KR102318145B1 - 플렉시블 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 플렉시블 디스플레이 장치는 디스플레이 패널, 디스플레이 패널 상에 배치된 기능성 구조물, 상기 기능성 구조물 상에 배치된 윈도우, 디스플레이 패널 및 기능성 구조물 사이에 배치된 제1 점점착층, 및 기능성 구조물 및 윈도우 사이에 배치된 제2 점접착층을 포함한다. 제1 점접착층 및 제2 점접착층은 0.02 내지 50 MPa의 굴곡 점착 모듈러스(Bending Adhesive Modulus: BAM)를 가지며, 플렉시블 디스플레이 장치의 유연성 및 기계적 신뢰성을 함께 향상시킬 수 있다.

Description

플렉시블 디스플레이 장치{FLEXIBLE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 플렉시블 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 디스플레이 패널 상에 적층된 복수의 층들을 포함하는 플렉시블 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근, 화상 이미지를 포함하는 정보를 표시할 수 있는 표시 장치가 활발히 개발되고 있다. 상기 표시 장치는 액정 표시(liquid crystal display: LCD) 장치, 유기 발광 표시(organic light emitting display: OLED) 장치, 플라즈마 표시(plasma display panel: PDP) 장치 및 전계 방출 표시(field emission display: FED) device) 장치 등을 포함한다.
상기 표시 장치에 있어서, 예를 들면 LCD 패널 및 OLED 패널과 같은 디스플레이 패널 상부에 외부 환경으로부터 상기 디스플레이 패널을 보호하기 위한 윈도우 기판이 배치될 수 있다. 상기 윈도우 기판 및 상기 디스플레이 패널은 최근 플렉시블 디스플레이가 개발되면서, 예를 들면 유연성을 갖는 투명 플라스틱 재질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 윈도우 기판 및 상기 표시 패널 사이에는 편광판, 터치 스크린 패널과 같은 디스플레이 장치의 추가 부재들이 배치될 수 있다. 상기 편광판에 의해 예를 들면, 상기 표시 패널의 전극 패턴으로부터 반사된 외광이 차단될 수 있다. 또한, 상기 터치 스크린 패널에 의해 사용자의 명령을 화면을 통해 입력할 수 있다.
그러나, 상기 디스플레이 패널 상에 상기 편광판, 터치 스크린 패널, 윈도우 기판 등의 복수의 층들 또는 구조물들이 적층됨에 따라, 플렉시블 특성 향상, 박형화와 같은 최근의 표시 장치에서의 요구 사항들이 충분히 용이하게 구현되지 않을 수 있다. 또한, 상기 복수의 층들 또는 구조물들이 적층됨에 따라, 굽힙 또는 접힘 동작시 구조물의 크랙, 파단 등의 손상을 방지하면서 충분한 유연성을 용이하게 확보할 수 없다.
예를 들면, 한국공개특허 제2012-0076026호에는 편광판을 포함하는 터치스크린 패널을 포함하는 투명기판이 개시되어 있다.
한국공개특허 제2012-0076026호(2012.07.09)
본 발명의 일 과제는 향상된 유연성 및 기계적 신뢰성을 갖는 플렉시블 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
1. 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널 상에 배치된 기능성 구조물; 상기 기능성 구조물 상에 배치된 윈도우; 상기 디스플레이 패널 및 상기 기능성 구조물 사이에 배치된 제1 점점착층; 및 상기 기능성 구조물 및 상기 윈도우 사이에 배치된 제2 점접착층을 포함하며,
상기 제1 점접착층 및 상기 제2 점접착층은 각각 하기 수학식 1에 따라 계산되며, 0.02 내지 50 MPa의 굴곡 점착 모듈러스(Bending Adhesive Modulus: BAM)를 갖는, 플렉시블 디스플레이 장치:
[수학식 1]
굴곡 점착 모듈러스(BAM) = 점접착층 저장탄성률/점접착층 두께 비율
(수학식 1에서 점접착층 두께 비율은 상기 플렉시블 디스플레이 장치의 전체 두께 대비 점접착층의 전체 두께 비율임).
2. 위 1에 있어서, 상기 디스플레이 패널은 유기 발광 다이오드(OLED) 패널 또는 액정 표시(LCD) 패널을 포함하는, 플렉시블 디스플레이 장치.
3. 위 1에 있어서, 상기 기능성 구조물은 터치 센서 또는 편광층 중 적어도 하나를 포함하는, 플렉시블 디스플레이 장치.
4. 위 1에 있어서, 상기 플렉시블 디스플레이 장치가 벤딩될 때, 상기 디스플레이 패널, 상기 기능성 구조물 및 상기 윈도우의 내부에 각각 중립면이 형성되는, 플렉시블 디스플레이 장치.
5. 위 1에 있어서, 상기 제1 점접착층 및 상기 제2 점접착층은 각각 10 내지 100㎛의 두께, 0.01 내지 5 MPa의 저장탄성율을 갖는, 플렉시블 디스플레이 장치.
