KR102493587B1 - 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 표시 장치는
플렉서블 기판, 복수의 도전성 라인, 박막 트랜지스터 및 유기발광 소자
를 포함하고, 상기 도전성 라인은 벤딩 또는 권취시 받는 스트레인에 따른 폭 및 두께를 갖는다.

Description

표시장치{DISPLAY AND DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시장치에 관한 것이다.
최근 휘어질 수 있는 플렉시블(flexible) 표시 장치가 개발되고 있다. 이러한 플렉시블 표시 장치는 접히거나 만곡된 형태로 사용될 수 있어 다양한 분야에 활용될 수 있다. 플렉시블 표시 장치는 플렉시블 기판 상에 표시 소자를 배치한 것이다.
플렉시블 표시 장치에 적용될 수 있는 표시 소자로 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diode, OLED), 액정 표시(Liquid Crystal Display, LCD) 소자, 및 전기 영동 표시(Electrophoretic Display, EPD) 소자 등이 있다. 이 중 유기 발광 소자는 박막 형태의 적층 구조로 제조될 수 있기 때문에 뛰어난 유연성을 갖고 있어 플렉시블 표시 장치의 표시 소자로 각광받고 있다.
플렉시블 표시 장치는 휘어지는 정도에 따라 두루마리처럼 말 수 있는 롤러블(rollable) 표시 장치, 종이처럼 접을 수 있는 폴더블(foldable) 표시 장치, 및 크기를 늘렸다 줄였다 할 수 있는 스트레처블(stretchable) 표시 장치 등으로 분류된다.
이와 같은 플렉시블 표시 장치는 기판, 기판 위에 형성되는 각종 절연층 및 도전성 물질로 형성되는 배선 등을 포함하며, 플렉시블 표시 장치는 휘어지는 동작 등이 반복됨에 따라 플렉시블 표시 장치 내에 포함된 도전성 라인들은 스트레인을 받는다.
본 발명의 일 실시예는 벤딩 또는 권취시 발생하는 스트레인을 고려한, 표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는, 플렉서블 기판; 플렉서블 기판 상에 배치되는 복수의 도전성 라인; 상기 복수의 도전성 라인에 연결된 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터에 연결된 유기발광 소자를 포함하고, 상기 도전성 라인은 상기 플렉서블 기판 중 큰 곡률을 갖는 영역일수록 더 큰 폭 또는 두께를 갖는다.
상기 도전성 라인은 상기 플렉서블 기판 중 큰 스트레인을 갖는 영역일수록 더 큰 폭 또는 두께를 갖는다.
상기 스트레인은 0.2 내지 3 % 범위를 갖는다.
상기 도전성 라인의 폭 및 두께 중 적어도 하나는 0.2% 내지 3% 범위의 편차를 갖는다.
상기 도전성 라인은 게이트 라인, 데이터 라인 및 공통 전원 라인을 포함한다.
상기 표시장치는 상기 표시패널 상에 배치되는 터치 센서 유닛을 더 포함하고, 상기 터치 센서 유닛은, 복수의 제1 센싱 전극과 복수의 제2 센싱 전극; 및 상기 제1 센싱 전극과 제2 센싱 전극을 연결하는 제1 연결 라인 및 제2 연결라인을 포함한다.
상기 제1 연결 라인 및 제2 연결라인은 상기 플렉서블 기판 중 큰 곡률을 갖는 영역일수록 더 큰 폭 또는 두께를 갖는다.
상기 제1 센싱 전극과 제2 센싱 전극은 상기 플렉서블 기판 중 큰 곡률을 갖는 영역일수록 더 큰 폭을 갖는다.
상기 제1 연결 라인 및 제2 연결라인의 폭 및 두께 중 적어도 하나는 0.2% 내지 3% 범위의 편차를 갖는다.
상기 제1 센싱 전극과 제2 센싱 전극의 폭은 0.2% 내지 3% 범위의 편차를 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치는, 영상을 표시하는 플렉서블 표시패널; 상기 플렉서블 표시패널이 권취되어 출입구를 통해 인입 또는 인출되는 하우징; 및 상기 플렉서블 표시패널의 권취축의 타측에 배치되고, 상기 출입구의 면적보다 크게 형성된 스토퍼를 포함한다.
상기 플렉서블 표시패널은, 플렉서블 기판; 플렉서블 기판 상에 배치되는 복수의 도전성 라인; 상기 복수의 도전성 라인에 연결된 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터에 연결된 유기발광 소자를 포함하고, 상기 도전성 라인은 스토퍼측에서 권취축으로 갈수록 더 큰 폭 또는 두께를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널 및 표시장치는 벤딩 또는 권취시 발생하는 스트레인을 고려하여 전압 강하를 방지하는 도전성 라인을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에서 전개된 표시패널을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에서 귄취된 플렉서블 표시패널을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 A를 확대한 평면도이다.
도 4는 도 3의 D-D'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 표시 패널에서 1회 권취되는 영역을 각각 구분하여 표시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 수납모드시의 스트레인을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 저항값을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 라인을 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도전성 라인을 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치센서를 포함하는 표시장치의 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치센서의 평면도이다.
