KR102490861B1 - 백 플레이트 및 이를 포함하는 폴더블 표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 폴딩영역에 대응하며 자성입자를 포함하여 자기장에 의해 모듈러스 값이 가변되는 자기유변 유체층 또는 폴딩영역에 대응하며 자성입자를 포함하여 부피가 가변되는 자기유변 탄성체층을 포함하는 백 플레이트와 이를 포함하는 폴더블 표시장치를 제공한다.
Description
본 발명은 폴더블 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴딩영역에서의 모듈러스 값이 가역적으로 변화되는 백 플레이트 및 이를 포함하는 폴더블 표시장치에 관한 것이다.
사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 유기발광표시장치(Organic Light Emitting display device: OLED) 등과 같은 다양한 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.
유기발광표시장치는, 유기발광층을 사이에 두고 마주하는 양극과 음극을 포함하는 발광다이오드를 필수 구성 요소로 포함하며, 양극과 음극 각각으로부터 주입된 정공과 전자가 유기발광층에서 결합하여 발광함으로써, 영상을 표시하게 된다.
한편, 최근에는 플렉서블 기판을 이용하여 폴딩(folding), 벤딩(bending), 롤링(rolling)이 가능한 표시장치(이하, 폴더블 표시장치)에 대한 요구가 증가하고 있다. 폴더블 표시장치는 접힌 (또는 종이처럼 말려져 있는) 상태로 휴대가 가능하고 펼쳐진 상태에서 영상을 표시하기 때문에, 대화면 표시가 가능하면서 휴대가 용이한 장점을 갖는다.
도 1은 종래 폴더블 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 폴더블 표시장치(1)는 표시패널(10)과, 백 플레이트(20)와, 커버 윈도우(30)를 포함할 수 있다.
표시패널(10)이 발광다이오드패널인 경우, 표시패널(10)은 플렉서블 기판(미도시)과 플렉서블 기판 상에 위치하는 발광다이오드(미도시)와 발광다이오드를 구동시키기 위한 박막트랜지스터(미도시)를 포함할 수 있다.
도시하지 않았으나, 발광다이오드는, 박막트랜지스터에 연결된 양극(anode)과, 양극 상에 형성되는 발광층과, 발광층 상에 형성되는 음극(cathode)을 포함할 수 있다. 또한, 발광다이오드를 덮어 외부의 수분 침투를 방지할 수 있는 인캡슐레이션 필름(encapsulation film)이 형성될 수 있다.
플렉서블 기판 하부에 캐리어 기판(미도시)이 부착된 상태에서 박막트랜지스터 등의 구성 요소를 형성하고 캐리어 기판을 박리(release)시킴으로써, 플렉서블한 표시패널(10)을 얻을 수 있다.
이와 같이 제작된 표시패널(10)에서, 플렉서블 기판이 너무 얇기 때문에, 표시패널(10)을 지지할 수 있는 백 플레이트(20)를 표시패널(10) 하부에 부착한다. 백 플레이트(20)는 접착층에 의해 표시패널(10)에 부착될 수 있다.
커버 윈도우(30)는 표시패널(10)을 외부 충격으로부터 보호하기 위해, 표시패널(10)의 상부에 부착된다. 도시하지 않았으나, 커버 윈도우(30)는 접착층에 의해 상기 표시패널(10)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 커버 윈도우(30)는 강화유리 또는 고경도 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
도 2는 종래 폴더블 표시장치용 백 플레이트의 개략적인 도면이다.
도 2를 참조하면, 백 플레이트(30)는 저강성 물질로 이루어지는 제 1 영역(32)과 고강성 물질로 이루어지며 상기 제 1 영역(32) 양측에 위치하는 제 2 영역(34)을 포함한다.
이때, 표시장치(도 1의 1)는 제 1 영역(32)을 기준으로 하여 폴딩된다. 즉, 백 플레이트(30)는 표시장치(1)의 폴딩 영역에 대응하여 저강성 물질로 이루어지는 제 1 영역(32)을 포함한다.
이에 따라, 폴딩 동작에 의한 스트레스에 의한 백 플레이트의 손상은 저강성 물질로 이루어지는 제 1 영역(32)에 의해 완화되고, 고강성 물질로 이루어지는 제 2 영역(34)에 의해 표시패널(10)이 보호된다.
그런데, 이와 같은 폴더블 표시장치(1)의 경우, 폴딩되지 않은 상태, 즉 표시장치(1)가 평탄한 상태일 경우, 저강성 물질, 즉 연성(soft) 물질로 이루어지는 제 1 영역(32)에 의해 표시장치(1)의 평탄도가 저하된다. 한편, 언폴딩 상태에서 표시장치(1)의 평탄도를 높이기 위해, 제 1 영역(32)의 강성을 높이는 경우 폴딩 특성이 저하된다.
즉, 폴더블 표시장치(1)에서, 폴딩 특성과 표시장치(1)의 평탄도는 트레이드-오프(trade-off) 관계를 갖는다.
본 발명은, 종래 폴더블 표시장치에서 폴딩 특성과 평탄도의 트레이드-오프 관계를 벗어나 폴딩 특성과 평탄도 모두에서 장점을 갖는 폴더블 표시장치를 제공하고자 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 서로 이격되어 있는 제 1 및 제 2 영역과; 상기 제 1 및 제 2 영역 사이에 위치하며 자성 입자를 포함하여 자기장에 의해 모듈러스 값이 가변되는 자기유변 유체층을 포함하는 백 플레이트를 제공한다.
또한, 본 발명은, 연성영역과, 상기 연성영역 양측에 위치하는 제 1 및 제 2 강성영역을 포함하는 상부 플레이트와; 자기장에 의해 부피가 가변되어 상기 연성 영역 또는 상기 제 1 강성영역에 대응하여 위치하는 자기유변 탄성체층과, 상기 제 2 강성영역에 대응하여 위치하며 자기장에 의해 점도가 변화되는 자기유변 유체층과, 상기 자기유변 유체층의 점도 변화에 의해 상기 제 2 강성영역 또는 상기 연성영역에 대응하여 위치하는 피스톤과, 상기 자기유변 탄성체층, 상기 자기유변 유체층, 상기 피스톤을 수용하는 하우징을 포함하는 하부 플레이트를 포함하는 백 플레이트를 제공한다.
또한, 본 발명은, 전술한 백 플레이트와; 상기 백 플레이트 일측에 위치하는 표시 패널을 포함하는 폴더블 표시장치를 제공한다.