6. 위 1에 있어서, 상기 기능성 구조물은 터치 센서 및 편광판을 포함하며, 상기 터치 센서 및 상기 편광판 사이에 형성된 제3 점접착층을 더 포함하는, 플렉시블 디스플레이 장치.
7. 위 6에 있어서, 상기 제3 점접착층은 0.02 내지 50 MPa의 굴곡 점착 모듈러스를 갖는, 플렉시블 디스플레이 장치.
8. 위 7에 있어서, 상기 터치 센서 및 상기 편광판 내부에 각각 중립면이 형성되는, 플렉시블 디스플레이 장치.
9. 위 1에 있어서, 상기 윈도우 상에 배치된 보호 필름을 더 포함하는, 플렉시블 디스플레이 장치.
10. 위 9에 있어서, 상기 윈도우 및 상기 보호 필름 사이에 배치된 제3 점접착층을 더 포함하는. 플렉시블 디스플레이 장치.
11. 위 10에 있어서, 상기 제3 점접착층은 0.02 내지 50 MPa의 굴곡 점착 모듈러스를 가지며, 상기 보호필름 내부에 중립면이 형성되는, 플렉시블 디스플레이 장치.
12. 위 1에 있어서, 상기 제1 점접착층은 상기 디스플레이 패널 및 상기 기능성 구조물과 직접 접촉하며, 상기 제2 점접착층은 상기 기능성 구조물 및 상기 윈도우와 직접 접촉하는, 플렉시블 디스플레이 장치.
13. 위 1에 있어서, 상기 제1 점접착층 및 상기 제2 점접착층은 아크릴계 감압성 점접착제(pressure sensitive adhesive: PSA) 조성물 또는 광학 투명 점접착제(optically clear adhesive: OCA) 조성물로 형성된, 플렉시블 디스플레이 장치.
14. 위 1에 있어서, 상기 제1 점접착층 및 상기 제2 점접착층에 의해 상기 디스플레이 패널, 상기 기능성 구조물 및 상기 윈도우 사이에 스트레인 분리가 생성되는, 플렉시블 디스플레이 장치.
15. 위 1에 있어서, 상기 제1 점접착층 및 상기 제2 점접착층의 굴곡 점착 모듈러스는 각각 0.2 내지 10 MPa인, 플렉시블 디스플레이 장치.
16. 위 1에 있어서, 상기 플렉시블 디스플레이 장치의 전체 두께는 200 내지 1,000㎛인, 플렉시블 디스플레이 장치.
본 발명의 실시예들에 따르는 플렉시블 디스플레이 장치에 있어서, 각 표시 부재들 사이에 점점착층들을 삽입하고, 상기 점접착층들의 두께 및 탄성율을 조절하여 각각의 표시 부재에 중립면을 형성할 수 있다.
이에 따라, 상기 플렉시블 디스플레이 장치에 접힘 또는 굽힙과 같은 스트레스가 인가되더라도, 상기 중립면에 의해 각 표시 부재의 굴곡 변형, 응력 변형이 최소화될 수 있다.
상기 플렉시블 디스플레이 장치는 디스플레이 패널, 터치 센서층, 편광층 및/또는 윈도우 층을 포함하며, 각 층마다 형성된 중립면에 의해 각종 배선, 절연막, 센싱 전극, 편광자, 하드코팅층 등을 포함하는 구조물의 응력 손상, 크랙, 파단 등의 결함이 방지될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 플렉시블 디스플레이 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 패널을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 플렉시블 디스플레이 장치의 스트레인(strain) 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 5는 일부 실시예들에 따른 플렉시블 디스플레이 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 6은 일부 실시예들에 따른 플렉시블 디스플레이 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
본 발명의 실시예들은 디스플레이 패널, 상기 디스플레이 패널 상에 배치된 기능성 구조물, 상기 기능성 구조물 상에 배치된 윈도우, 상기 디스플레이 패널 및 상기 기능성 구조물 사이에 배치된 제1 점점착층, 및 상기 기능성 구조물 및 상기 윈도우 사이에 배치된 제2 점접착층을 포함하는 플렉시블 디스플레이 장치를 제공한다. 상기 제1 점접착층 및 상기 제2 점접착층은 특정 범위의 굴곡 점착 모듈러스 값을 가지며 이에 따라 우수한 굴곡 특성 및 기계적 안정성을 가질 수 있다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 플렉시블 디스플레이 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 플렉시블 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(100), 기능성 구조물(200) 및 윈도우(300)을 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(100)은 예를 들면, 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 패널 또는 액정 표시(Liquid Crystal Display: LCD) 패널을 포함할 수 있다. 디스플레이 패널(100)의 상세한 구성 및 구조에 대해서는 도 2를 참조로 후술한다.
기능성 구조물(200) 예를 들면, 터치 센서 또는 편광층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 터치 센서의 상세한 구성 및 구조에 대해서는 도 3을 참조로 후술한다.
상기 편광층은 예를 들면, 연신형 편광자를 포함하는 편광판으로 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 편광판은 편광자 및 상기 편광자의 적어도 일면에 형성된 보호필름을 포함할 수 있다.
