KR102481384B1 - 폴딩 가능한 디스플레이 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 폴딩이 가능한 표시패널과, 표시패널의 일면에 배치되며 표시패널의 폴딩부 위치에 소정 깊이 파인 박막존이 있는 보호필름을 포함하고, 박막존은 보호필름의 중앙부보다 가장자리가 더 넓은 폴딩 가능한 디스플레이 장치를 개시한다.

Description

폴딩 가능한 디스플레이 장치 및 그 제조방법{Foldable display apparatus and the manufacturing method thereof}

본 발명의 실시예들은 본체를 접어둘 수 있는 폴딩 가능한 디스플레이 장치와 그 제조방법에 관한 것이다.

예컨대, 유기 발광 표시 장치와 같은 디스플레이 장치는 유연하게 변형되는 특성을 갖출 수 있으며, 따라서 휴대의 편의성을 향상시키거나 제품의 곡선미를 살리려는 등의 필요에 의해 폴딩 가능한 구조로 만들 수 있다.

그런데, 상기한 디스플레이 장치를 폴딩할 때에는 폴딩부를 중심으로 양측의 측면 가장자리 선이 정확히 포개지도록 폴딩되어야 하는데, 만일 그러지 못하고 약간 비틀린 상태로 접히게 되면, 부드러운 곡률을 그리는 폴딩이 아니라 거의 구겨짐에 가까운 꺾임이 발생하면서 특히 폴딩부의 가장자리 쪽에 상당히 큰 응력이 작용하여 그 주변의 배선이 손상되는 등의 문제가 생길 수 있다.

본 발명의 실시예들은 이러한 폴딩부의 배선 손상 등의 위험을 억제할 수 있도록 개선된 폴딩 가능한 디스플레이 장치와 그 제조방법을 제공한다.

본 발명의 실시예는 폴딩이 가능한 표시패널과, 상기 표시패널의 일면에 배치되며 상기 표시패널의 폴딩부 위치에 소정 깊이 파인 박막존이 있는 보호필름을 포함하고, 상기 박막존은 상기 보호필름의 중앙부보다 가장자리가 더 넓은 폴딩 가능한 디스플레이 장치를 제공한다.

상기 박막존은 중앙부에서 양측 가장자리로 갈수록 연속적으로 점차 넓어지는 형상일 수 있다.

상기 박막존은 중앙부의 동일폭 구간과, 그 동일폭 구간에서 양측 가장자리로 갈수록 연속적으로 점차 넓어지는 확장 구간이 연결된 형상일 수 있다.

상기 확장 구간은 더브테일 형상일 수 있다.

상기 확장 구간은 반쪽 더브테일 형상일 수 있다.

상기 박막존은 중앙부의 동일폭 구간과, 그 동일폭 구간 보다 넓은 확장 구간이 단차를 가지며 연결된 형상일 수 있다.

상기 보호필름 위에 배치된 부속층을 더 포함할 수 있다.

상기 부속층은 상기 보호필름 위에 위치된 방열판과, 상기 방열판 위에 위치된 쿠션필름을 포함할 수 있다.

폴딩 시에 상기 보호필름이 안에 위치하고 상기 표시패널이 외부에 노출되는 방향으로 폴딩될 수 있다.

상기 박막존에 상기 보호필름이 소정 두께 남아있을 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 폴딩이 가능한 표시패널의 일면에 보호필름을 마련하는 단계와, 상기 보호필름에서 상기 표시패널의 폴딩부에 해당하는 부위를 소정 깊이까지 제거하여 박막존을 형성하는 단계 및, 상기 폴딩부를 중심으로 상기 표시패널을 접는 단계를 포함하며, 상기 박막존을 상기 보호필름의 중앙부보다 가장자리가 더 넓게 형성하는 폴딩 가능한 디스플레이 장치의 제조방법을 제공한다.

상기 박막존은 중앙부에서 양측 가장자리로 갈수록 연속적으로 점차 넓어지는 형상일 수 있다.

상기 박막존은 중앙부의 동일폭 구간과, 그 동일폭 구간에서 양측 가장자리로 갈수록 연속적으로 점차 넓어지는 확장 구간이 연결된 형상일 수 있다.

상기 확장 구간은 더브테일 형상일 수 있다.