본 발명의 백 플레이트는 자기장 인가에 의해 모듈러스 값이 변화되는 자기유변 유체층을 포함함으로써, 백 플레이트의 폴딩 영역의 모듈러스 값이 조절된다. 따라서, 백 플레이트 및 이를 포함하는 폴더블 표시장치의 폴딩 특성과 평탄도를 모두 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 백 플레이트는 자기장에 의해 부피가 변화되는 자기유변 탄성체층과 자기장에 의해 점도(모듈러스 값)가 변화되어 피스톤의 움직임을 조절할 수 있는 자기유변 유체층을 포함함으로써, 백 플레이트의 폴딩 영역의 모듈러스 값이 조절된다. 따라서, 백 플레이트 및 이를 포함하는 폴더블 표시장치의 폴딩 특성과 평탄도를 모두 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 폴더블 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 종래 폴더블 표시장치용 백 플레이트의 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 폴더블 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 표시패널을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5는 백 플레이트를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백 플레이트의 일 부분에 대한 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백 플레이트에서 플레이트의 언폴딩 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백 플레이트의 일 부분에 대한 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 백 플레이트의 일 부분에 대한 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 백 플레이트의 언폴딩 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 종래 폴더블 표시장치용 백 플레이트의 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 폴더블 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 표시패널을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5는 백 플레이트를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백 플레이트의 일 부분에 대한 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백 플레이트에서 플레이트의 언폴딩 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백 플레이트의 일 부분에 대한 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 백 플레이트의 일 부분에 대한 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 백 플레이트의 언폴딩 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
본 발명은, 서로 이격되어 있는 제 1 및 제 2 영역과; 상기 제 1 및 제 2 영역 사이에 위치하며 자성 입자를 포함하여 자기장에 의해 모듈러스 값이 가변되는 자기유변 유체층을 포함하는 백 플레이트를 제공한다.
본 발명의 백 플레이트에 있어서, 상기 자기유변 유체층은 자기장 무인가 상태에서 제 1 모듈러스 값을 갖고 자기장 인가 상태에서 상기 제 1 모듈러스 값보다 큰 제 2 모듈러스 값을 갖는다.
본 발명의 백 플레이트는, 상기 자기유변 유체층을 위한 내부 공간을 갖고 상기 제 1 및 제 2 영역과 연결되는 하우징과; 상기 하우징의 양 단에 위치하는 자기장 유도부를 더 포함한다.
본 발명의 백 플레이트에 있어서, 상기 하우징의 상부면에 위치하고 상기 자기장 유도부에 연결되는 자기장 전달 패턴을 더 포함한다.
본 발명의 백 플레이트에 있어서, 자기장 무인가 상태에서 상기 자기유변 유체층은 균일한 제 1 모듈러스를 갖고, 자기장 인가 상태에서 상기 자기유변 유체층은 제 1 면측 부분에서 상기 제 1 모듈러스 값보다 큰 제 2 모듈러스 값을 갖고 제 2 면측 부분에서 상기 제 2 모듈러스 값보다 작은 제 3 모듈러스 값을 갖는다.
다른 관점에서, 본 발명은, 연성영역과, 상기 연성영역 양측에 위치하는 제 1 및 제 2 강성영역을 포함하는 상부 플레이트와; 자기장에 의해 부피가 가변되어 상기 연성 영역 또는 상기 제 1 강성영역에 대응하여 위치하는 자기유변 탄성체층과, 상기 제 2 강성영역에 대응하여 위치하며 자기장에 의해 점도가 변화되는 자기유변 유체층과, 상기 자기유변 유체층의 점도 변화에 의해 상기 제 2 강성영역 또는 상기 연성영역에 대응하여 위치하는 피스톤과, 상기 자기유변 탄성체층, 상기 자기유변 유체층, 상기 피스톤을 수용하는 하우징을 포함하는 하부 플레이트를 포함하는 백 플레이트를 제공한다.
본 발명의 백 플레이트에 있어서, 상기 하부 플레이트는, 상기 제 1 강성영역에 위치하는 제 1 자기장 유도부와; 상기 제 2 강성영역에 위치하는 제 2 및 제 3 자기장 유도부를 포함하고, 상기 자기유변 탄성체층의 부피는 상기 제 1 자기장 유도부에 의해 가변되며, 상기 제 2 자기장 유도부에 의해 상기 연성영역에 대응된 위치에서 상기 피스톤이 고정되고, 상기 제 3 자기장 유도부에 의해 상기 제 2 강성영역에 대응된 위치에서 상기 피스톤이 고정된다.
본 발명의 백 플레이트에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 자기장 유도부가 오프 상태이고 상기 제 3 자기장 유도부가 온 상태에서, 상기 자기유변 탄성체는 상기 연성영역에 위치하고 상기 피스톤은 상기 제 2 강성영역에 위치하며, 상기 제 1 및 제 2 자기장 유도부가 온 상태이고 상기 제 3 자기장 유도부가 오프 상태에서, 상기 자기유변 탄성체는 상기 제 1 강성영역에 위치하고 상기 피스톤은 상기 연성영역에 위치한다.
또 다른 관점에서, 본 발명은, 전술한 백 플레이트와; 상기 백 플레이트 일측에 위치하는 표시 패널을 포함하는 폴더블 표시장치를 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 폴더블 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 폴더블 표시장치(100)는 표시패널(110)과, 백 플레이트(120)와, 커버 윈도우(130)를 포함한다.
본 발명의 폴더블 표시장치(100)는 적어도 일 방향을 따라 폴딩, 벤딩, 롤링 동작이 가능한 표시장치이고, 벤더블 표시장치, 롤러블 표시장치 또는 플렉서블 표시장치로 지칭될 수도 있다.
폴더블 표시장치(100)에 있어서, 백 플레이트(120)는 표시패널(110)의 배면을 덮으며 표시패널(110)을 보호하고 지지한다. 또한, 커버 윈도우(130)는 표시패널(110)의 전면(前面), 즉 표시면을 덮으며 표시패널(110)을 보호한다.
도시하지 않았으나, 상기 표시패널(110)과 상기 커버 윈도우(130) 사이에는 터치패널이 위치할 수 있다.
표시패널을 설명하기 위한 개략적인 단면도인 도 4를 참조하면, 표시패널(110)은 기판(111)과, 기판(111) 상에 위치하는 박막트랜지스터(Tr)와, 기판(111) 상부에 위치하며 박막트랜지스터(Tr)에 연결되는 발광다이오드(D)를 포함한다.
기판(111)은 플렉서블한 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(111)은 폴리이미드 기판일 수 있다.
기판(111) 상에는 버퍼층(120)이 형성되고, 버퍼층(120) 상에 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 버퍼층(120)은 생략될 수 있다.
버퍼층(120) 상에는 반도체층(122)이 형성된다. 반도체층(122)은 산화물 반도체 물질로 이루어지거나 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다.
