KR102186343B1

KR102186343B1 - 힌지 장치 및 이를 구비하는 폴더블 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR102186343B1
Application number: KR1020190040408A
Authority: KR
Inventors: 박순관
Original assignee: 주식회사 에스코넥
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2019-04-05
Publication date: 2020-12-03
Also published as: CN111795059A; KR20200117773A

Abstract

본 발명의 힌지 장치는, 플렉시블 디스플레이 패널의 펼침과 접힘 동작이 가능하게 결합되는 힌지 유니트를 포함하고, 힌지 유니트는, 제1 실제축 기어가 고정되는 제1 힌지 바디와, 제2 실제축 기어가 고정되는 제2 힌지 바디를 포함하고, 상기 제1 실제축 기어와 제2 실제축 기어 사이에 짝수 개의 기어가 삽입되며, 상기 플렉시블 디스플레이 패널의 펼침과 접힘 동작시, 상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디가 동시에 회전되고 각각 동일한 각도만큼 회전될 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, 실제축을 가지는 실제축 기어와, 실제축 기어와 맞물리는 회전 기어로 이루어지는 4열 기어 의 조립 구조를 통해 단순한 구조를 이루고, 정확한 펼침 및 접힘 동작이 수행되도록 한 힌지 장치 및 이러한 힌지 장치를 구비하는 폴더블 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 힌지 장치에 따르면, 플렉시블 디스플레이 패널의 일측이 밀착되는 제1 힌지 바디 및 타측이 밀착되는 제2 힌지 바디가 마련되고, 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 이동될 수 있다.

본 발명의 폴더블 디스플레이 장치는, 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 실제축 기어를 가지는 제1 힌지 바디와, 제2 실제축 기어를 가지는 제2 힌지 바디를 포함하며, 상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디는 서로 대칭 구조를 이룰 수 있다.

플렉시블 디스플레이 패널은 이음부없이 한 장으로 된 것을 접힘 센터를 기준으로 접는 형태가 최신 기술이다.

그러나 플렉시블 디스플레이 패널을 접기 위해서는 패널의 일측을 지지하는 바디부와 패널의 타측을 지지하는 바디부를 포함하여 적어도 2개의 바디부가 필요하며, 한 쌍의 바디부의 사이에는 회전 중심이 되는 힌지 장치가 삽입될 수 있다. 플렉시블 디스플레이 패널의 안쪽에는 펼침 동작과 접힘 동작이 이루어지도록 하는 힌지 장치가 마련된다.

본 발명의 힌지 장치를 이용하여 한쌍의 바디부를 펼치거나 또는 접는 동작을 반복해서 수행한다.

본 발명에 따르면, 폴더블 디스플레이 장치는 힌지 장치가 설치된 제1 바디부 및 제2 바디부의 경계 부분인 접힘 센터에서, 플렉시블 디스플레이 패널이 견딜수 있는 휨 변형 한도를 넘어서 과도하게 접혀질 수 있는 문제점을 개선할 수 있다.

본 발명은 서로 대칭을 이루는 제1 실제축 기어와 제2 실제축 기어를 통해 플렉시블 디스플레이 패널의 정확한 펼침 및 접힘 동작을 할 수 있다.

본 발명은 실제축을 가지는 제1 실제축 기어, 제2 실제축 기어와, 이러한 실제축 기어에 각각 맞물리는 제1 회전 기어, 제2 회전 기어의 조합으로 구성되므로, 단순하고 소형화가 가능한 구조로 플렉시블 디스플레이 패널의 펼침 및 접힘 동작이 확실하게 구현될 수 있다.

본 발명은 각도 유지 유니트를 통해 원하는 각도에서 임의로 정지가능하고, 180도 플랫한 상태로 사용할 수 있다.