상기 연신형 편광자는 예를 들면, 연신된 폴리비닐알코올(PVA)계 수지를 포함할 수 있다. 상기 폴리비닐알코올계 수지는 바람직하게는, 폴리아세트산 비닐계 수지를 비누화하여 얻은 폴리비닐알코올계 수지일 수 있다. 폴리아세트산 비닐계 수지로는 아세트산 비닐의 단독 중합체인 폴리아세트산 비닐 이외에, 아세트산 비닐과 이와 공중합 가능한 다른 단량체와의 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 다른 단량체로는 불포화 카르복시산계, 불포화 술폰산계, 올레핀계, 비닐에테르계, 암모늄기를 갖는 아크릴아미드계 단량체 등을 들 수 있다. 또한 폴리비닐알코올계 수지는 변성된 것일 수도 있으며, 예를 들면 알데히드류로 변성된 폴리비닐포르말이나 폴리비닐아세탈일 수도 있다.
상기 보호필름은 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 환형 올레핀계 고분자(COP) 등을 포함할 수 있다.
상기 편광층은 코팅형 편광자를 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 편광층은 상기 터치 센서 직상에 직접 코팅될 수 있으며, 기능성 구조물(200)은 상기 터치 센서 및 상기 편광층의 적층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 편광층은 배향막 및 상기 배향막 상에 형성된 액정층을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 터치 센서 상에 배향성 고분자, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 배향막 코팅 조성물을 도포 및 경화하여 상기 배향막을 형성한 후, 상기 배향막 상에 액정 코팅용 조성물을 도포 및 경화하여 배향막 및 액정층을 포함하는 편광층을 형성할 수 있다.
상기 배향성 고분자는 예를 들면, 폴리아크릴레이트계 수지, 폴리아믹산 수지, 폴리이미드계 수지, 신나메이트기를 포함하는 고분자 등을 포함할 수 있다. 상기 액정 코팅용 조성물은 반응성 액정 화합물 및 이색성 염료를 포함할 수 있다.
윈도우(300)는 예를 들면, 상기 플렉시블 디스플레이 장치의 사용자 시인면 측으로 노출되어 외부 환경에 대한 보호 필름으로 제공될 수 있다.
윈도우(300)는 유연성을 갖는 플라스틱 재질, 또는 고분자 재질을 포함하는 기재층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 기재층은 폴리이미드(polyimide: PI), 폴리에테르술폰(polyethersulphone: PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide: PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelenen napthalate: PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethyelene terepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP) 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
윈도우(300)는 상기 기재층의 적어도 일면 상에 형성된 하드코팅층을 더 포함할 수도 있다. 상기 하드코팅층은 예를 들면, 광경화성 화합물, 광개시제 및 용제를 포함하는 하드코팅 조성물을 사용하여 형성되며, 이에 따라 윈도우(300)의 우수한 유연성, 내마모성, 표면 경도를 추가적으로 확보할 수 있다.
상기 광경화성 화합물은, 예를 들면 실록산 계열 화합물, 아크릴레이트 계열 화합물, (메타)아크릴로일기를 또는 비닐기를 갖는 화합물 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
상기 광개시제는 예를 들면, 가시광선, 자외선, X선 또는 전자선과 같은 활성 에너지선의 조사에 의해 이온, 루이스 산 또는 라디칼을 발생시켜 상기 광경화성 화합물의 중합 반응을 개시하는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 상기 광 개시제의 예로서 방향족 디아조늄염, 방향족 요오드늄염이나 방향족 술포늄염과 같은 오늄염, 아세트페논류 화합물, 벤조인류 화합물, 벤조페논류 화합물, 티옥산톤류 화합물 등을 들 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 디스플레이 패널(100) 및 기능성 구조물(200) 사이에 제1 점접착층(50)이 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제1 점접착층(50)은 디스플레이 패널(100) 및 기능성 구조물(200)의 표면들과 직접 접촉할 수 있다. 예를 들면, 제1 점접착층(50)을 기능성 구조물(200)(예를 들면, 터치 센서 또는 편광판)의 저면 상에 형성한 후, 제1 점접착층(50)의 노출면을 디스플레이 패널(100) 상면에 부착할 수 있다.
기능성 구조물(200) 및 윈도우(300) 사이에는 제2 점접착층(90)이 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제2 점접착층(90)은 기능성 구조물(200) 및 윈도우(300)의 표면들과 직접 접촉할 수 있다. 예를 들면, 제2 점접착층(90)을 윈도우(300)의 저면 상에 형성한 후, 제2 점접착층(90)의 노출면을 기능성 구조물(200) 상면에 부착할 수 있다.
본 출원에 사용되는 용어 "점접착층"은 점착층 및 접착층을 포괄하는 의미로 사용된다. 점접착층은 감압성 점접착제(pressure sensitive adhesive: PSA) 조성물 또는 광학 투명 점접착제(optically clear adhesive: OCA) 조성물을 사용하여 형성될 수 있다.
