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KR102362080B1 - 폴더블 표시장치 - Google Patents

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KR102362080B1
KR102362080B1 KR1020170068020A KR20170068020A KR102362080B1 KR 102362080 B1 KR102362080 B1 KR 102362080B1 KR 1020170068020 A KR1020170068020 A KR 1020170068020A KR 20170068020 A KR20170068020 A KR 20170068020A KR 102362080 B1 KR102362080 B1 KR 102362080B1
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display
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김태우
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 명세서는 폴더블 표시장치를 개시한다. 상기 폴더블 표시장치는, 둘 이상의 표시 영역들 및 상기 표시 영역들 사이에 있는 접힘(folding) 영역을 갖는 표시패널; 상기 표시패널의 일 면 상에 위치하고, 상기 표시패널을 지지하는 지지 프레임; 및 상기 표시패널과 상기 지지 프레임 사이에 있는 접착 층을 포함하고, 상기 접착 층은 미세 섬모 구조를 갖는다.

Description

폴더블 표시장치{FOLDABLE DISPLAY DEVICE}
본 명세서는 폴더블 표시장치에 관한 것이다.
다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 영상표시장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 이에 유기발광 소자의 발광량을 제어하여 영상을 표시하는 유기발광 표시장치 등이 각광받고 있다.
유기발광 소자는 전극 사이의 얇은 발광층을 이용한 자발광 소자로 박막화가 가능하다는 장점이 있다. 일반적인 유기발광 표시장치는 기판에 화소구동 회로와 유기발광 소자가 형성된 구조를 갖고, 유기발광 소자에서 방출된 빛이 기판 또는 배리어층을 통과하면서 화상을 표시하게 된다.
유기발광 표시장치는 별도의 광원장치 없이 구현되기 때문에, 플렉서블(flexible), 벤더블(bendable), 폴더블(foldable) 표시장치로 구현되기에 용이하다. 이때, 플라스틱, 박막 금속(metal foil) 등의 유연한 재료가 유기발광 표시장치의 기판으로 사용된다. 또한 상기, 플렉서블, 폴더블 표시장치 등은 기판 위에 다수의 박막 층들이 적층되는 경우가 일반적이다.
예를 들어 폴더블 표시장치는 여러 기능 필름들과 이들의 라미네이션(lamination)을 위한 일련의 접착 층으로 구성될 수 있다. 폴더블 표시장치는 그 특성상 접혔다가 펴진 후에 빠르게 원상태로 평평하게 복원될 필요가 있는데, 현재 사용되고 있는 재료들은 완전한 복원에 한계가 있으며, 고온/고습 환경하에서는 그 복원성이 더 저하되기도 한다. 이에 폴더블 표시장치의 사용성 향상을 위하여 굴곡성 및 복원성 확보를 위한 재료적 또는 구조적 개선이 요청되고 있다.
본 명세서는 폴더블 표시장치 및 그에 사용되는 접착 부재를 제안하는 것을 목적으로 한다. 본 명세서의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서의 일 실시예에 따라 폴더블 표시장치가 제공된다. 상기 폴더블 표시장치는, 둘 이상의 표시 영역들 및 상기 표시 영역들 사이에 있는 접힘(folding) 영역을 갖는 표시패널; 상기 표시패널의 일 면 상에 위치하고, 상기 표시패널을 지지하는 지지 프레임; 및 상기 표시패널과 상기 지지 프레임 사이에 있는 접착 층을 포함하고, 상기 접착 층은 미세 섬모 구조를 갖는다.
타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 명세서의 실시예들은, 폴더블 표시장치의 동적 거동에 적합한 지지 구조를 제공할 수 있다. 더 나아가, 본 명세서의 실시예들은, 폴더블 표시장치의 구조적 견고성을 강화하는 접착 부재를 제공할 수 있다. 본 명세서의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 전자장치에 포함될 수 있는 예시적인 플렉서블 표시장치를 도시한다.
도 2는 본 명세서의 표시장치에 포함된 표시패널 중 일부를 나타낸 단면도이다.
도 3a 및 3b는 본 명세서의 실시예에 따른 폴더블 표시장치를 설명하는 도면이다.
도 4a 및 4b는 본 명세서의 실시예에 따른 폴더블 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 5a 및 5b는 본 명세서의 실시예에 따른 폴더블 표시장치에 적용된 접착 층을 설명하는 도면이다.
본 명세서의 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 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 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 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. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 전자장치에 포함될 수 있는 예시적인 플렉서블 표시장치를 도시한다.
