KR101888451B1 - 접착제 및 이를 적용한 플렉서블 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박리를 방지할 수 있고, 반복적 폴딩 동작에도 원 상태로의 회복이 용이한 패턴형 접착제 및 이를 적용한 플렉서블 디스플레이에 관한 것으로, 본 발명의 패턴형 접착제는 패턴화된 접착층을 내부 구성에 포함하여, 폴딩 동작에 의한 압축 및 신장시 복수 중립면의 생성에 의해, 원 상태로의 복귀가 용이하다.

Description

접착제 및 이를 적용한 플렉서블 디스플레이 {Adhesive and Flexible Display Using the Same}
본 발명은 플렉서블 디스플레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부 구성을 달리하여 복수의 중립면을 구비함에 의해, 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 열 또는 광 경화 후 경화 상태를 유지하여, 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 백플레이트과 만나는 표면에서만 접착성을 통해 큰 인력으로 접하며, 폴딩 등의 동작에서 접착제의 양 표면이 다른 인력에 의해 변형이 발생하는 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.
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 m을 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 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.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 접착제의 형상을 변경하여, 폴딩시의 표시 패널에 가해지는 스트레스를 낮추며, 폴딩 후 원 상태로의 복귀가 용이한 접착제 및 이를 이용한 플렉서블 디스플레이를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 패턴화된 접착제를 구비하여, 상기 접착제가 폴딩이 수행되는 피착제의 동작에 상응하여 압축 변형되어, 변형시의 내부 복수 중립면 생성으로 원 상태로의 복귀가 용이할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 접착제는 서로 대면하는 제 1 피착제와 제 2 피착제 사이에, 복수개의 이격 분할된 변형층과, 제 1 면이 상기 변형층과 접하며, 제 2 면이 상기 제 1 피착제에 접한 제 1 점착층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 점착층은 상기 제 2면에 대응된 제 1 피착제에 상응하는 크기로 일체형일 수 있다.
혹은 상기 제 1 점착층은 상기 제 1 면에 대응된 상기 변형층과 동일한 크기로 이격 분할된 형태일 수 있다.
그리고, 상기 변형층과 상기 제 2 피착제 사이에 제 2 점착층을 더 포함할 수도 있다.
한편, 상기 복수개의 변형층은 각각 폴딩 축에 따른 제 1 변과, 상기 제 1 변과 교차하는 방향의 제 2 변과, 상기 제 1, 제 2 피착제 사이의 높이를 갖는 다면체이며, 상기 제 1 변이 제 2 변보다 길며, 상기 높이가 상기 제 2 변보다 길고, 인접한 변형층 사이의 제 2 변 사이의 간격은 상기 제 2 변보다 크거나 같을 수 있다.
또한, 상기 변형층의 모듈러스는 1.0 x 105 Pa 내지 9.0 x 107 Pa인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 변형층은 고무계 수지이며, 상기 제 1 점착층 및 제 2 점착층은 바인더 수지일 수 있다.
한편, 본 발명의 플렉서블 디스플레이는 박막 트랜지스터 어레이와 유기 발광 다이오드 및 이들을 봉지하는 봉지층을 포함한 표시 패널과, 상기 표시 패널과 대면한 백플레이트 및 상기 표시 패널과 백플레이트 사이에 구비된 상술한 패턴형 접착제를 포함할 수 있다.
또한, 상기 백플레이트는 폴딩 영역에 상당한 개구부를 복수개 구비할 수 있다.
한편, 상기 패턴형 접착제는, 상기 백플레이트의 폴딩 영역에 상당하여 상기 복수개의 이격 분할된 변형층을 갖고, 상기 백플레이트의 비폴딩 영역에 상당하여 일체형의 변형층을 가질 수 있다.
본 발명의 접착제 및 이를 이용한 플렉서블 디스플레이는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 패턴화된 접착제 구현으로 양 피착제 사이에 폴딩에 따른 인력이 가해졌을 때, 복수개의 중립면 생성으로 피착제에 가해지는 스트레스를 분산시킬 수 있다.
