KR102643603B1 - 스트레처블 표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스트레쳐블 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 콘트라스트가 향상되면서도 우수한 유연성을 가질 수 있는 스트레처블 표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 스트레처블 표시장치의 디스플레이패널의 전방으로, 10^6~ 10^7dyne/cm2(0.1 ~ 1Mpa)의 모듈러스를 갖는 고분자 물질로 이루어지는 휘도향상필름을 위치시키고, 휘도향상필름에 블랙컬러의 10^8 ~ 10^10dyne/cm2(10 ~ 1000Mpa)의 모듈러스를 갖는 고분자 물질로 이루어지는 상부면패턴과 하부면패턴을 형성하는 것이다. 이를 통해, 휘도향상필름은 방향으로도 연신될 수 있어, 스트레처블 표시장치는 우수한 유연성을 가질 수 있게 된다.
또한, 블랙컬러로 이루어지는 상부면패턴과 하부면패턴에 의해 외부로부터 입사되는 광을 흡수하게 되므로 외부로 반사되는 광을 줄일 수 있어, 스트레처블 표시장치의 콘트라스트 또한 향상시키게 된다. 따라서 최종적으로 스트레처블 표시장치의 화상 품질 또한 보다 향상시키게 되는 효과가 있다.
본 발명의 특징은 스트레처블 표시장치의 디스플레이패널의 전방으로, 10^6~ 10^7dyne/cm2(0.1 ~ 1Mpa)의 모듈러스를 갖는 고분자 물질로 이루어지는 휘도향상필름을 위치시키고, 휘도향상필름에 블랙컬러의 10^8 ~ 10^10dyne/cm2(10 ~ 1000Mpa)의 모듈러스를 갖는 고분자 물질로 이루어지는 상부면패턴과 하부면패턴을 형성하는 것이다. 이를 통해, 휘도향상필름은 방향으로도 연신될 수 있어, 스트레처블 표시장치는 우수한 유연성을 가질 수 있게 된다.
또한, 블랙컬러로 이루어지는 상부면패턴과 하부면패턴에 의해 외부로부터 입사되는 광을 흡수하게 되므로 외부로 반사되는 광을 줄일 수 있어, 스트레처블 표시장치의 콘트라스트 또한 향상시키게 된다. 따라서 최종적으로 스트레처블 표시장치의 화상 품질 또한 보다 향상시키게 되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 스트레쳐블 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 콘트라스트가 향상되면서도 우수한 유연성을 가질 수 있는 스트레처블 표시장치에 관한 것이다.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 평판형 표시장치(flat display device)가 개발되어 각광받고 있다.
이 같은 평판형 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD), 유기발광소자(organic light emitting diodes : OLED) 등을 들 수 있는데, 이들 평판형 표시장치는 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 보여 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
한편, 이러한 평판형 표시장치는 제조 공정 중 발생하는 높은 열을 견딜 수 있도록 유리기판을 사용하므로 경량 및 박형화 그리고 유연성을 부여하는데 한계가 있다.
따라서 기존의 유연성이 없는 유리기판 대신에 플라스틱 등과 같이 유연성 있는 재료를 사용하여 종이처럼 휘어져도 표시성능을 그대로 유지할 수 있게 제조된 플렉서블(flexible) 표시장치가 차세대 평판형 표시장치로 급부상중이다.
플렉서블 표시장치는 유리가 아닌 플라스틱 박막트랜지스터 기판을 활용하여 내구성이 높은 언브레이커블(unbreakable), 깨지지 않으면서도 구부릴 수 있는 밴더블(bendable), 둘둘 말 수 있는 롤러블(rollable), 접을 수 있는 폴더블(foldable) 등으로 구분될 수 있으며, 또한 최근에는 랜덤한 방향으로 연신하여 이용할 수 있는 스트레처블(stretchable)한 형태로까지 변형이 요구되고 있다.
이러한 플렉서블 표시장치는 공간활용성, 인테리어 및 디자인의 장점을 가지며, 다양한 응용분야를 가질 수 있다.
한편, 이러한 플렉서블 표시장치는 외부광의 세기에 따라 콘트라스트가 크게 감소하게 될 수 있으므로, 이를 방지하고자 광이 출사되는 기판의 상부로 외부광을 흡수하여 차광 특성이 우수하고 저반사 효과를 구현할 수 있는 휘도향상필름(OTF; oled transmittance controllable film)을 위치시키게 되다.
그런데, 현재까지 알려진 휘도향상필름은 딱딱한 기재 내부로 블랙염료를 포함하는 구조로 이루어져, 이러한 플렉서블 표시장치에 적용시 특정 스트레스에 의해 크랙을 야기하게 되어, 결국 휘도향상필름의 파손을 야기되게 된다.
따라서, 플렉서블 표시장치의 다양한 변형에도 신뢰성을 가질 수 있는 휘도향상필름에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 랜덤한 연신에 대해서도 동작의 신뢰성을 가질 수 있는 휘도향상필름을 포함하는 플렉서블 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 플렉서블한 디스플레이패널과, 상기 디스플레이패널의 광이 투과되는 일측에 위치하며, 제 1 모듈러스를 갖는 휘도향상필름을 포함하며, 상기 휘도향상필름은 상기 디스플레이패널과 밀착되는 일면에 다수개의 요홈 형상의 상부면패턴이 구비되며, 상기 일면과 대면하는 타면에는 다수개의 요홈 형상의 하부면패턴이 위치하며, 상기 상부면패턴과 상기 하부면패턴은 상기 제 1 모듈러스에 비해 큰 제 2 모듈러스를 갖는 스트레처블 표시장치를 제공한다.