상기 플렉서블(flexible) 표시장치는 가요성(flexibility)이 부여된 표시장치를 의미하는 것으로, 접을 수 있는(foldable) 표시장치, 구부릴 수 있는(bendable) 표시장치, 말수있는(rollable) 표시장치, 깨지지 않는(unbreakable) 표시장치, 등과 동일한 의미로 사용될 수 있다. 도 1을 참조하면, 상기 표시장치(1000)는 적어도 하나의 표시 영역(active area)을 포함할 수 있다. 예컨대, 폴더블 표시장치는 접힘 선(folding line)을 기준으로 좌우 (또는 상하)로 구분되는 다수의 표시 영역을 가질 수 있다. 상기 표시 영역에는 픽셀들의 어레이(array)가 형성된다. 하나 이상의 비표시 영역(inactive area)이 상기 표시 영역의 주위에 배치될 수 있다. 즉, 상기 비표시 영역은, 표시 영역의 하나 이상의 측면에 인접할 수 있다. 도 1에서, 상기 비표시 영역은 사각형 형태의 표시 영역을 둘러싸고 있다. 그러나, 표시 영역의 형태 및 표시 영역에 인접한 비표시 영역의 형태/배치는 도 1에 도시된 예에 한정되지 않는다. 상기 표시 영역 및 상기 비표시 영역은, 상기 표시장치(1000)를 탑재한 전자장치의 디자인에 적합한 형태일 수 있다. 상기 표시 영역의 예시적 형태는 오각형, 육각형, 원형, 타원형 등이다.
상기 표시 영역 내의 각 픽셀은 픽셀 회로와 연관될 수 있다. 상기 픽셀 회로는, 백플레인(backplane) 상의 하나 이상의 스위칭 트랜지스터 및 하나 이상의 구동 트랜지스터를 포함할 수 있다. 각 픽셀 회로는, 상기 비표시 영역에 위치한 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버와 같은 하나 이상의 구동 회로와 통신하기 위해, 게이트 라인 및 데이터 라인과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 구동 회로는, 도 1에 도시된 것처럼, 상기 비표시 영역에 TFT(thin film transistor)로 구현될 수 있다. 이러한 구동 회로는 GIP(gate-in-panel)로 지칭될 수 있다. 또한, 데이터 드라이버 IC와 같은 몇몇 부품들은, 분리된 인쇄 회로 기판에 탑재되고, FPCB(flexible printed circuit board), COF(chip-on-film), TCP(tape-carrier-package) 등과 같은 회로 필름을 이용하여 상기 비표시 영역에 배치된 연결 인터페이스(패드/범프, 핀 등)와 결합될 수 있다.
상기 플렉서블 표시장치(1000)는, 다양한 신호를 생성하거나 표시 영역내의 픽셀을 구동하기 위한, 다양한 부가 요소들 포함할 수 있다. 상기 픽셀을 구동하기 위한 부가 요소는 인버터 회로, 멀티플렉서, 정전기 방전 회로(electro static discharge) 등을 포함할 수 있다. 상기 표시장치(1000)는 픽셀 구동 이외의 기능과 연관된 부가 요소도 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 표시장치(1000)는 터치 감지 기능, 사용자 인증 기능(예: 지문 인식), 멀티 레벨 압력 감지 기능, 촉각 피드백(tactile feedback) 기능 등을 제공하는 부가 요소들을 포함할 수 있다. 상기 언급된 부가 요소들은 상기 비표시 영역 및/또는 상기 연결 인터페이스와 연결된 외부 회로에 위치할 수 있다.
상기 표시장치(1000)의 여러 부분들은 굴곡선(BL)을 따라 구부러질 수 있다. 상기 굴곡선(BL)은 수평으로(예: 도 1의 X 방향), 수직으로(예: 도 1의 Y 방향), 또는 대각선으로 연장될 수 있다 따라서, 상기 표시장치(1000)는, 요구되는 디자인에 기초하여, 수평, 수직, 대각선 방향의 조합으로 구부러질 수 있다.
언급한 대로, 상기 표시장치(1000)의 하나 이상의 모서리(edge)는, 상기 굴곡선(BL)을 따라 중앙 부분(central portion, 1000-1)에서 멀어지도록 구부러질 수 있다. 비록 상기 굴곡선(BL)이 상기 표시장치(1000)의 모서리와 가깝게 위치하도록 도시되었지만, 상기 굴곡선(BL)은 상기 중앙 부분(1000-1)을 가로질러 연장되거나, 상기 표시장치(1000)의 하나 이상의 꼭지점(corner)에서 대각선으로 연장될 수 있다. 이러한 구조는 상기 표시장치(1000)가 폴더블(foldable) 표시장치가 되거나, 또는 접히는 양면에 표시가 이뤄지는 표시장치가 되도록 할 수 있다.
몇몇 실시예에서 플렉서블 표시장치(100)의 굴곡 부분(1000-2)은, 이미지를 표시할 수 있는 표시 영역을 포함할 수 있다. 이러한 표시 영역을 이하에서는 보조 표시 영역이라 호칭한다. 즉, 표시 영역의 적어도 일부 픽셀이 굴곡 부분(1000-2)에 포함되도록 굴곡선(BL)이 표시 영역 내에 놓일 수 있다.
도 2는 본 명세서의 표시장치에 포함된 표시패널 중 일부를 나타낸 단면도이다.
상기 표시장치(`1000)는 화상을 표시하는 표시패널(100)과 각종 기구 부품들(프레임, 케이스 등)로 구성될 수 있다 이하에서는, 유기발광 표시패널(Organic Light Emitting Display)을 일 예로 하여 플렉서블 표시장치 및 그 표시패널을 설명한다..