둘째, 압축 변형이 가능한 고무계 수지로 패턴화하여 패턴형 접착제를 구현하여, 폴딩 인력이 풀린 후 원상태로의 복귀가 용이하다.
셋째, 패턴형 접착제에 의해 폴딩시의 인력을 분산시켜, 고강성의 재료로 패턴형 접착제가 형성되더라도 상대적으로 연성인 표시 패널이 크랙되는 문제점을 방지할 수 있다.
도 1은 비교예에 따른 플렉서블 디스플레이의 폴딩 상태를 나타낸 단면도
도 2는 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 나타낸 도면
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 패턴형 접착제의 여러 형태를 플렉서블 디스플레이에 적용한 단면도
도 4는 직육면체의 패턴에 상부에는 압축을, 하부에는 신장을 가했을 때, 발생되는 중립면을 나타낸 입체 도면
도 5는 본 발명의 패턴형 접착체를 나타낸 사시도
도 6은 본 발명의 플렉서블 디스플레이에서 폴딩 상태를 나타낸 단면도
도 7은 본 발명의 플렉서블 디스플레이의 폴딩부에서 중립면을 나타낸 단면도
도 8a 및 도 8b는 패턴형 접착제의 강도별 중립면의 형성을 나타낸 도면
도 9는 패턴형 접착제와 전면형 접착제를 피착제에 적용시 일정 힘을 가한 후 푼 직후를 나타낸 사진
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 하부 플레이트 및 자성체의 변형은 디스플레이의 폴딩 영역의 변동에 따라 그 위치를 변경하여 함께 적용될 수 있다. 그리고, 본 발명의 플렉서블 디스플레이는 폴더블, 벤더블, 롤러블 등 플렉서블이 가능하다면 여러가지 명칭으로도 통용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 플렉서블 디스플레이를 나타낸 도면이다.
도 2와 같이, 본 발명의 플렉서블 디스플레이는, 표시 패널(100)과, 이와 대향하여 상기 표시 패널(100)을 하측에서 지지하는 백플레이트(200) 및 이들 사이에 패턴형 접착제(1500)를 포함한다.
상기 패턴형 접착제(1500)는 구비된 패턴들이 복수개로 이격 분리되는 탄성을 갖는 변형층을 포함한다. 따라서, 표시 패널(100)과 백플레이트(200)을 I~I' 선상의 방향으로 폴딩 영역(FR)을 따라 접을 때, 패턴화된 변형층이, 폴딩시의 곡률에 따라 압축 변형될 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.
도 II~II' 선상의 단면에는 상기 플렉서블 인쇄회로 기판(300)이 기판(101) 및 백플레이트(200)의 하측으로 접힌 상태를 나타내고 있다.
한편, 도 2의 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(202)를 구비하여 개구부(202)가 구비된 영역이 일종의 스프링으로 작용하여 폴딩을 원활히 할 수 있다.
그리고, 백플레이트(200)의 개구부(202)를 포함한 코어층 상하부에 스킨층을 구비하여, 단차를 보상하고 외부의 충격으로부터 내부 코어층을 보호할 수 있다. 도시된 형상은, 개구부(202)를 제외하여 코어층과, 그 상하부의 스킨층을 일체형으로 하여 도시하였으나, 코어층은 강성을 갖는 금속층이며, 스킨층은 수지막 혹은 무기 절연막으로 코어층과 스킨층은 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 플렉서블 디스플레이에 있어서, 피착제로서, 표시 패널(100)과 백플레이트(200)들의 사이에 패턴형 접착제(1500)가 위치한다. 패턴형 접착제(1500)은 압력이나 인력에 의해 수축 변형되는 변형층을 갖는 것으로, 이는 고무계 수지로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 고무계 수지는 폴리부타디엔(Polybutadiene, PB) 수지, 폴리이소부틸렌(Polyisobutylene, PIB) 수지, 폴리펜타디엔(Polypentadiene) 수지, 폴리이소프렌(Polysioprene) 수지, 폴리네오프렌(Polyneoprene) 수지, 스티렌-부타디엔 고무(Styrene-Butadiene Rubber, SBR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(Acrylonitrile-Butadiene Rubber, NBR), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene, ABS) 수지, 아크릴레이트-부타디엔 고무(Acrylate-Butadiene Rubber, ABR), 에틸렌-프로필렌 고무 (Ethylene-Propylene Rubber), 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(Ethylene-Propylene-Diene Rubber), 이들의 조합 및 이들의 공중합체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고무계 수지는 디엔(diene) 구조를 가질 수 있다.