여기서, 상기 상부면패턴은 상기 일면으로부터 상기 타면을 향할수록 폭이 좁아지며, 상기 하부면패턴은 상기 타면으로부터 상기 일면을 향할수록 그 폭이 좁아지며, 상기 상부면패턴과 상기 하부면패턴은 서로 어긋나게 위치한다.
그리고, 상기 상부면패턴과 상기 하부면패턴은 블랙컬러를 가지며, 상기 상부면패턴은 상기 일면에 인접하여 블랙잉크패턴을 포함하며, 상기 하부면패턴은 상기 타면에 인접하여 블랙잉크패턴을 포함한다.
이때, 상기 제 1 모듈러스는 10^6 ~ 10^7dyne/cm2(0.1 ~ 1Mpa)이며, 상기 제 2 모듈러스는 10^8 ~ 10^10dyne/cm2(10 ~ 1000Mpa)이며, 상기 디스플레이패널은 각 서브화소 별로 구동 박막트랜지스터 및 유기발광소자를 포함하며, 상기 구동 박막트랜지스터는 액티브층과, 액티브층 상에 위치하는 게이트절연층, 상기 게이트절연층 상에 위치하는 게이트전극, 상기 게이트전극 상에 위치하는 층간절연막, 상기 층간절연막 상에 위치하는 소스전극 및 드레인전극을 포함하며, 상기 유기발광소자는 상기 구동 박막트랜지스터와 연결되는 애노드전극과, 상기 애노드전극 상부로 위치하는 유기발광층 그리고 상기 유기발광층 상부로 위치하는 캐소드전극을 포함한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 휘도향상필름이 10^6~ 10^7dyne/cm2(0.1 ~ 1Mpa)의 모듈러스를 갖는 고분자 물질로 이루어지도록 하고, 휘도향상필름에 블랙컬러의 10^8 ~ 10^10dyne/cm2(10 ~ 1000Mpa)의 모듈러스를 갖는 고분자 물질로 이루어지는 상부면패턴과 하부면패턴을 형성함으로써, 어느 방향으로도 연신될 수 있는 휘도향상필름을 제공할 수 있는 효과가 있다.
이를 통해, 발명의 실시예에 따른 휘도향상필름을 포함하는 스트레처블 표시장치는 우수한 유연성을 가질 수 있는 효과가 있다.
또한, 블랙컬러로 이루어지는 상부면패턴과 하부면패턴에 의해 외부로부터 입사되는 광을 흡수하게 되므로 외부로 반사되는 광을 줄일 수 있어, 스트레처블 표시장치의 콘트라스트 또한 향상시키는 효과가 있다.
이때, 휘도향상필름은 무한하게 연신되는 것이 아닌, 일정 값 이상 연신된 후에는 더 이상 연신되지 않게 되므로, 일정한 강성 또한 유지할 수 있어, 외부 충격으로부터 OLED로 이루어지는 디스플레이패널을 보호할 수 있는 효과가 있다. 따라서 최종적으로 스트레처블 표시장치의 화상 품질 또한 보다 향상시키게 되는 효과가 있다.
도 1은 플렉서블 표시장치 중 하나인 스트레처블 표시장치의 일 예를 나타낸 사진.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스트레처블 표시장치를 개략적으로 도시한 사시도.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 스트레쳐블 표시장치 디스플레이패널의 확대 평면도.
도 3b는 도 3a의 서브화소에 대한 개략적인 단면도.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 휘도향상필름을 개략적으로 도시한 사시도.
도 4b는 도 4a의 평면도.
도 4c는 도 4a의 단면도.
도 5a는 X축 방향으로 연신된 휘도향상필름의 X축 방향을 따라 도시한 단면을 개략적으로 도시한 단면도.
도 5b는 X축 방향으로 연신된 휘도향상필름의 Y축 방향을 따라 도시한 단면도.
도 5c 는 X 축 방향으로 연신된 휘도향상필름의 Z축 방향을 따라 도시한 단면도.
도 5d는 휘도향상필름이 밴딩된 모습을 개략적으로 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 휘도향상필름의 또 다른 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 휘도향상필름의 탄성 변형 측정 그래프.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스트레처블 표시장치를 개략적으로 도시한 사시도.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 스트레쳐블 표시장치 디스플레이패널의 확대 평면도.
도 3b는 도 3a의 서브화소에 대한 개략적인 단면도.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 휘도향상필름을 개략적으로 도시한 사시도.
도 4b는 도 4a의 평면도.
도 4c는 도 4a의 단면도.
도 5a는 X축 방향으로 연신된 휘도향상필름의 X축 방향을 따라 도시한 단면을 개략적으로 도시한 단면도.
도 5b는 X축 방향으로 연신된 휘도향상필름의 Y축 방향을 따라 도시한 단면도.
도 5c 는 X 축 방향으로 연신된 휘도향상필름의 Z축 방향을 따라 도시한 단면도.
도 5d는 휘도향상필름이 밴딩된 모습을 개략적으로 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 휘도향상필름의 또 다른 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 휘도향상필름의 탄성 변형 측정 그래프.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 플렉서블 표시장치 중 하나인 스트레처블 표시장치의 일 예를 나타낸 사진이다.
도 1과 같이, 스트레처블 표시장치(100, 도 2 참조)란 표시가 이루어지는 기재의 단(短) 방향 또는 장(長) 방향 혹은 대각선 방향 등 어느 방향으로도 연신이 이루어질 수 있는 표시장치를 말하는 것으로, 연신 후의 원복도 가능하게 구현된다.
