 전술한 내충격층(210 또는 310)을 구성하는 수지 조성물 100 중량% 대비 0.4 중량% ~ 2 중량%, 바람직하게는 0.6 중량% ~ 1.5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.8 중량% ~ 1.2 중량% 범위를 가질 수 있다.
상기 광개시제의 함량이 0.4 중량% 미만일 경우 경화지연으로 인한 미경화가 발생할 수 있고, 2 중량% 초과시 과경화로 인한 발열 문제가 발생할 수 있다.
내충격층용 광학수지 조성물을 사용하여 내충격층(210 또는 310)을 공지의 방법에 의해 제조할 수 있다. 예를 들어, 내충격용 광학수지 조성물을 자외선으로 경화하여 내충격층(210 또는 310)을 형성할 수 있다. 경화 공정은 광학필름 분야에서의 사용을 위해 종래의 모든 경화장치 및 경화조건을 사용하여 수행될 수 있다. 경화 장치로는 예를 들어 UV 램프, LED 램프 등을 사용할 수 있다.
자외선 경화에 의하여 내충격층(210 및 310)은 각각 20μm 내지 100μm 의 두께를 가질 수 있으며, 제 1 내충격층(210) 및 제 2 내충격층(310)이 상기 두께 범위 내에서 폴더블 또는 롤러블 디스플레이의 구조 등에 따라 두께를 동일하거나 서로 다르게 제작할 수 있고, 이러한 두께 조합을 가지는 내충격 커버글라스(10)는 총 두께를 너무 두껍게 하지 않으면서도 초박막 커버글라스(100) 및 디스플레이 패널(40)을 충분히 보호할 수 있다.
제 1 내충격층(210)의 두께가 20μm 이하인 경우 내충격성을 충분히 확보하기 어렵고, 100μm 이상인 경우 내충격 필름의 두께가 두꺼워져 폴딩을 하였을 때 내충격 커버글라스(10)가 손상되는 원인이 될 수 있다.
제 1 내충격층(210) 및 제 2 내충격층(310)은 폴딩 등에 대한 유연성을 확보하기 위해서 -20℃에서의 저장탄성 모듈러스가 100MPa 내지 2GPa 일 수 있으며, 상기 범위 내에서 폴더블 디스플레이 장치를 폴딩할 경우 내충격층의 연신성을 향상시키고 폴딩 후 다시 평면상으로 돌아올 때 복원성을 높일 수 있다.
내충격층(210, 310)은 서로 동일하거나 서로 다른 저장탄성 모듈러스를 가질 수 있다.
접착층
접착층들(220, 320 및 330)은 동일한 성분으로 이루어질 수도 있고 다른 성분으로 이루어질 수도 있다.
접착층(220, 320 또는 330)은 아크릴 계열 접착제, 우레탄 아크릴레이트 계열 접착제, 실리콘 계열 접착제, 고무 계열 접착제, 비닐 에테르 계열 접착제 등을 포함하는 OCA 접착제, PSA 접착제 등을 사용할 수 있다.
접착층(220, 320 또는 330)은 폴딩 등에 대한 유연성을 확보하기 위해서 0.05MPa 내지 0.2MPa 범위의 -20℃에서의 저장탄성 모듈러스를 가지며, 400gf/in 내지 1,500gf/in 범위의 유리 기판에 대한 접착력(Peel Strength)을 가질 수 있다.
본 발명에서는 시판되는 JW-LF8BT(-20℃에서의 저장탄성 모듈러스=0.12MPa, Peel Strength=1,200gf/in, JAEWON Industry)인 제품 및 JW-LF9BT((-20℃에서의 저장탄성 모듈러스=0.10MPa, Peel Strength=950gf/in)인 제품을 사용하였다.
접착층(220, 320 및 330)은 서로 동일하거나 서로 다른 저장탄성 모듈러스를 가질 수 있다. 이 때, 접착층(220, 320 또는 330)은 JW-LF8BT 또는 JW-LF9BT 중 선택하여 단독 또는 교차 사용하였다.