반도체층(122)이 산화물 반도체 물질로 이루어질 경우, 반도체층(122) 하부에는 차광패턴(도시하지 않음) 이 형성될 수 있으며, 차광패턴은 반도체층(122)으로 빛이 입사되는 것을 방지하여 반도체층(122)이 빛에 의해 열화되는 것을 방지한다. 이와 달리, 반도체층(122)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 반도체층(122)의 양 가장자리에 불순물이 도핑되어 있을 수 있다.
반도체층(122) 상부에는 절연물질로 이루어진 게이트 절연막(124)이 형성된다. 게이트 절연막(124)은 산화 실리콘 또는 질화 실리콘과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(124) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(131)이 반도체층(122)의 중앙에 대응하여 형성된다.
도 4에서, 게이트 절연막(124)이 기판(111) 전면에 형성되어 있으나, 게이트 절연막(124)은 게이트 전극(131)과 동일한 모양으로 패터닝될 수도 있다.
게이트 전극(131) 상부에는 절연물질로 이루어진 층간 절연막(132)이 형성된다. 층간 절연막(132)은 산화 실리콘이나 질화 실리콘과 같은 무기 절연물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연물질로 형성될 수 있다.
층간 절연막(132)은 반도체층(122)의 양측을 노출하는 제 1 및 제 2 콘택홀(134, 136)을 갖는다. 제 1 및 제 2 콘택홀(134, 136)은 게이트 전극(131)의 양측에 게이트 전극(131)과 이격되어 위치한다.
여기서, 제 1 및 제 2 콘택홀(134, 136)은 게이트 절연막(124) 내에도 형성된다. 이와 달리, 게이트 절연막(124)이 게이트 전극(131)과 동일한 모양으로 패터닝될 경우, 제 1 및 제 2 콘택홀(134, 136)은 층간 절연막(132) 내에만 형성될 수도 있다.
층간 절연막(132) 상에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어지는 소스 전극(140)과 드레인 전극(142)이 형성된다.
소스 전극(140)과 드레인 전극(142)은 상기 게이트 전극(131)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 제 1 및 제 2 콘택홀(134, 136)을 통해 상기 반도체층(122)의 양측과 접촉한다.
반도체층(122)과, 게이트전극(131), 소스 전극(140), 드레인전극(142)은 박막트랜지스터(Tr)를 이루며, 박막트랜지스터(Tr)는 구동 소자(driving element)로 기능한다.
박막트랜지스터(Tr)는 반도체층(120)의 상부에 게이트 전극(131), 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)이 위치하는 코플라나(coplanar) 구조를 가진다.
이와 달리, 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층의 하부에 게이트 전극이 위치하고 반도체층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극이 위치하는 역 스태거드(inverted staggered) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 반도체층은 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다.
도시하지 않았으나, 게이트 배선과 데이터 배선이 서로 교차하여 화소영역을 정의하며, 게이트 배선과 데이터 배선에 연결되는 스위칭 소자가 더 형성된다. 스위칭 소자는 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)에 연결된다.
또한, 파워 배선이 데이터 배선 또는 데이터 배선과 평행하게 이격되어 형성되며, 일 프레임(frame) 동안 구동소자인 박막트랜지스터(Tr)의 게이트전극의 전압을 일정하게 유지되도록 하기 위한 스토리지 캐패시터가 더 구성될 수 있다.
박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(142)을 노출하는 드레인 콘택홀(152)을 갖는 보호층(150)이 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 형성된다.
보호층(150) 상에는 드레인 콘택홀(152)을 통해 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(142)에 연결되는 제 1 전극(160)이 각 화소 영역 별로 분리되어 형성된다. 제 1 전극(160)은 애노드(anode)일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(160)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide, ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide, IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
표시패널(110)이 상부발광 방식인 경우, 제 1 전극(160)의 상부 또는 하부에는 반사전극 또는 반사층이 형성되어 광 효율을 높일 수 있다. 예를 들어, 반사전극 또는 반사층은 은(Ag), 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-palladium-copper: APC) 합금으로 이루어질 수 있다. 제 1 전극(160)은 ITO/Ag/ITO의 삼중층 구조를 가질 수 있다.
표시패널(110)이 상부발광 방식인 경우 기판(111)이 백 플레이트(120)와 마주하고, 표시패널(110)이 하부발광 방식인 경우 기판(111)은 커버 윈도우(130)와 마주한다.
또한, 보호층(150) 상에는 제 1 전극(160)의 가장자리를 덮는 뱅크층(166)이 형성된다. 뱅크층(166)은 화소영역에 대응하여 제 1 전극(160)의 중앙을 노출한다.
제 1 전극(160) 상에는 발광층(162)이 형성된다. 발광층(162)은 발광물질로 이루어지는 발광물질층(emitting material layer)의 단일층 구조일 수 있다. 또한, 발광 효율을 높이기 위해, 발광층(162)은 제 1 전극(160) 상에 순차 적층되는 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transporting layer), 발광물질층, 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다층 구조를 가질 수 있다.
발광물질층은 양자점과 같은 무기발광물질, 또는 인광화합물 또는 형광화합물과 같은 유기발광물질을 포함할 수 있다.
발광층(162)이 형성된 플라스틱 기판(111) 상부로 제 2 전극(164)이 형성된다. 제 2 전극(164)은 표시영역의 전면에 위치하며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어져 캐소드(cathode)로 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 전극(164)은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 알루미늄-마그네슘 합금(AlMg), 마그네슘-은 합금(MgAg) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
제 1 전극(160), 발광층(162) 및 제 2 전극(164)은 발광다이오드(D)를 이룬다.
도시하지 않았으나, 제 2 전극(164) 상에는, 외부 수분이 상기 발광다이오드(D)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름(encapsulation film)이 형성될 수 있다. 인캡슐레이션 필름은 제 1 무기 절연층과, 유기 절연층과 제 2 무기 절연층의 적층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 인캡슐레이션 필름 상에는 외부광 반사를 줄이기 위한 편광판(미도시)이 부착될 수 있다. 예를 들어, 편광판은 원형 편광판일 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 커버 윈도우(130)는 판 형상을 가지며 표시패널(110)의 전면을 덮는다. 커버 윈도우(130)와 표시패널(110) 사이에는 접착층이 위치할 수 있다. 또한, 커버 윈도우(130)와 표시패널(110) 사이에는 터치패널이 위치할 수 있다.
백 플레이트(120)는 판 형상을 가지며 표시패널(110)의 배면을 덮는다. 이와 달리, 백 플레이트(120)는 수평면과 측면을 가져 표시패널(110)의 배면과 측면을 덮을 수도 있다.
도시하지 않았으나, 백 플레이트(120)와 표시패널(110) 사이에는 접착층이 위치할 수 있다.
커버 윈도우(130)와 백 플레이트(120) 각각에는 폴딩 영역이 정의되고 폴더블 표시장치(100)는 폴딩 영역을 중심으로 폴딩/언폴딩된다.
