KR102434449B1 - Backplate for display apparatus having excellent fatigue resistance properties - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 디스플레이 장치용 백플레이트는 고분자 수지층과 Zr계 비정질 합금을 포함한 금속층을 포함함으로써, 굽힘 시 발생하는 영구 소성 변형과, 반복되는 응력에 의한 피로 파괴 거동 관점에서 효과가 우수하다는 특징이 있다.The backplate for a display device according to the present invention includes a polymer resin layer and a metal layer including a Zr-based amorphous alloy, and thus has excellent effects in terms of permanent plastic deformation occurring during bending and fatigue fracture behavior due to repeated stress. have.

Description

고 내 피로 특성을 가지는 디스플레이 장치용 백플레이트{Backplate for display apparatus having excellent fatigue resistance properties}Backplate for display apparatus having excellent fatigue resistance properties

본 발명은 고 내 피로 특성을 가지는 디스플레이 장치용 백플레이트에 관한 것이다. The present invention relates to a backplate for a display device having high fatigue resistance.

현재까지 사용되고 있는 디스플레이는 유연성이 없어 그 형태가 고정된 것이나, 최근에는 유연성이 있는 소재를 사용하여 종이처럼 휘어지는 형태의 디스플레이가 도입되고 있으며, 이를 일반적으로 플렉서블 디스플레이라고 한다. The display used so far has a fixed shape due to lack of flexibility, but recently, a display of a paper-like bending type using a flexible material has been introduced, which is generally referred to as a flexible display.

플렉서블 디스플레이는 유리가 아닌 플라스틱 박막트랜지스터 기판을 활용하여 내구성이 높은 언브레이커블(unbreakable), 깨지지 않으면서도 구부릴 수 있는 밴더블(bendable), 종이처럼 말 수 있는 롤러블(rollable), 접을 수 있는 폴더블(foldable) 등으로 구분될 수 있는데, 이러한 플렉서블 표시장치는 공간활용성, 인테리어 및 디자인의 장점을 가지며, 다양한 응용분야를 가질 수 있다.Flexible displays utilize plastic thin film transistor substrates instead of glass, so they are highly durable, unbreakable, bendable without breaking, rollable like paper, and foldable. It can be classified into a foldable display device, and such a flexible display device has advantages of space utilization, interior design, and design, and can have various application fields.

플렉서블 디스플레이는 접힘과 펼침이 가능해야 하므로, 백플레이트, 표시 패널, 커버 윈도우 등 이를 구성하는 대부분의 구성 요소들이 얇은 필름 형태로 제조된다. 그 중에서도 특히 디스플레이 전체를 보호 및 지지하는 백플레이트는 강도가 우수하여야 하면서도 유연성이 우수하여야 한다. Since the flexible display must be able to be folded and unfolded, most of the components constituting the back plate, display panel, and cover window are manufactured in the form of thin films. Among them, in particular, the back plate that protects and supports the entire display should have excellent strength and excellent flexibility.

플렉서블 디스플레이 백플레이트로 검토되는 소재로는, 스테인레스 스틸, 초탄성 합금(니티놀), 티타늄 합금 등이 있다. 그러나, 플렉서블 디스플레이 백플레이트는 굽힘 시 발생하는 영구 소성 변형과 반복되는 응력에 의한 피로 파괴 거동이 문제되는데, 상기 검토되는 소재는 이에 대한 한계가 있다. 대부분의 결정질 합금은 탄성 변형 한계가 1% 미만이기 때문에 굽힘 시 곡률 반경을 줄이기 힘들고, 예외적으로 상기 초탄성 합금은 탄성 구간이 넓지만 reversible한 상변태에 의한 것이기 때문에 반복 변형 시 피로 파괴가 쉽게 일어난다. Materials considered for the flexible display backplate include stainless steel, a superelastic alloy (nitinol), and a titanium alloy. However, the flexible display backplate suffers from permanent plastic deformation occurring during bending and fatigue fracture behavior due to repeated stress, but the materials studied have limitations in this regard. Since most crystalline alloys have an elastic deformation limit of less than 1%, it is difficult to reduce the radius of curvature during bending. As an exception, the superelastic alloy has a wide elastic section, but because it is due to reversible phase transformation, fatigue failure occurs easily during repeated deformation.

