KR102418578B1 - 접착제 및 이를 적용한 플렉서블 디스플레이 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 접착제 및 및 이를 적용한 플렉서블 디스플레이에 관한 것으로, 본 발명의 접착제는 양면에 접착성을 갖는 접착 쉬트를 구비하되, 이의 특정 영역에 처리를 통해 강성을 변화시켜 영역간 강성 차를 갖게 하여 복수 중립면 형성에 의해 접착제의 변형을 방지하고, 폴딩 스트레스가 풀린 후 원 상태로의 복귀가 용이하다.
Description
본 발명은 플렉서블 디스플레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 접착 쉬트에 특정의 처리를 통해 접착층과의 계면에서의 박리를 방지할 수 있고, 반복적 폴딩 동작에도 원 상태로의 회복이 용이한 접착제 및 이를 적용한 플렉서블 디스플레이에 관한 것이다.
다양한 정보를 화면으로 구현해주는 영상 디스플레이는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가벼우며, 고 성능의 방향으로 발전하고 있다. 이에 음극선관(CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 평판 디스플레이로 자발광이 가능하여 광원 유닛을 생략할 수 있는 유기 발광 디스플레이 등이 각광받고 있다.
유기 발광 디스플레이는 다수의 화소들이 매트릭스 형태로 배열되어 화상을 표시하게 된다. 여기서, 각 화소는 발광 소자와, 그 발광 소자를 독립적으로 구동하는 다수의 트랜지스터로 이루어진 화소 구동 회로를 구비한다.
한편, 최근에는 다양한 어플리케이션 관점에서, 주머니나 작은 파우치에 넣은 상태로 휴대가 용이하며, 휴대시보다 큰 화면으로 영상의 표시가 가능한 플렉서블 디스플레이의 요구가 증대하고 있다. 플렉서블 디스플레이는 휴대나 보관시에는 접거나 일부를 벤딩한 형태로 있다가, 영상의 표시시 디스플레이를 펼친 상태로 구현하여, 영상 표시 영역을 늘리고 또한 사용자의 시감을 향상시키며 실감을 높일 수 있다.
영상을 표시하는 표시 패널은 기판의 두께를 줄이는 형태로 슬림화하여 구현할 수 있다.
또한, 플렉서블 디스플레이는 휘거나 굽힘이 가능한 연성의 표시 패널의 하부에 표시 패널을 지지하며, 케이스 내에 실장하기 위해 백플레이트를 구비하는데, 표시 패널과 백플레이트는 서로 다른 공정에서 제조되며, 각각이 접착성이 없기 때문에, 이들 사이에는 접착제가 개재되어 서로 부착될 수 있다.
그런데, 일반적인 접착제는 고무 등의 단일 재료로 쉬트 등의 재료로 이루어져, 표시 패널을 휘거나 굽히는 동작에 상응하여 반응하지 못하는 문제가 있다. 그리고, 접착제의 강성을 조절하여 표시 패널 혹은 백플레이트의 연성에 유사한 재질로 이루어진 경우에는, 접착제가 표시 패널 및 백플레이트와 만나는 표면에서만 접착성을 통해 큰 인력으로 접하며, 폴딩 등의 동작에서 접착제의 양 표면이 수축과 신장이라는 다른 인력이 발생해 그 길이 변화 차로 변형이 발생한 후 원 상태로 복귀가 불가능한 문제가 있다.
이하, 비교예에 따른 플렉서블 디스플레이의 폴딩 상태를 설명한다.
도 1은 비교예에 따른 플렉서블 디스플레이의 폴딩 상태를 나타낸 단면도이다.
도 1과 같이, 비교예에 따른 플렉서블 디스플레이는 표시 패널(10)과 백플레이트(20)가 사이에 접착제(15)가 전면(全面) 개재되어 접착되어 있다. 이 경우, 플렉서블 디스플레이를 반으로 접어 폴딩할 때, 안쪽에서 접히는 표시 패널(10)과, 바깥쪽에서 접히는 백플레이트(20)는 접히는 부분에서의 곡률 반경이 상이하다. 따라서, 비폴딩 상태에서 동일한 크기로 중첩되어 있던 표시 패널(10)과 백플레이트(20)는, 폴딩시 폴딩부에서 서로 다른 곡률 반경을 갖고 늘어난 만큼 양끝의 비폴딩부에서, 상대적으로 큰 곡률 반경을 갖는 백플레이트(20)가 표시 패널(10)과 비중첩한 부분이 발생한다. 이러한 현상을 표시 패널(10)과 백플레이트(20)간의 '슬립(slip)'이라 한다.
그리고, 이러한 폴딩 동작에서, 각각 표시 패널(10)과 백플레이트(20)에 접한 접착제(15)의 제 1 면과 제 2 면은 접착면의 차이로 양끝에서 변형량 'm'을 갖게 된다. 양끝의 변형량을 합한 2m이 상기 제 1 면과 제 2 면의 폴딩되는 길이의 차로 정의된다.
