KR20160024605A - 접철식 기기 - Google Patents

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KR20160024605A
KR20160024605A KR1020140111626A KR20140111626A KR20160024605A KR 20160024605 A KR20160024605 A KR 20160024605A KR 1020140111626 A KR1020140111626 A KR 1020140111626A KR 20140111626 A KR20140111626 A KR 20140111626A KR 20160024605 A KR20160024605 A KR 20160024605A
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folding
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김진호
박경완
서호성
이가은
조시연
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삼성전자주식회사
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Abstract

개시된 접철식 기기는, 제1부분, 제2부분, 및 제1부분과 제2부분 사이에 위치되는 제3부분을 구비하는 플렉서블 디스플레이 소자와, 제1부분과 제2부분이 각각 지지되며 접힌 위치와 펼쳐진 위치로 접철될 수 있게 연결되는 제1, 제2몸체를 포함한다. 제1, 제2몸체는 접힌 위치에서 제3부분이 구부러져서 형성되는 만곡부를 수용하는 수용공간을 형성한다. 가열부재는 접철과정동안에 제3부분을 가열하도록 제어된다.

Description

접철식 기기{Foldable device}
플렉서블 디스플레이 소자를 채용한 접철식 기기가 개시된다.
통신 단말기, 게임기, 멀티미디어기기, 휴대형 컴퓨터, 촬영장치 등 휴대가 가능한 접철식 기기(이하, 모바일 기기)는 영상 정보를 표시하는 디스플레이 소자와 키패드 등의 입력수단을 구비한다. 모바일 기기는 휴대의 편의성을 위하여 보다 작은 크기로 접을 수 있는 접철 구조를 갖는 경우가 많다. 이러한 형태의 모바일 기기에서는 두 개의 몸체가 접철 구조에 의하여 연결된다. 종래의 디스플레이 소자는 접을 수 없는 구조이므로, 두 개의 몸체 중 어느 하나에 디스플레이 소자가 배치될 수 있다. 그러므로, 접철 구조의 모바일 기기에는 대면적의 디스플레이 소자를 적용하기가 어렵다.
구부러질 수 있는 플렉서블 디스플레이 소자가 개발됨에 따라 접철 구조의 모바일 기기에 플렉서블 디스플레이 소자를 적용하려는 연구가 이루어지고 있다. 이 경우 플렉서블 디스플레이 소자가 접철 구조를 가로질러 두 개의 몸체에 걸쳐 배치될 수 있으므로, 대화면을 제공할 수 있다. 그런데, 구부러질 수 있는 플렉서블 디스플레이 소자라 하더라도 완전히 꺽어지면 소자 자체가 파손될 수 있다. 그러므로, 접힌 상태에서 플렉서블 디스플레이 소자의 중앙부에는 소정의 곡률을 가진 만곡부가 형성된다. 장시간 접힌 상태에서 유지되다가 다시 펼친 상태가 되면 만곡부가 평탄한 상태로 펴지지 않을 수 있다.
접철과정에서 플렉서블 디스플레이 소자가 부드럽게 굴곡되고 펼쳐질 수 있는 접철식 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에 따른 접철식 기기는, 제1부분, 제2부분, 및 상기 제1부분과 상기 제2부분 사이에 위치되는 제3부분을 구비하는 플렉서블 디스플레이 소자; 상기 제1부분과 상기 제2부분이 각각 지지되며, 접힌 위치와 펼쳐진 위치로 접철될 수 있게 연결되며, 상기 접힌 위치에서 상기 제3부분이 구부러져서 형성되는 만곡부를 수용하는 수용공간을 형성하는 제1, 제2몸체; 상기 제3부분을 가열하는 가열부재; 상기 제1, 제2몸체가 접철될 때에 상기 제3부분을 가열하도록 상기 가열부재를 구동하는 제어부;를 포함한다.
상기 가열부재는 상기 제3부분의 중앙부에 배치될 수 있다.
상기 가열부재는 상기 제3부분의 중앙부와, 상기 제3부분과 상기 제1, ,제2부분의 경계부에 각각 배치되는 다수의 가열부재를 포함할 수 있다.
상기 접철식 기기는, 상기 제3부분의 온도를 검출하는 온도 센서;를 더 구비하며, 상기 제어부는 상기 제3부분의 온도가 한계온도를 넘지 않도록 상기 가열부재를 구동할 수 있다.
상기 접철식 기기는, 상기 제1, 제2몸체의 접철동작을 감지하는 접철동작 감지센서;를 더 구비하며, 상기 제어부는 상기 접철동작 감지센서의 감지신호에 근거하여 접철동작의 개시여부를 판단하고 상기 가열부재를 구동할 수 있다.
상기 접철동작 감지센서는 상기 플렉서블 디스플레이 소자의 길이의 미세 변화에 따라 그 저항값이 변하는 스트레인 게이지를 포함하며, 상기 제어부는 상기 저항값의 변화로부터 접힘동작과 펼침동작을 감지할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 저항값이 감소하여 제1임계값에 도달된 경우 접힘 동작이 개시된 것으로 판단하고 가열을 개시하고, 상기 저항값이 상기 제1임계값보다 작은 제2임계값에 도달되면 가열을 정지하도록 상기 가열부재를 구동할 수 있다. 상기 제어부는 상기 저항값이 감소하여 상기 제1임계값과 상기 제2임계값 사이의 제3임계값에 도달되어 변하지 않는 경우, 가열을 정지하도록 상기 가열부재를 구동할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 저항값이 증가하여 제2임계값에 도달된 경우 펼침 동작이 개시된 것으로 판단하고 가열을 개시하고, 상기 저항값이 상기 제2임계값보다 큰 제1임계값에 도달되면 가열을 정지하도록 상기 가열부재를 구동할 수 있다. 상기 제어부는 상기 저항값이 증가하여 상기 제1임계값과 상기 제2임계값 사이의 제3임계값에 도달되어 변하지 않는 경우, 가열을 정지하도록 상기 가열부재를 구동할 수 있다.
