KR101924560B1

KR101924560B1 - 벤딩 스트레스를 감소시키는 와이어들을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR101924560B1
Application number: KR1020177006260A
Authority: KR
Inventors: 권세열; 양희석; 이찬우; 윤상천; 조윤동; 이샘이누리; 조소영; 김동윤; 하안나; 첸 쟝; 폴 스티븐 드르자익
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2019-02-27
Also published as: WO2016053246A1; KR101998718B1; KR20170039730A; US10075573B2; EP3201964B1; CN106796999A; KR20180129993A; CN106796999B; EP3201964A1; US20170302772A1; EP3201964A4

Abstract

벤딩 동안 도전성 트레이스에서의 크랙의 발생 및 전파를 최소화하는 도전성 트레이스의 설계가 설명된다. 도전성 트레이스의 설계는 도전성 트레이스 내부에서 높은 스트레스 포인트에서 크랙이들의 형성에 대항하여, 보다 저항력이 강한 굴곡진 트레이스 패턴을 포함한다. 도전성 트레이스의 설계는 하나 이상의 크랙이 도전성 트레이스의 도전 영역에서 형성되기 시작하더라도 전기적인 연결이 확실히 되도록 하는 캡을 포함한다.

Description

벤딩 스트레스를 감소시키는 와이어들을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치{FLEXIBLE DISPLAY DEVICE WITH REDUCED BEND STRESS WIRES}

본 발명은 전자 기기에 관한 것으로, 보다 자세하게는, 플렉서블 디스플레이를 구비한 전자 기기에 관한 것이다.

전자 기기는 종종 디스플레이를 포함한다. 예를 들어, 휴대용 단말기와 휴대용 컴퓨터는 사용자에게 정보를 제공하기 위한 디스플레이를 포함하고 있다. 최근, 많은 전자 기기들은 단단한 회로 기판 또는 글라스 상이 아니라 플렉서블 기판 상에 제작된다. 이에 따라 전자 기기들은 어느 정도 굽혀지거나 벤딩될 수 있다. 기존의 플렉서블하지 않은 장치와 같이, 플렉서블 전자 기기는 일반적으로 금속으로 형성되며, 전자 기기 내부에서 신호들을 전달하기 위해 사용되는 도전성 트레이스들을 포함한다. 그러나, 기존의 도전성 트레이스들의 설계는 전자 기기의 반복적인 벤딩에 의한 크랙의 발생 및/또는 박리에 취약하여, 성능 및/또는 신뢰성이 감소하는 결과를 갖는다.

본 발명의 실시예들은 벤딩과 스트레칭 스트레스 중 크랙이 발생하는 것에 대한 내구성을 갖는 굴곡진 도전성 트레이스의 설계를 설명하고 있다. 굴곡진 도전성 트레이스의 설계는 플렉서블 디스플레이 장치 등 모든 종류의 플렉서블 전자 기기에 적용될 수 있고, 플렉서블할 필요가 없는 모든 전자 기기에도 적용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 굴곡진 도전성 트레이스는 굴곡진 도전성 트레이스 내부의 낮은 스트레스 영역에 위치한 캡을 포함한다. 캡들을 포함하는 굴곡진 도전성 트레이스의 영역 상에 위치한 금속 트레이스 라인의 폭은 캡들을 포함하지 않는 굴곡진 도전성 트레이스의 다른 영역 상에 위치한 금속 트레이스 라인의 폭보다 넓다. 캡은 금속 트레이스 라인에 하나 이상의 크랙이 형성되기 시작하는 경우에도 금속 트레이스 라인이 전기적으로 확실하게 연결되도록 돕는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 장치는 플렉서블 기판과 상기 플렉서블 기판 상에 형성된 굴곡진 도전성 트레이스로 구성된다. 상기 굴곡진 도전성 트레이스는 교대로 배열된 복수의 마루들과 골짜기들을 포함한다. 각각의 마루와 골짜기는 제 1 엣지부(외측 엣지부) 및 상기 제 1 엣지부의 반대쪽에 배치된 제 2 엣지부(내측 엣지부)를 포함한다. 상기 굴곡진 도전성 트레이스의 각각의 교대로 배열된 마루와 골짜기 사이에 위치한 제 1 영역의 폭은 상기 굴곡진 도전성 트레이스의 각각의 마루들과 골짜기들의 제 1 엣지부와 제 2 엣지부 사이에 위치한 제 2 영역의 폭보다 작다.

본 발명의 일 실시예에서, 굴곡진 도전성 트레이스는 소정의 간격마다 복수의 서브-트레이스들로 나뉘어졌다가 단일한 굴곡진 도전성 트레이스로 합쳐져서 상기 굴곡진 도전성 트레이스 내부의 크랙에 의한 상호 연결들이 끊어지는 것을 방지하거나 최소화한다. 복수의 서브-트레이스들을 포함하는 장치는 플렉서블 기판과 상기 플렉서블 기판 상에 형성된 굴곡진 도전성 트레이스로 구성된다. 상기 굴곡진 도전성 트레이스는 제 1 서브-트레이스 및 상기 제 1 서브-트레이스와 대칭인 제 2 서브-트레이스를 포함한다. 상기 제 1 서브-트레이스와 상기 제 2 서브-트레이스는 거울 대칭 형태로 배치되고, 각각은 교대로 배열되며, 제 1 엣지부(외측 엣지부) 및 상기 제 1 엣지부의 반대쪽에 배치된 제 2 엣지부(내측 엣지부)를 갖는 복수의 마루들과 골짜기들을 포함한다. 상기 제 1 서브-트레이스와 상기 제 2 서브-트레이스는 상기 굴곡진 도전성 트레이스에서 나뉘어졌다가 복수의 연결부들에서 합쳐지며, 각각의 연결부는 상기 제 1 서브-트레이스의 골짜기와 상기 제 2 서브-트레이스의 마루에 위치한다. 각각의 제 1 서브-트레이스 및 제 2 서브-트레이스의 교대로 배열된 마루와 골짜기 사이에 위치한 제 1 영역의 폭은 각각의 제 1 서브-트레이스 및 제 2 서브-트레이스의 각각의 마루와 골짜기의 상기 제 1 에지부와 상기 제 2 에지부 사이인 제 2 영역의 폭보다 작다.

도 1a, 1b, 2a, 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 플렉서블 디스플레이 장치의 개략도이다.
도 3a, 3b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 플렉서블 디스플레이 장치의 굴곡진 도전성 트레이스의 개략적인 평면도와 그에 대응하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡진 도전성 트레이스를 상세히 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 트레이스의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 굴곡진 도전성 트레이스를 상세히 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 굴곡진 도전성 트레이스를 상세히 나타낸 도면이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 거울 대칭 형태의 도전성 트레이스들을 상세히 나타낸 도면이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 거울 대칭 형태의 도전성 트레이스들의 엇갈림식 배열을 표현한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 거울 대칭 형태의 도전성 트레이스들을 나타낸 도면이다.

플렉서블 디스플레이 장치

도 1은 전자 기기에 적용될 수 있는 예시적인 플렉서블 디스플레이(100)를 나타내고 있다. 플렉서블 디스플레이(100)는 내부에 디스플레이 화소열들이 형성된 적어도 하나의 액티브 영역(디스플레이 영역)을 포함한다. 각각의 화소들은 대응하는 화소 회로들과 연결될 수 있고, 각각의 화소 회로들은 구동 회로들(게이트 드라이버, 데이터 드라이버 등)과 커뮤니케이션을 하여 화소들을 활성화시키는 이상의 신호 라인들과 연결될 수 있다. 한 가지 예시적인 방법으로, 각각의 화소 회로는 하나의 게이트 라인 및 하나의 데이터 라인과 전기적으로 연결될 수 있다.

플렉서블 디스플레이(100)는 하나 이상의 비표시 영역을 액티브 영역의 가장자리에 포함할 수 있다. 즉, 상기 비표시 영역은 상기 액티브 영역의 하나 이상의 측면에 인접하여, 상기 액티브 영역은 상기 비표시 영역에 의하여 부분적 또는 전부 둘러싸일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 디스플레이(100)의 액티브 영역은 정사각형 또는 직사각형 형태를 가질 수 있으며, 플레서블 디스플레이(100)의 비표시 영역은 상기 액티브 영역을 둘러쌀 수 있다. 그러나, 상기 액티브 영역과 상기 비표시 영역의 형태는 특별히 제한되지 않는다. 상기 액티브 영역과 상기 비표시 영역은 상기 플렉서블 디스플레이(100)를 적용한 전자 기기의 디자인에 따라 어떠한 형태로도 만들어질 수 있다. 제한적이지 않은 예로써 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 액티브 영역의 형태들은 오각형, 육각형, 원형, 타원형 등이 될 수 있다.

