KR102342846B1 - 플렉서블 표시장치 - Google Patents

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Abstract

플렉서블 표시장치에 있어서, 플렉서블 표시패널, 플렉서블 표시패널의 일면 상에 배치되고, 적어도 하나의 전극층을 구비한 외측부재, 및 플렉서블 표시패널 및 외측부재 사이에 배치되고, 플렉서블 표시장치가 벤딩될 때, 플렉서블 표시패널과 외측부재에 중립면들을 각각 정의하는 응력 제어부재를 포함하고, 외측부재의 중립면은 상기 터치패널에 정의된다.

Description

플렉서블 표시장치{FLEXIBLE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 플렉서블 표시장치에 관한 것으로, 상세하게는 불량이 감소된 플렉서블 표시장치에 관한 것이다.
최근들어 구부러지거나, 휘어지거나 접을 수 있는 표시장치(이하, 플렉서블 표시장치)가 개발되고 있다. 이러한 플렉서블 표시장치는 플렉서블 표시패널 및 다양한 외측부재들을 포함한다.
상기 외측부재들은 각각의 서로 다른 기능을 갖는다. 상기 외측부재들은 상기 플렉서블 표시패널의 일면 및 타면 중 적어도 어느 하나의 면 상에 배치된다. 상기 외측부재들은 상기 플렉서블 표시패널과 함께 휘어지거나 벤딩된다.
따라서, 본 발명의 목적은 응력의 차원에서 부분적으로 분리되고, 응력에 취약한 소자층에 인접하도록 중립면이 정의된 플렉서블 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 플렉서블 표시장치는 플렉서블 표시패널, 상기 플렉서블 표시패널의 일면 상에 배치되고, 적어도 하나의 전극층을 구비한 외측부재, 및 상기 플렉서블 표시패널 및 상기 외측부재 사이에 배치되고, 상기 플렉서블 표시장치가 벤딩될 때, 상기 플렉서블 표시패널과 상기 외측부재에 중립면들을 각각 정의하는 응력 제어부재를 포함한다.
이때, 상기 외측부재는, 상기 적어도 하나의 전극층을 포함하는 터치패널, 상기 터치패널 상에 배치된 플렉서블 부재, 및 상기 터치패널과 상기 플렉서블 부재 사이에 배치되고, 상기 터치패널과 상기 플렉서블 부재를 결합시키는 접착층을 포함하고, 상기 외측부재의 중립면은 상기 터치패널에 정의된다.
상기 응력 제어부재의 최대 전단 스트레인(maximum shear strain)은 약 150% 이상일 수 있다.
상기 접착층의 최대 전단 스트레인은 약 150% 미만일 수 있다.
상기 적어도 하나의 전극층이 상기 외측부재의 중립면으로부터 상기 외측부재의 두께방향으로 이격된 거리의 최대값은 상기 터치패널의 두께의 1/2보다 작을 수 있다.
상기 터치패널은 상기 적어도 하나의 전극층이 배치되는 베이스층을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 전극층은, 상기 베이스층 상에 배치되고, 제1 방향으로 연장된 제1 전극층, 및 상기 베이스층 상에 배치되고, 제2 방향으로 연장되어 상기 제1 전극층과 절연 교차하는 제2 전극층을 포함할 수 있다.
상기 제2 전극층은 절연층을 사이에 두고 상기 제1 전극층 상에 배치될 수 있다.
상기 외측부재의 중립면은 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 사이에 정의될 수 있다.
상기 외측부재의 상기 중립면은 상기 적어도 하나의 전극층에 정의될 수 있다.
상기 터치패널의 두께와 상기 플렉서블 부재의 두께는 실질적으로 동일하고, 상기 터치패널의 영스 모듈러스는 상기 플렉서블 부재의 영스 모듈러스보다 클 수 있다.
상기 터치패널의 상기 영스 모듈러스가 상기 플렉서블 부재의 상기 영스 모듈러스의 약 n배 일 때, 상기 외측부재의 중립면은 상기 외측부재의 중심면으로부터 상기 터치패널의 두께의 약 n/20 내지 약 n/10 이하의 범위로 이격되어 정의되고, 상기 전극층은 상기 범위 내에 배치될 수 있다.
상기 터치패널의 두께는 상기 플렉서블 부재의 두께보다 크고, 상기 터치패널의 영스 모듈러스는 상기 플렉서블 부재의 영스 모듈러스 이상일 수 있다.
상술한 바에 따르면, 상기 플렉서블 표시장치가 벤딩될 때, 상기 플렉서블 표시패널 및 상기 플렉서블 외측부재에는 서로 다른 중립면들이 정의된다. 상기 중립면들 각각은 상기 플렉서블 표시패널 및 상기 플렉서블 외측부재를 구성하는 부재들의 두께 및 영스 모듈러스에 따라 다양한 위치에 정의될 수 있다.
상기 중립면들의 위치를 상기 플렉서블 표시장치을 구성하는 소자들에 인접하도록 제어함으로써, 상기 소자들의 손상을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 플렉서블 표시장치가 벤딩되더라도, 상기 소자들, 예컨대, 박막 트랜지스터, 유기발광 다이오드, 도전층은 손상되지 않는다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시장치의 펼쳐진 상태의 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 등가 회로도이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시장치의 벤딩된 상태의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시장치의 벤딩된 상태의 단면도이다.
도 3a은 도 2에 도시된 표시장치에 발생하는 스트레인을 도시한 도면이다.
도 3b는 표시장치에 발생한 스트레인을 측정하는 방법을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 외측부재의 벤딩된 상태의 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 영스 모듈러스에 따른 외측부재의 중립면의 위치를 도시한 단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 두께에 따른 외측부재의 중립면의 위치를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 외측부재의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 외측부재의 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 설명한다.
도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 유사한 참조 부호는 유사한 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 어떤 층이 다른 층의 '상에' 형성된다(배치된다)는 것은, 두 층이 접해 있는 경우뿐만 아니라 두 층 사이에 다른 층이 존재하는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 어떤 층의 일면이 평평하게 도시되었지만, 반드시 평평할 것을 요구하지 않으며, 적층 공정에서 하부층의 표면 형상에 의해 상부층의 표면에 단차가 발생할 수도 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시장치의 펼쳐진 상태의 사시도이다. 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 화소의 등가 회로도이다. 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시장치의 벤딩된 상태의 측면도이다.
도 1a에 도시된 것과 같이, 플렉서블 표시장치(DD, 이하 표시장치)는 플렉서블 표시패널(DP, 이하 표시패널)과 상기 표시패널(DP) 상에 배치된 응력 제어부재(SCM), 및 플렉서블 외측부재(OSM, 이하 외측부재)를 포함한다. 상기 응력 제어부재(SCM)는 상기 표시패널(DP)과 상기 외측부재(OSM) 사이에 배치된다.
상기 표시패널(DP)은 제1 방향(DR1) 및 상기 제1 방향(DR1)과 교차하는 제2 방향(DR2)에 의해 정의되는 표시면(DS)을 포함한다. 상기 표시패널(DP)은 상기 표시면(DS)을 통해 영상을 외부에 표시한다. 도 1a에는 1 개의 표시면(DS)을 구비한 표시패널(DP)이 예시적으로 도시되었다. 본 발명의 다른 실시예에서는 양면으로 이미지를 표시하는 표시패널이 적용될 수도 있다.