상술한 접철식 기기의 실시예들에 따르면, 접철 과정동안에 플렉서블 디스플레이 소자의 만곡부가 형성되는 부분을 가열하여, 플렉서블 디스플레이 소자가 부드럽게 구부러지거나 펴지도록 할 수 있다. 따라서, 접철동작에 의한 플렉서블 디스플레이 소자의 변형, 플렉서블 디스플레이 소자를 구성하는 패널층들의 박리, 플렉서블 디스플레이 소자의 파손 등의 위험을 줄일 수 있다.
도 1은 접철식 기기의 일 실시예의 외관 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 접철식 기기의 일 실시예의 펼쳐진 상태의 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 접철식 기기의 일 실시예의 접힌 상태의 측면도이다.
도 4는 플렉서블 디스플레이 소자의 일 실시예의 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 접철식 기기의 일 실시예의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 "A"부의 상세도이다.
도 7은 도 6의 B-B' 단면도이다.
도 8a는 제1, 제2몸체를 접철될 수 있게 연결하는 구조의 일 변형예를 도시한 측면도이다.
도 8b는 펼쳐진 상태에서 제1, 제2몸체가 단차지게 어긋난 상태를 보여주는 측면도이다.
도 9는 접철식 기기의 일 실시예의 개략적인 측면도이다.
도 10은 접철식 기기의 일 실시예의 접힌 상태의 개략적인 측면도이다.
도 11은 가열부재(100)가 적용된 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 일 실시예의 배면도이다.
도 12는 다수의 가열부재(101)(102)(103)가 적용된 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 일 실시예의 배면도이다.
도 13은 터치패널의 투명전극에 의하여 가열부재가 구현되는 실시예를 보여주는 평면도이다.
도 14는 접철식 기기의 펼침 각도(E)와 스트레인 게이지의 저항값과의 관계의 일 예를 보여주는 그래프이다.
도 15와 도 16은 접철 프로세스를 보여주는 흐름도들이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서 접철식 기기의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 접철식 기기의 일 실시예의 외관 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 접철식 기기의 일 실시예의 펼쳐진 상태의 측면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 접철식 기기의 일 실시예의 접힌 상태의 측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 접철식 기기는 제1, 제2몸체(1)(2)와, 플렉서블 디스플레이 소자(4)를 구비한다. 제1, 제2몸체(1)(2)는 도 2에 도시된 펼쳐진 위치와 도 3에 도시된 접힌 위치로 전환될 수 있도록 서로 연결된다.
플렉서블 디스플레이 소자(4)는 제1몸체(1)와 제2몸체(2)에 지지된다. 플렉서블 디스플레이 소자(4)는 제1몸체(1)에 지지된 제1부분(4a)과 제2몸체(2)에 지지된 제2부분(4b) 및 제1몸체(1)와 제2몸체(2) 사이의 제3부분(4c)으로 구분될 수 있다. 예를 들어 플렉서블 디스플레이 소자(4)는 접착제, 양면 테이프 등의 접착수단을 이용하여 제1몸체(1)와 제2몸체(2)에 접착될 수 있다. 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 제3부분(4c)은 제1몸체(1) 또는 제2몸체(2)에 지지되지 않는다. 즉, 제3부분(4c)은 제1, 제2몸체(1)(2)에 접착되지 않는다. 제1, 제2몸체(1)(2)가 도 3에 도시된 바와 같이 접힌 위치에 위치된 때에, 제3부분(4c)은 소정의 곡률 반경을 가진 만곡부(4d)를 형성한다. 이에 의하여, 플렉서블 디스플레이 소자(4)가 완전히 꺽어지지 않으며, 제3부분(4c)이 만곡부(4d)를 형성하여 구부러지거나 또는 펴짐으로써 제1, 제2몸체(1)(2)가 접힌 위치와 펼쳐진 위치로 전환될 수 있다.
접철식 기기는 통신 단말기, 게임기, 멀티미디어기기, 휴대형 컴퓨터, 촬영장치 등 휴대가 가능한 모바일 기기일 수 있다. 이외에도, 접철식 기기는 플렉서블 디스플레이 소자(3)의 일부(4a)가 지지되는 제1몸체(1)와, 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 일부(4b)가 지지되고 제1몸체(1)에 대하여 접힐 수 있게 연결된 제2몸체(2)를 구비하는 어떠한 기기라도 무방하다.
도 4는 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 일 실시예의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 플렉서블 디스플레이 소자(4)는 화상을 표시하는 플렉서블 디스플레이 패널(41)과, 플렉서블 디스플레이 패널(41)의 외측에 배치되는 투명 보호 패널(43)을 포함할 수 있다. 플렉서블 디스플레이 패널(41)은 예를 들어, 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode) 구조일 수 있다. 유기발광다이오드 패널은 상부기판과 하부기판 사이에 유기 발광층이 배치된 형태일 수 있다. 광이 출사되는 측인 상부기판 상에 편광판이 배치될 수 있다. 또한, 플렉서블 디스플레이 소자(4)는 입력 수단으로서의 터치 패널(42)을 더 포함할 수 있다. 터치 패널(42)은 투명 보호 패널(43)과 플렉서블 디스플레이 패널(41) 사이에 배치될 수 있다. 플렉서블 디스플레이 패널(41), 터치 패널(42), 및 투명 보호 패널(43)은 광학적으로 투명한 접착층(OCA: optically clear adhessive layer)(미도시)에 의하여 서로 접착될 수 있다. 이외에도 플렉서블 디스플레이 소자(4)는 다양한 광학 패널 또는 광학 필름을 더 구비할 수 있다.