도 2에 도시된 패턴형 접착제(1500)는 단일의 변형체로만 복수개 이격되어 양 피착제(표시 패널(100) 및 백플레이트(200)) 사이에 위치한 점을 제시하지만, 패턴형 접착체(1500)는 다른 변형을 가질 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 패턴형 접착제의 여러 형태를 플렉서블 디스플레이에 적용한 단면도이다. 또한, 도 4는 직육면체의 패턴에 상부에는 압축을, 하부에는 신장을 가했을 때, 발생되는 중립면을 나타낸 입체 도면이다.
제 1 실시예에 따른 본 발명의 패턴형 접착제는 도 3a와 같이, 양 피착제(100, 200)의 표면에 접한 제 1 점착층(151)과 제 2 점착층(153)과, 그 사이에 구비되는 고무계 수지로 이루어진 패턴화된 변형층(152)을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 점착층(151) 및 제 2 점착층(153)은 각각 표시 패널(100)과 백플레이트(200)에 상응하는 크기로, 분할 또는 분리되지 않고 일체형의 패턴이다.
그리고, 상기 제 2면에 대응된 제 1 피착제에 상응하는 크기로 일체형일 수 있다.
상기 변형층(152)는 고무계 수지로, 상술한 바와 같이, 폴리부타디엔(Polybutadiene, PB) 수지, 폴리이소부틸렌(Polyisobutylene, PIB) 수지, 폴리펜타디엔(Polypentadiene) 수지, 폴리이소프렌(Polysioprene) 수지, 폴리네오프렌(Polyneoprene) 수지, 스티렌-부타디엔 고무(Styrene-Butadiene Rubber, SBR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(Acrylonitrile-Butadiene Rubber, NBR), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene, ABS) 수지, 아크릴레이트-부타디엔 고무(Acrylate-Butadiene Rubber, ABR), 에틸렌-프로필렌 고무 (Ethylene-Propylene Rubber), 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(Ethylene-Propylene-Diene Rubber), 이들의 조합 및 이들의 공중합체를 포함할 수 있다.
그리고, 제 1, 제 2 점착층(151, 153)은 실질적인 점착 성분을 갖는 바인더 수지로, 베이스 바인더 수지로서 우레탄 아크릴레이트 수지나 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 일예로, 우레탄 아크릴레이트 수지를 합성하기 위하여 아크릴레이트계 화합물인 N-아크릴로일모르폴린(N-Acryloyl morpholine) 9 중량부, 이소보닐 아크릴레이트 8 중량부, 2-페녹시에틸 아크릴레이트 20중량부, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트 20 중량부, 테트라에틸렌글리콜 10 중량부를 첨가한다. 또한, 우레탄 프리폴리머를 합성하기 위하여 폴리에테르 폴리올 19 중량부, 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI) 14 중량부를 첨가한다. 아크릴레이트계 화합물을 경화시키기 위한 광개시제로서 장파장 개시제(405 nm)인 페닐비스(2,4,6-트리베틸벤조일-포스핀옥사이드)를 첨가한다.
여기서, 열거된 제 1, 제 2 점착층(151, 153)은 일예이며, 점착성을 갖고, 피착제의 굴곡에 스트레스를 가하지 않을 정도의 저강도라면 다른 재료로 변경될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예의 패턴형 접착제(150)에서, 제 1, 제 2 점착층(151, 153)는 동일한 저강도이며, 상기 변형층(152)은 이보다 고강도이다. 패턴형 접착제(150)를 이루는 구성들의 강성(modulus)에 대해 후술하지만, 대략적으로 패턴화된 변형층(152)이 복수개의 중립면 형성에 기여하는데, 바람직한 변형층(152)의 강성은 1.0 x 105 Pa 내지 9.0 x 107 Pa이며, 제 1, 제 2 점착층(151, 153)은 1.0 x 105 Pa 이하의 강성을 갖는다.