상기 표시패널(DP)은 유기발광 표시패널, 전기영동 표시패널, 또는 전기습윤 표시패널 등 중 어느 하나일 수 있다. 본 실시예에서, 상기 표시패널(DP)은 유기발광 표시패널일 수 있다. 상기 표시패널(DP)은 플렉서블한 베이스층(미도시), 상기 베이스층 상에 배치된 신호배선들(미도시), 상기 베이스층 상에 배치된 절연층들(미도시) 및 상기 신호배선들에 전기적으로 연결된 화소들(미도시)을 포함한다. 상기 화소들 각각은 표시소자 및 상기 표시소자를 제어하는 회로부를 포함한다.
도 1b에는 상기 화소들 중 일 화소(PX(i,j))의 등가회로가 예시적으로 도시되었다. 상기 화소(PX(i,j))의 구성은 이에 제한되지 않고 변형되어 실시될 수 있다. 상기 화소(PX(i,j))는 i번째 게이트 라인(GLi)으로부터 게이트 신호를 수신하고, j번째 데이터 라인(DLj)으로부터 데이터 신호를 수신한다. 상기 화소(PX(i,j))는 전원라인(KL)으로부터 제1 전원전압(ELVDD)을 수신한다.
상기 화소(PX(i,j))는 표시소자로써 유기발광 다이오드(OLED)를 포함한다. 상기 화소(PX(i,j))는상기 유기발광 다이오드(OLED)를 구동하기 위한 회로부로써 스위칭 박막 트랜지스터(TR-S), 구동 박막 트랜지스터(TR-D), 및 커패시터(Cap)를 포함할 수 있다.
상기 스위칭 박막 트랜지스터(TR-S)는 상기 i번째 게이트 라인(GLi)에 인가된 게이트 전압에 응답하여 상기 j번째 데이터 라인(DLj)에 인가된 데이터 신호를 출력한다. 상기 커패시터(Cap)는 상기 스위칭 박막 트랜지스터(TR-S)로부터 수신한 상기 데이터 신호에 대응하는 전압을 충전한다.
상기 구동 박막 트랜지스터(TR-D)는 상기 유기발광 다이오드(OLED)에 연결된다. 상기 구동 박막 트랜지스터(TR-D)는 상기 커패시터(Cap)에 저장된 전하량에 대응하여 상기 유기발광 다이오드(OLED)에 흐르는 구동전류를 제어한다. 상기 유기발광 다이오드(OLED)는 상기 구동 박막 트랜지스터(TR-D)의 턴-온 구간 동안 발광한다.
상기 커패시터(Cap)는 상기 화소(PX(i,j))에 포함된 복수 개의 절연층들에 구비될 수 있다. 상기 커패시터(Cap)를 구성하는 2 개의 전극들은 상기 복수 개의 절연층들 중 서로 다른 절연층 상에 각각 배치될 수 있다.상기 2 개의 전극들은 상기 유기발광 다이오드(OLED)의 일부를 구성할 수 있다.
다시 도 1a를 참조하면, 상기 응력 제어부재(SCM)는 상기 표시면(DS) 상에 배치된다. 본 발명의 다른 실시예에서 상기 응력 제어부재(SCM)는 상기 표시면(DS)에 마주하는 비표시면(NDS) 상에 더 배치될 수도 있다.
상기 응력 제어부재(SCM)는 상기 응력 제어부재(SCM)에 접촉하여 배치된 구성 부재들을 결합시킨다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 응력 제어부재(SCM)는 상기 표시패널(DP)과 상기 외측부재(OSM)를 결합시킨다.
상기 응력 제어부재(SCM)는 감압 접착제(Pressure sensitive adhesive, PSA)일 수 있다. 상기 감압 접착제는 고분자, 가교제, 및 레진을 포함한다. 상기 고분자는 아크릴 계열, 실리콘 계열, 및 우레탄 계열 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 감압 접착제는 다양한 상태로 제공될 수 있으며, 예컨대, 시트(sheet)로 제공될 수 있다. 상기 감압 접착 시트는 그 두께 방향에 대하여 상대적으로 점성이 높은 부분과 상대적으로 탄성이 높은 부분을 포함한다. 상기 점성이 높은 부분이 상기 감압 접착 시트의 외면을 이루고, 상기 탄성이 높은 부분이 상기 감압 접착 시트의 내층을 이룬다. 본 실시예에서 상기 응력 제어부재(SCM)는 상기 감압 접착제에 제한되지 않고, 탄성을 갖는 내층과 점성을 갖는 외층을 포함하는 또 다른 접착 부재가 적용될 수 있다.
상기 외측부재(OSM)는 상기 응력 제어부재(SCM) 상에 배치된다. 상기 외측부재(OSM)는 터치 패널, 광학 부재, 윈도우 부재, 및 보호 부재 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 외측부재(OSM)는 상술한 부재들 중 복수 개의 부재들을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 부재들은 상기 표시면(DS) 상에 수직한 제3 방향(DR3)으로 적층될 수 있다.
상기 외측부재(OSM)는 상기 응력 제어부재(SCM)와 마주하는 내측면(IS) 및 상기 내측면(IS)에 대향하는 외측면(OS)을 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 외측부재(OSM)는 상기 비표시면(NDS) 상에 배치될 수 있다.
도 1c에 도시된 것과 같이, 상기 표시장치(DD)는 특정한 영역에서 벤딩될 수 있다. 도 1c에서 상기 표시장치(DD)는 상기 외측부재(OSM)의 상기 외측면(OS)이 내측을 향하도록 벤딩된다. 상기 표시장치(DD)가 벤딩됨에 따라, 상기 표시장치(DD)는 벤딩영역(BA), 제1 평면영역(PA1), 및 제2 평면영역(PA2)으로 구분될 수 있다.
상기 제1 평면영역(PA1), 및 상기 제2 평면영역(PA2)은 상기 벤딩영역(BA)에 비해 상대적으로 형상의 변형이 적은 영역이다. 상기 제1 평면영역(PA1), 및 상기 제2 평면영역(PA2)은 평탄면을 제공하지 않을 수도 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 표시장치(DD)는 전체적으로 곡면을 이루도록 휘어지거나 말려질 수도 있다. 이때, 상기 제1 평면영역(PA1) 또는 상기 제2 평면영역(PA2)은 적어도 하나의 곡면을 포함할 수 있다.
상기 표시장치(DD)는 소정의 곡률반경(RC)과 벤딩 각도를 갖는다. 상기 곡률반경(RC)은 벤딩축(AX)으로부터 상기 표시장치(DD) 사이의 최단거리로 정의된다. 예컨대, 도 1c에 도시된 것과 같이, 상기 곡률 반경(RC)은 상기 벤딩축(AX)으로부터 상기 벤딩영역(BA)에서의 상기 비표시면(NDS)까지의 최단거리가 될 수 있다. 대체로, 동일 면적을 가진 표시장치를 기준으로 상기 곡률반경(RC)이 증가할수록, 상기 벤딩 영역(BA)의 비율은 증가된다.
상기 벤딩 각도는 상기 표시장치(DD)가 펼쳐진 형상으로부터 상기 제1 평면영역(PA1)과 상기 제2 평면영역(PA2)이 이루는 각도로 도달하기 위해 벤딩된 각도로 정의될 수 있다. 예컨대, 도 1c에 도시된 것과 같이, 상기 제1 평면영역(PA1)과 상기 제2 평면영역(PA2)이 평행하도록 벤딩된 형상의 표시장치(DD)의 벤딩 각도는 180도로 정의될 수 있다.