도 12는 도 11의 B를 확대한 확대도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치센서를 나타내는 평면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시패널을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 접은 상태의 사시도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 도전성 라인을 나타내는 평면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에서 전개된 표시패널을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에서 귄취된 플렉서블 표시패널을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 1의 A를 확대한 평면도이다. 도 4는 도 3의 D-D'선을 따라 절단한 단면도이다. 도 5는 본 발명에 따른 표시 패널에서 1회 권취되는 영역을 각각 구분하여 표시한 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(10)는 플렉서블 표시패널(100), 하우징(300) 및 스토퍼(500)를 더 포함한다.
플렉서블 표시패널(100)은 표시장치에서 처리되는 이미지(image)를 표시한다. 예를 들어, 표시장치가 휴대폰 등의 이동 단말기일 경우, 통화와 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface) 등의 이미지를 표시할 수 있다. 플렉서블 표시패널(100)은 액정(liquid crystal) 또는 유기 발광 소자(organic light emitting diode) 등을 사이에 두고 상호 대향하는 플렉서블한 기판 또는 필름 등을 포함할 수 있다.
플렉서블 표시패널(100)은 투명형 또는 광투과형으로 구성될 수 있다. 플렉서블 표시패널(100)은 제어부(미도시)와 연결되어 있으며, 제어부로부터 전송된 신호에 의해 이미지를 표시한다.
플렉서블 표시패널(100)은 플렉서블(Flexibel)한 특성을 가지고 있으며, 하우징(300)의 내부로 출입(出入)된다. 플렉서블 표시패널(100)은 하우징 내로 권취되거나, 하우징(300) 외부로 전개될 수 있다.
한편, 플렉서블 표시패널(100)은 초기 응력(prestress)을 가질 수 있다. 이에 따라, 플렉서블 표시패널(100)에 외력이 인가되지 않으면, 플렉서블 표시패널(100)은 권취되어 있는 상태를 유지한다. 플렉서블 표시패널(100)에 외력이 인가되면 플렉서블 표시패널(100)은 전개되고 외력이 제거되면 플렉서블 표시패널(100)은 권취된 상태로 복귀한다.
하우징(300)은 플렉서블 표시패널(100)의 일단을 지지하며, 플렉서블 표시패널(100)의 표시 면적이 가변적으로 노출되도록 플렉서블 표시패널(100)을 내부로 출입시킨다. 하우징(300)은 플렉서블 표시패널(100)을 삽입하기 위한 출입구(310)를 구비한다.
스토퍼(500)는 플렉서블 표시패널(100)이 케이스(300) 내부로 완전히 감겨 들어가지 않도록 플렉서블 표시패널(100) 일단에 배치된다. 스토퍼(500)는 케이스(300)의 출입구(310)의 면적보다 크게 형성된다.
설명의 편의상, 플렉서블 표시패널(100)이 수납되어 권취된 경우를 수납모드라고 정의한다. 또한, 플렉서블 표시패널(100)이 전개되어 영상을 표시하는 경우를 전개모드라고 정의한다.
상기와 같이 표시장치를 구성할 경우, 표시장치는 수납모드와 전개모드로 변형이 가능하고 크기를 줄일 수 있다.
플렉서블 표시패널(100)은 복수의 화소(pixel)를 포함한다. 플렉서블 표시패널(100)의 한 화소에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 표시장치가 유기 발광 표시 장치인 경우를 예를 들어 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 표시 영역의 각 화소에 두 개의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(10, 20)와 하나의 축전 소자(capacitor)(80)를 구비하는 2Tr-1Cap 구조의 능동 구동(active matrix, AM)형 유기 발광 표시 장치를 도시하고 있으나, 본 발명 및 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서 유기 발광 표시 장치는 하나의 화소에 셋 이상의 트랜지스터와 둘 이상의 축전 소자를 구비할 수 있으며, 별도의 배선이 더 형성되어 다양한 구조를 가질 수 있다. 여기서, 화소는 화상을 표시하는 최소 단위를 말하며, 표시 영역은 복수의 화소들을 통해 화상을 표시한다.
여기서, 각 화소는 게이트 라인(151), 데이터 라인(171) 및 공통 전원 라인(172)을 경계로 정의될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
유기 발광 소자(70)는, 제1 전극(710)과, 이 제1 전극(710) 상에 형성된 유기 발광층(720)과, 이 유기 발광층(720) 상에 형성된 제2 전극(730)을 포함한다. 여기서, 제1 전극(710)은 각 화소마다 하나 이상씩 형성되므로 제1 기판(111)은 서로 이격된 복수의 제1 전극들(710)을 가진다.
여기서 제1 전극(710)이 정공 주입 전극인 양극(애노드)이며, 제2 전극(730)이 전자 주입 전극인 음극(캐소드)이 된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 유기 발광 표시 장치의 구동 방법에 따라 제1 전극(710)이 음극이 되고, 제2 전극(730)이 양극이 될 수도 있다. 또한, 제1 전극(710)은 화소 전극이고, 제2 전극(730)은 공통 전극이다.