그리고, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 패턴형 접착제(150)는 기판(100) 혹은 백플레이트(200) 중 어느 하나의 표면에 제 1 점착층(151) 혹은 제 2 점착층(153)을 형성 후, 그 상부에 상기 변형층(152)을 복수개로 이격 분할 패터닝하여 형성할 수 있다.
여기서, 변형층(152)의 높이(a)는 변형층(152)이 제 2 점착층(153)과 대면되는 평면 형상의 임계치수(도시된 구조에서는 가로 길이)(b)보다 큰 것이 복수 중립면 생성에 유리하다.
또한, 인접한 변형층(152) 사이의 간격(d)은 상기 변형층(152)의 가로 길이(b)보다 큰 것이 복수 중립면 생성에 유리하다.
한편, 중립면이란 도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 직육면체 패턴에, 상부면(A)에는 수축이 가해지고, 하부면(B)에는 신장(인장)이 가해질 때, 그 사이에 수축/인장이 모두 발생하지 않는 면을 의미한다. 도 4에서는 중립면이 상부면(A)와 하부면(B) 사이의 헤칭된 부분으로 나타나 있다. 그리고, 중립면이 발생한 영역을 따라 중립축이 정의된다. 중립축은 압축축과 인장축 사이에 위치한다.
즉, 본 발명의 패턴형 접착제(150)에서 중립면이 복수개 발생한다는 것은, 폴딩과 같은 인력을 피착제들(100, 200) 사이의 패턴형 접착제(150)에 가했을 때, 그 형상이 변하지 않는 부위가 복수개 나타난다는 의미이며, 이는 패턴형 접착제(150)의 변형량이 적어 원상태로의 복귀가 용이함을 의미한다.
도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 패턴형 접착제(160)를 나타낸 것으로, 제 1 점착층(161)이 변형층(162)과 동일하게 패터닝되어 있다. 이러한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 패턴형 접착제(160)는 예를 들어, 백플레이트(200)의 표면에, 제 2 점착층(163)을 전면 형성한 후, 그 상부에, 차례로, 변형층 물질, 점착층 물질을 증착 후, 이를 동일 마스크로 분할 패터닝하여 변형층(162) 및 제 1 점착층(161)을 차례로 형성할 수 있다.
또한, 도 3b에 도시된 형상과 패터닝된 점착층의 위치를 변경하여, 백플레이트(200)에 접한 제 2 점착층(163)을 패턴화할 수 있으며, 제 1 점착층(161)은 표시 패널(100)에 대응되는 형상으로 전면 형성할 수 있다.
그리고, 본 발명의 제 2 실시예의 패턴형 접착제(160)에 있어서, 변형층(162)의 각각의 크기 및 배치 정도는 상술한 제 1 실시예의 패턴형 접착제(150)와 동일하므로, 그 설명은 생략한다.
한편, 상술한 본 발명의 제 1, 제 2 실시예에서, 전면형으로 형성되는 점착층(151, 153, 163)은 생략될 수 있다. 만일 제 1 실시예에서, 제 1 점착층(151)과 제 2 점착층(153)이 모두 생략되는 경우에는, 상기 변형층(152)이 표시 패널(100)과 백플레이트(200)에 대면하는 표면에 각각 접착성을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 패턴형 접착제(170)는 백플레이트(200)의 폴딩 영역(FR)의 변형에 상응한 변형을 갖는다.
즉, 도 3c와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 패턴형 접착제(170)는 비폴딩 영역(UFR)에서는 변형층(172a)이 분할 패터닝되지 않고, 일체형으로 형성되고, 폴딩 영역(FR)에서만 복수개의 복수개 분리 이격된 변형층(172b)을 구비한 것이다. 즉, 변형층(172)는 폴딩 영역(FR)과 비폴딩 영역(UFR)에서 다른 형상(172a, 172b)을 갖는 것이며, 이 경우, 폴딩 영역(FR)에서 복수개의 중립면이 형성될 수 있다.