접착층(220, 320 및 330)은 서로 동일하거나 서로 다른 접착력을 가지는 것일 수 있다. 이때, 접착층(220, 320 또는 330)은 JW-LFBT 또는 JW-LF9BT 중 선택하여 단독 또는 교차 사용하였다.
초박막 커버글라스
본 발명에서 초박막 커버글라스(100)는 두께 25μm ~ 75μm의 커버글라스를 의미할 수 있으며, 그 중에서도 30μm ~ 35μm의 두께를 가지는 글라스가 폴딩 및 롤링성이 우수하다.
초박막 커버글라스(100)의 소재는 상기 두께 범위 내의 글라스 소재로 제한되지 않고 폴딩 또는 롤링이 가능한 유연한 글라스를 모두 포함할 수 있다.
이하, 내충격 커버글라스(10)의 제조 과정을 살펴보겠다.
< 제 1 내충격 필름층의 제작>
제 1 내충격 필름층(101)은 공지된 자외선 경화공정을 통해 하기 표 1의 조성예1 내지 조성예5에서의 조성비로 필름 형태로 제조된 제 1 내충격층(210)의 일면에 상기 제 1 접착층(220)을 합지함에 의해 제조된다.
제 1 접착층(220)은 별도로 표시되지 않았으나, 중박리(중박) 이형필름과 경박리(경박) 이형필름 사이에 위치하게 되고 제 1 내충격층(210)과의 합지시 경박리 이형필름을 제거한 후 합지한다.
< 제 2 내충격 필름층의 제작>
제 2 내충격 필름층(102)은 공지된 자외선 경화공정을 통해 표 1의 조성예6 내지 조성예10의 조성비로 필름 형태로 제조된 제 2 내충격층(310)의 양면에 제 2 접착층(320) 및 제 3 접착층(330)을 합지함에 의해 제조된다.
제 2 접착층(320) 및 제 3 접착층(330)은 별도로 표시되지 않았으나, 중박리(중박) 이형필름과 경박리(경박) 이형필름 사이에 위치하게 되며, 경박리 이형필름을 제거하면서 통상의 라미네이션 공정을 통해 제 2 내충격층(310)의 상하면에 형성된다.
<양면 내충격 필름층을 가지는 커버글라스의 제작>
제 1 내충격층(210)의 일면에 형성된 제 1 접착층(220)을 초박막 커버글라스(100)의 일면에 합지하고, 그런 후 제 2 내충격층(310)의 일면에 형성된 제 2 접착층(320)을 초박막 커버글라스(100)의 타면에 합지하여 내충격 커버글라스(10)를 제조하였다.
<내충격 커버글라스를 포함하는 폴더블 디스플레이 장치(A)의 제조>
제 2 내충격 필름층(102)의 제 3 접착층(330)이 유기발광 디스플레이 패널(40)과 합지되도록 하여 폴더블 디스플레이 장치를 제조하였다.
이하, 내충격 커버글라스(10)의 실험 결과를 살펴보겠다. 다만, 기술의 이해를 위하여 하나의 내충격층을 사용하는 조성예1 내지 조성예10을 살펴본 후, 내충격층들(210 및 310)을 가지는 내충격 커버글라스(10)를 살펴보겠다.
조성예1 내지 조성예5 (제 1 내충격층 조성)
저장탄성 모듈러스가 -20℃에서 100MPa ~ 2GPa의 범위에서 상대적으로 높은 모듈러스를 가지는 내충격층용 광학수지 조성물에 대한 실험으로서, 트리올기와 글리콜기를 단일 분자내에 포함하는 우레탄 아크릴레이트 올리고머(화학식 1)와 이소보닐(메타)아크릴레이트(IBOA), 헥산디올 디(메타)아크릴레이트(HDDA), 2-히드록실에틸(메타)아크릴레이트(HEA)를 표 1의 배합비율로 배합한 후 1시간 동안 교반한다.