상기 벤딩 각도는 다양하게 조절될 수 있다. 상기 제1 평면영역(PA1)과 상기 제2 평면영역(PA2)이 60도의 사이각을 이루도록 120도 벤딩되거나, 90도의 사이각을 이루도록 90도 벤딩될 수도 있다. 도 1c에는 상기 외측부재(OSM)가 내측에 배치되도록 상기 표시장치(DD)가 벤딩되었으나, 상기 표시장치(DD)의 사용태양에 따라, 상기 표시패널(DP)이 내측에 배치되도록 상기 표시장치(DD)가 벤딩될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시장치의 벤딩된 상태의 단면도이다. 도 3a은 도 2에 도시된 표시장치에 발생하는 스트레인을 도시한 도면이다. 도 3b는 표시장치에 발생한 스트레인을 측정하는 방법을 도시한 그래프이다.
도 2에 도시된 것과 같이, 상기 표시패널(DP), 상기 외측부재(OSM), 및 상기 응력 제어부재(SCM)는 소정의 두께들(T100, T200, T300)을 각각 갖는다.
상기 표시장치(DD)가 벤딩될 때, 상기 표시장치(DD)에는 응력(stress)이 작용한다. 상기 응력은 상기 표시장치(DD)의 면적당 외부로부터 가해지는 힘으로 정의될 수 있다. 상기 응력이 작용한 상기 표시장치(DD)의 부분들은 형상이 변형된다.
상기 표시장치(DD)에는 부분적으로 서로 다른 크기 및 서로 다른 방향의 응력이 작용한다. 예컨대, 상기 표시장치(DD)가 벤딩될 때, 상기 벤딩축에 가까운 내측에는 압축 응력(compressive stress)이 작용하고, 상기 벤딩축으로부터 먼 외측에는 인장 응력(tensile stress)이 작용한다.
상기 표시장치(DD)에는 중립면(neutral plane)이 정의된다. 상기 중립면은 상기 표시장치(DD)에 있어서, 상기 압축 응력과 상기 인장 응력의 크기가 동일한 부분에 정의된다. 상기 중립면은 상기 벤딩축(AX)을 기준으로, 동일한 거리로 이격된 평면으로 정의된다.
상기 중립면에 작용하는 압축 응력과 인장 응력은 서로 크기가 동일하고, 서로 반대 방향으로 작용한다. 이에 따라, 상기 표시장치(DD)에 있어서, 상기 중립면이 포함된 부분의 상기 인장 응력에 의한 스트레인(strain) 및 상기 압축 응력에 의한 스트레인은 실질적으로 제로(zero)가 된다.
도 2에 도시된 것과 같이, 상기 표시장치(DD)는 벤딩될 때, 부분적으로 서로 다른 복수 개의 중립면들(NP1, NP2)이 정의될 수 있다. 상기 응력 제어부재(SCM)는 상기 표시패널(DP)과 상기 외측부재(OSM)를 물리적으로 결합시킨다. 다만, 상기 응력 제어부재(SCM)는 응력의 차원에서 상기 표시패널(DP)과 상기 외측부재(OSM)를 부분적으로 분리(partially decoupled) 시킨다.
그에 따라, 상기 응력 제어부재(SCM)를 기준으로, 상기 표시패널(DP) 및 상기 외측부재(OSM)는 각각 독립적으로 응력을 인가받는다. 상기 표시장치(DD)가 벤딩될 때, 상기 표시패널(DP) 및 상기 외측부재(OSM)에는 서로 다른 중립면들(NP1, NP2)이 각각 발생된다.
도 3a에 도시된 그래프들(GR1, GR2)은 표시장치(DD)에 발생한 스트레인을 나타낸다. 상기 그래프들(GR1, GR2)은 6 개의 지점들(A1, A2, A3, A4, AN1, AN2)에 발생한 스트레인을 포함한다. 상기 6 개의 지점들(A1, A2, A3, A4, AN1, AN2)은 벤딩축(AX)으로부터 연장되며 상기 표시면(DS)에 수직하는 기준선(RA) 상에 배치된다.
상기 스트레인은 상기 스트레인이 측정된 부분에 인가된 응력의 크기 및 방향에 따라 달라진다. 응력의 차원에서 상기 표시패널(DP)과 상기 외측부재(OSM)가 부분적으로 분리(partially decoupled)되었기 때문에, 상기 표시패널(DP)의 상기 표시면(DS)에 발생한 스트레인과 상기 외측부재(OSM)의 내측면(IS)에 발생한 스트레인은 압축 응력 및 인장 응력 중 서로 다른 응력에 의해 발생한다.
상기 표시패널(DP)에 있어서, 상기 표시패널(DP)의 중립면(NP1)을 기준으로, 상기 응력 제어부재(SCM)와 접촉한 상기 표시면(DS)에는 최대 압축응력이 작용하고, 상기 비표시면(NDS)에는 최대 인장응력이 작용한다. 또한, 상기 외측부재(OSM)에 있어서, 상기 외측부재(OSM)의 중립면(NP2)을 기준으로, 상기 응력 제어부재(SCM)와 접촉한 내측면(IS)에는 최대 인장응력이 작용하고, 상기 벤딩축(AX)에 더 가까운 외측면(OS)에는 최대 압축응력이 작용한다.
따라서, 상기 표시패널(DP)의 상기 표시면(DS)의 일 지점인 제2 지점(A2)에는 인장 스트레인이 발생하고, 상기 외측부재(OSM)의 내측면(IS)의 일 지점인 제3 지점(A3)에는 압축 스트레인이 발생한다.
상기 표시패널(DP)의 상기 표시면(DS)에 발생한 스트레인과 상기 표시패널(DP)의 상기 비표시면(NDS)에 발생한 스트레인은 압축 응력 및 인장 응력 중 서로 다른 응력에 의해 발생한다. 상기 제2 지점(A2)에서 인장 스트레인이 발생할 때, 상기 표시패널(DP)의 상기 비표시면(NDS)의 일 지점인 제1 지점(A1)에서 압축 스트레인이 발생한다.
상기 외측부재(OSM)의 상기 내측면(IS)에 발생한 스트레인과 상기 외측부재(OSM)의 상기 외측면(OS)에 발생한 스트레인은 압축 응력 및 인장 응력 중 서로 다른 응력에 의해 발생한다. 상기 내측면(IS)의 일 지점인 상기 제3 지점(A3)에서 인장 스트레인이 발생할 때, 상기 외측부재(OSM)의 상기 외측면(OS)의 일 지점인 제4 지점(A4)에서 압축 스트레인이 발생한다.
상기 표시패널(DP)에 정의된 중립면(NP1)의 일 지점인 제5 지점(AN1)에 작용하는 압축 응력과 인장 응력의 크기는 동일하다. 또한, 상기 외측부재(OSM)에 정의된 중립면(NP2)의 일 지점인 제6 지점(SN2)에 작용하는 압축 응력과 인장 응력의 크기도 서로 동일하다. 따라서, 도 3a에 도시된 것과 같이, 상기 제5 지점(AN1) 및 상기 제6 지점(SN2)에서 실질적인 스트레인은 발생하지 않는다.
도 3a에 도시된 것과 같이, 상기 표시장치(DD)가 벤딩된 방향에 대하여, 상기 외측부재(OSM)는 내측에 배치되고, 상기 표시패널(DP)은 외측에 배치되었기 때문에, 상기 제2 지점(A2)보다 상기 제4 지점(A4)에서 더 큰 압축 스트레인이 발생한다. 동일한 이유에서, 상기 제3 지점(A3)보다 상기 제1 지점(A1)에서 더 큰 인장 스트레인이 발생한다. 다른 사용태양에서, 상기 표시장치(DD)가 반대 방향으로 벤딩되면, 상기 표시패널(DP)에는 상기 외측부재(OSM)보다 더 큰 압축 스트레인이 발생한다.