본 발명은 플렉시블 디스플레이 패널의 펼침 및 접힘 동작시, 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디의 끝단부 일부분에 플렉시블 디스플레이 패널이 결합되지 않으므로, 플렉시블 디스플레이 패널의 길이 변화가 없고, 플랫한 상태로 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 힌지 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 일부 분리 사시도이다.
도 3은 도 2에서 접힌 상태의 분리 사시도이다.
도 4는 도 2에서 승강 유니트의 사시도이다.
도 5는 도 1에서 커버부재를 제거한 상태의 평면도이다.
도 6은 도 5의 A-A선 단면도이다.
도 7은 도 5의 B-B선 단면도이다.
도 8은 개략적인 확대도를 포함하는 도 6에 따른 도면이다.
도 9는 도 5의 C-C선 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 각도 유지 유니트의 분리 사시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 힌지 장치가 펼침 상태의 단면도이다.
도 12는 도 11에서 90도 접힌 상태의 단면도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 힌지 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 일부 분리 사시도이며, 도 3은 도 2에서 접힌 상태의 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.

제1 힌지 유니트(32)와 제2 힌지 유니트(34)는 각각 제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)가 포함할 수 있다.

제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)는 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)에 각각 형성될 수 있다.

제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)는 각각 제1 연결 부재(60)와 제2 연결 부재(70)에 일체로 형성될 수 있다. 제1 연결 부재(60)와 제2 연결 부재(70)는 각각 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)에 고정될 수 있다.

제1 연결 부재(60)와 제2 연결 부재(70)에는 회전 방향으로 돌출되는 돌기부(61)(71)가 각각 형성될 수 있다. 돌기부(61)(71)는 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)를 180도 위치에서 고정시키는 고정 수단 기능을 할 수 있다.

제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)는 동일 각도만큼 서로 반대 방향으로 회전될 수 있다. 이를 위하여 짝수 개의 기어가 맞물릴 수 있다. 제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)에 각각 맞물리는 제1 회전 기어(80)와 제2 회전 기어(90)가 마련될 수 있다.

도 6을 참조하면, 제1 회전 기어(80)와 제2 회전 기어(90)는 서로 맞물리게 배치될 수 있다.

제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)는 완전 원형이 아니고, 일부분이 제거된 부분 기어 형태가 될 수 있다. 제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)는 각각 360도 범위에 치형부가 형성되지 않고 일부분에만 각각 제1 치형부(41)와 제2 치형부(51)가 형성될 수 있다.

플렉시블 디스플레이 패널이 접혔을 때 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 회전 각도를 0도라고 하면, 플렉시블 디스플레이 패널이 완전히 펼쳐졌을 때 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 회전 각도는 각각 90도이다.

제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 회전 각도 90도를 만족시키기 위하여 기어의 형성 범위는 적어도 90도일 수 있다. 따라서, 제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)의 제1 치형부(41)와 제2 치형부(51)는 90도를 초과하는 것이 바람직하다.

한편, 제1 치형부(41)와 제2 치형부(51)를 너무 큰 각도에 형성하면 기어의 사이즈나 반경이 커질 수 있고, 심지어 기어 치형이 플렉시블 디스플레이 패널 의 배면을 튀어나오게 하거나 파손시킬 염려가 있다. 제1 치형부(41)와 제2 치형부(51)는 90도를 초과하고, 180도 이내의 범위내에서 형성될 수 있다.

도 2를 참조하면, 제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)의 양측에는, 제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)가 지지되는 한쌍의 지지 부재(100)가 간격을 두고 구비될 수 있다.

지지 부재(100)는 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 사이에 걸쳐서 구비될 수 있다. 지지 부재(100)의 수용홈(101)에는 플렉시블 디스플레이 패널이 접힘 센터(730)를 중심으로 접혀진 곡면부가 수용될 수 있다.

제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)는 각각 지지 부재(100)에 회전가능하게 결합되는 제1 회전축(42)과 제2 회전축(52)을 구비할 수 있다. 제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)는 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 회전동작시 지지 부재(100)의 사이에서 회전될 수 있다.

제1 회전축(42)과 제2 회전축(52)은, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)가 플랫한 상태일 때, 각각 제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20)와 이격된 위치에 형성될 수 있다.

제1 회전축(42)과 제2 회전축(52)은, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)가 플랫한 상태일 때, 각각 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)에 부착되는 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 반대쪽에 간격을 두고 형성될 수 있다.

제1 회전 기어(80)와 제2 회전 기어(90)에는 각각 한쪽으로 연장된 제1 연장축(81)과 제2 연장축(91)이 형성될 수 있다.

