KR20220085201A - 플렉서블 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플렉서블 표시 장치에 관한 발명으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치는 폴딩 영역 및 비폴딩 영역을 포함하는 표시 패널 및 표시 패널 하부에서 표시 패널을 지지하고, 폴딩 영역에 대응하여 하면에 복수의 홈을 구비하는 베이스층 및 복수의 홈의 적어도 일부를 채우는 충진재를 포함하는 백 플레이트(back plate)를 포함하고, 충진재는 금속 섬유(metal fiber)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 플레이트 탑, 플레이트 바텀, 댐핑층과 같은 구성요소를 구비하지 않으면서 내충격성 등의 기계적인 물성을 만족하고, 표시 장치의 두께가 최소화되어 폴딩 특성 및 신뢰성이 크게 향상됨에 따라 종래 대비 곡률이 높은 플렉서블 표시 장치를 용이하게 구현할 수 있다.
Description
본 발명은 플렉서블 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기계적인 물성이 우수하면서도 외관 품질이 향상되고 폴딩 신뢰성이 개선된 플렉서블 표시 장치에 관한 것이다.
최근 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 표시장치(Display Device)가 개발되고 있다. 이러한 표시 장치의 구체적인 예로 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display device: FED), 유기 발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED) 등을 들 수 있다.
한편, 표시 장치의 형태나 크기를 다양화하기 위한 노력이 계속되고 있다. 예를 들어, 곡면를 갖는 커브드 형태의 표시 장치, 휘거나 구부려도 표시 성능을 그대로 유지할 수 있는 플렉서블 표시 장치 등 다양한 형상을 갖는 표시 장치가 지속적으로 개발되고 있다. 플렉서블 표시 장치의 표시 패널은 플렉서블 기판을 사용하는데, 이의 쳐짐을 방지하고 외부 이물 및 충격으로부터 표시 패널을 보호하기 위해 표시 패널 하부에 백 플레이트와 같은 지지 부재가 배치된다.
종래의 지지 부재는 백 플레이트와 플레이트 탑 및 플레이트 바텀을 포함하는 플레이트 어셈블리로 구성되고, 이들 각각의 레이어를 합착하기 위해 접착층이 배치된다. 이로 인해 지지 부재의 두께가 두꺼우며, 이 경우 폴딩 시 지지 부재에 가해지는 스트레스가 상당하여 폴딩 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 목적하는 곡률을 구현하기 위해 백 플레이트 및/또는 플레이트 어셈블리의 적어도 일부 영역에 개구 패턴을 형성하였다. 이러한 개구 패턴이 사용자에게 시인되어 외관 품질을 저하시키는 문제점이 있었다. 또한, 내충격성을 확보하기 위해 폼 구조의 댐핑층이 최하부에 배치하였으나, 이 경우 폴딩 시 표면의 눌림(dent)이나 천공(puncture)으로 인한 불량이 발생하였다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 강성을 높게 유지하면서도 표시 장치의 두께를 크게 저감할 수 있는 백 플레이트를 포함하는 플렉서블 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 종래 대비 높은 곡률을 가지면서 폴딩 신뢰성, 내충격성 등이 우수하고 외관 품질이 우수한 플렉서블 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 폴딩 영역에 형성되는 패턴의 시인성을 감소시키고 폴딩 시 음각 패턴 부분에 집중되는 스트레스를 분산시켜 반복적인 폴딩 시 파단이나 소성변형이 발생되지 않는 플렉서블 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치는 폴딩 영역 및 비폴딩 영역을 포함하는 표시 패널 및 표시 패널 하부에서 표시 패널을 지지하고, 폴딩 영역에 대응하여 하면에 복수의 홈을 구비하는 베이스층 및 복수의 홈의 적어도 일부를 채우는 충진재를 포함하는 백 플레이트(back plate)를 포함하고, 충진재는 금속 섬유(metal fiber)를 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치는 백 플레이트에 개구 패턴이 아닌 홈 패턴을 형성하여 폴딩 스트레스를 효과적으로 완화시키면서도 패턴의 시인성을 감소시켜 외관 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 복수의 홈에 금속 섬유를 충진하여 폴딩 시 음각 패턴부에 집중되는 스트레스를 분산시키고, 백 플레이트의 강성을 향상시킬 수 있다. 또한, 복수의 홈이 금속 섬유로 충진됨에 따라 폴딩 스트레스를 효과적으로 완화시킬 수 있고, 반복적인 폴딩 시에도 파단이나 소성 변형 등의 변형을 야기하지 않아 신뢰성이 높은 이점을 제공한다.
또한, 본 발명에 따르면, 종래 백 플레이트와 함께 구성되는 플레이트 탑, 플레이트 바텀, 댐핑층과 같은 구성요소를 생략할 수 있고, 이로 인해 표시 장치의 두께가 크게 감소될 수 있다. 이에 따라 폴딩 신뢰성을 만족하고 내충격성 등 기계적인 물성을 만족하면서도 종래 대비 곡률이 큰 플렉서블 표시 장치를 구현할 수 있다. 또한, 댐핑층을 생략함에 따라 폴딩 시 표면의 눌림(dent)이나 천공(puncture)으로 인한 불량 문제를 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'에 따른 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치에서 백 플레이트 하면의 개략적인 평면도이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치에서 백 플레이트의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 공정 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 백 플레이트의 폴딩 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도 7은 종래 기술에 따른 백 플레이트의 폴딩 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도 8은 종래 기술에 따른 다른 백 플레이트의 폴딩 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 I-I'에 따른 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치에서 백 플레이트 하면의 개략적인 평면도이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치에서 백 플레이트의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 공정 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 백 플레이트의 폴딩 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도 7은 종래 기술에 따른 백 플레이트의 폴딩 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도 8은 종래 기술에 따른 다른 백 플레이트의 폴딩 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
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 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형상으로 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, 면적, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 제한되는 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 발명 상에서 언급된 '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.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
또한 제 1, 제 2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 구성 요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 면적 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 면적 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
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.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치의 개략적인 평면도이다. 도 2는 도 1의 I-I'에 따른 개략적인 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치(100)는 백 플레이트(110), 표시 패널(120) 및 커버 부재(130)를 포함한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치가 유기 발광 표시 장치인 것으로 가정하여 설명하나 이에 제한되지 않는다.