도 3b에 도시된 것과 같이, 상기 표시장치(DD)가 벤딩될 때, 상기 응력 제어부재(SCM)는 전단 응력(Shear stress)을 받는다. 상기 전단 응력(KS)은 아래의 수학식 1에 따른다.
Figure 112014040583133-pat00001
상기 수학식 1을 참조할 때, 상기 전단 응력(KS)은 해당 부재(SSM)의 면적(RS) 및, 상기 표시장치(DD)가 벤딩될 때, 상기 해당 부재(SSM)에 인가된 힘(RF)의 비(ratio)로 결정될 수 있다. 상기 전단 응력(KS)을 받은 상기 응력 제어부재(SCM)는 전단 모듈러스(Shear modulus)에 대응하게 변형된다. 상기 응력 제어부재(SCM)의 변형률은 전단 스트레인(SS)으로 나타낼 수 있다.
상기 전단 스트레인(SS)은 아래의 수학식 2에 따른다.
Figure 112014040583133-pat00002
상기 수학식 2를 참조할 때, 상기 전단 스트레인(SS)은 상기 해당 부재(SSM)의 두께 및 상기 해당 부재(SSM)에 나타난 변위(ΔX)의 비로 결정될 수 있다. 이때, 상기 변위(ΔX)는 상기 해당 부재(SSM)에 인가된 힘(RF)의 방향과 평행한 방향으로 발생한 변위이다. 결과적으로, 상기 전단 스트레인(SS)은 도 9c에 도시된 사이각(θ)의 탄젠트 값(tanθ)과 같다.
상기 표시장치(DD)가 벤딩될 때, 상기 표시패널(DP) 및 상기 외측부재(OSM)는 인가되는 응력에 의해 소성 변형(plastic deformation)될 수 있다. 상기 표시패널(DP) 및 상기 외측부재(OSM)의 소성 변형은 상기 표시장치(DD)의 불량이 될 수 있다. 상기 표시패널(DP) 및 상기 외측부재(OSM)를 소성 변형시키는 스트레인은 한계 스트레인으로 정의된다.
상기 표시장치(DD)가 벤딩될 때, 상기 표시패널(DP) 및 상기 외측부재(OSM)에 한계 전단 스트레인이 발생하는 것을 방지하기 위해 상기 응력 제어부재(SCM)의 벤딩된 부분 중 최대 전단 스트레인이 발생한 부분은 적어도 150% 이상의 전단 스트레인을 가질 수 있다. 이때, 상기 표시장치(DD)의 곡률반경은 약 20mm이하일 수 있다. 상기 표시장치(DD)의 곡률반경 및 벤딩각도는 다양하게 변형될 수 있다.
도 2 및 도 3a을 참조하여 설명한 것과 같이, 상기 압축 응력과 상기 인장 응력의 차원에서 상기 표시패널(DP)과 상기 외측부재(OSM)가 부분적으로 분리(partially decoupled)되는 것은 상기 전단 응력을 받은 상기 응력 제어부재(SCM)가 그 전단 스트레인(Shear stress)에 대응하게 변형되기 때문이다. 상기 응력 제어부재(SCM)의 최대 전단 스트레인이 약 150% 이상일 때, 상기 응력 제어부재(SCM)는 충분히 변형되어 상기 표시패널(DP) 및 상기 외측부재(OSM)는 응력의 차원에서 부분적으로 분리될 수 있다. 상기 응력 제어부재(SCM)에 의해, 상기 표시패널(DP) 및 상기 외측부재(OSM)는 각각의 중립면들(NP1, NP2)을 가질 수 있고, 응력의 차원에서 독립적으로 제어될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 외측부재의 벤딩된 상태의 단면도이다. 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 외측부재의 중립면의 위치를 도시한 단면도이다. 이하, 도 4 내지 도 5c를 참조하여, 벤딩에 따른 상기 외측부재(OSM)의 중립면(NP2)의 이동에 대해 살펴본다.
도 4에 도시된 것과 같이, 상기 외측부재(OSM)는 적층된 복수 개의 구성들을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 구성들은 터치패널(TP), 플렉서블 부재(FM), 및 접착층(AM)을 포함한다. 상기 터치패널(TP), 상기 플렉서블 부재(FM)은 소정의 두께들(TS10, TS20)을 갖는다.
상기 외측부재(OSM)는 소정의 곡률반경(RC10)으로 벤딩된다. 상기 터치패널(TP)은 벤딩축(AX)으로부터 외측을 향하여 배치된다. 상기 터치패널(TP)의 일면은 상기 외측부재(OSM)의 외측면(OS)을 정의한다. 상기 터치패널(TP)은 적어도 하나의 전극층(EL)을 포함한다.
상기 터치패널(TP)은 본 발명에 따른 표시장치에 발생한 외부입력을 감지한다. 사용자의 손가락 또는 전자펜 등이 상기 표시장치의 특정한 지점을 지시할 때, 상기 적어도 하나의 전극층(EL)은 상기 입력지점의 좌표정보를 획득한다. 상기 터치패널(TP)은 정전용량 방식, 저항막 방식, 전자기 유도 방식 등 다양한 방식으로 외부 입력을 감지할 수 있다.
상기 전극층(EL)은 상기 터치패널(TP)의 내부에 배치된다. 다만, 다른 실시예에서, 상기 전극층(EL)은 상기 외측부재(OSM)의 상기 내측면(IS) 또는 상기 터치패널(TP)의 상기 터치패널(TP)의 상기 접착층(AM)과 인접한 면 상에 배치될 수도 있다.
상기 전극층(EL)은 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide: ITO), 주석산화물(Tin Oxide: TO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide: IZO), 인듐주석아연산화물(Indium Tin Zinc Oxide: ITZO), 금속성 SWCNT(Single-Walled Carbon NanoTube), 또는 전도성 고분자 PEDOT(Poly 3,4-ethylenedioxythiophene)을 포함할 수 있다.
상기 플렉서블 부재(FM)는 상기 터치패널(TP)의 일면 상에 배치된다. 상기 플렉서블 부재(FM)는 상기 터치패널(TP)보다 상기 벤딩축(AX)으로부터 가까이 배치된다. 상기 플렉서블 부재(FM)의 일면은 상기 외측부재(OSM)의 외측면(OS)을 정의한다.
상기 플렉서블 부재(FM)는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 플렉서블 부재(FM)는 편광부재일 수 있다. 상기 편광부재는 일 방향으로 연장된 흡수축을 포함한다. 상기 편광부재는 입사광 중 상기 흡수축이 연장된 방향과 나란한 방향으로 진동하는 광을 흡수한다.
또는, 상기 플렉서블 부재(FM)는 윈도우 부재일 수 있다. 상기 윈도우 부재는 상기 터치패널(TP)을 보호한다. 상기 윈도우 부재는 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 예컨대, 상기 윈도우 부재는 보호 코팅층 또는 보호 필름일 수 있다.
상기 접착층(AM)은 상기 터치패널(TP)과 상기 플렉서블 부재(FM) 사이에 배치된다. 상기 접착층(AM)은 무시될만한 점성 또는 탄성을 갖는 하드한 접착제일 수 있다. 상기 접착층(AM)은 상기 터치패널(TP)과 상기 플렉서블 부재(FM)를 물리적으로 결합시킨다.
상기 접착층(AM)은 상기 접착층(AM)은 감압 접착제(PSA)일 수 있다. 상기 감압 접착제는 고분자, 가교제, 및 레진을 포함한다. 상기 접착층(AM)은 상기 응력 제어부재(AM: 도 1 참조)보다 높은 영스 모듈러스(Young's Modulus)를 가진다.