제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 회전 중심이 서로 이격되고 이들 사이에 틈이 있으므로, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 틈을 메우고, 이 틈에 대면되는 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 중앙부를 지지하기 위하여 승강 유니트가 마련될 수 있다. 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20) 사이에는 승강 유니트(140)가 마련될 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 접힘 및 펼침 동작시, 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 접힘 센터가 직선 이동되기 때문에 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 곡면부가 수용될 빈 공간을 확보할 필요가 있다. 플렉시블 디스플레이 패널(F)이 펼쳐진 평면부의 배면은 승강 유니트에 밀착될 필요가 있다. 승강 유니트(140)는 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 회전 동작시 승강될 수 있다.

승강 유니트(140)는, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 전체 길이에 걸쳐서 형성되는 승강판(141), 승강판(141)에 형성되고 이동통로(142a)를 가지는 한쌍의 통로 부재(142), 통로 부재(142)의 이동통로(142a)를 통과하고 이동통로(142a)를 따라 이동하는 이동봉(143), 이동봉(143)에 연결되는 결합부재(144)를 포함할 수 있다.

도 4를 참조하면, 승강판(141)은 전체 길이에 걸쳐서 동일한 폭으로 형성되지 않고 위치에 따라 폭을 달리하는 구조로 형성될 수 있다.

승강판(141)에 따르면, 제1 실제축 기어(40), 제2 실제축 기어(50)의 회전시 간섭이 발생하지 않도록 제1 실제축 기어(40), 제2 실제축 기어(50)가 배치되는 부분에는 홈을 마련하여 폭이 좁게 형성될 수 있다.

통로 부재(142)는 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)쪽으로 각각 형성될 수 있고, 승강판(141)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수로 형성될 수 있다.

통로 부재(142)의 이동통로(142a)는 장공 구조로 형성될 수 있다.

제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)에는 간격을 두고 복수의 결합부재(144)가 각각 고정되고, 결합부재(144)에는 이동봉(143)이 통과되는 삽입관(144a)이 형성될 수 있다.

한쌍의 지지 부재(100)에는 각각 제1 고정 부재(110)와 제2 고정 부재(120)가 고정되고, 제1 고정 부재(110)는 한쪽 지지 부재(100)의 측면에 결합되며, 제2 고정 부재(120)는 다른쪽 지지 부재(100)와 간격을 두고 결합될 수 있다.

제2 고정 부재(120)는 제1 연장축(81)과 제2 연장축(91)이 결합될 수 있고, 제1 연장축(81)과 제2 연장축(91)에는 각각 각도 유지 유니트(150)가 마련될 수 있다.

도 2를 참조하면, 제1 고정 부재(110)와 제2 고정 부재(120)에는 지지 부재(100)의 수용홈(111)과 마찬가지로, 각 고정 부재의 수용홈(121)이 형성될 수 있다.

도 1을 참조하면, 승강판(141)에 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수로 형성되는 통로 부재(142)는, 한쌍의 지지 부재(100) 사이에 마련되는 실제축 기어와 회전 기어의 조립구조, 각도 유지 유니트(150)의 바깥쪽에 구비될 수 있다.

도 2를 참조하면, 한쪽 지지 부재(100)와 제1 고정 부재(110)의 사이에는 스토퍼 로드(130)가 결합되고, 스토퍼 로드(130)는 제1 힌지 바디(10)측과 제2 힌지 바디(20)측으로 각각 1개씩 마련될 수 있다.

스토퍼 로드(130)는 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 펼침 동작시 플랫한 상태를 유지해줄 수 있다.

도 2,3 및 도 9를 참조하면, 각도 유지 유니트(150)는, 제1 연장축(81)과 제2 연장축(91)에 각각 결합되는 제1 캠 부재(160), 제2 캠 부재(170) 및 코일 스프링(180)로 구성될 수 있다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 제1 캠 부재(160)는 제1 연장축(81) 또는 제2 연장축(91)이 관통하는 관통공(161)이 형성되고, 제2 캠 부재(170)와 접촉하는 면에는 원주방향을 따라 간격을 두고 돌출 높이를 달리하는 제1 면(162), 제2 면(163), 제3 면(164), 제4 면(165)으로 형성될 수 있다.

제1 캠 부재(160)의 제1 면(162)과 제3 면(164)은 제2 면(163)과 제4 면(165)보다 높게 돌출되게 형성될 수 있다.