제1 및 제2 점접착층들(50, 90)은 상기 플렉시블 디스플레이 장치에 굴곡 발생시 박리, 기포 등이 초래되지 않도록 적절한 점착력을 가짐과 동시에, 플렉시블 디스플레이에 적용가능한 점탄성 특성을 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제1 및 제2 점접착층들(50, 90)은 아크릴레이트 계열 PSA 조성물을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 PSA 조성물은 (메타)아크릴산 에스테르 공중합체, 가교제 및 용제를 포함할 수 있다.
상기 가교제의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 상용되는 것 중 적절히 선택하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 가교제는 폴리이소시아네이트화합물, 에폭시수지, 멜라민수지, 요소수지, 디알데히드류, 메틸올폴리머 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리이소시아네이트화합물이 사용될 수 있다.
상기 용제는 수지 조성물 분야에서 사용되는 통상의 용매를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 알코올계(메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 프로필렌글리콜 메톡시 알코올 등), 케톤계(메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤 등), 아세테이트계(메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 프로필렌글리콜 메톡시 아세테이트 등), 셀로솔브계(메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 프로필 셀로솔브 등), 탄화수소계(노말 헥산, 노말 헵탄, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등) 등의 용매들이 사용될 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 및 제2 점접착층들(50, 90)이 상기 플렉시블 디스플레이 장치에 포함된 각 층 또는 각 부재 사이에 삽입됨에 따라, 상기 플렉시블 디스플레이 장치에 인장, 압축과 같은 스트레인(strain) 또는 응력 발생시, 스트레인 분리가 발생할 수 있다.
따라서, 상기 플렉시블 디스플레이 장치에 포함된 각 층 또는 각 부재 내에 중립면(Neutral Plane: NP)이 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(100) 내에 제1 중립면(NP1)이 형성되고, 기능성 구조물(200) 내에 제2 중립면(NP2)이 형성되고, 윈도우(300) 내에 제3 중립면(NP3)이 형성될 수 있다.
제1 및 제2 점접착층들(50, 90)를 통한 상기 스트레인 분리에 의해 중립면이 형성되도록, 제1 및 제2 점접착층들(50, 90)의 탄성율 및 두께가 조절될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 및 제2 점접착층들(50, 90)에 의해 상기 플렉시블 디스플레이 장치의 각 층별 부재마다 중립면이 형성되어 굴곡 특성이 향상되고, 디스플레이 패널(100), 기능성 구조물(200) 및 윈도우(300)의 각 층 내에서의 응력 손상이 억제될 수 있다.
제1 및 제2 점접착층들(50, 90)을 통한 중립면의 형성은 도 4를 참조로 보다 상세히 후술한다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 패널을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 디스플레이 패널(100)은 패널 기판(105) 상에 배치된 박막 트랜지스터(TFT), 절연막들, 화소 전극(145) 및 표시층(160)을 포함할 수 있다.
패널 기판(105)은 디스플레이 패널(100)의 베이스 기판으로 제공될 수 있다. 패널 기판(105)은 예를 들면, 폴리이미드와 같은 유연성 수지 물질을 포함할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터는 액티브 층(110), 게이트 전극(120), 소스 전극(132) 및 드레인 전극(134)을 포함할 수 있다. 상기 절연 구조물은 게이트 절연막(115), 층간 절연막(125) 및 비아 절연막(140)을 포함할 수 있다.
액티브 층(110)은 패널 기판(105) 상면 상에 형성되며, 폴리실리콘 또는 산화물 반도체(예를 들면, 인듐갈륨아연 산화물(IGZO) 등)를 포함할 수 있다. 게이트 절연막(115)은 패널 기판(105) 상에 형성되어 액티브 층(110)을 덮을 수 있다.
게이트 전극(120)은 게이트 절연막(115) 상에 배치되어 액티브 층(110)과 중첩될 수 있다. 게이트 전극(120)은 Al, Ti, Cu, W, Ta, Ag 등과 같은 금속을 포함할 수 있다.
게이트 절연막(115) 상에 게이트 전극(120)을 덮는 층간 절연막(125)을 형성한 후, 층간 절연막(125) 및 게이트 절연막(115)을 관통하여 액티브 층(110)과 접촉하는 소스 전극(132) 및 드레인 전극(134)을 형성할 수 있다. 소스 전극(132) 및 드레인 전극(134)은 Al, Ti, Cu, W, Ta, Ag 등과 같은 금속을 포함하도록 형성될 수 있다.
층간 절연막(125) 상에는 소스 전극(132) 및 드레인 전극(134)을 덮는 비아(via) 절연막(140)을 형성할 수 있다. 비아 절연막(140)은 아크릴계, 실록산계 수지 등과 같은 유기 절연 물질을 사용하여 형성될 수 있다.
비아 절연막(140) 상에는 드레인 전극(134)과 전기적으로 연결되는 화소 전극(145)이 형성될 수 있다. 화소 전극(145)은 비아 절연막(140)을 관통하여 드레인 전극(134)과 접촉하는 비아부(via portion)을 포함할 수 있다. 화소 전극(145)은 Al, Ti, Cu, W, Ta, Ag 등과 같은 금속 및/또는 투명 도전성 산화물(예를 들면, 인듐 주석 산화물(ITO))을 포함하도록 형성될 수 있다.