상기 유기발광 표시패널(100)은 베이스 층(101) 상에 박막트랜지스터(102, 104, 106, 108), 유기발광소자(112, 114, 116) 및 각종 기능 층(layer)이 위치하고 있다.
베이스 층(101)은 유기발광 표시패널(100)의 다양한 구성요소들을 지지한다. 베이스 층(101)은 투명한 절연 물질, 예를 들어 유리, 플라스틱 등과 같은 절연 물질로 형성될 수 있다. 기판(어레이 기판)은, 그 위에 형성된 소자 및 기능 층, 예를 들어 스위칭 TFT, 스위칭 TFT와 연결된 구동 TFT, 구동 TFT와 연결된 유기발광소자, 보호막 등을 포함하는 개념으로 지칭되기도 한다.
버퍼 층(buffer layer)이 베이스 층(101) 상에 위치할 수 있다. 상기 버퍼 층은 베이스 층(101) 또는 하부의 층들에서 유출되는 알칼리 이온 등과 같은 불순물로부터 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)를 보호하기 위한 기능 층이다. 상기 버퍼 층은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 또는 이들의 다층으로 이루어질 수 있다.
상기 베이스 층(101) 또는 버퍼 층 위에 박막트랜지스터가 놓인다. 박막트랜지스터는 반도체 층(102), 게이트 절연막(103), 게이트 전극(104), 층간 절연막(105), 소스 및 드레인 전극(106, 108)이 순차적으로 배치된 형태일 수 있다. 반도체 층(102)은 상기 베이스 층(101) 또는 버퍼 층 상에 위치한다. 반도체 층(102)은 폴리 실리콘(p-Si)으로 만들어질 수 있으며, 이 경우 소정의 영역이 불순물로 도핑될 수도 있다. 또한, 반도체 층(102)은 아몰포스 실리콘(a-Si)으로 만들어질 수도 있고, 펜타센 등과 같은 다양한 유기 반도체 물질로 만들어질 수도 있다. 나아가 반도체 층(102)은 산화물(oxide)로 만들어질 수도 있다. 게이트 절연막(103)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx) 등과 같은 절연성 무기물로 형성될 수 있으며, 이외에도 절연성 유기물 등으로 형성될 수도 있다. 게이트 전극(104)은 다양한 도전성 물질, 예컨대, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 금(Au) 또는 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다.
층간 절연막(105)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx) 등과 같은 절연성 물질로 형성될 수 있으며, 이외에도 절연성 유기물 등으로 형성될 수도 있다. 층간 절연막(105)과 게이트 절연막(103)의 선택적 제거로 소스 및 드레인 영역이 노출되는 컨택 홀(contact hole)이 형성될 수 있다.
소스 및 드레인 전극(106, 108)은 층간 절연막(105) 상에 전극용 물질로 단일층 또는 다층의 형상으로 형성된다.
평탄화 층(107)이 박막트랜지스터 상에 위치할 수 있다. 평탄화 층(107)은 박막트랜지스터를 보호하고 그 상부를 평탄화한다. 평탄화 층(107)은 다양한 형태로 구성될 수 있는데, BCB(Benzocyclobutene) 또는 아크릴(Acryl) 등과 같은 유기 절연막, 또는 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx)와 같은 무기 절연막으로 형성될 수도 있고, 단층으로 형성되거나 이중 혹은 다중 층으로 구성될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
유기발광소자는 제1 전극(112), 유기발광 층(114), 제2 전극(116)이 순차적으로 배치된 형태일 수 있다. 즉, 유기발광소자는 평탄화 층(107) 상에 형성된 제1 전극(112), 제1 전극(112) 상에 위치한 유기발광 층(114) 및 유기발광 층(114) 상에 위치한 제2 전극(116)으로 구성될 수 있다.
제1 전극(112)은 컨택 홀을 통해 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극(108)과 전기적으로 연결된다. 유기발광 표시패널(100)이 상부 발광(top emission) 방식인 경우, 이러한 제1 전극(112)은 반사율이 높은 불투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(112)은 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr) 또는 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다.
뱅크(110)는 발광 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된다. 이에 따라, 뱅크(110)는 발광 영역과 대응되는 제1 전극(112)을 노출시키는 뱅크 홀을 가진다. 뱅크(110)는 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx)와 같은 무기 절연 물질 또는 BCB, 아크릴계 수지 또는 이미드계 수지와 같은 유기 절연물질로 만들어질 수 있다.
유기발광 층(114)이 뱅크(110)에 의해 노출된 제1 전극(112) 상에 위치한다. 유기발광 층(114)은 발광층, 전자주입층, 전자수송층, 정공수송층, 정공주입층 등을 포함할 수 있다. 상기 유기발광 층은, 하나의 빛을 발광하는 단일 발광층 구조로 구성될 수도 있고, 복수 개의 발광층으로 구성되어 백색 광을 발광하는 구조로 구성될 수도 있다.