상기 확장 구간은 반쪽 더브테일 형상일 수 있다.

상기 박막존은 중앙부의 동일폭 구간과, 그 동일폭 구간 보다 넓은 확장 구간이 단차를 가지며 연결된 형상일 수 있다.

상기 보호필름 위에 부속층을 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 부속층은 상기 보호필름 위에 위치된 방열판과, 상기 방열판 위에 위치된 쿠션필름을 포함할 수 있다.

폴딩 시에 상기 보호필름이 안에 위치하고 상기 표시패널이 외부에 노출되는 방향으로 폴딩될 수 있다.

상기 박막존에 상기 보호필름을 소정 두께 남길 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 폴딩 가능한 디스플레이 장치와 그 제조방법에 의하면, 보호필름이 제거된 박막존의 형상을 개선하여 폴딩 시 비틀림이 있더라고 폴딩부의 가장자리에 심한 응력이 집중되는 현상을 억제할 수 있으므로 배선 손상의 위험을 효과적으로 방지할 수 있게 되며, 따라서 제품의 품질을 안정화시킬 수 있게 된다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴딩 가능한 디스플레이 장치의 언폴딩 상태 및 폴딩 상태를 각각 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1a의 평면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1a 및 도 1b에 도시된 폴딩 가능한 디스플레이 장치의 제조과정을 순차적으로 보인 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 2에 도시된 박막존의 변형 가능한 형태를 보인 단면도이다.
도 5a는 도 1a에 도시된 표시패널의 평면도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 표시패널의 내부 구조를 도시한 단면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴딩 가능한 디스플레이 장치의 언폴딩 상태와 폴딩 상태를 각각 도시한 것이다.

상기 디스플레이 장치는 유연하게 휘어질 수 있는 표시패널(120)과 그 표시패널(120) 일면에 부착된 보호필름(110) 및, 보호필름(110) 위에 마련된 방열판(131)과 쿠션필름(132)을 포함한 부속층(130)을 구비하고 있다. 상기 표시패널(120)은 일반적으로 유연한 가요성 기판 위에 화상을 구현하기 위한 박막트랜지스터와 발광소자 및 그들을 덮어서 보호해주는 봉지층 등이 적층된 구조로 이루어져 있으며, 단단한 글라스 기판 대신에 유연한 가요성 기판을 사용하기 때문에 그 유연성이 허용하는 범위 내에서 자유롭게 접고 펴기를 할 수 있다. 따라서, 폴딩 상태에서는 도 1b와 같이 접어둘 수가 있다.

이러한 디스플레이 장치는 일반적으로 외장 케이스에 수납되어 사용되는데, 여기서는 도시의 편의 상 외장 케이스는 생략하고 설명하기로 한다.

그리고, 폴딩 시에는 표시패널(120)이 바깥 쪽으로 가고 보호필름(110)과 부속층(130)이 안쪽으로 가는 방향으로 폴딩된다. 즉, 표시패널(120)의 양쪽 면 중 시청자가 화상을 시청하는 방향의 면인 도 1a의 하면이 폴딩 후에도 바깥으로 노출되도록 접힌다.

한편, 상기 폴딩이 이루어지는 폴딩부(F)의 경우에는 폴딩이 보다 원활하게 진행될 수 있도록 보호필름(110)을 소정 깊이까지 제거하여 박막존(111)을 형성하고 있다. 즉, 보호필름(110) 중에서 폴딩부(F)에 해당하는 부위를 제거하여 폴딩이 더 부드럽게 이루어지도록 두께를 줄여주는 것으로, 박막존(111)에서 보호필름(110)의 전체 두께를 다 제거하지는 않고 얇은 두께는 남도록 하여 불연속 단부가 생기지 않게 한다. 폴딩부(F)의 보호필름(110) 두께를 얇게 하여 폴딩은 부드럽게 이루어지게 하고, 동시에 박막존(111)에 얇은 두께는 남겨서 박리의 시발점이 될 수 있는 끝단부가 생기지 않게 하여 박리도 예방하는 것이다.