제1 캠 부재(160)의 제1 면(162)과 제3 면(164)은, 제2 면(163)과 제4 면(165)은 동일한 높이로 형성될 수 있다.

제2 캠 부재(170)는 제1 연장축(81) 또는 제2 연장축(91)이 결합되는 결합공(171)이 형성되고, 결합공(171)의 일부분은 캠 평탄면(171a)으로 형성될 수 있다.

제2 캠 부재(170)는 제1 캠 부재(160)와 접촉하는 면에 원주방향을 따라 돌출 높이를 달리하는 제1 면(172), 제2 면(173), 제3 면(174), 제4 면(175)의 영역으로 형성될 수 있다.

제2 캠 부재(170)의 제1 면(172)과 제3 면(174)는 제2 면(173)과 제4 면(175)보다 높이가 낮게 형성될 수 있다.

제2 캠 부재(170)의 제1 면(172)과 제3 면(174), 제2 면(173)과 제4 면(175)은 서로 동일한 높이로 형성될 수 있다.

제2 캠 부재(170)는 제1 연장축(81) 또는 제2 연장축(91)의 회전시 함께 회전되고, 축방향으로 이동될 수 있다.

코일 스프링(180)는 탄성력의 제공이 정확한 코일 스프링으로 구성될 수 있고, 항상 제2 캠 부재(170)를 제1 캠 부재(160)쪽으로 가압하도록 탄지될 수 있다.

제1 연장축(81)과 제2 연장축(91)의 단부측에는 제1 캠 부재(160), 제2 캠 부재(170) 및 코일 스프링(180)의 조립 상태를 유지하기 위한 너트(190)가 결합될 수 있다.

제1 캠 부재(160)는 스토퍼 로드(130)와 결합되는 연장부(166)가 형성될 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 힌지 장치(1)는 별도의 커버부재(200)를 구비할 수 있고, 커버부재(200)는 디자인 및 각종 이물질 유입을 방지하기 위함이다.

본 발명에 따른 힌지 장치(1)는 플렉시블 디스플레이 패널(F)이 결합되고, 펼침 및 접힘 동작이 이루어지도록 할 수 있다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 힌지 장치(1)는 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 펼침 및 접힘 동작시, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 회전과 함께 제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)가 동시에 회전될 수 있다.

제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)는 각각 제1 회전 기어(80)와 제2 회전 기어(90)가 맞물려 있기 때문에, 제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)가 회전(예를 들어, 펼침 위치에서 접힘위치로의 변경)하면, 각각 제1 회전 기어(80) 및 제2 회전 기어(90)와 맞물린 상태로 회전 동작을 할 수 있다.

본 발명의 힌지 장치(1)는, 서로 대칭 구조를 이루는 제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)가 각각 제1 회전 기어(80) 및 제2 회전 기어(90)와 맞물려서 회전이동이 이루어지므로, 흔들림 없이 회전 동작이 구현될 수 있다.

본 발명의 힌지 장치(1)는, 제1 실제축 기어(40), 제2 실제축 기어(50), 제1 회전 기어(80), 제2 회전 기어(90)로 이루어지는 4열 구조체를 통해 회전 동작이 구현되므로 단순한 구조를 이룰 수 있고, 반복된 회전동작을 하더라도 항상 정확하고, 동시에 회전 동작을 제공할 수 있다.

펼침 및 접힘 동작시, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)가 회전하면, 승강 유니트(140)가 동작하여 상승 또는 하강 동작을 수행할 수 있다.

본 발명의 힌지 장치(1)는 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)를 접히는 방향으로 회전시키면, 제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)에 각각 형성된 제1 회전축(42)과 제2 회전축(52)이 중심이 되어서 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)가 회전하고, 승강 유니트(140)의 승강판(141)은 상승될 수 있다.

제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)가 접히는 방향으로 회전하면, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)에 각각 결합된 결합부재(144)는 회전하고, 이와 동시에, 결합부재(144)의 삽입관(144a)안에 삽입된 이동봉(143)은 회전 이동할때, 이동통로(142a)안에서 구속되어 있으므로, 회전 이동하는 각도만큼 들어올려져 승강판(141)이 상승하게 될 수 있다.

도 8을 참조하면, 이동봉(143)은, 제1 실제축 기어(40)의 제1 회전축(42) 또는 제2 실제축 기어(50)의 제2 회전축(52)의 회전 중심(C)으로부터 이동봉(143)까지의 거리가 반경(R)이 될 수 있다.