표시 패널(10)의 폴딩 부 중심에서, 접착제(15)의 제 1 면까지의 거리(곡률 반경)를 'R'이라 할 때, 폴딩부는 단면으로 보았을 때 반원 형상을 가지므로, 이로 인해 표시 패널(10)의 접한 제 1 면에서의 폴딩부의 길이는 πR에 상당하다. 그리고, 접착제(15)의 두께가 'd'라면, 접착제(15)의 제 2 면에서의 폴딩부의 길이는 π(R+d)에 상당하다. 따라서, 2m= π(R+d)- πR에 상당하다.
비교예에 따른 플렉서블 디스플레이와 같이, 접착제(15)가 표시 패널(10)이나 백플레이트(20) 사이에 전면에 개재되고, 표시 패널(10)이나 백플레이트(20)의 연성(flexibility)에 상응하지 않는다면, 폴딩 후 다시 플렉서블 디스플레이를 폈을 경우, 원 상태로의 복원이 어렵다. 이 경우, 복원에 장시간이 걸리거나 혹은 폴딩부의 영역이 일정 시간이 경과하여도 펴지지 않아 원 상태의 평평한 플렉서블 디스플레이로의 복원이 불가능할 수도 있다.
한편, 상술한 비교예의 플렉서블 디스플레이의 전면형 접착제는 그 강도를 높여 원 상태로의 복원을 용이하게 하기도 한다. 그러나, 강도가 너무 높을 때는 상대적으로 연성을 갖는 표시 패널에 가해지는 스트레스가 증가하여 폴딩과 언폴딩 동작이 반복될 때, 표시 패널에 크랙이 발생하는 다른 문제점이 나타나기도 한다. 또한, 반대로 강도를 낮춘 전면형 접착제는 폴딩 후 다시 비폴딩 상태로 돌아오더라도 변형량 2m이 발생한 상태에서 원복시까지 시간이 너무 오래 걸리며, 접착제와 접한 표시 패널 및 백플레이트의 계면에서 접착 특성이 저하되어 피착제와의 박리가 진행되어, 장치에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 일반적인 폴리머 접착제는 양 피착제 사이에 폴딩 동작에 따라 슬립이 발생시 안쪽면과 바깥쪽 면간의 길이 변형 차가 발생한 후에 이는 영구적 변형으로 남아, 다시 폴딩 스트레스가 풀려 평탄하게 된 피착제들 사이에 폴리머 접착제의 양면의 길이 차가 플렉서블 디스플레이에서 특정 부위의 버클링(buckling), 주름 혹은 형태 변형으로 관찰되어 시청자에게 불량으로 관찰될 수 있다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 양면에 접착성을 갖는 접착 쉬트를 구비하되, 이의 특정 영역에 처리를 통해 강성을 변화시켜 영역간 강성 차를 갖게 하여 복수 중립면 형성에 의해 접착제의 변형을 방지하고, 폴딩 스트레스가 풀린 후 원 상태로의 복귀가 용이한 접착제 및 이를 적용한 플렉서블 디스플레이를 제공하는 것을 해결 과제로 한다.
본 발명의 접착제 및 플렉서블 디스플레이는 접착 쉬트의 평탄성을 유지하되 특정 영역에 처리를 통해 영역간 강성을 달리하여 복수 중립면을 갖는 것으로, 장치를 휘거나 접는 동작에서 양 피착제간의 슬립을 방지하고, 원 상태로의 복원력을 향상할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 접착제는 서로 대향된 제1 면과 제 2 면을 갖고, 상기 제 1 면과 제 2 면 사이에 복수개의 제 1 강성을 갖는 제 1 영역과, 상기 제 1 영역들 사이에 상기 제 1 강성과 다른 제 2 강성을 갖는 제 2 영역을 포함한 접착 쉬트 및 상기 제 1 면과 제 2 면에 각각 부착된 제 1 이형 필름 및 제 2 이형 필름을 포함한다.
상기 제 1 강성은 상기 제 2 강성과 10 내지 1000배 차이를 가질 수 있다.
상기 제 1 면과 제 2 면은 접착성을 가질 수 있다.
상기 제 1 영역은 다면체 또는 원기둥이며, 상기 제 1 영역과 제 2 영역은 동일 높이를 가질 수 있다.
폴딩 축을 따른 상기 제 1 영역의 종횡비는 1:1 이상일 수 있다.
상기 제 1 영역들 사이의 제 2 영역의 길이보다 상기 제 1 영역의 길이가 길 수 있다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플렉서블 디스플레이는 박막 트랜지스터와 유기 발광 다이오드 어레이 및 이들을 봉지하는 봉지층을 포함한 표시 패널과, 상기 표시 패널과 대면하며, 폴딩 영역과 비폴딩 영역으로 구분된 백플레이트 및 상기 표시 패널과 백플레이트의 사이에, 상술한 접착제를 포함할 수 있다.
상기 접착제의 복수개의 제 1 영역들은 상기 표시 패널 및 백플레이트와 동일한 폴딩부에 구비될 수 있다.
본 발명의 접착제 및 이를 적용한 플렉서블 디스플레이는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 접착제는 평면적으로 복수개로 이격되는 제 1 강성의 제 1 영역과 이보다 작은 강성을 가지며 상기 제 1 영역 사이에 채워지는 제 2 영역을 포함하는 것으로, 예를 들어, 양 피착제들 사이에 폴딩 축을 따라 선상의 방향으로 폴딩 영역에서 접을 때, 강성 차를 갖고 영역이 구분되어 있어, 폴딩시의 곡률에 따라 작은 변형량으로 접히며, 이에 따라 복수 중립면 형성으로, 접힘시에 큰 변형량이 없어 원 상태로의 복귀가 용이하며, 빠른 속도로 회복할 수 있다.