그리고, 이 박막존(111)의 형상을 도 1a이 위에서 내려다보면, 도 2와 같은 모양이 된다. 즉, 박막존(111)은 폴딩부(F)의 폴딩축(X)을 따라 중앙부에서 양측 가장자리로 가면서 연속적으로 넓어지는 형상으로 이루어져 있다. 중앙부의 폭을 W1이라하고 가장자리의 폭을 W2라 하면, W1<W2의 관계이면서 중앙부 폭(W1)에서 가장자리 폭(W2)까지 연속적으로 점차 확장되는 모양이다. 이렇게 되면 폴딩부(F)의 중앙부 보다 가장자리에 얇은 면적이 더 넓게 자리잡기 때문에 가장자리에서 폴딩에 저항하는 힘이 더 약해지게 된다. 그러니까, 만일 폴딩 시 폴딩축(X)을 따라 정확히 양측 가장자리가 포개지도록 접히지 못하고 약간 비틀리더라도 가장자리 쪽에 상대적으로 얇은 면적이 넓게 배치되어 있어서 잘 꺾이거나 구겨지지 않게 된다. 따라서, 가장자리에 응력이 집중되는 현상이 방지되어 심한 꺾임이나 구겨짐에 의해 배선이 손상되는 현상도 방지된다.

이와 같은 박막존(111)의 형성을 포함한 폴딩 가능한 디스플레이 장치의 자세한 제조과정에 대해서는 후술하기로 하고, 그전에 먼저 도 5a 및 도 5b를 참조하여 상기 표시패널(120)의 일 예의 내부 구조를 간략히 살펴보기로 한다.

도 5a는 표시패널(120)의 평면 구조를 개략적으로 도시한 것으로, 화상을 표시하는 표시영역(DA) 및 표시영역(DA)과 인접한 비표시영역(NDA)을 포함한다. 표시영역(DA)은 복수의 화소영역(PA)을 포함하며, 각 화소영역(PA)마다 소정의 빛을 방출하는 화소가 형성된다. 표시영역(DA)에 구비된 복수의 화소들이 방출하는 빛을 통해 화상이 제공된다.

비표시영역(NDA)은 표시영역(DA)을 둘러싸도록 배치될 수 있으며, 표시영역(DA)에 구비된 복수의 화소에 소정의 신호를 전달하기 위한 주사 구동부(미도시) 및 데이터 구동부(미도시)와 같은 구동부를 포함할 수 있다.

도 5a에서는 비표시영역(NDA)이 표시영역을 둘러싸는 경우를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또 다른 실시예로서, 비표시영역(NDA)은 표시영역의 일측에 배치되어 화상이 표시되지 않는 영역, 즉 데드영역을 감소시킬 수 있다.

상기 표시영역(DA)의 한 화소영역(PA) 안에는 도 5b에 도시된 바와 같이 박막트랜지스터(121)와 유기발광소자(122)가 구비되어 있다. 먼저, 박막트랜지스터(121) 구조를 살펴보면, 폴리이미드 재질의 가요성 기판(123) 위에 버퍼층(121a)이 형성되어 있고, 그 버퍼층(121a) 상부에 활성층(121f)이 형성되어 있으며, 이 활성층(121f)은 N형 또는 P형 불순물이 고농도로 도핑된 소스 및 드레인 영역을 갖는다. 이 활성층(121f)을 산화물 반도체로 형성할 수도 있다. 예를 들어, 산화물 반도체는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn) 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge), 또는 하프늄(Hf) 과 같은 12, 13, 14족 금속 원소 및 이들의 조합에서 선택된 물질의 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들면 반도체 활성층(212)은 G-I-Z-O[(In₂O₃)a(Ga₂O₃)b(ZnO)c](a, b, c는 각각 a≥0, b≥0, c＞0의 조건을 만족시키는 실수)을 포함할 수 있다. 활성층(121f)의 상부에는 게이트 절연막(121b)을 개재하여 게이트 전극(121g)이 형성되어 있다. 게이트 전극(121g)의 상부에는 소스 전극(121h)과 드레인 전극(121i)이 형성되어 있다. 게이트 전극(121g)과 소스전극(121h) 및 드레인 전극(121i)의 사이에는 층간 절연막(121c)이 구비되어 있고, 소스전극(121h) 및 드레인 전극(121i)과 유기발광소자(122)의 애노드 전극(122a) 사이에는 패시베이션막(121d)이 개재되어 있다.