제2 전극(116)이 유기발광층(114) 상에 위치한다. 유기발광 표시패널(100)이 상부 발광(top emission) 방식인 경우, 제2 전극(116)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Induim Zinc Oxide; IZO) 등과 같은 투명한 도전 물질로 형성됨으로써 유기발광 층(114)에서 생성된 광을 제2 전극(116) 상부로 방출시킨다.
보호 층(118)과 봉지 층(120)이 제2 전극(116) 상에 위치한다. 상기 보호 층(118)과 봉지 층(120)은, 발광 재료와 전극 재료의 산화를 방지하기 위하여, 외부로부터의 산소 및 수분 침투를 막는다. 유기발광소자가 수분이나 산소에 노출되면, 발광 영역이 축소되는 화소 수축(pixel shrinkage) 현상이 나타나거나, 발광 영역 내 흑점(dark spot)이 생길 수 있다. 상기 보호 층(passivation layer) 및/또는 상기 봉지 층(encapsulation layer)은 유리, 금속, 산화 알루미늄(AlOx) 또는 실리콘(Si) 계열 물질로 이루어진 무기막으로 구성되거나, 또는 유기막과 무기막이 교대로 적층된 구조일 수도 있다. 무기막은 수분이나 산소의 침투를 차단하는 역할을 하고, 유기막은 무기막의 표면을 평탄화하는 역할을 한다. 봉지 층을 여러 겹의 박막 층으로 형성하는 이유는, 단일 층에 비해 수분이나 산소의 이동 경로를 길고 복잡하게 하여, 유기발광소자까지 수분/산소의 침투를 어렵게 만들려는 것이다.
상기 유기발광 표시패널(100)은 봉지 층(120) 상에 터치 층, 편광 층, 커버 층 등을 더 포함할 수 있다.
도 3a 및 3b는 본 명세서의 실시예에 따른 폴더블 표시장치를 설명하는 도면이다.
일반적으로 폴더블 표시장치는 다수의 박막 층들 및 이들을 접합하는 접착제(adhesive)로 구성되는데, 재료적인 특성과 한계로 인하여 접힘 곡률, 반복 접힘 및/또는 접힌 상태로 장기 보존 시에 평탄도(flatness) 유지 등에 개선할 부분이 많이 존재한다. 예를 들어, 폴더블 표시장치는 적절한 중립면(neutral plane) 설계가 필요하여 특정 값 이상의 탄성 계수(예: Young's modulus)를 갖는 접착제가 사용되기 어렵다. 그리고, 접착제 중 습식 접착 방식의 접착제들은 미끄러지는(creep) 특성을 갖고 있어 동적 거동(dynamic behavior)을 갖는 폴더블 표시장치에 적용되기에 어려움이 많다. 또한 폴더블 표시장치에 주로 쓰이는 유연 기판 기반의 표시패널은 강도(stiffness)가 약하기 때문에, 상대적으로 더 강한 보호(지지) 부재가 필요하며, 이러한 보호 부재와 표시패널을 일체화하면 폴더블 표시장치 전체의 표면 기복(Waviness)이나 회복력에 문제가 나타나기도 한다.
이에 발명자들은, 접힘 곡률을 더 작게 할 수 있고, 반복적인 접힘-펴짐에 따른 여러 문제점도 줄일 수 있는 폴더블 표시장치 구조를 고안하였다. 상기 폴더블 표시장치는 도 3a와 같이 둘 이상의 표시 영역들(A-1, A-2) 및 상기 표시 영역들(A-1, A-2) 사이에 있는 접힘 영역(B)을 포함할 수 있고, 도 3b와 같이 접힐 수 있다. 도 3a에서는, 두 개의 표시 영역만이 도시되었으나, 실제 구현 제품은 2 또는 그 이상의 표시 영역으로 구성될 수 있다. 제2 표시 영역(A-2) 내의 픽셀 매트릭스는, 제1 표시 영역(A-1)으로부터 연속적으로 연장될 수 있다. 또 다르게는, 도 3a에서, 제1 표시 영역과 제2 표시 영역은, 접힘 영역을 사이에 두고 서로 분리될 수도 있다. 제1 표시 영역과 제2 표시 영역의 몇몇 부품들은, 접힘 영역을 가로질러 놓인 하나 이상의 도선을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 표시 영역(A-1)의 픽셀과 제2 표시 영역(A-2)의 픽셀은 구동 회로(예: 게이트 드라이버, 데이터 드라이버 등)에 의해 마치 동일 매트릭스에 있는 것처럼 구동될 수 있다. 이때, 제1 표시 영역(A-1)의 픽셀과 제2 표시 영역(A-2)의 픽셀은 동일한 구동 회로들에 의해 동작될 수 있다. 예를 들어, 제1 표시 영역(A-1)의 N번째 행 픽셀과 제2 표시 영역(A-2)의 N번째 행 픽셀은, 같은 게이트 드라이버로부터 게이트 신호를 수신하도록 구비될 수 있다. 구현 예에 따라서는, 제2 표시 영역(A-2)의 픽셀이 제1 표시 영역(A-1)의 픽셀과 분리되어 구동될 수도 있다. 즉, 제2 표시 영역(A-2)의 픽셀은, 표시 영역의 픽셀 매트릭스와는 분리된 독립된 매트릭스로 구동 회로에 인식될 수 있다. 이 경우, 제2 표시 영역(A-2)의 픽셀은, 제1 표시 영역(A-1)의 픽셀에 신호를 공급하는 구동 회로와는 다른 하나 이상의 분리된 구동 회로로부터 신호를 수신할 수 있다. 한편, 그 형상에 상관없이, 제2 표시 영역(A-2)은 폴더블 표시패널(100)의 2차 표시 영역으로 기능할 수 있다. 또한, 제1 표시 영역(A-1) 대 제2 표시 영역(A-2)의 크기 비율은 특별히 제한되지 않는다.