비정질 합금의 경우 2% 수준의 넓은 탄성 구간을 갖고 있고, 합금 조성 설계에 따라 높은 내 피로 특성을 얻을 수 있기 때문에 플렉서블 디스플레이의 백플레이트로서 적용 가능성이 높다.In the case of an amorphous alloy, it has a wide elastic section of 2% level, and high fatigue resistance can be obtained according to the alloy composition design, so it is highly likely to be applied as a backplate of a flexible display.

이에 본 발명자들은 플렉서블 디스플레이 백플레이트를 예의 연구한 결과, Zr계 비정질 합금이 탄성 구간이 넓고 내 피로 특성이 우수하며, 이러한 Zr계 비정질 합금을 고분자 수지층과 함께 사용할 경우, 플렉서블 디스플레이 백플레이트로 유용하게 사용할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors have studied the flexible display backplate intensively, and as a result, the Zr-based amorphous alloy has a wide elastic section and has excellent fatigue resistance. The present invention was completed by confirming that it can be used.

본 발명은 고 내 피로 특성을 가지는 디스플레이 장치용 백플레이트를 제공하기 위한 것이다. An object of the present invention is to provide a backplate for a display device having high fatigue resistance.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 고분자 수지층; 및 상기 고분자 수지층 상에 형성된 Zr계 비정질 합금을 포함한 금속층을 포함하는, 디스플레이 장치용 백플레이트를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is a polymer resin layer; and a metal layer including a Zr-based amorphous alloy formed on the polymer resin layer.

본 발명에서 사용하는 용어 '백플레이트'란, 디스플레이 장치의 패널의 뒷면에 부착되어 패널을 보호 및 지지하는 역할을 한다. 종래에 사용되는 디스플레이 장치는 형태가 고정된 것이기 때문에, 딱딱한 소재가 주로 사용되고 있으며, 예를 들어 유기 발광 소자(OLED)의 백플레이트로는 유리 기판이 사용되고 있다. The term 'backplate' used in the present invention is attached to the back side of the panel of the display device to protect and support the panel. Since a conventionally used display device has a fixed shape, a hard material is mainly used. For example, a glass substrate is used as a back plate of an organic light emitting diode (OLED).

그러나, 디스플레이가 유연성을 가져 형태가 변형될 수 있는 플렉서블 디스플레이 장치에는 이러한 딱딱한 소재의 백플레이트가 사용될 수 없으며, 유연한 소재가 사용되어야 한다. 또한, 유연한 성질에 더하여, 굽힘 시 발생하는 영구 소성 변형과, 반복되는 응력에 의한 피로 파괴 거동 관점에서 효과가 우수하여야 한다. However, the flexible display device, in which the display has flexibility and can be deformed in shape, cannot use such a hard backplate, and a flexible material must be used. In addition, in addition to the flexible properties, the effect should be excellent in terms of permanent plastic deformation occurring during bending and fatigue fracture behavior due to repeated stress.

이에 본 발명에서는 고분자 수지층과 Zr계 비정질 합금을 포함하는 금속층으로 구성되는 백플레이트가, 상기 두 가지 층의 상호 보완에 의하여 유연한 성질은 물론 영구 소성 변형이 적고 고 내 피로 특성을 가짐을 확인하였다. Accordingly, in the present invention, it was confirmed that the backplate composed of a metal layer including a polymer resin layer and a Zr-based amorphous alloy has a flexible property as well as a small permanent plastic deformation and high fatigue resistance by mutual complementation of the two layers. .

이하 각 구성 별로 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail for each configuration.

(( 금속층metal layer ))

본 발명에 따른 금속층은 비정질 합금을 포함하는 금속층으로서 특히 Zr계 비정질 합금을 포함한다. 상기 Zr계 비정질 합금은 탄성 구간이 높고 피로 특성이 우수하여, 플렉서블 디스플레이 장치의 백플레이트를 구성하는 층을 형성할 수 있다. The metal layer according to the present invention is a metal layer including an amorphous alloy, and particularly includes a Zr-based amorphous alloy. The Zr-based amorphous alloy has a high elastic section and excellent fatigue properties, so that a layer constituting the back plate of the flexible display device may be formed.