한편, 도 3c의 본 발명의 제 3 실시예에 따른 패턴형 접착제(170)는 상기 변형층(172a)의 상하면에 제 1, 제 2 접착층(171, 173)이 구비된 형상을 나타낸다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 제 1, 제 2 접착층(171, 173) 중 어느 하나만 구비될 수도 있고, 또한, 제 1 및 제 2 접착층(171, 173) 중 적어도 어느 하나는 변형층(172a)과 동일하게 패터닝될 수 있다.
그리고, 상술한 바와 같이, 본 발명의 플렉서블 디스플레이에 있어서는, 백플레이트(200)는 폴딩 영역(FR)에서 유연한 동작을 위해 복수개의 개구부(202)를 구비할 수 있는 것으로, 경우에 따라, 상기 패턴형 접착제(170)의 변형층(172)과 개구부(202)는 비례되어 조정될 수 있다.
이하, 사시도를 참조하여, 인접한 변형층(172)들의 배치 간격을 살펴본다.
도 5는 본 발명의 패턴형 접착체를 나타낸 사시도이다.
도 5와 같이, 본 발명의 제 1, 제 2 실시예에 따른 패턴형 접착제의 변형층(152, 162) 각각은, 직육면체 형상을 포함하는 다면체이거나 혹은 원기둥 혹은 타원 기둥일 수 있다. 도 5는 변형층(152, 162)의 일예로 직육면체인 형상을 나타낸다. 하지만, 실험적으로 상기 패턴화된 변형층(152, 162)은 평면상에서 가로, 세로, 높이가 동일한 정육면체나, 혹은 일 평면에서 동일 반경의 원기둥보다는 일 방향으로 길거나 높이가 상대적으로 밑면의 어느 하나보다 길게 하여 방향성을 갖도록 하는 것이 복수 중립면 형성에 효과적인 것으로 나타난다.
직육면체인 변형층(152, 162)을 기준으로 설명하면, 제 1 접착층(151) 또는 제 2 접착층(153)과 접한 평면(xy 평면)에, 상술한 가로 길이(b)(폴딩 축과 교차하는 방향에 있음) 외에 'c'의 세로 길이를 가지며, 상기 세로 길이(c)는 폴딩 축을 따른다. 그리고, 폴딩 축과 교차하는 방향의 가로 길이(b)보다 폴딩 축을 따른 세로 길이(c)가 긴 것이 효과적인 중립면 형성에 유리하다.
또한, 변형층(152, 162)의 높이(a)는 밑면 중 짧은 가로 길이(b)보다 큰 것이 복수 중립면 형성에 유리하다.
그리고, 인접한 변형층(152, 162) 사이의 가로 길이(b) 사이의 간격(d)는 가로 길이(b)보다 크거나 같은 것이 중립면 형성에 유리함을 실험을 통해 확인하였다. 여기서, 변형층(152, 162)의 가로 길이(b) 및 인접한 변형층(152, 162)의 가로 길이(b)의 사이의 간격(d)은 폴딩이 이루어지는 선상에 위치한다.
도 6은 본 발명의 플렉서블 디스플레이에서 폴딩 상태를 나타낸 단면도이며, 도 7은 본 발명의 플렉서블 디스플레이의 폴딩부에서 중립면을 나타낸 단면도이다.
도 6과 같이, 본 발명의 플렉서블 디스플레이에서, 폴딩이 수행되며, 폴딩에 의해 곡률이 발생된 폴딩 영역(FR)에서의 패턴형 접착제(1500a)는 폴딩시 압착되어 상대적으로 비폴딩 영역(UFR)의 접착제(1500)의 높이(h)보다 작은 높이(ha)를 가지며, 이에 따라, 내부 폴딩(inner folding)되는 표시 패널(100)과 외부 폴딩(outer folding)되는 백플레이트(200)간의 변형 편차의 발생이 줄어든다.