표시 패널(120)은 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)을 포함한다. 또한, 표시 패널은 폴딩 영역(FA) 및 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)을 포함한다. 표시 패널(120)은 영상의 표시 유무에 따라 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)으로 구분될 수 있고, 폴딩 여부에 따라 폴딩 영역(FA) 및 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)으로 구분될 수 있다. 이에 따라 표시 패널(120)의 일부 영역은 표시 영역(DA)인 동시에 폴딩 영역(FA)일 수 있고, 표시 패널(120)의 다른 일부 영역은 비표시 영역(NDA)이면서 비폴딩 영역(FA)일 수 있다.
표시 영역(DA)은 복수의 화소가 배치되어 실질적으로 영상이 표시되는 영역이다. 표시 영역(DA)에는 영상을 표시하기 위한 발광 영역을 포함하는 복수의 화소 및 화소를 구동하기 위한 박막 트랜지스터, 커패시터 등이 배치될 수 있다. 하나의 화소는 복수의 서브 화소(SP)를 포함할 수 있다. 서브 화소(SP)는 표시 영역을 구성하는 최소 단위로 각각의 서브 화소(SP)는 특정한 파장 대역의 광을 발광하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 서브 화소(SP)는 적색, 녹색, 청색 또는 백색 광을 발광하도록 구성될 수 있다.
비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)을 둘러싸도록 배치된다. 비표시 영역(NDA)은 실질적으로 영상이 표시되지 않는 영역으로, 표시 영역(DA)에 배치되는 화소 및 구동 소자들을 구동하기 위한 다양한 배선, 구동 IC 등이 배치된다.
상술한 바와 같이 표시 패널(120)은 폴딩 유무에 따라 폴딩 영역(FA) 및 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)으로 정의될 수도 있다. 표시 패널(120)은 폴딩이 가능한 하나의 폴딩 영역(FA) 및 이를 제외한 영역인 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)을 포함한다. 폴딩 영역(FA)은 플렉서블 표시 장치(100)를 폴딩할 때 폴딩되는 영역으로, 폴딩 축을 기준으로 특정한 곡률 반경에 따라 폴딩될 수 있다. 예를 들어, 폴딩 영역(FA)의 폴딩 축은 X축 방향으로 형성될 수 있고, 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)은 폴딩 축과 수직인 Y축 방향으로 폴딩 영역(FA)으로부터 연장될 수 있다. 폴딩 영역(FA)이 폴딩 축을 기준으로 폴딩되는 경우, 폴딩 영역(FA)은 원 또는 타원의 일부를 형성할 수 있다. 이때, 폴딩 영역(FA)의 곡률 반경은 폴딩 영역(FA)이 형성하는 원 또는 타원의 반지름을 의미한다.
비폴딩 영역(NFA1, NFA2)은 플렉서블 표시 장치(100)를 폴딩할 때 폴딩되지 않는 영역이다. 즉, 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)은 플렉서블 표시 장치(100)를 폴딩할 때, 평면 상태를 유지한다. 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)은 폴딩 영역(FA)의 양측에 위치할 수 있다. 즉, 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)은 폴딩 축을 기준으로 Y축 방향으로 연장된 영역일 수 있다. 이때 폴딩 영역(FA)은 비폴딩 영역(NFA1, NFA2) 사이에 정의될 수 있다. 또한, 폴딩 축을 기준으로 플렉서블 표시 장치(100)가 폴딩될 때, 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)은 서로 중첩될 수 있다.
표시 패널(120)은 플렉서블 기판(121) 및 표시 소자(122)를 포함한다.
플렉서블 기판(121)은 표시 패널(120)을 구성하는 다양한 엘리먼트들을 지지한다. 플렉서블 기판(121)은 플렉서빌리티를 갖는 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 기판은 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드 이미드(polyamide imide), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 및 폴리카보네이트(polycarbonate) 중 선택되는 폴리머 재질일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
플라스틱 기판의 경우, 상대적으로 수분이나 산소에 대한 배리어 특성이 약하기 때문에 이를 보완하기 위해 플라스틱 필름과 무기막이 적층된 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 플렉서블 기판(121)은 제1 플라스틱 필름, 무기막 및 제2 플라스틱 필름이 순차적으로 적층된 다층 구조일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
플렉서블 기판(121)은 폴딩 특성은 우수하나 두께가 얇고 유리 기판이나 금속 기판 대비 강성이 낮아 폴딩 시 형태를 일정하게 유지하기 어려울 수 있고, 이에 따라 쳐짐이 발생할 수 있다. 이에 플렉서블 기판(121)을 지지하고 내충격성을 향상시키기 위해 표시 패널(120) 하부에 백 플레이트(110)가 배치된다.
백 플레이트(110)는 표시 패널(120)의 하부에 배치되어 표시 패널(120)을 지지하고, 외부로부터 침투하는 수분이나 이물 그리고 외부 충격으로부터 표시 패널(120)을 보호할 수 있다. 백 플레이트(110)에 대한 보다 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
플렉서블 기판(121) 상에는 표시 소자(122)를 구동하기 위한 구동 박막 트랜지스터가 배치될 수 있다. 구동 박막 트랜지스터는 복수의 화소 영역 각각에 배치될 수 있다. 예를 들어, 구동 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 액티브층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함한다. 또한, 구동 박막 트랜지스터는 게이트 전극과 액티브층을 절연시키기 위한 게이트 절연층을 더 포함할 수 있고, 게이트 전극과 소스 전극 및 드레인 전극을 절연시키기 위한 층간 절연층을 더 포함할 수도 있다.
구동 박막 트랜지스터 상에는 상부면을 평탄하게 하기 위해 평탄화층이 배치될 수 있다.
평탄화층 상에 표시 소자(122)가 배치될 수 있다. 표시 소자(122)는 유기 발광 소자일 수 있다. 유기 발광 소자는 애노드, 캐소드 및 이들 사이에 배치되는 유기 발광층을 포함할 수 있다. 유기 발광 소자는 애노드로부터 주입된 정공과 캐소드로부터 주입된 전자가 유기 발광층에서 결합하여 광을 발광한다. 이와 같이 발광된 광을 이용하여 영상을 표시할 수 있다.