상기 Zr계 비정질 합금은 Zr 외에, Cu, Al 및 Ni을 구성 원소로서 포함한다. 바람직하게는, 상기 Zr계 비정질 합금은 하기 화학식 1로 표시된다:The Zr-based amorphous alloy includes Cu, Al, and Ni as constituent elements in addition to Zr. Preferably, the Zr-based amorphous alloy is represented by the following formula (1):

[화학식 1][Formula 1]

ZraCubAlcNid Zr a Cu b Al c Ni d

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

a는 40 내지 80,a is 40 to 80,

b는 1 내지 50,b is 1 to 50,

c는 1 내지 30,c is 1 to 30,

d는 1 내지 50이다. d is 1 to 50.

상기 화학식 1에서, a, b, c, 및 d는 원소비를 의미한다. In Formula 1, a, b, c, and d denote element ratios.

바람직하게는, 상기 Zr계 비정질 합금은 Zr55Cu30Al10Ni5이다. Preferably, the Zr-based amorphous alloy is Zr 55 Cu 30 Al 10 Ni 5 .

상기 Zr계 비정질 합금은 일례로, Zr, Cu, Al 및 Zi을 각각 a:b:c:d의 원소비로 녹여 모합금을 제조하는 단계; 및 상기 모합금을 시트 형태로 제조하는 단계를 포함하는 제조 방법으로 제조할 수 있다. 상기 모합금의 제조는 예를 들어, 아크 멜팅 또는 인덕션 멜팅으로 제조할 수 있으며, 상기 시트의 제조는 멜트-스피닝으로 제조할 수 있다. The Zr-based amorphous alloy is prepared by, for example, dissolving Zr, Cu, Al and Zi in an element ratio of a:b:c:d to prepare a master alloy; and preparing the master alloy in a sheet form. The master alloy may be prepared by, for example, arc melting or induction melting, and the sheet may be prepared by melt-spinning.

바람직하게는, 상기 금속층의 두께는 0.05 mm 내지 0.2 mm이다. 상기 금속층의 두께가 0.05 mm 미만인 경우에는 두께가 너무 얇아 내구성의 문제가 있을 뿐만 아니라 금속층의 사용에 따른 효과가 미미하고, 0.2 mm 초과인 경우에는 두께가 너무 두꺼워 유연성이 떨어져, 벤딩(bending)시 파괴 강도 이상의 응력이 가해지는 문제가 있다. Preferably, the thickness of the metal layer is 0.05 mm to 0.2 mm. When the thickness of the metal layer is less than 0.05 mm, the thickness is too thin and there is a problem of durability, as well as the effect of the use of the metal layer is insignificant. There is a problem in that a stress greater than the breaking strength is applied.

(고분자 수지층)(Polymer resin layer)

본 발명에 따른 고분자 수지층은 상기 금속층과 함께 디스플레이 장치의 백플레이트를 구성하는 층으로서, 상기 금속층의 유연성과 피로 특성을 보완하는 역할을 한다. The polymer resin layer according to the present invention is a layer constituting the back plate of the display device together with the metal layer, and serves to supplement the flexibility and fatigue characteristics of the metal layer.

바람직하게는, 상기 고분자 수지층의 고분자 수지는 폴리이미드를 사용한다. 폴리이미드는 얇은 두께에서도 인장 강도 및 탄성력이 우수하고 소성 변형이 적다는 특징이 있어, 플렉서블 디스플레이 장치의 백플레이트로 적합하다. Preferably, the polymer resin of the polymer resin layer uses polyimide. Polyimide is suitable as a backplate of a flexible display device because it has excellent tensile strength and elasticity even at a thin thickness and has little plastic deformation.

바람직하게는, 상기 고분자 수지층의 두께는 0.1 mm 내지 0.5 mm이다. 상기 고분자 수지층의 두께가 0.1 mm 미만인 경우에는 두께가 너무 얇아 내구성의 문제가 있을 뿐만 아니라 고분자 수지층의 사용에 따른 효과가 미미하고, 0.5 mm 초과인 경우에는 두께가 너무 두꺼워 유연성이 떨어지는 문제가 있다. 보다 바람직하게는, 상기 고분자 수지층의 두께는 0.2 mm 내지 0.3 mm이다. Preferably, the thickness of the polymer resin layer is 0.1 mm to 0.5 mm. When the thickness of the polymer resin layer is less than 0.1 mm, the thickness is too thin and there is a problem of durability, as well as the effect of the use of the polymer resin layer is insignificant. have. More preferably, the thickness of the polymer resin layer is 0.2 mm to 0.3 mm.

