KR102048922B1 - 플렉시블 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

플렉시블 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 플렉시블 디스플레이 장치는 유연성을 지닌 디스플레이 본체와, 디스플레이 본체를 변형 구동시키는 액츄에이터 및, 디스플레이 본체가 변형 구동되기 전의 초기 형상을 유지해주는 초기형상설정기판을 포함한다. 이러한 구성의 플렉시블 디스플레이 장치는 액츄에이터 구동을 통해 디스플레이의 변형 상태를 정확히 제어할 수 있게 해줄 뿐만 아니라 디스플레이의 변형 구동에 필요한 전력 소모도 줄일 수 있게 해주므로, 이를 사용하면 사용의 편의성을 개선함과 동시에 장치의 저소비 전력화도 구현할 수 있다.

Description

플렉시블 디스플레이 장치{A flexible display device}
본 발명은 플렉시블 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 디스플레이의 변형을 제어할 수 있도록 개선된 플렉시블 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로 플렉시블 디스플레이 장치는 폴리이미드와 같은 가요성 기판에 디스플레이부를 형성하여 유연성을 부가한 장치로서, 휴대 시 그 형태를 변형시켜 부피를 줄일 수 있는 매우 편리한 장점을 가지고 있다.
그런데, 지금까지는 이러한 디스플레이의 변형을 정확히 제어할 수 있는 수단이 없었기 때문에 사용자가 디스플레이를 대충 구부리고 펼 수 밖에 없어서, 휴대를 위해 부피를 줄일 때에도 정확한 축소 모양으로 변형시키는 것이 쉽지 않으며, 반대로 화면을 보기 위해 평평하게 디스플레이를 펼 때에도 정확한 플랫 모양으로 변형시키는 것도 어려웠다.
따라서, 이러한 불편을 해소하기 위해서는 디스플레이의 변형 상태를 정확히 제어할 수 있는 새로운 구조의 플렉시블 디스플레이 장치가 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는 디스플레이의 변형 상태를 정확히 제어할 수 있으며, 또한 디스플레이의 변형 구동에 필요한 전력 소모도 줄일 수 있도록 개선된 플렉시블 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 플렉시블 디스플레이 장치는 유연성을 지닌 디스플레이 본체; 상기 디스플레이 본체를 변형 구동시키는 액츄에이터; 및, 상기 디스플레이 본체가 변형 구동되기 전의 초기 형상을 유지해주는 초기형상설정기판;을 포함한다.
상기 액츄에이터는 서로 대면하는 제1전극 및 제2전극과, 상기 제1전극과 제2전극 사이에 개재되는 전기활성고분자층을 포함할 수 있다.
상기 제1전극 및 제2전극 사이에 전압이 인가되면 상기 전기활성고분자층이 늘어나면서 변형이 일어날 수 있다.
상기 전기활성고분자층은 PVDF(polyvinylidene fluoride), PDMS(polydimethyl siloxan), PVFT(polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) 중 어느 한 재질을 포함할 수 있다.
상기 제1전극과 상기 제2전극은 ITO 재질을 포함할 수 있다.
상기 액츄에이터는 두 전극 사이에 상기 전기활성고분자층이 개재된 기본유닛 한 개로 이루어질 수 있다.
상기 액츄에이터는 두 전극 사이에 상기 전기활성고분자층이 개재된 기본유닛이 다단으로 복수 개 적층된 형태일 수 있다.
상기 초기형상설정기판은 상기 디스플레이 본체의 초기 형상을 폴딩상태로 유지시키며, 상기 액츄에이터 구동에 의해 상기 디스플레이 본체가 플랫 상태로 펼쳐질 수 있다.
상기 초기형상설정기판은 마그네슘, 알루미늄, 납 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 본체에 상기 초기형상설정기판의 일면이 부착되고, 그 초기형상설정기판의 타면에 상기 액츄에이터가 부착될 수 있다.
상기 디스플레이 본체에 상기 액츄에이터의 일면이 부착되고, 그 액츄에이터의 타면에 상기 초기형상설정기판이 부착될 수 있다.