제1, 제2몸체(1)(2)에는 접철식 기기의 용도에 따른 기능을 수행하는 프로세싱 유닛(미도시) 및 입출력 수단(미도시)들이 마련될 수 있다. 접철식 기기가 영상 및 음악을 감상할 수 있는 멀티미디어 단말기인 경우, 프로세싱 유닛은 영상/음향정보처리부를 포함할 수 있다. 접철식 기기가 통신 단말기인 경우 프로세싱 유닛은 통신 모듈을 포함할 수 있다. 입출력 수단은 영상/음향 입출력부 및 사용자 조작을 위한 조작부(미도시)를 포함할 수 있다. 조작부는 플렉서블 디스플레이 소자(4)에 통합된 터치 패널(42)에 의하여 구현될 수도 있다.
도 5는 도 1에 도시된 접철식 기기의 일 실시예의 분해 사시도이며, 도 6은 도 5의 "A"부의 상세도이다. 도 7은 도 6의 B-B' 단면도이다.
도 5를 참조하면, 제1몸체(1)는 제1베이스 커버(11)와, 제1프레임(12)을 구비한다. 제1베이스 커버(11)는 제1몸체(1)의 외장을 형성한다. 제1프레임(12)은 제1베이스 커버(11)의 내측에 결합된다. 제1프레임(12)에는 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 제1부분(4a)이 지지되는 제1지지부(121)와, 제1지지부(121)로부터 하향 단차진 제1수용부(122)를 구비한다. 제1수용부(122)는 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 제3부분(4c)에 대응된다. 제2몸체(2)는 제2베이스 커버(21)와, 제2프레임(22)을 구비한다. 제2베이스 커버(21)는 제2몸체(2)의 외장을 형성한다. 제2프레임(22)은 제2베이스 커버(21)의 내측에 결합된다. 제2프레임(22)에는 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 제2부분(4b)이 지지되는 제2지지부(221)와, 제2지지부(221)로부터 하향 단차진 제2수용부(222)를 구비한다. 제2수용부(222)는 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 제3부분(4c)에 대응된다.
제1, 제2수용부(122)(222)는 제1, 제2몸체(1)(2)가 도 3에 도시된 바와 같이 접힌 위치에 위치된 때에 서로 대향되어 그 사이에 만곡부(4d)를 수용하기 위한 수용공간(도 3: AS)을 형성한다. 일 예로서, 제1, 제2수용부(122)(222)는 각각 제1, 제2지지부(121)(221)에 대하여 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 제3부분(4c)으로부터 멀어지는 방향으로 하향 경사진 형태이다.
도 5와 도 6을 참조하면, 제1, 제2몸체(1)(2)를 접철될 수 있게 연결하는 연결유닛(3)이 도시되어 있다. 본 실시예의 접철식 기기는 제1, 제2몸체(1)(2)가 서로 이격된 두 중심축(30-1)(30-2)을 중심으로 하여 각각 회동된다. 연결유닛(3)은 한 쌍의 제1연결공(32-1)(32-2)이 마련된 연결 브라켓(31)과, 제1, 제2몸체(1)(2)에 각각 마련된 제2연결공(33-1)(33-2)을 관통하여 한 쌍의 제1연결공(32-1)(32-2)에 삽입되는 한 쌍의 힌지 부재(34-1)(34-2)를 포함할 수 있다. 제2연결공(33-1)(33-2)은 제1, 제2프레임(12)(22)의 양측벽(12a)(22a)에 각각 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 힌지 부재(34-1)(34-2) 각각은 제2연결공(33-1)(33-2)와 제1연결공(32-1)(32-2)에 삽입되는 원통형 삽입부(34a)와, 삽입부(34a)보다 큰 외경을 가진 단차부(34b)를 구비한다. 삽입부(34b)는 제1, 제2몸체(1)(2)의 회전 중심이 되는 축(30-1)(30-2)을 제공한다. 단차부(34b)는 제1, 제2몸체(1)(2)의 내측에 지지된다. 삽입부(34a)에는 축방향으로 나사홀(34c)이 마련된다. 힌지 부재(34-1)(34-2)의 삽입부(34a)가 제2연결공(33-1)(33-2)을 관통하여 제1연결공(32-1)(32-2)에 삽입된 상태에서, 단차부(34b)의 반대쪽으로부터 나사홀(34c)에 나사(S)가 체결된다. 그러면, 제1, 제2몸체(1)(2)는 각각 힌지 부재(34-1)(34-2)의 삽입부(34a)를 축으로 하여 연결부재(31)에 회동될 수 있게 결합된다. 이와 같은 구성에 의하여, 제1, 제2몸체(1)(2)는 도 2에 도시된 펼쳐진 위치와 도 3에 도시된 접힌 위치로 전환될 수 있도록 서로 연결될 수 있다.
제1, 제2몸체(1)(2)를 접철될 수 있게 연결하는 구조는 도 6 및 도 7에 도시된 구조에 한정되지는 않는다. 도 8a는 제1, 제2몸체(1)(2)를 접철될 수 있게 연결하는 구조의 일 변형예를 도시한 측면도이다. 도 8a에 도시된 연결구조의 변형예는 도 6에 도시된 연결 구조의 실시예에 기어구조가 추가된 형태이다. 도 8a를 참조하면, 제1, 제2프레임(12)(22)의 양측벽(12a)(22a)에 서로 맞물리는 제1, 제2기어부(35-1)(35-2)가 각각 마련된다. 제1, 제2기어부(35-1)(35-2)의 중심은 각각 제2연결공(33-1)(33-2)의 중심에 위치된다.
