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KR102069286B1 - 플렉서블 표시 장치 - Google Patents

플렉서블 표시 장치 Download PDF

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KR102069286B1
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Abstract

본 발명은 플렉서블 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 윈도우 기판, 편광판 및 터치 패널을 포함하며, 굴곡시의 중립면과 시인측 기준 터치 패널 하면 사이의 거리가 전체 두께의 34% 이하로써, 유연성이 우수하고, 반복적으로 굴곡 피로를 가해도 터치 패널의 손상을 최소화하여, 터치 패널의 손상에 따른 불량률을 현저히 줄일 수 있는 플렉서블 표시 장치에 관한 것이다.

Description

플렉서블 표시 장치{FLEXIBLE IMAGE DISPLAYING UNIT}
본 발명은 플렉서블 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 플렉시블 표시 장치는 가요성 기판에 표시부를 형성하여 유연성을 부가한 장치로서, 필요 시 그 형태를 구부려서 사용할 수 있는 매우 유용한 장점을 가지고 있다.
한편, 최근에는 거의 모든 표시 장치를 사용자의 터치 조작으로 작동이 되도록 구성하는 추세이며, 이를 위해 플렉시블 표시 장치에도 본체와 마찬가지로 유연하게 벤딩시킬 수 있는 플렉시블 터치 패널이 구비되고 있다.
그런데, 이 플렉시블 터치 패널에는 예컨대 ITO(indium-tin-oxide)와 같은 도전체 재질의 배선층이 형성되어 있는데, 플렉시블 터치 패널의 벤딩 동작 중에 이 배선층에 크랙이 발생하는 경우가 빈발하고 있다.
즉, 플렉시블 표시 장치를 벤딩시킬 때, 상대적으로 유연성이 낮은 터치스크린패널의 배선층이 그 변형을 버티지 못하고 균열을 일으키는 경우가 종종 발생하는 것이다.
이렇게 되면, 심할 경우 배선층이 끊어져서 구동 불량이 발생될 수 있으므로, 제품의 불량 발생을 억제하려면 이에 대한 대책이 요구되고 있다.
한국공개특허 제2014-0120510호에는 플렉서블 기판, 플렉서블 표시 장치, 및 플렉서블 표시 장치의 제조 방법이 개시되어 있다.
한국공개특허 제2014-0120510호
본 발명은 터치 패널의 굴곡 크랙을 억제할 수 있는 플렉서블 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
1. 윈도우 기판, 편광판 및 터치 패널을 포함하며,
굴곡시의 중립면과 시인측 기준 터치 패널 하면 사이의 거리가 전체 두께의 34% 이하인, 플렉서블 표시 장치.
2. 위 1에 있어서, 상기 편광판 및 터치 패널을 기준으로 윈도우 기판 반대 측에 배치되는 표시 패널을 더 포함하는, 플렉서블 표시 장치.
3. 위 2에 있어서, 상기 윈도우 기판 상면으로부터 표시 패널의 하면까지의 두께가 500㎛ 이하인, 플렉서블 표시 장치.
4. 위 2에 있어서, 상기 윈도우 기판의 두께가 편광판, 터치 패널 및 표시 패널의 합계 두께보다 두껍고, 윈도우 기판의 탄성률이 편광판, 터치 패널 및 표시 패널 적층체의 탄성률보다 큰, 플렉서블 표시 장치.
5. 위 2에 있어서, 윈도우 기판, 터치 패널 및 표시 패널은 각각 탄성률이 2GPa 내지 7GPa이고, 편광판은 탄성률이 7GPa 이하인 플렉서블 표시 장치.
6. 위 2에 있어서, 상기 윈도우 기판과 편광판 사이 및 터치 패널과 표시 패널 사이에는 투명 점착층이 위치한 플렉서블 표시 장치.
7. 위 1에 있어서, 상기 터치 패널의 기판은 인성이 2,000MPa%이상인 플렉서블 표시 장치.
8. 위 1에 있어서, 하기 수학식 1을 만족하는 플렉서블 표시 장치:
[수학식 1]
(터치 패널 기판의 인성/ 굴곡시 터치 패널에 가해지는 응력) ≥ 9%.
(식 중, 상기 응력은 플렉서블 표시 장치를 상온에서 굴곡 반경 2.5mm로 40회/분의 속도로 30만회 굴곡시켰을 때 터치 패널에 가해진 응력임).
9. 위 2에 있어서, 윈도우 기판, 편광판, 터치 패널 및 표시 패널의 순으로 적층된 플렉서블 표시 장치.