이를테면 얇은 필름과 같이, 자유자재로 연신이 가능하며 이에 표시가 가능한 장치를 스트레처블 표시장치(100, 도 2 참조)라 한다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 스트레처블 표시장치(100, 도 2 참조)는 외부광을 흡수하여 차광 특성이 우수하고 저반사 효과를 구현할 수 있는 휘도향상필름(OTF: oled transmittance controllable film)(200, 도 2 참조)을 위치시키는 구성으로, 이때 본 발명의 실시예에 따른 휘도향상필름(200, 도 2 참조)은 연신과정에서 크랙이 발생하지 않도록 고려된 스트레처블 휘도향상필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.
스트레처블 휘도향상필름(200, 도 2 참조)을 포함하는 스트레처블 표시장치(100, 도 2 참조)에 대해 아래 도면들을 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스트레처블 표시장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도시한 바와 같이, 스트레처블 표시장치(100)는 크게 화상을 구현하기 위한 디스플레이패널(170)과, 디스플레이패널(170)의 콘트라스트 저하를 방지하기 위한 휘도향상필름(200)을 포함한다.
여기서, 화상을 구현하는 디스플레이패널(170)은 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD), 유기발광소자(Organic Light Emitting Diodes : OLED) 중의 하나로 이루어질 수 있는데, 종이처럼 휘어져도 표시성능을 그대로 유지할 수 있는 플렉서블(flexible) 표시장치의 대표주자인 OLED를 사용하는 것이 바람직하다.
OLED는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.
그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.
특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.
이러한 OLED로 이루어지는 디스플레이패널(170)은 구부리거나 휠 수 있는 기판(110) 상에 구동 박막트랜지스터(150, 도 3b 참조)와 유기발광소자(160, 도 3b 참조)가 위치하며, 이러한 기판(110)은 보호필름(120)에 의해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.
이러한 디스플레이패널(170)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 기판(110)은 스트레쳐블 표시장치(100)의 여러 구성요소들을 지지하고 보호하기 위한 기판으로, 기판(110)은 연성기판으로서 휘어지거나 늘어날 수 있는 절연 물질로 구성될 수 있다.
예를 들어, 기판(110)은 폴리 메탈 실록산(polydimethylsiloxane; PDMS)과 같은 실리콘 고무(Silicone Rubber), 폴리 우레탄(polyurethane; PU) 등의 탄성 중합체(elastomer)로 이루어질 있으며, 이에, 유연한 성질을 가질 수 있다. 그러나, 이러한 기판(110)의 재질은 이에 제한되는 것은 아니다.
그리고, 이러한 기판(110)은 연성기판으로서, 팽창 및 수축이 가역적으로 가능할 수 있다. 또한 탄성계수(elastic modulus)가 수 MPa 내지 수 백 MPa일 수 있으며, 연신 파괴율이 100% 이상일 수 있다.
기판(110)의 두께는 10um 내지 1mm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
기판(110)은 표시영역(AA) 및 표시영역(AA)을 둘러싸는 비표시영역(NA)을 포함하는데, 표시영역(AA)은 스트레쳐블 표시장치(100)에서 영상이 표시되는 영역으로서, 표시소자 및 표시소자를 구동하기 위한 다양한 구동소자들이 배치된다.
표시영역(AA)은 복수의 서브화소를 포함하는 복수의 화소를 포함한다. 복수의 화소는 표시영역(AA)에 배치되며, 복수의 표시소자를 포함한다. 복수의 서브화소 각각은 다양한 배선과 연결될 수 있다.
예를 들어, 복수의 서브화소 각각은 게이트배선, 데이터배선, 고전위 전원배선, 저전위 전원배선, 기준 전압배선 등과 같은 다양한 배선과 연결될 수 있다.
비표시영역(NA)은 표시영역(AA)에 인접한 영역으로, 비표시영역(NA)은 표시영역(AA)에 인접하여 표시영역(AA)의 가장자리를 둘러싸는 영역이다. 비표시영역(NA)은 영상이 표시되지 않는 영역이며, 배선 및 회로부 등이 형성될 수 있다. 예를 들면, 비표시영역(NA)에는 복수의 패드가 배치될 수 있으며, 각각의 패드는 표시영역(AA)의 복수의 서브화소 각각과 연결될 수 있다.
이러한 기판(110) 상에는 복수의 아일랜드 기판(111)이 배치되는데, 복수의 아일랜드 기판(111)은 강성기판으로서, 서로 이격되어 기판(110) 상에 배치된다. 복수의 아일랜드 기판(111)은 기판(110)과 비교하여 강성일 수 있다. 즉, 기판(110)은 복수의 아일랜드 기판(111)보다 연성 특성을 가질 수 있고, 복수의 아일랜드 기판(111)은 기판(110)보다 강성 특성을 가질 수 있다.
복수의 강성 기판인 복수의 아일랜드 기판(111)은 플렉서빌리티(flexibility)를 갖는 플라스틱 물질로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리아세테이트(polyacetate) 등으로 이루어질 수도 있다.
복수의 아일랜드 기판(111)의 모듈러스는 기판(110)의 모듈러스 보다 높을 수 있다. 모듈러스는 기판(110, 111)에 가해지는 응력에 대하여 응력에 의해 변형되는 비율을 나타내는 탄성 계수로서 모듈러스가 상대적으로 높을 경우 경도가 상대적으로 높을 수 있다.
따라서, 복수의 아일랜드 기판(111)은 기판(110)과 비교하여 강성을 갖는 복수의 강성기판일 수 있다. 복수의 아일랜드 기판(111)의 모듈러스는 기판(110)의 모듈러스보다 1000배 이상 클 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
복수의 아일랜드 기판(111) 사이에는 연결배선(180)이 배치되는데, 연결배선(180)은 복수의 아일랜드 기판(111) 상에 배치되는 패드 사이에 배치되어 각각의 패드를 전기적으로 연결하게 된다.