(디스플레이 장치용 (For display devices 백플레이트back plate ))

본 발명에 따른 디스플레이 장치용 백플레이트는 상기 고분자 수지층; 및 상기 고분자 수지층 상에 형성된 Zr계 비정질 합금을 포함한 금속층을 포함한다. The back plate for a display device according to the present invention includes the polymer resin layer; and a metal layer including a Zr-based amorphous alloy formed on the polymer resin layer.

상기 디스플레이 장치용 백플레이트는 상기 고분자 수지층 상에 상기 Zr계 비정질 합금을 포함한 금속층을 합지하는 방법으로 제조할 수 있다. 또한, 고분자 수지층 상에 백플레이트를 제외한 나머지 디스플레이 장치의 구성 요소들이 형성된 후, 최종 단계에서 상기 금속층을 형성하는 것이 바람직하다. The backplate for the display device may be manufactured by laminating a metal layer including the Zr-based amorphous alloy on the polymer resin layer. In addition, it is preferable to form the metal layer in the final step after the remaining components of the display device except for the back plate are formed on the polymer resin layer.

본 발명에 따른 디스플레이 장치용 백플레이트는 굽힘 시 발생하는 영구 소성 변형과, 반복되는 응력에 의한 피로 파괴 거동 관점에서 효과가 우수하다. The backplate for a display device according to the present invention has excellent effects in terms of permanent plastic deformation occurring during bending and fatigue fracture behavior due to repeated stress.

또한, 본 발명은 상기 디스플레이 장치용 백플레이트를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 본 발명에 따른 백플레이트를 사용하는 것을 제외하고는, 본 발명이 속하는 기술 분야의 플렉서블 디스플레이 장치의 어떠한 구성도 제한 없이 적용될 수 있다. In addition, the present invention provides a display device including the back plate for the display device. The display device according to the present invention may be applied to any configuration of a flexible display device in the technical field to which the present invention pertains without limitation, except for using the back plate according to the present invention.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치용 백플레이트는 고분자 수지층과 Zr계 비정질 합금을 포함한 금속층을 포함함으로써, 굽힘 시 발생하는 영구 소성 변형과, 반복되는 응력에 의한 피로 파괴 거동 관점에서 효과가 우수하다는 특징이 있다. As described above, the backplate for a display device according to the present invention includes a polymer resin layer and a metal layer including a Zr-based amorphous alloy, so that the effect in terms of permanent plastic deformation occurring during bending and fatigue fracture behavior due to repeated stress is characterized by excellent

도 1은, 본 발명에 따른 실시예에서 제조한 합금이 비정질 구조를 가지고 있음을 XRD로 확인한 결과를 나타낸 것이다. 1 shows the results of XRD confirmation that the alloy prepared in Example according to the present invention has an amorphous structure.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are presented to help the understanding of the present invention. However, the following examples are only provided for easier understanding of the present invention, and thus the content of the present invention is not limited thereto.

실시예Example

(1) Zr계 비정질 합금의 제조(1) Preparation of Zr-based amorphous alloy

Zr55Cu30Al10Ni5 조성의 비정질 합금을 제조하기 위해, 각각의 원소를 비율에 맞춰 아크 멜팅(arc melting) 장비에 넣었다. 아르곤 분위기에서 2000℃ 이상의 온도로 1분 동안 가열하여 모합금을 제조하였다. 제조한 모합금을 노즐(쿼츠)에 넣어 인덕션 멜팅(induction melting)으로 녹이고, 용융 상태의 합금을 회전하는 휠(wheel)에 분사해 급속 냉각시켜, 두께 0.07 mm의 Zr계 비정질 합금 시트를 제조하였다. Zr 55 Cu 30 Al 10 Ni 5 To prepare an amorphous alloy of the composition, each element was put in an arc melting equipment according to the ratio. A master alloy was prepared by heating in an argon atmosphere at a temperature of 2000° C. or higher for 1 minute. The prepared master alloy was put in a nozzle (quartz) and melted by induction melting, and the alloy in the molten state was sprayed on a rotating wheel and cooled rapidly, to prepare a Zr-based amorphous alloy sheet with a thickness of 0.07 mm .