제1, 제2기어부(35-1)(35-2)가 채용되지 않은 연결구조의 경우에는 접철되는 과정에서 제1, 제2몸체(1)(2)가 동기되어 회전되지 않기 때문에, 도 8b에 도시된 바와 같이 펼쳐진 상태에서 제1, 제2몸체(1)(2)가 단차지게 어긋날 수 있다. 또한, 후술하는 탄력유닛으로부터 제공되는 탄성력에 의하여도 제1, 제2몸체(1)(2)가 단차지게 어긋날 수 있다. 이와 같이 제1, 제2몸체(1)(2)가 어긋나면, 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 제3부분(4c)에 굴곡(4e)이 생길 수 있다. 도 8a에 도시된 연결구조에 따르면, 기어부(35-1)(35-2)가 서로 맞물려있기 때문에 접철과정에서 제1, 제2몸체(1)(2)가 동기되어 회전된다. 그러므로, 접철과정에서 제1, 제2몸체(1)(2)가 어긋나지 않는다.
다시 도 5를 참조하면, 커버부재(5)는 제1, 제2몸체(1)(2)가 서로 연결된 부분을 감싸서 접철식 기기의 내부가 노출되지 않도록 한다. 일 예로서, 커버부재(5)는 제1, 제2몸체(1)(2)의 서로 마주보는 가장자리(13)(23)를 따라 연장된 연장부(51)와, 연장부(51)의 양단부에 위치된 측벽부(52)를 구비할 수 있다. 측벽부(52)의 내측면에는 그로부터 몰입된 몰입부(53)가 마련된다. 몰입부(53)는 연결부재(31)를 수납할 수 있는 형상을 가진다. 측벽부(52)를 외측으로 약간 벌려서 연결부재(31)가 몰입부(53)에 삽입되도록 함으로써, 커버부재(5)가 제1, 제2몸체(1)(2)에 결합될 수 있다. 제1, 제2몸체(1)(2)가 접힌 위치에 위치되면, 제1, 제2몸체(1)(2)의 가장자리(13)(23)이 서로 이격되며, 이격된 가장자리(13)(23) 사이의 공간을 통하여 접철식 기기의 내부가 노출될 수 있다. 커버부재(20)는 접철식 기기의 내부가 노출되지 않도록 이격된 가장자리(13)(23) 사이의 공간을 막는다. 이에 의하여, 접철식 기기의 외관 품위를 향상시킬 수 있다.
다시 도 2, 도 3, 및 도 5를 참조하면, 접철식 기기는 이동 지지부재(7)를 더 구비할 수 있다. 이동 지지부재(7)는 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 제3부분(4c)을 지지하는 이동지지부(71)를 구비한다. 이동 지지부재(7)는 제1, 제2몸체(1)(2)가 펼쳐진 위치에 위치된 때에 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 제3부분(4c)을 지지하는 지지위치에 위치된다. 이동 지지부재(7)는 제1, 제2수용부(122)(222) 사이에서 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 제3부분(4c)을 지지한다. 제1, 제2몸체(1)(2)가 접힌 위치로 전환되면, 이동 지지부재(7)는 만곡부(4d)의 수용공간(AS)을 형성하는 후퇴위치에 위치된다. 즉, 이동 지지부재(7)는 제1, 제2몸체(1)(2)가 접힌 위치와 펼쳐진 위치로 전환되는 동작에 연동하여 후퇴위치와 지지위치로 이동된다. 이와 같이, 제1, 제2몸체(1)(2)가 펼쳐진 위치에 위치된 때에, 이동 지지부재(7)를 이용하여 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 제3부분(4c)을 지지함으로써 제3부분(4c)이 평탄하게 펴지도록 할 수 있다.
도 9는 접철식 기기의 일 실시예의 개략적인 측면도이다. 도 9를 참조하면, 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 제1부분(4a)과 제2부분(4b)은 각각 제1, 제2몸체(1)(2)에 지지된다. 접철식 기기는 플렉서블 디스프레이 소자(4)를 동작시키기 위한 적어도 하나의 전기회로부재를 포함한다. 전기회로부재는 기기의 동작을 제어하는 제어부(8)와, 플렉서블 디스플레이 소자(4) 및 제어부(8)에 전력을 공급하는 배터리(9)를 포함할 수 있다. 제어부(8)는 예를 들어 접철식 기기의 용도에 따른 기능을 수행하는 프로세싱 유닛(미도시)을 포함하는 회로 보드 형태로 구현될 수 있다. 플렉서블 디스플레이 소자(4)는 제어부(8)에 연결되는 신호선(4-1)을 구비한다. 신호선(4-1)은 예를 들어 유연 인쇄 회로 기판(FPCB: flexible printed circuit board)일 수 있다. 제어부(8)는 제2몸체(2)에 배치되고, 신호선(4-1)은 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 제2부분(4b)에 마련된다. 신호선(4-1)은 제2프레임(22)에 마련된 슬롯(도 5: 225)을 통과하여 제어부(8)에 연결될 수 있다. 배터리(9)는 제1몸체(1)에 배치되며, 도시되지 않은 전력공급선에 의하여 제어부(8)와 연결된다. 전력은 제어부(8) 및 신호선(4-1)을 통하여 플렉서블 디스플레이 소자(4)에 공급될 수 있다.
접철식 기기는 도 3에 도시된 바와 같이 접힌 상태에서 휴대, 보관되며, 도 2에 도시된 바와 같이 펼쳐진 상태 또는 도 9에 도시된 바와 같은 접힌 상태와 펼쳐진 상태 사이의 소정의 펼침 각도(E)를 이루는 상태에서 사용된다. 반복적인 접철로 인하여 플렉서블 디스플레이 소자(4), 특히 제3부분(4c)에 스트레스가 쌓일 수 있다. 누적된 스트레스는 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 제3부분(4c)의 변형, 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 다수의 적층 패널들의 제3부분(4c)에서의 박리 등의 원인이 될 수 있다. 따라서, 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 스트레스를 완화할 수 있는 방안이 요구된다.
