KR102500274B1 - 폴딩 가능한 디스플레이 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 플렉시블 윈도우에 레이저 도핑에 의해 표면이 경화된 경질부 및 경화되지 않은 연질부가 겸비된 폴딩 가능한 디스플레이 장치를 개시한다.

Description

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

본 발명의 실시예들은 필요에 따라 본체를 접었다 폈다 할 수 있는 폴딩 가능한 디스플레이 장치와 그 제조방법에 관한 것이다.

예컨대, 유기 발광 표시 장치와 같은 평판 디스플레이 장치는 유연하게 변형되는 특성을 갖출 수 있으며, 따라서 휴대의 편의성을 위해 이를 폴딩 가능한 구조로 만들 수 있다.

그런데, 이러한 폴딩 가능한 평판 디스플레이 장치는 유연한 플렉시블 기판을 사용할 뿐 아니라, 디스플레이부를 덮어주는 커버 역시 유연한 플렉시블 윈도우를 사용하기 때문에 외부 충격이 디스플레이부에 그대로 전달되는 단점이 있다.

본 발명의 실시예들은 외부 충격으로부터 디스플레이부를 효율적으로 보호할 수 있도록 개선된 폴딩 가능한 디스플레이 장치와 그 제조방법을 제공한다.

본 발명의 실시예는 플렉시블 기판과, 상기 플렉시블 기판 상의 디스플레이부 및, 상기 디스플레이부를 덮는 플렉시블 윈도우를 포함하며, 상기 플렉시블 윈도우에는 표면이 경화된 경질부 및 경화되지 않은 연질부가 각각 구비된 폴딩 가능한 디스플레이 장치를 제공한다.

상기 연질부는 상기 플렉시블 윈도우의 폴딩영역에 대응하고, 경질부는 상기 폴딩영역을 제외한 나머지 영역에 대응할 수 있다.

상기 경질부에는 경화재 도핑층이 구비될 수 있다.

상기 경화재는 B, P, As, Sb 중 적어도 한 재질을 포함할 수 있다.

상기 도핑층은 상기 경화재가 레이저 조사에 의해 상기 플렉시블 윈도우 표면으로 확산되며 도핑된 층일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 폴딩이 가능한 플렉시블 윈도우를 준비하는 단계와, 상기 플렉시블 윈도우의 표면에 경화재 층을 형성하는 단계 및, 상기 경화재 층에 레이저를 조사하여 상기 플렉시블 윈도우의 표면에 상기 경화재에 의한 도핑층을 형성하는 단계를 포함하는 폴딩 가능한 디스플레이 장치의 제조방법을 제공한다.

상기 플렉시블 윈도우의 전체 영역 중 상기 도핑층이 형성된 부위는 표면이 경화된 경질부가 되고, 상기 도핑층이 형성되지 않은 부위는 연질부가 될 수 있다.

상기 플렉시블 윈도우의 폴딩영역을 상기 연질부가 되게 하고, 상기 폴딩영역 이외의 영역은 상기 경질부가 되게 할 수 있다.

상기 경화재는 B, P, As, Sb 중 적어도 한 재질을 포함할 수 있다.

상기 도핑층 형성 후, 상기 플렉시블 윈도우 표면에 도핑되지 않고 남은 상기 경화재 층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 플렉시블 윈도우로 플렉시블 기판 상의 디스플레이부를 덮는 단계를 더 포함할 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, 플렉시블 윈도우가 폴딩이 가능하면서도 적정한 경도를 유지하고 있기 때문에, 외부 충격이 디스플레이부에 그대로 전달되는 것을 효과적으로 억제할 수 있게 되며, 따라서 제품의 품질을 안정화시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴딩 가능한 디스플레이 장치의 언폴딩 상태를 도시한 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 폴딩 가능한 디스플레이 장치의 폴딩 상태를 도시한 정면도이다.
도 3은 도 1의 A부위를 확대한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 도 1에 도시된 플렉시블 디스플레이 패널의 제조과정을 순차적으로 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.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.

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 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴딩 가능한 디스플레이 장치의 언폴딩 상태와 폴딩 상태를 각각 도시한 것이다.