상기 플렉서블 디스플레이(100)는 다양한 신호들을 생성하기 위해 사용되는 다양한 회로들, 예를 들어 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 화소들을 구동시키기 위한 신호들 및 사용자로부터의 터치 입력들을 센싱하기 위한 신호들, 그리고 다양한 플렉서블 디스플레이(100) 및/또는 상기 플렉서블 디스플레이(100)를 적용한 전자 기기의 기능과 관련된 신호들을 포함할 수 있다.

회로들 중 일부는 외부의 인쇄 회로에 실장되어 연결 인터페이스(패드들/범프들)로 연결되며, 플렉서블 인쇄 회로 보드(flexible printed circuit board, FPCB), 칩-온-필름(chip-on-film, COF), 테이프-캐리어-패키지(tape-carrier-package, TCP) 또는 기타 모든 종류의 적당한 기술들을 이용하여 상기 비표시 영역에 배치될 수 있다. 또한, 회로들 중 일부는 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 상기 비표시 영역 상에 제조되는 하나 이상의 트랜지스터를 이용하여 설계될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 게이트 드라이버들은, 도 1a에 도시한 바와 같이, 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 상기 비표시 영역 상에 제조되는 하나 이상의 트랜지스터를 이용하여 설계될 수 있다. 이러한 게이트 드라이버들은 게이트-인-패널(gate-in-panel, GIP)로 칭할 수 있다. 다른 형태의 구동 회로들, 제한적이지 않은 예시로서 인버터 회로, 멀티플렉서, 데이터 드라이버, 소스 드라이버, 정전기 방전(electro ststic discharge, ESD) 회로 등과 같은 회로들이 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 상기 비표시 영역에 형성될 수 있다.

이러한 구동 회로들을 이루기 위한 상기 비표시 영역 내 트랜지스터들의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 즉, 구동 회로들을 이루기 위한 상기 비표시 영역 내 트랜지스터들의 종류는 상기 액티브 영역의 화소 회로들을 이루기 위한 트랜지스터들과 동일한 종류일 필요는 없다. 트랜지스터들의 종류는 작동 조건 및/또는 해당 회로 내 요구되는 트랜지스터에 따라 선택될 수 있다.

아래의 실시예들에서, 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 부분들은 중앙 영역과 벤딩 영역으로 정의될 수 있다. 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 하나 이상의 벤딩 영역은 수평면으로부터 벤딩 축 주변에서 소정의 벤딩 각도와 벤딩 반경만큼 구부러질 수 있다. 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 벤딩 영역은 벤딩 라인(BL)에서 윗 방향 각도 또는 아래 방향 각도로 구부러질 수 있다.

상기 벤딩 라인(BL)은 수평 방향(도 1a에서 나타난 X-축 방향)으로 연장되거나, 수직 방향(도 1a에서 나타난 Y-축 방향)으로 연장되거나, 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 대각선 방향으로 연장되거나, 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 어떠한 다른 방향으로도 연장될 수 있다. 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 복수의 영역들은 구부러질 수 있다. 이에 따라, 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 하나 이상의 모서리들은 복수의 벤딩 라인(BL)들을 따라서 중앙 영역의 평면으로부터 구부러질 수 있다. 도 1a에서는 벤딩 라인(BL)이 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 가장자리들을 향해서 위치한 것으로 나타내었으나, 벤딩 라인(BL)들의 위치는 이에 제한되지 않는다. 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 요구되는 형태에 따라 상기 플렉서블 디스플레이(100)는 수평, 수직 및/또는 대각선 방향의 어떤 조합으로도 구부러질 수 있다. 상기 벤딩 라인(BL)은 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 중앙 영역을 가로질러 형성되어, 폴더블 디스플레이 또는 접힌 디스플레이의 양쪽 외부 면에 디스플레이 화소들을 갖는 양면 디스플레이를 제공할 수 있다.

예를 들어, 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 중앙 영역은 실질적으로 평탄할 수 있고, 하나 이상의 벤딩 영역이 상기 중앙 영역과 수평면 상에서 구부러질 수 있다. 상기 중앙 영역에서 구부러지는 각각의 벤딩 영역의 크기가 같을 필요는 없다.

몇몇 실시예들에서, 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 상기 벤딩 영역들의 곡률의 반지름(벤딩 반경)은 0.1mm 이상 10 mm 이하일 수 있거나, 0.1mm 이상 5mm 이하일 수 있거나, 0.1mm 이상 1mm 이하일 수 있거나, 0.1mm 이상 0.5mm 이하일 수 있다. 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 가장 작은 벤딩 반경은 0.5mm 이하일 수 있다.

상기 플렉서블 디스플레이(100)의 중앙 영역이 평탄한 표면을 가질 수 있으나, 몇몇 실시예들에서는 평탄한 중앙 영역을 갖지 않을 수도 있다. 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 중앙 영역은 도 1b에 도시한 바와 같이, 안쪽 방향으로 구부러지거나 바깥쪽 방향으로 구부러져, 플렉서블 디스플레이(100)가 오목하거나 볼록한 중앙 영역을 갖도록 할 수 있다. 오목하거나 볼록한 중앙 영역을 갖는 실시예들에서도, 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 하나 이상의 벤딩 영역들은 벤딩 축 주변에서 벤딩 각도만큼 벤딩 라인(BL)을 따라 내부 방향 또는 외부 방향으로 구부러질 수 있다.

도 1a에서, 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 벤딩 영역은 벤딩 영역으로부터의 화상을 표시할 수 있는 액티브 영역, 이하에서는 2차 액티브 영역으로 칭할 영역을 포함할 수 있다. 즉, 상기 벤딩 라인(BL)은 상기 액티브 영역에 위치할 수 있어, 적어도 상기 액티브 영역 내에 있는 몇몇 디스플레이 화소들은 상기 벤딩 영역에 포함되어, 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 중앙 영역 평면 상에서 구부러질 수 있다. 이 경우, 상기 벤딩 영역 상의 상기 2차 액티브 영역 내 디스플레이 화소들의 매트릭스는 도 2a에 도시한 바와 같이 지속적으로 상기 중앙 영역 상의 액티브 영역 내 디스플레이 화소의 매트릭스 상에서 연장될 수 있다. 대안적으로, 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 중앙 영역 내의 상기 벤딩 영역 내 상기 액티브 영역인 상기 2차 액티브 영역은 도 2b에 도시한 바와 같이 외부 방향 벤딩 반경으로 서로 분리될 수 있다.

상기 벤딩 영역 내의 상기 2차 액티브 영역은 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 제 2 디스플레이 영역으로서의 역할을 수행할 수 있다. 2차 액티브 영역의 크기는 특별히 제한되지 않는다. 2차 액티브 영역의 크기는 전자 기기 내에서의 역할에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 2차 액티브 영역은 그래픽 유저 인터페이스(graphical user interface, GUI), 버튼들, 텍스트 메시지들 등과 같은 영상 및/또는 텍스트를 제공할 수 있다. 몇몇 경우에, 2차 액티브 영역은 다양한 색상의 빛(상태를 나타내는 빛)을 제공하기 위해 사용되어, 2차 액티브 영역의 크기는 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 중앙 영역의 액티브 영역만큼 클 필요가 없을 수 있다.