상기한 본 발명의 플렉시블 디스플레이 장치는 디스플레이의 변형 상태를 정확히 제어할 수 있게 해줄 뿐만 아니라 디스플레이의 변형 구동에 필요한 전력 소모도 줄일 수 있게 해주므로, 이를 사용하면 사용의 편의성을 개선함과 동시에 장치의 저소비 전력화도 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 디스플레이 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 플렉시블 디스플레이 장치의 구동 전 초기 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 플렉시블 디스플레이 장치의 구동 과정을 도시한 도면이다.
도 4a는 도 1에 도시된 플렉시블 디스플레이 장치 중 액츄에이터의 구조를 도시한 도면이다.
도 4b 및 도 4 c는 도 4a에 도시된 액츄에이터의 구동 전과 후의 상태를 각각 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 플렉시블 디스플레이 장치의 변형 가능한 구조를 예시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 디스플레이 장치를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이 본 실시예의 플렉시블 디스플레이 장치는, 유연성을 지닌 디스플레이 본체(130)와, 이 디스플레이 본체(130)의 일면에 부착된 초기형상설정기판(120), 그리고 그 초기형상설정기판(120)의 타면에 부착된 액츄에이터(110)를 구비하고 있다. 참조부호 101은 접착층을 나타낸다.
상기 디스플레이 본체(130)는 유연한 가요성 기판 위에 화상을 구현하기 위한 박막트랜지스터와 발광소자 및 그들을 덮어서 보호해주는 봉지층 등이 적층된 구조체인데, 여기서는 이를 디스플레이 본체(130)로 간략히 표시하기로 한다. 이 디스플레이 본체(130)는 단단한 글라스 기판 대신에 유연한 가요성 기판을 사용하기 때문에, 그 유연성의 허용 범위 내에서 자유롭게 휘어질 수 있는 특성을 지니고 있다.
상기 초기형상설정기판(120)은 탄성계수가 비교적 낮은 마그네슘, 알루미늄, 납 등의 합금을 거푸집에서 주조하여 형성한 것으로, 플렉시블 디스플레이 장치(100)의 초기 상태를 도 2와 같은 폴딩 상태가 되도록 유지시키는 역할을 한다. 즉, 이 초기형상설정기판(120)은 상기한 주조를 통해 도 2와 같은 U자 모양의 폴딩 상태로 만들어지게 되며, 이 상태에서 다시 반대방향으로 외력이 가해지지 않는 한 그 상태를 그대로 유지한다. 따라서, 이 초기형상설정기판(120)과 결합된 디스플레이 본체(130)도 비사용 중일 때에는 폴딩 상태를 유지하고 있게 된다.
그리고, 상기 액츄에이터(110)는 초기형상설정기판(120)에 접착층(101)을 매개로 부착되며, 그 구조는 도 4a에 도시된 바와 같이 서로 대면하는 제1,2전극(111)(112) 사이에 전기활성고분자층(113)이 개재된 구조로 이루어져 있다. 이 액츄에이터(110)는 상기 제1,2전극(111)(112)에 전압이 인가됨에 따라 상기 전기활성고분자층(113)이 늘어나면서 밴딩력이 작용하는 원리로 구동된다.
도 4b 및 도 4c가 그 구동 원리를 개략적으로 설명한 것인데, 먼저 도 4b에 도시된 바와 같이 전류가 흐르지 않을 때에는 전기활성고분자층(113)이 초기의 두께와 길이를 유지하고 있게 된다. 이 상태에서 상기 제1,2전극(111)(112)에 전압이 인가되면, 도 4c에 도시된 바와 같이 전기활성고분자층(113)의 길이가 늘어나게 된다. 이때, 액츄에이터(110)의 한쪽 면은 초기형상설정기판(120)에 부착되어 구속되어 있으므로, 반대편 면이 상대적으로 더 늘어나면서 밴딩력이 작용하게 되는 것이다. 반대로, 제1,2전극(111)(112)에 인가된 전압이 해제되면 전기활성고분자층(113)은 다시 도 4b의 상태로 복원되며 밴딩력이 작용하기 전의 상태로 돌아가게 된다. 여기서는 상기 초기형상설정기판(120)에 의해 초기 상태가 U자로 폴딩된 상태이므로, 도 4b와 같이 전압이 인가되기 전의 상태가 폴딩 상태가 되고, 도 4c와 같이 전압이 인가된 상태가 플랫 상태가 된다.