10. 위 9에 있어서, 상기 터치 패널의 기판은 정면 위상차가 ±2.5 이하인, 플렉서블 표시 장치.
11. 위 2에 있어서, 윈도우 기판, 터치 패널, 편광판 및 표시 패널의 순으로 적층된 플렉서블 표시 장치.
본 발명의 플렉서블 표시 장치는 유연성이 우수하고, 반복적으로 굴곡 피로를 가해도 터치 패널의 손상을 최소화 할 수 있다. 이에, 터치 패널의 손상에 따른 불량률을 현저히 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 플렉서블 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 플렉서블 표시 장치의 굴곡시의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 플렉서블 표시 장치에 있어서, 터치 패널의 개략적인 평면도이다.
본 발명은 윈도우 기판, 편광판 및 터치 패널을 포함하며, 굴곡시의 중립면과 시인측 기준 터치 패널 하면 사이의 거리가 전체 두께의 34% 이하로써, 유연성이 우수하고, 반복적으로 굴곡 피로를 가해도 터치 패널의 손상을 최소화하여, 터치 패널의 손상에 따른 불량률을 현저히 줄일 수 있는 플렉서블 표시 장치에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 플렉서블 표시 장치는 윈도우 기판(100), 편광판(300) 및 터치 패널(200)을 포함하며, 굴곡시의 중립면과 시인측 기준 터치 패널(200) 하면 사이의 거리가 전체 두께의 34% 이하이다.
윈도우 기판(100)은 기존의 유리(glass)와 같이 단단한(rigid) 재질로 구현되지 않고, 플렉서블 특성을 갖는 투명 재질, 일 예로 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate, PMMA), 아크릴(Acryl), 폴리에스테르(polyester, PET), 폴리이미드(Polyimid, PI) 등과 같은 재질로 구현됨이 바람직하다.
윈도우 기판(100)은 예를 들면 탄성률이 2GPa 내지 7GPa, 바람직하게는 2.3GPa 내지 6GPa, 보다 바람직하게는 5GPa 내지 6GPa일 수 있다. 탄성률이 2GPa 미만이면 높은 연필 경도 구현이 어려워 표시 패널을 충분히 보호하기 어려울 수 있고, 7GPa 초과이면 유연성이 저하될 수 있다.
윈도우 기판(100)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 40 내지 150㎛일 수 있다. 두께가 40㎛ 미만이면 높은 연필 경도 구현이 어려워 표시 패널을 충분히 보호하기 어려울 수 있고, 150㎛ 초과이면 두께가 두꺼워져 작은 반경에서의 굴곡특성이 만족되지 않을 수 있다
본 발명의 플렉서블 표시 장치는 표시 패널(400)을 더 포함할 수 있다. 이하 표시 패널(400)을 더 포함하는 경우의 구현예를 구체적으로 설명하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
표시 패널(400)도 플렉서블한 특성을 갖는 표시패널로서, 이는 유기전계 발광 표시패널로 구현될 수 있다.
일 예로 유기전계 발광 표시패널은 자발광 소자로서 기존의 액정표시패널와는 달리 백라이트 유닛이 구비될 필요가 없으므로, 기판을 플렉서블 특성을 갖는 폴리이미드(Polyimide, PI)나, 폴리 카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리 에테르 설폰(Polyethersulphone, PES), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리아릴레이트(Polyarylate, PAR), 유리섬유 강화플라스틱(Fiber glass reinforced plastic, FRP) 등으로 사용함을 통해 플렉서블한 특성을 가질 수 있다.
표시 패널(400)은 예를 들면 탄성률이 2GPa 내지 7GPa, 바람직하게는 2.5GPa 내지 6GPa일 수 있다. 탄성률이 2GPa 미만이면 가스 투과성이 높아 산소, 수증기의 투과로 인해 발광 성능이 저하되거나 표시 소자가 노화될 수 있고, 7GPa 초과이면 유연성이 저하될 수 있다.
표시 패널(400)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 20 내지 40㎛일 수 있다. 두께가 20㎛ 미만이면 가스 투과성이 높아 산소, 수증기의 투과로 인해 발광 성능이 저하되거나 표시 소자가 노화될 수 있고, 40㎛ 초과이면 유연성이 저하되어 굴곡시 표시 소자가 파괴될 수 있다.
편광판(300) 및 터치 패널(200)은 상기 윈도우 기판(100)과 표시 패널(400)의 사이에 배치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 터치 패널(200)의 평면도이다.