2차 액티브 영역 내부의 화소들과 중앙 영역 내부의 화소들은 구동 회로들(게이트 드라이브, 데이터 드라이버 등)에 의해 작동하며, 마치 화소들이 하나의 매트릭스 내에 있는 것처럼 작동할 수 있다. 이 경우, 중앙 영역 내부의 화소들과 2차 액티브 영역 내부의 화소들은 동일한 신호 라인들 세트(게이트 라인들, 발광 라인들 등)에 의해 동작할 수 있다. 예시적인 방법으로, 상기 중앙 액티브 영역의 제 N 번째 열의 화소들과 상기 2차 액티브 영역의 제 N 번째 열의 화소들은 도 2b에 도시한 바와 같이 구동 회로로부터 벤딩 허용 영역을 가로지르는 도전성 트레이스를 경유하여 신호를 공급받도록 배치될 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 2차 액티브 영역 내부의 화소들은 중앙 액티브 영역 내부의 화소들과 별도로 구동될 수 있다. 즉, 2차 액티브 영역 내부의 화소들은 디스플레이 구동 회로에 의해 중앙 액티브 영역 내부의 화소들과는 독립적인 매트릭스 상의 화소들로 인식될 수 있다. 이 경우, 중앙 액티브 영역의 화소들과 2차 액티브 영역의 화소들은 서로 다른 세트의 신호 라인들을 활용할 수 있다. 더 나아가, 2차 액티브 영역은 중앙 액티브 영역이 이용하는 디스플레이 구동 회로들과 별도로 하나 이상의 디스플레이 구동 회로들을 가질 수 있다.

상기 플렉서블 디스플레이(100) 내에는 내부의 구성 요소들 사이를 전기적으로 상호 연결하는 몇몇 도전성 트레이스들이 포함된다. 회로들, 예를 들어 상기 액티브 영역 및 비표시 영역 상에 가공된 회로들은 다양한 신호들을 도전성 트레이스들을 경유하여 전달하여, 상기 플렉서블 디스플레이(100)에 수많은 기능들을 제공할 수 있다. 간단히 언급된 바와 같이, 몇몇 도전성 트레이스들은 회로들 및/또는 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 중앙 영역과 벤딩 영역 내의 다른 구성 요소들 간의 전기적인 상호 연결을 위해 사용될 수 있다.

아래의 실시예들에서, 상기 도전성 트레이스들은 비표시 영역 내의 디스플레이 구동 회로들(게이트 드라이버-IC, 데이터 드라이버-IC)로부터 액티브 영역 내의 화소들로 신호들을 전달하는 데 사용된 게이트 라인들/데이터 라인들 뿐만 아니라 소스/드레인 전극을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 터치 센서 전극 또는 지문 센서 전극과 같은 몇몇 도전성 트레이스들은 상기 플렉서블 디스플레이(100) 상의 터치 입력을 센싱하거나 지문을 인식하기 위한 신호를 제공할 수 있다. 또한, 상기 도전성 트레이스들은 상기 플렉서블 디스플레이(100) 내에서 상기 중앙 영역 내의 상기 액티브 영역 상의 화소들과 상기 벤딩 영역 내의 상기 2차 액티브 영역 상의 화소들 간의 상호 연결을 제공할 수 있다. 또 다른 도전성 트레이스들은 상기 플렉서블 디스플레이(100) 내부의 회로 구성 요소들에 전원(전원 전압)을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 위에서 언급된 도전성 트레이스에 관한 활용법들은 예시적이다. 아래에서 설명되는 내용에서는 상기 도전성 트레이스들은 폭넓게는 어떠한 종류의 전기적인 신호들, 전원 및/또는 전압들을 상기 플렉서블 디스플레이(100) 내부의 하나의 지점에서 다른 지점으로 전달하는 도전성 경로를 의미한다.

몇몇 도전성 트레이스들은 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 상기 중앙 영역에서 상기 벤딩 영역으로 연장될 수 있다. 이 경우, 상기 도전성 트레이스의 몇몇 영역들은 다른 영역들과는 다르게 설계되어 벤딩 스트레스를 견디도록 할 수 있다. 특히, 상기 플렉서블 디스플레이(100)에서 적어도 상기 도전성 트레이스의 벤딩 허용 영역 부분은 상기 도전성 트레이스의 크랙들과 깨짐들을 감소시켜 올바른 상호 연결을 유지하기 위한 몇 가지 특징들을 포함할 수 있다.

적어도 상기 도전성 트레이스들 중 몇몇은 다층 구조를 가질 수 있으며, 이는 더 많은 스트레칭(또는 유연성)을 갖도록 하여, 아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이 부러질 가능성을 감소시키고 갈바닉 부식 현상을 감소시킬 수 있다.

도전성 트레이스들

일 실시예에서, 도전성 트레이스들은 다층 구조이다. 상기 도전성 트레이스들은 도 5를 결부하여 아래에서 더욱 자세하게 설명할 바와 같이 패시베이션층 및 하부 보호층 상에 형성된 금속 트레이스 라인인 금속층과 같은 하부 보호층과, 상기 금속층 상에 형성되는 패시베이션층과 같은 상부 보호층을 포함할 수 있다.

트레이스의 설계는 상기 도전성 트레이스에 전송되는 신호의 종류뿐만 아니라 상기 도전성 트레이스의 전기적 요구 조건을 고려하여 결정된다. 또한, 트레이스를 설계하는 경우 상기 도전성 트레이스를 형성하는 데 사용되는 재료의 성질(영의 모듈 등)이 고려될 수도 있다. 두께, 폭, 길이, 레이아웃 각도와 같은 다양한 다른 요소들을 메탈 트레이스 라인 및 패시베이션층들 전체뿐만 아니라 영역 별로 고려하여야 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 트레이스 설계에서 충분한 전기적, 기계적 신뢰성을 제공할 수 있다.

상기 도전성 트레이스의 설계는 구체적으로 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 벤딩 방향(곡면부의 접선 방향 벡터)과 상기 도전성 트레이스의 위치 및 배치 방향에 따라 맞춰질 수 있다. 상기 도전성 트레이스가 연장된 배치 방향이 곡면부 접선 방향 벡터와 더 많이 일치할수록, 도전성 트레이스는 더 많은 벤딩 스트레스를 받게 된다. 다시 말해서, 도전성 트레이스는 상기 도전성 트레이스의 길이가 상기 곡면부 접선 방향 벡터와 더 적게 일치할수록 벤딩 스트레스를 더 잘 견딜 수 있게 된다.

상기 곡면부 접선 방향 벡터와 일치하는 방향인 상기 도전성 트레이스의 길이를 감소시키기 위하여, 아래에서 더 자세히 설명될 바와 같이 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 도전성 트레이스들은 하나 이상의 굴곡진 설계를 가질 수 있다. 이러한 설계에 따를 경우, 벤딩 스트레스는 상기 곡면부 접선 방향 벡터로와 어긋난 각도로 배치된 트레이스 영역으로 분산될 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 평면도와 사시도를 나타낸다. 도 3a 및 도 3b에서 나타난 바와 같이, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)는 플렉서블 기판(302) 상에 형성되며, 커버층(301)이 상기 기판(302) 상에 형성되어 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 품질 저하를 시킬 수 있는 수분 또는 공기와 같은 외부의 물질들로부터 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)를 커버하여 보호한다.

한 실시예에서, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300A, 300B, 300C)는 커브가 있고, 도 4를 결부하여 이후에 설명하는 바와 같이 캡들을 포함하고 있는 굴곡진 트레이스 패턴을 갖는다. 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 상기 굴국진 트레이스 패턴은 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)에 포함된 캡들로 인하여 기존의 트레이스 패턴들(직선 트레이스 패턴들 또는 사인 파형 와이어 패턴들) 대비 벤딩 및 스트레칭 스트레스에 더욱 잘 견딜 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 나타난 예에서, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)들은 수직인 방향(도 3b의 “z” 축 방향) 또는 화살표 방향인 각도 방향인 두 가지 방향의 벤딩에 노출된다. 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)는 상기 플렉서블 디스플레이(100)가 구부러지는 경우에도, 아래에서 더욱 자세하게 설명할 내용에 따라 크랙 또는 박리 현상 없이 끊어지지 않고 이어진 상태를 유지한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 상세한 평면도이다. 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)는 사원의 게이트 구조와 닮은 구조를 갖는다. 금속 트레이스 라인(401)의 폭은 도 4에 점선으로 표현되어 있으며, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 위치에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 상기 패시베이션층(403)은 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300) 상에서 일반적으로 상기 금속 트레이스 라인(401)의 폭보다 큰 폭을 갖고, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300) 상에서 다양한 영역에서 상기 패시베이션층(403)의 폭은 상기 금속 트레이스 라인(401)의 폭과 동일한 폭을 갖는다. 다시 말해서, 도 4의 평면도에 나타난 바와 같이, 상기 패시베이션층(403)의 트레이스 형태는 상기 금속 트레이스 라인(401)의 트레이스 형태와 실질적으로 동일하지만, 상기 금속 트레이스 라인(401)의 폭보다 넓도록 미리 설정된 마진을 갖는다.

