KR20170071047A - 플렉서블 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베젤의 크기를 줄여 미감이 증진된 플렉서블 표시 장치를 제공하는 것으로, 표시 영역 및 비표시영역을 포함하고, 상기 비표시영역 내에 벤딩 영역이 구비된 기판, 상기 기판 상의 비표시 영역에 구비된 링크 배선, 상기 기판 상의 벤딩 영역에 구비되며 콘택홀을 통해서 상기 배선과 연결된 벤딩 연결 배선을 포함하고, 상기 벤딩 연결 배선은 중립면에 위치할 수 있다.

Description

플렉서블 표시장치{FLEXIBLE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 플렉서블 표시장치에 관한 것이다.
최근 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 표시장치가 개발되어 각광받고 있다. 이와 같은 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출 표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device: ELD), 유기발광소자(Organic Light Emitting Diodes: OLED) 등을 들 수 있다.
이중 유기발광소자를 이용한 유기발광 표시장치는, 표시 패널에 구비되는 유기발광소자가 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 가지며, 또한 스스로 빛을 내는 자체발광형이기 때문에 명암비가 좋고, 초박형 디스플레이 구현이 가능하다는 장점이 있다. 또한 응답 시간이 수 마이크로초 정도로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적인 특성이 있다.
근래에는 휴대성이 용이하고 다양한 형태의 구성이 가능하며, 파손 방지 등의 다양한 목적을 구현하기 위해 평판 표시장치를 플렉서블 표시장치(Flexible Display Device)로 구현하기 위한 많은 노력이 이루어지고 있다. 예를 들면 액정 표시장치와 유기발광 표시장치를 플라스틱과 같은 플렉서블한 기판에 배치함으로써 플렉서블 액정표시장치와 플렉서블 유기발광 표시장치를 제작할 수 있게 된다.
다만 플렉서블 표시장치의 구부릴 수 있는 특성을 위해, 플렉서블한 기판 이외에 표시장치 내부 소자들의 벤딩(Bending) 특성에 대한 개발이 요구되고 있다.
또한 이러한 플렉서블한 특성을 표시장치에 적용하여 화상이 구현되지 않는 베젤(Bezel)부에 해당하는 영역을 구부려서, 베젤의 폭을 최소화하는 베젤 벤딩(Bezel Bending) 기술이 소개되고 있다.
도 1은 베젤 벤딩 이용한 일반적인 플렉서블 표시장치를 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1의 A영역에 대한 확대이고, 도 3은 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도이고, 도 4는 도 3의 벤딩 영역이 벤딩된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 4을 참조하면, 베젤 벤딩 이용한 일반적인 플렉서블 표시장치는 표시 영역(1), 비표시 영역(2), 벤딩 영역(3), GIP 영역(4) 및 구동부(5)를 포함한다.
상기 표시 영역(1)은 화상이 구현되는 영역을 말하고 상기 비표시 영역(2)은 화상이 구현되지 않는 영역을 말한다. 상기 비표시 영역(2)의 일부는 구부러진 형태의 벤딩 영역(3)을 포함한다. 상기 GIP 영역(4)은 TFT 기판 형성 시 게이트 구동 회로가 표시 패널 내부에 위치하는 영역이다.
이러한 표시 영역(1)과 비표시 영역(2)은 기판(25), 폴리이미드층(24), 멀티 배리어층(23), 무기층(22), 게이트 절연층(20), 층간 절연층(21), 패시베이션층(20)을 포함한다.
여기서 표시 영역(1)상에는 박막 트랜지스터층(T), 평탄화층(30), 애노드 전극(40)과 보조 전극(50)이 형성되어 있다.
상기 애노드 전극(40)과 보조 전극(50) 상에는 뱅크(60)가 형성되어 화소 영역이 정의되고, 상기 뱅크(60)에 의해 정의된 화소 영역 내에는 유기 발광층(70)이 형성되어 있고, 상기 유기 발광층(70) 상에는 캐소드 전극(80)이 형성되어 있다.