이어서, 필터를 통해 상기 교반액을 여과하여 내충격층 제조용 광학수지를 준비한 후 이형력이 중박리인 이형필름 상에 상기 광학수지를 50μm 두께로 도포하고, 상기 광학수지가 도포된 구조물 위에 이형력이 경박리인 이형필름을 합지한 후 자외선 경화공정을 통해 제조하였다.
조성예6 내지 조성예10 (제 2 내충격층용 조성)
-20℃에서의 저장탄성 모듈러스가 100MPa ~ 2GPa 범위에서 상대적으로 낮은 모듈러스를 가지는 내충격용 광학수지 조성물에 대한 실험으로서, 트리올기와 글리콜기를 단일 분자내에 포함하는 우레탄 아크릴레이트 올리고머(화학식 1)와 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트(EHA), 헥산디올 디(메타)아크릴레이트(HDDA), 2-히드록실에틸(메타)아크릴레이트(HEA)를 표 1의 배합비율로 배합한 후 1시간 동안 교반한다.
이어서, 필터를 통해 상기 교반액을 여과하여 내충격층 제조용 광학수지를 준비한 후 이형력이 중박리인 이형필름 상에 상기 광학수지를 50μm 두께로 도포하고, 그런 후 상기 광학수지가 도포된 구조물 위에 이형력이 경박리인 이형필름을 합지한 후 자외선 경화공정을 통해 제조하였다.
비교예 1
우레탄 아크릴레이트(UN-6202, 일본 Negami Chemical Industry사 제품)와 이소보닐 아크릴레이트(IBOA), 헥산디올 디아크릴레이트(HDDA), 2-히드록실에틸 아크릴레이트(HEA)를 표 1의 배합비율로 배합한 후 1시간 동안 교반한다.
이어서, 필터를 통해 상기 교반액을 여과하여 광학수지를 준비한 후 이형력이 중박리인 이형필름 상에 상기 광학수지를 50μm 두께로 도포하고, 그런 후 상기 광학 수지가 도포된 구조물 위에 이형력이 경박리인 이형필름을 합지한 후 자외선 경화공정을 통해 제조하였다.
비교예 2
(메타)아크릴레이트 수지(중량평균 분자량 10만g/mol 내지 500만 g/mol)와 이소보닐(메타)아크릴레이트(IBOA), 헥산디올 디(메타)아크릴레이트(HDDA), 2-히드록실에틸9메타)아크릴레이트(HEA)를 표 1의 배합비율로 배합한 후 1시간 동안 교반한다.
이어서, 필터를 통해 상기 교반액을 여과하여 광학수지를 준비한 후 이형력이 중박리인 이형필름 상에 상기 광학수지를 50μm 두께로 도포하고, 그런 후 상기 광학 수지가 도포된 구조물 위에 이형력이 경박리인 이형필름을 합지한 후 자외선 경화공정을 통해 제조하였다.
성분 조성예 1 조성예 2 조성예 3 조성예 4 조성예 5 조성예 6 조성예 7 조성예 8 조성예 9 조성예 10 비교예 1 비교예 2
올리고머(화학식 1) 30 40 50 60 70 30 40 50 60 70
우레탄 아크릴레이트 50
아크릴수지 50
EHA 38 32 26 20 14
IBOA 38 32 26 20 14 17 17
HDDA 12 10 8 6 4 12 10 8 6 4 17 17
HEA 20 18 16 14 12 20 18 16 14 12 16 16
수지합계
(100중량%)		 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
광개시제
(TPO)		 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
광개시제
(I-184)		 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
합계 101 101 101 101 101 101 101 101 101 101 101 101
내충격층의 폴딩성 및 복원성 평가
본 발명에 따른 내충격층의 폴딩성 및 복원성을 평가하는 방법은 필름을 180mm X 100mm의 크기로 시편을 제작한 후 180mm 축을 기준으로 90mm지점을 반으로 완전히 접은 후 다시 펼쳤을 때 평탄화가 완전히 이루어지기까지의 경과시간을 측정하여 자체 기준으로 판정한다.