예를 들어, 백 플레이트를 설명하기 위한 개략적인 단면도인 도 5를 참조하면, 백 플레이트(120)는 폴딩 영역(FR)과 폴딩 영역(FR) 양측의 제 1 및 제 2 언폴딩 영역(UFR)을 갖는다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백 플레이트의 일 부분에 대한 개략적인 단면도이다. 도 6은 도 5의 절단선 VI-VI에 따른 단면도로서 백 플레이트의 폴딩 영역을 보여준다.
도 6에 도시된 바와 같이, 백 플레이트(120)의 폴딩영역(FR)은 내부 공간을 제공하고 폴딩 영역(FR) 양 측의 언폴딩 영역(도 5의 UFR)과 연결되는 연성 하우징(210)과, 폴딩 영역(FR)의 양 단에 위치하는 자기장 유도부(220)와, 연성 하우징(210)과 자기장 유도부(220)에 의해 밀폐된 내부 공간에 위치하며 자성 입자(232, magnetic particle)를 포함하는 자기유변 유체층(230, magneto-rheological fluid layer)을 포함한다. 즉, 자기유변 유체층(230)은 제 1 및 제 2 언폴딩 영역(UFR) 사이에 위치한다.
연성 하우징(210)은 폴딩 영역(FR)에서 백 플레이트(120)의 상부면과 하부면을 이룬다. 예를 들어, 연성 하우징(210)은 불소계 고무로 이루어질 수 있다.
자기장 유도부(220)는 폴딩 영역(FR) 양 단에 위치하여 연성 하우징(210) 내부 공간을 밀폐시킨다. 자기장 유도부(220)는 자기장 유도 코일일 수 있다.
도 6에서 연성 하우징(210)의 양 단이 개구(open)되고 자기장 유도부(220)가 연성 하우징(210)의 개구를 막는다. 이와 달리, 연성 하우징(210)이 밀폐된 내부 공간을 갖고, 자기장 유도부(220)가 연성 하우징(210)의 양단에서 측면과 접촉할 수 있다.
자기유변 유체층(230)은 연성 하우징(210) 내부에 위치하며 백 플레이트(120)의 폴딩 영역(FR)에 대응되는 평면적을 갖는다. 자기유변 유체층(230)은 유체에 분산된 자성 입자(232)를 포함한다.
예를 들어, 자성 입자(232)는, 철 입자, 니켈 입자, 코발트 입자, 철-코발트 합금 입자, 철-알루미늄 합금 입자, 철-규소 합금 입자, 철-니켈 합금 입자, 철-바나듐 합금 입자, 철-몰리브덴 합금 입자, 철-크롬 합금 입자, 철-텅스텐 합금 입자, 철-망간 합금 입자, 철-구리 합금 입자, 카보닐 철(carbonyl iron) 입자, 이산화 크롬 입자, 스테인레스 강 입자, 규소 강 입자, 망간-아연 페라이트 입자, 산화크롬 입자, 질화철 입자, 산화철 입자, 탄화철 입자, 페라이트-폴리머 입자, 니켈-아연 페라이트 입자, 페라이트(Fe3O4) 입자 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 자성 입자(232)는 큰 포화자화를 갖는 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 카보닐철 등의 금속 입자인 것이 바람직하다.
자성 입자(232)는 구 형상일 수 있다. 자성 입자(232)는 수 내지 수십 마이크로미터의 크기(직경)를 가질 수 있다.
또한, 유체는, 물, 에탄올, 실리콘 오일, 광유(mineral oil), 캐스터 오일, 유압 오일, 윤활유 오일(lubricant oil), 포화 탄화수소 오일, 불포화 탄화수소 오일, 합성 탄화수소 오일, 시클로파라핀 오일, 에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 에테르, 프로필렌 글리콜, 옥타놀, 머신 오일, 폴리 알파 올레핀(PAO), 트랜스포머 오일(transformer oil), 트랜스포머 인슐레이팅 용액, 할로 카본오일 (Halocarbon oil), 파라핀 오일 (Paraffine oil), 미네랄 오일(mineral oil), 올리브 오일(olive oil), 콘 오일(corn oil), 및 소이빈 오일(soybean oil) 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 자성 입자(232)의 분산 안정성, 요변성(thixotropy), 내마모성, 화학적 안정성, 산화 방지 등을 위해, 자기유변 유체층(230)은 첨가제를 포함할 수 있다. 첨가제는 무기점토, 분산제(dispersants), 계면활성제, 부식방지제, 윤활제, 마모방지 첨가제, 산화방지제, 요변성제(thixotropic agents), 현탁제(suspension agent) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
예를 들어, 무기 점토로는 벤토나이트, 헥토라이트, 몬모릴로나이트 또는 라미나 구조 및 극성 표면을 가진 유사 무기 점토가 이용될 수 있다. 분산제로는 올레인산, 지방산 금속비누, 폴리알코올, 암모늄염, 지방산, 폴리에틸렌 옥사이드, 포스페이트, 포스포네이트 등의 화합물 및 이들의 혼합물이 이용될 수 있다.
계면활성제로는 술포네이트류, 포스페이트 에스테르류, 스테아르 산(stearic acid), 글리세롤 모노올레이트, 솔비탄 세스퀴올레이트(sorbitan sesquioleate), 라우레이트류(laurates), 지방산, 지방족 알코올(fatty alcohols), 불화지방족 폴리머 에스테르류(fluoroaliphatic polymeric esters), 및 티타네이트, 알루미네이트 및 지르코네이트 커플링제가 이용될 수 있다.
부식방지제로는 소듐 나이트라이트, 소듐 나이트레이트, 소듐 벤조에이트, 붕사(borax), 에탄올아민 포스페이트및 이들의 혼합물이 이용될 수 있으며, 마모방지 첨가제로는 이황화몰리브덴, 징크포스페이트, 트리아릴포스페이트, 트리페닐포스포로티오네이트(triphenyl phosphorothionate), 아민포스페이트 및 이들의 혼합물이 이용될 수 있다.
자성 입자(232)는 자기유변 유체층(230) 내에 균일하게 또는 램덤하게 분산되고, 자기유변 유체층(230)은 전체적으로 균일한 모듈러스 값을 갖는다.
이때, 자기유변 유체층(230)은 비교적 낮은 모듈러스 값을 가져 폴딩 영역(FR)은 연성 특성을 갖는다. 즉, 백 플레이트(120)에서, 폴딩 영역(FR)은 언폴딩 영역(UFR)보다 작은 모듈러스 값을 갖는다.
따라서, 백 플레이트(120)를 포함하는 폴더블 표시장치(도 3의 100)는 폴딩 영역(FR)을 기준으로 폴딩된다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 백 플레이트에서 플레이트의 언폴딩 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도인 도 7을 참조하면, 자기장 유도부(220)에 의해 자기유변 유체층(230)에 자기장이 인가되면, 자성 입자(232)가 연성 하우징(210)의 내측면에 인접하게 밀집된다.