비아 절연막(140) 상에는 화소 정의막(150)을 형성하고, 화소 정의막(150)에 의해 노출된 화소 전극(145) 상면 상에 표시층(160)을 형성할 수 있다. 표시층(160)은 예를 들면, OLED 장치에 포함되는 유기 발광층(EML) 또는 LCD 장치에 포함되는 액정층으로 형성될 수 있다.
화소 정의막(150) 및 표시층(160) 상에는 대향 전극(170)이 형성될 수 있다. 대향 전극(170)은 화상 표시 장치의 공통 전극, 반사 전극 또는 음극(cathode)으로 제공될 수 있다.
디스플레이 패널(100)은 복수의 화소들을 포함하며, 상기 박막 트랜지스터 및 화소 전극(145)은 각각의 화소마다 배열될 수 있다. 대향 전극(170)은 복수의 화소들 상에서 연속적으로 연장하는 공통 전극으로 제공될 수 있다.
대향 전극(170) 상에는 인캡슐레이션 층(180)이 형성될 수 있다. 인캡슐레이션 층(180)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물과 같은 무기 절연 물질, 및/또는 아크릴 계열, 실록산 계열, 우레탄 계열 등과 같은 유기 절연물질을 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(100)은 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소 회로를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 화소 회로는 데이터 라인, 스캔라인, 전원 라인 등을 포함하며, 상기 데이터 라인 및 스캔 라인의 교차 영역마다 각각의 화소가 정의될 수 있다.
상술한 바와 같이, 디스플레이 패널(100) 내부에는 제1 중립면(NP1)이 형성되어, 벤딩 시 상기 화소 회로, 박막 트랜지스터, 전극 등의 크랙, 파단 등의 손상이 억제될 수 있다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 터치 센서를 나타내는 개략적인 평면도이다. 예를 들면, 터치 센서는 터치 스크린 패널 또는 터치 센서 필름 형태로 기능성 구조물(200)로 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 터치 센서는 기재(205) 상에 형성된 센싱 전극(210), 트레이스(220) 및 패드(230)를 포함할 수 있다.
상기 터치 센서는 센싱 영역(A) 및 주변 영역(B)을 포함할 수 있다. 센싱 전극(210)은 센싱 영역(A)의 기재(200) 상에 형성되며, 트레이스(220) 및 패드(230)는 주변 영역(B)의 기재(200) 상에 형성될 수 있다.
센싱 전극(210)은 예를 들면, 기재(200)의 상면에 평행하며 서로 수직하게 교차하는 제1 방향 및 제2 방향을 따라 배열된 제1 센싱 전극(210a) 및 제2 센싱 전극(210b)을 포함할 수 있다.
제1 센싱 전극(210a)은 상기 제1 방향으로 연장하며, 상기 제2 방향을 따라 복수의 제1 센싱 전극들(210a)이 형성될 수 있다. 제2 센싱 전극(210b)은 상기 제2 방향으로 연장하며 상기 제1 방향을 따라 복수의 제2 센싱 전극들(210b)이 형성될 수 있다.
제1 및 제2 센싱 전극들(210a, 210b)은 각각 예를 들면, 다각형 형상의 단위 패턴들을 포함하며, 이웃하는 단위 패턴들을 서로 연결하는 연결부 또는 브릿지 전극을 포함할 수 있다. 상기 단위 패턴의 내부는 메쉬(mesh) 타입으로 패터닝된 도전 패턴을 포함할 수 있다.
트레이스(220)는 각 센싱 전극들(210a, 210b)으로부터 분기되며 트레이스(220)의 말단부는 패드(230)와 연결될 수 있다. 상기 터치 센서는 패드(230)를 통해, 예를 들면 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board: FPCB)과 같은 외부 회로와 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 터치 센서 내부에는 제2 중립면(NP2)이 형성되어, 벤딩 시 센싱 전극(210), 브릿지 전극, 트레이스(220)의 절단, 크랙 등이 방지될 수 있다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 플렉시블 디스플레이 장치의 스트레인 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 도 1을 참조로 설명한 바와 같이, 디스플레이 패널(100), 기능성 구조물(200) 및 윈도우(300) 각각마다 중립면이 형성될 수 있다.
본 출원에서 사용되는 용어 "중립면"은 플렉시블 디스플레이 장치가 벤딩될 때, 압축 응력(도 4에서 "-"로 표시됨)과 인장 응력(도 4에서 "+"로 표시됨)이 실질적으로 동일한 면으로 정의된다. 이에 따라, 중립면에서는 스트레인이 실질적으로 0(zero)에 수렴될 수 있다.