유기 발광층(720)에 주입된 정공과 전자가 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발광이 이루어진다.
축전 소자(80)는 절연층(160)을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 유지전극(158, 178)을 포함한다. 여기서, 절연층(160)은 유전체가 된다. 축전 소자(80)에 축적된 전하와 한 쌍의 유지전극(158, 178) 사이의 전압에 의해 축전 용량이 결정된다.
스위칭 박막 트랜지스터(10)는, 스위칭 반도체층(131), 스위칭 게이트 전극(152), 스위칭 소스 전극(173), 및 스위칭 드레인 전극(174)을 포함한다. 구동 박막 트랜지스터(20)는 구동 반도체층(132), 구동 게이트 전극(155), 구동 소스 전극(176), 및 구동 드레인 전극(177)을 포함한다.
스위칭 박막 트랜지스터(10)는 발광시키고자 하는 화소를 선택하는 스위칭 소자로 사용된다. 스위칭 게이트 전극(152)은 게이트 라인(151)에 연결되고, 스위칭 소스 전극(173)은 데이터 라인(171)에 연결된다. 스위칭 드레인 전극(174)는 스위칭 소스 전극(173)으로부터 이격 배치되며 제1유지전극(158)과 연결된다.
구동 박막 트랜지스터(20)는 선택된 화소 내의 유기 발광 소자(70)의 유기 발광층(720)을 발광시키기 위한 구동 전원을 제1 전극(710)에 인가한다. 구동 게이트 전극(155)은 스위칭 드레인 전극(174)과 연결된 제1유지전극(158)에 연결된다. 구동 소스 전극(176) 및 제2유지전극(178)은 각각 공통 전원 라인(172)에 연결된다.
구동 드레인 전극(177)이 드레인 접촉구멍(contact hole)(181)을 통해 유기 발광 소자(70)의 제1 전극(710)에 연결된다.
이와 같은 구조에 의하여, 스위칭 박막 트랜지스터(10)는 게이트 라인(151)에 인가되는 게이트 전압에 의해 작동하여 데이터 라인(171)에 인가되는 데이터 전압을 구동 박막 트랜지스터(20)로 전달하는 역할을 한다.
공통 전원 라인(172)으로부터 구동 박막 트랜지스터(20)에 인가되는 공통 전압과 스윙칭 박막 트랜지스터(10)로부터 전달된 데이터 전압의 차에 해당하는 전압이 축전 소자(80)에 저장되고, 축전 소자(80)에 저장된 전압에 대응하는 전류가 구동 박막 트랜지스터(20)를 통해 유기 발광 소자(70)로 흘러 유기 발광 소자(70)가 발광한다.
도 4에 유기 발광 소자(70), 구동 박막 트랜지스터(20), 축전 소자(80), 데이터 라인(171) 및 공통 전원 라인(172)이 도시되어 있으므로, 이를 중심으로 설명한다. 스위칭 박막 트랜지스터(10)의 스위칭 반도체층(131), 스위칭 게이트 전극(152), 스위칭 소스 및 드레인 전극(173, 174)은 각기 구동 박막 트랜지스터(20)의 구동 반도체층(132), 구동 게이트 전극(155), 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177)과 동일한 적층 구조를 가지므로 이에 대한 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 제1 기판(111)은 유연성 재료로 만들어질 수 있다. 이러한 유연성 재료로 플라스틱 물질이 있다. 구체적으로, 플렉시블 기판(310)은 캡톤(kapton), 폴리에테르술폰(polyethersulphone, PES), 폴리카보네이트(polycarbonate: PC), 폴리이미드(polyimide: PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate: PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAR) 및 섬유 강화 플라스틱(fiber reinforced plastic: FRP) 등으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나로 만들어질 수 있다. 이 중, 폴리이미드(PI)는 내열성이 뛰어나 고온 공정을 거쳐야 하는 플렉시블 기판(310)의 소재로 적합하다.
또한, 제1 기판(111)은 5㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖는다. 제1 기판(111)이 5㎛ 미만의 두께를 가지면, 제1 기판(111)이 유기 발광 소자(70)를 안정적으로 지지하기 어렵다. 반면, 제1 기판(111)이 200㎛이상의 두께를 가지면 유연성이 저하될 수 있다.
제1 기판(111) 위에 버퍼층(120)이 형성된다. 버퍼층(120)은 불순 원소의 침투를 방지하며 표면을 평탄화하는 역할을 하는 것으로, 이 역할을 수행할 수 있는 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 일례로, 버퍼층(120)은 실리콘 나이트라이드(SiNx), 실리콘옥사이드(SiO2), 실리콘옥시나이트라이드(SiOxNy)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
구동 반도체층(132)이 버퍼층(120) 위에 형성된다. 구동 반도체층(132)은 다결정 실리콘, 비정질 실리콘 및 산화물 반도체로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나인 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 구동 반도체층(132)은 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역(135)과, 채널 영역(135)의 양 옆으로 p+ 도핑되어 형성된 소스 영역(136) 및 드레인 영역(137)을 포함한다. 이 때, 도핑되는 이온 물질은 붕소(B)와 같은 P형 불순물이며, 주로 B2H6이 사용된다. 여기서, 이러한 불순물은 박막 트랜지스터의 종류에 따라 달라진다.