내충격층의 저장탄성 모듈러스(G’) 평가
본 발명에서, 저장탄성 모듈러스(G’)는 하기 조건 하에서 티에이 인스트루먼트사(TA Instrument사)의 DHR-2 레오미터(Rheometer)를 사용하여 측정하였다. 다른 유사한 장비를 사용하더라도 기준시편의 편차를 측정하여 유사한 데이터를 도출할 수 있다.
- 직경이 8mm인 디스크
- 600μm 시편의 준비
- -60℃에서 310℃까지 5℃/min의 램프 속도(Ramp rate)로 측정
- 1Hz(6.28 rad/sec)의 진동수 조건
- 1% 변형률(Strain)
- Axial force = 2N
내충격층의 연신율 평가
본 발명에 따른 내충격층(210 및 310)은 ASTM D5034기준으로 그래브 시험법(GRAB TEST)을 통하여 UTM 장비로 측정한다. 본 발명에 따른 샘플 시편은 25mm × 25mm로 속도 300mm/min에서 실험하였다.
샘플 시편(필름)의 길이가 L 0 인 양끝을 하중 kgf인 힘으로 잡아당겨 늘렸을때 상기 필름의 길이가 L이 되었다면, △L=L-L 0 는 필름이 늘어난 길이가 되고, 연신율은 늘어난 길이를 백분율로 나타낸 양을 의미한다. 하기 수학식 1에 따라 연신율을 산출할 수 있다.
성분 조성예 1 조성예 2 조성예 3 조성예 4 조성예 5 조성예 6 조성예 7 조성예 8 조성예 9 조성예 10 비교예 1 비교예 2
저장탄성 모듈러스
(MPa)		 -20℃ 276 452 1,172 1,580 1,948 149 318 860 1,435 1,721 8,812 9,150
25℃ 61 73 182 311 397 41 46 124 188 216 320 318
60℃ 14 27 49 113 151 11 16 32 86 109 107 96
표면경도(Shore D) 51 51 64 79 81 84 25 39 49 62 83 86
자체폴딩 후 복원성 OK Good Good Good OK OK Good Good Good OK NG NG
연신율(%) 182 182 161 147 124 103 192 138 119 113 51 86
투과율(%T) 91.6 91.6 91.5 91.7 91.6 91.6 91.5 91.7 91.4 91.6 91.6 91.3
헤이즈(%Hz) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.2
표 2에 보여지는 바와 같이, 조성예1 내지 조성예5의 조성으로 제조된 제 1 내충격층(210) 및 조성예6 내지 조성예10의 조성으로 제조된 제 2 내충격층(310)은 -20℃에서의 저장탄성 모듈러스(G’)가 100MPa ~ 2GPa 범위이고, 제 1 내충격층(210)용 조성에서의 저장탄성 모듈러스(G’)가 제 2 내충격층(310)용 조성에서의 모듈러스(G’)보다 상대적으로 크도록 배합되었다는 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 조성예들에 의해 제조된 제 1 내충격층(210) 및 제 2 내충격층(310)은 기존의 우레탄 필름류나 폴리에스터기 필름류에 비해 훨씬 낮은 저장 탄성률을 가지며, 이에 따라 상온 및 저온에서도 폴딩성 및 복원성이 향상될 수 있다.
비교예1에서, 우레탄 아크릴레이트(UN-6202, 일본 Negami Chemical Industry사 제품)를 올리고머로 사용한 내충격층의 경우 투과율, 헤이즈 등의 광학특성이 저하되는 문제 및 폴딩 후 복원이 반복되면서 선명도가 저하되는 문제가 발생하였다.
비교예2에서, (메타)아크릴레이트 수지(중량평균 분자량 10만g/mol 내지 500만 g/mol)를 올리고머로 사용한 내충격층의 경우 헤이즈, 투과율은 우수하나, 저온(-20℃) 저장탄성 모듈러스가 높기 때문에 저온에서의 폴딩성이 저하되는 수치를 나타내었고, 폴딩 후 복원시 연신-복원이 지속적으로 반복됨에 따라 폴딩부 이격현상으로 인한 미세 기포가 발생하는 문제가 나타났다.