상기 플렉시블 디스플레이 장치가 벤딩될 때, 벤딩되는 내측에는 압축력이, 외측에는 인장력이 가해지며, 이에 따라 내부 구조물에 손상이 발생될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 플렉시블 디스플레이 장치에 포함된 광학 부재 또는 정보 전달 부재 각각 모두 중립면을 포함하므로, 압축력 및 인장력이 내부적으로 상쇄되어 상기 내부 구조물의 파단, 크랙, 손상을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 플렉시블 디스플레이 장치의 굴곡 또는 벤딩 가능한 범위가 확장되어 유연성 및 기계적 신뢰성이 함께 향상될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(100) 및 기능성 구조물(200) 사이에서는 제1 점접착층(50)에 의해 스트레인 분리가 생성되어, 제1 중립면(NP1) 및 제2 중립면(NP2)이 각각 디스플레이 패널(100) 및 기능성 구조물(200) 내에 형성될 수 있다.
또한, 기능성 구조물(200) 및 윈도우(300) 사이에서는 제2 점접착층(90)에 의해 스트레인 분리가 생성되어, 제3 중립면(NP3)이 윈도우(300) 내에 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 및 제2 점접착층(50, 90)은 각각 약 0.02 내지 50 Mpa 범위의 굴곡 점착 모듈러스(Bending Adhesive Modulus: BAM)를 가지며, 상기 BAM은 아래의 수학식 1로 정의될 수 있다.
[수학식 1]
굴곡 점착 모듈러스(BAM) = 점접착층 저장 탄성률/점접착층 두께 비율
상기 수학식 1에서 점접착층 두께 비율은 아래 수학식 1-1로 정의될 수 있다.
[수학식 1-1]
점접착층 두께 비율 = 점접착층의 두께/플렉시블 디스플레이 장치의 전체 두께
상기 수학식 1-1에서, 상기 점접착층의 두께는 제1 점접착층(50) 및 제2 점접착층(90)의 두께의 합을 나타내며, 상기 점접착층 두께 비율은 상기 점접착층들의 두께의 합을 도 1에 도시된 적층체의 전체 두께로 나눈 값을 나타낼 수 있다.
점점착층의 BAM이 약 0.02 MPa 미만인 경우(예를 들면, 점접착층 두께가 지나치게 증가), 제1 및 제2 점접착층들(50, 90)에 의한 스트레인 분리가 느슨해지거나 완화되어 각 층의 중립면 형성이 구현되지 않을 수 있다. 점점착층의 BAM이 약 50 MPa을 초과하는 경우(예를 들면, 점접착층의 저장탄성율이 지나치게 증가), 충분한 점착력이 구현되지 않아 각 층의 박리, 기포, 들뜸 현상 등이 초래될 수 있다.
예를 들면, 점점착층은 약 0.02 내지 50.5 MPa 또는 약 0.02 내지 50.3 MPa의 BAM을 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 굴곡시 손상 방지 및 안정적인 점착력 구현 측면을 고려하여 점접착층의 BAM은 약 0.2 내지 10 MPa 범위로 조절될 수 있다.
제1 및 제2 점접착층들(50, 90)의 각각의 저장탄성율 및 두께는 상기 BAM의 범위 내에서 조절될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 제1 및 제2 점접착층(50, 90) 각각의 두께는 약 10 내지 100㎛, 저장탄성율은 약 0.01 내지 5 MPa일 수 있다. 제1 및 제2 점접착층(50, 90)은 상술한 BAM 범위 내에서 서로 동일하거나 상이한 두께 및 저장탄성율을 가질 수 있다.
디스플레이 패널(100), 기능성 구조물(200) 및 윈도우(300)의 두께 및 탄성율은 내부에 중립면의 형성을 촉진하도록 조절될 수 있다. 예를 들면, 디스플레이 패널(100)의 두께는 약 80 내지 400 ㎛, 및 탄성율은 약 1 내지 8 GPa 범위일 수 있다. 예를 들면, 기능성 구조물(200)의 두께는 약 50 내지 150㎛이고, 탄성률은 약 0.5 내지 8 GPa일 수 있다. 예를 들면, 윈도우(300)의 두께는 약 30 내지 150㎛이고, 탄성율은 약 1 내지 8 GPa 범위일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 플렉시블 디스플레이 장치의 총 두께는 약 200 내지 1,000㎛ 범위일 수 있다. 상기 총 두께가 약 200㎛ 미만인 경우, 점접착층들(50, 90)을 통한 각 층의 중립면 생성이 용이하게 구현되지 않을 수 있다. 상기 총 두께가 약 1,000㎛를 초과하는 경우 충분한 유연성 확보가 어려우며, 각 층의 중립면 생성을 통한 응력 상쇄 효과가 유의미하게 발현되지 않을 수 있다.
도 5는 일부 실시예들에 따른 플렉시블 디스플레이 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 5를 참조하면, 기능성 구조물은 터치 센서(200a) 및 편광판(200b)을 포함할 수 있다. 또한, 터치 센서(200a) 및 편광판(200b) 사이에는 제3 점접착층(70)이 형성될 수 있다.
제3 점접착층(70)은 상술한 범위의 BAM(약 0.02 내지 50 MPa)을 가질 수 있다. 제3 점접착층(70)에 의해 터치 센서(200a) 및 편광판(200b) 사이의 스트레인 분리가 촉진되어, 터치 센서(200a) 및 편광판(200b) 각각의 내부에 중립면이 형성될 수 있다.