도 3이 이러한 액츄에이터(110)의 밴딩력이 작용함에 따른 구동 상태를 도시한 것인데, 플렉시블 디스플레이 장치(100)가 상기 초기형상설정기판(120)에 의해 U자형을 폴딩된 상태로 있다가, 액츄에이터(110)가 구동되면 밴딩력이 작용하면서 플랫상태로 펼쳐지는 것이다.
이와 같은 구동 원리에 의해 액츄에이터(110)가 구동되고, 이 액츄에이터 (110)와 결합된 디스플레이 본체(130)도 함께 펼쳐지는 것이다. 반대로 액츄에이터(110)에 인가되는 전압이 해제되면 상기 초기형상설정기판(120)에 의해 세팅되어 있는 본래의 U자형 폴딩 상태로 돌아가게 된다.
한편, 상기 전기활성고분자층(113)으로 사용될 수 있는 것으로는, PVDF(polyvinylidene fluoride), PDMS(polydimethyl siloxan), PVFT(polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) 등이 사용될 수 있으며, 상기 제1,2전극(111)(112)으로는 유연성이 있는 ITO 재질이 사용될 수 있다. 물론, 어느 재료이든 두 전극 사이에 전압이 인가될 때 길이가 늘어나면서 밴딩이 유도되도록 할 수 있는 것이면 다 채용이 가능하다.
상기한 바와 같은 플렉시블 디스플레이 장치(100)는 다음과 같이 사용될 수 있다.
먼저, 플렉시블 디스플레이 장치(100)가 비사용 중일 때에는 도 2에 도시된 바와 같이 초기형상설정기판(120)에 의해 폴딩 상태를 유지하게 된다. 이때에는 액츄에이터(110)에 전압이 인가되지 않으므로 전력이 소모되는 일도 없으며, 이 상태로 장치(100)를 휴대 또는 보관하면 된다. 폴딩 상태는 플렉시블 디스플레이 장치(100)의 길이가 반으로 줄어들기 때문에 휴대 및 보관이 매우 편리해진다. 그리고 이때에는 위에서도 언급한 바와 같이 액츄에이터(110)에 전압이 인가되지 않기 때문에(도 4b 상태) 휴대 및 보관 중에 전력이 낭비되는 문제도 없게 된다.
한편, 플렉시블 디스플레이 장치(100)를 사용하고자 할 때에는 액츄에이터(110)의 두 전극(111)(112) 사이에 전압을 인가한다. 그러면, 전기활성고분자층(113)이 늘어나면서(도 4c 상태) 도 3과 같이 플렉시블 디스플레이 장치(100)가 펴지기 시작하며, 최종적으로는 도 1과 같은 플랫 상태로 변하게 된다. 따라서, 이 상태에서 디스플레이 본체(130)를 가동하면 반듯한 화면을 볼 수 있게 된다.
이후, 사용을 종료하게 되면, 상기 액츄에이터(110)에 인가되던 전압이 해제되면서 플렉시블 디스플레이 장치(100)는 상기 초기형상설정기판(120)에 의해 세팅되어 있는 폴딩 상태로 돌아가게 된다.
따라서, 액츄에이터(110)의 구동에 의해 폴딩과 플랫 상태가 제어되므로, 휴대 시 플렉시블 디스플레이 장치(100)를 구부려서 보관했다가 사용 시 반듯하게 펴서 보는 조작이 매우 정확하면서도 간편해진다. 그러므로, 이를 사용하면 휴대의 편의성과 사용의 편의성이 모두 개선될 수 있다.
또한, 비사용 중인 폴딩 상태에서는 액츄에이터(110)에서 전력을 소모하지 않고 있다가 사용 중에만 전력이 소모되므로, 전력이 불필요하게 낭비되는 일도 없게 된다.