실시예1 내지 실시예9 (재충격 커버글라스 제작 및 특성 평가)
하기 표 3에서 보여지는 바와 같이 실시예1 내지 실시예9에서는, 조성예1 내지 조성예5의 조성을 가지는 제 1 내충격층(210)을 이용하여 제조된 제 1 내충격 필름층(101)과 조성예6 내지 조성예10의 조성을 가지는 제 2 내충격층(310)을 이용하여 제조된 제 2 내충격 필름층(102)을 초박막 커버글라스(100)의 양면에 합지하여 내충격 커버글라스(10)의 특성을 평가하였다.
비교예 3
표 3에 나타낸 바와 같이 표 1의 비교예1의 조성을 이용하여 형성된 제 1 내충격 필름층 및 제 2 내충격 필름층을 초박막 커버글라스(100)의 양면에 합지하여 커버글라스를 제조한 후 그 특성을 평가하였다.
비교예 4
표 3에 나타낸 바와 같이 표 1의 비교예2의 조성을 이용하여 형성된 제 1 내충격 필름층과 제 2 내충격 필름층을 초박막 커버글라스(100)의 양면에 합지하여 커버글라스를 제조한 후 그 특성을 평가하였다.
내충격 커버글라스의 내충격성 평가
실시예1 내지 실시예9, 비교예3 내지 비교예4에서 사용되는 커버글라스는 NEC에서 제작한 30μm인 초박막 커버글라스(100)를 사용하여 제작하였으며, 약 5.8g의 무게인 BIC 볼펜(레이지 소사이어티사)을 이용하여 지정된 높이에서 수직으로 초박막 커버글라스(100) 상에 떨어뜨리는 펜드롭 테스트로 진행한 후 커버글라스의 파손에 대해 육안으로 판정한 후 표 3에 나타내었다.
내충격 커버글라스 및 디스플레이 패널 체결 후 폴딩성 평가
상기 실시예들 및 비교예들에서 사용되는 초박막 커버글라스(100)는 NEC에서 제작한 30μm인 초박막 커버글라스를 사용하고, 50μm의 두께로 제조된 제 1 내충격층(210)과 제 1 접착층(220)을 가지는 제 1 내충격 필름층(101) 및 50μm의 두께로 제조된 제 2 내충격층(310), 제 2 접착층(320) 및 제 3 접착층(330)을 가지는 제 2 내충격 필름층(102)을 포함하는 내충격 커버글라스(10)를 형성하고, 내충격 커버글라스(10)에 유기발광 디스플레이 패널(40)을 접착시켜 디스플레이 장치를 제작하였다. 이어서, 폴딩성 평가를 위해 자체 제작한 자동 폴딩 장치를 이용하여 상온에서 50,000회까지 폴딩테스트를 진행하면서 내충격 커버글라스(10)의 파손, 버클링(Buckling), 디스플레이 패널(40)로부터의 분리 등의 현상을 육안 관찰한 후 폴딩 횟수를 표 3에 나타내었다.
성분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 비교예 3 비교예 4
제 1 내충격층 조성 실시예3 실시예 3 실시예3 실시예4 실시예4 실시예4 실시예5 실시예5 실시예5 비교예 1 비교예 2
제 1 접착층의 저장탄성 모듈러스 (MPa/-20℃) 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
제 2 내충격층 조성 실시예 7 실시예8 실시예 9 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 7 실시예 8 실시예 9 비교예 1 비교예 2
제 2 접착층의 저장탄성모듈러스(MPa/-20℃) 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10
제 3 접착층의 저장탄성모듈러스(MPa/-20℃) 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12
폴딩(50,000회) OK OK OK OK OK OK OK OK OK NG NG
폴딩후 복원성 OK OK OK OK OK OK OK OK OK NG NG
내충격(cm)
(Pen-drop)		 24 26 26 25 28 31 30 26 28 14 11
커버글라스 표면형상 (내충격 최대높이)
표 3에서 알 수 있듯이, 표 3의 실시예1 내지 실시예9는 일 실시예에 따른 내충격 커버글라스의 특성에 대한 것으로, 각각의 내충격층(210, 310)과 접착층(220, 320, 330)의 저온(-20℃) 저장탄성 모듈러스 및 표면 경도(Shore D) 등의 특정 범위 조건으로 유지하며, 내충격층(210, 310)의 두께도 특정의 범위 조건으로 유지함으로써, 폴더블 디스플레이 장치의 폴딩성 및 내충격성을 향상시킬 수 있는 내충격 커버글라스를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 5의 폴더블 디스플레이 장치(50)의 경우 폴딩 힌지(510)에 의해 A-A’축을 기준으로 접힐 수 있다.