상기 금속 트레이스 라인(401)은 구리, 금, 은, 또는 다른 종류의 코팅되거나 인쇄된 재료들과 같은 도전성 재료들로 형성될 수 있다. 비록 “금속 트레이스 라인”이라는 용어가 사용되었지만, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300) 내의 상기 금속 트레이스 라인은 탄소 기반의 재료들(그래핀, 탄소 나노 튜브), 도전성 고분자 물질들, 다른 비금속 기반의 도전성 재료들과 같은 다른 종류의 도전성 재료들로 대체될 수 있다. 게다가, 금속 트레이스 라인은 반드시 곧을 필요는 없다. 상기 금속 트레이스 라인은 구부러진 형태를 가질 수 있다. 그러나, 곡률 반경 요구 조건이 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 벤딩 허용 영역에 있어야 하므로, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)를 형성하기 위한 재료는 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 엄격한 전기적인 요구 조건뿐만 아니라, 최소한의 기계적인 요구 조건과 크기 조건을 만족시켜야 한다. 상기 금속 트레이스 라인(401)은 알루미늄 및 다른 금속들과 같은 하나 이상의 금속층으로 이루어질 수 있다. 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)들이 보다 적은 유연성을 필요로 하는 몇몇 실시예들에서, 몰리브데늄 또는 상술한 다른 도전성 재료들이 사용될 수 있다.

상기 패시베이션층(403)은 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 상기 금속 트레이스 라인(401) 보다 일반적으로 연성이 작은 무기물 재료로 형성될 수 있다. 상기 패시베이션층을 형성하기 위해 사용되는 재료의 예로는 실리콘 질화물, 실리콘 이산화물 및 반도체 장비와 전자 공정에 일반적으로 사용되는 유전체와 같은 무기물 재료들을 포함한다.

같은 양의 벤딩 스트레스가 가해졌을 때, 크랙들은 일반적으로 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 패시베이션층에서 시작된다. 금속 트레이스 라인들이 크랙 없이 벤딩 스트레스를 견딜 만한 충분한 강성을 갖고 있더라도, 크랙들은 일반적으로 상기 패시베이션층에서 시작되어, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 상기 금속 트레이스 라인들로 전파되어 나가, 전기적 접촉에 불량이 발생한 부분들이 발생하여 상기 플렉서블 디스플레이(100)를 사용할 수 없도록 한다. 이에 따라, 실시예들에서는 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 상기 패시베이션층과 상기 금속 트레이스 라인 모두에 대하여 다양한 벤딩 스트레스 감소 기술들이 활용된다.

도 4에서 나타낸 바와 같이, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)는 복수의 교대로 배열된 마루(405)(405A, 405B, …)들과 교대로 배열된 골짜기(407)(407A, 407B, …)를 포함한다. 각각의 마루(405)는 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 볼록 가장자리(408)(408A)를 포함하며, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300) 내부 영역에서 y축 상부 방향으로 최대 거리만큼 연장된 형태를 보여 준다. 일 실시예에서, 볼록 가장자리(408)는 사다리꼴의 외부와 같이 구부러진, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 표면(제 1 에지부)이다. 반대로, 각각의 골짜기(407)는 다른 볼록 가장자리(408)(408B)를 포함하며, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300) 내부 영역에서 y축 하부 방향으로 최대 거리만큼 연장된 형태를 보여 준다.

마루의 볼록 가장자리(408A)에서 골짜기의 볼록 가장자리(408B)까지의 y축 방향으로의 총 거리는 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 높이를 나타낸다. 제 1 마루(405A)부터 인접한 제 2 마루(405B)까지의 x축 방향으로의 총 거리는 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 피치(폭)을 나타낸다. 일 실시예에 따르면, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 피치는 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 높이의 대략 1배(1X)이다. 그러나, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 높이의 0.3배(0.3X) 이상 0.5배(0.5X) 이하 또는 2배(2X) 이상 3배(3X) 이하인 피치들이 사용될 수도 있다.

부가적으로, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 각각의 마루(405) 및 골짜기(407)는 각각의 마루 및 골짜기의 상기 볼록 가장자리(408)의 반대쪽에 대응하도록 위치한 오목 가장자리(412)(412A, 412B)를 갖는다. 각각의 마루 및 골짜기의 오목 가장자리(412)는 실질적으로 곡면인(마치 반원과 같은) 형태를 갖고 반경은 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 높이 및 피치에 따라 최대화된다. 오목 가장자리(412)는 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 안쪽 방향으로 곡면을 형성하여 마치 원이나 구의 내부와 같은 형상을 갖는 표면(제 2 에지부)을 갖는다. 상기 오목 가장자리(412)는 반원 이외의 다른 형태를 가질 수도 있다. 상기 오목 가장자리(412)의 트레이스는 상기 마루 및 골짜기의 상기 볼록 가장자리보다 더 둥근 형태가 될 수 있다.

상기 플렉서블 디스플레이(100)를 벤딩하는 동안(“z”축 방향으로), 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 오목 가장자리(412)는 높은 스트레스를 받는 영역인 만면에, 볼록 가장자리(408)는 낮은 스트레스를 받는 영역이다. 상기 플렉서블 디스플레이(100)를 밴딩하는 동안 크랙들은 일반적으로 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 상기 오목 가장자리(412)에 위치한 상기 패시베이션층(403)에서 발생하기 시작한다. 크랙들은 발달하게 되고 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 상기 금속 트레이스 라인(401)으로 전파되어 가서, 전기적 접촉에 불량이 발생한 부분들이 발생하여 상기 플렉서블 디스플레이(100)를 사용할 수 없도록 한다.

일 실시예에서, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)는 상기 금속 트레이스 라인(401)의 부분이며, 각각의 마루(405) 및 골짜기(407)의 상기 볼록 가장자리(408)와 오목 가장자리(412) 사이에 위치한 캡(409)(409A, 409B, 409C, …)들을 포함하고, 상기 캡(409)이 없는 상기 금속 트레이스 라인의 폭(413)보다 연장된다. 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300) 상의 영역 중 상기 캡(409)이 있는 상기 금속 트레이스 라인(401)의 폭(411)은 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 중간 영역(421)에 위치한, 각각의 교대로 배열된 마루(405A)와 골짜기(407A 또는 407B)의 사이에 위치한 상기 금속 트레이스 라인(401)의 폭(413)보다 넓다. 캡(409)(409A, 409B, 409C, …)을 포함한 영역의 상기 금속 트레이스 라인(401)의 폭(411)이 보다 넓음으로 인하여, 상기 오목 가장지리(412)에 위치한 상기 패시베이션층 내의 크랙들은 상기 금속 트레이스 라인(401)의 전체 폭(411)을 가로질러 퍼지지 않고, 비록 벤딩에 의하여 상기 오목 가장자리(412)에 크랙들이 형성되더라도 전기적인 연결들은 유지된다. 예를 들어, 마루(405A) 내부의 상기 금속 트레이스 라인(401)은 캡(409A)을 갖는다. 만약 크랙이 상기 금속 트레이스 라인(401)의 상기 폭(411) 부분을 가로질러 전파되는 경우, 상기 금속 트레이스 라인(401)의 캡(409A)을 포함하는 상기 폭(411) 부분은 상기 금속 트레이스 라인(401)의 중간 영역(421)의 폭(413)보다 넓기 때문에, 전기적 접촉에 불량이 생기는 지점이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 게다가, 상기 캡(409A)은 상기 플렉서블 디스플레이(100)가 벤딩되는 동안 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300) 중 스트레스가 적은 영역에 위치하고 있기 때문에, 캡(409A)을 포함하는 상기 금속 트레이스 라인(401)의 폭(411)으로 크랙이 전파될 확률은 적다. 일 실시예에서, 상기 캡(409)은 도 4에 도시한 바와 같이 사다리꼴 형상을 갖는다. 사다리꼴 형상의 상기 캡(409)은 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 상기 볼록 가장자리(408)에 의해 정의된다.