이와 같은 일반적인 플렉서블 표시장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 비표시 영역(2)의 일부에 해당하는 베젤을 최소화 하기 위해 벤딩 영역(3)이 구부러진 형태를 갖는다. 이때, 상기 박막 트랜지스터층(T)으로부터 연결된 드레인 전극(16)에 크랙(Crack)이 발생 될 수 있다. 따라서 일반적인 플렉서블 표시장치는 이와 같은 크랙을 저감할 수 있는 구조로 도 2의 패턴과 같은 형상의 배선을 사용한다.
다만 이 경우 상기 드레인 전극(16)이 중립면(Neutral Plane)에 위치하지 않아서 드레인 전극(16)에 발생하는 크랙을 완전히 방지하지는 못한다.
또한 이 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 배선간 거리(P)와 배선의 폭(L)으로 인해 고해상도 표시장치에 적용이 불가능한 단점이 있다. 고해상도 표시장치의 경우 배선들이 상대적으로 많아지는데 이러한 배선의 거리(P)와 폭(L)이 차지하는 면적으로 배선 설계의 제약이 따르기 때문이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 벤딩 영역의 배선의 크랙을 방지할 수 있는 플렉서블 표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한 직선 배선을 이용하여 고해상도 플렉서블 표시장치를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.
또한 비표시 영역의 베젤을 최소화하여 미감이 증진된 플렉서블 표시장치를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치는 표시 영역 및 비표시영역 및 상기 비표시영역 내에 벤딩 영역이 구비된 기판을 포함하고, 상기 기판 상의 비표시 영역에 구비된 링크 배선을 포함하고, 상기 기판 상의 벤딩 영역에 구비되며 콘택홀을 통해서 상기 배선관 연결된 벤딩 연결 배선을 포함하고, 상기 벤딩 연결 배선은 중립면에 위치할 수 있다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 벤딩 영역의 배선의 크랙을 방지할 수 있는 플렉서블 표시장치를 얻을 수 있다.
둘째, 직선 배선을 이용하여 고해상도 플렉서블 표시장치를 얻을 수 있다.
셋째, 비표시 영역의 베젤을 최소화하여 미감이 증진된 플렉서블 표시장치를 얻을 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 효과 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 플렉서블 표시장치의 정면도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 A영역의 확대도이다
도 3은 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도이다.
도 4는 일반적인 플렉서블 표시장치가 벤딩된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 정면도를 나타낸다.
도 6은 도 5의에 도시된 선 II-II'의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 중립면을 나타내는 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 두께를 결정하기 위한 실험을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치가 벤딩된 모습을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제 1, 제 2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 정면도를 나타내고, 도 6은 도 5에 도시된 선 II-II'의 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 따른 플렉서블 표시장치는 표시 영역(1)과 비표시 영역(2), 구동 필름(5) 및 GIP 영역(4)을 포함하고, 상기 비표시 영역(2)는 벤딩 영역(3)을 포함한다. 먼저 표시 영역(1)에 대해 설명하고 비표시 영역(2)과 벤딩 영역(3)을 설명하기로 한다.
상기 표시 영역(1)은 기판(210)상 제 1 버퍼층(220), 무기막층(230), 제 2 버퍼층(240), 멀티 버퍼층(250), 박막 트랜지스터(T), 패시베이션층(270), 평탄화층(180), 애노드 전극(185), 보조 전극(190), 뱅크층(200), 유기발광층(203), 캐소드 전극(207)을 포함하여 이루어진다.
상기 기판(210)은 플라스틱 필름(plastic film)일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(210)은 TAC(triacetyl cellulose) 또는 DAC(diacetyl cellulose) 등과 같은 셀룰로오스 수지(Cellulose resin), 노르보르넨 유도체(Norbornene derivatives) 등의 COP(cyclo olefin polymer), COC(cyclo olefin copolymer), PMMA(poly(methylmethacrylate) 등의 아크릴 수지(acrylic resin), PC(polycarbonate), PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene) 등의 폴리올레핀(polyolefin), PVA(polyvinyl alcohol), PES(poly ether sulfone), PEEK(polyetheretherketone), PEI(polyetherimide), PEN(polyethylenenaphthalate), PET(polyethyleneterephthalate) 등의 폴리에스테르(polyester), PI(polyimide), PSF(polysulfone), 또는 불소 수지(fluoride resin) 등을 포함하는 시트 또는 필름일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 제 1 버퍼층(220)은 기판(210) 상면에 배치되며, PI(polyimide)로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서 상기 제 1 버퍼층(220)은 중립면으로 구성하기 위한 일요소이기 때문에 벤딩 영역(3)에서 자세히 설명하기로 한다.