게이트 절연막(140)이 구동 반도체층(132) 위에 배치된다. 게이트 절연막(140) 위에 구동 게이트 전극(155), 게이트 라인(도 9의 참조부호 151), 제1 유지전극(158)이 형성된다. 이때, 구동 게이트 전극(155)은 구동 반도체층(132)의 적어도 일부, 구체적으로 채널 영역(135)과 중첩 형성된다. 구동 게이트 전극(155)은 구동 반도체층(132)을 형성하는 과정에서 구동 반도체층(132)의 소스 영역(136)과 드레인 영역(137)에 불순물을 도핑할 때 채널 영역(135)에 불순물이 도핑되는 것을 차단하는 역할을 한다.
게이트 전극(155)과 제1유지 전극(158)은 서로 동일한 층에 위치하며, 실질적으로 동일한 금속 물질로 형성된다. 이때, 금속 물질은 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 및 텅스텐(W)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.
게이트 절연막(140) 상에 구동 게이트 전극(155)을 덮는 절연층(160)이 형성된다. 상기 절연층(160)은 층간 절연층일 수 있다. 절연층(160)은 게이트 절연막(140)과 마찬가지로 실리콘나이트라이드 또는 실리콘옥사이드 등으로 형성될 수 있다.
표시 영역(DA)에 절연층(160) 위에 구동 소스 전극(176) 및 구동 드레인 전극(177), 데이터 라인(171), 공통 전원 라인(172), 제2 유지전극(178)이 형성된다. 구동 소스 전극(176) 및 구동 드레인 전극(177)은 접촉구멍을 통해 구동 반도체층(132)의 소스 영역 및 드레인 영역과 각각 연결된다.
절연층(160) 상에 구동 소스 전극(176), 구동 드레인 전극(177) 등을 덮는 보호막(180)이 형성된다. 보호막(180)은 폴리아크릴계, 폴리이미드계 등과 같은 유기물로 이루어질 수 있다.
보호막(180)은 구동 드레인 전극(177)을 드러내는 드레인 접촉구멍(181)을 구비한다.
보호막(180) 위에 제1 전극(710)이 형성되고, 이 제1 전극(710)은 보호막(180)의 드레인 접촉구멍(181)을 통해 구동 드레인 전극(177)에 연결된다.
보호막(180)에 제1 전극(710)을 덮는 화소 정의막(190)이 형성된다. 이 화소 정의막(190)은 제1 전극(710)을 드러내는 개구부(199)를 구비한다.
즉, 제1 전극(710)은 화소 정의막(190)의 개구부(199)에 대응하도록 배치된다. 화소 정의막(190)의 개구부(199) 내에서 제1 전극(710) 위에 유기 발광층(720)이 형성되고, 화소 정의막(190) 및 유기 발광층(720) 상에 제2 전극(730)이 형성된다.
이와 같이, 제1 전극(710), 유기 발광층(720), 및 제2 전극(730)을 포함하는 유기 발광 소자(70)가 형성된다.
제1 전극(710)과 제2 전극(730) 중 어느 하나는 투명한 도전성 물질로 형성되고 다른 하나는 반투과형 또는 반사형 도전성 물질로 형성될 수 있다. 제1 전극(710) 및 제2 전극(730)을 형성하는 물질의 종류에 따라, 유기 발광 표시 장치(900)는 전면 발광형, 배면 발광형 또는 양면 발광형이 될 수 있다.
박막 봉지층(40) 형성 전 유기발광소자(70)를 보호하고, 아울러 박막 봉지층(40) 형성과정에서 유기발광소자(70)가 손상되는 것을 방지하기 위하여, 제2 전극(730) 상에 캐핑층(capping layer; 30)을 배치 한다. 물론, 캐핑층(30)은 생략 가능하고, 캐핑층(30) 대신 박막 봉지층(40)의 유기막(42)이 배치될 수 있다.
캐핑층(30)은 단일층으로 구성되나 2개 이상의 복층으로 형성될 수도 있다. 캐핑층(30)은 수분 또는 산소 차단 특성을 가질 수도 있다.
캐핑층(30) 상에 박막 봉지층(40)이 형성된다. 박막 봉지층(40)은 유기발광소자(70) 위에 직접 형성되어 구동 회로부와 유기 발광 소자를 밀봉시킨다.
박막 봉지층(40)은 서로 하나씩 교대로 적층되는 2개 이상의 무기막들(41)과 2개 이상의 유기막들(42)로 이루어진다. 도 10 에서 3개의 무기막(41)과 2개의 유기막(42)이 하나씩 교대로 적층되어 박막 봉지층(40)을 구성하는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 무기막(41)과 유기막(42)의 개수는 도시한 예에 한정되지 않는다.