즉, 자기유변 유체층(230)의 상부영역(A)에 자성 입자(232)가 밀집되어, 자기유변 유체층(230)은 상부영역(A)에서 제 1 모듈러스 값보다 큰 제 2 모듈러스 값을 갖는다. 한편, 자기유변 유체층(230)의 하부영역(B)은 제 1 모듈러스 값보다 작은 제 2 모듈러스 값을 갖는다. 이때, 표시패널(110)은 자기유변 유체층(230)과 마주하며 배치된다.
다시 말해, 자기유변 유체층(230)은 자기장의 인가/무인가에 따라 모듈러스 값(탄성)이 가변된다.
이러한 자기유변 유체층(230)을 포함하는 백 플레이트(120)는 언폴딩 상태에서 폴딩영역(FR)의 모듈러스 값이 증가하여 높은 평탄도를 구현할 수 있다.
인가되는 자기장의 세기에 따른 폴딩 영역(FR)의 모듈러스 값을 측정하여 표1에 기재하였다.
[표1]
표1에서 보여지는 바와 같이, 자기장 인가에 따라 자기유변 유체층(230)을 포함하는 폴딩 영역(FR)의 모듈러스(shear modulus) 값이 증가한다. 즉, 폴더블 표시장치(100)가 언폴딩 상태를 갖는 경우, 백 플레이트(120)가 폴딩 영역(FR)에서 높은 모듈러스 값을 가져 백 플레이트(120) 및 폴더블 표시장치(100)의 평탄도가 향상된다.
전술한 바와 같이, 종래 폴더블 표시장치에 이용되는 백 플레이트의 경우, 폴딩 영역이 일정하게 낮은 모듈러스 값을 갖기 때문에, 언폴딩 상태에서 백 플레이트(120)의 평탄도가 저하되는 문제가 발생한다.
그러나, 본 발명에서는, 백 플레이트(120)의 폴딩 영역(FR) 모듈러스 값이 가변되기 때문에, 폴딩 상태에서 폴딩 영역(FR)은 낮은 모듈러스 값을 가져 백 플레이트(120)를 포함하는 폴더블 표시장치(100)의 폴딩 특성이 향상되고 언폴딩 상태에서는 자기장 인가에 의해 폴딩 영역(FR)이 높은 제 2 모듈러스 값을 가져 백 플레이트(120)를 포함하는 폴더블 표시장치(100)의 평탄도가 향상된다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백 플레이트의 일 부분에 대한 개략적인 단면도이다. 도 8은 도 5의 절단선 VIII-VIII에 따른 단면도로서 백 플레이트의 폴딩 영역을 보여준다.
도 8에 도시된 바와 같이, 백 플레이트(120)의 폴딩영역(FR)은 내부 공간을 제공하고 폴딩 영역(FR) 양 측의 언폴딩 영역(도 5의 UFR)과 연결되는 연성 하우징(310)과, 폴딩 영역(FR)의 양 단에 위치하는 자기장 유도부(320)와, 연성 하우징(310)과 자기장 유도부(320)에 의해 밀폐된 내부 공간에 위치하며 자성 입자(332)를 포함하는 자기유변 유체층(330)과, 연성 하우징(310) 일면에 부착된 자기장 전달 패턴(340)을 포함한다.
연성 하우징(310)은 폴딩 영역(FR)에서 백 플레이트(120)의 상부면과 하부면을 이룬다. 예를 들어, 연성 하우징(310)은 불소계 고무로 이루어질 수 있다.
자기장 유도부(320)는 폴딩 영역(FR) 양 단에 위치하여 연성 하우징(310) 내부 공간을 밀폐시킨다. 자기장 유도부(320)는 자기장 유도 코일일 수 있다.
자기유변 유체층(330)은 연성 하우징(310) 내부에 위치하며 백 플레이트(120)의 폴딩 영역(FR)에 대응되는 평면적을 갖는다. 자기유변 유체층(330)은 유체에 분산된 자성 입자(332)를 포함한다.
예를 들어, 자성 입자(332)는, 철(Fe) 입자, 니켈(Ni) 입자, 코발트(Co) 입자, 철-코발트 합금 입자, 철-알루미늄 합금 입자, 철-규소 합금 입자, 철-니켈 합금 입자, 철-바나듐 합금 입자, 철-몰리브덴 합금 입자, 철-크롬 합금 입자, 철-텅스텐 합금 입자, 철-망간 합금 입자, 철-구리 합금 입자, 카보닐 철(carbonyl iron) 입자, 이산화 크롬 입자, 스테인레스 강 입자, 규소 강 입자, 망간-아연 페라이트 입자, 산화크롬 입자, 질화철 입자, 산화철 입자, 탄화철 입자, 페라이트-폴리머 입자, 니켈-아연 페라이트 입자, 페라이트(Fe3O4) 입자 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 자성 입자(232)는 큰 포화자화를 갖는 철, 니켈, 코발트, 카보닐철 등의 금속 입자인 것이 바람직하다.
자성 입자(332)는 구 형상일 수 있다. 자성 입자(332)는 수 내지 수십 마이크로미터의 크기(직경)를 가질 수 있다.
또한, 유체는, 물, 에탄올, 실리콘 오일, 광유(mineral oil), 캐스터 오일, 유압 오일, 윤활유 오일(lubricant oil), 포화 탄화수소 오일, 불포화 탄화수소 오일, 합성 탄화수소 오일, 시클로파라핀 오일, 에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 에테르, 프로필렌 글리콜, 옥타놀, 머신 오일, 폴리 알파 올레핀(PAO), 트랜스포머 오일(transformer oil), 트랜스포머 인슐레이팅 용액, 할로 카본오일 (Halocarbon oil), 파라핀 오일 (Paraffine oil), 미네랄 오일(mineral oil), 올리브 오일(olive oil), 콘 오일(corn oil), 및 소이빈 오일(soybean oil) 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 자성 입자(332)의 분산 안정성, 요변성(thixotropy), 내마모성, 화학적 안정성, 산화 방지 등을 위해, 자기유변 유체층(330)은 첨가제를 포함할 수 있다. 첨가제는 무기점토, 분산제(dispersants), 계면활성제, 부식방지제, 윤활제, 마모방지 첨가제, 산화방지제, 요변성제(thixotropic agents), 현탁제(suspension agent) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
자기장 전달 패턴(340)의 끝은 자기장 유도부(320)에 연결되며 연성 하우징(310)을 덮는다. 자기장 전달 패턴(340)은 언폴딩 영역(UFR)과 평탄한 표면을 제공한다.