상기 접착층(AM)은 상기 응력 제어부재(SCM)보다 낮은 전단 스트레인을 가진다. 예컨대, 상기 접착층(AM)의 전단 스트레인은 약 150% 미만일 수 있다. 이에 따라, 상기 외측부재(OSM)가 벤딩될 때, 상기 접착층(AM)은 응력의 차원에서도 상기 터치패널(TP)과 상기 플렉서블 부재(FM)를 결합시킨다. 따라서, 벤딩될 때, 상기 외측부재(OSM)에는 하나의 중립면(NP2)이 형성된다.
한편, 상기 접착층(AM)의 두께 및 상기 접착층(AM)의 영스 모듈러스는 상기 터치패널(TP)과 상기 플렉서블 부재(FM)의 그것들에 비해 극히 작아 상기 중립면(NP2)의 이동에 미치는 영향이 비교적 작다. 따라서, 용이한 설명을 위해 상기 접착층(AM)의 두게를 고려하지 않는다고 할 때, 상기 외측부재(OSM)는 상기 터치패널(TP) 및 상기 플렉서블 부재(FM)가 적층된 이중층으로 모델링될 수 있다.
응력의 차원에서 하나의 단일층으로 정의될 수 있는 이중층에서의 중립면의 위치는 아래의 수학식 3과 같이 모델링 될 수 있다.
Figure 112014040583133-pat00003
복수 개의 부재들이 응력의 차원에서 결합된 이중층에 정의되는 중립면의 위치는 상기 복수 개의 부재들 각각에 인가되는 응력들(σx1, σx2)로부터 도출될 수 있다. 상기 중립면은 인가되는 순응력(net stress)이 실질적으로 '0'(zero)이 되는 위치에 정의된다. 따라서, 복수 개의 부재들 각각에 대한 순 힘(net force)이 '0'(zero)이 되는 지점을 상기 중립면의 위치로 산출할 수 있다.
상기 복수 개의 부재들 각각에 대한 힘(Force)은 상기 복수 개의 부재들 각각에 인가되는 응력의 면적에 따른 적분값으로 정의될 수 있다. 또한, 상기 응력들 각각은 상기 복수 개의 부재들 각각의 영스 모듈러스들(E1, E2)과 위치에 따른 스트레인의 곱의 적분값으로 정의될 수 있다.
이에 따라, 상기 수학식 3으로부터 상기 외측부재(OSM)의 중립면(NP2)의 위치를 도 4에 도시된 외측부재(OSM)에 적용시킬 수 있다. 상기 수학식 3을 상기 외측부재(OSM)를 구성하는 부재들의 두께 및 영스 모듈러스에 따른 식으로 도출하면, 하기 수학식 4와 같다.
Figure 112014040583133-pat00004
상기 외측부재(OSM)의 중립면(NP2)은 상기 외측부재(OSM)의 상기 외측면(OS)으로부터 상기 외측부재(OSM)의 두께방향으로 소정의 거리(hN)만큼 이격된 위치에 정의된다. 상기 수학식 4에 기재된 것과 같이, 상기 소정의 거리(hN)는 상기 플렉서블 부재(FM)의 두께(TS10) 및 영스 모듈러스(EFM), 상기 터치패널(TP)의 두께(TS20) 및 영스 모듈러스(ETP)에 따라 달라질 수 있다.
본 실시예에서, 상기 플렉서블 부재(FM)의 두께(TS10) 및 영스 모듈러스(EFM), 상기 터치패널(TP)의 두께(TS20) 및 영스 모듈러스(ETP)에 따라 상기 중립면(NP2)은 상기 터치패널(TP)에 정의된다. 상기 외측부재(OSM)의 중립면(NP2)은 상기 외측부재(OSM)의 두께의 약 1/2이 되는 위치에 정의된 중심면(CP)과 다른 위치에 정의된다. 상기 플렉서블 부재(FM)의 두께(TS10)와 상기 터치패널(TP)의 두께(TS20) 두께가 동일하다고 가정할 때, 상기 외측부재(OSM)의 상기 중심면(CP)은 상기 접착층(AM)에 정의된다.
본 실시예에서, 상기 중립면(NP2)은 상기 중심면(CP)과 상기 내측면(IS) 사이에 정의된다. 상기 터치패널(TP)이 상기 내측면(IS)을 정의하기 때문이다. 본 실시예에서, 상기 외측부재(OSM)의 중립면(NP2)은 상기 전극층(EL)에 인접하도록 정의되는 것이 바람직하다.
상기 전극층(EL)이 상기 중립면(NP2)으로부터 이격된 거리가 적어도 상기 터치패널(TP)의 두께(TS20)의 1/2보다 작은 경우, 상기 표시장치의 밴딩에 따른 상기 전극층(EL)의 손상이 적다. 상기 이격된 거리는 상기 터치패널(TP)이 폴딩 되더라도 상기 전극층(EL)이 손상되지 않는 범위 내일 수 있다. 상기 전극층(EL)은 상기 중립면(NP2)에 인접하여 배치될수록, 상기 전극층(EL)에 미치는 압축응력 또는 인장응력의 영향은 감소된다.
상기 외측부재(OSM)의 중립면(NP2)은 상기 외측부재(OSM)의 두께방향을 따라 상/하로 이동(shift)될 수 있다. 상기 수학식 3 및 4를 함께 참조할 때, 상기 외측부재(OSM)를 구성하는 부재들 각각의 영스 모듈러스를 달리하면, 상기 외측부재(OSM)의 중립면(NP2)의 위치가 달라질 수 있다. 이에 관하여, 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명한다.
도 5a에는 비교예를 도시하였다. 상기 비교예는 제1 값의 영스 모듈러스를 가진 제1 부재(SM1)가 상기 접착층(AM)을 사이에 두고 적층된 구조를 가진다. 상기 제1 부재(SM1)들 각각은 서로 동일한 두께(T1)로 적층된다. 상기 수학식 3 및 4를 참조할 때, 상기 중립면(NP2)은 대체적으로 상기 외측부재(OSM)의 중심면(CP)에 정의된다.
즉, 상기 터치패널(TP)과 상기 플렉서블 부재(FM) 각각의 영스 모듈러스가 동일할 때, 상기 외측부재(OSM)의 중립면(NP2)은 상기 중심면(CP)에 정의될 수 있다. 상기 외측부재(OSM)의 중립면(NP2)은 상기 외측부재(OSM)의 상기 내측면(IS)으로부터 상기 외측부재(OSM)의 두께의 약 1/2 만큼 이격된 위치에 정의된다.
다만, 상기 중립면(NP2)은 소정의 오차범위 내에서 유동적으로 이동될 수 있다. 상기 오차범위는 실험 결과에 따라, 약 ±0.05 범위로 정의될 수 있다.
도 5b에는 각 구성부재들의 영스 모듈러스가 상이한 실시예를 도시하였다. 도 5b에 도시된 실시예는, 벤딩 방향에 따라, 상기 제1 값의 영스 모듈러스를 가진 제1 부재(SM1)가 외측에 배치되고, 상기 제1 부재(SM1)보다 낮은 영스 모듈러스를 가진 제2 부재(SM2)가 내측에 배치된 구조를 가진다. 한편, 상기 제1 부재(SM1) 및 상기 제2 부재(SM2)는 동일한 두께(T1)를 가진다.
상기 수학식 3 및 4를 참조하면, 상기 중립면(NP2)은 상기 제1 부재(SM1)에 정의된다. 상기 중립면(NP2)은 상기 중심면(CP) 및 상기 외측부재(OSM)의 상기 내측면(IS) 사이에 정의된다.