도 3b와 같이 접히는 (또는 구부러지는) 폴더블 표시장치(1000)에 있어서, 지지 부재(300)는 표시패널(100)에 과도한 압축력이나 인장력이 가해지지 않도록 설계되는 것이 중요하다. 더불어 폴더블 표시장치(1000)의 평탄도 유지 및/또는 빠른 형상 복원을 위해서는 지지 부재(300)와 표시패널(100)을 결합시키는 접합 부재도 매우 중요하다. 도 3b는 안쪽 접힘(inward foldable) 표시장치를 도시했지만 반대 방향으로 접히는 바깥쪽 접힘(outward foldable) 표시장치에도 위와 같은 중요성은 마찬가지이다.
도 4a 및 4b는 본 명세서의 실시예에 따른 폴더블 표시장치를 나타낸 단면도이다.
상기 폴더블 표시장치(1000)는 도 4a와 같이 표시패널(100)과 지지 프레임(300)이 접합된 구조일 수 있다. 상기 폴더블 표시장치(1000)는 둘 이상의 표시 영역들 및 상기 표시 영역들 사이에 있는 접힘 영역(B)을 포함하고, 상기 접힘 영역(B)은 반복적인 접힘에 의한 변형을 저감하는 구조를 포함할 수 있다. 상기 표시패널(100)은 도 4b와 같이 유기발광소자 층(TFT/OLED), 터치 패널(150), 편광 층(170), 커버 층(180) 등이 적층된 구조일 수 있다. 상기 유기발광소자 층(TFT/OLED)의 아래에는 지지 층(support layer)이 더 위치할 수 있다.
유기발광소자 층(TFT/OLED)은 베이스 층(101)의 일 면(제1 면)에 배치된다. 상기 베이스 층(101)은 제1 표시 영역(A-1); 제2 표시 영역(A-2); 및 상기 제1 표시 영역과 제2 표시 영역 사이에 있는 접힘 영역(B)을 갖는다. 접힘 영역(center bezel)의 폭은 접힘 곡률(folding radius)와 상관 관계가 있으므로 이를 기반하여 정해질 수 있으며, 인캡슐레이션 마진을 감안하여 설계하는 것이 바람직하다. 상기 접힘 영역(B)은 실제 접히는 부분과 인캡슐레이션 마진을 합한 것으로 이해될 수도 있다. 상기 베이스 층(101)이 플라스틱으로 이루어진 경우, 플라스틱 필름 또는 플라스틱 기판으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 층(101)은 폴리이미드 계 고분자, 폴리에스터계 고분자, 실리콘계 고분자, 아크릴계 고분자, 폴리올레핀계 고분자 및 이들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는 필름 형태일 수 있다. 이 물질 중에서, 폴리이미드는 고온의 공정에 적용될 수 있고, 코팅이 가능한 재료이기에 플라스틱 기판으로 많이 사용된다.
상기 유기발광소자 층(TFT/OLED)은 TFT 백플레인(TFT backplane)과 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다. 상기 TFT 백플레인은 상기 베이스 층(101) 상에 구현된다. 몇몇 실시예에서, 상기 백플레인은, LTPS(low temperature poly silicon) 반도체 층을 활성층(active layer)으로서 사용한 TFT와 함께 구현될 수 있다. 일 예에서, 상기 베이스 층(101) 상의 픽셀 회로 및 구동 회로(예: GIP)들은 NMOS LTPS TFT로 구현될 수 있다. 다른 예에서, 상기 TFT 백플레인은 NMOS LTPS TFT 및 PMOS LTPS TFT의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 층(101) 상의 구동 회로(예: GIP)는, 게이트 라인 상의 스캔 신호를 제어하기 위한 배선 수를 줄이기 위해, 하나 이상의 CMOS 회로를 포함할 수 있다. 그리고, 몇몇 실시예에서, 상기 TFT 백플레인은, 여러 종류의 TFT로 구현될 수 있다. 즉, 상기 TFT 백플레인을 구현하기 위해, 산화물(oxide) 반도체 TFT 및 LTPS TFT의 조합이 사용될 수 있다. 상기 TFT 백플레인에서, 상기 TFT의 유형은 동작 조건 및/또는 관련된 회로 내의 TFT 요구 조건에 따라서 선택될 수 있다
유기발광 다이오드는 상기 TFT 백플레인 상에 배치된다. 상기 유기발광 다이오드는, 베이스 층(101) 상에 구현된 픽셀 회로 및 구동 회로, 상기 베이스 층(101) 상의 연결 인터페이스와 연결된 외부의 다른 구동회로에 의해 제어된다. 상기 유기발광 다이오드는 특정 색상(예: red, green, blue)의 광을 방출하는 유기발광물질 층을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 유기발광물질 층은 백색 광(본질적으로는 여러 색상의 광의 조합)을 방출할 수 있는 적층 구조를 가질 수 있다.
상기 폴더블 표시장치(1000)의 특정 부분에서의 강도 및/또는 견고성을 증가시키기 위해, 하나 이상의 지지 층이 상기 베이스 층(101)의 하부에 제공될 수 있다. 상기 지지 층은, 상기 베이스 층(101)의 양면 중 유기발광소자가 있는 면(제1 면)의 반대편 면(제2 면)에 부착된다. 상기 지지 층은 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene Naphthalate; PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Ployethylene Terephthalate; PET), 폴리에틸렌 에테르프탈레이트 (polyethylene ether phthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리에테르이미드(polyether imide), 폴리에테르술폰산(polyether sulfonate), 폴리이미드(polyimide) 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 기타 적합한 폴리머의 조합으로 구성된 박형 플라스틱 필름으로 만들어질 수 있다. 