표시 소자(122) 상에는 커버 부재(130)가 배치된다. 커버 부재(130)는 외부 충격 및 스크래치로부터 표시 패널(120)을 보호한다. 이에 커버 부재(130)는 투명하면서 내충격성 및 내스크래치성이 우수한 물질로 형성될 수 있다. 또한 커버 부재(130)는 외부로부터 침부하는 수분 등으로부터 표시 패널(120)을 보호한다. 외부로부터 수분이 침투하면 표시 패널(120)이 열화되어 표시 품질이 저하될 수 있다.
예를 들어, 커버 부재(130)는 폴리이미드, 폴리아미드 이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리카보네이트 등의 폴리머로 이루어진 필름일 수 있다. 또 다른 예로 커버 부재는 사이클로 올레핀 (공)중합체, 광등방성 폴리카보네이트, 광등방성 폴리메틸메타크릴레이트 등의 광등방성 폴리머로 이루어진 필름일 수 있다.
또한, 커버 부재(130)는 다양한 기능층이 적층된 다층 구조일 수 있다. 예를 들어, 커버 부재(130)는 외광 반사 저감층, UV 차단층, 하드 코팅층 등 다양한 기능층들을 포함할 수 있다.
이하에서는 도 3을 함께 참조하여 백 플레이트(110)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치에서 백 플레이트 하면의 개략적인 평면도이다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 백 플레이트(110)는 표시 패널(120)의 하부에 배치된다. 즉, 백 플레이트(110)는 플렉서블 기판(121)의 배면에 배치되어 플렉서블 기판(121)의 쳐짐이나 변형을 방지하고, 외부 충격이나 이물로부터 표시 패널(120)을 보호한다.
백 플레이트(110)는 접착층(Adh)에 의해 표시 패널(120)에 합착될 수 있다. 즉, 백 플레이트(110)는 접착층(Adh)에 의해 플렉서블 기판(121)의 배면에 부착된다.
백 플레이트(110)는 베이스층(111), 충진재(112) 및 도전성 접착층(113)을 포함한다.
베이스층(111)은 실질적으로 표시 패널(120)을 지지하는 역할을 한다. 베이스층(111)은 폴딩이 가능하면서도 강성이 우수한 플레이트일 수 있다. 베이스층(111)은 표시 패널(120)을 지지하기 위해 플렉서블 기판(121) 보다 강성이 큰 물질로 형성될 수 있다.
예를 들어, 베이스층(111)은 스테인레스 스틸(SUS), 인바(Invar), 알루미늄 또는 마그네슘 등의 금속을 포함하는 금속 플레이트일 수 있다. 이러한 금속 플레이트는 강성 및 내충격성이 우수하며 복원력 또한 우수하다. 백 플레이트(110)가 상기와 같이 강성이 우수한 금속 재질로 이루어지는 경우 두께가 감소하더라도 요구되는 강성 등의 기계적인 물성을 유지할 수 있어 표시 패널(120)을 견고하게 지지할 수 있다. 이에 따라 종래 폴리머 재질의 백 플레이트 대비 두께를 크게 감소시킬 수 있다. 백 플레이트(110)의 두께를 최소화함으로써 폴딩 시 백 플레이트(110)나 표시 패널(120) 등에 가해지는 스트레스가 감소될 수 있으며, 이로 인해 폴딩 신뢰성이 개선되고 폴딩 특성이 향상될 수 있다. 또한, 종래 대비 곡률이 큰 플렉서블 표시 장치로 구현될 수 있으며, 나아가 멀티 폴더블 표시 장치나, 롤러블 표시 장치로도 구현될 수 있다. 또한, 상기와 같은 금속 물질로 형성된 베이스층(111)은 복원력이 우수하여 반복적인 폴딩 시에도 소성 변형과 같은 변형이 발생하지 않아 이로 인한 외관 불량이 개선될 수 있다.
예를 들어, 베이스층(111)의 두께는 90㎛ 내지 220㎛일 수 있다. 베이스층(111)의 두께가 90㎛ 미만인 경우, 너무 얇아 표시 패널(120)을 효과적으로 지지하지 못하고 쳐짐이 발생할 수 있다. 또한, 베이스층(111)의 두께가 220㎛ 이상인 경우, 백 플레이트(110)의 두께가 두꺼워져 플렉서블 표시 장치(100)를 폴딩할 때 표시 패널(120) 등에 가해지는 스트레스가 증가하여 크랙이 발생할 수 있고, 복원력이 감소되어 소성 변형이 발생할 수 있으며, 폴딩 신뢰성을 만족하지 못할 수 있다.
베이스층(111)은 복수의 홈(G)을 포함한다. 도 2 및 도 3 에서는 설명의 편의를 위해 4개의 홈이 형성된 것으로 도시하였으나 이에 제한되지 않는다.
복수의 홈(G)은 폴딩 영역(FA)에 대응하여 베이스층(111)의 하면에 형성될 수 있다. 즉, 복수의 홈(G)은 베이스층(111)의 하면으로부터 상면을 향해 리세스(recess)된다. 플렉서블 표시 장치(100)를 폴딩 할 때, 스트레스는 폴딩 영역(FA)에 집중된다. 복수의 홈(G)은 폴딩 시 폴딩 영역(FA)에 집중되는 스트레스를 분산시킬 수 있다. 이와 같이 폴딩 영역(FA)에 대응하는 위치에 복수의 홈(G)이 형성됨에 따라 플렉서블 표시 장치(100)의 폴딩이 용이하면서도 복원성이 우수한 이점이 있다.
도 3을 참조하면, 복수의 홈(G) 각각은 폴딩 축에 평행한 방향을 따라 길게 연장되도록 형성될 수 있다. 즉, 복수의 홈(G) 각각은 폴딩 축과 동일한 X축 방향을 따라 길게 연장되도록 형성된다. 이에 따라 복수의 홈(G) 각각은 평면도상 바(bar) 형태로 폴딩 축과 평행하게 형성된다.