즉, 도 5a와 비교할 때, 상기 중립면(NP2)은 영스 모듈러스가 상대적으로 큰 상기 제1 부재(SM1) 쪽으로 이동될 수 있다. 이때, 상기 중립면(NP2)은 도 5a에서 설명된 오차범위를 벗어난 지점에 정의된다.
도 4를 참조할 때, 상기 외측부재(OSM)의 상기 내측면(IS)으로부터 상기 중립면(NP2)은 상기 외측부재(OSM)의 중심면(CP)으로부터 상기 터치패널(TP) 쪽으로 치우쳐 정의될 수 있다. 즉, 동일한 두께에 대하여, 상기 터치패널(TP)의 영스 모듈러스가 상기 플렉서블 부재(FM)의 영스 모듈러스보다 크도록 설계할 때, 상기 외측부재(OSM)의 중립면(NP2)은 상기 터치패널(TP)에 정의된다.
예컨대, 상기 터치패널(TP) 및 상기 플렉서블 부재(FM)의 두께가 동일하고, 상기 터치패널(TP)의 영스 모듈러스가 상기 플렉서블 부재(FM)의 영스 모듈러스의 n배일 때, 상기 중립면(NP2)은 상기 터치패널(TP)의 두께의 약 n/20 이상 약 n/10 이하의 범위로 상기 중심면(CP)으로부터 상기 터치패널(TP) 쪽으로 쉬프트될 수 있다.
예를 들어, 상기 터치패널(TP) 및 상기 플렉서블 부재(FM)의 두께가 약 50㎛인 표시장치를 곡률 반경이 약 5mm가 되도록 폴딩시킨다. 상기 터치패널(TP)의 영스 모듈러스가 상기 플렉서블 부재(FM)의 영스 모듈러스의 n배일 때, 상기 중립면(NP2)의 위치는 아래 표와 같이 나타날 수 있다.
플렉서블 부재에 대한 터치패널의 영스 모듈러스 비(n배) 중립면이 쉬프트되는 거리(㎛)
2 8.3
2.5 10.7
3 12.5
상기 중립면(NP2)이 쉬프트되는 거리는 상기 터치패널(TP)의 표면으로부터 상기 터치패널(TP)의 중심면으로 쉬프트되는 거리로 정의될 수 있다. 표 1를 참조하면, 상기 터치패널(TP) 및 상기 플렉서블 부재(FM)의 두께가 동일한 경우, 상기 터치패널(TP)의 모듈러스가 상기 플렉서블 부재(FM)보다 클수록 상기 중립면(NP2)이 쉬프트되는 거리는 증가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 상기 영스 모듈러스 비율을 조절하여, 상기 중립면(NP2)의 위치를 상기 전극층에 인접시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 전극층(EL)이 상기 터치패널(TP)의 내면에 배치되더라도, 상기 중립면을 상기 터치패널(TP)의 중심면으로 쉬프트시킴으로써, 상기 표시장치의 밴딩에 의한 상기 전극층(EL)의 파손을 방지할 수 있다.
도 5c에는 벤딩 방향에 따라 내측에 낮은 영스 모듈러스를 가진 부재가 배치된 실시예를 도시하였다. 도 5c에 도시된 실시예는 상기 제1 부재(SM1)가 내측에 배치되고, 상기 제1 부재(SM1)의 영스 모듈러스보다 큰 영스 모듈러스 값을 가진 상기 제2 부재(SM2)가 외측에 배치된다.
상기 수학식 3 및 4를 참조할 때, 상기 중립면(NP2)은 영스 모듈러스 값이 큰 상기 제1 부재(SM1) 쪽으로 치우쳐 정의된다. 도 5a 내지 도 5b를 참조할 때, 상기 중립면(NP2)은 상기 중심면(CP)의 내측 및 외측 각각으로 이동될 수 있으므로, 상기 전극층(EL)은 상기 중심면(CP)에 인접하도록 다양한 위치에 선택적으로 배치될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 두께에 따른 외측부재의 중립면의 위치를 도시한 단면도이다. 도 6a 내지 도 6c에 도시된 제1 부재들(SM10), 제2 부재들(SM20), 및 제3 부재들(SM3) 각각은 고유의 영스 모듈러스를 가진다. 상기 제1 부재들(SM10)의 영스 모듈러스는 상기 제2 부재들(SM20)의 영스 모듈러스보다 크다. 또한, 상기 제1 부재들(SM10)의 영스 모듈러스는 상기 제3 부재들(SM3)의 영스 모듈러스보다 크다.
도 6a 내지 도 6c에서 복수 개의 부재들 사이에 배치된 접착층(AM)은 상기 접착층(AM)에 인접하여 배치된 두 개의 부재들을 결합한다. 상기 접착층(AM)은 응력의 차원에서도, 상기 두 개의 부재들을 결합한다. 한편, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 외측부재들은 도 5a 내지 도 5c에 도시된 외측부재들과 동일한 두께를 가진다.
도 6a에는 비교예를 도시하였다. 도 6a에 도시된 것과 같이, 상기 비교예에서, 벤딩방향에 대하여, 동일한 제1 부재들(SM10)이 접착층(AM)을 사이에 두고 적층되어 배치된다. 이때, 벤딩방향에 대하여, 벤딩중심으로부터 먼 외측에 배치된 제1 부재(SM10)의 두께(T2)는 내측에 배치된 제1 부재(SM10)의 두께(T3) 보다 크다.
도 6a에 도시된 비교예는 실질적으로, T2+T3 의 두께를 가진 제1 부재(SM10)와 동일하게 모델링될 수 있다. 상기 수학식 3 및 4를 참조할 때, 상기 비교예의 중립면(NP2)은 상기 비교예의 중심면(CP)과 실질적으로 일치한다.
도 6b에는 도 6a에 도시된 내측의 제1 부재(SM10)를 상기 제2 부재(SM20)로 치환한 실시예를 도시하였다. 도 6b에 도시된 것과 같이, 영스 모듈러스 조건을 달리하면, 상기 중립면(NP2)의 위치가 이동한다.
도 6b에 도시된 것과 같이, 상기 중립면(NP2)은 상기 제1 부재(SM10)에 정의된다. 이는, 두께 조건을 종전과 동일하게 유지한 상태에서, 영스 모듈러스 조건 만을 달리한 경우, 상기 중립면(NP2)은 영스 모듈러스가 큰 쪽으로 이동되기 때문이다. 상기 수학식 3 및 4를 참조할 때, 상기 중립면(NP2)는 상기 중심면(CP)과 상기 외측부재(OSM)의 내측면(IS) 사이에 정의된다.
따라서, 도 4를 참조할 때, 본 발명에 따른 외측부재(OSM)에 있어서, 상기 터치패널(TP)의 두께가 상기 플렉서블 부재(FM)보다 두꺼운 경우, 상기 플렉서블 부재(FM) 보다 큰 영스 모듈러스를 가진 터치패널(TP)을 포함함으로써, 상기 중립면(NP2)의 위치를 상기 터치패널(TP) 쪽으로 이동시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 터치패널(TP)의 두께가 약 75㎛이고, 상기 플렉서블 부재(FM)의 두께가 약 50㎛인 표시장치가 곡률 반경이 약 5㎜로 밴딩되는 실시예를 하기 표에 나타내었다. 상기 플렉서블 부재(FM)의 영스 모듈러스에 대한 상기 터치패널(TP)의 영스 모듈러스의 비에 따른 상기 표시장치의 중립면의 위치는 아래 표와 같이 나타날 수 있다.