몇몇 실시예들에서, 상기 금속 트레이스 라인(401)의 폭(411)은 중앙의 원형 부분인 오목 가장자리(412) 부분의 폭(413)의 대략 3배이다. 비록 상기 캡(409)는 사다리꼴 형상(300)인 것으로 묘사되어 있지만, 상기 캡(409)은 아래에서 더욱 자세하게 설명할 정전기 방전(ESD) 요구 조건, 스트레스 요구 조건, 및 네스팅 조건에 기초하여 다른 형상이 될 수 있다.

일 실시예에서, 중간 영역(421)은 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 볼록 가장자리(408) 및 오목 가장자리(412) 사이 중 상기 볼록 가장자리(408)의 반대 부분으로부터 연장된 패시베이션층(403) 및 금속 트레이스 라인(401)을 포함한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 중간 영역(421)은 상기 캡(409)을 갖고 있지 않다. 다른 말로 하면, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 폭은 상기 중간 영역(421)에서 최소가 된다.

상기 금속 트레이스 라인(401)의 캡(409)을 포함하는 마루/골짜기의 상기 볼록 가장자리(408)와 오목 가장자리(412) 사이의 폭(411)은 상기 금속 트레이스 라인(401)의 캡(409)이 없는 중간 영역(421)의 폭(413)보다 크다. 반대로, 상기 패시베이션층(403)의 폭은 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 위치에 따라 다양하게 변화한다. 즉, 상기 패시베이션층(403)의 폭은 상기 금속 트레이스 라인(401)의 폭에 따라 다양하게 변화한다. 예를 들어, 일 실시예에서 상기 중간 영역(421)에 위치한 상기 패시베이션층(403)의 폭은 볼록 가장자리(408)와 오목 가장자리(412)의 사이인, 각각의 마루 및/또는 골짜기의 볼록 가장자리의 반대편에 위치한 상기 패시베이션층(403)의 폭보다 작다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)를 도 4의 A에서 A`까지의 직선 상의 단면도이다. 도 5에 나타난 바와 같이, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)는 기판(302) 위에 형성된 제 1 패시베이션층(501)을 포함한다. 제 1 패시베이션층(501)은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(SiNx), 및 둘의 조합과 같은 무기물로 만들어질 수 있다. 상기 기판(302)은 폴리이미드와 같은 가요성의 물질로 만들어질 수 있다.

상기 금속 트레이스 라인(401)은 상기 제 1 패시베이션층(501) 상에 형성된다. 상기 금속 트레이스 라인(401)은 알루미늄 또는 도전성 물질의 혼합으로 만들어질 수 있다. 제 2 패시베이션층(505)이 상기 금속 트레이스 라인(401) 상에 형성된다. 제 2 패시베이션층(505) 또한 SiO2 및/또는 SiNx와 같은 무기물로 이루어질 수 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 제 1 패시베이션층(501) 및 제 2 패시베이션층(505)은 상기 금속 트레이스 라인(401)의 모든 면을 커버한다. 상기 제 1 패시베이션층(501) 및 상기 제 2 패시베이션층(505)은 상기 금속 트레이스 라인(401) 주변에 보호층을 형성하여 상기 금속 트레이스 라인(401)을 수분 및/또는 공기로부터 보호한다. 상기 제 1 패시베이션층(501), 상기 제 2 패시베이션층(505), 및 상기 금속 트레이스 라인(401)은 집합적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)를 나타낸다. 도 5에 도시한 바와 같이, 커버층(301)이 상기 제 2 패시베이션층(505), 상기 금속 트레이스 라인(401), 상기 제 1 패시베이션층(501), 및 상기 기판(302) 상에 형성되어 수분 및/또는 공기로부터 보다 확실한 보호를 제공할 수 있다. 상기 커버층(301)은 어떠한 종류의 고분자 물질로도 만들어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 총 높이(509)는 10nm 이상 1000nm 이하일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제 1 패시베이션층(501)의 폭과 상기 제 2 패시베이션층(505)의 폭은 상기 금속 트레이스 라인(401)의 엣지부(513)들을 지나쳐서 연장되도록 설계된다. 상기 제 1 패시베이션층(501) 및 상기 제 2 패시베이션층(505)은 상기 금속 트레이스 라인을 수분 및/또는 공기로부터 보호할 수 있도록 충분한 길이를 갖지만, 상기 제 1 패시베이션층(501) 및 상기 제 2 패시베이션층(505)이 구부러질 때 너무 쉽게 크랙이 발생할 정도로 길지는 않도록 한다. 일 실시예에서, 상기 제 1 패시베이션층(501)의 연장된 엣지부(511A)와 상기 제 2 패시베이션층(505)은 상기 금속 트레이스 라인(401)의 연장된 엣지부(513A)를 지나가고, 상기 제 1 패시베이션층(501)의 연장된 엣지부(511B)와 상기 제 2 패시베이션층(505)은 상기 금속 트레이스 라인(401)의 연장된 엣지부(513B)를 지나간다. 상기 금속 트레이스 라인(401)의 엣지부(513)를 지나는 부분(511)은 몇몇 실시예에서 최대 10μm이다.

앞에서 언급한 바와 같이, 패시베이션층들의 폭은 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 위치에 따라서 다양하게 변화한다. 예를 들어, 상기 중간 영역(421)에서의 상기 제 1 패시베이션층(501)의 폭은 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 각각의 마루 및 골짜기의 볼록 가장자리(408)와 오목 가장자리(412) 사이 부분에서의 상기 제 1 패시베이션층(501)의 폭보다 작다. 유사하게, 상기 중간 영역(421)에서의 상기 제 2 패시베이션층(505)의 폭은 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 각각의 마루 및 골짜기의 볼록 가장자리(408)와 오목 가장자리(412) 사이 부분에서의 상기 제 2 패시베이션층(505)의 폭보다 작다. 일 실시예에서, 상기 중간 영역(421)에서의 상기 제 1 패시베이션층(501)의 폭과 상기 제 2 패시베이션층(505)에서의 폭은 실질적으로 동일하고, 상기 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 각각의 마루 및 골짜기의 볼록 가장자리(408)와 오목 가장자리(412) 사이 부분에서의 상기 제 1 패시베이션층(501)의 폭과 상기 제 2 패시베이션층(505)에서의 폭은 실질적으로 동일하다.

일 실시예에서, 상기 플렉서블 디스플레이(100) 장치의 목표 벤딩 반경의 곡률은 커버층(301)이 도 5에 도시한 바와 같이 적용되는 경우 0.1mm까지 작게 될 수 있다. 상기 커버층(301)은 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)의 내부 또는 상기 플렉서블 디스플레이(100) 장치의 기계적인 중립 평면 상에 인접하게 위치하도록 설정될 수 있다. 상기 커버층(301)의 설계는 상기 커버층(301) 및 상기 기판(302)의 두께, 계수, 및 잔여 스트레스에 기초한다. 상기 패시베이션층(510, 505) 및 금속 트레이스 라인(401)을 포함하는 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)는 상기 기판(302) 및 커버층(301)에 비하여 일반적으로 매우 얇기 때문에, 상기 패시베이션층(501, 505) 및 금속 트레이스 라인(401)의 두께는 상기 커버층(301)의 두께를 설계할 때는 무시할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 커버층(301)의 중립 평면 설계는 다음의 공식을 이용하여 계산한다.