상기 애노드 전극(122a)의 상부로는 아크릴 등에 의해 절연성 평탄화막(121e)이 형성되어 있고, 이 평탄화막(121e)에 소정의 개구부(122d)를 형성한 후, 유기발광 소자(122)를 형성한다.

상기 유기발광소자(122)는 전류의 흐름에 따라 적, 녹, 청색의 빛을 발광하여 소정의 화상 정보를 표시하는 것으로, 박막트랜지스터(121)의 드레인 전극(121i)에 연결되어 이로부터 플러스 전원을 공급받는 애노드 전극(122a)과, 전체 화소를 덮도록 구비되어 마이너스 전원을 공급하는 캐소드 전극(122c), 및 이 두 전극(122a)(122c)의 사이에 배치되어 발광하는 발광층(122b)으로 구성된다.

이 발광층(122b)과 인접하여 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 전자 수송층(ETL: 유기발광ectron Transport Layer), 전자 주입층(EIL: 유기발광ectron Injection Layer) 등이 적층될 수도 있다.

참고로 발광층(122b)은 적색, 녹색, 청색의 빛을 방출하는 화소들이 모여서 하나의 단위 픽셀을 이루도록 각 화소마다 분리돼서 형성될 수 있다. 또는, 화소의 위치에 관계없이 전체 화소 영역에 걸쳐서 공통으로 발광층이 형성될 수도 있다. 이때, 발광층은 예컨대 적색, 녹색 및 청색의 빛을 방출하는 발광 물질을 포함하는 층이 수직으로 적층되거나 혼합되어 형성될 수 있다. 물론, 백색광을 방출할 수 있다면 다른 색의 조합이 가능함은 물론이다. 또한, 상기 방출된 백색광을 소정의 컬러로 변환하는 색변환층이나, 컬러 필터를 더 구비할 수 있다.

그리고, 상기 캐소드 전극(122c) 위에 유기막과 무기막이 교대로 적층된 박막봉지층(미도시)이 형성될 수 있다.

이와 같은 구조의 표시패널(120)은 유연하게 변형이 가능하므로 폴딩 가능한 디스플레이 장치로서 활용할 수 있다.

상기한 폴딩 가능한 디스플레이 장치는 다음과 같이 제조될 수 있다.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 표시패널(120)의 일면에 보호필름(110)을 부착한다. 상기 보호필름(110)은 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지) 재질로 형성될 수 있다.

이어서, 도 3b와 같이 폴딩부(F)에 대해 발열체인 히트블럭(200)을 보호필름(110)에 접촉시켜서 해당 부위를 녹여 제거한다. 이때 전술한 바와 같이 해당 부위를 다 녹여 없애는 것이 아니라, 보호필름(110) 본체의 두께보다 얇은 두께의 박막존(111)이 남도록 한다. 히트블럭(200)은 400~520℃로 가열된 발열체로서, 예컨대 단위 시간 동안 이 히트블럭(200)이 보호필름(110)을 누르는 접촉압력을 변화시키면서 박막존(111)의 두께를 조절할 수 있다. 그리고, 상기 히트블럭(200)의 상기 보호필름(110)과 직접 닿는 접촉돌기(201)는 도 2의 박막존(111)과 같은 형상을 갖는다. 즉, 중앙이 좁고 가장자리로 갈수록 연속적으로 점차 넓어지는 형상의 접촉돌기(201)가 보호필름(110)과 접촉하여 해당 부위를 가열 제거함으로써 그와 같은 형상으로 파여진 박막존(111)이 만들어지게 하는 것이다.

이런 식으로 박막존(111)이 형성되고 나면, 도 3c와 같이 보호필름(110) 본체 위에는 방열판(131)과 쿠션필름(132)을 포함한 부속층(130)을 배치하고, 이 상태에서 디스플레이 장치(100)를 도 3d와 같이 폴딩한다.

이때, 약간의 비틀림에 의해 폴딩부(F)의 가장자리에 큰 응력이 가해질 수도 있지만, 상기와 같이 가장자리가 더 넓게 파인 박막존(111)에 의해 응력이 집중되지 않게 되어, 폴딩부(F)가 구겨지면서 표시패널(120)의 배선이 손상되거나 하는 문제를 방지할 수 있게 된다. 따라서, 배선 손상의 위험을 줄여서 폴딩 동작을 안정화시킬 수 있으며, 결과적으로 제품의 품질과 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

한편, 상기한 실시예에서는 박막존(111)의 형상이 중앙부에서 양측 가장자리로 가면서 연속적으로 점차 넓어지는 것을 예시하였는데, 도 4a 내지 도 4c와 같이 다양한 형상으로 변형하여 사용할 수도 있다.