예를 들면, 터치 센서(200a) 내부에 제2 중립면(NP2)이 형성되고, 편광판(200b) 내부에 제3 중립면(NP3)이 형성될 수 있다. 윈도우(300) 내부에는 상술한 바와 같이 제2 점접착층(90)을 통한 스트레인 분리에 의해 제4 중립면(NP4)이 형성될 수 있다.
도 6은 일부 실시예들에 따른 플렉시블 디스플레이 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 플렉시블 디스플레이 장치는 최외곽층으로서, 예를 들면 사용자의 시인측으로 노출되는 보호 필름(350)을 더 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 보호 필름(350)은 윈도우(300) 상에 적층될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 보호 필름(350)은 제3 점접착층(80)을 통해 윈도우(300) 상면 상에 부착될 수 있다.
제3 점접착층(80)은 상술한 범위의 BAM(약 0.02 내지 50 MPa)을 가질 수 있다. 이 경우, 제3 점접착층(70)에 의해 보호 필름(350) 내부에도 중립면(예를 들면, 제4 중립면(NP4))이 형성될 수 있다. 따라서, 보호 필름(350)의 외부 충격에 대한 내구성, 내크랙성이 보다 향상되어 플렉시블 디스플레이 장치를 보호할 수 있다.
보호 필름(350)은 유연성 수지 필름을 포함하며, 예를 들면 폴리이미드 필름을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 보호 필름(350)은 약 20 내지 50㎛의 두께를 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제3 점접착층(80)의 두께는 약 5 내지 30㎛일 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 비교예
실시예 1
가로, 세로 길이가 각각 10 cm인 기판(폴리이미드계 폴리머, 두께 30㎛) 상에 화소전극, 유기발광층, 대향전극, 인캡슐레이션층을 순서대로 형성하여 디스플레이 패널 샘플을 제조하였다(총 두께: 120㎛). 상기 디스플레이 패널 샘플 상에 아크릴계 OCA 조성물을 도포하여 두께 100㎛의 제1 점접착층을 형성하였다.
상기 제1 점접착층 상에 터치 센서층(트리아세틸셀룰로오스 필름 위에 ITO 전극패턴층을 형성함) 및 편광판(폴리비닐알코올 편광자 필름의 양면에 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 보호필름을 접합하고, 광학보상필름을 보호 필름 일면에 부착함, 동우화인켐 제조)을 적층하여 기능성 구조물을 형성하였다. 상기 기능성 구조물의 총 두께는 100㎛로 형성되었다.
이후, 상기 편광판 상에 제1 점접착층과 동일한 물질 및 두께(100㎛)의 제2 점착층, 및 윈도우 기판(폴리이미드계, 두께: 70㎛, 스미토모 사 제조)을 적층하여, 실시예 1의 플렉시블 디스플레이 장치(총 두께: 490㎛)를 제조하였다.
실시예 2 내지 6, 비교예 1 및 2
제1 및 제2 점접착층의 두께를 변경하고 및 점접착층의 경화도를 조절하여 저장탄성율을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2 내지 6, 비교예 1 및 2의 플렉시블 디스플레이 장치들을 제조하였다. 실시예 및 비교예들에 포함된 점접착층 각각의 두께 및 저장탄성율은 아래 표 1에 기재된 바와 같다.
실험예
1. 저장탄성률 측정
점접착층의 저장탄성률은 점탄성 측정 장치(MCR-301, Anton Paar사)를 사용하여 측정하였다. 구체적으로, 점접착층 샘플 사이즈를 길이 30mm×폭 30mm로 하고, 샘플을 Glass Plate에 접합 후 측정 tip과 접착한 상태에서 주파수 1.0Hz, 변형 2%의 조건 하에서 측정하였다.
2. 크랙 평가
폴딩 테스터기(DLDMLH-FS, YUASA사)를 사용하여 실시예 및 비교예들의 플렉시블 디스플레이 장치에 굴곡 평가를 수행하였다. 접합샘플의 사이즈는 100mm x 10mm로 하고, 샘플을 테스터기에 각각 반대로 접합하여 한 샘플은 굴곡 인장 응력이 부가되도록, 다른 한 샘플은 굴곡 압축 응력이 부가되도록 진행하였다. 샘플 장착 후 1R, 30회/분의 속도로 20만회 굴곡 평가를 진행하였다.
굴곡 이후, 각 샘플의 굴곡부를 광학현미경(ECLIPSE LV100ND, NIKON社)으로 관찰하여 크랙수를 측정하였다. 평가결과는 하기의 표 1에 함께 나타낸다.