터치 패널(200)은 활성 영역(Active Area: AA) 및 상기 활성영역의 외곽부에 위치하는 비활성 영역(Non Active Area: NA)으로 구분된다. 활성 영역은 표시 패널(400)에서 화면이 표시되는 영역(표시부)에 대응되는 영역으로서 사용자의 터치가 감지되는 영역이고, 비활성 영역은 표시 장치에서 화면이 표시되지 않는 영역(비표시부)에 대응되는 영역이다. 도 3에는 활성 영역만 예시되어 있다.
터치 패널(200)은 플렉서블한 특성을 갖는 기판(210)과; 상기 기판(210)의 활성영역에 형성된 감지패턴(220)과; 상기 기판(210)의 비활성영역에 형성되며, 상기 감지 패턴(220)을 패드부(미도시)를 통해 외부의 구동회로(미도시)와 연결하기 위한 센싱라인들(미도시)을 포함할 수 있다.
플렉서블한 특성을 갖는 기판(210)으로는 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 필름; 폴리카보네이트계 필름; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 필름; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 필름; 시클로올레핀, 시클로올레핀 공중합체, 폴리노르보르넨, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 필름; 염화비닐계 필름; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 폴리아미드계 필름; 폴리이미드계 필름; 술폰계 필름; 폴리에테르케톤계 필름; 황화 폴리페닐렌계 필름; 비닐알코올계 필름; 염화비닐리덴계 필름; 비닐부티랄계 필름; 알릴레이트계 필름; 폴리옥시메틸렌계 필름; 우레탄계 필름; 에폭시계 필름; 실리콘계 필름 등을 들 수 있다.
터치 패널(200)의 기판은 예를 들면 인성(toughness)이 2,000MPa% 이상인 것이 터치 패널(200)의 크랙 억제 측면에서 바람직하다. 보다 바람직하게는 인성이 2,000MPa% 내지 30,000MPa%일 수 있다.
감지 패턴(220) 은 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 방향으로 형성된 제1 패턴(220a) 및 제2 방향으로 형성된 제2 패턴(220b) 을 구비할 수 있다.
제1 패턴 (220a)과 제2 패턴 (220b)은 서로 다른 방향으로 배치된다. 예를 들면, 상기 제1 방향은 X축 방향일 수 있고, 제2 방향은 이와 수직으로 교차하는 Y축 방향일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 패턴(220a) 및 제2 패턴(220b)은 동일층에 형성되며, 터치되는 지점을 감지하기 위해서는 각각의 패턴들이 전기적으로 연결되어야 한다. 그런데, 제1 패턴(220a)은 단위 패턴들이 이음부를 통해 서로 연결된 형태이지만 제2 패턴(220b)은 단위 패턴들이 섬(island) 형태로 서로 분리된 구조로 되어 있으므로 제2 패턴(220b)을 전기적으로 연결하기 위해서는 별도의 브릿지 전극(230)이 필요하다.
감지 패턴(220)은 당 분야에 알려진 투명 전극 소재가 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들면, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 인듐아연주석산화물(IZTO), 카드뮴주석산화물(CTO), PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(grapheme), 금속와이어 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 인듐주석산화물(ITO)이 사용될 수 있다. 금속와이어에 사용되는 금속은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 은(Ag), 금, 알루미늄, 구리, 철, 니켈, 티타늄, 텔레늄, 크롬 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
브릿지 전극(230)은 제2 패턴(220b)의 이격된 단위 패턴을 전기적으로 연결한다.
브릿지 전극(230)은 감지 패턴(220)과 동일 소재로 형성될 수도 있고, 몰리브덴, 은, 알루미늄, 구리, 팔라듐, 금, 백금, 아연, 주석, 티타늄 또는 이들 중 2종 이상의 합금 등의 금속으로 형성될 수도 있다.
제1 패턴(220a)과 제2 패턴(220b)은 전기적으로 절연되어야 하므로, 감지 패턴(220)과 브릿지 전극(230) 사이에는 절연층(240)이 형성된다.
절연층(240)은 도 3에 예시된 바와 같이 제1 패턴(220a)의 이음부와 브릿지 전극(230) 사이에만 형성될 수도 있고, 감지 패턴(220)을 덮는 층의 구조로 형성될 수도 있다. 후자의 경우에는 브릿지 전극(230)은 절연층(240)에 형성된 컨택홀을 통해 제2 패턴(220b)을 연결할 수 있다.