상기 지지 층의 형성에 사용될 수 있는 다른 적합한 물질은 박형 유리, 유전체로 차폐된 금속 호일(metal foil), 다층 폴리머, 나노 파티클 또는 마이크로 파티클과 조합된 고분자 물질이 포함된 고분자 필름 등일 수 있다. 상기 지지 층은 수직 방향(상기 베이스 층(101)과 지지 층의 적층 방향과 나란한 방향)으로 마련된 관통 홀을 가지는 다공성(porous) 필름일 수도 있다. 상기 관통 홀은, 상기 접힘 영역(B에 대응되는 부분에만 있을 수도 있고(도 4a), 다른 실시예로서 상기 제1 표시 영역 및 제2 표시 영역 중 어느 하나 이상에 대응되는 부분에도 있을 수 있다. 이러한 구조는 반복 접힘으로 인한 영구적 변형 방지에 기여할 수 있다.
도 4b와 같이 유기발광소자 층(TFT/OLED)의 상면(예: 봉지 층 상면)에, 사용자의 터치 입력을 감지하기 위한 터치 패널(150)이 형성될 수 있다. 필요하다면, 터치 감지 전극 및/또는 터치 입력 감지와 연관된 다른 부품이 구비된 독립된 층이 상기 표시패널(100) 내부에 마련될 수 있다. 상기 터치 감지 전극(예: 터치 구동/감지 전극)은 인듐 주석 산화물, 그래핀(graphene)과 같은 탄소 기반 물질, 탄소 나노튜브, 전도성 고분자, 다양한 전도성/비전도성 물질의 혼합물로 만들어진 하이브리드 물질 등의 투명 전도성 물질로 형성될 수 있다. 또한, 금속 메쉬(metal mesh), 예컨대, 알루미늄 메쉬, 은 메쉬 등이 상기 터치 감지 전극으로 사용될 수 있다.
커버 층(180)은 상기 표시패널(100)의 상부를 보호하기 위해 사용될 수 있다. 상기 커버 층(140)은 커버 글래스(cover glass)일 수 있다. 상기 커버 층(180)의 일 면에 표시 특성(예: 외부 광 반사, 색 정확도, 휘도 등)을 제어하는 편광 층이 위치할 수 있으며 일 구현 예로 도 4b와 같이 커버 층(180)의 하면에 편광 층(170)이 코팅될 수 있다.
접힘 영역(B)은 굴곡 스트레스에 의해 가장 큰 영향을 받기 때문에, 접힘 영역 상의 부품에 여러 가지 스트레스 저감 구조가 적용될 수 있다. 이를 위해서, 상기 표시 영역에 있는 구성 요소 중 일부는, 상기 접힘 영역(B)의 적어도 일 부분에는 존재하지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 접힘 영역에는 유기발광소자(예: 픽셀 회로 및 유기발광 다이오드)가 배치되지 않을 수 있다. 또한 상기 접힘 영역에는 최소한의 층(layer) 들만 배치될 수 있다. 일 예로 상기 접힘 영역(B)에는, 베이스 층, 베이스 층 상부의 유기물 층 및 상기 유기물 층 상의 커버 층 만이 배치될 수 있다. 또한 상기 접힘 영역(B)에는, 베이스 층 및 상기 유기물 층 사이에 패터닝된 무기물 층이 더 있을 수도 있다. 상기 무기물 층은 버퍼 층일 수 있다. 상기 패터닝은 일련의 식각(etching) 공정을 통하여 구현될 수 있다. 상기 패턴은 접힘 축과 나란한 스트라이프(stripe) 형태일 수 있으며, 그 간격(pitch)은 접힘 곡률을 감안하여 설계될 수 있다.
지지 프레임(300)은 상기 표시패널(100)의 일 면 상에 위치하고, 상기 표시패널(100)을 지지하는 역할을 한다. 상기 지지 프레임(300)은 도 4b와 같이 화면 표시 방향의 뒤쪽에서 표시패널(100)의 외면을 감쌀 수 있다. 상기 지지 프레임(300)은 실리콘, 금속 등으로 만들어질 수 있다.
접착 층(200)은 상기 표시패널(100)과 상기 지지 프레임(300) 사이에 있는 층이며, 상기 표시패널(100)과 상기 지지 프레임(300)을 접합시킨다. 상기 접착 층(200)은 미세 섬모 구조(micro/nano cilium structure)를 갖는다. 상기 접착 층(200)은 섬유 다발과 흡사한 수 내지 수백만의 미세한 섬모 구조를 포함하며, 반 데르 발스(Van der Waals) 결합을 기반으로 표시패널(100) 및 지지 프레임(300)과 접착한다. 또한 상기 접착 층(200)은 미세 섬모 구조에 기반한 건식 접착제(dry adhesive)이다 이로써 상기 접착 층(200)은, 전술한 습식 접착제를 폴더블 표시장치에 적용할 때 발생하는 문제점을 극복할 수 있다. 상기 접착 층(200)에 대한 상세한 설명은 이하에서 기술된다.
도 5a 및 5b는 본 명세서의 실시예에 따른 폴더블 표시장치에 적용된 접착 층을 설명하는 도면이다.
앞서 설명한 것처럼, 상기 접착 층(200)은 반 데르 발스(Van der Waals) 결합을 기반으로 표시패널(100) 및 지지 프레임(300)과 접착시키는 건식 접착 층이다. 반 데르 발스 결합은 비교적 약한 결합으로서, 두 원자가 가까이 접근하였을 때 각 원자의 핵을 둘러싸고 있는 전자구름에 변동이 발생하고, 이로 인해 약한 정전기적 인력이 생겨서 두 원자가 접착력을 가지게 되는 원리의 결합이다. 비록 두 원자간의 정전기적 인력은 약하지만 다수 개(~수 백만 개)의 미세한 미세 섬모가 존재하고, 각 섬모의 끝이 여러 갈래로 갈라져 있는 구조가 되면 각각의 인력이 모여 그 결합력이 엄청나게 높아진다. 이와 같이 강한 접착력을 갖는 자연적인 섬모 구조를 살펴보면 높은 종횡비(high aspect ratio) 구조, 기울어진(slanted) 구조, 끝 부분이 넓은 주걱 모양(spatulate head) 구조, 계층(hierarchical) 구조 등이 발견된다. 이러한 관찰에 기초하여 발명자들은 강한 접착력을 갖는 섬모 구조를 표시패널과 지지 프레임의 접착 층에 응용하였다.