상기 디스플레이 장치는 유연하게 휘어질 수 있는 플렉시블 디스플레이 패널(100)을 구비하고 있다. 상기 플렉시블 디스플레이 패널(100)은 일반적으로 유연한 플렉시블 기판(110) 위에 화상을 구현하기 위한 박막트랜지스터와 발광소자 및 그들을 덮어서 보호해주는 봉지층 등이 적층된 구조체를 디스플레이부 (120)로 구비하고 있으며, 이 디스플레이부(120) 위는 역시 유연한 플렉시블 윈도우(130)가 덮어주고 있다. 일반적으로 단단한 글라스 기판 대신에 유연한 플렉시블 기판(110) 및 플렉시블 윈도우(130)를 사용하기 때문에 그 유연성이 허용하는 범위 내에서 자유롭게 접고 펴기를 할 수 있다. 따라서, 폴딩 상태에서는 도 2와 같이 접어둘 수가 있다.

한편, 상기 플렉시블 디스플레이 패널(100)은 전술한 바와 같이 유연한 플렉시블 기판(110)과 플렉시블 윈도우(130) 사이에 디스플레이부(120)가 형성된 구조로 이루어져 있으며, 사용을 위한 언폴딩 상태에서는 도 1과 같이 평평하게 펼쳐진 상태를 유지하고, 휴대나 보관을 위한 폴딩 상태에서는 도 2와 같이 접힌 상태를 유지할 수 있다.

여기서, 디스플레이부(120)를 덮어서 보호하는 상기 플렉시블 윈도우(130)을 자세히 보면, 폴딩 시 구부러지는 부위인 폴딩영역(F)을 제외한 나머지 영역의 표면에 도핑층(131)이 형성되어 있다. 이 도핑층(131)은 B, P, As, Sb 중 적어도 한 재질을 포함하는 경화재가 플렉시블 윈도우(130)의 표면으로 확산되어 형성된 층으로서, 이 도핑층(131)이 형성된 영역은 상대적으로 경도가 높은 경질부가 되며, 도핑층(131)이 없는 폴딩영역(F)은 상대적으로 경도가 낮은 연질부가 된다.

이것은 플렉시블 윈도우(130)에 유연하게 구부러질 수 있는 유연성과 외부 충격에 견딜 수 있는 내충격성을 겸비시키는데 매우 유효한 구조가 된다. 즉, 도 2와 같이 부드럽게 구부러져야 하는 폴딩영역(F)은 유연성을 최대한 유지할 수 있도록 도핑층(131)을 형성하지 않는 대신에, 나머지 영역에 대해서는 외부 충격이 가해졌을 때 디스플레이부(120)를 보호할 수 있는 적정 경도를 유지할 수 있도록 도핑층(131)을 형성하는 것이다. 이렇게 하면 폴딩도 가능하면서 충격에 대해서도 안정성이 있는 플렉시블 디스플레이 패널(100)이 구현될 수 있다.

이러한 구조의 플렉시블 윈도우(130)를 가진 폴딩 가능한 디스플레이 장치의 제조 방법에 대해서는 뒤에서 설명하기로 하고, 그 전에 상기 플렉시블 기판(110)과 상기 플렉시블 윈도우(130) 사이에 형성되는 디스플레이부(120)의 내부 구조를 간략히 살펴보기로 한다.

도 3은 도 1의 A부위를 확대하여 디스플레이부(120)의 단면 구조를 보인 것이다. 도시된 바와 같이 화상이 구현되는 디스플레이부(120)에는 박막트랜지스터(121)와 유기발광소자(122)가 구비되어 있다. 먼저, 박막트랜지스터(121) 구조를 살펴보면, 플렉시블 기판(110)과 인접한 버퍼층(121a) 상부에 활성층(121f)이 형성되어 있고, 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 활성층(121f)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 디스플레이부(120)를 구비한 플렉시블 디스플레이 패널(100)은 유연하게 변형이 가능하므로, 상기한 바와 같이 폴딩과 언폴딩 동작에 따라 접히거나 펼쳐지며 사용될 수 있다.

상기한 구조의 폴딩 가능한 디스플레이 장치는 다음과 같이 제조될 수 있다.

먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이 플렉시블 윈도우(130)를 준비하고, 그 플렉시블 윈도우(130)의 일면 위에 경화재 층(131a)을 형성한다. 상기 플렉시블 윈도우 (130)는 PI, PC, PET 등의 필름 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 경화재 층(131a)은 B, P, As, Sb 등과 같은 3족이나 5족의 원소들 중 적어도 한 재질을 포함하는 경화재를 상기 플렉시블 윈도우(130) 위에 프린팅 또는 코팅하여 형성할 수 있다.