플렉서블 부재에 대한 터치패널의 영스 모듈러스 비(n배) 중립면이 쉬프트되는 거리(㎛)
0.75 8.09
1 12.5
1.25 15.7
상기 표 2에 기재된 것과 같이, 상기 터치패널(TP)의 두께가 상기 플렉서블 부재(FM)보다 두꺼운 경우, 상기 터치패널(TP)이 상기 플렉서블 부재(FM)와 동일한 영스 모듈러스를 가져도 상기 중립면(NP2)은 상기 터치패널(TP)의 표면으로부터 상기 터치패널(TP)의 중심면으로 쉬프트된다.
또한, 표 2를 참조하면, 상기 터치패널(TP)의 두께가 상기 플렉서블 부재(FM)보다 두꺼운 경우, 상기 터치패널(TP)은 상기 플렉서블 부재(FM)보다 낮은 영스 모듈러스를 갖더라도, 상기 중립면(NP2)이 상기 터치패널(TP) 쪽으로 쉬프트될 수 있다. 이때, 상기 플렉서블 부재(FM)의 영스 모듈러스는 상기 중립면(NP2)이 상기 터치패널(TP)의 상기 플렉서블 부재(FM)와 인접한 표면에 정의되는 경우의 영스 모듈러스 값보다 클 수 있다.
도 6c에 도시된 것과 같이, 벤딩 방향에 대하여, 두께가 더 낮은 부재가 외측에 배치될 수 있다. 이때, 상기 벤딩 방향에 대하여, 벤딩중심으로부터 더 멀리 떨어진 상기 제1 부재(SM10)의 두께(T3)는 상기 제3 부재(SM30)의 두께(T2)보다 작다.
도 6c에 도시된 것과 같이, 상기 중립면(NP2)은 상기 제1 부재(SM10)에 정의된다. 수학식 3 및 4를 참조할 때, 상기 중립면(NP2)은 상기 중심면(CP)과 상기 외측부재(OSM)의 상기 내측면(IS) 사이에 정의된다.
즉, 도 4를 참조할 때, 본 발명에 따른 외측부재(OSM)에 있어서, 상기 터치패널(TP)의 두께가 상기 플렉서블 부재(FM)의 두께보다 작은 경우, 상기 플렉서블 부재(FM) 보다 큰 영스 모듈러스를 가진 터치패널(TP)을 포함함으로써, 상기 중립면(NP2)의 위치를 상기 터치패널(TP) 쪽으로 이동시킬 수 있다.
두께를 고려할 때, 상기 제3 부재(SM30)의 영스 모듈러스에 대한 상기 제1 부재(SM10)의 영스 모듈러스의 비는 상기 제2 부재(SM20)의 영스 모듈러스에 대한 상기 제1 부재(SM10)의 영스 모듈러스의 비보다 클 수 있다.
예를 들어, 상기 터치패널(TP)의 두께가 약 50㎛이고, 상기 플렉서블 부재(FM)의 두께가 약 75㎛인 표시장치가 곡률 반경이 약 5㎜로 밴딩되는 실시예를 하기 표에 나타내었다. 상기 플렉서블 부재(FM)의 영스 모듈러스에 대한 상기 터치패널(TP)의 영스 모듈러스의 비에 따른 상기 표시장치의 중립면의 위치는 아래 표와 같이 나타날 수 있다.
플렉서블 부재에 대한 터치패널의 영스 모듈러스 비(n배) 중립면이 쉬프트되는 거리(㎛)
4 7.95
5 10.6
6 12.5
8 15.1
상기 표 3에 기재된 것과 같이, 상기 터치패널(TP)의 두께가 상기 플렉서블 부재(FM)보다 작은 경우, 상기 터치패널(TP)은 상기 플렉서블 부재(FM) 보다 큰 영스 모듈러스를 가져야 상기 중립면(NP2)이 상기 터치패널(TP)의 표면으로부터 상기 터치패널(TP)의 중심면으로 쉬프트된다.
상기 표 3을 참조하면, 상기 터치패널(TP)의 두께가 상기 플렉서블 부재(FM)보다 작은 경우라 하더라도, 상기 플렉서블 부재(FM)보다 더 큰 영스 모듈러스를 가진 터치패널(TP)을 배치시킴으로써, 상기 중립면(NP2)을 상기 터치패널(TP)로 쉬프트시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 표시장치는 상기 터치패널(TP) 및 상기 플렉서블 부재(FM)의 영스 모듈러스 비를 적절히 조절함으로써, 박형의 터치패널(TP)에서도 밴딩에 따른 영향이 적은 전극층을 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 응력의 차원에서 단일층으로 모델링될 수 있는 적층 구조에서 중립면의 위치를 제어할 수 있다. 본 발명에 따른 외측부재(OSM)는 구성 부재들의 영스 모듈러스들 및 구성 부재들의 두께 중 적어도 어느 하나의 조건을 달리함으로써, 상기 중립면(NP2)의 위치를 조절할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 외측부재의 단면도이다. 도 7은 정전용량방식 터치 패널을 포함하는 실시예를 예시적으로 도시한 것으로, 도 4의 일 부분을 확대하여 도시하였다.
도 7에 도시된 것과 같이, 상기 터치패널(TP)은 베이스층(BS)은 일면 상에 적어도 하나의 전극층이 배치된다. 본 실시예에서, 상기 베이스층(BS) 상에는 제1 전극층(EL1) 및 제2 전극층(EL2)이 배치된다. 상기 베이스층(BS)은 플라스틱 필름일 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에서 상기 베이스층(BS)은 생략될 수 있다.
상기 정전용량 방식 터치패널(TP)은 상기 베이스층(BS) 상에 순차적으로 적층된 상기 제1 전극층(EL1), 제1 내층(IL1), 상기 제2 전극층(EL2), 제2 내층(IL2)을 포함한다. 상기 제1 내층(IL1) 및 상기 제2 내층(IL2)은 절연물질을 포함한다. 한편, 다른 실시예에서, 상기 제1 전극층(EL1) 및 상기 제2 전극층(EL2)은 동일한 층 상에 배치될 수 있다.
상기 제1 전극층(EL1) 및 상기 제2 전극층(EL2) 각각은 도전 패턴들을 포함한다. 상기 제1 전극층(EL1)은 상기 제1 방향(DR1)으로 나열되고, 상기 제2 방향(DR2)으로 연장된 도전 패턴들을 포함한다. 상기 제2 전극층(EL2)은 상기 제1 방향(DR1)으로 연장되고, 상기 제2 방향(DR2)으로 나열된 도전 패턴들을 포함한다. 도 6에는 상기 제1 전극층(EL1)에 포함된 6 개의 도전 패턴들과 상기 제2 전극층(EL2)에 포함된 하나의 도전 패턴이 예시적으로 도시되었다.
상기 정전용량 방식 터치패널(TP)은 사용자의 손가락 또는 전자펜이 상기 플렉서블 부재(FM) 또는 상기 제2 내층(IL2) 상에 배치될 때 발생하는 커패시턴스 변화를 검출하여 상기 입력지점의 좌표정보를 산출한다. 상기 제1 전극층(EL1) 및 상기 제2 전극층(EL2)은 상기 터치패널(TP)의 종류에 따라 다른 형상의 도전 패턴들을 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 것과 같이, 상기 외측부재(OSM)의 중심면(CP)은 상기 플렉서블 부재(FM) 및 상기 터치패널(TP)의 사이에 배치된 상기 접착층(AM)에 정의될 수 있다.