이러한 반경(R)을 가지고 제1 실제축 기어(40) 또는 제2 실제축 기어(50)가 180도 플랫한 상태에서 90도 접혀지는 위치로 회전하면, 승강판(141) 및 통로 부재(142)는 이동봉(143)의 회전 이동되는 거리 만큼 상승하게 됨과 동시에 이동봉(143)은 이동통로(142a)내에서 이동하게 될 수 있다.

반대로, 90도로 접힌 상태에서 180도로 펼침 동작을 하는 경우, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 이동봉(143)은, 제1 실제축 기어(40)의 제1 회전축(42)과 제2 실제축 기어(50)의 제2 회전축(52)과의 거리를 반경(R)으로 접힘 동작시와 반대로 회전 이동될 수 있다.

이동봉(143)은 하강하는 방향으로 이동하므로, 통로 부재(142)의 이동통로(142a)에서 이동되고, 승강판(141)은 하강될 수 있다.

본 발명의 힌지 장치(1)는 접힘 동작시, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)가 플랫한 수평상태에서 수직상태로 전환될 수 있다.

제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)는 회전동작시, 일부분이 지지 부재(100)의 수용홈(101)안으로 진입될 수 있고, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 일부분에는 플렉시블 디스플레이 패널(F)이 부착되지 않고 떨어진 상태를 유지할 수 있다.

도 6을 참조하면, 제1 실제축 기어(40)의 제1 회전축(42)과 제2 실제축 기어(50)의 제2 회전축(52) 위치는, 각각 제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20)와 이격된 거리에 형성되므로, 제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)는 각각 1개의 제1 회전 기어(80)와 제2 회전 기어(90)와 맞물려서 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 펼침 및 접힘 동작시 확실하게 지지되는 상태로 이루어질 수 있다.

제1 실제축 기어(40) 및 제2 실제축 기어(50)와 맞물리는 기어는 각각 제1 회전 기어(80)와 제2 회전 기어(90)만으로 구성할 수 있으므로, 구조를 단순화시킬 수 있다.

제1 회전 기어(80)와 제2 회전 기어(90)는 서로 맞물려 배치되어 있으므로, 제1 실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)의 회전시 동시 회전을 구현할 수 있고, 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 펼침 및 접힘 동작을 확실하고 정확하게 구현할 수 있다.

본 발명의 힌지 장치(1)는 펼침 동작시 180도 이상으로 펼쳐지지 않고, 플랫한 상태를 유지할 수 있다.

제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)가 펼침 방향으로 회전하면, 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)에 각각 결합된 제1 연결 부재(60)와 제2 연결 부재(70)에는 돌기부(61)(71)가 돌출되어 있으므로, 돌기부(61)(71)가 스토퍼 로드(130)와 만나면서 정지될 수 있다.

본 발명의 힌지 장치(1)는 사용자가 과도한 힘으로 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 펼침 동작을 하는 경우, 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 90도 각도 범위내에서 원하는 각도로 멈출 수 있다.

각도 유지 유니트(150)는 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)의 회전 각도를 유지시킬 수 있다.

각도 유지 유니트(150)는 제 1실제축 기어(40)와 제2 실제축 기어(50)가 회전하면, 각각 맞물린 제1 회전 기어(80)와 제2 회전 기어(90)가 회전함에 따라 제1 연장축(81)과 제2 연장축(91)의 회전으로 동작이 구현될 수 있다.

제1 연장축(81)과 제2 연장축(91)이 회전하면, 제1 연장축(81)과 제2 연장축(91)상에 결합된 제2 캠 부재(170)가 동시에 회전되고, 제2 캠 부재(170)가 회전함에 따라, 제1 캠 부재(160)와의 접촉관계에 의해 축방향으로 이동하며, 코일 스프링(180)를 압축할 수 있다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 제1 캠 부재(160)와 제2 캠 부재(170)는 각각 서로 접촉하는 면에 원주 방향으로 돌출 높이를 달리하는 4개의 제1 면(162)(172) 내지 제4 면(165)(175)으로 형성된 구조이므로, 제2 캠 부재(170)가 회전하면, 제2 캠 부재(170)의 돌출된 제2 면(173) 및 제4 면(175)이 제1 캠 부재(160)의 접촉면에 돌출된 제1 면(162) 및 제3 면(164)과 만나면서 축방향으로 이동될 수 있다.