무기막(41)은 플렉서블 표시패널을 향한 수분과 산소의 침투를 억제하는 기능을 하고, 유기막(42)은 무기막(41)의 내부 스트레스를 완화시키거나 무기막(41)의 미세 크랙 및 핀홀 등을 채우는 기능을 한다.
도 3과 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 플렉서블 표시패널(100)은 게이트 라인(151), 데이터 라인(171) 및 공통 전원 라인(172)을 포함하는 도전성 라인들을 포함한다.
도 5는 본 발명에 따른 표시 패널에서 1회 권취되는 영역을 각각 구분하여 표시한 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 표시패널(100)은 가상의 권취축(RS)을 한바퀴 감는 1사이클의 단위 영역(CR1, Cr2, …,CRi)들로 구획된다.
1사이클의 단위 영역 (CR1, Cr2, …,CRi)들의 폭은 권취축(RS)에서 멀어질수록 증가한다. 표시패널(100)의 곡률반경은 권취축(RS)에서 멀어질수록 증가하고, 권취축(RS)에 가까워질수록 감소한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치가 수납모드인 경우 권취축에서 스토퍼를 향하여 측정된 플렉서블 표시 패널의 면상 거리와 스트레인의 관계를 나타낸 그래프이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 도전성 라인의 저항을 나타낸 그래프이다.
도 6과 도 7을 참조하면, 표시장치가 수납모드인 경우, 표시 패널이 표시장치의 권취축에 가까워질수록 더 큰 스트레인을 받고, 더 큰 저항을 갖는 것을 알 수 있다. 도전성 라인의 저항이 커질수록, 표시패널에 인가된 전압이 IR 강하에 의하여 더 크게 떨어진다.
따라서, 스트레인의 발생에 따른 저항값의 변경값을 고려하여, 도전성 라인의 선폭 또는 두께를 설계할 필요가 있다.
도전성 라인의 선폭은 마스크 패턴을 통해 조절가능하고, 두께의 경우 하프톤 마스크(Halftone Mask)를 사용하여 조절가능하다.
표시패널의 적층구조, 두께 그리고 곡률 반경 및 도전성 라인의 종류에 따라 스트레인 분포는 달라진다. 예를 들어, 권취축에 인접한 표시 패널은 1사이클 단위 영역당 1~3% 범위의 스트레인을 받고, 스토퍼에 인접한 표시 패널의 최외각부는 1 사이클 단위 영역당 0.2~0.5% 범위의 스트레인을 받는다. 이에 따라, 도전성 라인은 표시패널 상에 배치된 위치에 따라 0.2 내지 3 % 범위의 스트레인을 받는다.
스트레인에 따른 금속의 저항 변화량은 수학식1과 수학식2를 통해 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112018003867164-pat00001
,
Figure 112018003867164-pat00002
[수학식 2]
Figure 112018003867164-pat00003
수학식 1를 참조하면, 표시패널의 도전성 라인에 인가되는 스트레인은 저항(R)의 변화율에 비례함을 알 수 있다.
수학식 2는 스트레인과 저항의 관계를 나타내는 게이지율을 구하는 공식이다.
수학식 2를 참고하면, 게이지율(GF)은 단위변형당 저항변화율로서, υ는 프아송 비이고, 1+2v는 저항체의 기하학적 변형에 의한 영향이며,
Figure 112018003867164-pat00004
는 고유저항 재료의 물성의 변화에 의한 영향을 나타낸다. 일반적인 금속의 GF는 2~5이다.
수학식 1과 수학식2를 통해 스트레인에 따른 도전성 라인의 저항의 변화율을 계산할 수 있다. 이와 같은 계산값에 따라, △R 을 계산할 수 있고 이에 따라 도전성 라인의 선폭 또는 두께 중 어느 하나 이상을 조절할 수 있다.
표 1은 두께가 500 ㎛ 이고 14 인치 표시패널의 수납모드에서 사이클 증가에 따른 원주율 및 최종 곡률 반경의 값을 보여주고, 표 2는 두께가 500 ㎛ 이고 14 인치 패널의 수납모드에서 사이클 주기와 도전성 라인의 스트레인 변화를 보여준다.
표 2는 표 1의 표시패널의 사이클 증가에 따른 금속 배선에서 스트레인(strain) 변화를 보여준다. 이 때 금속 배선은 패널의 중립면으로부터의 거리(d)는 10㎛ 이다.
Figure 112018003867164-pat00005
표 1을 참조하면, 표시패널1, 표시패널2, 표시패널 3의 최종 곡률 반경이 각각 7.5mm, 8mm(R2), 9mm(R3)이다. 표시패널1, 표시패널2, 표시패널 3의 권취 횟수는 각각 13회(13 사이클), 10회(10 사이클), 8회(8 사이클)이다. 표시패널1, 표시패널2, 표시패널 3의 1 사이클의 단위 영역의 길이는 각각 7.85 mm, 48.67 mm, 32.97mm이다.