기판의 모듈러스 * (기판의 두께)² = 커버층의 모듈러스 * (커버층의 두께)²

상술한 바와 같이, 상기 기판(302)의 모듈러스와 상기 기판(302)의 두께의 제곱의 곱은 상기 커버층(301)의 모듈러스와 상기 커버층(301)의 두께의 제곱의 곱과 같아서 벤딩될 때 상기 기판(302)과 상기 커버층(301)이 박리되지 않고 같이 벤딩될 수 있도록 한다. 상기 기판(302)과 커버층(301)의 재료들을 알고 있고 상기 기판(302)의 두께도 알고 있는 경우, 상기 커버층(301)의 두께를 결정할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 굴곡진 도전성 트레이스(600)의 트레이스 패턴을 나타낸다. 상술한 바와 같이, 도 3-4는 사다리꼴 형태의 캡(309)을 갖는 굴곡진 도전성 트레이스를 나타낸다. 반면에, 도 6은 둥근 형태의 캡(601)들을 갖는 굴곡진 도전성 트레이스(600)를 나타낸다. 상기 둥근 형태의 캡은 상기 굴곡진 도전성 트레이스(600)의 볼록 가장자리(603)로 정의된다. 상기 굴곡진 도전성 트레이스(600)는 상술한 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)와 유사한 특징들을 포함하여, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(600)에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 둥근 형태의 캡(601)은 상기 둥근 형태의 캡(601)을 사용하는 인접한 굴곡진 도전성 트레이스 사이의 전기장의 생성을 감소시킨다. 이와 대조적으로, 사다리꼴 형태의 캡(409)들과 같은 뾰족한 형태의 캡들을 사용하는 굴곡진 도전성 트레이스들은 두 인접한 굴곡진 도전성 트레이스 사이에 형성된 전기장을 증가시킬 수 있다. 인접한 트레이스들 사이에 발생한 강한 전기장은 상기 금속 트레이스를 커버하고 있는 상기 패시베이션층이 손상되는 현상을 야기할 수 있다. 반면에, 둥근 형태의 캡(601)들을 갖는 굴곡진 도전성 트레이스(600)는 사다리꼴 형태의 캡(409) 대비 넓은 표면적을 갖는 상기 둥근 형태의 캡(601) 때문에 서로 빽빽하게 배치되지 않을 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 굴곡진 도전성 트레이스(700)을 나타낸다. 특히, 도 7은 삼각형의 캡(701)들을 갖는 굴곡진 도전성 트레이스(700)를 나타낸다. 상기 삼각형의 캡(701)은 상기 굴곡진 도전성 트레이스(700)의 볼록 가장자리(703)로 정의된다. 상기 굴곡진 도전성 트레이스(700) 또한 상술한 상기 굴곡진 도전성 트레이스(300)와 유사한 특징들을 포함하여, 상기 굴곡진 도전성 트레이스(600)에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 삼각형의 캡(701)은 둥근 형태의 캡(601) 대비 작은 표면적을 갖는 상기 삼각형의 캡(701) 때문에 더 많은 굴곡진 도전성 트레이스들이 빽빽하게 배치될 수 있도록 할 수 있다. 그러나, 상기 삼각형의 캡(701)은 상기 삼각형의 캡(701)은 뾰족한 성질 때문에 인접한 굴곡진 도전성 트레이스들 사이에 형성된 전기장을 증가시킬 수 있다. 상기 삼각형의 캡(701)의 뾰족한 포인트들은 인접한 굴곡진 도전성 트레이스들 사이에 발생한 전기장을 증가시켜, 상기 금속 와이어 트레이스를 커버하고 있는 상기 패시베이션층을 손상시킬 수 있다.

거울 대칭 형태의 와이어링

상기 굴곡진 도전성 트레이스 내부의 크랙들로 인한 상호 연결이 끊어지는 것을 방지하거나 최소화하기 위해서, 상기 굴곡진 도전성 트레이스들은 소정의 간격들마다 복수의 서브-트레이스들로 갈라졌다가 단일한 트레이스로 다시 합쳐질 수 있다. 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 거울 대칭 형태의 트레이스(800)를 상세히 나타낸다. 상기 거울 대칭 형태의 트레이스(800)는 거울 대칭꼴로 배치되어 있으며 도 8a에 나타난 대칭선에 대칭인, 두 개의 대칭 굴곡진 도전성 트레이스들을 포함한다. 상기 거울 대칭 형태의 트레이스(800)는 이중 사원 게이트 구조와 닮은 구조를 갖는다. 도 8a에 예시적으로 나타난 바와 같이, 상기 거울 대칭 형태의 트레이스(800)는 도 4에 나타난 사다리꼴 형태의 캡을 갖는 두 개의 굴곡진 도전성 트레이스들로 구성된다. 또는, 상기 거울 대칭 형태의 트레이스(800)는 도 6에 나타난 둥근 형태의 캡을 갖는 두 개의 굴곡진 도전성 트레이스들로 구성될 수도 있고, 도 7에 나타난 삼각형의 캡을 갖는 두 개의 굴곡진 도전성 트레이스들로 구성될 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 거울 대칭 형태의 트레이스(800)는 매 연결부(813)마다 다시 합쳐지는 서브-트레이스(A) 및 서브-트레이스(B)를 포함한다. 서브-트레이스(A) 및 서브-트레이스(B)의 연결부(813)에서의 금속 트레이스 라인은 y축 방향으로 17.48μm의 높이를 가질 수 있다. 각각의 서브-트레이스(A, B)는 다층 구조를 가져, 상기 패시베이션층의 트레이스는 적어도 상기 금속 트레이스 라인의 일부를 커버한다. 상기 거울 대칭 형태의 트레이스(800)의 폭은 상기 패시베이션층의 폭(801) 및 상술한 단일의 굴곡진 도전성 트레이스와 유사하게 상기 패시베이션층에 의해 적어도 부분적으로 커버되는 상기 금속 트레이스 라인의 폭(803)과 일치하다. 일 실시예에서, 상기 금속 트레이스 라인의 폭(803)은 약 2μm 이상 3μm 이하일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 금속 트레이스 라인의 가장자리를 지나쳐서 연장된 상기 패시베이션층의 거리(814)는 약 1.0μm 이상 1.5μm 이하일 수 있다.

도 8a에 나타난 바와 같이, 서브-트레이스(A)는 복수의 교대로 배열된 마루(805A)들 및 골짜기(807A)들을 포함하는 굴곡진 도전성 트레이스 패턴을 갖는다. 각각의 마루(805) 및 골짜기(807)는 도 4를 결부하여 설명한 것과 유사하게 볼록 가장자리(806, 806A, 806B) 및 오목 가장자리(812, 812A, 812B)를 포함한다. 이와 유사하게, 서브-트레이스(B)는 복수의 교대로 배열된 마루(805B)들 및 골짜기(807B)들을 포함하는 굴곡진 도전성 트레이스 패턴을 갖는다. 서브-트레이스(B) 또한 도 4를 결부하여 설명한 것과 유사하게 볼록 가장자리(806) 및 오목 가장자리(812)를 포함한다. 상기 서브-트레이스(A)의 상기 마루의 상기 볼록 가장자리(805A)로부터 상기 서브-트레이스(B)의 상기 골짜기의 상기 볼록 가장자리(807B)까지의 y축 방향 총 거리가 상기 거울 대칭 형태의 트레이스(800)의 높이를 나타낸다.

상기 거울 대칭 형태의 트레이스(800)의 낮은 스트레스 영역에서 서브-트레이스(A)는 캡(809A)을 포함하고 서브-트레이스(B)는 캡(809B)을 포함하여, 전기적인 접촉의 불량을 방지하기 위하여 크랙들이 상기 캡을 포함하는 상기 금속 트레이스 라인의 폭(816)을 가로질러 전파되는 것을 방지한다. 상기 캡의 꼭대기(818)는 상기 캡(809)들의 실질적으로 평탄한 가장자리를 나타낸다.

상술한 바와 같이, 상기 서브-트레이스(A)의 마루(805) 또한 실질적으로 원형의 볼록 가장자리(812A)를 갖고, 상기 서브-트레이스(B)의 골짜기(809B) 또한 실질적으로 원형의 오목 가장자리(812B)를 가지며, 이들은 반원 형태와 유사한 형태를 갖는다. 상기 플렉서블 디스플레이(100)가 구부러지는 동안, 상기 마루들 및 골짜기들의 오목 가장자리(812)들은 높은 스트레스를 받는 영역이며, 상기 마루들 및 골짜기들의 볼록 가장자리(806)들은 낮은 스트레스를 받는 영역이다. 크랙들은 일반적으로 상기 플렉서블 디스플레이(100)가 구부러지는 동안 상기 거울 대칭 형태의 트레이스(800)의 마루들 및 골짜기들의 오목 가장자리(812)의 패시베이션층에서 발생하기 시작한다. 상기 서브-트레이스(A) 및 상기 서브-트레이스(B)의 오목 가장자리의 원형 형태는 상기 오목 가장자리(812)의 넓은 영역으로 기계적인 스트레스를 분산시켜서 크랙의 발생 위험을 감소시킨다.