이어서, 도 4b와 같이 폴딩영역(F)을 제외한 나머지 영역에 대해 레이저를 조사한다. 그러면, 상기 레이저가 조사된 부위의 경화재 층(131a)은 플렉시블 윈도우(130)의 표면으로 확산되어 들어가면서 도 4c와 같은 도핑층(131)을 형성하게 된다.

이후, 도핑층(131) 형성에 기여하지 않은 잔여 경화재 층(131a)은 애싱(ashing)이나 산성용액 세정 등의 클리닝 과정을 통해 도 4d와 같이 제거된다.

도핑층(131)이 표면에 형성된 부위는 그렇지 않은 폴딩영역(F)에 비해 높은 경도를 갖게 되며, 따라서 플렉시블 윈도우(130)가 외부 충격에 대해 견디는 힘도 향상된다.

이렇게 경질부와 연질부가 겸비된 플렉시블 윈도우(130)로 도 4e와 같이 플렉시블 기판(110) 상의 디스플레이부(120)를 덮어서 플렉시블 디스플레이 패널(100)을 만든다.

이와 같이 제조된 폴딩 가능한 디스플레이 장치를 보관 또는 운반할 때에는 도 2와 같이 접어두게 되고, 디스플레이 장치를 평평하게 펼쳐서 화상을 시청할 때에는, 도 1과 같이 플렉시블 디스플레이 패널(100)를 일직선으로 펼쳐서 언폴딩 상태를 만든다. 이때, 연질부로 이루어진 플렉시블 윈도우(130)의 폴딩영역(F)은 폴딩과 언폴딩 동작을 부드럽게 구현할 수 있으며, 경질부로 이루어진 나머지 영역은 외부 충격에 대해 디스플레이부(120)를 안전하게 지켜줄 수 있다.

그러므로, 이상에서 설명한 바와 같은 폴딩 가능한 디스플레이 장치에서는, 플렉시블 윈도우가 폴딩이 가능하면서도 적정한 경도를 유지하고 있기 때문에, 외부 충격이 디스플레이부에 그대로 전달되는 것을 효과적으로 억제할 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 디스플레이 패널 110: 플렉시블 기판
120: 디스플레이부 130: 플렉시블 윈도우
131: 도핑층 131a: 경화재 층

Claims (11)

1. 플렉시블 기판;
   상기 플렉시블 기판 상의 디스플레이부; 및
   상기 디스플레이부를 덮는 플렉시블 윈도우;를 포함하되,
   상기 플렉시블 윈도우에는 표면이 경화된 경질부 및 경화되지 않은 연질부가 각각 구비되며,
   상기 연질부는 상기 플렉시블 윈도우의 폴딩영역에 대응하고, 상기 경질부는 상기 폴딩영역을 제외한 나머지 영역에 대응하며,
   상기 경질부에는 경화재가 레이저 조사에 의하여 상기 플렉시블 윈도우 표면으로 확산되어 도핑된 도핑층이 구비된 폴딩 가능한 디스플레이 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 경화재는 B, P, As, Sb 중 적어도 한 재질을 포함하는 폴딩 가능한 디스플레이 장치.
   
5. 삭제
6. 폴딩이 가능한 플렉시블 윈도우를 준비하는 단계;
   상기 플렉시블 윈도우의 표면에 경화재 층을 형성하는 단계; 및
   상기 경화재 층에 레이저를 조사하여 상기 플렉시블 윈도우의 표면에 상기 경화재에 의한 도핑층을 형성하는 단계;를 포함하되,
   상기 플렉시블 윈도우의 전체 영역 중 상기 도핑층이 형성된 부위는 표면이 경화된 경질부가 되고, 상기 도핑층이 형성되지 않은 부위는 연질부가 되며,
   상기 플렉시블 윈도우의 폴딩영역을 상기 연질부가 되게 하고, 상기 폴딩영역 이외의 영역은 상기 경질부가 되게 하는 폴딩 가능한 디스플레이 장치의 제조방법.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 경화재는 B, P, As, Sb 중 적어도 한 재질을 포함하는 폴딩 가능한 디스플레이 장치의 제조방법.
   
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 도핑층 형성 후, 상기 플렉시블 윈도우 표면에 도핑되지 않고 남은 상기 경화재 층을 제거하는 단계를 더 포함하는 폴딩 가능한 디스플레이 장치의 제조방법.
    
11. 제 6 항에 있어서,
    상기 플렉시블 윈도우로 플렉시블 기판 상의 디스플레이부를 덮는 단계를 더 포함하는 폴딩 가능한 디스플레이 장치의 제조방법.

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