또한, 터치 패널(200)은 하기 수학식 1을 만족하는 것일 수 있다.
(터치 패널 기판의 인성/ 굴곡시 터치 패널에 가해지는 응력) ≥ 9%.
(식 중, 상기 응력은 플렉서블 표시 장치를 상온에서 굴곡 반경 2.5mm로 40회/분의 속도로 30만회 굴곡시켰을 때 터치 패널에 가해진 응력임).
상기 수학식 1을 만족하는 경우에 지속적인 굴곡 피로에 대한 내크랙성이 우수하다.
편광판(300)은 편광자 단독 또는 편광자 및 그 적어도 일면에 부착된 보호필름을 구비한 구성일 수 있다.
편광자는 폴리비닐알콜계 필름을 팽윤, 염색, 가교, 연신, 수세, 건조하는 등의 단계를 포함하는 공정에 따라 제조된 당 분야에서 통상적으로 사용되는 편광자일 수 있다.
보호필름으로는 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분차폐성, 등방성 등이 우수한 필름이라면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 필름; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 필름; 폴리카보네이트계 필름; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 필름; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 필름; 시클로올레핀, 시클로올레핀 공중합체, 폴리노르보르넨, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 필름; 염화비닐계 필름; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 폴리아미드계 필름; 이미드계 필름; 술폰계 필름; 폴리에테르케톤계 필름; 황화 폴리페닐렌계 필름; 비닐알코올계 필름; 염화비닐리덴계 필름; 비닐부티랄계 필름; 알릴레이트계 필름; 폴리옥시메틸렌계 필름; 우레탄계 필름; 에폭시계 필름; 실리콘계 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 특히 알칼리 등에 의해 비누화(검화)된 표면을 가진 셀룰로오스계 필름이 편광특성 또는 내구성을 고려하면 바람직하다. 또한, 보호필름은 위상차 기능과 같은 광학 보상 기능을 겸비한 것일 수도 있다.
보호필름은 편광판(300)으로 사용될 때 편광자의 일면에 접합되는데, 편광자와 접합되는 면에 접합력 향상을 위한 접합 용이 처리가 수행된 것일 수 있다.
접합 용이 처리는 편광자와 보호필름 간의 접합력을 향상시킬 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 프라이머 처리, 플라즈마 처리, 코로나 처리 등의 드라이 처리; 알칼리 처리(비누화 처리) 등의 화학 처리; 저압 UV처리 등을 들 수 있다.
편광판(300)은 예를 들면 탄성률이 7GPa 이하일 수 있다. 탄성률이 7GPa 초과이면 유연성이 저하될 수 있다. 적당한 경도 및 우수한 유연성을 나타낸다는 측면에서 탄성률이 2GPa 내지 7GPa, 바람직하게는 2GPa 내지 5.5GPa일 수 있다.
편광판(300)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 100㎛ 이하일 수 있다. 두께가 100㎛ 초과이면 유연성이 저하될 수 있다. 상기 범위 내에서 예를 들면 5㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
본 발명의 플렉서블 표시 장치에 있어서, 윈도우 기판(100)의 두께가 편광판(300), 터치 패널(200) 및 표시 패널(400)의 합계 두께보다 두꺼울 수 있다. 또한, 윈도우 기판(100)의 탄성률이 편광판(300), 터치 패널(200) 및 표시 패널(400) 적층체의 탄성률보다 클 수 있다. 그러한 경우에 플렉서블 표시 장치의 두께를 줄이면서도 우수한 유연성을 나타내어 바람직하다.
본 발명의 플렉서블 표시 장치는 윈도우 기판(100) 상면으로부터 표시 패널(400)의 하면까지의 두께가 500㎛ 이하인 것이 바람직하다. 예를 들면 100㎛ 내지 400㎛일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 플렉서블 표시 장치는 굴곡시의 중립면과 시인측 기준 터치 패널(200) 하면 사이의 거리가 전체 두께의 34% 이하이다.
중립면은 플렉서블 표시 장치를 굴곡시에 압축응력이나 인장응력이 작용하지 않는 지점을 의미한다. 예를 들어, 도 2와 같이 플렉시블 표시 장치를 굴곡시키면, 구부러지는 곡률의 안쪽에서는 압축 응력이 작용하게 되고, 바깥 쪽에서는 인장 응력이 작용하게 된다. 따라서, 곡률의 안쪽에서 바깥 쪽으로 갈수록 응력의 작용 방향이 압축 방향에서 인장 방향으로 점차 바뀌게 되며, 어느 임계 지점에서는 압축응력도 인장응력도 모두 작용하지 않는 변환점이 존재하게 되는데, 이 지점이 바로 중립면(NP)이 된다.