상기 무기막층(230)은 산화물 및 질화물 포함하는 물질로 이루어질 수 있고, SiNx, SiOx, TiOx, AlOx, IGO, IZO, IGZO 등의 무기재료로 이루어질 수 있다. 이러한 무기층(230)은 내부로 수분이 투습되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 제 2 버퍼층(240)은 기판(210) 상면에 배치되며, PI(polyimide)로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서 상기 제 2 버퍼층(240)은 중립면으로 구성하기 위한 일요소이기 때문에 벤딩 영역에서 자세히 설명하기로 한다.
상기 멀티 버퍼층(250)은 Si, Al, Ba, Mo, Cu, Mo, Ti, Zn 등 금속 물질의 산화/질화물 포함무기물질로 이루어질 수 있다. 상기 박막 트랜지스터(T)의 제조 공정 중 고온 공정시 상기 기판(210) 상에 함유된 물질이 박막 트랜지스터(T)로 확산되는 것을 차단하는 역할을 한다. 또한, 상기 멀티 버퍼층(250)은 본 외부의 수분이나 습기가 투명 플렉서블 표시장치의 내부로 침투하는 것을 방지하는 역할도 수행할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터층(T)은 액티브층(110), 게이트 절연막(120), 게이트 전극(130), 층간 절연막(140), 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)을 포함하여 이루어진다.
상기 액티브층(110)은 상기 게이트 전극(130)과 중첩되도록 상기 기판(105) 상에 형성된다. 상기 액티브층(110)은 실리콘계 반도체 물질로 이루어질 수도 있고 산화물계 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 도시하지는 않았지만, 상기 기판(105)과 상기 액티브층(110) 사이에 차광막이 추가로 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 기판(105)의 하면을 통해서 입사되는 외부광이 상기 차광막에 의해서 차단됨으로써 상기 액티브층(110)이 외부광에 의해서 손상되는 문제가 방지될 수 있다.
상기 게이트 절연막(120)은 상기 액티브층(110) 상에 형성된다. 상기 게이트 절연막(120)은 상기 액티브층(110)과 게이트 전극(130)을 절연시키는 기능을 수행한다. 상기 게이트 절연막(120)은 무기 절연 물질 예를 들어, 실리콘 산화막(SiOX), 실리콘 질화막(SiNX), 또는 이들의 다중막으로 이루어질 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 게이트 절연막(120)은 상기 영역(PA)까지 연장될 수 있다.
상기 게이트 전극(130)은 상기 게이트 절연막(120) 상에 형성된다. 상기 게이트 전극(130)은 상기 게이트 절연막(120)을 사이에 두고 상기 액티브층(110)과 중첩되도록 형성된다. 상기 게이트 전극(130)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층일 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 층간 절연막(140)은 상기 게이트 전극(130) 상에 형성된다. 상기 층간 절연막(140)은 상기 게이트 절연막(120)과 동일한 무기 절연 물질 예를 들어, 실리콘 산화막(SiOX), 실리콘 질화막(SiNX), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)은 상기 층간 절연막(140) 상에서 서로 마주하도록 형성된다. 전술한 게이트 절연막(120)과 층간 절연막(140)에는 상기 액티브층(110)의 일단 영역을 노출시키는 제 1 콘택홀(CH1) 및 상기 액티브층(110)의 타단 영역을 노출시키는 제 2 콘택홀(CH2)이 구비되어 있고, 상기 소스 전극(150)은 상기 제 2 콘택홀(CH2)을 통해서 상기 액티브층(110)의 타단 영역과 연결되고, 상기 드레인 전극(160)은 상기 제 1 콘택홀(CH1)을 통해서 상기 액티브층(110)의 일단 영역과 연결된다. 또한 상기 소스 전극(150)은 비표시 영역(2)까지 연장되어 제 1 링크 배선(151)과 연결될 수 있다.