둘째, 접착제에서 영역별 강성 차가 있어 일종의 패턴의 기능으로 복수 중립면을 갖지만 이러한 강성 차는 부분적인 특정 처리를 통해 수행한 것으로, 강성인 높은 영역 외의 나머지 영역에도 접착 쉬트로서의 성질을 갖고 두께가 유지되어 있어, 접착제의 지지력이 우수하고, 외부의 먼지나 습기가 접착제에 유입되지 않아 신뢰성이 개선된다.
셋째, 영역별 강성 차를 전체 영역에 구비하여 비단 폴더블 디스플레이 외에도 롤러블 디스플레이나 벤더블 디스플레이와 같이, 다양한 플렉서블 디스플레이에 적용 가능하며, 전체 두께가 같은 접착 쉬트의 특성을 유지하여, 폴딩/벤딩/롤링의 동작이 반복되어 특정 영역이 두드러지거나 손상되는 문제점이 방지된다.
도 1은 비교예에 따른 플렉서블 디스플레이의 폴딩 상태를 나타낸 단면도
도 2는 본 발명의 접착제를 나타낸 평면도
도 3은 도 2의 I~I' 선상의 단면도
도 4는 도 2의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 단면도
도 5는 중립면을 나타낸 사시도
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 접착제의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
도 7은 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 나타낸 평면도
도 8은 도 7의 Ⅲ~Ⅲ' 선상의 단면도
도 2는 본 발명의 접착제를 나타낸 평면도
도 3은 도 2의 I~I' 선상의 단면도
도 4는 도 2의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 단면도
도 5는 중립면을 나타낸 사시도
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 접착제의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
도 7은 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 나타낸 평면도
도 8은 도 7의 Ⅲ~Ⅲ' 선상의 단면도
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 부품 명칭과 상이할 수 있다.
그리고, 소자 또는 층이 다른 소자의 "위(on)" 또는 "상(on)" 으로 지칭되는 것은 다른 소자 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자 또는 층이 다른 소자에 "접하는" 으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않는 것을 나타낸다.
도면에 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
이하에서 설명하는 실시예들의 디스플레이는 디스플레이의 중앙이 접히는 폴더블 디스플레이(Foldable Display)를 나타내지만, 폴딩 영역은 디스플레이의 어느 부분이라도 올 수 있으며, 본 발명의 플렉서블 디스플레이에서, 폴딩 영역에 대응하여 백 플레이트의 변형은 플렉서블 디스플레이의 폴딩 영역의 변동에 따라 그 위치를 변경하여 함께 적용될 수 있다. 그리고, 본 발명의 플렉서블 디스플레이는 폴더블(foldable), 벤더블(Bendable), 롤러블(rollable) 등과 같이, 접혀지거나 휘어지는 영역에 관계없이 플렉서블이 가능하다면 여러가지 타입을 통칭하는 것이다.
도 2는 본 발명의 접착제를 나타낸 평면도이며, 도 3의 도 2의 I~I' 선상의 단면도이고, 도 4는 도 2의 Ⅱ~Ⅱ' 선상의 단면도이다. 또한, 도 5 는 중립면을 나타낸 사시도이다.
도 2 내지 도 4과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 접착제(1000)는 서로 대향된 제 1 면과 제 2 면을 갖고, 상기 제 1 면과 제 2 면 사이에 복수개의 제 1 강성을 갖는 제 1 영역(1100)과, 상기 제 1 영역들 사이에 상기 제 1 강성과 다른 제 2 강성을 갖는 제 2 영역(1200)을 포함한 접착 쉬트(1001) 및 상기 제 1 면과 제 2 면에 각각 부착된 제 1 이형 필름(1310) 및 제 2 이형 필름(1320)을 포함한다.
여기서, 상기 제 1, 제 2 이형 필름(1310, 1320)은 접착제에 양 피착제에 대응시 제거되는 것이며, 제 1 면과 제 2 면의 접착성을 보호하고 이물과 접하는 것을 방지하는 기능을 한다.
그리고, 상기 접착 쉬트(1001)는 전체적으로 일정한 두께를 가지며 양면에 접착성을 갖는 쉬트로, 일종의 필름이다. 이는 폴리우레탄(메타)아크릴레이트 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리(메타)아크릴레이트 수지 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 베이스 바인더 수지와, 상기 베이스 바인더 수지와 배향되는 고무계 수지를 포함한다. 기본적으로 주 재료인 수지에 접착 성질을 갖는다. 따라서, 이형 필름(1310, 1320)이 제거되고, 접착쉬트(1001)의 양면이 피착제와 접할 때, 다른 부재없이 직접 접착 상태를 유지할 수 있다.
그리고, 상기 접착 쉬트(1001)가 갖는 두께는 10㎛ 내지 100㎛의 범위에서 정해질 수 있다. 본 발명의 접착제(1000)의 접착 쉬트(1001)는 실질적으로 제 1, 제 2 이형 필름(1310, 1320) 제거시 접착을 수행하는 층이며, 이는 물리적으로 일체형인 쉬트로 지지력이 높아 얇은 두께로도 구현이 가능해 플렉서블 디스플레이에는 주로 50㎛ 이하의 두께로 구현하는 것이 선호된다.