본 명세서에의 일 실시예에서, 상기 접착 층(200)은, 양면 테이프와 유사하게, 상하면 모두에 접착을 위한 미세 섬모 구조를 갖는다. 즉, 도 5a 또는 5b와 같이 상기 접착 층(200)은, 제1 면 및 상기 제1 면의 반대 면에 있는 제2 면을 갖는 베이스 필름(210); 상기 제1 면 상의 제1 미세 섬모(220-1); 상기 제2 면상의 제2 미세 섬모(220-2)를 포함하는 미세 섬모 구조를 가질 수 있다. 이때 제1 미세 섬모(220-1)는 제 1면이 향하는 쪽의 물체에, 상기 제2 미세 섬모(220-2) 제2 면이 향하는 쪽의 물체에 접착하게 된다. 상기 베이스 필름(210)은 폴리이미드 등의 고분자로 만들어진, 두께 2 내지 10 마이크로미터(μm) 정도의 박막(thin film)일 수 있다. 상기 제1 섬모(220-1) 및 상기 제2 섬모(220-2)는, 베이스 필름(210) 위에 도포(coating) 또는 전사(imprinting) 방식으로 형성될 수 있다.
도 5a 및 5b에서, 상기 제1 섬모(220-1) 및 상기 제2 섬모(220-2)는 반 데르 발스(Van der Waals) 결합을 기반으로 각각 표시패널(100) 및 지지 프레임(300)과 접착한다. 상기 제1 섬모(220-1) 및 상기 제2 섬모(220-2)는 베이스 필름에 대해 수직 방향으로 또는 베이스 필름에 대한 수직 방향에서 소정 각도로 기울어진(slanted) 상태로 상기 표시패널(100) 및 상기 지지 프레임(300)과 접착될 수 있다.
상기 제1 섬모(220-1) 및 상기 제2 섬모(220-2)는 실리콘(silicon) 등의 폴리머(polymer), 또는 탄소나노튜브(carbon nano tube) 등으로 만들어질 수 있다. 그리고, 상기 제1 섬모(220-1) 및 상기 제2 섬모(220-2)는 적정한 접착력 확보를 위한 다양한 형상/특성을 가질 수 있다.
일 예로, 상기 제1 섬모(220-1) 및 상기 제2 섬모(220-2)는 직경 100 내지 200 나노미터(nm)의 직경(가로 길이) 및 1 내지 5 마이크로미터(μm)의 길이(세로 길이)를 가질 수 있다. 이와 같은 섬모의 크기는 접착 층 전체 두께와 단위 면적당 섬모 수를 고려하여 정해질 수 있다. 상기 예시에서 상기 제1 섬모(220-1) 및 상기 제2 섬모(220-2)는 5 내지 50의 종횡비(aspect ratio)를 가질 수 있다.
다른 예로, 상기 제1 섬모(220-1) 및 상기 제2 섬모(220-2)는, 상기 표시패널(100) 및 상기 지지 프레임(300)과 접착하는 종단(끝 부분)에 접착력 강화 층, 예컨대 습식 접착제, 금속(예: 백금 등) 층이 더 구비될 수도 있는데, 이러한 물질들은 상기 표시패널(100) 및 상기 지지 프레임(300)과 접착력을 더 증가시킬 수 있다.
또 다른 예로, 상기 제1 섬모(220-1) 및 상기 제2 섬모(220-2)는, 상기 표시패널(100) 및 상기 지지 프레임(300)과 접착하는 끝 부분이 다른 부분보다 넓은 모양(예: 주걱 모양)을 가질 수 있다. 아울러 상기 제1 섬모(220-1) 및 상기 제2 섬모(220-2)의 생성 과정에서, 각 섬모의 끝 부분(종단) 단면적을 더 넓게 하는 가공 처리(트리밍, 플라즈마 에칭 등)가 이뤄질 수도 있다. 또 다른 예로, 상기 제1 섬모(220-1) 및 상기 제2 섬모(220-2)는, 상기 표시패널(100) 및 상기 지지 프레임(300)과 접착하는 끝 부분이 다수 개의 줄기로 갈라진 모양을 가질 수 있다.
폴더블 표시장치에 접힘 변형이 있을 때 상기 접착 층(200)의 섬모들은 접착된 구조물의 움직임에 순응한다. 즉, 표 폴더블 표시장치가 접히는 영역에서 표시패널(100)과 지지 프레임(300)은 서로 반대 방향으로 거동하며, 이때 상기 제1 섬모(220-1) 및 상기 제2 섬모(220-2)는, 각각 표시패널(100)과 지지 프레임(300)의 움직임 방향을 따러 서로 반대 방향으로 기울어진다. 이와 같은 상기 제1 섬모(220-1) 및 상기 제2 섬모(220-2)의 움직임은 접힘 시에 접착 층(200)이 받는 스트레스를 완화시키게 된다. 더 나아가 상기 접착 층(200)은 섬모 구조가 가지는 여유 공간으로 인해 변형이 고착되지 않을 수 있다. 이에 본 명세서에 따른 폴더블 표시장치는 접힌 후 다시 펴졌을 때 원형으로 쉽게 복원될 수 있다. 이와 같이 상기 접착 층(200)은, 전술한 습식 접착제를 폴더블 표시장치에 적용할 때 발생하는 여러 문제점-미끄러짐, 변형 등-을 개선할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 명세서는 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 그 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 당업자에 의해 기술적으로 다양하게 연동 및 구동될 수 있으며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시되거나 연관 관계로 함께 실시될 수도 있다. 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.