플렉시블 디스플레이 패널(F)은 펼침 위치와 접힘 위치(90도 ~ 180도 범위)내에서 원하는 각도로 일시 정지할 수 있고, 제1 캠 부재(160)의 돌출된 면과 제2 캠 부재(170)의 돌출된 면이 만나는 지점에서는 좀더 강한 코일 스프링(180)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 및 도 12를 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 틈을 메우는 수단이 필요하며, 이를 위하여 승강판(141)이 마련될 수 있다.

별개의 부재인 제1 힌지 바디(10)와 제2 힌지 바디(20)는 각각의 회전 중심이 다른 것이 타당할 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 실제축 기어(40)의 회전 중심과 일치하는 제1 센터(710)이고, 제2 힌지 바디(20)의 회전 중심은 제2 실제축 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 실제축 기어(40) 및 제2 실제축 기어(50)의 회전 각도를 0도로 보면, 플렉시블 디스플레이 패널(F)이 완전히 펼쳐진 180도 위치에서 제1 실제축 기어(40) 및 제2 실제축 기어(50)의 회전 각도는 90도로 볼 수 있다. 일정 크기 이상의 기어 치형을 적어도 90도 범위에 형성하려면, 제1 실제축 기어(40) 및 제2 실제축 기어(50)의 반경은 소정값보다 커질 수 있다.

각 기어의 반경을 고려하면, 제1 실제축 기어(40) 및 제2 실제축 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 12를 참조하면, 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 일측 및 타측이 접힘 센터(730)를 기준으로 적어도 평행하게 대면되는 상태를 0도 위치로 정의할 수 있다.

제1 실제축 기어(40) 및 제2 실제축 기어(50)는 소정 위치에 고정된 상태에서 회전할 뿐이므로, 제1 센터(710) 및 제2 센터(720)의 이격 거리는 일정할 수 있다.

제1 실제축 기어(40) 및 제2 실제축 기어(50)는 제1 패널면으로부터 제2 패널면을 향하는 방향을 따라 제2 패널면으로부터 이격된 위치에 마련될 수 있다. 제1 회전축(42) 및 제2 회전축(52)은 소정의 직경을 가질 수 밖에 없고, 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.

제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20) 각각의 회전 중심인 제1 센터(710) 및 제2 센터(720)가 제2 패널면으로부터 물러난 위치에 마련되므로, 제1 센터(710) 및 제2 센터(720) 사이에 해당하는 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 일부를 지지하는 수단이 필요하다. 이것이 승강판(141)일 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 12에 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. 접힘 센터(730)의 직선 이동에 대응하여 플렉시블 디스플레이 패널(F)의 제2 패널면에 대면되는 승강판(141)이 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 승강 유니트(140) 또는 승강판(141)으로부터 이격될 수 있다. 곡면부는 제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20) 각각으로부터 분리될 수 있다.

도 12를 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.

제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20)의 회전 전후에 곡면부의 적어도 일부는 승강 유니트(140) 또는 승강판(141)으로부터 이격될 수 있다. 제1 힌지 바디(10) 및 제2 힌지 바디(20)의 회전 전후에 곡면부의 적어도 일부가 승강 유니트(140) 또는 승강판(141)으로부터 이격되는 부분으로서, 승강판 분리부(820)가 승강 유니트(140) 또는 승강판(141)에 마련될 수 있다. 플렉시블 디스플레이 패널(F)은 승강판 분리부(820)에 접착되지 않거나 고정되지 않을 수 있다.