또한, 도 7과 같이, 폴딩영역(FR)을 확대하여 보면, 압축된 패턴형 접착제(1500a)와 상기 표시 패널(100)과 만나는 부위에서, 변형이 없는 복수개의 내부 중립면(중립면 in1, 중립면in2, 중립면in3)이 형성되고, 압축된 패턴형 접착제(1500a)와 상기 백플레이트(200)과 만나는 부위에서, 변형이 없는 복수개의 외부 중립면(중립면 out1, 중립면out2, 중립면out3)이 형성되어, 폴딩시 복수 중립면 생성에 의해, 패턴형 접착제(1500a) 전체의 변형량이 줄어들어, 폴딩을 풀었을 때, 상기 패턴형 접착제(1500, 1500a) 또한, 표시 패널(100)과 백플레이트(200)를 따라, 원상태로의 복귀가 용이하다.
도 8a 및 도 8b는 패턴형 접착제의 강도별 중립면의 형성을 나타낸 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 패턴형 접착제의 변형층이 갖는 강성을 1.0 x 108 Pa과 1.0 x 107 Pa로 달리하여, 중립면의 형성을 시뮬레이션화한 도면이다. 서로 다른 색상의 계면에서, 중립면이 형성되는데, 도 8a와 같이, 패턴형 접착제를 이루는 변형층의 재료가 1.0 x 108 Pa 고강도를 가질 때, 실질적인 중립면이 하나 발생되어, 재료의 강성이 매우 클 때는 패턴화된 변형층을 구비하여, 중립면이 효과적으로 발생하지 않음을 알 수 있다.
반면, 도 8b와 같이, 상대적으로 패턴형 접착제를 이루는 변형층의 재료를 1.0 x 107 Pa로 하였을 때, 중립면이 3개 이상 발생되어, 패턴형 접착제에서, 패턴화된 변형층의 효과를 얻을 수 알 수 있다. 즉, 복수 중립면 발생에 의해 폴딩 부위에 스트레스에 집중됨을 방지하며, 패턴형 접착제와 접하는 표시 패널이나 백플레이트와의 계면에서 복수 중립면을 갖게 하여, 폴딩 시의 스트레스를 분산시켜, 상대적으로 연성인 표시 패널이 크랙되는 문제점을 방지할 수 있다. 또한, 이 때, 변형층은 폴딩에 의한 힘이 가해지면 압축 변형되었다 폴딩의 외력이 풀리면, 다시 원 상태의 두께(높이)로 돌아간다.
변형층의 재료와 관련하여, 부연하면, 다음과 같다.
1.0 x 105 Pa 미만과 같이, 낮은 강도의 재료에서는 재료 자체의 유연성으로 패턴화하지 않을 경우에도 복수 중립면의 생성이 용이하나, 이 경우에는 재료에 특정 힘이 가해질 때의 변성 후 원 상태로의 회복이 더뎌 장치의 이용이 불가능한 것이다. 실제, 1.0 x 105 Pa의 미패턴화한 수지를 포함한 접착제를 구비시, 플렉서블 디스플레이를 폴딩한 후 원 상태로의 회복까지 1일 이상 걸렸었다.
본 발명의 패턴형 접착제와 같이, 변형층의 모듈러스는 1.0 x 105 Pa 내지 9.0 x 107 Pa의 재료(고무계 수지)를 이용하여 패턴형 접착제를 형성시, 복수개의 중립면 형성에 의해 폴딩시의 스트레스가 적고, 또한, 일반적인 접착제 대비 상대적으로 고강성(1.0 x 105 Pa 내지 9.0 x 107 Pa)을 가져, 원 상태로의 복귀가 용이하다.
도 9는 패턴형 접착제와 전면형 접착제를 피착제에 적용시 일정 힘을 가한 후 푼 직후를 나타낸 사진이다.
도 9에서, sample 1은 전면형 접착제를 나타내고, sample 2는 본 발명의 패턴형 접착제를 나타낸 것이다. 폴딩의 인력을 푼 직후에, 본 발명의 패턴형 접착제는 베이스 기재와 둔각을 이룸을 나타낸 것을 확인할 수 있다. 즉, 폴딩시 베이스 기재와 대면된 본 발명의 패턴형 접착제는 직후, 별도의 외력이 가해지지 않은 상태에서도 자발적으로 원 상태로의 복귀가 빠르게 진행 됨을 알 수 있다.