본 발명의 접착제의 가장 큰 특징은 접착 쉬트(1001)가 영역별로 다른 강성을 갖는 점이다.
도시된 예는 접착 쉬트(1001)가 제 1 강성의 제 1 영역(1100)과 그 사이에 제 1 강성보다 작은 제 2 강성의 제 2 영역(1200)이 구비된다. 또한 도시된 예에서, 제 1 영역(1100)이 패턴화되어 각각이 나뉘어져 있으며, 제 2 영역(1200)은 제 1 영역(1100) 사이를 메꾸는 형상으로 나타나 제 2 영역(1200)은 일체형이나, 경우에 따라, 도시된 바에 반전하여, 제 1 영역(1100)을 일체화하고 제 2 영역(1200)은 패턴화하여 하여 구비할 수도 있다.
여기서, 제 1 영역(1100)과 제 2 영역(1200)은 물리적인 분할되지 않고, 일체로 연결되어 있으며, 다만 두 영역 중 하나에 특정 처리를 통해 원 재료의 강성보다 커지거나 작아진 것이다. 예를 들어, 하기 실험에서는 특정의 처리 예로 UV 조사를 하였다. UV 조사는 열 인가나 화학적인 침투법을 이용시 열이 다른 영역으로 전달되거나 화학 첨가제의 이동에 의해 다른 영역까지 변성되는 바와 달리 특정 영역에만 직진성을 갖고 변화가 가능하여, 접착 쉬트 내 특정 영역의 물성을 변성시키는데 유용하다.
가능한 처리의 방법으로, UV 조사 외에 전기장이나 자기장을 인가하는 방법도 고려할 수 있다.
한편, 본 발명의 접착제가 접착 쉬트(1001)에 영역별 강성을 달리하는 이유는 다른 강성을 갖는 제 1 영역(1100)을 분산시켜 접착제의 제 1 면과 제 2 면 사이에 복수 중립면을 구비하여, 각각 수축과 신장이라는 다른 힘이 제 1, 제 2 면에 가해져 접착제(1000)의 형상이 변경된 후, 다시 원 상태로 회복될 때, 영구적 변형없이 원 상태로의 회복을 가능하게 하고, 회복 속도를 향상시키기 위함이다. 여기서, 본 발명의 접착제(1000)의 회복 속도의 향상은 접착 쉬트(1001)에 제 1 면과 제 2 면에 서로 다른 수축과 신장이라는 스트레스가 가해졌을 때, 도 5와 같이, 수축이 일어난 제 1 면(A)과 신장이 일어난 제 2 면(B)의 사이에 힘이 0이 되는 중립면의 형성을 다중 분포시켜 이루어지는 것이다.
예를 들어, 제 1 영역(1100)의 제 1 강성이 제 2 영역(1200)의 제 2 강성보다 클 때, 제 1 영역(1100)에서 중립면이 발생할 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 접착제(1000)를 반으로 접었을 때, 폴딩 영역(도 7의 FR 참조)에서 수축 및 신장의 힘이 분산되는 영역이 단일 쉬트형 접착제에 비해 늘어나며, 본 발명의 접착제에 접은 힘(폴딩력)이 제거되었을 때, 원 상태로 펴지는 속도가 빠르다. 여기서, 중립면이 많다는 것은 접착제(1000) 내의 변형이 적다는 의미이고, 따라서, 원 상태로 복귀하는 데 걸리는 시간이 빠른 것이다.
도 2 내지 도 4에서, 제 1 영역(1100)은 특정 처리를 통해 변성되어 강성을 크게 갖게 된 것이며, 제 2 영역(1200)은 접착 쉬트(1001)의 원래의 강성을 유지한다.
또한, 본 발명의 접착제(1000)는 제 1 영역(1100)과 제 2 영역(1200)이 연속되어 연결된 것으로, 이들의 높이(h)는 동일하다. 특정의 처리를 예를 들어, UV로 할 때, 조사 면적은 장비의 한계로 상기 제 1 영역(1100)의 면적은 일정 이상일 수 있다.
그런데, 제 1 영역(1100)으로 얻어지는 복수개의 중립면 효과를 최적으로 하기 위해서는 제 1 영역(1100)이 높이(h)와 임계 치수(a 또는 b)의 비가 1:1 이하인 것이 바람직하다. 그리고, 최근 점차 슬림화되는 플렉서블 디스플레이에서 접착제가 이용시 접착제(1000) 역시 슬림화되는 추세에 맞춰 높이(h)를 일정 수준 이하로 가져야 하므로, 예를 들어, 그 높이가 25㎛라 할 때, 제 1 영역(1100)의 면적을 결정하는 a 및 b는 모두 25㎛ 이하여야 하므로 제 1 영역(1100)으로 구현되는 부위의 체적(volume)은 253㎛ 이하여야 한다.