복수의 홈(G) 각각은 폴딩 축과 동일한 X축 방향을 따라 표시 영역(FA)을 가로질러 비표시 영역까지 끊기지 않고 연속적으로 연장될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 2 및 도 3에서는 복수의 홈(G) 각각의 단면 형상이 사각형인 것으로 도시하였으나 이에 제한되지 않는다. 복수의 홈(G) 각각의 단면 형상은 반원형 또는 사각형을 제외한 다각 형상 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
종래에는 폴딩 영역에 집중되는 폴딩 스트레스를 분산시키기 위해 베이스층에 개구 패턴 즉 복수의 홀을 형성하였다. 이 경우, 폴딩 스트레스가 분산되어 폴딩 신뢰성을 만족할 수 있으나, 개구 패턴의 시인성이 증가하여 외관 품질이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치(100)는 베이스층(111)의 하면에 홈을 형성함으로써 패턴의 시인성이 감소되어 외관 품질이 개선되는 이점을 제공한다. 즉, 복수의 홈(G)은 베이스층(111)의 하면으로부터 베이스층(111)의 두께 방향(Z 축)으로 일정한 깊이로 형성된다. 이에 따라 폴딩 영역(FA)에 형성된 복수의 홈(G)이 사용자에게 시인되지 않아 외관 품질이 향상될 수 있다.
예를 들어, 복수의 홈(G) 각각의 깊이는 10㎛ 내지 40㎛ 또는 20㎛ 내지 30㎛일 수 있으며, 이 범위 내에서 복수의 홈(G)의 시인성이 감소되어 외관 품질이 향상되고, 폴딩 시 폴딩 영역(FA)에 집중되는 스트레스가 효과적으로 분산되어 폴딩 특성이 향상될 수 있다.
복수의 홈(G)은 베이스층(111)을 이루는 물질 일부를 제거함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 홈(G)은 포토리소그래피, 레이저 식각, 플라즈마 식각 등 공지된 방법으로 형성될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
충진재(112)는 복수의 홈의 적어도 일부를 채운다. 즉, 복수의 홈 각각의 내부에는 충진재(112)가 충진된다.
폴딩 영역(FA)에 중첩하는 베이스층(111)에 복수의 홈(G)을 형성하면 폴딩 시 스트레스가 분산되어 폴딩 특성이 향상되나, 단차가 형성되고 백 플레이트(110) 및 플렉서블 표시 장치(100)의 평탄도가 저하된다. 이에 따라 폴딩 시 스트레스 불균일로 인해 구성요소의 박리나 크랙 등의 문제가 발생하여 폴딩 신뢰성을 만족하지 못하거나, 곡률이 보다 높은 플렉서블 표시 장치를 구현하는데 제한된다. 또한, 폴딩 영역(FA)의 평탄도가 저하되면 폴딩 영역(FA)에서 표시되는 영상의 왜곡 현상이 발생하여 표시 품질이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
이에 복수의 홈(G)을 채우도록 충진재(112)가 형성된다. 충진재(112)는 금속 섬유(metal fiber)를 포함한다. 이에 따라 폴딩 시 폴딩 영역(FA) 특히 홈(G) 부분에 보다 집중되는 스트레스를 더욱 효과적으로 분산시켜줄 수 있다. 이에 따라 폴딩 특성이 향상되어 보다 큰 곡률을 갖는 플렉서블 표시 장치(100)를 용이하게 구현할 수 있다.
복수의 홈(G)에 충진재(112)가 충진되지 않을 경우, 표면으로부터 오목하게 들어간 음각 패턴 부분에 스트레스가 집중되어 반복적인 폴딩 시 파단이 발생할 수 있다. 이에 따라 폴딩 신뢰성을 충족하지 못하고, 플렉서블 표시 장치의 곡률 향상에 제한이 될 수 있다.
종래에는 개구 패턴이 시인되지 않으면서도 폴딩 특성을 보다 향상시키기 위한 목적으로 개구 패턴의 개구부 내에 실리콘 수지(예. PDMS)나, 아크릴계 수지와 같은 연성 물질을 충진하였다. 그러나, 이 경우 반복적인 폴딩에 의한 소성 변형이 쉽게 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명의 충진재(112)는 금속 섬유를 포함한다. 예를 들어, 금속 섬유는 스테인레스 스틸, 티타늄 및 알루미늄 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다. 이러한 금속 물질들은 소성 변형이 쉽게 발생하지 않고 강성이 우수하다.
예를 들어, 복수의 홈(G) 각각은 금속사(metallic yarn) 또는 금속 섬유 시트(metal fiber sheet)로 채워질 수 있다. 즉, 충진재(112)는 금속사 또는 금속 섬유 시트로 형성될 수 있다.
예를 들어, 금속사는 금속 섬유를 연신 가공하여 일정한 두께 및 길이로 가공한 것일 수 있다. 예를 들면, 금속사는 단일 금속 섬유를 연신 가공하여 형성된 것일 수 있다. 다른 예로 금속사는 단일 금속 섬유를 일정한 방향으로 꼬아 꼬임 구조를 갖는 것일 수 있고, 복수의 단일 금속 섬유를 꼬아 꼬임 구조를 갖도록 한 것일 수도 있다.
금속사는 복수의 홈(G) 각각에 충진되어 금속 섬유가 랜덤하게 얽힌 구조를 형성한다. 금속 섬유가 랜덤하게 얽힘으로써 불규칙한 그물 구조를 형성한다. 이에 따라, 복수의 홈(G) 각각에 채워진 충진재(112)는 복수의 기공을 포함하는 다공성 구조로 형성된다. 이러한 구조적인 특징에 의해 충진재(112)는 신축성을 갖는다. 따라서, 폴딩 시 금속사는 폴딩 방향(Y축 방향)을 따라 신장되고 스트레스가 집중되지 않고 고르게 분산될 수 있도록 한다. 또한 이러한 구조적인 특징에 의해 복원성이 우수하며, 반복적인 폴딩 시에도 쉽게 변형되지 않아 내구성이 우수한 이점이 있다.
예를 들어, 금속사는 직경이 5㎛ 내지 15㎛일 수 있다. 이 범위 내에서 복수의 홈(G) 각각에 금속사를 용이하게 충진할 수 있고, 신축성이 우수하여 폴딩 시 폴딩 영역(FA)에 집중되는 스트레스를 효과적으로 분산시킬 수 있다.
또한, 금속사는 표면에 폴리머 코팅층이 형성되거나, 금속사와 폴리머 섬유가 혼합된 혼합사일 수 있다. 폴리머 코팅층 및 폴리머 섬유는 폴리에스테르, 나일론 등의 폴리머로 형성된 것 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
금속 섬유 시트는 금속 섬유가 랜덤 혹은 규칙적으로 얽히고 쌓여 필름 형태로 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 금속 섬유 시트는 금속 섬유로 형성된 부직포 시트 또는 직조 시트일 수 있다.