이상과 같은 박막 트랜지스터층(T)의 구성은 도시된 구조로 한정되지 않고, 당업자에게 공지된 구성으로 다양하게 변형 가능하다. 예로서, 도면에는 게이트 전극(130)이 액티브층(110)의 위에 형성되는 탑 게이트 구조(Top Gate) 구조를 도시하였지만, 게이트 전극(130)이 액티브층(110)의 아래에 형성되는 바텀 게이트 구조(Bottom Gate) 구조로 이루어질 수도 있다.
상기 패시베이션층(270)은 상기 박막 트랜지스터층(T) 상에, 보다 구체적으로는, 상기 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)의 상면 상에 형성되어 있다. 상기 패시베이션층(270)은 상기 박막 트랜지스터층(T)을 보호하는 기능을 하며, 이와 같은 패시베이션층(270)은 무기 절연 물질 예를 들어, 실리콘 산화막(SiOX) 또는 실리콘 질화막(SiNX)으로 이루어질 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 평탄화층(180)은 상기 패시베이션층(270) 상에 형성된다. 상기 평탄화층(180)은 상기 박막 트랜지스터(T)가 구비되어 있는 상기 기판(210) 상부를 평탄하게 해주는 기능을 수행한다. 상기 평탄화층(180)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기 절연물로 이루어질 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 애노드 전극(185)은 상기 평탄화층(180) 상에 형성되어 있다. 전술한 패시베이션층(270)과 평탄화층(180)에는 상기 소스 전극(150)을 노출시키는 제 3 콘택홀(CH3)이 구비되어 있으며, 상기 제 3 콘택홀(CH3)을 통하여 상기 소스 전극(150)과 상기 애노드 전극(185)이 연결된다.
상기 보조 전극(190)은 애노드 전극(185)과 동일한 층에 형성된다. 이러한 보조 전극(190)은 후술한 캐소드 전극(207)의 저항을 줄이는 역할을 한다.
상기 뱅크층(200)은 상기 평탄화층(180)의 일면과 애노드 전극(185)의 양측 가장자리 부근 및 보조전극(190)의 양측 가장자리 부분에 형성된다, 이러한 뱅크층(200)은 패시베이션층(270)과 평탄화층(180)에서 소스 전극(150)을 노출시키는 제 3 콘택홀(CH3)을 포함한다. 이렇게 뱅크층(200)은 수분이 투명 플렉서블 표시장치 내부로 투습되는 것을 방지할 수 있다. 이와 같은 뱅크층(200)은 폴리이미드 수지(polyimide resin), 아크릴 수지(acryl resin), 벤조사이클로뷰텐(BCB) 등과 같은 유기절연물로 이루어질 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 유기발광층(203)은 도시하지는 않았지만, 정공 주입층, 정공 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층, 및 전자 주입층이 차례로 적층된 구조로 형성될 수 있다. 다만, 상기 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 하나 또는 둘 이상의 층은 생략될 수 있다. 상기 유기 발광층은 화소 별로 동일한 색, 예로서 백색(white)의 광을 방출하도록 형성될 수도 있고, 화소 별로 상이한 색, 예로서, 적색, 녹색, 또는 청색의 광을 방출하도록 형성될 수도 있다.
상기 캐소드 전극(207)은 상기 유기 발광층(203) 상에 형성되어 있다. 상기 캐소드 전극(207)은 광이 방출되는 면에 형성되기 때문에 투명한 도전물질로 이루어진다. 상기 캐소드 전극(207)은 투명한 도전물질로 이루어지기 때문에 저항이 높게 되고, 따라서 상기 캐소드 전극(207)의 저항을 줄이기 위해서 상기 캐소드 전극(207)은 상기 보조 전극(190)과 연결된다. 상기 캐소드 전극(207)은 스퍼터링(Sputtering)과 같은 증착 물질의 직진성이 좋지 않은 증착 공정을 통해 형성할 수 있다.
도면에 도시되지는 않았으나, 상기 캐소드 전극(207) 상에는 밀봉층(encapsulation layer)이 추가로 형성되어 수분의 침투를 방지할 수 있다. 상기 밀봉층은 당업계에 공지된 다양한 재료가 이용될 수 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 상기 캐소드 전극(207) 상에 각 화소별로 컬러 필터가 추가로 형성될 수도 있으며, 이 경우에는 상기 유기 발광층(203)에서 화이트(white) 광이 발광될 수 있다.