한편, 상기 제 1 영역(1100)과 제 2 영역(1200)을 평면에서 관찰해보면, 도시된 형태는 제 1 영역(1100)이 폴딩 축을 따른 제 1 변의 길이를 'a', 이와 교차하는 제 2 변의 길이를 'b'로 하여, 평면 상으로 직사각형으로 관찰되나, 이에 한하지 않고, 평면의 형상은 타원, 원형, 직사각형 외의 다른 다각형으로 구현될 수 있다. 그리고, 여기서, 제 1 영역(1100)은 수직 단면에서 일정한 기둥 형상으로 도시되었지만, 이에 한하지 않고, 특정의 처리에 의해 양옆으로 볼록한 항아리 형이나 또는 이와 반대로 모래시계 형을 가질 수도 있다.
바람직하게는 실질적으로 폴딩 동작이 발생할 때, 폴딩 축과 교차하는 부분의 폴딩 영역(FR)에서 수축과 신장이 심하므로, 상기 수축과 신장이 작용하는 제 2 변의 길이(b)는 폴딩 축을 따른 제 1 변의 길이(a)보다 가능한 작게 설계하여, 각 제 1 영역(1100)이 폴딩 축과 교차하는 부분에서 복수개의 중립면이 효과적으로 작용하게 한다.
또한, UV 조사시 상대적으로 조사 부위가 가까운 제 1 면에 해당하는 제 1 영역의 상면과 조사 부위로부터 먼 제 2 면에 해당하는 제 1 영역의 하면에서 서로 다른 면적을 가질 수도 있다.
한편, 상기 제 1 영역(1100)의 제 1 강성과 제 2 영역(1200)의 제 2 강성은 10배 내지 1000배의 차이를 갖는다.
제 2 영역(1200)과 구분되는 제 1 영역(1100)의 제 1 강성은 예를 들어, 105 Pa 이상이며, 108 Pa 미만이며, 상기 제 2 영역(1200)의 제 2 강성은 이보다 10배 내지 1000배의 차이를 가지며, 낮은 것으로, 예를 들어, 104 Pa 이상이며, 107 Pa 미만이다.
한편, 본 발명의 접착제가 중립면 관점에서 접착 쉬트(1001)의 특정 영역에 UV 조사를 택한 이유를 이하에서 설명한다.
본 발명의 출원인은 접착제에 중립면을 구현하는 다른 예로 접착층을 이격 분할 패터닝하여, 패터닝된 접착층을 형성하는 바에 대해서도 실험을 진행하였다.
이하의 실험에서, 패터닝된 접착층은 재료를 동일하게 하며 종횡비를 달리하여 설계치와 형성된 패턴간의 변화를 살펴본 것이다. 여기서, 피착제는 백플레이트를 일면으로 하였다.
| 제 1 패턴형접착제 | 제 2 패턴형접착제 | 제 3 패턴형접착제 | |||||
| 백플레이트 | 패턴 | 백플레이트 | 패턴 | 백플레이트 | 패턴 | ||
| 설계치[D㎛](D:H) | [200] (1:0.25) | [150](1:0.33) | [100](1:0.5) | ||||
| 측정치 | D | 255 | 228 | 201 | 219 | 147 | 132 |
| H | 30 | 22 | 31 | 3.5 | 28 | 9.3 | |
| D:H | 1:0.11 | 1:0.1 | 1:0.15 | 1:0.02 | 1:0.19 | 1:0.07 | |
표 1의 'D'는 패턴의 임계적 특성(패턴의 수평 단면 중 가장 긴 길이)을 갖는 가로 변의 길이를 의미하며, 'H'는 패턴의 높이를 의미한다. 또한, 종횡비는 '종'은 높이(H)를, '횡'은 가로 변의 길이를 말한다. 그리고, 종횡비를 1:1 이상으로 늘린다고 할 때, 이는 가로 변과 높이를 같게 하거나 높이를 가로 변보다 크게 함을 의미한다.
종횡비를 1:1 이상으로 하여, 패턴의 높이를 패턴의 가로 변과 동일하거나 패턴의 높이를 패턴의 가로 변보다 크게 하는 것이 바람직하나, 패턴의 높이는 장치의 슬림화 관점에서 현실적인 제약이 있다. 표 1의 실험에서 파악할 수 있는 것은, 패턴의 종횡비를 크게 할수록, 설계치와 실제 형성된 패턴의 측정치의 변화가 큼을 알 수 있다.
실험에서는 패턴의 높이(H)의 설계치를 50㎛로 고정하였고, 패턴의 가로 변의 길이(D)를 변화시킨 것이다. 즉, 제 1 패턴형 접착제는 패턴의 가로 변의 길이(D)의 설계치를 200㎛로, 제 2 패턴형 접착제는 패턴의 가로 변의 길이(D)의 설계치를 150㎛로 하고, 제 3 패턴형 접착제는 패턴의 가로 변의 길이(D)의 설계치를 100㎛으로 변화시켜 각각 백플레이트과 패턴의 상면에서 관찰되는 가로 변의 길이와 높이의 측정치를 평가하였다.
이 실험을 통해, 패턴의 높이를 유사 수준으로 하고 패턴의 면적을 줄일 때, 패턴이 그 높이를 유지하지 못하고 압력에 휘거나 손상됨을 확인할 수 있었다.