반면, sample 1의 전면형 접착제를 적용시는, 베이스 기재와 예각을 나타내고 있어, 폴딩 후 원 상태로의 복귀가 어려움을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 패턴형 접착제는, 양 피착제 사이에 폴딩에 따른 인력이 가해졌을 때, 복수개의 중립면 생성으로 피착제에 가해지는 스트레스를 분산시킬 수 있다.
또한, 압축 변형이 가능한 고무계 수지로 패턴화하여 패턴형 접착제를 구현하여, 폴딩 인력이 풀린 후 원상태로의 복귀가 용이하다.
그리고, 패턴형 접착제에 의해 폴딩시의 인력을 분산시켜, 고강성의 재료로 패턴형 접착제가 형성되더라도 상대적으로 연성인 표시 패널이 크랙되는 문제점을 방지할 수 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
150, 160, 170, 1500: 패턴형 접착제

Claims (13)

  1. 서로 대면하는 제 1 피착제와 제 2 피착제 사이에, 복수개의 이격 분할되며, 각각 폴딩 축을 따라 긴 다각형 또는 타원인 상면을 갖는 변형층과,
    제 1 면이 상기 변형층의 상면과 접하며, 제 2 면이 상기 제 1 피착제에 접한 제 1 점착층을 포함한 접착제.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 점착층은 상기 제 2면에 대응된 제 1 피착제에 상응하는 크기로 상기 제 1 피착제에 일체형인 접착제.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 점착층은 상기 제 1 면에 대응된 상기 변형층과 동일한 크기로 이격 분할된 접착제.
  4. 제 1항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변형층과 상기 제 2 피착제 사이에 제 2 점착층을 더 포함한 접착제.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 복수개의 변형층은 각각은,
    상기 상면과, 상기 상면과 동일 형상으로 상기 제 2 피착제에 대향된 하면 및, 상기 상면과 하면 사이의 높이를 갖는 다면체이며,
    상기 상면과 하면은 폴딩 축에 따른 제 1 변과, 상기 제 1 변과 교차하는 방향의 제 2 변을 가지며,
    상기 높이가 상기 제 2 변보다 길고,
    인접한 변형층 사이의 상기 제 2 변 사이의 간격은 상기 제 2 변보다 크거나 같은 접착제.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 변형층의 강성(modulus)은 1.0 x 105 Pa 내지 9.0 x 107 Pa인 접착제.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 변형층은 고무계 수지이며,
    상기 제 1 점착층 및 제 2 점착층은 바인더 수지인 접착제.
  8. 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 층간에 구비된, 복수개의 이격 분할되며, 각각 폴딩 축을 따라 긴 다각형 또는 타원인 상면을 갖는 변형층과, 상기 변형층의 상면과 제 1 면이 접하며 제 2 면이 상기 표시 패널과 접하는 제 1 점착층을 갖는 접착제를 포함한 플렉서블 디스플레이.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 백플레이트는 폴딩 영역에 상당한 개구부를 복수개 구비한 플렉서블 디스플레이.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 복수개의 이격 분할된 변형층들은, 상기 백플레이트의 비폴딩 영역의 면적에 상응하는 제 1 패턴과, 상기 백플레이트의 폴딩 영역에 대응하여 상기 제 1 패턴과 이격하며, 서로 동일 간격으로 이격한 복수개의 제 2 패턴을 포함한 플렉서블 디스플레이.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 복수개의 변형층은 각각은,
    상기 상면과, 상기 상면과 동일 형상으로 상기 백플레이트에 대향된 하면 및, 상기 상면과 하면 사이의 높이를 갖는 다면체이며,
    상기 상면과 하면은 각각 폴딩 축에 따른 제 1 변과, 상기 제 1 변과 교차하는 방향의 제 2 변을 갖는 플렉서블 디스플레이.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 높이가 상기 제 2 변보다 긴 플렉서블 디스플레이.
  13. 제 11항에 있어서,
    인접한 변형층 사이의 상기 제 2 변 사이의 간격은 상기 제 2 변보다 크거나 같은 플렉서블 디스플레이.
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