다음 상기 GIP영역(4)은 상기 표시 영역(1)과 대응되게 각 층들이 형성되어 있고, GIP 영역(4)에는 상기 게이트 절연막(202) 상에 다수개의 구동소자(미도시) 및 전원배선(미도시)이 형성된다. 또한 GIP 영역(4)내의 무기막층(230)에는 후술한 벤딩 연결 배선(280)과 동일한 공정에 의해 동일한 층에 형성되는 차광층(Light Shield)이 구비될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 상기 차광층은 표시 영역(1), 비표시 영역(2), GIP 영역(4) 중 어느 한 영역에 형성될 수 있다.
다음 상기 구동 필름(5)은 상기 비표시 영역(2)과 평행하게 배열되어, 화상을 구현하기 위한 전기적 신호를 표시 영역에 전달한다. 상기 구동 필름(5)은 후술할 제 2 링크 배선(143)과 연결된다. 즉 이러한 구동 필름(5)의 끝단에는 외부 시스템(미도시)과 접속될 수 있도록 회로 패드(미도시)가 형성될 수 있으며, 이를 통해 표시 영역(1)과 외부시스템이 전기적으로 연결되게 된다.
다음 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 비표시 영역(2)과 벤딩 영역(3)에 대해서 상세히 설명한다. 여기서 표시 영역(1)과 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 비표시 영역(2)과 벤딩 영역(3)은 추가적으로 제 4 콘택홀(CH4), 제 5 콘택홀(CH5), 벤딩 연결 배선(280), 제 1 링크 배선(151) 및 제 2 링크 배선(153)을 포함하여 이루어진다. 또한 상기 비표시 영역(2)내의 무기막층(230)에는 벤딩 연결 배선(280)과 동일한 공정에 의해 동일한 층에 형성되는 차광층(Light Shield)이 구비될 수 있다.
상기 제 1 링크 배선(151)은 표시 영역의 소스 전극(150)이 연장되어 벤딩 영역의 벤딩 연결 배선(280)의 일단과 제 4 콘택홀(CH4)을 통해 전기적으로 연결된다. 이러한 벤딩 연결 배선(280)의 타단은 제 4 콘택홀(CH5)을 통해 패드부와 연결된 제 2 링크 배선(153)과 연결된다. 또한 상기 제 1 링크 배선(151) 및 제 2 링크 배선(153)은 서로 평행하게 배열될 수 있다.
상기 벤딩 연결 배선(280)은 무기막층(230)에 의해 둘러쌓이도록 배치된다. 또한 상기 무기막층(230)은 제 1 버퍼층(220)과 제 2 버퍼층(240) 사이에 위치한다.
상기 제 1 버퍼층(220)과 제 2 버퍼층(240)은 상기 무기막층(230)을 사이에 두고 동일한 두께의 폴리이미드로 형성될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, TAC(triacetyl cellulose) 또는 DAC(diacetyl cellulose) 등과 같은 셀룰로오스 수지(Cellulose resin), 노르보르넨 유도체(Norbornene derivatives) 등의 COP(cyclo olefin polymer), COC(cyclo olefin copolymer), PMMA(poly(methylmethacrylate) 등의 아크릴 수지(acrylic resin), PC(polycarbonate), PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene) 등의 폴리올레핀(polyolefin), PVA(polyvinyl alcohol), PES(poly ether sulfone), PEEK(polyetheretherketone), PEI(polyetherimide), PEN(polyethylenenaphthalate), PET(polyethyleneterephthalate) 등으로 이루어질 수 있다.
이와 같이 일반적인 플렉서블 표시장치와 달리 제 1 및 제 2 버퍼층(220, 240)을 사이에 두고 제 1 및 제 2 링크 배선(151, 153)이 연결되는 벤딩 연결 배선(280)을 배치함으로 직선 배선 구조를 갖는 고해상도 플렉서블 표시장치를 얻을 수 있다.
이러한 벤딩 연결 배선(280)은 제 1 버퍼층(220)과 제 2 버퍼층(240)으로 사이에 배치되어서 벤딩 연결 배선(280)에 중립면(Neutal Plane)이 형성된다. 중립면은 굽힘 모멘트(bending moment)가 가해질 때 늘어나거나 줄어들지 않고 본래의 길이를 유지하면서 구부러지기만을 하는 면을 말한다. 즉 벤딩 시 인장 응력과 압축 응력이 가해지는데, 이러한 인장 응력과 압축 응력이 상쇄되어 굽힙면에 가해지는 힘이 최소가 되는 면을 말한다.