크랙 발생에는 인장응력이 보다 큰 영향을 미치고, 터치 패널(200)에는 하면에 가장 큰 인장응력이 가해진다. 따라서, 중립면과 터치 패널(200) 하면 사이의 거리가 플렉서블 표시 장치 전체 두께의 34% 이하가 되도록 하는 경우 터치 패널(200)에 가해지는 응력을 줄여, 터치 패널(200)의 크랙 발생을 억제할 수 있다.
중립면의 위치는 플렉서블 표시 장치를 이루는 각 구성의 두께, 탄성률 등에 따라 달라질 수 있는 것인 바, 각 구성의 두께, 탄성률 등을 조절하거나, 플렉서블 표시 장치 내에서 터치 패널(200)의 위치를 조절함으로써 상기 거리를 조절할 수 있다.
본 발명의 플렉서블 표시 장치에 있어서, 편광판(300)과 터치 패널(200)의 배치 순서는 한정되지 않으며, 윈도우 기판(100), 편광판(300), 터치 패널(200) 및 표시 패널(400)의 순으로 배치될 수도 있고, 윈도우 기판(100), 터치 패널(200), 편광판(300) 및 표시 패널(400)의 순으로 배치될 수도 있다.
윈도우 기판(100), 편광판(300), 터치 패널(200) 및 표시 패널(400)의 순으로 배치된 경우에는, 시인측 기준으로 터치 패널(200)이 편광판(300) 하측에 존재하므로 터치 패널(200)의 패턴이 잘 시인되지 않는 장점이 있다.
그러한 경우에 터치 패널(200)의 기판(210)은 정면 위상차가 ±2.5nm 이하인 것이 바람직하다. 그러한 소재로는 무연신 필름으로서 예를 들면 트리아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스, 시클로올레핀, 시클로올레핀 공중합체, 폴리노르보르넨 공중합체 등의 소재로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 소재의 필름일 수 있다.
그리고, 전술한 바와 같이 플렉서블 표시 장치의 두께를 줄이면서도 우수한 유연성을 나타내도록 윈도우 기판(100)의 두께가 편광판(300), 터치 패널(200) 및 표시 패널(400)의 합계 두께보다 두껍고, 윈도우 기판(100)의 탄성률이 편광판(300), 터치 패널(200) 및 표시 패널(400) 적층체의 탄성률보다 큰 경우에는 중립면이 플렉서블 표시 장치 중 윈도우 기판(100)에 가깝게 위치하게 된다.
따라서, 윈도우 기판(100), 터치 패널(200), 편광판(300) 및 표시 패널(400)의 순으로 배치된 경우에는 터치 패널(200)이 보다 중립면에 가깝게 위치하여, 터치 패널(200)의 손상을 최소화 할 수 있다.
상기 편광판(300) 및 터치 패널(200)은 투명 점착층(OCA)에 의해 윈도우 기판(100)과 표시 패널(400) 사이에 배치될 수 있다.
윈도우 기판(100), 편광판(300), 터치 패널(200) 및 표시 패널(400)의 순으로 배치된 경우에는, 윈도우 기판(100)과 편광판(300) 사이, 터치 패널(200)과 표시 패널(400) 사이에 투명 점착층이 위치할 수 있다.
윈도우 기판(100), 터치 패널(200), 편광판(300) 및 표시 패널(400)의 순으로 배치된 경우에는, 윈도우 기판(100)과 터치 패널(200) 사이, 터치 패널(200)과 편광판(300) 사이, 편광판(300)과 표시 패널(400) 사이에 투명 점착층이 위치할 수 있다.
투명 점착층의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 20 내지 100㎛일 수 있다.
본 발명에 따른 투명 점착층에 있어서, 하부 점착층의 두께가 상부 점착층의 두께 이상이며, -20℃ 내지 80℃ 점탄성이 0.2MPa 이하인 것이 바람직하다. 그러한 경우에 터치 패널(200)과 표시 패널(400)간의 간섭에 의해 발생하는 노이즈를 줄일 수 있고, 굴곡시에 계면 응력을 완화하여 상하부 기재의 파괴를 억제할 수 있다. 점착제의 응집 파괴를 억제하면서 이와 동시에 계면 응력을 완화시킨다는 측면에서 보다 바람직하게는 상기 점탄성은 0.02 내지 0.15MPa일 수 있다.