C : 회전 중심 F : 플렉시블 디스플레이 패널
1 : 힌지 장치
10 : 제1 힌지 바디 20 : 제2 힌지 바디
30 : 힌지 유니트 32 : 제1 힌지 유니트
34 : 제2 힌지 유니트 40 : 제1 실제축 기어
41 : 제1 치형부 42 : 제1 회전축
50 : 제2 실제축 기어 51 : 제2 치형부
52 : 제2 회전축 60 : 제1 연결 부재
61 : 돌기부 70 : 제2 연결 부재
71 : 돌기부 80 : 제1 회전 기어
81 : 제1 연장축 81a : 평 절개면
90 : 제2 회전 기어 91 : 제2 연장축
91a : 평 절개면 100 : 지지 부재
101 : 수용홈 110 : 제1 고정 부재
111 : 수용홈 120 : 제2 고정 부재
121 : 수용홈 130 : 스토퍼 로드
140 : 승강 유니트 141 : 승강판
142 : 통로 부재 142a : 이동통로
143 : 이동봉 144 : 승강판
144a : 삽입관 150 : 각도 유지 유니트
160 : 제1 캠 부재 161 : 관통공
162 : 제1 면 163 : 제2 면
164 : 제3 면 165 : 제4 면
166 : 연장부 170 : 제2 캠 부재
171 : 결합공 171a : 캠 평탄면
172 : 제1 면 173 : 제2 면
174 : 제3 면 175 : 제4 면
180 : 코일 스프링 190 : 너트
200 : 커버부재 710 : 제1 센터
720 : 제2 센터 730 : 접힘 센터
810 : 바디 분리부 820 : 승강판 분리부