또한 물체에 굽힘 모멘트를 가했을 때에 생기는 중립면(NP)은 그 물체의 가운데 형성된다. 따라서 배선을 사이에 두고 그 위아래가 서로 동일한 두께를 가지고, 최대한 동일한 물성을 갖는 구성으로 배치하면, 플렉서블 표시장치에 굽힘 모멘트가 가해졌을 때에 생기는 중립면(NP)이 보호하고자 하는 배선을 형성되게 된다.
이하 도면 7을 참조하여 본 발명의 플렉서블 표시장치의 제 1 및 제 2 버퍼층(220, 240)과 벤딩 연결 배선(280)에 형성된 중립면에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치가 벤딩 영역에서 형성되는 중립면을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 7에 도시된 벤딩 연결 배선(280)에 중심에는 중립면(NP)이 형성되어 있다. 이때, 상하 수직으로 도시된 점선에서부터 이에 대각선으로 접하는 직선으로 화살표 방향의 힘이 전달된다. 이때, 중립면(NP)을 기준으로 상부에 있는 화살표는 인장 응력을 나타내고, 중립면(NP)을 기준으로 하부에 있는 화살표는 압축 응력을 나타낸다. 이러한 인장 응력과 압축 응력이 반복해서 가해지거나, 파괴 강도 이상의 응력이 가해지면, 플렉서블 표시장치 내부에 형성된 배선이 손상되거나 단선될 수 있다.
이에 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치에서는 베젤을 최소화 하면서 벤딩 영역(3)에 위치하는 상기 벤딩 연결 배선(280)의 손상을 방지하기 위해, 벤딩 연결 배선(280)상에 중립면이 위치하도록 벤딩 영역(3)상의 각 층의 두께를 결정할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 기판 및 버퍼층의 두께를 결정하기 위한 실험을 나타낸다. 도 8c는 상기 실험을 토대로 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 각 층의 두께를 설정한 모습을 나타낸다.
도 8a 및 도 8b의 그래프의 X축은 중립면이 나타나는 거리를 의미하고, Y축은 각각 응력(stress)과 변형률(strain)을 나타낸다. 이러한 시뮬레이션을 통한 해석방법은 영률(Young's Modulus; E), 푸아송비(Poisson's ratio; v), 두께(thickness; d), 힘(Strain; ε) 및 총 두께(Layer Total Thickness; h)에 관한 중립면 이론에 근거한다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 기판의 두께를 포함하여 벤딩 연결 배선(280)까지의 총 두께가 60.1㎛ 내지 60.2㎛를 가질 때, 벤딩 연결 배선(280) 상에 중립면이 형성될 수 있다. 즉 기판을 포함하여 벤딩 연결 배선(280)까지의 총 두께가 60.1㎛ 내지 60.2㎛이 되는 지점에 보호하여 할 배선을 배치할 경우, 작용하는 힘이 최소가 된다. 따라서 이 지점을 타겟 포인트로 하여 벤딩 연결 배선(280)을 배치하게 된다.
도 8c를 참조하면, 기판(210)의 두께가 50㎛, 제 1 버퍼층(220)의 두께가 10㎛, 무기막층(230)의 두께가 0.1㎛, 제 2 버퍼층(240)의 두께가 10㎛, 멀티 버퍼층(250)의 두께가 1.2㎛로 설계되고 상기 벤딩 연결 배선(280)이 무기막층(230)에 배치하였을 때, 중립면이 벤딩 연결 배선(280)상에 형성될 수 있다. 즉 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 각 층의 두께가 도 8c에 나타난 두께를 가질 때, 중립면이 벤딩 연결 배선(280)에 형성되어, 벤딩 시에도 벤딩 연결 배선(280)에 손상이나 단선이 발생하지 않는다. 다만 상기 두께는 일 실시예를 나타낸 것이며 기판의 두께나 물성, 제 1 및 제 2 버퍼층(220, 240)의 두께나 물성에 따라 중립면이 나타나는 위치가 달라질 수 있다. 따라서 해당 기술 분야에 종사하는 자에게 용이하게 설계 가능한 두께 수치를 이용하여 원하는 중립면을 설계할 수 있다. 예를 들어 상기 제 1 및 제 2 버퍼층(220, 240)을 동일한 두께를 가지며, 동일한 물성을 갖도록 설계될 수 있다.