그러나, 만약 크랙들이 상기 거울 대칭 형태의 트레이스(800)의 오목 가장자리(812)에 위치한 패시베이션층에서 발생하는 경우, 크랙들은 성장하여 상기 거울 대칭 형태의 트레이스(800)의 금속 트레이스 라인으로 전파될 수 있다. 다행히, 만약 크랙이 상기 금속 트레이스 라인의 폭 방향 부분(816)으로 전파된다면, 상기 캡(809) 영역을 포함하는 금속 트레이스 라인의 폭(816)이 상기 캡(809)이 없는 중앙 영역의 금속 트레이스 라인의 폭(803)보다 넓기 때문에, 전기적 접촉이 불량한 지점이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 게다가, 상기 캡(809)이 낮은 스트레스 영역에 위치하고 있기 때문에, 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 벤딩 동안 크랙들이 상기 캡(809)을 포함한 금속 트레이스 라인의 폭(816) 방향으로 가로질러 전파될 가능성은 낮다. 일 실시예에서, 서브-트레이스의 교대로 배열된 오목 가장자리들은 다른 반지름을 갖는다. 예를 들어, 서브-트레이스(A)의 오목 가장자리(812A)는 8.1μm의 반지름을 갖는 반면 서브-트레이스(A)의 오목 가장자리(812C)는 9.46μm의 반지름을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 서브-트레이스의 교대로 배열된 오목 가장자리들은 실질적으로 동일한 반지름을 가질 수 있다.

게다가, 상기 거울 대칭 형태의 트레이스(800)를 복수의 서브-트레이스들로 나누어서, 서브-트레이스들 중 하나가 크랙들에 의하여 손상된 경우에 백업 기능을 수행하는 전기적인 경로가 제공된다. 그러므로, 상기 거울 대칭 형태의 트레이스(800)는 상기 벤딩 영역에서 사용될 수 있고, 특히 심각한 벤딩 스트레스에 노출되는 벤딩 허용 영역에 유용하다.

도 8b에 따르면, 복수의 거울 대칭 형태의 트레이스(800)가 엇갈린 형태로 배치된 것을 나타내고 있다. 도 8b에서, 상기 거울 대칭 형태의 트레이스(800)는 엇갈린 형태로 서로 인접하게 위치하여 주어진 영역 내에서 와이어의 개수를 최대화한다. 상기 거울 대칭 형태의 트레이스(800)는 상기 이중 사원 게이트 형태의 트레이스의 볼록 가장자리가 인접한 거울 대칭 형태의 트레이스의 오목 가장자리와 일직선 상에 위치하도록 엇갈리게 배치된다. 상기 거울 대칭 형태의 트레이스의 크기는 주어진 공간의 효율적인 사용을 위하여 감소하거나 증가할 수 있다. 게다가, 두 인접한 거울 대칭 형태의 단위는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제 1 거울 대칭 형태의 트레이스의 오목 가장자리의 크기는 인접한 제 2 거울 대칭 형태의 트레이스의 오목 가장자리의 크기보다 크거나 작을 수 있다.

예를 들어, 도 8b는 제 1 거울 대칭 형태의 트레이스(815)를 포함한다. 제 2 거울 대칭 형태의 트레이스(817)는 상기 제 1 거울 대칭 형태의 트레이스(815)의 제 1 서브-트레이스와 인접하고, 제 3 거울 대칭 형태의 트레이스(819)는 제 1 거울 대칭 형태의 트레이스(815)의 제 2 서브-트레이스와 인접하다. 일 실시예에서, 상기 제 1 거울 대칭 형태의 트레이스(815)의 제 1 서브-트레이스의 각각의 볼록 가장자리(821)는 상기 제 2 거울 대칭 형태의 트레이스(817)의 대응하는 오목 가장자리(823)과 일직선 상에 위치한다. 유사하게, 상기 제 1 거울 대칭 형태의 트레이스(815)의 제 2 서브-트레이스의 각각의 오목 가장자리(825)는 상기 제 3 거울 대칭 형태의 트레이스(819)의 대응하는 볼록 가장자리(827)과 일직선 상에 위치한다. 상기 거울 대칭 형태의 트레이스들을 엇갈리게 배치하여, 보다 많은 거울 대칭 형태의 트레이스들이 주어진 영역 안에 배치될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 거울 대칭 형태의 트레이스들은 부가적인 수의 서브-트레이스들로 나눠어져, 도 9에 나타난 바와 같이 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 벤딩 영역에 그리드 형태 트레이스(900)를 형성한다. 하나의 예로, 상기 서브-트레이스들은 그물 구조를 형성하도록 배치되어, 거울 대칭 형태의 트레이스(800)들이 그리드 형태 트레이스(900)와 같도록 형성될 수 있다. 이러한 트레이스의 설계는 VSS 및 VDD와 같은 플렉서블 디스플레이(100)에 전압을 공급하는 신호와 같은 공통 신호를 전송하는 트레이스들에 유용할 수 있다. 만약 트레이스들 중 하나가 벤딩으로 인하여 깨지는 경우에, 상기 거울 대칭 형태로 반복적으로 배치된 트레이스들에 의해서 상기 공통 신호는 여전히 전송될 수 있다. 도 9에 나타난 서브-트레이스들의 숫자 또는 그리드 형태 트레이스 설계에서 서브-트레이스들의 형태는 특별히 제한되지 않는다. 몇몇 실시예들에서, 상기 서브-트레이스들은 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 벤딩 허용 영역을 지나면서 단일한 트레이스로 합쳐질 수 있다.

도 9에 나타난 바와 같이, 상기 그리드 형태 트레이스(900)는 제 1 거울 대칭 형태의 트레이스(901), 제 2 거울 대칭 형태의 트레이스(903), 및 제 3 거울 대칭 형태의 트레이스(905) 등등을 포함한다. 일 실시예에서, 각각의 거울 대칭 형태의 트레이스의 볼록 가장자리는 인접한 거울 대칭 형태의 트레이스의 대응하는 볼록 가장자리와 연결된다. 예를 들어, 도 9에서 상기 제 1 거울 대칭 형태의 트레이스(901)의 오른쪽 서브-트레이스의 각각의 볼록 가장자리(907)는 상기 제 2 거울 대칭 형태의 트레이스(903)의 왼쪽 서브-트레이스의 각각의 볼록 가장자리(909)와 연결되어 있다. 유사하게, 상기 제 2 거울 대칭 형태의 트레이스(901)의 오른쪽 서브-트레이스의 각각의 볼록 가장자리(911)는 상기 제 3 거울 대칭 형태의 트레이스(905)의 왼쪽 서브-트레이스의 각각의 볼록 가장자리(913)와 연결되어 있다.

상술한 장력을 감소시키는 트레이스의 설계는 상기 도전성 트레이스의 모든 부분에서 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 플렉서블 디스플레이(100)의 벤딩 영역에 있는 도전성 트레이스 부분은 이러한 장력 감소 트레이스 설계를 적용할 수 있다. 도전성 트레이스 부분 중 장력 감소 트레이스 설계를 적용한 부분의 앞부분 또는 뒷부분은 동일한 트레이스 설계 또는 다른 트레이스 설계를 가질 수 있다. 필요한 경우, 장력 감소 트레이스 디자인은 하나의 도전성 트레이스의 복수의 부분에 적용될 수 있다.

장력 감소 트레이스 설계에도 불구하고, 피할 수 없는 벤딩 스트레스가 상기 트레이스의 특정 지점(스트레스 포인트)에 남아 있다. 스트레스 포인트의 위치는 벤딩되는 방향뿐만 아니라 상기 트레이스의 형태에 의하여 크게 좌우된다. 여기에서, 주어진 벤딩 방향에 따라, 상기 와이어의 트레이스 및/또는 절연층이 설계되어 남아 있는 벤딩 스트레스가 트레이스에서 원하는 지점으로 집중되도록 할 수 있다. 이에 따라, 트레이스의 설계에서 크랙에 대한 저항상이 있어 벤딩 스트레스가 집중되는 와이어 트레이스 상의 부분을 강화한 영역이 제공될 수 있다.