이를 통해 표시패널의 최종 곡률 반경을 조금만 변경하여도 1사이클의 단위영역의 길이는 크게 변하는 것을 알 수 있다.
Figure 112018003867164-pat00006
표 2를 참조하면, 표시패널1의 13 사이클의 도전성 라인의 스트레인은 0.14%이고, 표시패널1의 12 사이클의 도전성 라인의 스트레인은 0.15%이고, 표시패널1의 11 사이클의 도전성 라인의 스트레인은 0.17%이고, 1 사이클의 도전성 라인의 스트레인은 1%이다.
이를 통해, 사이클이 작아질수록 즉, 권취축에 가까울수록 도전성 라인의 스트레인이 커지는 것을 알 수 있다.
또한, 표시패널의 최종 곡률을 조금만 줄여도 1사이클의 스트레인은 크게 변하는 것을 알 수 있다.
각 사이클에서 도전성 라인의 스트레인은
Figure 112018003867164-pat00007
이 된다.
이때의 d 는 표시패널에서 도전성 라인까지의 거리이고, R은 최초 싸이클의 곡률 반경이며, n은 권취 횟수(사이클 수)이고, t는 표시패널의 두께가 된다.
이 수식에서 알 수 있는 바와 같이, 도전성 라인의 스트레인은 최초 곡률 반경이 커질수록 작아지고, 표시패널의 두께가 두꺼울수록 작아짐을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 라인을 나타내는 평면도이다.
도 1 내지 도 7을 참고하여 설명한 바와 같이, 플렉서블 표시 패널의 도전성 라인은 스토퍼측에서 권취축으로 갈수록 더 큰 폭 또는 두께를 갖는다.
도전성 라인(CL1)의 폭 및 두께 중 적어도 하나는 0.2% 내지 3% 범위의 편차를 갖는다.
도 8은 RS에서 멀어질수록 스트레인이 감소하고 있는 경우, 도전성 라인의 폭이 RS에서 멀어질수록 점차적으로 감소하고 있는 것을 보여준다.
도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도전성 라인을 나타내는 평면도이다.
도 9는 RS에서 타단으로 갈수록 스트레인이 감소하고 있는 경우, 도전성 라인의 폭이 RS에서 타단으로 갈수록 단계적으로 감소하고 있는 것을 보여준다.
1사이클의 단위 영역 내에서는 스트레인이 동일하므로, 1사이클의 단위 영역 내에서는 도전성 라인의 폭 및 두께가 동일하다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 플렉서블 표시패널을 개략적으로 나타낸 분해 사시도이고, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치의 터치 센서 유닛의 평면도이다. 도 12는 도 11의 B를 확대한 확대도이다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센서 유닛을 나타내는 평면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시장치는 도 5의 표시패널(100) 상에 터치 센서 유닛(200)을 더 포함할 수 있다.
표시패널(100)은 도 1 내지 5에서 설명한 바와 동일하므로 그 설명은 생략한다.
터치 센서 유닛(200)은 표시패널(100)과 실질적으로 동일한 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 유닛(200)은 터치 기판(210), 터치 기판(210) 상에 배치된 복수의 제1 센싱 전극(211) 및 복수의 제2 센싱 전극(212), 제1 센싱 전극(211)들을 연결하는 제1 연결 라인(221), 제2 센싱 전극(212)들을 연결하는 제2 연결 라인(222), 및 터치 구동부(250) 등을 포함할 수 있다. 제1 센싱 전극(211)들은 제1 라우팅 배선(351)을 통해 터치 구동부(250)에 연결될 수 있으며, 제2 센싱 전극(212)들은 제2 라우팅 배선(252)을 통해 터치 구동부(250)에 연결될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 센서 유닛(200)은 복수의 제1 센싱 전극(211) 및 복수의 제2 센싱 전극(212) 등이 터치 기판(210) 상에 형성되어 표시패널(100) 상에 배치되는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 터치 기판(210)이 생략되고 복수의 제1 센싱 전극(211) 및 복수의 제2 센싱 전극(212) 등이 표시패널(100) 상에 직접 형성될 수도 있다.
제1 센싱 전극(211) 및 제2 센싱 전극(212)은 평면 상에서 중첩되지 않게 배치될 수 있다. 제1 센싱 전극(211) 및 제2 센싱 전극(212)은 마름모 형태의 면 전극 형태를 갖는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 센싱 전극(211) 및 제2 센싱 전극(212)은 삼각 또는 사각 형태를 갖거나, 메쉬(mesh) 전극 형태를 가질 수도 있다.
제1 센싱 전극(211) 및 제2 센싱 전극(212)의 크기는 표시패널(100)의 크기 및 목적에 따라 터치를 검출하기 위하여 적절한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 센싱 전극(211) 및 제2 센싱 전극(212)의 면적은 수 내지 수십 제곱 밀리미터(mm2) 수준으로 형성될 수 있다.
제1 센싱 전극(211) 및 제2 센싱 전극(212)은 동일층 상에 형성되거나, 절연층 등에 의해 서로 절연되어 형성될 수 있다. 제1 연결 라인(221) 및 제2 연결 라인(222)은 평면 상에서 서로 절연되어 교차될 수 있다.