자기장 전달 패턴(340)은 강자성 특성을 갖는 전도성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 자기장 전달 패턴(340)은 철, 코발트, 니켈 및 이들의 합금 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
자기장이 인가되지 않은 상태에서, 자성 입자(332)는 자기유변 유체층(330) 내에 균일하게 또는 램덤하게 분산되고, 자기유변 유체층(330)은 제 1 모듈러스 값을 갖는다.
이때, 자기유변 유체층(330)은 비교적 낮은 모듈러스 값을 가져 폴딩 영역(FR)은 연성 특성을 갖는다. 즉, 백 플레이트(120)에서, 폴딩 영역(FR)은 언폴딩 영역(UFR)보다 작은 모듈러스 값을 갖는다.
따라서, 백 플레이트(120)를 포함하는 폴더블 표시장치(도 3의 100)는 폴딩 영역(FR)을 기준으로 폴딩된다.
한편, 자기장 유도부(320)가 구동되면 자기장 유도부(320)와 자기장 전달 부재(340)에 의해 연성 하우징(310)의 일면에 균일한 자기장이 인가된다. 따라서, 자기유변 유체층(330)에 자기장이 인가되고, 자성 입자(332)가 연성 하우징(310)의 내측면에 인접하게 밀집된다. 즉, 자성 입자(332)는 자기장 전달 부재(340)에 근접한 영역에 밀집된다.
즉, 자기유변 유체층(330)의 상부영역(A)에 자성 입자(332)가 밀집되어, 자기유변 유체층(330)은 상부영역(A)에서 제 1 모듈러스 값보다 큰 제 2 모듈러스 값을 갖는다. 한편, 자기유변 유체층(330)의 하부영역(B)은 제 1 모듈러스 값보다 작은 제 2 모듈러스 값을 갖는다.
다시 말해, 자기유변 유체층(330)은 자기장의 인가/무인가에 따라 모듈러스 값(탄성)이 가변된다.
이러한 자기유변 유체층(330)을 포함하는 백 플레이트(120)는 언폴딩 상태에서 폴딩영역(FR)의 모듈러스 값이 증가하여 높은 평탄도를 구현할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는, 백 플레이트(120)의 폴딩 영역(FR) 모듈러스 값이 가변되기 때문에, 폴딩 상태에서 폴딩 영역(FR)은 낮은 모듈러스 값을 가져 백 플레이트(120)를 포함하는 폴더블 표시장치(100)의 폴딩 특성이 향상되고 언폴딩 상태에서는 폴딩 영역(FR)이 높은 모듈러스 값을 가져 백 플레이트(120)를 포함하는 폴더블 표시장치(100)의 평탄도가 향상된다.
또한, 자기장 전달 부재(340)에 의해 연성 하우징(310) 표면 전체에 자기장이 인가되므로, 자성 입자(332)의 밀집도를 향상시켜 언폴딩 시 폴딩 영역(FR)의 모듈러스 값이 더 증가된다. 따라서, 백 플레이트(120)를 포함하는 폴더블 표시장치(100)의 평탄도가 더욱 향상된다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 백 플레이트의 일 부분에 대한 개략적인 단면도이다. 도 6은 도 5의 절단선 VI-VI에 따른 단면도로서 폴딩 상태에서의 백 플레이트를 보여준다.
도 9에 도시된 바와 같이, 백 플레이트(120)는, 저강성 물질로 이루어지고 폴딩영역(FR)에 대응되는 연성영역(412)과 고강성 물질로 이루어지고 언폴딩영역(UFR)에 대응하여 연성영역(412) 양측에 위치하는 제 1 및 제 2 강성 영역(414, 416)을 포함하는 상부 플레이트(410)와, 하우징(430), 자기유변 탄성체층(440), 제 1 내지 제 3 자기장 유도부(444, 462, 464), 피스톤(470)을 포함하는 하부 플레이트(420)를 포함한다.
예를 들어, 연성영역(412)은 실리콘 또는 불소계 고무로 이루어질 수 있고, 제 1 및 제 2 강성영역(414, 416)은 엔지니어링 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
하우징(430)은 내부 공간을 제공하며 불소계 고무로 이루어질 수 있다. 하우징(430)은 연성영역(412)과 제 1 및 제 2 강성영역(414, 416) 전체에 대응하는 면적을 갖는다. 하우징(430)은 피스톤(470)의 위치를 제한하고 자기유변 유체층(450)의 밀폐를 위한 공간을 제공하는 돌출부(432)를 포함한다. 즉, 하우징(430)은 제 2 강성영역(416)에서 홀(434)이 형성되도록 돌출부(432)를 갖고, 피스톤(470)은 홀(434)을 관통한다.
자기유변 탄성체층(440)은 연성 하우징(430) 내에 위치하며 제 1 자성 입자(442)를 포함하고 연성영역(412)에 대응된다.
자기유변 탄성체층(440)은 제 1 자성 입자(442)가 분산되어 있는 고체상의 베이스를 포함하며, 자기장 인가에 의해 그 부피가 가변된다.
베이스는 천연 고무 또는 합성 고무일 수 있다. 예를 들어, 베이스는, 불소 고무(fluorocarbon rubber), 우레탄 고무(urethane rubber), 니트릴 고무(nitrile rubber), 에틸렌-프로필렌 고무(ethylene-propylene rubber), 실리콘 고무(silicon rubber), 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber), 변성 스티렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무(butadiene rubber), 변성 부타디엔 고무로 이루어질 수 있다.
자기유변 유체층(450)은 연성 하우징(430) 내에 위치하며 제 2 자성 입자(452)를 포함하고 제 2 강성영역(416)에 대응된다. 자기유변 유체층(450)은 자기장 인가에 의해 점도가 가변된다. 즉, 도 7을 통해 설명한 바와 같이, 자기장에 의해 자기유변 유체층(450) 내 자성 입자(452)가 밀집되면 자기유변 유체층(450)의 점도(모듈러스 값)이 증가한다.