이러한 기판(110)의 일 가장자리를 따라서는 COF(130)가 연결되는데, COF(130)는 연성을 가진 베이스필름(131)에 각종 부품을 배치한 필름으로, 표시영역(AA)의 복수의 서브화소로 신호를 공급하는 역할을 하게 된다.
COF(130)는 비표시영역(NA)에 배치된 복수의 패드에 본딩될 수 있으며, 패드를 통하여 전원 전압, 데이터전압, 게이트전압 등을 표시영역(AA)의 복수의 서브화소 각각으로 공급하게 된다. COF(130)는 베이스필름(131) 및 구동 IC(132)를 포함하고, 이 이외에도 각종 부품이 배치될 수 있다.
그리고, 기판(110)의 일 가장자리를 따라서는 COF(130)를 매개로, 인쇄회로기판(140)이 더욱 장착될 수 있는데, 인쇄회로기판(140)에는 IC 칩, 회로부 등과 같은 제어부가 장착될 수 있다. 또한, 인쇄회로기판(140)에는 메모리, 프로세서 등도 장착될 수 있다. 이러한 인쇄회로기판(140)은 표시소자를 구동하기 위한 신호를 제어부로부터 표시 소자로 전달하게 된다.
이러한 기판(110) 상부로 위치하는 보호필름(120)은 스트레쳐블 표시장치(100)의 여러 구성요소들을 보호하는 역할을 하게 되는데, 보호필름(120)은 연성기판으로서 이루어져 휘어지거나 늘어날 수 있는 절연 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 보호필름(120)은 유연성을 갖는 재료로 이루어질 수 있으며, 기판(110)과 동일한 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 보호필름(120)의 외측으로는 휘도향상필름(200)이 더욱 위치할 수 있는데, 휘도향상필름(200)은 스트레쳐블 표시장치(100)의 콘트라스트 저하를 방지하는 역할을 하게 된다.
여기서, 도 3a ~ 3b를 참조하여, 스트레처블 표시장치(100)의 구성에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 스트레쳐블 표시장치 디스플레이패널의 확대 평면도이며, 도 3b는 도 3a의 서브화소에 대한 개략적인 단면도이다.
도시한 바와 같이, 스트레처블 표시장치(100)의 디스플레이패널(170)의 기판(110) 상에는 복수의 아일랜드 기판(111)이 배치된다. 복수의 아일랜드 기판(111)은 서로 이격되어 기판(110) 상에 배치되는데, 예를 들어, 복수의 아일랜드 기판(111)은 기판(110) 상에서 매트릭스 형태로 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이러한 복수의 아일랜드 기판(111) 상에는 버퍼층(112)이 배치되는데, 버퍼층(112)은 기판(110) 및 복수의 아일랜드 기판(111) 외부로부터의 수분(H2O) 및 산소(O2) 등의 침투로부터 스트레쳐블 표시장치(100)의 다양한 구성요소들을 보호하기 위해 복수의 아일랜드 기판(111) 상에 형성된다.
버퍼층(112)은 절연 물질로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 산화질화물(SiON) 등으로 이루어지는 무기층이 단층 또는 복층으로 구성될 수 있다.
이때, 버퍼층(112)은 복수의 아일랜드 기판(111)과 중첩되는 영역에만 형성될 수 있는데, 버퍼층(112)은 무기물로 이루어질 수 있으므로, 스트레쳐블 표시장치(100)를 연신하는 과정에서 쉽게 크랙(crack)이 발생되는 등 손상될 수 있다. 이에, 버퍼층(112)은 복수의 아일랜드 기판(111) 사이의 영역에는 형성되지 않고, 복수의 아일랜드 기판(111)의 형상으로 패터닝되어 복수의 아일랜드 기판(111) 상부에만 형성될 수 있다.
이에, 본 발명의 스트레처블 표시장치(100)의 디스플레이패널(170)은 버퍼층(112)을 강성 기판인 복수의 아일랜드 기판(111)과 중첩되는 영역에만 형성하여 스트레쳐블 표시장치(100)가 휘거나 늘어나는 등 변형되는 경우에도 버퍼층(112)의 손상을 방지할 수 있다.
그리고 버퍼층(112) 상에는 게이트전극(151), 액티브층(152), 소스전극(153) 및 드레인전극(154)을 포함하는 구동 박막트랜지스터(150)가 형성된다. 예를 들어, 버퍼층(112) 상에 액티브층(152)이 형성되고, 액티브층(152) 상에 액티브층(152)과 게이트전극(151)을 절연시키기 위한 게이트절연층(113)이 형성된다.
그리고 게이트전극(151)과 소스전극(153) 및 드레인전극(154)을 절연시키기 위한 층간절연층(114)이 형성되고, 층간절연층(114) 상에 액티브층(152)과 각각 접하는 소스전극(153) 및 드레인전극(154)이 형성된다.
이때, 게이트절연층(113) 및 층간절연층(114)은 패터닝되어 복수의 아일랜드 기판(111)과 중첩되는 영역에만 형성될 수 있다. 게이트절연층(113) 및 층간절연층(114) 또한 버퍼층(112)와 동일하게 무기물로 이루어질 수 있으므로, 스트레쳐블 표시장치(100)를 연신하는 과정에서 쉽게 크랙이 발생되는 등 손상될 수 있다.
이에, 게이트절연층(113) 및 층간절연층(114)은 복수의 아일랜드 기판(111) 사이의 영역에는 형성되지 않고, 복수의 아일랜드 기판(111)의 형상으로 패터닝되어 복수의 아일랜드 기판(111) 상부에만 형성될 수 있다.