편광판(300) 및 터치 패널(200)과 윈도우 기판(100) 및 표시 패널(400) 사이에는 상기 투명 점착층(OCA) 외에도 당 분야에 공지된 아크릴계 점착층이 추가로 포함될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 및 비교예
하기 표 1 및 표 2에 기재된 구성을 갖는 플렉서블 표시 장치를 제조하였다.
비교예1 비교예 2 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6
윈도우 기판
152㎛		 윈도우 기판
152㎛		 윈도우 기판
152㎛		 윈도우 기판
152㎛		 윈도우 기판
152㎛		 윈도우 기판
152㎛		 윈도우 기판
152㎛		 윈도우 기판
152㎛
투명점착층
100㎛		 투명점착층
85㎛		 투명점착층
50㎛		 투명점착층
50㎛		 터치 패널
27㎛		 터치 패널
27㎛		 터치 패널
27㎛		 투명점착층
50㎛
편광판
41㎛		 편광판
41㎛		 편광판
41㎛		 편광판
41㎛		 투명점착층
50㎛		 투명점착층
50㎛		 투명점착층
50㎛		 터치 패널
27㎛
터치 패널
27㎛		 터치 패널
27㎛		 터치 패널
27㎛		 터치 패널
27㎛		 편광판
41㎛		 편광판
41㎛		 편광판
41㎛		 편광판
41㎛
투명점착층
50㎛		 투명점착층
80㎛		 투명점착층
100㎛		 투명점착층
100㎛		 투명점착층
100㎛		 투명점착층
100㎛		 투명점착층
100㎛		 투명점착층
100㎛
비교예3 비교예 4 실시예7 실시예8 실시예9 실시예10 실시예11 실시예12
윈도우 기판
152㎛		 윈도우 기판
152㎛		 윈도우 기판
152㎛		 윈도우 기판
152㎛		 윈도우 기판
152㎛		 윈도우 기판
152㎛		 윈도우 기판
152㎛		 윈도우 기판
152㎛
투명점착층
100㎛		 투명점착층
85㎛		 투명점착층
50㎛		 투명점착층
50㎛		 터치 패널
27㎛		 터치 패널
27㎛		 터치 패널
27㎛		 투명점착층
50㎛
편광판
41㎛		 편광판
41㎛		 편광판
41㎛		 편광판
41㎛		 투명점착층
50㎛		 투명점착층
50㎛		 투명점착층
50㎛		 터치 패널
27㎛
터치 패널
27㎛		 터치 패널
27㎛		 터치 패널
27㎛		 터치 패널
27㎛		 편광판
41㎛		 편광판
41㎛		 편광판
41㎛		 편광판
41㎛
투명점착층
50㎛		 투명점착층
80㎛		 투명점착층
100㎛		 투명점착층
100㎛		 투명점착층
100㎛		 투명점착층
100㎛		 투명점착층
100㎛		 투명점착층
100㎛
표시 패널
20㎛		 표시 패널
20㎛		 표시 패널
20㎛		 표시 패널
20㎛		 표시 패널
20㎛		 표시 패널
20㎛		 표시 패널
20㎛		 표시 패널
20㎛
구체적으로, 윈도우 기판으로는 일면에 지문방지층, 하드코팅층이 순차적으로 형성된 탄성률 6GPa의 폴리이미드 기판, 상부 점착층으로는 -20℃ 내지 80℃ 점탄성이 0.1MPa인 실리콘계 OCA, 편광판으로는 두께 7㎛의 폴리비닐알콜 편광자의 양면에 두께 20㎛의 트리아세틸셀룰로오스 보호필름이 부착된 탄성률 4.5GPa의 편광판을 사용하였다.
터치 패널로는 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 시클로올레핀(COP) 기판(위상차±2.5nm 이하), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 기판 (위상차 125nm) 상에 두께 40nm의 ITO 감지 패턴, 감지 패턴 상에 두께 2㎛의 절연층, 절연층 상에 두께 170nm의 ITO 브릿지 패턴을 포함하는 탄성률 4.5GPa의 터치 패널을 사용하였다.
하부 점착층으로는 -20℃ 내지 80℃ 점탄성이 0.1MPa인 실리콘계 OCA를 사용하였고, 표시 패널로는 탄성률 5.0GPa의 Flexible OLED를 사용하였다.
각 층의 부재 중 그 사이에 투명점착층(OCA)이 존재하지 않는 부분은 두께 2.5㎛의 아크릴계 점착층이 포함되었다.