또한, 저온 환경 하에서는 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 강성(stiffness)이 커져서 접철과정에서 플렉서블 디스플레이 소자(4)에 더 큰 스트레스가 가해질 수 있다. 또한, 저온 환경 하에서는 플렉서블 디스플레이 소자(4)가 깨지기 쉬운 상태(brittle)가 되므로 접철과정에서 플렉서블 디스플레이 소자(4)가 파손될 수도 있다.
플렉서블 디스플레이 소자(4)의 강성(stiffness)을 약화시키면 접철과정에서의 스트레스가 완화될 수 있다. 일반적으로 탄성을 가지는 재료는 온도가 올라갈수록 강성이 약해진다. 이러한 점을 감안하여, 본 실시예에서는 접철 시에 플렉서블 디스플레이 소자(4)를 가열하여 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 강성을 일시적으로 저하시킴으로써 스트레스를 완화시킨다. 또한, 저온 환경 하에서 플렉서블 디스플레이 소자(4)를 가열한 후에 접철함으로써 파손 가능성을 줄인다.
도 10은 접철식 기기의 일 실시예의 접힌 상태의 개략적인 측면도이다. 도 10을 참조하면, 스트레스는 주로 만곡부(4d)를 형성하는 제3부분(4c)에 누적된다. 그러므로, 스트레스 완화를 위하여 제3부분(4c)의 적어도 일부를 가열할 수 있다. 예를 들어, 제3부분(4c) 중에서 접힌 상태에서 가장 곡률반경이 작은 중앙부(4c-1)를 가열할 수 있다.
도 11은 가열부재(100)가 적용된 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 일 실시예의 배면도이다. 도 11을 참조하면, 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 배면에 제3부분(4c)의 중앙부(4c-1)에 대응되는 영역에 가열부재(100)가 마련된다. 가열부재(100)는 예를 들어 박막 저항 패턴을 구비하는 유연 저항 기판일 수 있다. 가열부재(100)는 제3부분(4c)의 중앙부(4c-1)에 위치된다. 가열부재(100)에 의한 가열 폭(W1)은 특별히 제한되지 않으며, 소망하는 스트레스 완화효과를 얻을 수 있도록 적절히 결정될 수 있다.
일 예로서, 두께가 약 1mm인 플렉서블 디스플레이 소자(4)를 가열하는 경우의 배터리 소모량을 계산하면 다음과 같다.
- 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 열전도도: 약 0.2 W/mK
- 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 열저항: 0.001/0.2 = 0.005m2K/W
- 가열부재(100): 25W, 12.7cm × 2.5cm
- 가열부재(100)의 열흐름(heat flow): 25/(0.127×0.025) = 7874 W/m2
- 가열부재(100)에 의하여 얻을 수 있는 온도차: 7874×0.005 = 39K
상술한 바와 같이, 상온(25℃)에서 약 64℃까지 승온이 가능하며, -20℃에서는 약 19℃까지 승온이 가능하다.
이제, 배터리(9)의 소모량을 계산해보면 다음과 같다.
- 배터리(9): 3.7V, 200mmAh, 7.4Wh
- 하루 접철 횟수:300회(150회 사용)
- 1회 가열시간: 1초
- 하루 총 가열시간: 300초(5분)
- 배터리(9)의 소모량: 0.2083 Wh
상술한 바와 같이 하루 150회 접철식 기기를 사용하는 경우, 약 0.21Wh의 전력을 소모하며, 이는 배터리(9)의 용량의 약 2.8%에 지나지 않는다. 따라서, 과도한 전력소모없이 플렉서블 디스플레이 소자(4)를 가열하여 접철 과정에서 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 스트레스를 완화시킬 수 있다. 또한, 전술한 배터리 소모량은 본 실시예의 접철식 기기가 충전식의 모바일 기기에도 충분히 적용될 수 있다는 것을 의미한다. 전술한 배터리 소모량의 계산은 일 예일 뿐이며, 배터리 소모량은 가열부재(100)의 가열용량, 1회 접철시의 가열시간, 가열 온도, 사용 환경, 등의 요인에 따라 달라질 수 있다.
플렉서블 디스플레이 소자(4)는 신호선(4-1)에 의하여 제어부(8)와 연결된다. 예를 들어, 신호선(4-1)은 디스플레이 패널(41)을 구동하기 위한 제1구동신호선(4-1a)을 포함한다. 터치패널(42)이 구비되는 경우, 신호선(4-1)은 터치패널(42)을 구동하기 위한 제2구동신호선(4-1b)을 더 포함할 수 있다. 신호선(4-1)은 가열부재(100)를 구동하기 위한 제3구동신호선(4-1c)을 포함할 수 있다.
플렉서블 디스플레이 소자(4)의 과열을 방지하기 위하여, 접철식 기기는 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 온도를 검출하는 온도센서(200)를 더 구비할 수 있다. 온도센서(200)는 예를 들어 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 제3부분(4c)의 온도를 검출할 수 있다. 온도센서(200)는 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 가열부재(100) 부근의 온도를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 온도센서(200)는 가열부재(100)와 인접하게 위치된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 온도센서(200)는 가열부재(100)와 별도로 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 배면에 마련될 수도 있다. 이 경우, 신호선(4-1)은 온도센서(200)와 제어부(8)를 연결하는 제4구동신호선(4-1d)을 포함할 수 있다.
도면으로 도시되지는 않았지만, 온도센서(200)는 가열부재(100)와 일체로 형성될 수 있다. 온도센서(200)가 가열부재(100)와 일체로 형성되는 구조의 일 예로서, 가열부재(100)는 박막 저항 패턴을 구비하는 유연 저항 기판이고, 온도 센서(400)는 유연 저항 기판에 형성될 수 있다. 이 경우, 제4구동신호선(4-1d)은 제3구동신호선(4-1c)과 통합될 수도 있다.