제1 센싱 전극(211), 제2 센싱 전극(212), 제1 연결 라인(221), 및 제2 연결 라인(222)은 금속 또는 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO)을 포함할 수 있다. 이러한 투명 전도성 산화물(TCO)은 인듐-주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO), 인듐-아연 산화물(Indium Zinc Oxide, IZO), 산화 아연(ZnO), CNT(carbon nanotube), 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군에선 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
터치 구동부(250)는 제1 센싱 전극(211)에 구동 신호를 입력하고, 제2 센싱 전극(212)에서 측정된 커패시턴스 변화량 또는 전압 변화량 등을 이용하여 터치 유무 및 터치 좌표 등을 파악할 수 있다.
도 11 내지 도 12를 참조하면, 터치 센서 유닛(200)은 복수개의 제1 센싱 전극(211)과 제2 센싱 전극(212)을 포함한다.
터치 센서 유닛(200)를 포함하는 표시패널이 권취축(RS)을 기준으로 권취되는 경우, 터치 센서 유닛(200)도 전술한 바와 같이 터치 센서 유닛(200)의 단위영역에 따라 다른 스트레인을 받게 된다.
즉, 제1 센싱 전극(211)과 제2 센싱 전극(212)은 권취축(RS)에 가까울수록 권취시 큰 스트레인을 받게 되므로, 권취축(RS)에 가까운 터치 센서 유닛(200)를 더 두껍게 형성할 수 있다.
터치 센서 유닛(200)가 받는 스트레인은 0.2 내지 3 % 범위이다.
또한, 제1 연결 라인(221) 및 제2 연결 라인(222)도 권취축(RS)에 가까울수록 권취시 큰 스트레인을 받게 되므로, 권취축(RS)에 가까운 제1 연결 라인(221) 및 제2 연결 라인(222)의 폭 또는 두께 중 어느 하나 이상을 두껍게 형성할 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 터치센서의 제1 센싱 전극(211)과 제2 센싱전극(212)은 1회 권취되는 영역 내에서 동일한 두께를 가질 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시패널을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 접은 상태의 사시도이며, 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 도전성 라인을 나타내는 평면도이다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 표시패널(100)은 폴딩선(FL)을 기준으로 휘어질 수 있는 벤딩영역(101), 및 벤딩영역(101) 양측의 평면부(101)들을 포함할 수 있다.
도면에서, 표시패널(100)은 폴딩선(FL)을 기준으로 좌우 대칭으로 휘어진 경우를 도시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 좌우 비대칭으로 휘어질 수도 있다.
표시패널(100)의 벤딩영역(101) 및 평면부(101)는 설명의 편의상 구분된 영역으로 실제로 하나의 표시 영역일 수 있다. 다수의 화소들은 표시패널(100)의 벤딩영역(101) 및 평면부(101)에 각각 배치되어 영상을 표시 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 표시패널(100)은 화상이 표시되는 영역을 기준으로 안쪽으로 휘어지는 경우를 전제로 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 표시패널(100)은 화상이 표시되는 영역을 기준으로 바깥쪽으로 휘어질 수도 있다.
표시패널(100)은 예를 들어, 플라스틱 필름과 같은 플렉시블 필름을 포함할 수 있으며, 플렉시블 필름 상에 유기 발광 다이오드와 화소 회로를 배치하여 구현될 수 있다. 표시패널(100)의 도전성 라인(150)을 제외한 다른 구성요소는 도 2 및 도 3에 도시된 구성요소와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
플렉서블 기판(100)의 벤딩시 벤딩영역(103)은 평면영역(101) 보다 스트레인이 더 크다. 스트레인은 0.2 내지 3 % 범위를 갖는다.
도 16을 참조하면, 도전성 라인(CL3)은 플렉서블 기판(100)의 곡률이 큰 영역일수록 더 큰 폭 또는 두께를 갖는다. 도전성 라인(CL3)은 상기 플렉서블 기판의 스트레인이 큰 영역일수록 더 큰 폭 또는 두께를 갖는다.
도전성 라인(CL0)의 폭 및 두께 중 적어도 하나는 0.2% 내지 3% 범위의 편차를 갖는다.
도전성 라인(CL0)은 게이트 라인(151), 데이터 라인(171) 및 공통 전원 라인(172)을 포함한다.
플렉서블 기판(100)은 사용자의 터치 동작을 감지하는 터치 센서 유닛이 배치될 수 있다. 터치 센서 유닛은 별도의 기판 상에 구현되어 표시 패널(100) 상에 배치되거나 표시 패널(100) 내부에 직접 구현될 수도 있다.
터치 센서 유닛은 도 11에 전술한 바와 같이, 제1 연결라인 및 제2 연 터치 기판(210), 터치 기판(210) 상에 배치된 복수의 제1 센싱 전극(211) 및 복수의 제2 센싱 전극(212), 제1 센싱 전극(211)들을 연결하는 제1 연결 라인(221), 제2 센싱 전극(212)들을 연결하는 제2 연결 라인(222), 및 터치 구동부(250) 등을 포함할 수 있다.