상기 외측부재(OSM)의 중립면(NP2)은 상기 외측부재(OSM)의 상기 내측면(IS)으로부터 상기 터치패널(TP) 쪽으로 치우쳐 정의된다. 수학식 4를 참조할 때, 상기 외측부재(OSM)의 중립면(NP2)이 상기 외측부재(OSM)의 상기 외측면(OS)으로부터 이격된 거리(hN1)는 상기 수학식 4에 기재된 거리(hN)에 대응될 수 있다. 이때, 상기 외측부재(OSM)의 중립면(NP2)은 상기 중심면(CP)으로부터 소정의 거리(d1)만큼 이격된다.
상기 거리(d1)는 상기 중심면(CP)에 정의되는 중립면의 오차범위(d0)를 벗어난다. 상기 거리(d1)는 상기 오차범위(d0)의 1/2보다 큰 것이 바람직하다.
상기 외측부재(OSM)의 중립면(NP2)은 상기 제1 전극층(EL1) 및 상기 제2 전극층(EL2)에 인접하도록 정의된다. 상기 제1 전극층(EL1) 및 상기 제2 전극층(EL2)이 상기 외측부재(OSM)의 중립면(NP2)에 인접할수록, 상기 제1 전극층(EL1) 및 상기 제2 전극층(EL2)에 인가되는 응력이 감소된다.
이에 따라, 상기 전극층(EL)의 스트레인이 감소될 수 있다. 본 발명에 따른 터치패널(TP)은 중립면(NP2)의 위치를 상기 전극층(EL)에 인접하도록 제어함으로써, 벤딩에 따른 상기 전극층(EL)의 손상을 감소시킨다. 따라서, 본 발명에 따른 표시장치(DD)는 벤딩된 상태에서도 안정적으로 구동될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 외측부재의 단면도이다. 도 7에는 도 6과 비교할 때, 상기 외측부재(OSM-1)의 중립면(NP2)의 위치가 이동한 실시예를 도시하였다. 한편, 도 7에 도시된 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 구체적인 설명은 생략한다.
수학식 4를 참조할 때, 상기 외측부재(OSM)의 중립면(NP2)이 상기 외측부재(OSM)의 상기 외측면(OS)으로부터 이격된 거리(hN2)는 상기 수학식 4에 기재된 거리(hN)에 대응될 수 있다. 이때, 상기 외측부재(OSM)의 중립면(NP2)은 상기 중심면(CP)으로부터 소정의 거리(d2)만큼 이격된다. 상기 거리(d2)는 상기 중심면(CP)에 정의되는 중립면의 오차범위(d0)를 벗어난다. 상기 거리(d2)는 상기 오차범위(d0)의 1/2보다 큰 것이 바람직하다.
도 8에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 외측부재(OSM-1)는 도 7과 비교할 때, 상기 외측면(OS)으로부터 이격된 거리(hN2)가 도 7에서의 이격된 거리(hN1)보다 클 수 있다. 본 실시예에서, 상기 중립면(NP2)은 상기 제1 전극층(EL1) 및 상기 제2 전극층(EL2) 사이에 정의될 수 있다.
도 7에 도시된 실시예와 비교할 때, 본 발명에 따른 외측부재(OSM-1)는 상기 플렉서블 부재(FM-1)의 영스 모듈러스에 대한 상기 터치패널(TP-1)의 영스 모듈러스 비를 증가시킴으로써, 상기 중립면(NP2)의 위치를 상기 외측부재(OSM)의 상기 내측면(IS) 쪽으로 더 이동시킬 수 있다. 또는. 상기 외측부재(OSM-1)는 상기 플렉서블 부재(FM-1)의 두께에 대한 상기 터치패널(TP-1)의 두께 비를 증가시킴으로써 상기 중립면(NP2)의 위치를 이동시킬 수 있다.
도 7과 비교할 때, 상기 중립면(NP2)은 상기 제1 전극층(EL1) 및 상기 제2 전극층(EL2) 각각에 인접한다. 상기 중립면(NP2)이 상기 제1 전극층(EL1) 및 상기 제2 전극층(EL2) 사이에 정의됨으로써, 상기 제1 전극층(EL1) 및 상기 제2 전극층(EL2) 각각에 대하여 미치는 응력을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 표시장치(DD)는 중립면의 위치를 제어함으로써, 응력에 의한 영향을 크게 받는 소자층, 예컨대, 전극층이 배치될 위치를 안정적인 상태로 설계할 수 있다. 이에 따라, 표시장치가 벤딩됨에 따라 전극층에 발생될 수 있는 크랙과 같은 전극층의 손상이 방지될 수 있다. 따라서, 벤딩 상태에서도 안정적으로 구동될 수 있고, 신뢰성이 향상된 표시장치를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DD: 플렉서블 표시장치 DP: 플렉서블 표시패널
OSM: 외측부재 SCM: 응력 제어부재
AX: 벤딩축 AM: 접착층
NP1, NP2: 중립면들 CP: 중심면
EL: 전극층

Claims (11)

  1. 플렉서블 표시장치에 있어서,
    플렉서블 표시패널;
    상기 플렉서블 표시패널의 일면 상에 배치되고, 적어도 하나의 전극층을 구비한 외측부재; 및
    상기 플렉서블 표시패널 및 상기 외측부재 사이에 배치되고, 상기 플렉서블 표시장치가 벤딩될 때, 상기 플렉서블 표시패널과 상기 외측부재에 중립면들을 각각 정의하는 응력 제어부재를 포함하고,
    상기 외측부재는,
    상기 적어도 하나의 전극층을 포함하는 터치패널;
    상기 터치패널 상에 배치된 플렉서블 부재; 및
    상기 터치패널과 상기 플렉서블 부재 사이에 배치되고, 상기 터치패널과 상기 플렉서블 부재를 결합시키는 접착층을 포함하고,
    상기 외측부재의 중립면은 상기 터치패널에 정의되고,
    상기 적어도 하나의 전극층이 상기 외측부재의 중립면으로부터 상기 외측부재의 두께방향으로 이격된 거리의 최대 값은 상기 터치패널의 두께의 1/2보다 작은 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 응력 제어부재의 최대 전단 스트레인(maximum shear strain)은 150% 이상인 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 접착층의 최대 전단 스트레인은 150% 미만인 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 터치패널은 상기 적어도 하나의 전극층이 배치되는 베이스층을 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 전극층은,
    상기 베이스층 상에 배치되고, 제1 방향으로 연장된 제1 전극층, 및 상기 베이스층 상에 배치되고, 제2 방향으로 연장되어 상기 제1 전극층과 절연 교차하는 제2 전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 전극층은 절연층을 사이에 두고 상기 제1 전극층 상에 배치된 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 외측부재의 중립면은 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 사이에 정의된 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 외측부재의 상기 중립면은 상기 적어도 하나의 전극층에 정의된 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 터치패널의 두께와 상기 플렉서블 부재의 두께는 실질적으로 동일하고, 상기 터치패널의 영스 모듈러스는 상기 플렉서블 부재의 영스 모듈러스보다 큰 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 터치패널의 상기 영스 모듈러스가 상기 플렉서블 부재의 상기 영스 모듈러스의 n배 일 때, 상기 외측부재의 중립면은 상기 외측부재의 중심면으로부터 상기 터치패널의 두께의 n/20 내지 n/10 이하의 범위로 이격되어 정의되고,
    상기 전극층은 상기 범위 내에 배치된 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 터치패널의 두께는 상기 플렉서블 부재의 두께보다 크고,
    상기 터치패널의 영스 모듈러스는 상기 플렉서블 부재의 영스 모듈러스 이상인 것을 특징으로 하는 플렉서블 표시장치.
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