지금까지 설명한 실시예들은 플렉서블 디스플레이에 관하여 설명하고 있으나, 다른 플렉서블 전자 기기 또한 위에서 설명한 다양한 트레이스 설계들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 지금까지 설명한 실시예들은 유연성이 있고, 인체의 표면에 입혀지는 플렉서블 전자 시계와 같은 웨어러블 전자 기기에 적용될 수 있다. 지금까지 설명한 실시예들이 적용될 수 있는 다른 예로는 구부릴 수 있는 휴대용 단말기, 또는 전자 신문, 전자 잡지, 전자책과 같은 전자식 손으로 만질 수 있는 매체에 사용되기 위한 말 수 있는 디스플레이 등이 있다. 지금까지 설명한 실시예들은 텔레비전의 플렉서블 디스플레이 스크린에도 적용될 수 있다. 이에 더하여, 플렉서블 전자 기기에서 본 발명의 실시예들에 따른 효과가 보다 잘 나타나지만, 본 발명의 실시예들에 따른 상기 굴곡진 도전성 트레이스들은 단단한 기판을 적용한 플렉서블하지 않는 전자 기기를 포함한 모든 종류의 전자 기기에도 사용될 수 있다. 이러한 위에서 설명한 실시예들의 다양한 실시 태양들, 실시예들, 적용예들 또는 특징들은 따로 사용될 수도 있고, 어떠한 조합으로도 사용할 수 있다. 상술한 내용은 단지 본 발명의 원리를 이해시키기 위한 설명이고, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 수정될 수 있다.

100: 플렉서블 디스플레이 300: 굴곡진 도전성 트레이스
301: 커버층 302: 기판
BL: 벤딩 라인 401: 금속 트레이스 라인
403: 패시베이션층 405: 마루
407: 골짜기 408: 볼록 가장자리
409: 캡 411, 413: 폭
412: 오목 가장자리 421: 중간 영역
501: 제 1 패시베이션층 505: 제 2 패시베이션층
600: 굴곡진 도전성 트레이스 601: 캡
603: 볼록 가장자리 700: 굴곡진 도전성 트레이스
701: 캡 703: 볼록 가장자리
800: 거울 대칭 형태의 트레이스
813: 연결부
815, 817, 819: 제 1 내지 제 3 거울 대칭 형태의 트레이스
900: 그리드 형태 트레이스

Claims

플렉서블 기판; 및
상기 플렉서블 기판 상에 형성되어, 복수의 교대로 배열된 마루들과 골짜기들을 포함하며, 각각의 마루와 각각의 골짜기는 볼록 가장자리 및 상기 볼록 가장자리의 반대 방향에 위치한 오목 가장자리를 갖는 굴곡진 도전성 트레이스를 포함하며,
상기 굴곡진 도전성 트레이스의 각각의 교대로 배열된 마루 및 골짜기 사이에 위치한 제 1 영역의 폭은 상기 굴곡진 도전성 트레이스의 상기 마루들 및 상기 골짜기들 각각의 상기 볼록 가장자리 및 오목 가장자리 사이에 위치한 제 2 영역의 폭보다 좁으며,
상기 굴곡진 도전성 트레이스의 상기 제 2 영역은 금속 트레이스로 구성된 캡을 포함하며
상기 캡은 상기 굴곡진 도전성 트레이스의 상기 볼록 가장자리로 정의되며,
상기 굴곡진 도전성 트레이스 상의 영역 중 상기 캡이 있는 상기 금속 트레이스의 라인의 폭은 상기 굴곡진 도전성 트레이스의 중간 영역에 위치한, 상기 마루와 상기 골짜기의 사이에 위치한 상기 금속 트레이스 라인의 폭보다 넓고,
상기 캡은 상기 오목 가장자리에서 상기 볼록 가장자리로 갈수록 수평 방향인 x축 방향으로의 길이가 감소하고,
상기 오목 가장자리는 곡선으로 이루어지고, 상기 캡은 사다리꼴 형태, 삼각형의 형태 또는 상기 오목 가장자리 보다 곡률이 큰 둥근 형태를 가지는, 벤딩 스트레스를 감소시키는 와이어들을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 영역의 폭은 상기 금속 트레이스의 폭을 포함하는, 벤딩 스트레스를 감소시키는 와이어들을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 굴곡진 도전성 트레이스의 상기 마루들 및 상기 골짜기들 각각의 상기 볼록 가장자리 및 상기 오목 가장자리에 형성된 상기 제 2 영역은,
제 1 폭을 갖는 제 1 패시베이션층; 및
상기 제 1 폭과 동일한 제 2 폭을 갖는 제 2 패시베이션층을 더 포함하며,
상기 캡은 상기 제 1 패시베이션층 및 상기 제 2 패시베이션층 사이에 형성되며, 상기 제 1 패시베이션층 및 상기 제 2 패시베이션층에 의해 둘러싸인, 벤딩 스트레스를 감소시키는 와이어들을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 패시베이션층의 상기 제 1 폭 및 상기 굴곡진 도전성 트레이스의 상기 제 2 영역의 상기 볼록 가장자리 및 상기 오목 가장자리 사이에 있는 상기 제 2 패시베이션층의 상기 제 2 폭은 상기 볼록 가장자리 및 상기 오목 가장자리의 사이에 위치한 상기 캡에 포함된 상기 금속 트레이스의 폭인 제 3 폭보다 큰, 벤딩 스트레스를 감소시키는 와이어들을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 굴곡진 도전성 트레이스의 상기 제 1 영역은 상기 제 1 패시베이션층, 상기 제 2 패시베이션층, 및 상기 제 3 폭보다 작은 제 4 폭을 갖는 상기 금속 트레이스를 포함하고,
상기 제 1 패시베이션층, 상기 제 2 패시베이션층, 및 상기 금속 트레이스는 상기 굴곡진 도전성 트레이스의 상기 제 2 영역에서 상기 제 1 영역으로 연장된, 벤딩 스트레스를 감소시키는 와이어들을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 영역에 포함된 상기 제 1 패시베이션층은 상기 제 1 패시베이션층의 상기 제 2 영역의 상기 굴곡진 도전성 트레이스의 상기 볼록 가장자리 및 상기 오목 가장자리 사이의 폭인 상기 제 1 폭보다 작은 제 5 폭을 갖고,
상기 제 1 영역에 포함된 상기 제 2 패시베이션층은 상기 제 2 패시베이션층의 상기 제 2 영역의 상기 굴곡진 도전성 트레이스의 상기 볼록 가장자리 및 상기 오목 가장자리 사이의 폭인 상기 제 2 폭보다 작은 제 6 폭을 갖고,
상기 제 6 폭은 상기 제 5 폭과 동일한, 벤딩 스트레스를 감소시키는 와이어들을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 영역의 폭은 상기 굴곡진 도전성 트레이스의 상기 볼록 가장자리 및 상기 오목 가장자리의 상기 제 2 영역의 폭보다 작은, 벤딩 스트레스를 감소시키는 와이어들을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치.
삭제
삭제
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 마루들 중 하나의 볼록 가장자리부터 인접한 골짜기의 볼록 가장자리까지의 거리는 상기 굴곡진 도전성 트레이스의 높이이고,
상기 마루들 중 하나의 볼록 가장자리부터 인접한 마루의 볼록 가장자리까지의 거리는 상기 굴곡진 도전성 트레이스의 높이와 동일한, 벤딩 스트레스를 감소시키는 와이어들을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 마루들 중 하나 이상의 볼록 가장자리로부터 인접한 골짜기들 중 하나 이상의 볼록 가장자리까지의 거리는 상기 굴곡진 도전성 트레이스의 높이와 같고,
상기 골짜기 중 어느 하나의 골짜기로부터 인접한 골짜기까지의 거리는 상기 굴곡진 도전성 트레이스의 높이의 1/3배 이상 3배 이하인, 벤딩 스트레스를 감소시키는 와이어들을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 굴곡진 도전성 트레이스의 상부에 형성된 커버층을 더 포함하는, 벤딩 스트레스를 감소시키는 와이어들을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 플렉서블 기판은 벤딩 라인을 따라 구부러지고, 상기 굴곡진 도전성 트레이스는 상기 벤딩 라인을 가로질러 연장된, 벤딩 스트레스를 감소시키는 와이어들을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 장치는 플렉서블 텔레비전인, 벤딩 스트레스를 감소시키는 와이어들을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 장치는 인체의 표면에 착용되는 웨어러블 전자 장치인, 벤딩 스트레스를 감소시키는 와이어들을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 장치는 휴대용 단말기인, 벤딩 스트레스를 감소시키는 와이어들을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 장치는 전자 신문인, 벤딩 스트레스를 감소시키는 와이어들을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 장치는 전자책인, 벤딩 스트레스를 감소시키는 와이어들을 구비한 플렉서블 디스플레이 장치.