Claims

플렉시블 디스플레이 패널의 펼침과 접힘 동작이 가능하게 결합되는 힌지 유니트를 포함하고,
힌지 유니트는, 제1 실제축 기어가 고정되는 제1 힌지 바디와, 제2 실제축 기어가 고정되는 제2 힌지 바디를 포함하고,
상기 제1 실제축 기어와 제2 실제축 기어 사이에 짝수 개의 기어가 삽입되며,
상기 플렉시블 디스플레이 패널의 펼침과 접힘 동작시, 상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디가 동시에 회전되고 각각 동일한 각도만큼 회전되고,
상기 짝수 개의 기어는 서로 맞물리는 제1 회전 기어 및 제2 회전 기어를 포함하고,
상기 제1 실제축 기어에 상기 제1 회전 기어가 맞물리며,
상기 제2 실제축 기어에 상기 제2 회전 기어가 맞물리고,
상기 제1 회전 기어 및 제2 회전 기어는 원주 전체에 걸쳐 치형이 형성되며,
상기 제1 실제축 기어의 원주의 일부에만 형성된 제1 치형부 및 상기 제2 실제축 기어의 원주의 일부에만 치형이 형성된 제2 치형부가 마련되고,
상기 제1 치형부는 상기 제1 회전 기어에 맞물리며,
상기 제2 치형부는 상기 제2 회전 기어에 맞물리는 힌지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 짝수 개의 기어를 회전 가능하게 지지하는 지지 부재가 마련되며,
상기 지지 부재는 고정된 위치에 있고, 상기 지지 부재에 대하여 상기 제1 힌지 바디 및 상기 제2 힌지 바디가 각각 회전되는 힌지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 회전 기어 및 제2 회전 기어는 지지 부재에 회전 가능하게 지지되며,
상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디에는 각각 제1 연결 부재와 제2 연결 부재가 체결되며,
상기 제1 연결 부재와 제2 연결 부재에는 각각 제1 실제축 기어와 제2 실제축 기어가 일체로 결합되는 힌지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 실제축 기어의 회전 중심인 제1 센터와 상기 제2 실제축 기어의 회전 중심인 제2 센터를 연결하는 가상의 직선은,
상기 제1 회전 기어의 회전 중심인 제1 연장축 및 상기 제2 회전 기어의 회전 중심인 제2 연장축을 연결하는 가상의 직선보다 긴 힌지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 실제축 기어의 회전 중심은 제1 센터이고, 상기 제2 실제축 기어의 회전 중심은 제2 센터이며, 상기 제1 회전 기어의 회전 중심인 제1 연장축이 마련되고, 상기 제2 회전 기어의 회전 중심인 제2 연장축이 마련되며,
상기 제1 센터와 상기 제1 연장축을 연결한 가상의 직선은, 상기 제2 센터와 상기 제2 연장축을 연결한 가상의 직선과 예각을 이루고,
상기 가상의 직선들이 이루는 상기 예각은 상기 제1 힌지 바디 및 상기 제2 힌지 바디의 회전시 일정하게 유지되는 힌지 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디 각각의 회전 가능 범위는 실질적으로 90도이고,
상기 제1 치형부 및 상기 제2 치형부가 형성된 각도 범위는 적어도 90도인 힌지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디의 회전을 임의의 각도에서 정지시키는 각도 유지 유니트를 포함하며,
상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디의 회전시, 상기 각도 유지 유니트는 상기 제1 회전 기어 및 제2 회전 기어에 회전 부하를 작용하는 힌지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 회전 기어의 회전 중심인 제1 연장축 또는 상기 제2 회전 기어의 회전 중심인 제2 연장축이 마련되고,
상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디의 회전을 임의의 각도에서 정지시키는 각도 유지 유니트를 포함하며,
상기 각도 유지 유니트는, 서로 대면되는 제1 캠 부재 및 제2 캠 부재를 포함하고,
상기 제1 캠 부재 및 제2 캠 부재는 상기 제1 연장축 또는 상기 제2 연장축에 마련되며,
상기 제1 캠 부재를 상기 제2 캠 부재에 탄성적으로 가압하는 코일 스프링이 상기 제1 연장축 또는 상기 제2 연장축에 끼워지는 힌지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 회전 기어의 회전 중심인 제1 연장축 또는 상기 제2 회전 기어의 회전 중심인 제2 연장축이 마련되고,
서로 대면되는 제1 캠 부재 및 제2 캠 부재가 상기 제1 연장축 또는 상기 제2 연장축에 마련되며,
상기 제1 연장축 및 제2 연장축의 회전시, 상기 제1 캠 부재는 고정된 상태이고, 상기 제2 캠 부재는 상기 제1 연장축 및 제2 연장축의 회전과 동시에 회전하며, 제2 캠 부재는 상기 제1 연장축과 제2 연장축의 축방향으로 이동되는 힌지 장치.
제10 항에 있어서,
상기 제2 캠 부재는 상기 제1 연장축 또는 상기 제2 연장축이 결합되는 결합공을 구비하고,
상기 결합공의 일부를 평면으로 평탄화시킨 캠 평탄면이 마련되며,
상기 제1 연장축 또는 상기 제2 연장축의 일부를 절개한 평 절개면이 마련되고,
상기 캠 평탄면 및 상기 평 절개면이 대면되며,
상기 제2 캠 부재는 상기 제1 연장축 또는 상기 제2 연장축의 회전에 구속되면서 상기 제1 연장축 또는 상기 제2 연장축을 따라 슬라이딩 가능한 힌지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 힌지 바디 또는 상기 제2 힌지 바디의 일부를 돌출시킨 돌기부가 마련되고,
상기 제1 힌지 바디 및 제2 힌지 바디의 회전시, 상기 돌기부와 만나서 정지되는 스토퍼 로드가 마련되는 힌지 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디는 180도 플랫한 상태일 때 서로 간격을 두고 이격되며,
상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디 사이에는 상기 짝수 개의 기어를 회전 가능하게 지지하는 지지 부재가 마련되고,
상기 지지 부재에는 수용홈이 형성되며,
상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디의 접힘 동작시 상기 플렉시블 디스플레이 패널의 일부분이 상기 수용홈에 수용되는 힌지 장치.
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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 실제축 기어를 가지는 제1 힌지 바디와, 제2 실제축 기어를 가지는 제2 힌지 바디를 포함하며,
상기 제1 힌지 바디와 제2 힌지 바디는 서로 대칭 구조를 이루고,
상기 제1 실제축 기어와 제2 실제축 기어 사이에 짝수 개의 기어가 삽입되며,
상기 짝수 개의 기어는 서로 맞물리는 제1 회전 기어 및 제2 회전 기어를 포함하고,
상기 제1 실제축 기어에 상기 제1 회전 기어가 맞물리며,
상기 제2 실제축 기어에 상기 제2 회전 기어가 맞물리고,
상기 제1 회전 기어 및 제2 회전 기어는 원주 전체에 걸쳐 치형이 형성되며,
상기 제1 실제축 기어의 원주의 일부에만 형성된 제1 치형부 및 상기 제2 실제축 기어의 원주의 일부에만 치형이 형성된 제2 치형부가 마련되고,
상기 제1 치형부는 상기 제1 회전 기어에 맞물리며,
상기 제2 치형부는 상기 제2 회전 기어에 맞물리는 폴더블 디스플레이 장치.