또한 상기 벤딩 영역(3)은 도 7에 도시된 바와 같이 에칭을 통해 섬 패턴(island pattern) 이 형성되어 있다. 이러한 패턴 구조는 무기막 단층 구조에 비해 응력의 집중도를 완화할 수 있어 크랙 이슈 발생을 저감시킬 수 있다. 도면에는 하나의 섬 패턴 구조로 도시하였지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 에칭을 통해 복수 개의 섬 패턴 구조를 이룰 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 벤딩 영역이 벤딩된 모습을 나타내는 도면이다.
도 9에서 알수 있듯이, 상기 벤딩 영역(3) 내의 벤딩 연결 배선(280)상에 압축 응력과 인장 응력의 합력이 상쇄되는 중립면이 형성되어 벤딩 연결 배선(280)에 손상이나 도선이 발생하지 않는다. 또한 본 발명에 따른 플렉서블 표시장치의 벤딩 연결 배선(280)은 직선 배선 구조를 이룸으로써 배선간 간격이 줄어드는 고해상도 플렉서블 표시장치에 사용될 수 있다. 또한 도면에 도시된 바와 같이, 벤딩 영역(3)이 구부러져서 비표시 영역(2)에 해당하는 플렉서블 표시장치의 베젤부가 얇아질 수 있어, 미감이 증진된 플렉서블 표시장치를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
T: 박막 트랜지스터 250: 멀티 버퍼층
180: 평탄화층 185: 애노드 전극
190: 보조 전극 200: 뱅크층
203: 유기발광층 207: 캐소드 전극
210: 기판 220: 제 1 버퍼층
230: 무기막층 240: 제 2 버퍼층
270: 패시베이션층

Claims (10)

  1. 표시 영역 및 비표시영역을 포함하고, 상기 비표시영역 내에 벤딩 영역이 구비된 기판;
    상기 기판 상의 비표시 영역에 구비된 링크 배선; 및
    상기 기판 상의 벤딩 영역에 구비되며 콘택홀을 통해서 상기 배선과 연결된 벤딩 연결 배선을 포함하고, 상기 벤딩 연결 배선은 중립면에 위치하는, 플렉서블 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 벤딩 연결 배선을 둘러싸고 있는 무기막층을 추가로 포함하는 플렉서블 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기막층의 하면에 구비된 제 1 버퍼층 및 상기 무기막층의 상면에 구비된 제 2 버퍼층을 추가로 포함하는 플렉서블 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 버퍼층과 상기 제 2 버퍼층은 서로 동일한 물질 및 동일한 두께로 이루어진, 플렉서블 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 버퍼층 위에 구비된 투습방지층을 추가로 포함하여 이루어진 플렉서블 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 영역 및 상기 비표시영역 중 적어도 하나의 영역에는 박막 트랜지스터의 액티브층으로 광이 입사되는 것을 방지하기 위한 차광층이 추가로 구비되어 있고,
    상기 벤딩 연결 배선은 상기 차광층과 동일한 물질 및 동일한 층에 구비되어 있는 플렉서블 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 링크 배선은 상기 표시 영역 내의 배선과 연결되는 제 1 링크 배선 및 상기 비표시 영역 내의 패드와 연결되는 제 2 링크 배선을 포함하고,
    상기 제 1 링크 배선과 상기 제 2 링크 배선은 평행하게 배열되어 있고,
    상기 벤딩 연결 배선은 상기 제 1 링크 배선 및 상기 제 2 링크 배선과 각각 연결되어 있는 플렉서블 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 링크 배선에 연결되는 구동 필름을 추가로 포함하고,
    상기 구동 필름은 상기 기판에 평행하게 배열되는 플렉서블 표시장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 버퍼층과 제 2 버퍼층은 폴리이미드로 이루어진, 플렉서블 표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 투습 방지층 상면에 액티브 및 상기 액티브 버퍼층 상면에 패시배이션층을 포함하는, 플렉서블 표시장치.
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