비교예3 내지 비교예4의 폴더블 디스플레이 장치는 도 6에 도시된 바와 같이 버클링에 의해 커버글라스가 파손될 수 있다.
제 1 내충격 필름층(101) 및 제 2 내충격 필름층(102)을 구비한 내충격 커버글라스(10)를 포함하는 폴더블 유기발광 디스플레이 장치(A)에서, 유기발광 디스플레이 패널(40)의 폴딩시 내충격 필름층(210, 310)의 저온(-20℃) 저장탄성 모듈러스와 접착층(220, 320, 330)의 저장탄성 모듈러스의 유연성 및 복원 효과로 인하여 도 7에 도시된 바와 같이 버클링 현상 및 터널링(Tunneling) 현상이 방지될 수 있다. 결과적으로, 디스플레이 패널(40)의 폴딩 후 내충격 커버글라스(10)의 파손을 억제할 수 있다.
또한, 외부의 충격을 흡수 및 분산시키도록 하기 위한 방법으로 화학식 1과 같은 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 주쇄로 하는 내충격층용 광학수지를 필름화시켜 사용함으로써, 기존의 내충격층 소재로 평가되었던 플렉서블 기재인 폴리우레탄계 필름, Polyester계 필름류, PC, PI등에 비해 높은 내충격성을 실현하고, 그 결과 폴더블 디스플레이의 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10 : 내충격 커버글라스 40 : 디스플레이 패널
100 : 초박막 커버글라스 210 : 제 1 내충격층
220 : 제 1 접착층 310 : 제 2 내충격층
320 : 제 2 접착층 330 : 제 3 접착층

Claims (16)

  1. 커버글라스;
    상기 커버글라스의 일면에 배열되며, 제 1 내충격층을 가지는 제 1 내충격 필름층; 및
    상기 커버글라스의 타면에 배열되며, 제 2 내충격층을 가지는 제 2 내충격 필름층을 포함하는 것을 특징으로 하는 내충격 커버글라스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 내충격층과 상기 제 2 내충격층은 서로 다른 물질로 이루어지거나 -20℃에서의 저장탄성 모듈러스가 다른 것을 특징으로 하는 내충격 커버글라스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제 1 내충격층 및 상기 제 2 내충격층은 모두 하기 화학식 1의 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 것을 특징으로 하는 내충격 커버글라스.
    [ 화학식 1 ]
  4. 제3항에 있어서, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 하기 화학식 2의 폴리옥시프로필렌 트리올(Polyoxypropylene triol), 하기 화학식 3의 이소포론 디이소시아네이트(Isoporon diisocyanate), 하기 화학식 4의 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜(Polytetramethylene ether glycol) 및 하기 화학식 5의 2-히드록시에틸 아크릴레이트(2-Hydroxyethyl acrylate)를 합성시킴에 의해 생성되는 화합물인 것을 특징으로 하는 내충격 커버글라스.