제 2 자성 입자(452)는 유체에 분산된다. 예를 들어, 유체는, 물, 에탄올, 실리콘 오일, 광유(mineral oil), 캐스터 오일, 유압 오일, 윤활유 오일(lubricant oil), 포화 탄화수소 오일, 불포화 탄화수소 오일, 합성 탄화수소 오일, 시클로파라핀 오일, 에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 에테르, 프로필렌 글리콜, 옥타놀, 머신 오일, 폴리 알파 올레핀(PAO), 트랜스포머 오일(transformer oil), 트랜스포머 인슐레이팅 용액, 할로 카본오일 (Halocarbon oil), 파라핀 오일 (Paraffine oil), 미네랄 오일(mineral oil), 올리브 오일(olive oil), 콘 오일(corn oil), 및 소이빈 오일(soybean oil) 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 자성 입자(442, 452) 각각은, 철(Fe) 입자, 니켈(Ni) 입자, 코발트(Co) 입자, 철-코발트 합금 입자, 철-알루미늄 합금 입자, 철-규소 합금 입자, 철-니켈 합금 입자, 철-바나듐 합금 입자, 철-몰리브덴 합금 입자, 철-크롬 합금 입자, 철-텅스텐 합금 입자, 철-망간 합금 입자, 철-구리 합금 입자, 카보닐 철(carbonyl iron) 입자, 이산화 크롬 입자, 스테인레스 강 입자, 규소 강 입자, 망간-아연 페라이트 입자, 산화크롬 입자, 질화철 입자, 산화철 입자, 탄화철 입자, 페라이트-폴리머 입자, 니켈-아연 페라이트 입자, 페라이트(Fe3O4) 입자 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 자성 입자(442, 452) 각각은 구 형상일 수 있다. 제 1 및 제 2 자성 입자(442, 452) 각각은 수 내지 수십 마이크로미터의 크기(직경)를 가질 수 있다.
제 1 자기장 유도부(444)는 제 1 강성영역(414)에 위치하며 자기유변 탄성체층(440)의 일단에 부탁된다. 제 1 자기장 유도부(444)는 자기유변 탄성체층(440)을 구동하는 자기장을 생성한다.
제 2 및 제 3 자기장 유도부(462, 464)는 제 2 강성영역(416)에 서로 이격하며 위치한다. 제 2 및 제 3 자기장 유도부(462, 464)는 자기유변 유체층(450)을 구동하는 자기장을 생성한다. 제 2 자기장 유도부(462)는 피스톤 헤드(472)와 제 3 자기장 유도부(464) 사이에 위치한다.
제 1 내지 제 3 자기장 유도부(444, 462, 464) 각각은 자기장 유도 코일일 수 있다.
피스톤(470)은 피스톤 헤드(472), 피스톤 헤드(472)에 연결된 샤프트(474), 샤프트(474)로부터 분기되는 브릿지(476)를 포함한다. 피스톤(470)의 위치는 자기유변 유체층(450)의 점도 변화에 의해 조절된다.
피스톤 헤드(472)는 자기유변 탄성체층(440)의 두께와 실질적으로 동일한 두께를 갖고 폴딩영역(FR)과 실질적으로 동일한 폭(또는 길이)를 갖는다. 피스톤 헤드(472)의 끝은 자기유변 탄성체층(440)의 타단에 부착될 수 있다.
샤프트(474)는 피스톤 헤드(472)에 연결되며 하우징(430)의 홀(434)을 관통한다. 또한, 브릿지(476)는 샤프트(474)에 연결되며 이로부터 연장되고 제 2 및 제 3 자기장 유도부(462, 464)를 둘러싼다.
이와 같은 백 플레이트(120)의 폴딩 동작에서, 제 1 및 제 2 자기장 유도부(444, 462)는 오프 상태를 갖고 제 3 자기장 유도부(464)는 온 상태를 갖는다. 이 경우, 자기유변 탄성체(440)에는 자기장이 인가되지 않아 자기유변 탄성체(440)는 제 1 부피를 가지면서 상부 플레이트(410)의 연성 영역(412)에 대응된다.
한편, 제 3 자기장 유도부(464)에 의해 자기유변 유체층(450)에 자기장이 인가되고 자기유변 유체층(450)의 점도가 증가한다. 즉, 자기유변 유체층(450) 내 제 2 자성입자(452)가 제 3 자기장 유도부(464)가 존재하는 영역에 밀집되어 부분적으로 점도가 증가한다. 따라서, 피스톤(470)의 위치는 제 2 강성영역(416)에서 고정된다.
이때, 자기유변 탄성체층(440)은 낮은 모듈러스를 가져 백 플레이트(120)의 폴딩 영역(FR)의 폴딩 특성이 향상된다.
한편, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 백 플레이트의 언폴딩 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도인 도 10을 참조하면, 제 1 자기장 유도부(444)가 온되고 제 2 및 제 3 자기장 유도부(462, 464)가 오프되면, 자기유변 탄성체층(440) 내 제 1 자성 입자(442)가 재배열되면서 자기유변 탄성체층(440)은 제 1 부피보다 작은 제 2 부피를 갖게 되고 자기유변 유체층(450)의 점도가 감소하여 피스톤 헤드(472)가 연성영역(412)를 향해 이동한다. 따라서, 자기유변 탄성체층(440)은 제 1 강성영역(414)에 위치하게 되고, 피스톤(470)은 연성영역(412)에 위치하게 된다.
이후, 제 3 자기장 유도부(464)가 온되면 자기유변 유체층(450)의 점도가 증가하여 피스톤 헤드(472)의 위치가 연성영역(412)에 고정된다. 즉, 자기유변 유체층(450) 내 제 2 자성입자(452)가 제 2 자기장 유도부(462)가 존재하는 영역에 밀집되어 부분적으로 점도가 증가한다.
즉, 백 플레이트(120)를 포함하는 폴더블 표시장치(100)가 평탄한 언폴딩 상태에서, 하부 플레이트(420)에는 폴딩 영역(FR)에 대응하여 피스톤 헤드(472)가 위치하기 때문에, 폴딩 영역(FR)에서의 모듈러스 값이 증가한다. 따라서, 백 플레이트(120)와 이를 포함하는 폴더블 표시장치(100)의 평탄도가 향상된다.
한편, 언폴딩 상태에서 폴딩 상태로 전환되는 경우, 제 1 및 제 3 자기장 유도부(444, 464)를 오프시켜 자기유변 탄성체층(440)과 피스톤 헤드(472)를 이동시키고 제 2 자기장 유도부(462)를 온시켜 자기유변 탄성체(440)와 피스톤 헤드(472)를 도 9에서 보여주는 위치로 고정시킨다.
또한, 언폴딩 시 제 1 강성영역(414)에 위치하는 자기유변 탄성체층(440)은 자기장에 의해 모듈러스 값이 증가하기 때문에, 폴딩 영역(UFR)의 강성이 저하되지 않아 백 플레이트(120) 및 폴더블 표시장치(100)의 평탄도가 더욱 향상된다.
자기장과 자성입자 중량비에 따른 자기유변 탄성체의 굽힘 강도(bending force)를 측정하여 아래 표2에 기재하였다. 자성입자의 중량비는 베이스에 대한 중량비이다.
[표2]
표2에서 보여지는 바와 같이, 자성입자의 양(중량비)가 증가할수록 자기유변 탄성체층의 굽힘 강도는 증가한다. 한편, 자기장이 인가된 경우, 자기유변 탄성체층의 굽힘 강도는 자성입자의 양에 따라 더욱 크게 증가한다.