도 11에서와 차이점은, 복수의 제1 센싱 전극(211) 및 복수의 제2 센싱 전극(212)은 제1 연결 라인(221) 및 제2 연결 라인(222)은 플랙서블 기판(100)의 곡률이 큰 벤딩 영역(103)에서 영역일수록 더 큰 폭 또는 두께를 갖는다.
제1 연결 라인(221) 및 제2 연결 라인(222)의 폭 및 두께 중 적어도 하나는 0.2% 내지 3% 범위의 편차를 갖는다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10 : 표시장치
100 : 플렉서블 표시패널
300 : 하우징
500 : 스토퍼

Claims (20)

  1. 플렉서블 기판;
    상기 플렉서블 기판 상에 배치되는 복수의 도전성 라인;
    상기 복수의 도전성 라인에 연결된 박막 트랜지스터 및
    상기 박막 트랜지스터에 연결된 유기발광 소자
    를 포함하고,
    상기 도전성 라인은 상기 플렉서블 기판 중 큰 곡률을 갖는 영역일수록 더 큰 폭 또는 두께를 갖는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 라인은 상기 플렉서블 기판 중 큰 스트레인을 갖는 영역일수록 더 큰 폭 또는 두께를 갖는 표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스트레인은 0.2 내지 3 % 범위를 갖는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 도전성 라인의 폭 및 두께 중 적어도 하나는 0.2% 내지 3% 범위의 편차를 갖는 표시장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 도전성 라인은 게이트 라인, 데이터 라인 및 공통 전원 라인을 포함하는 표시장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 플렉서블 기판 상에 배치되는 터치 센서 유닛을 더 포함하고,
    상기 터치 센서 유닛은,
    복수의 제1 센싱 전극과 복수의 제2 센싱 전극; 및
    상기 제1 센싱 전극과 제2 센싱 전극을 연결하는 제1 연결 라인 및 제2 연결라인을 포함하는 표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 연결 라인 및 제2 연결라인은 상기 플렉서블 기판 중 큰 곡률을 갖는 영역일수록 더 큰 폭 또는 두께를 갖는 표시장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 센싱 전극과 제2 센싱 전극은 상기 플렉서블 기판 중 큰 곡률을 갖는 영역일수록 더 큰 폭을 갖는 표시장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1 연결 라인 및 제2 연결라인의 폭 및 두께 중 적어도 하나는 0.2% 내지 3% 범위의 편차를 갖는 표시장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 센싱 전극과 제2 센싱 전극의 폭은 0.2% 내지 3% 범위의 편차를 갖는 표시장치.
  11. 영상을 표시하는 플렉서블 표시패널;
    상기 플렉서블 표시패널이 권취되어 출입구를 통해 인입 또는 인출되는 하우징; 및
    상기 플렉서블 표시패널의 권취축의 타측에 배치되고, 상기 출입구의 면적보다 크게 형성된 스토퍼
    를 포함하고,
    상기 플렉서블 표시패널은,
    플렉서블 기판;
    상기 플렉서블 기판 상에 배치되는 복수의 도전성 라인;
    상기 복수의 도전성 라인에 연결된 박막 트랜지스터 및
    상기 박막 트랜지스터에 연결된 유기발광 소자
    를 포함하고,
    상기 도전성 라인은 스토퍼측에서 권취축으로 갈수록 더 큰 폭 또는 두께를 갖는 표시장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 도전성 라인은 상기 플렉서블 기판 중 큰 스트레인을 갖는 영역일수록 더 큰 폭 또는 두께를 갖는 표시장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스트레인은 0.2 내지 3 % 범위를 갖는 표시장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 도전성 라인의 폭 및 두께 중 적어도 하나는 0.2% 내지 3% 범위의 편차를 갖는 표시장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 표시 패널에서 1회 권취되는 영역은 동일 스트레인을 갖고, 동일 스트레인을 갖는 영역에서는 도전성 라인의 폭 및 두께가 동일한 표시장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 표시패널 상에 배치되는 터치 센서 유닛을 더 포함하고,
    상기 터치 센서 유닛은,
    복수의 제1 센싱 전극과 복수의 제2 센싱 전극; 및
    상기 제1 센싱 전극과 제2 센싱 전극을 연결하는 제1 연결 라인 및 제2 연결라인을 포함하는 표시장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 연결 라인 및 제2 연결라인은 스토퍼측에서 권취축으로 갈수록 더 큰 폭 또는 두께를 갖는 표시장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 센싱 전극과 제2 센싱 전극은 스토퍼측에서 권취축으로 갈수록 더 큰 두께를 갖는 표시장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1 연결 라인 및 제2 연결라인의 폭 및 두께 중 적어도 하나는 0.2% 내지 3% 범위의 편차를 갖는 표시장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제1 센싱 전극과 제2 센싱 전극의 폭은 0.2% 내지 3% 범위의 편차를 갖는 표시장치.
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