이때, 도시하지는 않았지만 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(150)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(150)와 연결된다.
여기서, 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 구동 박막트랜지스터(150)는 반도체층(152)의 종류에 따라 비결정 실리콘 박막트랜지스터(a-Si TFT), 다결정 실리콘 박막트랜지스터(p-Si TFT), 단결정 실리콘 박막트랜지스터(c-Si TFT), 및 산화물 박막트랜지스터(oxide TFT) 등으로 구분할 수 있으며, 도면에서는 반도체층(152)이 탑 게이트(top gate) 타입을 예로써 보이고 있으나, 이의 변형예로써 순수 및 불순물의 비정질실리콘으로 이루어진 보텀 게이트(bottom gate) 타입으로 구비될 수도 있다.
이때, 게이트절연층(113) 상에는 게이트패드(171)가 배치되는데, 게이트패드(171)는 게이트신호를 복수의 서브화소(SPX)에 전달하는 역할을 하게 된다. 이러한 게이트패드(171)는 게이트전극(151)과 동일한 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
그리고 구동 박막트랜지스터(150) 및 층간절연층(114) 상에 평탄화층(115)이 위치하는데, 평탄화층(115)은 구동 박막트랜지스터(150) 상부를 평탄화하는 역할을 하게 된다. 평탄화층(115)은 아크릴(acryl)계 유기 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
평탄화층(115)은 구동 박막트랜지스터(150)와 애노드전극(161)을 전기적으로 연결하기 위한 컨택홀, 데이터패드(173)와 소스전극(153)을 전기적으로 연결하기 위한 컨택홀, 및 연결패드(172)와 게이트패드(171)를 전기적으로 연결하기 위한 컨택홀을 포함할 수 있다.
이러한 평탄화층(115) 상에는 데이터패드(173), 연결패드(172) 및 유기발광소자(160)가 배치된다.
데이터패드(173)는 데이터배선으로 기능하는 연결배선(180)으로부터 데이터신호를 복수의 서브화소(SPX)에 전달하게 된다. 데이터패드(173)는 평탄화층(115)에 형성된 컨택홀을 통하여 구동 박막트랜지스터(150)의 소스전극(153)과 연결된다.
연결패드(172)는 게이트배선으로 기능하는 연결배선(180)으로부터 게이트신호를 복수의 서브화소(SPX)에 전달하게 된다. 연결패드(172)는 평탄화층(115) 및 층간절연층(114)에 형성된 컨택홀을 통하여 게이트패드(171)와 연결되며, 게이트신호를 게이트패드(171)에 전달하게 된다. 이러한 연결패드(172)는 데이터패드(173)와 동일한 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
여기서, 연결배선(180)은 제1 연결배선(181) 및 제2 연결배선(182)을 포함하는데, 제1 연결배선(181)은 연결배선(180) 중 X 축 방향으로 연장되는 배선을 의미하고, 제2 연결배선(182)은 연결 배선(180) 중 Y 축 방향으로 연장되는 배선을 의미한다.
그리고 유기발광소자(160)는 복수의 서브화소(SPX) 각각에 대응되도록 배치되고, 특정 파장대를 가지는 광을 발광하는 구성요소이다. 즉, 유기발광소자(160)는 청색광을 발광하는 청색 유기발광소자, 적색광을 발광하는 적색 유기발광소자, 녹색광을 발광하는 녹색 유기발광소자 또는 백색광을 발광하는 백색 유기발광소자일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 유기발광소자(160)가 백색 유기발광소자인 경우, 스트레처블 표시장치(100)의 디스플레이패널(170)은 컬러필터를 더 포함할 수 있다.
유기발광소자(160)는 애노드전극(161), 유기발광층(162) 및 캐소드전극(163)을 포함한다. 구체적으로, 애노드전극(161)은 평탄화층(115) 상에 배치된다. 애노드전극(161)은 유기발광층(162)으로 정공을 공급하도록 구성되는 전극이다. 이러한 애노드전극(161)은 일함수가 높은 투명 전도성 물질로 구성될 수 있다.
여기서, 투명 전도성 물질은 인듐 주석 산화물(ITO; Indium Tin Oxide), 인듐 아연 산화물(IZO; Indium Zinc Oxide), 인듐 주석 아연 산화물(ITZO; Indium Tin Zinc Oxide)을 포함할 수 있다.
애노드전극(161)은 서브화소(SPX) 별로 이격되어 배치되어 평탄화층(115)의 컨택홀을 통해 구동 박막트랜지스터(150)의 드레인전극(154)과 전기적으로 연결된다.
애노드전극(161), 데이터패드(173), 연결패드(172) 및 평탄화층(115) 상에 뱅크(116)가 형성된다. 뱅크(116)는 인접하는 서브화소(SPX)를 구분하는 구성요소로, 뱅크(116)는 인접하는 애노드전극(161)의 양측의 적어도 일부를 덮도록 배치되어 애노드전극(161)의 상면 일부를 노출시킨다.
이러한 뱅크(116)는 애노드전극(161)의 모서리에 전류가 집중됨으로 인해 애노드전극(161)의 측면 방향으로 광이 발광하게 되어, 의도하지 않은 서브화소(SPX)가 발광하거나 혼색되는 문제점을 방지하는 역할을 수행할 수도 있다.
뱅크(116)는 아크릴(acryl)계 수지, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene; BCB)계 수지, 또는 폴리이미드로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
뱅크(116)는 데이터배선으로 기능하는 연결배선(180)과 데이터패드(173)를 연결하는 컨택홀 및 게이트배선으로 기능하는 연결배선(180)과 연결패드(172)를 연결하는 컨택홀을 포함한다.