    [화학식 2]

    여기서, n은 20 내지 25 임
    [화학식 3]

    [화학식 4]

    여기서, m은 10내지 15임
    [화학식 5]
  5. 제3항에 있어서, 상기 제 1 내충격층 및 상기 제 2 내충격층은 모두 (메타)아크릴레이트 단량체를 더 포함하되,
    상기 제 1 내충격층 및 상기 제 2 내충격층은 서로 다른 (메타)아크릴레이트 단량체의 종류를 사용하는 것을 특징으로 하는 내충격 커버글라스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제 1 내충격층은 (메타)아크릴레이트 단량체로서 이소보닐(메타)아크릴레이트(IBOA), 2-히드록실에틸(메타)아크릴레이트(HEA) 및 헥산디올 디(메타)아크릴레이트(HDDA)를 사용하며,
    상기 제 2 내충격층은 (메타)아크릴레이트 단량체로서 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트(EHA), 2-히드록실에틸(메타)아크릴레이트(HEA) 및 헥산디올 디(메타)아크릴레이트(HDDA)를 사용하는 것을 특징으로 하는 내충격 커버글라스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제 1 내충격 필름층은 상기 제 1 내충격층과 상기 커버글라스 사이에 배열되는 제 1 접착층을 더 포함하고,
    상기 제 2 내충격 필름층은 상기 제 2 내충격층과 상기 커버글라스 사이에 배열되는 제 2 접착층 및 상기 제 2 내충격층 중 상기 제 2 접착층과 대향하는 면에 배열되는 제 3 접착층을 더 포함하되,
    상기 제 3 접착층에 폴더블 디스플레이 패널 또는 롤러블 디스플레이 패널이 접착되며, 상기 제 1 접착층, 상기 제 2 접착층 및 상기 제 3 접착층 중 적어도 하나의 -20℃에서의 저장탄성 모듈러스가 다른 것을 특징으로 하는 내충격 커버글라스.
  8. 커버글라스;
    상기 커버글라스의 일면에 배열된 제 1 내충격층; 및
    상기 커버글라스의 타면에 배열된 제 2 내충격층을 포함하되,
    동일 온도 조건에서 상기 제 1 내충격층의 저장탄성 모듈러스와 상기 제 2 내충격층의 저장탄성 모듈러스가 서로 다른 것을 특징으로 하는 내충격 커버글라스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제 2 내충격층 하부에 폴더블 디스플레이 패널 또는 롤러블 디스플레이 패널이 배열되되,
    상기 제 1 내충격층 및 상기 제 2 내충격층은 -20℃에서 저장탄성 모듈러스가 100MPa 내지 2GPa 범위를 가지며, 상기 제 1 내충격층의 -20℃에서 저장탄성 모듈러스가 상기 제2 내충격층의 -20℃에서 저장탄성 모듈러스보다 큰 것을 특징으로 하는 내충격 커버글라스.
  10. 제10항에 있어서, 상기 제 1 내충격층 및 상기 제 2 내충격층은 모두 하기 화학식 1의 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 포함하는 것을 특징으로 하는 내충격 커버글라스.
    [ 화학식 1 ]
  11. 제10항에 있어서, 상기 제 1 내충격층 또는 상기 제 2 내충격층은 (메타)아크릴레이트 단량체 및 적어도 하나의 광개시제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내충격 커버글라스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 (메타)아크릴레이트 단량체는 다관능 (메타)아크릴레이트 화합물인 것을 특징으로 하는 내충격 커버글라스.
  13. 제10항에 있어서, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 트리올기와 글리콜기를 단일 분자내에 포함하는 것을 특징으로 하는 내충격 커버글라스.
  14. 순차적으로 배열된 제 3 접착층, 제 2 내충격층, 제 2 접착층, 커버글라스, 제 1 접착층 및 제 내충격층을 가지는 내충격 커버글라스; 및
    상기 제 3 접착층에 접착되는 디스프레이 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제 1 내충격층과 상기 제 2 내충격층은 서로 다른 물질로 이루어지나 -20℃에서의 저장탄성 모듈러스가 다른 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 디스플레이 패널은 폴더블 디스플레이 패널 또는 롤러블 디스플레이 패널인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101394814B1 (ko) 2011-11-23 2014-05-14 (주)엘지하우시스 투명성 및 내충격성이 우수한 아크릴 수지 필름 및 그 제조 방법

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KR101394814B1 (ko) 2011-11-23 2014-05-14 (주)엘지하우시스 투명성 및 내충격성이 우수한 아크릴 수지 필름 및 그 제조 방법

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