부직포 시트는 금속 섬유가 랜덤하게 얽혀 하나의 시트를 구성하는 반면에 직조 시트는 금속 섬유가 규칙적으로 엮여 형성된 것일 수 있다. 구체적으로 직조 시트는 세로실(날실)과 가로실(씨실)로 구분되는 금속 섬유를 교차하여 엮어내 형성된 것일 수 있으며, 금속 섬유가 격자 형태로 배열된 구조를 갖는다.
위와 같은 부직포 시트 및 직조 시트는 금속 섬유가 랜덤 또는 규칙적으로 얽혀 형성됨에 따라 복수의 기공을 포함하는 다공성 구조를 갖는다. 이에 복수의 홈(G)을 부직포 시트 또는 직조 시트로 충진하여 형성된 충진재(112)는 신축성을 갖는다. 따라서, 폴딩 시 부직포 시트 및 직조 시트는 폴딩 방향(Y축 방향)을 따라 신장되어 스트레스가 집중되지 않고 고르게 분산될 수 있도록 한다. 또한 이러한 구조적인 특징에 의해 복원성이 뛰어나 반복적인 폴딩 시에도 쉽게 변형되지 않아 내구성이 우수한 이점이 있다.
부직포 시트 또는 직조 시트는 폴리머 코팅층 또는 폴리머 섬유를 더 포함할 수 있다. 폴리머 코팅층은 시트를 구성하는 금속 섬유를 각각 코팅하도록 형성될 수 있다. 또한, 폴리머 섬유는 금속 섬유와 함께 엮여 직조 구조를 형성할 수 있다. 다른 예로, 부직포 시트 또는 직조 시트는 복수의 기공을 충진하도록 폴리머를 함침시켜 형성된 시트일 수 있다. 여기서 폴리머는 폴리에스테르, 나일론 등으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
위와 같은 금속사나 금속 섬유 시트로 복수의 홈(G)이 충진되면, 금속 물질 자체의 높은 강성으로 인해 백 플레이트(110)의 기계적인 강도를 높게 유지할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 금속 섬유로 형성된 금속사 또는 금속 섬유 시트는 구조적인 특성상 신축성이 우수하다. 이에 따라 금속사 또는 금속 섬유 시트를 충진하여 형성된 충진재(112)는 폴딩 시 충진재(112) 내의 금속 섬유가 폴딩 방향을 따라 신장된다. 결과적으로 폴딩 시 폴딩 영역(FA)에 스트레스가 집중되지 않고 고르게 분산될 수 있도록 할 수 있다. 또한, 이러한 신축 특성에 의해 금속 섬유로 형성된 충진재(112)는 반복적인 폴딩에 의한 백 플레이트(110)의 파단이나 소성 변형 발생을 최소화할 수 있다.
한편, 충진재(112)는 도전성 접착층(113)을 통해 복수의 홈(G) 내에 부착될 수 있다. 도전성 접착층(113)은 충진재(112)를 복수의 홈(G) 내에 합착시켜 고정될 수 있도록 한다. 도전성 접착층(113)은 복수의 홈(G)의 가장 안쪽 표면에 배치될 수 있다. 이에 따라 충진재(112)의 상부면은 도전성 접착층(113)에 의해 홈(G) 내부에 합착되어 폴딩 시 충진재(112)가 홈(G)으로부터 이탈하지 않고 고정될 수 있다. 또한, 충진재(112)의 측면은 도전성 접착층(113)에 의해 고정되지 않기 때문에 폴딩 시 충진재(112) 내의 금속 섬유는 폴딩 방향을 따라 용이하게 신장될 수 있다. 이로 인해 폴딩 시 음각 패턴 부분에 집중되는 스트레스가 보다 효과적으로 분산될 수 있다.
예를 들어, 도전성 접착층(113)은 바인더 수지 내에 도전성 입자들이 균일하게 분산된 솔더 페이스트로부터 형성될 수 있다.
예를 들어, 바인더 수지는 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 페놀계 수지, 멜라민계 수지, 알키드계 수지, 요소 수지, 불포화 폴리에스테르 수지 등으로부터 선택될 수 있다.
예를 들어, 도전성 입자는 주석과 은, 구리, 납, 비스무스, 아연 및 인듐으로부터 선택된 1종 이상의 금속의 합금으로부터 선택될 수 있다.
도전성 입자는 열을 가하면 용융 및 융착이 진행되어 복수의 홈(G)에 충진재(112)가 접착될 수 있도록 한다.
이하, 도 4a 내지 도 4f를 참조하여, 복수의 홈(G) 내에 충진재(112)를 형성하는 방법에 구체적으로 설명한다. 도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치에서 백 플레이트의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 공정 단면도이다.
먼저, 복수의 홈(G)이 형성된 베이스층(111)을 준비한다.
도 4a를 참조하면, 폴딩 영역(FA)에 대응하는 베이스층(111)의 하면에 복수의 홈(G)을 형성한다. 상술한 바와 같이 복수의 홈(G)은 포토리소그래피, 레이저 식각, 플라즈마 식각 공정 중 선택된 방법으로 형성될 수 있다.
다음으로, 베이스층(111)의 하면에 박리성 접착층(150)을 형성한다.
도 4b를 참조하면, 박리성 접착층(150)은 베이스층(111)의 하면에 선택적으로 형성된다. 박리성 접착층(150)은 복수의 홈(G)을 제외한 베이스층(111)의 하면에 형성된다. 즉, 박리성 접착층(150)은 복수의 홈(G) 내부에는 형성되지 않는다. 박리성 접착층(150)은 필요 시 접착력을 낮추어 기재로부터 제거될 수 있는 접착제를 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 박리성 접착층(150)은 리워커블 광 투명 접착제 또는 수분에 의해 용해되어 박리될 수 있는 워터 필(water peel) 용액을 코팅하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 리워커블 광 투명 접착제는 열, 광 또는 압력에 의해 접착력이 가변하는 광 투명 접착제일 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않는다.
다음으로, 베이스층(111)의 하면에 숄더 페이스트(113')를 도포한다.