실험예
(1) 중립면 계산
중립면(Neutral plane)은 하기 수학식 2 및 3에 따라 구하였다.
[수학식 2]
Figure 112015113568138-pat00001
(식 중, σ는 굴곡시 가해지는 응력, E는 영률(Young's Modulus), R은 굴곡 반경, Z는 중립면임)
[수학식 3]
Figure 112015113568138-pat00002
(식 중, n은 층(layer)의 개수, d는 개별 층의 두께, E는 영률임).
(2) 굴곡 전 터치 특성 평가
정전용량검사기로 검사시, 전체 노드의 수치에서 Cap차이가 20% 미만인 경우 OK, 전체 노드의 수치에서 Cap차이가 20% 이상인 경우 NG로 판정함
(3) 반복 굴곡 피로 실험
반복굴곡피로실험은 폴딩 테스터기(DLDMLH-FS, YUASA사)를 사용해서 평가하였다. 접합 샘플의 사이즈는 100mm x 10mm로 하고, 샘플을 테스터기에 장착하여 굴곡반경 2.5R, 40회/분의 속도로 20만회 평가진행하였다.
평가는 크랙이 없고 터치 동작이 되는 경우 OK, 크랙이 확인되며 터치 동작이 되지 않는 경우 NG로 판정하였다.
비교예 3, 4, 실시예 7 내지 12는 실험시에 표시 패널 하부에 두께 50㎛의 폴리이미드 필름(실제 제품 적용시에 후면 커버 등의 역할)을 두께 2.5㎛의 아크릴계 점착층으로 더 부착한 후에 실험을 수행하였다.
(4) ball drop 실험
테스트에 사용된 스틸볼은 무게 500g이고, 지름(R) 2cm이다. 실시예 및 비교예의 표시 장치에 스틸볼을 15cm높이에서 떨어뜨렸을때 크랙이 없고 터치 동작이 되는 경우 OK, 크랙이 확인되며 터치 동작이 되지 않는 경우 NG로 판정하였다.
(5) 터치 특성 평가
터치 특성 평가는 굴곡 평가 혹은 Ball Drop 실험 전후 Cap차이가 20% 미만인 경우 OK, 20%이상인 경우 NG로 판정
(6) 표시품질
DMS-803(instrument systems)로 시야각에 따른 a*, b* 값을 측정하였다.
측정 각도 및 평가 기준은 하기와 같다.
θ; 0~60°/ Ф;0, 45, 90, 135°, 패널 주시야각 기준
a*, b* 각 수치가 7 이하이면 OK
a*, b* 각 수차가 10 이상이면 NG
a*, b* 둘다 0인 경우 빛샘 없는 완전한 블랙 반사방지기능 발현 표시품질이 양호해진다. 편광판 하부에 있는 터치 패널의 터치 기재로 위상차 있는 PET 필름을 사용하는 경우, 블랙이 되지 않는다.
구분 비교예1 비교예 2 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6
터치 패널 기판 COP COP TAC PET COP TAC PET PET
터치 패널 기판 인성(MPa) 500 1300 2500 13855 2000 2500 13855 13855
총 두께(㎛)
(아크릴계 점착층 두께 생략)		 370 385 370 370 370 370 370 370
윈도우 기판 상면으로부터 중립면까지의 거리(㎛) 146 127 123 123 117 118 119 125
중립면으로부터 터치 패널 하면까지의 거리(㎛) 152 161 125 125 42 41 40 82
중립면으로부터 표시 패널 하면까지의 거리(㎛) 224 258 247 247 250 249 248 245
터치 패널에 가해지는 응력(MPa) 375 396 309 309 102 100 99 203
터치 패널 기판에 가해지는 응력(MPa) 571 205 307 311 93 113 131 221
인장 응력(MPa) 0 0 0 0 0 0 0 0
터치 패널 기판 인성/ 터치 패널에 가해지는 응력(MPa) 1 3 8 45 20 25 140 68
터치 패널 기판 인성/ 터치 패널 기판에 가해지는 응력(MPa) 1 6 8 45 21 22 106 63
중립면과 시인측 기준 터치 패널 하면 사이의 거리/ 전체 두께 (%) 41 42 34 34 11 11 11 22
굴곡 전 터치 특성 OK OK OK OK OK OK OK OK
반복 굴곡 피로 NG NG OK OK OK OK OK OK
Ball drop NG NG OK OK OK OK OK OK
터치 특성 NG NG OK OK OK OK OK OK
표시 품질 OK OK OK NG OK OK OK OK
구분 비교예3 비교예 4 실시예7 실시예8 실시예9 실시예10 실시예11 실시예12
터치 패널 기판 COP COP TAC PET COP TAC PET PET
터치 패널 기판 인성(MPa) 500 1300 2500 13855 2000 2500 13855 13855