구분 점접착층 물성 crack 개수
굴곡 점착 모듈러스(BAM)
(MPa)
탄성률 (MPa) 두께(㎛)
실시예1 0.02 0.01 100 10
실시예2 0.12 0.05 100 5
실시예3 0.2 0.06 50 없음
실시예4 9.87 2.53 50 없음
실시예5 30.6 4.5 25 5
실시예6 50.3 5 16 10
비교예1 0.01 0.005 200 20
비교예2 58.7 5.5 15 22
표 1을 참조하면, 약 0.02 내지 50 MPa 범위의 점접착층 BAM을 갖는 실시예들의 경우 비교예들에 비해 굴곡에 의한 크랙 개수가 현저히 감소하였다. 약 0.2 내지 10 MPa 범위의 점접착층 BAM을 갖는 실시예 3 및 4의 경우 실질적으로 크랙이 관찰되지 않았다.
비교예들의 경우, 크랙 개수가 20개 이상으로 증가하였으며, 크랙이 너비 방향으로 전파되는 것이 관찰되었다.
50: 제1 점접착층 70: 제3 점접착층
90: 제2 점접착층 100: 디스플레이 패널
105: 패널 기판 110: 액티브 층
115: 게이트 절연막 120: 게이트 전극
125: 층간 절연막 132: 소스 전극
134: 드레인 전극 140: 비아 절연막
145: 화소 전극 150: 화소 정의막
170: 대향 전극 180: 인캡슐레이션 층
160: 표시층 200: 기능성 구조물
200a: 터치 센서 200b: 편광판
210: 센싱 전극 220: 트레이스
230: 패드 300: 윈도우

Claims (16)

  1. 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널 상에 배치된 기능성 구조물;
    상기 기능성 구조물 상에 배치된 윈도우;
    상기 디스플레이 패널 및 상기 기능성 구조물 사이에 배치된 제1 점접착층; 및
    상기 기능성 구조물 및 상기 윈도우 사이에 배치된 제2 점접착층을 포함하는 플렉시블 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 플렉시블 디스플레이 장치가 벤딩될 때, 상기 디스플레이 패널, 상기 기능성 구조물 및 상기 윈도우의 내부에 각각 중립면이 형성되고,
    상기 제1 점접착층 및 상기 제2 점접착층은 각각 하기 수학식 1에 따라 계산되며, 0.02 내지 50 MPa의 굴곡 점착 모듈러스(Bending Adhesive Modulus: BAM)를 갖는, 플렉시블 디스플레이 장치:
    [수학식 1]
    굴곡 점착 모듈러스(BAM) = 점접착층 저장탄성률/점접착층 두께 비율
    (수학식 1에서 점접착층 두께 비율은 상기 플렉시블 디스플레이 장치의 전체 두께 대비 점접착층의 전체 두께 비율임).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 디스플레이 패널은 유기 발광 다이오드(OLED) 패널 또는 액정 표시(LCD) 패널을 포함하는, 플렉시블 디스플레이 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 기능성 구조물은 터치 센서 또는 편광층 중 적어도 하나를 포함하는, 플렉시블 디스플레이 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 점접착층 및 상기 제2 점접착층은 각각 10 내지 100㎛의 두께, 0.01 내지 5 MPa의 저장탄성율을 갖는, 플렉시블 디스플레이 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 기능성 구조물은 터치 센서 및 편광판을 포함하며,
    상기 터치 센서 및 상기 편광판 사이에 형성된 제3 점접착층을 더 포함하는, 플렉시블 디스플레이 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제3 점접착층은 0.02 내지 50 MPa의 굴곡 점착 모듈러스를 갖는, 플렉시블 디스플레이 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 터치 센서 및 상기 편광판 내부에 각각 중립면이 형성되는, 플렉시블 디스플레이 장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 윈도우 상에 배치된 보호 필름을 더 포함하는, 플렉시블 디스플레이 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 윈도우 및 상기 보호 필름 사이에 배치된 제3 점접착층을 더 포함하는. 플렉시블 디스플레이 장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 제3 점접착층은 0.02 내지 50 MPa의 굴곡 점착 모듈러스를 가지며, 상기 보호 필름 내부에 중립면이 형성되는, 플렉시블 디스플레이 장치.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 점접착층은 상기 디스플레이 패널 및 상기 기능성 구조물과 직접 접촉하며, 상기 제2 점접착층은 상기 기능성 구조물 및 상기 윈도우와 직접 접촉하는, 플렉시블 디스플레이 장치.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 점접착층 및 상기 제2 점접착층은 아크릴계 감압성 점접착제(pressure sensitive adhesive: PSA) 조성물 또는 광학 투명 점접착제(optically clear adhesive: OCA) 조성물로 형성된, 플렉시블 디스플레이 장치.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 점접착층 및 상기 제2 점접착층에 의해 상기 디스플레이 패널, 상기 기능성 구조물 및 상기 윈도우 사이에 스트레인 분리가 생성되는, 플렉시블 디스플레이 장치.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 점접착층 및 상기 제2 점접착층의 굴곡 점착 모듈러스는 각각 0.2 내지 10 MPa인, 플렉시블 디스플레이 장치.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 플렉시블 디스플레이 장치의 전체 두께는 200 내지 1,000㎛인, 플렉시블 디스플레이 장치.
KR1020170118538A 2017-09-15 2017-09-15 플렉시블 디스플레이 장치 KR102318145B1 (ko)

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