다시 도 10을 참조하면, 접철식 기기는 접힌 상태에서 제1, 제2부분(4a)(4b)의 간격(T1)보다 만곡부(4d)의 곡률반경(R)이 더 크다. 따라서 제1, 제2부분(4a)(4b)과 제3부분(4c)의 경계부(4c-2)(4c-3)도 중앙부(4c-1)보다는 완만하지만 구부러진다. 따라서, 스트레스 완화를 위하여 경계부(4c-2)(4c-3) 또는 경계부(4c-2)(4c-3)와 중앙부(4c-1)를 모두 가열할 수도 있다.
도 12는 다수의 가열부재(101)(102)(103)가 적용된 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 일 실시예의 배면도이다. 도 12를 참조하면, 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 배면에 가열부재(101)(102)(103)가 마련된다. 가열부재(101)(102)(103)는 제3부분(4c)의 경계부(4c-2), 중앙부(4c-1), 및 경계부(4c-3)에 대응되는 영역에 각각 배치된다. 가열부재(101)(102)(103) 각각은 예를 들어 박막 저항 패턴을 구비하는 유연 저항 기판일 수 있다. 또한, 가열부재(101)(102)(103)는 하나의 유연 저항 기판에 가열부재(101)(102)(103)에 각각 대응되는 세 개의 박막 저항 패턴이 구비된 형태일 수도 있다. 신호선(4-1)은 가열부재(101)(102)(103)를 구동하기 위한 제3구동신호선(4-1c)을 포함할 수 있다.
플렉서블 디스플레이 소자(4)의 온도는 한 영역 또는 다수의 영역에서 검출될 수 있다. 예를 들어, 접철식 기기는 가열부재(101)(102)(103)에 각각 대응되는 세 개의 온도센서(201)(202)(203)를 구비할 수 있으며, 세 개의 온도센서(201)(202)(203) 중 하나 또는 두 개를 구비할 수도 있다. 온도센서(201)(202)(203)는 가열부재(101)(102)(103)와 일체로 형성될 수 있다. 온도센서(201)(202)(203)가 가열부재(100)와 일체로 형성되는 구조의 일 예로서, 가열부재(101)(102)(103) 각각은 박막 저항 패턴을 구비하는 유연 저항 기판이고 온도 센서(201)(202)(203)는 유연 저항 기판에 형성될 수 있다. 다른 예로서, 가열부재(101)(102)(103)에 각각 대응되는 세 개의 박막 저항 패턴이 형성된 하나의 유연 저항 기판에 온도센서(201)(202)(203)가 통합된 형태일 수도 있다. 이 경우, 온도센서(201)(202)(203)를 구동하기 위한 제4구동신호선(4-1d)은 제3구동신호선(4-1c)과 통합될 수도 있다.
제어부(8)는 온도센서(200) 또는 온도센서(201)(202)(203)의 검출신호로부터 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 온도를 검출하고, 검출된 온도에 근거하여 가열부재(100) 또는 가열부재(101)(102)(103)를 구동할 수 있다. 제어부(8)는 검출된 온도에 근거하여 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 온도가 한계온도를 넘지 않도록 가열부재(100) 또는 가열부재(101)(102)(103)를 구동할 수 있다. 한계온도는 예를 들어 약 70℃ 정도일 수 있으나, 이에 한하지 않는다. 한계온도는 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 재료, 강성 등을 감안하여 플렉서블 디스플레이 소자(4)에 열충격에 의한 기능의 손상이 발생되지 않도록 적절히 결정될 수 있다.
가열부재(100) 또는 가열부재(101)(102)(103)는 터치 패널(42)의 투명 전극에 의하여 구현될 수도 있다. 도 13은 터치패널(42)의 투명전극에 의하여 가열부재가 구현되는 실시예를 보여주는 평면도이다. 도 13을 참조하면, 터치패널(42)은 다수의 터치 셀(42a)의 터치 여부를 검출하기 위한 다수의 가로 전극(42-1)과 세로 전극(42-2)을 구비한다. 다수의 가로 전극(42-1)은 폭방향(W)으로 연장되고, 길이방향(L)으로 이격되게 배열된다. 다수의 세로 전극(42-2)은 길이방향(L)으로 연장되고, 폭방향(W)으로 이격되게 배열된다. 가로 전극(42-1)과 세로 전극(42-2)은 예를 들어 ITO 등으로 된 투명 전극이다. 다수의 가로 전극(42-1) 중에서 플렉서블 디스플레이 소자(4c)의 중앙부(4c-1)에 대응되는 하나 이상의 가로 전극(42-1)들에 전류를 공급함으로써, 가열부재(100)가 구현될 수도 있다. 또한, 다수의 가로 전극(42-1) 중에서 플렉서블 디스플레이 소자(4c)의 중앙부(4c-1)와 경계부(4c-2)(4c-3)에 대응되는 가로 전극(42-1)들에 전류를 공급함으로써, 가열부재(101)(102)(103)가 구현될 수도 있다.
가열부재(100) 또는 가열부재(101)(102)(103)는 접철식 기기가 접힌 위치와 펼쳐진 위치로 전환되는 접철 시에 구동된다. 이를 위하여 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 접철식 기기는 접철동작의 개시를 검출하는 접철동작 감지센서(300)를 구비한다. 신호선(4-1)은 접철동작 감지센서(300)를 구동하는 제5구동신호선(4-1e)을 더 구비한다.
플렉서블 디스플레이 소자(4)가 접철될 때에 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 배면에는 인장 응력이 작용되며, 표면에는 압축 응력이 작용된다. 이 응력에 의하여 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 길이가 미세하게 변한다. 접철동작 감지센서(300)로서, 예를 들어 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 길이의 미세변화를 검출하는 스트레인 게이지가 채용될 수 있다. 스트레인 게이지는 접철시에 곡률의 변화가 큰 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 제3부분(4c) 또는 제3부분(4c)에 인접하게 배치될 수 있으나, 반드시 그럴 필요는 없으며 제1부분(4a) 또는 제2부분(4b)에 배치될 수도 있다.