한편, 전술한 실시예에서는 액츄에이터(110)의 구조가 두 전극(111)(112) 사이에 전기활성고분자층(113)이 개재된 단위유닛 하나로 구성되어 있는 것을 예시하였는데, 도 5에 도시된 다른 실시예의 액츄에이터(210)처럼 전극들(211,213,215,217) 사이에 전기활성고분자층들(212,214,216)이 개재된 다단 구조 즉, 상기 단위유닛이 복수개 다단으로 적층된 구조로 구성할 수도 있다. 이렇게 액츄에이터(210)가 다단으로 구성되면 밴딩력이 강해질 수 있다.
또한, 전술한 실시예의 플렉시블 디스플레이 장치(100)에서는 초기형상설정기판(120)의 일면에 디스플레이 본체(130)가 부착되고 타면에 액츄에이터(110)가 부착된 구조를 예시하였는데, 도 6의 변형된 플렉시블 디스플레이 장치(300) 처럼 액츄에이터(320)의 일면에 디스플레이 본체(330)가 부착되고 타면에 초기형상설정기판(310)이 부착된 구조로 구성할 수도 있다. 물론, 이 경우는 액츄에이터(320)의 양면이 디스플레이 본체(330)와 초기형상설정기판(310)에 각각 결합되어 구속되어 있기 때문에 밴딩력이 약해질 수 있지만, 그 양면의 대한 결합력에 차이를 주면 적절한 밴딩력을 구현할 수 있다.
그러므로, 이상에서 설명한 바와 같은 구조의 플렉시블 디스플레이 장치는 휴대 시 본체를 전력 소모없는 폴딩 상태로 보관했다가, 사용 시에만 액츄에이터를 가동하여 반듯하게 펴서 보게 되므로, 이를 사용하면 전력 소모를 최소화하면서 휴대의 편의성과 사용의 편의성을 모두 개선할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100,300: 플렉시블 디스플레이 장치
110,210: 액츄에이터
120:초기형상설정기판
130:액츄에이터

Claims (11)

  1. 유연성을 지닌 디스플레이 본체;
    상기 디스플레이 본체를 변형 구동시키는 액츄에이터; 및,
    상기 디스플레이 본체가 변형 구동되기 전의 초기 형상을 유지해주는 초기형상설정기판;을 포함하고,
    상기 디스플레이 본체에 상기 액츄에이터와 상기 초기형상설정기판이 판상으로 적층되어 상기 디스플레이 본체와 함께 적층 시트가 되며,
    외력이 없는 한 상기 적층 시트가 U자형으로 접힌 상태를 유지했다가 상기 액츄에이터에 전압이 인가됨에 따라 플랫하게 펼쳐지고, 상기 액츄에이터에 가해진 전압이 해제되면 상기 적층 시트가 다시 접힌 상태로 돌아가는 플렉시블 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 서로 대면하는 제1전극 및 제2전극과, 상기 제1전극과 제2전극 사이에 개재되는 전기활성고분자층을 포함하는 플렉시블 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1전극 및 제2전극 사이에 전압이 인가되면 상기 전기활성고분자층이 늘어나면서 변형이 일어나는 플렉시블 디스플레이 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 전기활성고분자층은 PVDF(polyvinylidene fluoride), PDMS(polydimethyl siloxan), PVFT(polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) 중 어느 한 재질을 포함하는 플렉시블 디스플레이 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1전극과 상기 제2전극은 ITO 재질을 포함하는 플렉시블 디스플레이 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 두 전극 사이에 상기 전기활성고분자층이 개재된 기본유닛 한 개로 이루어진 플렉시블 디스플레이 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 두 전극 사이에 상기 전기활성고분자층이 개재된 기본유닛이 다단으로 복수 개 적층된 형태인 플렉시블 디스플레이 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 초기형상설정기판은 마그네슘, 알루미늄, 납 중 어느 하나를 포함하는 합금 재질인 플렉시블 디스플레이 장치
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 본체에 상기 초기형상설정기판의 일면이 부착되고, 그 초기형상설정기판의 타면에 상기 액츄에이터가 부착된 플렉시블 디스플레이 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 본체에 상기 액츄에이터의 일면이 부착되고, 그 액츄에이터의 타면에 상기 초기형상설정기판이 부착된 플렉시블 디스플레이 장치.
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