도 4c를 참조하면, 베이스층(111) 하면 전체에 솔더 페이스트(113')를 도포한다. 박리성 접착층(150)과 달리 솔더 페이스트(113')는 복수의 홈(G) 내부에도 도포된다. 솔더 페이스트(113')를 도포한 뒤, 필요에 따라 선택적으로 열처리(annealing) 공정을 더 포함할 수 있다.
다음으로, 복수의 홈(G)에 금속 섬유를 충진하고, 솔더링하여 충진재(112)를 형성한다.
도 4d를 참조하면, 먼저 복수의 홈(G) 내에 금속 섬유를 충진한다. 예를 들어, 폴딩 영역(FA)에 대응하는 베이스층(111)의 하면에 금속 섬유 시트를 라미네이션하여 복수의 홈(G) 내에 금속 섬유를 충진할 수 있다. 구체적으로 라미네이션은 베이스층(111)의 하면에 금속 섬유 시트를 합지한 뒤, 라미네이팅 롤러를 사용하여 압착하는 방식으로 수행될 수 있다. 라미네이팅 롤러로 베이스층(111)에 합지된 금속 섬유 시트를 압착하면 복수의 홈 내에 금속 섬유가 채워짐으로써 충진재(112)가 형성된다.
다음으로, 솔더링 공정을 통해 충진재(112)를 복수의 홈(G)에 합착시킨다.
도 4e를 참조하면, 충진재(112)를 형성한 뒤, 충진재(112)가 복수의 홈(G)으로부터 이탈하지 않고 고정될 수 있도록 솔더링 공정을 수행한다. 솔더링 공정에 의해 솔더 페이스트(113') 내 도전성 입자들은 용융 및 융착되어 도전성 접착층(113)을 형성한다. 이에 따라 솔더 페이스트(113')와 접촉하는 충진재(112)의 상면은 복수의 홈(G) 내에 솔더링되어 고정될 수 있다. 예를 들어, 솔더링 공정은 140℃ 내지 230℃의 온도로 30초 내지 50분간 가열하는 방식으로 수행될 수 있다. 가열 수단은 도전성 입자를 용융시킬 수 있는 수단이면 특별히 제한되지 않는다. 용융된 도전성 입자는 융착되어 도전성 접착층(113)을 형성하며, 이에 따라 도전성 접착층(113)에 의해 충진재(112)가 복수의 홈(G) 내에 견고하게 합착될 수 있다.
다음으로, 박리성 접착층(150)과 이의 표면에 적층된 도전성 접착층(113)을 제거한다.
상술한 바와 같이 박리성 접착층(150)은 필요 시 접착력을 낮추어 기재로부터 제거될 수 있다. 이에 박리성 접착층(150)의 접착력을 저하시켜 박리성 접착층(150)과 이의 표면에 적층된 도전성 접착층(113)을 일괄로 제거할 수 있다. 예를 들어, 워터 필(water peel) 용액을 코팅하여 형성된 박리성 접착층(150)은 수분을 도포하면 용해되는 물질을 포함하여 접착력이 저하될 수 있다. 이와 같이 박리성 접착층(150)의 접착력을 감소시켜 박리성 접착층(150)과 이의 표면에 적층된 도전성 접착층(113)를 제거하여 도 4f에 도시된 바와 같은 구조의 백 플레이트(110)를 제조할 수 있다.
도 4a 내지 도 4f에 도시한 백 플레이트(110)의 제조 공정은 일 예시이며, 이에 제한되지 않는다. 다른 예로, 백 플레이트(110)는 마이크로 스팟 솔더링 공정을 통해 제조될 수도 있다. 마이크로 스팟 솔더링 공정은 선택적인 영역에 국부적으로 솔더 페이스트를 도포하여 솔더링하는 방식이다. 예를 들어, 복수의 홈(G)이 형성된 베이스층(111)을 준비한 뒤, 복수의 홈(G) 각각에 솔더 페이스트를 도포한 뒤, 금속 섬유를 충진하고 솔더링하는 방식으로 백 플레이트(110)를 제조할 수도 있다. 이러한 방식은 솔더 페이스트를 베이스층(111)의 하면 전체에 도포하지 않고 필요한 영역 즉, 복수의 홈(G) 내부에 국부적으로 도포함에 따라 도 4b에 도시한 박리성 접착층(150) 형성 공정과 도 4f에 도시한 박리성 접착층(150) 및 도전성 접착층(113)의 제거 공정을 생략할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치(100)에서 표시 패널(120)을 지지하는 백 플레이트(110)는 폴딩 영역(FA)에 대응하여 하면에 복수의 홈(G)이 구비된 베이스층(111) 및 복수의 홈(G)을 채우는 충진재(112)를 포함하고, 충진재(112)는 금속 섬유를 포함한다. 본 발명에 따르면 베이스층(111)에 이를 관통하는 개구 패턴이 아닌 복수의 홈(G)이 형성되어 패턴의 시인성이 감소되고 외관 품질이 우수한 효과를 제공한다. 또한, 베이스층(111)은 강성이 우수한 재질로 형성되어 기계적인 강도가 우수하면서도 복수의 홈(G)을 형성하여 폴딩 시 폴딩 영역(FA)에 집중되는 스트레스를 고르게 분산시켜 줄 수 있다. 이에 더하여 복수의 홈(G)에 금속 섬유를 포함하는 충진재(112)가 충진되는데, 금속 섬유는 신축성 및 복원성이 우수하여 폴딩 시 폴딩 방향을 따라 신장되고, 언-폴딩 시 원래의 상태로 회복될 수 있다. 이에 따라 폴딩 특성 및 신뢰성이 우수한 플렉서블 표시 장치(100)를 제공할 수 있다. 또한, 금속 섬유의 높은 신축성에 의해 반복적으로 폴딩하여도 파단이나 소성 변형이 쉽게 발생하지 않아 내구성이 우수한 효과를 제공한다.
종래 플렉서블 표시 장치는 백 플레이트 하부에 플레이트 탑 및 플레이트 바텀을 포함하는 플레이트 어셈블리가 추가로 배치되었고, 필요에 따라 내충격성을 보완하기 위해 플레이트 어셈블리에 댐핑층이 더 구비되어 플렉서블 표시 장치의 두께가 상당하였다. 이로 인해 플렉서블 표시 장치의 곡률을 보다 크게 구현하는데 어려움이 있었다. 또한, 댐핑층은 PDMS와 같은 무른 연성 재질로 형성됨에 따라 댐핑층을 구비하는 종래 플렉서블 표시 장치는 폴딩 시 눌림(dent)이나 천공(puncture)으로 인한 불량이 쉽게 발생하였다.