애노드전극(161) 상에 유기발광층(162)이 배치된다. 유기발광층(162)은 광을 발광하도록 구성된다. 유기발광층(162)은 발광 물질을 포함할 수 있으며, 발광 물질은 인광 물질 또는 형광 물질을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
유기발광층(162)은 하나의 발광층으로 구성될 수 있다. 또는, 유기발광층(162)은 전하 생성층을 사이에 두고 적층되어 있는 복수의 발광층이 적층된 스택(stack) 구조를 가질 수 있다. 그리고, 유기발광층(162)은 정공 수송층, 전자 수송층, 정공 저지층, 전자 저지층, 정공 주입층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나의 유기층을 더 포함할 수도 있다.
유기발광층(162) 상부로 위치하는 캐소드전극(163)은 유기발광층(162) 상에 배치된다. 캐소드전극(163)은 유기발광층(162)으로 전자를 공급하게 된다. 이러한 캐소드전극(163)은 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(Indium Zin Oxide, IZO), 인듐 주석 아연 산화물(Indium Tin Zinc Oxide, ITZO), 아연 산화물(Zinc Oxide, ZnO) 및 주석 산화물(Tin Oxide, TO) 계열의 투명 도전성 산화물 또는 이테르븀(Yb) 합금으로 이루어질 수도 있다. 또는, 캐소드전극(163)은 금속 물질로 이루어질 수도 있다.
이때, 캐소드전극(163)은 복수의 아일랜드 기판(111) 각각과 중첩되도록 패터닝되어 형성될 수 있다. 즉, 캐소드전극(163)은 복수의 아일랜드 기판(111)과 중첩되는 영역에만 형성되며, 복수의 아일랜드 기판(111) 사이의 영역에는 형성되지 않도록 배치될 수 있다.
캐소드전극(163)은 투명 도전성 산화물, 금속 물질 등과 같은 물질로 이루어지므로, 캐소드전극(163)이 복수의 아일랜드 기판(111) 사이의 영역에도 형성되는 경우, 스트레쳐블 표시장치(100)를 신축하는 과정에서 캐소드(163)가 손상될 수도 있다.
이에, 캐소드전극(163)은 평면 상에서 복수의 아일랜드 기판(111) 각각에 대응되도록 형성될 수 있다.
이때, 복수의 아일랜드 기판(111) 상에 배치된 캐소드(163) 각각은 연결 배선(180)을 통해 저전위 전원을 독립적으로 공급받을 수 있다.
유기발광소자(160) 상에 봉지층(117)이 배치되는데, 봉지층(117)은 유기발광소자(160)를 덮으며 뱅크(116)의 상면 일부와 접하여 유기발광소자(160)를 밀봉할 수 있다. 이에, 봉지층(117)은 외부에서 침투할 수 있는 수분, 공기 또는 물리적 충격으로부터 유기발광소자(160)를 보호하게 된다.
이때, 봉지층(117)은 복수의 아일랜드 기판(111) 각각과 중첩되도록 패터닝된 캐소드전극(163) 각각을 덮으며, 복수의 아일랜드 기판(111) 각각마다 형성될 수 있다.
즉, 하나의 아일랜드 기판(111)에 배치된 하나의 캐소드전극(163)을 덮도록 봉지층(117)이 배치되며, 복수의 아일랜드 기판(111) 각각에 배치된 봉지층(117)은 서로 이격될 수 있다.
봉지층(117)은 복수의 아일랜드 기판(111)과 중첩되는 영역에만 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 봉지층(117)은 무기층을 포함하도록 구성될 수 있으므로, 스트레쳐블 표시장치(100)를 연신하는 과정에서 쉽게 크랙이 발생되는 등 손상될 수 있다. 특히, 유기발광소자(160)은 수분 또는 산소에 취약하므로, 봉지층(117)이 손상되는 경우 유기발광소자(160)의 신뢰성이 감소할 수 있다.
이에, 본 발명의 실시예에 따른 스트레쳐블 표시장치(100)에서는 봉지층(117)이 복수의 아일랜드 기판(111) 사이의 영역에는 형성되지 않음으로써, 는 스트레쳐블 표시장치(100)가 휘거나 늘어나는 등 변형되는 경우에도 봉지층(117)의 손상이 최소화될 수 있다.
봉지층(117) 및 기판(110) 상에는 보호필름(120)이 접착층(118)을 통해 부착되며, 보호필름(120) 상부로는 휘도향상필름(200)이 위치하게 된다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 스트레처블 표시장치(100)는 디스플레이패널(170)로부터 광이 투과되는 보호필름(101)의 외면으로 외부광에 의한 콘트라스트의 저하를 방지하기 위한 휘도향상필름(200)을 위치시키는데, 즉, 스트레처블 표시장치(100)의 디스플레이패널(170)가 화상을 구현하는 구동모드일 때 유기발광소자(160)를 통해 발광된 광의 투과방향에 외부로부터 입사되는 외부광을 차단하는 휘도향상필름(200)을 위치시킴으로써, 콘트라스트를 향상시키게 된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 스트레처블 표시장치(100)는 휘도향상필름(200)이 연신과정에서 크랙이 발생되지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는데, 이를 위해 휘도향상필름(200)은 서로 마주보는 상부면(201, 도 4a 참조)과 하부면(202, 도 4a 참조)에 각각 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)을 포함하도록 하며, 특히 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)은 또한 단면적으로 지그재그 형상으로 서로 어긋나 위치하도록 하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 스트레처블 표시장치(100)는 휘도향상필름(200)을 통해 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 향상시킬 수 있으면서도, 휘도향상필름(200)이 일정값 연신되도록 함으로써, 스트레처블 표시장치(100)의 자유로운 연신에도 휘도향상필름(200)의 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
따라서, 스트레치블 표시장치(100)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 휘도향상필름을 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 4b는 도 4a의 평면도이며, 도 4c는 도 4a의 단면도이다.