Claims (11)

  1. 둘 이상의 표시 영역들 및 상기 표시 영역들 사이에 있는 접힘(folding) 영역을 갖는 표시패널;
    상기 표시패널의 일 면 상에 위치하고, 상기 표시패널을 지지하는 지지 프레임; 및
    상기 표시패널과 상기 지지 프레임 사이에서 미세 섬모 구조를 갖는 접착 층을 포함하고,
    상기 접착 층은,
    제1 면 및 상기 제1 면의 반대 면에 있는 제2 면을 갖는 베이스 필름;
    상기 제1 면 상의 제1 미세 섬모; 및
    상기 제2 면 상의 제2 미세 섬모를 포함하고,
    접힘 시에 상기 제1 미세 섬모와 상기 제2 미세 섬모는 서로 반대 방향으로 기울어져 응력을 분산하는 폴더블 표시장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 미세 섬모 및 상기 제2 미세 섬모는 상기 베이스 필름에 대해 수직 방향으로, 또는 상기 베이스 필름에 대한 수직 방향에서 소정 각도로 기울어진 상태로 상기 표시패널 및 상기 지지 프레임과 접착된 폴더블 표시장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 미세 섬모 및 상기 제2 미세 섬모는 5 내지 50의 종횡비(aspect ratio)를 갖는 폴더블 표시장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 미세 섬모 및 상기 제2 미세 섬모는, 상기 표시패널 및 상기 지지 프레임과 접착하는 끝 부분이 다수 개의 줄기로 갈라진 모양을 갖는 폴더블 표시장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 미세 섬모 및 상기 제2 미세 섬모는, 상기 표시패널 및 상기 지지 프레임과 접착하는 끝 부분이 다른 부분보다 넓은 모양을 갖는 폴더블 표시장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 미세 섬모 및 상기 제2 미세 섬모는 반 데르 발스(Van der Waals) 결합을 기반으로 상기 표시패널 및 상기 지지 프레임과 접착하는 폴더블 표시장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 접착 층은, 건식 접착(dry adhesive) 층인 폴더블 표시장치.
  9. 삭제
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 미세 섬모 및 상기 제2 미세 섬모는 실리콘 또는 탄소나노튜브로 만들어진 폴더블 표시장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 미세 섬모 및 상기 제2 미세 섬모는 상기 표시패널 및 상기 지지 프레임과 접착하는 끝 부분에 접착력 강화 층이 더 구비된 폴더블 표시장치.
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PA0109 Patent application

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Patent event date: 20170531

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Patent event code: PA02012R01D

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Patent event date: 20170531

Comment text: Patent Application

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Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20210518

Patent event code: PE09021S01D

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Patent event code: PE07011S01D

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Patent event date: 20211108

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Comment text: Divisional Application of Patent

Patent event date: 20220208

Patent event code: PA01071R01D

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Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20220208

Patent event code: PR07011E01D

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