그러나, 본 발명에 따른 백 플레이트(110)는 기계적인 강성을 높게 유지하면서도 폴딩 특성이 크게 향상되어 플레이트 어셈블리나 댐핑층을 필요로 하지 않는다. 이에 따라 플렉서블 표시 장치(100)의 두께를 크게 감소시킬 수 있고, 이로 인해 종래 대비 곡률을 크게 구현하더라도 폴딩 신뢰성을 만족할 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 플렉서블 표시 장치(100)는 폴딩 영역(FA)의 곡률 반경이 3R 이하, 나아가 1.5R 이하로 곡률이 큰 플렉서블 표시 장치로 구현될 수 있다. 또한, 곡률을 크게 하여도 폴딩 신뢰성을 만족함에 따라 멀티 폴더블 표시 장치로도 구현될 수 있다. 본 명세서에 곡률 반경 1R은 폴딩 시 폴딩 영역의 곡면의 반지름이 1mm인 것을 의미한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치의 개략적인 단면도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치(200)는 백 플레이트(210), 표시 패널(120), 및 커버 부재(130)를 포함하고, 백 플레이트(210)는 베이스층(211), 충진재(212) 및 도전성 접착층(213)을 포함한다. 도 5에 도시한 플렉서블 표시 장치(200)는 도 2에 도시한 플렉서블 표시 장치(100)와 비교하여 복수의 홈(G), 충진재(212) 및 도전성 접착층(213)의 형상을 제외한 다른 구성요소들을 실질적으로 동일하다. 따라서 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 폴딩 영역(FA)에 대응하여 베이스층(211)의 하면에 복수의 홈(G)이 구비된다. 복수의 홈(G) 각각은 베이스층(211)의 하면으로부터 상면을 향해 리세스된다. 이때, 복수의 홈(G) 각각은 단면 형상이 반원 형상이 되도록 형성될 수 있다. 즉, 복수의 홈(G) 각각은 베이스층(111)의 하면으로부터 상면을 향해 갈수록 경사도가 점진적으로 감소하도록 형성된다.
복수의 홈(G)이 반원 형상으로 형성될 경우, 도 2에 도시된 플렉서블 표시 장치(100) 대비 패턴의 시인성이 더욱 감소될 수 있다. 이에 따라 외관 품질이 더욱 우수한 플렉서블 표시 장치(200)를 제공할 수 있다.
또한, 복수의 홈(G)이 반원 형상으로 형성될 경우, 베이스층(211)의 하면으로 갈수록 홈(G)의 단면적이 점진적으로 증가한다. 이에 따라 플렉서블 표시 장치(200)를 폴딩 할 시 폴딩 영역(FA)에 집중되는 스트레스를 보다 효과적으로 분산시킬 수 있다. 이로 인해 폴딩 신뢰성을 만족하면서 보다 높은 곡률을 갖는 플렉서블 표시 장치로 용이하게 구현될 수 있다.
복수의 홈(G)이 반원 형상으로 형성됨에 따라 충진재(212) 또한 복수의 홈(G)에 대응되는 반원 형상으로 충진된다.
또한, 충진재(212)를 홈(G)에 합착시키는 도전성 접착층(213) 또한 곡률을 갖는 형상으로 형성될 수 있다.
이와 같이 복수의 홈(G), 충진재(212) 및 도전성 접착층(213) 각각이 곡률을 갖도록 형성됨에 따라 패턴의 시인성이 더욱 감소되어 플렉서블 표시 장치(200)의 외관 품질이 향상될 수 있고, 폴딩 시 폴딩 스트레스를 분산시키기에 보다 유리하여 플렉서블 표시 장치(200)의 폴딩 특성이 더욱 향상될 수 있다. 특히 폴딩 시 복수의 홈(G)이 형성된 부분은 스트레스가 더욱 집중되는데, 도 5에 도시된 구조의 백 플레이트(110)는 홈(G) 부분에 집중되는 스트레스를 보다 효과적으로 분산시켜준다.
따라서, 도 5에 도시된 실시예에 따를 경우, 도 2에 도시된 플렉서블 표시 장치(100) 보다 높은 곡률을 갖는 플렉서블 표시 장치로 더욱 용이하게 구현될 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명 또는 종래 기술에 따른 백 플레이트의 하프 모듈(half module)을 곡률 반경 3R로 인-폴딩(in-folding)하는 경우 스트레스 분포를 보여주는 시뮬레이션 도면이다. 시뮬레이션 결과는 백 플레이트에 가해지는 스트레스의 정도에 따라 색을 달리하여 나타내며, 스트레스가 커질수록 파란색, 하늘색, 녹색, 노란색, 빨간색 순서로 나타낸다.
먼저, 도 6은 본 발명에 따른 백 플레이트의 폴딩 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다. 구체적으로 도 6은 스테인레스 스틸 소재의 베이스층의 폴딩 영역에 대응하여 복수의 홈이 형성되고, 복수의 홈에 금속 섬유 시트가 충진된 구성의 백 플레이트의 시뮬레이션 결과이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 백 플레이트는 폴딩 영역에서 전체적으로 균일한 파란색을 나타내며, 따라서 폴딩 시 백 플레이트에 가해지는 스트레스가 적고 균일하게 분산되어 위치 별로 가해지는 스트레스 차이가 적은 것을 알 수 있다.
도 7은 본 발명과 동일하게 백 플레이트의 폴딩 영역에 복수의 홈을 형성하되, 복수의 홈에 충진재를 충진하지 않은 종래 기술에 따른 백 플레이트에 대한 폴딩 시뮬레이션 결과이다. 도 7을 참조하면, 복수의 홈에 충진재가 형성되지 않은 경우, 복수의 홈 사이에 돌출된 부분은 파란색을 나타내나, 폴딩 영역에서 전체적으로 녹색과 빨간색을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이는 폴딩 영역에 가해지는 스트레스가 크며 위치에 따라 가해지는 스트레스 차이가 상당한 것을 의미한다. 또한, 복수의 홈이 형성되어 두께가 상대적으로 얇은 음각 패턴 부분에 스트레스가 특히 집중되는 것을 알 수 있다.