그리고, 도 5a는 X축 방향으로 연신된 휘도향상필름의 X축 방향을 따라 도시한 단면을 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 5b는 X축 방향으로 연신된 휘도향상필름의 Y축 방향을 따라 도시한 단면도이며, 도 5c 는 X 축 방향으로 연신된 휘도향상필름의 Z축 방향을 따라 도시한 단면도이다.
그리고, 도 5d는 휘도향상필름이 밴딩된 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4a와 4b 그리고 도 4c에 도시한 바와 같이, 휘도향상필름(200)은 판(flat) 형상으로, 휘도향상필름(200)은 스트레처블 표시장치(도 3b의 100)의 보호필름(도 3b의 120)의 외면으로 밀착되는 하부면(202)과, 이에 대응되는 상부면(201) 그리고 하부면(202)과 상부면(201)을 연결하는 측면들을 포함한다.
이러한 휘도향상필름(200)은10^6 ~ 10^7dyne/cm2(0.1 ~ 1Mpa)의 모듈러스를 갖는 고분자 물질로 이루어질 수 있는데, 실리콘(Silicone) 계열 필름 또는 폴리우레탄(Polyurethane) 계열 필름일 수 있다.
또한, 이외에도 플렉서블 표시장치의 기판으로 이용되는 PAC, PET, COP, PC 등의 플라스틱 필름이 갖는 모듈러스 40~100MPa 대비 낮은 계수를 갖는 것으로, 물리적으로 어느 방향으로나 연성이 가능하며 탄성 복원력이 있는 성분의 유기 필름 재료라면 대체 가능하다.
여기서, 모듈러스(Modulus)란 재료의 인장에 대한 탄성계수를 나타낸 것으로, 계수가 높을수록 탄성력이 적음을 의미하고, 계수가 낮을수록 탄성력이 큼을 의미한다.
한편, 본 발명의 휘도향상필름(200)이 갖는 모듈러스의 범위가 10^7dyne/cm2(1Mpa)이 넘을 경우, 일반적인 PET 와 같이, 탄성 복원력이 작아 일정 이상으로 연신시 크랙이 발생하거나 원복 상태로 돌아오기 힘들어 지게 된다.
그리고, 10^6dyne/cm2(0.1Mpa) 미만이 되면, 본 발명의 스트레처블 표시장치(도 3b의 100)의 보호필름(도 3b의 120) 외면에 위치하는 휘도향상필름(200)의 강성이 너무 약해지게 되어, 외부 충격등에 의해 휘도향상필름(200)이 손쉽게 손상될 수 있으며, 또한 휘도향상필름(200)이 지지력을 잃고 형상이 변형되어 버릴 수 있다.
즉, 이러한 휘도향상필름(200)은 크랙 없이, 단(短) 방향 또는 장(長) 방향, 즉 도면상으로 정의한 X축 방향과 Y축 방향으로 모두 연신이 가능하며, 또한 대각선 방향 등 어느 방향으로도 연신될 수 있는데, 인가되는 힘에 의해 형상이 변화하면서 탄성적으로 길이가 증가 또는 감소할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 휘도향상필름(200)을 포함하는 스트레처블 표시장치(도 3b의 100)는 우수한 유연성을 가질 수 있게 된다.
그리고, 이러한 휘도향상필름(200)의 상부면(201)에는 상부면패턴(210)이 일정간격 이격하여 다수개 구비되는데, 상부면패턴(210)은 휘도향상필름(200)의 상부면(210)으로부터 하부면(202)을 향할수록 그 폭이 좁아지는 원기둥형상의 요홈으로 이루어진다.
그리고, 휘도향상필름(200)의 하부면(202)에는 하부면패턴(220)이, 상부면패턴(210)과 어긋나게 다수개가 일정간격 이격하여 구비되는데, 하부면패턴(220)은 휘도향상필름(200)의 하부면(202)으로부터 상부면(201)을 향할수록 그 폭이 좁아지는 원기둥형상의 요홈으로 이루어지게 된다.
이러한 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)은 블랙컬러의 10^8 ~ 10^10dyne/cm2(10 ~ 1000Mpa)의 모듈러스를 갖는 고분자 물질로 이루어질 수 있는데, 카본 블랙과 같은 카본 블랙 계열 및/ 또는 락탐(Lactam) 블랙, 아닐린 블랙, 페릴렌 블랙, 아세킬렌 블랙 등의 유기 계열의 블랙컬러의 고분자 물질로 이루어질 수 있다.
이와 같은 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)을 포함하는 휘도향상필름(200)은 블랙컬러로 이루어지는 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)에 의해 외부로부터 입사되는 광을 흡수하게 되므로 외부로 반사되는 광을 줄일 수 있다. 따라서, 콘트라스트를 향상시키게 된다.
그리고, 본 발명의 휘도향상필름(200)은 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)에 의해 무한하게 연신되는 것이 아닌, 일정 값 이상 연신된 후에는 더 이상 연신되지 않게 되므로, 일정한 강성 또한 유지할 수 있게 된다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 휘도향상필름(200)은 폭 방향(TD: Transverse Direction)인 X축 방향과, 길이 방향(MD: Machine Direction)인 Y축 방향과, 두께 방향인 Z축 방향을 갖는다.
여기서, 휘도향상필름(200)은 연신력의 작용시 힘이 작용하는 방향의 변형은 양의 값을 갖게 되나, 힘이 작용하는 방향과 직교하는 방향의 변형은 음의 값을 갖게 된다.