(2) 백플레이트의 제조 (PI층 및 Zr계 비정질 합금 층)(2) Manufacture of back plate (PI layer and Zr-based amorphous alloy layer)

두께 0.29 mm의 폴리이미드(SKC 코오롱 PI, Tg>400℃, 열팽창계수<60 ppm/℃, 탄성계수>3 GPa) 시트 일면에서, 상기 제조한 Zr계 비정질 합금 시트를 압착 및 접합하여, 백플레이트를 제조하였다. Polyimide (SKC Kolon PI, Tg>400℃, coefficient of thermal expansion <60 ppm/℃, modulus of elasticity>3 GPa) having a thickness of 0.29 mm on one side of the sheet, by pressing and bonding the Zr-based amorphous alloy sheet prepared above was prepared.

실험예Experimental example : 반복 굽힘 변형 평가: Evaluation of repeated bending deformation

1) Zr계 비정질 합금 시트의 물성 측정1) Measurement of physical properties of Zr-based amorphous alloy sheet

앞서 제조한 Zr계 비정질 합금 시트에 대하여 XRD를 측정하여 그 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1에 나타난 바와 같이, 제조한 Zr계 비정질 합금이 비정질 구조를 가지고 있음을 확인하였다. XRD was measured for the previously prepared Zr-based amorphous alloy sheet, and the results are shown in FIG. 1 . As shown in FIG. 1 , it was confirmed that the prepared Zr-based amorphous alloy had an amorphous structure.

또한, 앞서 제조한 Zr계 비정질 합금 시트에 대하여 ASTM E8/E8M에 따른 인장 강도, 및 탄성 계수를 측정하였으며, 각각 1560 MPa 및 87 GPa로 측정되었다. In addition, tensile strength and elastic modulus according to ASTM E8/E8M were measured for the Zr-based amorphous alloy sheet prepared above, and were measured to be 1560 MPa and 87 GPa, respectively.

2) 백플레이트의 물성 측정2) Measuring the physical properties of the back plate

앞서 제조한 백플레이트를 곡률 반경 5 mm로 초당 1회로 반복하여 굽힘(bending)을 실시하였다. 이때 Bending 시 sheet에 가해지는 이론 변형 값은 0.695%이다. 반복 굽힘 변형의 결과, 20만회에서 파단이 일어나지 않은 것을 확인하였다.Bending was performed by repeating the previously prepared backplate once per second with a radius of curvature of 5 mm. At this time, the theoretical deformation value applied to the sheet during bending is 0.695%. As a result of repeated bending deformation, it was confirmed that fracture did not occur at 200,000 times.

Claims (6)

고분자 수지층; 및
상기 고분자 수지층 상에 형성된 Zr계 비정질 합금을 포함한 금속층을 포함하고,
상기 Zr계 비정질 합금은 하기 화학식 1로 표시되는,
디스플레이 장치용 백플레이트:
[화학식 1]
ZraCubAlcNid
상기 화학식 1에서,
a는 40 내지 80,
b는 1 내지 50,
c는 1 내지 30,
d는 1 내지 50이다.
polymer resin layer; and
and a metal layer including a Zr-based amorphous alloy formed on the polymer resin layer,
The Zr-based amorphous alloy is represented by the following formula (1),
Backplate for display devices:
[Formula 1]
Zr a Cu b Al c Ni d
In Formula 1,
a is 40 to 80,
b is 1 to 50,
c is 1 to 30,
d is 1 to 50.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 Zr계 비정질 합금은 Zr55Cu30Al10Ni5인,
디스플레이 장치용 백플레이트.
According to claim 1,
The Zr-based amorphous alloy is Zr 55 Cu 30 Al 10 Ni 5 ,
Backplate for display devices.
 제1항에 있어서,
상기 금속층의 두께는 0.05 mm 내지 0.2 mm인,
디스플레이 장치용 백플레이트.
According to claim 1,
The thickness of the metal layer is 0.05 mm to 0.2 mm,
Backplate for display devices.
 제1항에 있어서,
상기 고분자 수지층은 폴리이미드를 포함하는,
디스플레이 장치용 백플레이트.
According to claim 1,
The polymer resin layer comprises a polyimide,
Backplate for display devices.
 제1항에 있어서,
상기 고분자 수지층의 두께는 0.1 mm 내지 0.5 mm인,
디스플레이 장치용 백플레이트.According to claim 1,
The thickness of the polymer resin layer is 0.1 mm to 0.5 mm,
Backplate for display devices.
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