따라서, 제 1 자기장 유도부(444)가 온되어 자기유변 탄성체층(442)의 부피가 감소하고 자기유변 탄성체층(442)이 제 1 강성영역(414)에 위치하는 경우, 제 1 강성영역(414)의 경도가 향상될 수 있다.
자기장 세기에 따른 자기유변 탄성체층의 길이 변화를 측정하여 아래 표3에 기재하였다. 최초 10mm 길이의 자기유변 탄성체층을 이용하였다.
[표3]
표3에서 보여지는 바와 같이, 자기장 세기가 증가함에 따라 자기유변 탄성체층이 길이 감소 정도가 증가함을 알 수 있다.
즉, 백 플레이트(120)에서 제 1 자기장 유도부(444)로부터 자기유변 탄성체층(440)에 자기장이 인가되면 자기유변 탄성체층(440)의 부피가 감소하고 피스톤(470)에 의해 그 위치가 변경될 수 있다.
자기장 세기에 따른 자기유변 유체의 점도 변화를 측정하기 위해, 자기유변 유체에 가압되는 피스톤의 압력을 측정하여 표4에 기재하였다.
[표4]
표4에서 보여지는 바와 같이, 자기장의 세기가 증가함에 따라 피스톤의 압력이 증가한다. 즉, 자기유변 유체층(450)에 자기장이 인가되면 그 점도가 증가하여 피스톤의 위치가 고정될 수 있다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 백 플레이트(120)에서는, 자기장에 따른 자기유변 탄성체(440)의 부피 변화와 자기유변 유체층(450)의 점도 변화에 의해, 백 플레이트(120)의 폴딩 영역(FR)의 모듈러스 값을 가변시킬 수 있다. 따라서, 폴딩 특성과 언폴딩 시의 평탄도를 모두 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 폴더블 표시장치 110: 표시패널
120: 백 플레이트 130: 커버 플레이트
210, 310, 430: 연성 하우징
220, 320, 444, 462, 464: 자기장 유도부
230, 330, 450: 자기유변 유체층 232, 332, 442, 452: 자성 입자
340: 자기장 전달 부재 410: 상부 플레이트
412: 연성영역 414, 416: 강성영역
420: 하부 플레이트 440: 자기유변 탄성체층
470: 피스톤
120: 백 플레이트 130: 커버 플레이트
210, 310, 430: 연성 하우징
220, 320, 444, 462, 464: 자기장 유도부
230, 330, 450: 자기유변 유체층 232, 332, 442, 452: 자성 입자
340: 자기장 전달 부재 410: 상부 플레이트
412: 연성영역 414, 416: 강성영역
420: 하부 플레이트 440: 자기유변 탄성체층
470: 피스톤
Claims (11)
- 서로 이격되어 있는 제 1 및 제 2 영역과;
상기 제 1 및 제 2 영역 사이에 위치하며 자성 입자를 포함하여 자기장에 의해 모듈러스 값이 가변되는 자기유변 유체층을 포함하며,
자기장 무인가 상태에서 상기 자기유변 유체층은 균일한 제 1 모듈러스를 갖고,
자기장 인가 상태에서 상기 자기유변 유체층은 제 1 면측 부분에서 상기 제 1 모듈러스 값보다 큰 제 2 모듈러스 값을 갖고 제 2 면측 부분에서 상기 제 2 모듈러스 값보다 작은 제 3 모듈러스 값을 갖는 백 플레이트.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 자기유변 유체층을 위한 내부 공간을 갖고 상기 제 1 및 제 2 영역과 연결되는 하우징과;
상기 하우징의 양 단에 위치하는 자기장 유도부를 더 포함하는 백 플레이트.
- 제 3 항에 있어서,
상기 하우징의 상부면에 위치하고 상기 자기장 유도부에 연결되는 자기장 전달 패턴을 더 포함하는 백 플레이트.
- 삭제
- 연성영역과, 상기 연성영역 양측에 위치하는 제 1 및 제 2 강성영역을 포함하는 상부 플레이트와;
자기장에 의해 부피가 가변되어 상기 연성 영역 또는 상기 제 1 강성영역에 대응하여 위치하는 자기유변 탄성체층과, 상기 제 2 강성영역에 대응하여 위치하며 자기장에 의해 점도가 변화되는 자기유변 유체층과, 상기 자기유변 유체층의 점도 변화에 의해 상기 제 2 강성영역 또는 상기 연성영역에 대응하여 위치하는 피스톤과, 상기 자기유변 탄성체층, 상기 자기유변 유체층, 상기 피스톤을 수용하는 하우징을 포함하는 하부 플레이트
를 포함하는 백 플레이트.
- 제 6 항에 있어서,
상기 하부 플레이트는,
상기 제 1 강성영역에 위치하는 제 1 자기장 유도부와;
상기 제 2 강성영역에 위치하는 제 2 및 제 3 자기장 유도부를 포함하고,
상기 자기유변 탄성체층의 부피는 상기 제 1 자기장 유도부에 의해 가변되며,
상기 제 2 자기장 유도부에 의해 상기 연성영역에 대응된 위치에서 상기 피스톤이 고정되고,
상기 제 3 자기장 유도부에 의해 상기 제 2 강성영역에 대응된 위치에서 상기 피스톤이 고정되는 백 플레이트.
- 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 자기장 유도부가 오프 상태이고 상기 제 3 자기장 유도부가 온 상태에서, 상기 자기유변 탄성체는 상기 연성영역에 위치하고 상기 피스톤은 상기 제 2 강성영역에 위치하며,
상기 제 1 및 제 2 자기장 유도부가 온 상태이고 상기 제 3 자기장 유도부가 오프 상태에서, 상기 자기유변 탄성체는 상기 제 1 강성영역에 위치하고 상기 피스톤은 상기 연성영역에 위치하는 백 플레이트.
- 제 1 항 또는 제 8 항 중 어느 하나의 백 플레이트와;
상기 백 플레이트 일측에 위치하는 표시 패널
을 포함하는 폴더블 표시장치. - 서로 이격되어 있는 제 1 및 제 2 영역과;
상기 제 1 및 제 2 영역 사이에 위치하는 제 3 영역과;
자성 입자를 포함하여 자기장에 의해 모듈러스 값이 가변되는 자기유변 유체층을 포함하며,
상기 자기유변 유체층은 상기 제 1 및 제 2 영역을 제외한 상기 제 3 영역 내에만 머무르고,
자기장 무인가 상태에서 상기 자기유변 유체층은 제 1 모듈러스를 갖고,
자기장 인가 상태에서 상기 자기유변 유체층은 제 1 면측 부분에서 상기 제 1 모듈러스 값보다 큰 제 2 모듈러스 값을 갖고 제 2 면측 부분에서 상기 제 2 모듈러스 값보다 작은 제 3 모듈러스 값을 갖는 백 플레이트.
- 삭제
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