총 두께(㎛)
(아크릴계 점착층 두께 생략)		 390 405 390 390 390 390 390 390
윈도우 기판 상면으로부터 중립면까지의 거리(㎛) 162 147 141 141 136 137 137 143
중립면으로부터 터치 패널 하면까지의 거리(㎛) 136 141 107 107 23.1 22.3 22.0 64
중립면으로부터 표시 패널 하면까지의 거리(㎛) 228 258 249 249 251 250 250 247
터치 패널에 가해지는 응력(MPa) 336 347 264 264 57 55 54 158
터치 패널 기판에 가해지는 응력(MPa) 519 182 269 273 54 80 93 182
인장 응력(MPa) 457 516 498 498 502 501 500 495
터치 패널 기판 인성/ 터치 패널에 가해지는 응력(MPa) 1 4 9 53 35 45 256 88
터치 패널 기판 인성/ 터치 패널 기판에 가해지는 응력(MPa) 1 7 9 51 37 31 149 76
중립면과 시인측 기준 터치 패널 하면 사이의 거리/ 전체 두께 (%) 35% 35% 27 27 6 6 6 16
굴곡전 터치 특성 OK OK OK OK OK OK OK OK
반복 굴곡 피로 NG NG OK OK OK OK OK OK
Ball drop NG NG OK OK OK OK OK OK
터치 특성 NG NG OK OK OK OK OK OK
표시 품질 OK OK OK NG OK OK OK OK
실시예의 플렉서블 표시 장치는 굴곡시의 중립면과 시인측 기준 터치 패널 하면 사이의 거리가 전체 두께의 34% 이하로서, 반복 굴곡피로에 대한 크랙이 발생하지 않았다.
그러나, 비교예의 플렉서블 표시장치는 굴곡 피로에 대한 크랙이 발생하였다.
100: 윈도우 기판 200: 터치 패널
210: 터치 패널 기판 220: 감지 패턴
220a: 제1 패턴 220b: 제2 패턴
230: 브릿지 패턴 240: 절연층
300: 편광판 400: 표시 패널

Claims (11)

  1. 윈도우 기판; 편광판; 터치 패널; 및
    상기 편광판 및 터치 패널을 기준으로 윈도우 기판 반대측에 배치되는 표시 패널을 포함하며,
    굴곡시의 중립면과 시인측 기준 터치 패널 하면 사이의 거리가 전체 두께의 34% 이하이고,
    상기 윈도우 기판의 두께가 상기 편광판, 상기 터치 패널 및 상기 표시 패널의 합계 두께보다 두꺼운, 플렉서블 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 윈도우 기판 상면으로부터 표시 패널의 하면까지의 두께가 500㎛ 이하인, 플렉서블 표시 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 윈도우 기판의 탄성률이 편광판, 터치 패널 및 표시 패널 적층체의 탄성률보다 큰, 플렉서블 표시 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 윈도우 기판, 터치 패널 및 표시 패널은 각각 탄성률이 2GPa 내지 7GPa이고, 편광판은 탄성률이 7GPa 이하인 플렉서블 표시 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 윈도우 기판과 편광판 사이 및 터치 패널과 표시 패널 사이에는 투명 점착층이 위치한 플렉서블 표시 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 터치 패널의 기판은 인성이 2,000MPa%이상인 플렉서블 표시 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 터치 패널은 하기 수학식 1을 만족하는 플렉서블 표시 장치:
    [수학식 1]
    (터치 패널 기판의 인성/ 굴곡시 터치 패널에 가해지는 응력) ≥ 9%.
    (식 중, 상기 응력은 플렉서블 표시 장치를 상온에서 굴곡 반경 2.5mm로 40회/분의 속도로 30만회 굴곡시켰을 때 터치 패널에 가해지는 응력임).
  9. 청구항 1에 있어서, 윈도우 기판, 편광판, 터치 패널 및 표시 패널의 순으로 적층된 플렉서블 표시 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 터치 패널의 기판은 정면 위상차가 ±2.5 이하인, 플렉서블 표시 장치.
  11. 청구항 1에 있어서, 윈도우 기판, 터치 패널, 편광판 및 표시 패널의 순으로 적층된 플렉서블 표시 장치.
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