한편, 여기서, 측정치 D, H의 수치가 각각 백플레이트측과 패턴 측에서 다르게 나타난 것으로, 백플레이트 측은 패턴과 접한 면에서의 패턴의 가로 변의 길이와 높이(두께)를 측정한 것이고, 패턴 측은 백플레이트와 닿지 않은 패턴의 상면의 가로 변의 길이와 높이(두께)를 측정한 것으로, 패턴이 원기둥과 같이 일정하게 형성되지 않았기 때문에, 각각 차이를 나타낸다.
그리고, 패턴형 접착제는 패턴들 사이의 공간이 빈 공간으로, 여기에 이물이 묻을 경우, 오염의 원인이 되었고, 또한, 패턴과 빈 공간은 비중 차로 광학적으로 다른 효과를 유발하여 패턴이 외부에서 식별되는 문제도 있다.
본 발명의 접착제는 상술한 패턴형 접착제를 문제점들을 개선할 수 있으며, 특히 접착 쉬트의 특성을 유지하며, 동시에 강성 차에 의한 복수 중립면의 확보로, 폴딩 동작이 반복될 때 신뢰성이 개선될 수 있으며, 먼지나 습기의 유입을 방지하여 접착제로서 안정적으로 유지할 수 있다.
이러한 패턴형 접착제를 한계를 해결하고자 본 발명의 접착제는 강성 차를 달리하는 영역을 구분하여 갖게 하여 중립면을 늘림과 동시에 제 1 영역(1100)들 사이의 영역에도 이보다 낮은 강성의 제 2 영역(1200)이 채워지게 하여 패턴형 접착제의 문제인 형상 지지력을 확보한 것이다.
이하, 본 발명의 접착제의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 접착제의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 6a와 같이, 기재(1010) 상에 일정의 제 2 강성을 갖는 접착 물질(1200)을 구비한다.
이어, 도 6b와 같이, 차광부(620) 사이에 개구부(610)를 갖는 마스크(600)를 준비한 후, 상기 접착 쉬트(1200)에 마스크(600)를 통해 UV를 조사하면, 조사된 영역이 물성적으로 변화하여 제 2 강성보다 큰 제 1 강성의 제 1 영역(1100)이 되며, 나머지는 UV가 조사되지 않은 부위는 원래의 접착 쉬트의 제 2 영역(1200)으로 기능하며, 제 1 영역(110)들 사이에 제 2 영역(1200)이 채워진 접착 쉬트(1001)가 기재(1010) 상에 남아있다.
한편, 상술한 UV 조사 처리로 물성을 변성시킬 때 접착 물질의 성질의 성분에 따라 UV 조사 세기를 정할 수 있으며, 중립면이 요구되는 스펙에 따라 제 1 영역의 분포와 개별 제 1 영역(1100)의 크기를 정할 수 있다.
기재(1010)로부터 접착 쉬트(1001)를 분리시켜, 도 6c와 같이, 접착 쉬트(1001)의 양면에 제 1, 제 2 이형 필름(1310, 1320)을 덮어 접착 쉬트(1001)을 보호하여, 접착제(1000)를 형성한다.
경우에 따라, 기재(1010)는 제 2 이형 필름(1320)으로 이용할 수도 있다.
이하, 본 발명의 접착제(1000)가 구현 가능한지는 다음의 표 2의 결과로 설명한다.
| 구분 | 제 2 영역 강성(at 25℃) | 제 1 영역 강성 after UV(at 70℃) |
| 제 1 시료 | 6.0 x 104 Pa | 5.2 x 106 Pa |
| 제 2 시료 | 2.7 x 104 Pa | 1.51 x 106 Pa |
| 제 3 시료 | 1.7 x 104 Pa | 9.7 x 105 Pa |
| 제 4 시료 | 1.3 x 104 Pa | 1.4 x 106 Pa |
표 2와 같이, 위의 시료들은 각각 UV 미처리시 제 2 영역의 강성을 갖는 상태에서, 70℃ 온도에 UV 처리를 수행하면, 제 4 시료는 107.69배로 강성이 상승했고, 제3 시료로 57.06배의 강성이 상승했고, 제 2 시료는 UV 처리시 55.9배의 강성의 변화를 갖고, 제 1 시료는 86.67배로 강성이 상승한 것으로, 실질적으로 영역별 UV 처리를 통해 강성 차의 변화를 얻는 것을 실험으로 확인하였다.
여기서, UV 처리시 요구되는 온도는 시료의 재료에 따라 변화할 수 있으며, 상온(25℃)에서 진행할 수도 있다. 그리고, 영역의 강성의 변화 속도는 각 시료에 포함되는 광개시제의 함량을 조절할 수도 있다.
그리고, 본 발명의 접착 쉬트(1001)는 상술한 UV 처리를 수행한 후에도 그 양면의 접착성이 손상되지 않고 유지되는 것으로, 단지 영역별 강성 차를 갖도록 변성된 것이다.
이하, 본 발명의 접착제(1000) 또는 접착 쉬트(1001)를 플렉서블 디스플레이에 적용하는 예를 설명한다.
도 7은 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 나타낸 평면도이며, 도 8은 도 7의 Ⅲ~Ⅲ' 선상의 단면도이다.