도 8은 복수의 홈에 충진재를 충진하되, 금속 섬유 시트가 아닌 실리콘 겔을 충진한 백 플레이트의 폴딩 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다. 도 8을 참조하면, 폴딩 영역에서 전체적으로 녹색과 파란색을 나타내나, 곡률 반경이 큰 폴딩 영역에서 노란색과 빨간색으로 나타내는 영역이 확인된다. 따라서, 실리콘 겔로 복수의 홈을 충진하는 경우 충진재를 채우지 않는 도 7의 백 플레이트 대비 스트레스가 조금 완화되고 균일하나, 본 발명과 같이 금속 섬유를 사용하여 충진하는 경우 대비 스트레스 완화 및 분산 정도가 미비한 것을 확인할 수 있다.
정리하면, 본 발명에 따른 플렉서블 표시 장치에서 백 플레이트는 폴딩 영역에 대응하여 하면에 복수의 홈이 구비된 베이스층 및 복수의 홈의 적어도 일부를 채우고, 금속 섬유를 포함하는 충진재를 포함하여 폴딩 시 폴딩 영역에 집중되는 스트레스를 저감하고, 스트레스가 폴딩 영역에 균일하게 분산될 수 있도록 하여 폴딩 특성 및 신뢰성이 우수한 효과를 제공한다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 플렉서블 표시 장치는 다음과 같이 설명될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치는 폴딩 영역 및 비폴딩 영역을 포함하는 표시 패널 및 표시 패널 하부에서 표시 패널을 지지하고, 폴딩 영역에 대응하여 하면에 복수의 홈을 구비하는 베이스층 및 복수의 홈의 적어도 일부를 채우는 충진재를 포함하는 백 플레이트(back plate)를 포함하고, 충진재는 금속 섬유(metal fiber)를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 베이스층의 두께는 90㎛ 내지 220㎛일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 베이스층은 스테인레스 스틸(SUS), 인바(Invar), 알루미늄 또는 마그네슘 중에서 선택되는 금속으로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 홈은 베이스층의 하면으로부터 상면을 향해 리세스(recess)될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 홈 각각은 폴딩 축과 평행하도록 연장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 홈 각각의 깊이는 10㎛ 내지 40㎛일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 금속 섬유는 금속사(metallic yarn) 또는 금속 섬유 시트(metal fiber sheet)이고, 충진재는 금속사 또는 금속 섬유 시트를 복수의 홈 각각에 채움으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 금속 섬유는 스테인레스 스틸, 티타늄 및 알루미늄 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 금속사는 직경이 5㎛ 내지 15㎛일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 금속 섬유 시트는 금속 섬유가 격자 형태로 배열된 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 금속 섬유 시트는 금속 섬유를 포함하는 부직포 시트 또는 직조 시트일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 충진재는 도전성 접착층을 통해 복수의 홈 각각에 접착될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 충진재의 상면은 도전성 접착층에 의해 복수의 홈 각각에 솔더링(soldering)될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 폴딩 영역의 곡률 반경은 3R 이하일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 제한하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 제한되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200: 플렉서블 표시 장치
110, 210: 백 플레이트
111, 211: 베이스층
112, 212: 충진재
113, 213: 도전성 접착층
G: 홈
120: 표시 패널
121: 플렉서블 기판
122: 표시 소자
130: 커버 부재
NDA: 비표시 영역
DA: 표시 영역
FA: 폴딩 영역
NFA1, NFA2: 비폴딩 영역
Adh: 접착층
110, 210: 백 플레이트
111, 211: 베이스층
112, 212: 충진재
113, 213: 도전성 접착층
G: 홈
120: 표시 패널
121: 플렉서블 기판
122: 표시 소자
130: 커버 부재
NDA: 비표시 영역
DA: 표시 영역
FA: 폴딩 영역
NFA1, NFA2: 비폴딩 영역
Adh: 접착층
Claims (15)
- 폴딩 영역 및 비폴딩 영역을 포함하는 표시 패널; 및
상기 표시 패널 하부에서 상기 표시 패널을 지지하고, 상기 폴딩 영역에 대응하여 하면에 복수의 홈을 구비하는 베이스층 및 상기 복수의 홈의 적어도 일부를 채우는 충진재를 포함하는 백 플레이트(back plate)를 포함하고,
상기 충진재는 금속 섬유(metal fiber)를 포함하는, 플렉서블 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 베이스층의 두께는 90㎛ 내지 220㎛인, 플렉서블 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 베이스층은 스테인레스 스틸(SUS), 인바(Invar), 알루미늄 또는 마그네슘 중에서 선택되는 금속으로 형성된, 플렉서블 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 홈은 상기 베이스층의 하면으로부터 상면을 향해 리세스(recess)된, 플렉서블 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 홈 각각은 폴딩 축과 평행하도록 연장된, 플렉서블 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 홈 각각의 깊이는 10㎛ 내지 40㎛인, 플렉서블 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 홈은 사각형 또는 반원형 형태로 형성된, 플렉서블 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 금속 섬유는 금속사(metallic yarn) 또는 금속 섬유 시트(metal fiber sheet)이고, 상기 충진재는 상기 금속사 또는 금속 섬유 시트를 상기 복수의 홈 각각에 채움으로써 형성된, 플렉서블 표시 장치. - 제8 항에 있어서,
상기 금속 섬유는 스테인레스 스틸, 티타늄 및 알루미늄 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는, 플렉서블 표시 장치. - 제8 항에 있어서,
상기 금속사는 직경이 5㎛ 내지 15㎛인, 플렉서블 표시 장치. - 제8 항에 있어서,
상기 금속 섬유 시트는 상기 금속 섬유가 격자 형태로 배열된 구조를 포함하는, 플렉서블 표시 장치. - 제8 항에 있어서,
상기 금속 섬유 시트는 상기 금속 섬유를 포함하는 부직포 시트 또는 직조 시트인, 플렉서블 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 충진재는 도전성 접착층을 통해 상기 복수의 홈 각각에 접착된, 플렉서블 표시 장치. - 제13 항에 있어서,
상기 충진재의 상면은 상기 도전성 접착층에 의해 상기 복수의 홈 각각에 솔더링(soldering)된, 플렉서블 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 폴딩 영역의 곡률 반경은 3R 이하인, 플렉서블 표시 장치.
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