스트레인 게이지는 응력에 의하여 발생되는 스트레인에 따라서 저항값이 변한다. 예를 들어, 스트레인 게이지의 저항값은 접철식 기기가 접힐 때에 증가되며, 접철식 기기가 펼쳐질 때에 감소된다. 즉 스트레인 게이지의 저항값은 접철식 기기의 펼침 각도(E)에 반비례한다.
도 14는 접철식 기기의 펼침 각도(E)와 스트레인 게이지의 저항값과의 관계의 일 예를 보여주는 그래프이다. 도 14는 단지 접철식 기기의 펼침 각도(E)의 변화에 따른 스트레인 게이지의 저항값의 변화 경향만을 보여주는 것이며, 도 14의 그래프의 형태에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 스트레인 게이지의 저항값이 증가하는지 또는 감소하는지 여부에 의하여 제어부(8)는 접힘 동작과 펼침 동작을 감지할 수 있다. 예를 들어, 제어부(8)는 저항값이 감소하여 제1임계값보다 작아지면 펼침 동작이 개시된 것으로 판단하며, 저항값이 계속 감소하여 제2임계값보다 작아지면 펼침 동작이 완료된 것으로 판단할 수 있다. 반대로, 제어부(8)는 저항값이 증가하여 제2임계값보다 커지면 접힘 동작이 개시된 것으로 판단하며, 저항값이 계속 감소하여 제1임계값보다 커지면 접힘 동작이 완료된 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 제1임계값이 대응되는 펼침각도(E1)은 약 10도 이상, 제2임계값이 대응되는 펼침각도(E2)는 약 170도 이상일 수 있으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 제1, 제2임계값에 각각 대응되는 접철식 기기의 펼침 각도 E1, E2는 접철식 기기가 펼쳐질 때와 접힐 때에 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 제3부분(4c)의 곡률의 변화가 커지기 시작하는 시점, 가열 시간에 따른 배터리(9)의 소모량 등을 감안하여 결정될 수 있다.
접철식 기기는 접힌 상태와 펼쳐진 상태 사이의 소정의 펼침 각도 E3를 이루는 상태에서 사용될 수도 있다. 제어부(3)는, 접힐 때와 펼쳐질 때에 저항값이 펼침 각도 E3에 대응되는 제3임계값에 도달된 후에 저항값이 변하는지 여부에 따라서접철식 기기가 사용 상태에 도달되었는지를 판단하고, 사용상태에 도달된 경우 가열을 정지할 수 있다. 접철식 기기의 사용 행태는 다양할 수 있으나, 일반적으로 펼침 각도 E3는 90도 ~ 150도 범위일 수 있다. 일 예로서, 펼침각도 E3는 120도 정도일 수 있다.
도 15와 도 16은 접철 프로세스를 보여주는 흐름도들이다. 도 15와 도 16을 참조하여 접철 동작을 설명한다.
도 15를 참조하면, 제어부(8)는 접철동작 감지센서(300)의 저항값이 변하는 경우(S401), 저항값이 증가하는지 아니면 감소하는지를 판단(S402)한다. 저항값이 감소하여 제1임계값에 도달되면(S403), 제어부(8)는 펼침 동작이 개시된 것으로 판단(S411)하고, 가열부재(100) 또는 가열부재(101)(102)(103)를 구동하여 가열을 개시한다(S412). 제어부(8)는 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 온도가 한계온도를 넘지 않도록 가열부재(100) 또는 가열부재(101)(102)(103)를 제어(S413)한다.
제어 프로세스는 접철식 기기가 펼침 각도 E3에서 사용되는 경우와 그렇지 않은 경우로 구분된다. 접철식 기기가 펼침 각도 E3에서 사용되지 않는 경우, 제어 프로세스는 ②단계로 진행된다. 제어부(8)는 저항값이 제2임계값이 도달(S414)되면 펼침이 완료된 것으로 판단하고(S415), 가열을 종료(S416)한다.
펼침동작이 개시된 후에 사용자가 임의로 저항값이 제2임계값에 도달되기 전에 펼침 동작을 정지한 경우에는 가열이 종료되지 않아서 플렉서블 디스플레이 소자(4)에 열충격이 가해질 수 있으며, 배터리(9)가 지속적으로 소모될 수 있다. 제어부(8)는 가열 개시 후에 가열 시간이 한계 가열시간을 초과(S417)하면 가열을 종료(S416)한다.
접철식 기기가 펼침 각도 E3에서 사용되는 경우, 제어 프로세스는 ③단계로 진행된다. 제어부(8)는 저항값이 제3이계값이 도달(S418)되면, 저항값이 지속적으로 감소되는지를 판단(S419)한다. 저항값이 제3임계값에 도달된 후에 감소되지 않으면, 제어부(8)는 접철식 기기가 펼침각도 E3에 도달되어 펼침이 완료된 것으로 판단(S415)하고 가열을 종료(S416)한다. 저항값이 제3임계값에 도달된 후에 지속적으로 감소되면, 제어부(8)는 접철식 기기의 펼침동작이 지속되는 것으로 판단한다. 제어부(8)는 저항값이 제2임계값이 도달(S414)되면 펼침이 완료된 것으로 판단하고(S415), 가열을 종료(S416)한다.
S402단계에서 저항값이 증가하는 경우, 제어 프로세스는 ①단계로 진행된다. 도 16을 참조하면, 제어부(8)는 저항값이 증가하여 제2임계값에 도달되면(S404), 제어부(8)는 접힘 동작이 개시된 것으로 판단(S421)하고, 가열부재(100) 또는 가열부재(101)(102)(103)를 구동하여 가열을 개시한다(S422). 제어부(8)는 플렉서블 디스플레이 소자(4)의 온도가 한계온도를 넘지 않도록 가열부재(100) 또는 가열부재(101)(102)(103)를 제어(S423)한다.