도 7 및 도 8과 같이, 본 발명의 플렉서블 디스플레이는, 표시 패널(100)과, 이와 대향하여 상기 표시 패널(100)을 하측에서 지지하는 백플레이트(200) 및 이들 사이에, 상술한 바와 같이 제 1, 제 2 영역(1100, 1200)이 강성에 따라 구분될 수 있는 접착 쉬트(1001)를 포함한다.
상기 접착 쉬트(1001)는 평면적으로 복수개로 이격되는 제 1 강성의 제 1 영역(1100)과 이보다 작은 강성을 가지며 상기 제 1 영역(1100) 사이에 채워지는 제 2 영역(1200)을 포함한다. 따라서, 표시 패널(100)과 백플레이트(200)을 폴딩 축을 따라 선상의 방향으로 폴딩 영역(FR)에서 접을 때, 강성 차를 갖고 영역이 구분되는 접착 쉬트(1001)가 폴딩시의 곡률에 따라 접히며, 이 때, 이격된 제 1 영역(1100)의 분포로 하나의 접착 쉬트(1001) 내에서도 복수 중립면 형성으로, 접힘시에 큰 변형량이 없어 원 상태로의 복귀가 용이하며, 빠른 속도로 회복할 수 있다.
한편, 본 발명의 플렉서블 디스플레이의 표시 패널(100)은 중앙에 복수개의 화소를 포함하는 액티브 영역(AA)과 상기 액티브 영역(AA)의 둘레를 둘러싸는 비표시 영역(NA)으로 구분된다.
또한, 표시 패널(100)은 기판(101), 액티브 영역(AA)에 구비된 각 서브 화소에, 박막 트랜지스터 및 유기 발광 다이오드를 포함한 어레이(110)와, 상기 박막 트랜지스터 및 유기 발광 다이오드를 봉지하는 봉지층(120)과, 상기 봉지층(120) 상에 구비되는 터치 전극 어레이(130) 및 상기 터치 전극 어레이(130)를 보호하는 커버층(140)을 포함한다.
상기 기판(101) 및 커버층(140)은 0.2mm 이하의 얇은 글래스 혹은 플라스틱 필름일 수 있으며, 폴딩 동작에도 크랙없이 유연하게 변형될 수 있다. 그리고, 기판(101)과 커버층(140)은 발광 방향과 어레이(110)를 형성하는 공정에서의 내열 특성을 고려하여 서로 다른 재질일 수 있다. 발광 방향이 상부일 때, 상기 커버층(140)은 투명한 폴리머로 이루어질 수 있으며, 상기 기판(101)은 유색 폴리 이미드로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 어레이(110)는 기판(101) 상에 성막되어 구비되는 복수층의 절연층, 금속층 및 반도체층을 포함하며, 각 층이 5000Å 이하의 얇은 두께로 폴딩 동작에도 변성되거나 크랙이 발생되지 않는다.
그리고, 봉지층(120)은 유기막 및 무기막이 교번 적층되어 이루어진 박막 적층체로 이루어지며, 상기 액티브 영역(AA) 형성된 어레이(110)를 상부뿐만이 아니라 측면까지 충분히 덮어 외부로부터의 습기가 외기가 어레이(110) 내로 침투됨을 방지할 수 있다. 즉, 봉지층(120)은 액티브 영역(AA)보다는 큰 크기로 기판(100) 상에 형성되며, 패드 전극(145)이 구비되는 일측을 제외하여 기판(101) 가장자리까지 형성될 수 있다. 또한, 봉지층(120)에 구비되는 유기막의 두께는 3㎛ 이하, 무기막은 1㎛ 이하로, 봉지층(120)의 총 두께는 대략 20㎛를 넘지 않으며, 상대적으로 두껍게 성막되는 유기막에 의해 봉지층(120)의 최상부는 평탄화될 수 있다.
그리고, 봉지층(120) 평탄한 최상부 표면에는 직접적으로 터치 전극 어레이(130)가 형성되거나 혹은 별도의 무기 보호막을 더 구비하여, 터치 전극 어레이(130)가 구비될 수 있다. 경우에 따라, 상기 커버층(140)의 내면측에 터치 전극 어레이(130)를 형성 후, 봉지층(120)의 표면에 이를 부착할 수도 있다.
그리고, 기판(101)은 일측이 봉지층(120)으로부터 노출된 패드부를 구비될 수 있으며, 상기 패드부에는 복수개의 패드 전극(145)이 배치되며, 이들 패드 전극(145)은 플렉서블 인쇄회로 기판(300)과 접속된다. 또한, 플렉서블 인쇄회로 기판(300)은 기판(101)의 하측으로 접혀져 최종적으로 커버 바텀(미도시)의 구조물 내에 수납될 수 있다.
한편, 도 8의 도면 상에는 백플레이트(200)는 기판(101)과 유사한 두께로 도시되어 있지만, 상대적으로 기판(101)의 하부를 지지하는 구성으로, 금속 성분을 주 성분으로 하며 전체 표시 패널(100)에 상당하거나 이보다 두꺼운 두께일 수 있다. 또한, 금속 재질과 두꺼운 두께로 인해 표시 패널(100) 대비 강성이 크기 때문에, 폴딩 영역(FR)에 대응하여 복수개의 개구부(미도시)를 구비하여 개구부가 구비된 영역이 일종의 스프링으로 작용하여 폴딩을 원활히 할 수 있다.