즉, 도 4a와 같이 중앙부의 동일폭 구간(111a-1)과, 그 동일폭 구간(111a-1)에서 양측 가장자리로 갈수록 연속적으로 점차 넓어지는 더브테일 모양의 확장 구간(111a-2)이 연결된 형상으로 변형할 수 있다.

또는, 도 4b와 같이 동일폭 구간(111b-1)에서 양측 가장자리로 갈수록 연속적으로 점차 넓어지는 확장 구간(111b-2)이 연결되는 모양을 도 4a와 유사하게 갖되, 확장 구간(111b-2)을 반쪽 더브테일 형상으로 구현할 수도 있다.

또는, 도 4c와 같이 중앙부의 동일폭 구간(111c-1)과, 그 동일폭 구간(111c-1) 보다 넓은 확장 구간(111c-2)이 단차를 가지며 연결된 형상으로 변형시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 폴딩 가능한 디스플레이 장치와 그 제조방법에 의하면 보호필름이 제거된 박막존의 형상을 개선하여 폴딩 시 비틀림이 있더라고 폴딩부의 가장자리에 심한 응력이 집중되는 현상을 억제할 수 있으므로 배선 손상의 위험을 효과적으로 방지할 수 있게 되며, 따라서 제품의 품질을 안정화시킬 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 플렉시블 표시패널 110: 보호필름
F: 폴딩부 111: 박막존
120: 표시패널 130: 부속층
131: 방열판 132: 쿠션필름

Claims (20)

1. 박막 트랜지스터, 발광소자, 및 상기 박막 트랜지스터와 상기 발광소자 사이에 개재된 복수의 절연막이 배치된 제1 면과, 상기 제1 면에 반대되는 제2 면을 가지며, 폴딩부의 폴딩축을 따라 폴딩이 가능한 표시패널; 및
   상기 표시패널의 제2 면에 배치되며, 상기 표시패널의 폴딩부 위치에 소정 깊이 파인 박막존이 있는 보호필름;을 포함하되,
   상기 박막존은 상기 폴딩부의 폴딩축을 따라 상기 보호필름의 제1 가장자리로부터 상기 제1 가장자리에 반대되는 제2 가장자리로 연장되며, 상기 보호필름의 중앙부의 폭보다 상기 보호필름의 제1 가장자리의 폭 및 제2 가장자리의 폭이 더 넓으며,
   상기 박막존에는 상기 박막존의 형상에 대응되는 상기 보호필름의 일부가 남아 있는 폴딩 가능한 디스플레이 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 박막존은 중앙부에서 양측 가장자리로 갈수록 연속적으로 점차 넓어지는 형상인 폴딩 가능한 디스플레이 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 박막존은 중앙부의 동일폭 구간과, 그 동일폭 구간에서 양측 가장자리로 갈수록 연속적으로 점차 넓어지는 확장 구간이 연결된 형상인 폴딩 가능한 디스플레이 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 확장 구간은 상기 양측 가장자리로 갈수록 상기 폴딩축의 수직방향의 양쪽으로 넓어지는 폴딩 가능한 디스플레이 장치.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 확장 구간은 상기 양측 가장자리로 갈수록 상기 폴딩축의 수직방향의 한쪽으로만 넓어지는 폴딩 가능한 디스플레이 장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 박막존은 중앙부의 동일폭 구간과, 상기 동일폭 구간의 폭보다 넓은 폭의 확장 구간이 단차를 가지며 연결된 형상인 폴딩 가능한 디스플레이 장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 보호필름 위에 배치된 부속층을 더 포함하는 폴딩 가능한 디스플레이 장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 부속층은 상기 보호필름 위에 위치된 방열판과, 상기 방열판 위에 위치된 쿠션필름을 포함하는 폴딩 가능한 디스플레이 장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   폴딩 시에 상기 보호필름이 내측에 위치하고, 상기 표시패널이 외측에 노출되는 방향으로 폴딩되는 폴딩 가능한 디스플레이 장치.
   
   
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