제어 프로세스는 접철식 기기가 펼침 각도 E3에서 사용되는 경우와 그렇지 않은 경우로 구분된다. 접철식 기기가 펼침 각도 E3에서 사용되지 않는 경우, 제어 프로세스는 ④단계로 진행된다. 제어부(8)는 저항값이 제1임계값이 도달(S424)되면 펼침이 완료된 것으로 판단하고(S425), 가열을 종료(S426)한다.
접힘동작이 개시된 후에 사용자가 임의로 저항값이 제1임계값에 도달되기 전에 펼침 동작을 정지한 경우에는 가열이 종료되지 않아서 플렉서블 디스플레이 소자(4)에 열충격이 가해질 수 있으며, 배터리(9)가 지속적으로 소모될 수 있다. 제어부(8)는 가열 개시 후에 가열 시간이 한계 가열시간을 초과(S427)하면 가열을 종료(S416)한다.
접철식 기기가 펼침 각도 E3에서 사용되는 경우, 제어 프로세스는 ⑤단계로 진행된다. 제어부(8)는 저항값이 제3임계값이 도달(S428)되면, 저항값이 지속적으로 증가되는지를 판단(S429)한다. 저항값이 제3임계값에 도달된 후에 증가되지 않으면, 제어부(8)는 접철식 기기가 펼침각도 E3에 도달되어 접힘이 완료된 것으로 판단(S425)하고 가열을 종료(S426)한다. 저항값이 제3임계값에 도달된 후에 지속적으로 증가되면, 제어부(8)는 접철식 기기의 펼침동작이 지속되는 것으로 판단한다. 제어부(8)는 저항값이 제1임계값이 도달(S424)되면 펼침이 완료된 것으로 판단하고(S425), 가열을 종료(S426)한다.
접철식 기기가 펼침 각도 E3 상태에서 펼쳐질 때와 접힐 때에도 도 15와 도 16에 되시된 흐름도에 따라 플렉서블 디스플레이 소자(4)가 가열될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 접철식 기기가 접힌 상태, 펼쳐진 상태, 및 임의의 펼침 각도 E3를 갖는 상태로 전환될 때에 플렉서블 디스플레이 소자(4)를 가열하여 접철 과정에서 플렉서블 디스플레이 소자(4)에 가해지는 스트레스를 줄일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1...제1몸체 11...제1베이스 커버
12...제1프레임 121...제1지지부
122...제1수용부 2...제2몸체
21...제1베이스 커버 22...제2프레임
221...제2지지부 222...제2수용부
3...연결유닛 35-1, 35-2...제1, 제2기어부
4..플렉서블 디스플레이 소자 5...커버부재
7...이동 지지부재 71...이동 지지부
8...제어부 9...배터리
100, 101, 102, 103..가열부재 200. 201. 202. 203...온도 센서
300...접철동작 감지센서

Claims (10)

  1. 제1부분, 제2부분, 및 상기 제1부분과 상기 제2부분 사이에 위치되는 제3부분을 구비하는 플렉서블 디스플레이 소자;
    상기 제1부분과 상기 제2부분이 각각 지지되며, 접힌 위치와 펼쳐진 위치로 접철될 수 있게 연결되며, 상기 접힌 위치에서 상기 제3부분이 구부러져서 형성되는 만곡부를 수용하는 수용공간을 형성하는 제1, 제2몸체;
    상기 제3부분을 가열하는 가열부재;
    상기 제1, 제2몸체가 접철될 때에 상기 제3부분을 가열하도록 상기 가열부재를 구동하는 제어부;를 포함하는 접철식 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열부재는 상기 제3부분의 중앙부에 배치되는 접철식 기기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가열부재는 상기 제3부분의 중앙부와, 상기 제3부분과 상기 제1, ,제2부분의 경계부에 각각 배치되는 다수의 가열부재를 포함하는 접철식 기기.
  4. 제1항 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3부분의 온도를 검출하는 온도 센서;를 더 구비하며,
    상기 제어부는 상기 제3부분의 온도가 한계온도를 넘지 않도록 상기 가열부재를 구동하는 접철식 기기.
  5. 제1항 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1, 제2몸체의 접철동작을 감지하는 접철동작 감지센서;를 더 구비하며,
    상기 제어부는 상기 접철동작 감지센서의 감지신호에 근거하여 접철동작의 개시여부를 판단하고 상기 가열부재를 구동하는 접철식 기기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 접철동작 감지센서는 상기 플렉서블 디스플레이 소자의 길이의 미세 변화에 따라 그 저항값이 변하는 스트레인 게이지를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 저항값의 변화로부터 접힘동작과 펼침동작을 감지하는 접철식 기기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 저항값이 감소하여 제1임계값에 도달된 경우 접힘 동작이 개시된 것으로 판단하고 가열을 개시하고, 상기 저항값이 상기 제1임계값보다 작은 제2임계값에 도달되면 가열을 정지하도록 상기 가열부재를 구동하는 접철식 기기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 저항값이 감소하여 상기 제1임계값과 상기 제2임계값 사이의 제3임계값에 도달되어 변하지 않는 경우, 가열을 정지하도록 상기 가열부재를 구동하는 접철식 기기.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 저항값이 증가하여 제2임계값에 도달된 경우 펼침 동작이 개시된 것으로 판단하고 가열을 개시하고, 상기 저항값이 상기 제2임계값보다 큰 제1임계값에 도달되면 가열을 정지하도록 상기 가열부재를 구동하는 접철식 기기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 저항값이 증가하여 상기 제1임계값과 상기 제2임계값 사이의 제3임계값에 도달되어 변하지 않는 경우, 가열을 정지하도록 상기 가열부재를 구동하는 접철식 기기.
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