그리고, 백플레이트(200)의 개구부(미도시)를 포함한 코어층 상하부에 스킨층을 구비하여, 단차를 보상하고 외부의 충격으로부터 내부 코어층을 보호할 수 있다. 코어층은 강성을 갖는 금속층이며, 스킨층은 수지막 혹은 무기 절연막으로 코어층과 스킨층은 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 플렉서블 디스플레이에 있어서, 양 피착제로서, 표시 패널(100)과 백플레이트(200)들의 사이에 접착 쉬트(1001)가 위치한다. 접착 쉬트(1001)는 도 3 및 도 4의 접착제(1000)에서 제 1, 제 2 이형 필름(1310, 1320)이 양 피착제(100, 200)에 대응할 때 제거되며, 바로 접착 쉬트(1001)의 접착성을 갖는 제 1, 제 2 면과 표시 패널(100)과 백플레이트(200)간의 접착이 이루어진다.
한편, 도 8에 도시된 본 발명의 접착 쉬트(1001)는 커버층(140)과 터치 전극 어레이(130) 사이에도 구비되거나 다른 위치에 요구되는 접착층에도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 접착제는 제 1, 제 2 영역별 강성 차를 전체 영역에 구비하여 비단 폴더블 디스플레이 외에도 롤러블 디스플레이나 벤더블 디스플레이와 같이, 다양한 플렉서블 디스플레이에 적용 가능하며, 전체 두께가 같은 접착 쉬트의 특성을 유지하여, 폴딩/벤딩/롤링의 동작이 반복되어 특정 영역이 두드러지거나 손상되는 문제점이 방지된다.
경우에 따라, 폴더블 디스플레이나 벤더블 디스플레이와 같이, 특정 영역에만 고정되어 폴딩이나 벤딩이 반복되는 구조의 접착제로서, 해당 폴딩/벤딩 영역에만 제 1, 제 2 강성 차를 갖게 특정 영역의 처리를 국부적으로 행할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용효과에만 국한되지 않고, 여러 가지 변형된 예가 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 할 것이다.
100: 표시 패널 200: 백플레이트
300: 인쇄 회로 기판 600: 마스크
610: 개구부 620: 차광부
1000: 접착제 1001: 접착 쉬트
1010: 기재 1100: 제 1 영역
1200: 제 2 영역 1310: 제 1 이형 필름
1320: 제 2 이형 필름
300: 인쇄 회로 기판 600: 마스크
610: 개구부 620: 차광부
1000: 접착제 1001: 접착 쉬트
1010: 기재 1100: 제 1 영역
1200: 제 2 영역 1310: 제 1 이형 필름
1320: 제 2 이형 필름
Claims (9)
- 서로 대향된 제1 면과 제 2 면을 갖고, 상기 제 1 면과 제 2 면 사이에 제 1 강성을 갖는 복수개의 제 1 영역과, 상기 제 1 영역들 사이에 위치하며 상기 제 1 강성보다 작은 제 2 강성을 갖는 단일의 제 2 영역을 포함한 접착 쉬트; 및
상기 제 1 면과 제 2 면에 각각 부착된 제 1 이형 필름 및 제 2 이형 필름을 포함하고,
상기 복수개의 제 1 영역들은 폴딩 축을 따른 제 1 방향에서 제 1 간격으로 이격 배치되고, 상기 폴딩 축에 교차한 제 2 방향에서 제 2 간격으로 이격 배치된 접착제. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 강성은 상기 제 2 강성과 10 내지 1000배 차이를 갖는 접착제. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 면과 제 2 면은 접착성을 갖는 접착제. - 제 2항에 있어서,
상기 복수개의 제 1 영역은 각각 동일한 다면체 또는 원기둥이며,
상기 제 1 영역과 제 2 영역은 동일 높이를 갖는 접착제. - 제 4항에 있어서,
상기 폴딩 축을 따른 상기 제 1 방향에서, 상기 복수개의 제 1 영역의 각각의 종횡비는 1:1 이상인 접착제. - 제 4항에 있어서,
상기 폴딩 축을 따른 상기 제 1 방향에서, 상기 제 1 영역들 사이의 상기 제 1 간격보다 상기 제 1 영역의 길이가 길고,
상기 제 1 영역들 각각은 상기 제 2 방향보다 상기 제 1 방향에서 더 긴 접착제. - 박막 트랜지스터와 유기 발광 다이오드 어레이 및 이들을 봉지하는 봉지층을 포함한 표시 패널;
상기 표시 패널과 대면하며, 폴딩 영역과 비폴딩 영역으로 구분된 백플레이트; 및
상기 표시 패널과 백플레이트의 사이에, 제 1 항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 접착제를 포함한 플렉서블 디스플레이. - 제 7항에 있어서,
상기 접착제의 복수개의 제 1 영역들은 상기 표시 패널 및 백플레이트와 동일한 폴딩부에 구비된 플렉서블 디스플레이. - 제 7항에 있어서,
상기 표시 패널 상에 커버 글래스와,
상기 표시 패널과 커버 글래스 사이에, 상부 접착제로서, 제 1 항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 접착제를 더 포함한 플렉서블 디스플레이.
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