즉, 휘도향상필름(200)은 10^6 ~ 10^7dyne/cm2(0.1 ~ 1Mpa)의 모듈러스를 가짐으로써, 일정한 인장 탄성률을 가지므로, 도면상으로 정의한 X축 방향과 Y축 방향으로 모두 연신이 가능하며, 또한 대각선 방향 등 어느 방향으로도 연신될 수 있는데, 연신된 방향에 수직한 방향으로는 연신된 연신량에 비례하여 수축되게 된다.
따라서, 휘도향상필름(200)으로 도면상으로 정의한 X 축 방향으로 연신력이 작용하게 되면, 휘도향상필름(200)은 도면상으로 정의한 Y축 방향과 Z축 방향으로는 연신된 연신량에 대응하여 수축되는 것이다.
따라서, 도 5a에 도시한 바와 같이 휘도향상필름(200)이 도면상으로 정의된 X축 방향으로 연신되면, 연신된 방향에 대응되는 X축 방향에서의 휘도향상필름(200)은 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220) 사이의 간격(D1)은, 연신된 연신량에 대응하여 넓어지게 된다.
이와 동시에, 도 5b와 도 5c에 도시한 바와 같이 Y축 방향과 Z축 방향에서의 휘도향상필름(200)은 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220) 사이의 간격(D2)이 좁아지게 되면서, Y축 방향과 Z축 방향에서의 휘도향상필름(200)은 수축되게 된다.
이때, 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)은 10^8 ~ 10^10dyne/cm2(10 ~ 1000Mpa)의 모듈러스를 갖는 고분자 물질로 이루어짐에 따라, 휘도향상필름(200)에 비해 고경도를 가져, 휘도향상필름(200)이 수축되는 과정에서 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)이 서로 중첩되지 못하게 된다.
따라서, 휘도향상필름(200)은 Y축 방향과 Z축 방향으로 각각 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)이 서로 중첩되지 않도록 밀착된 상태의 한도내에서, X축 방향으로 연신이 가능한 것이다.
이를 통해, 본 발명의 휘도향상필름(200)은 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)에 의해 일정 값 이상 연신된 후에는 더 이상 연신되지 않게 되므로, 일정한 강성을 유지할 수 있는 것이다.
이와 같이, 휘도향상필름(200)이 일정한 강성을 유지할 수 있으므로, 내스크래치성 및 내손상성에 우수하여, 이러한 휘도향상필름(200)은 외부 충격으로부터 스트레처블 표시장치(도 3b의 100)를 보호할 수 있게 된다.
여기서, 휘도향상필름(200)의 상부면(201)에 위치하는 상부면패턴(210)을 상부면(201)으로부터 하부면(202)을 향할수록 폭이 좁아지도록 형성하고, 휘도향상필름(200)의 하부면(202)에 위치하는 하부면패턴(220)을 하부면(202)으로부터 상부면(201)을 향할수록 폭이 좁아지도록 형성함으로써, 휘도향상필름(200)이 X축 방향으로 연신되는 과정에서, 도 5b에 도시한 바와 같이 Y축 방향으로는 각 패턴(210, 220)의 좁아지는 간격(D2) 만큼에 대응하여 수축율을 늘릴 수 있으며, 또한 도 5c에 도시한 바와 같이 Z축 방향으로는 Y축 방향으로의 수축율에 대응하여 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220) 간의 간섭이 발생하지 않도록 수축되도록 할 수 있다.
또한, 도 5d에 도시한 바와 같이, 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)을 각각 휘도향상필름(200)의 상부면(201)과 하부면(202)에 각각 위치하도록 하며, 특히, 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)이 서로를 향해 폭이 좁아지도록 형성함에 따라, 휘도향상필름(200)이 1R 이하로 완전히접혀지더라도, 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220) 간의 간섭이 발생하지 않도록 할 수 있다.
여기서 R은 곡률(Curvature; R)을 의미하는 것으로 반지름R인 원의 원호 곡률을 나타내는 곡률반경으로 정의될 수 있다. 1R은 반지름이 1mm인 원호를 의미한다.
아래 (표 1)은 휘도향상필름(200)의 두께(d) 대비 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)의 높이(h)에 따른 휘도향상필름(200)의 연신율을 나타낸 실험 데이터이다.
설명에 앞서, 본 발명의 실험 데이터는 10^7 dyne/cm2(0.1Mpa)의 모듈러스를 가지는 휘도향상필름(200)을 통해 측정하였으며, 이때 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)은 10^9 dyne/cm2(100Mpa)의 모듈러스를 갖도록 설계하였다.
| 연신율 | ||||
| 150% | 200% | 250% | ||
| 포아송비(V) | 0.5 | 75% | 50% | 25% |
| 0.4 | 80% | 60% | 40% | |
| 0.3 | 85% | 70% | 55% | |
설명에 앞서, 포아송비는 아래 (수학식1)에 의해 정의될 수 있는데, 휘도향상필름(200)의 힘이 작용하는 방향의 변형률과 힘이 작용하는 방향과 직교하는 방향의 변형율 간의 비율을 나타낸다. (수학식 1)
위의 (수학식 1)에서 Lateral Strain은 횡방향(X축 방향) 변형률을 의미하며 Axial strain은 단방향(Y축 방향) 변형률을 의미한다.
즉, 포아송비는 한쪽방향에서 잡아 당겨서 길이를 늘일 때, 다른 쪽 방향이 줄어드는 비를 의미하는 것으로, 휘도향상필름(200)의 포아송비(Poisson's ratio)가 0.3이상이라는 것은 휘도향상필름(200)이 잘 늘어나는 특성을 갖는다는 것을 의미한다.
그리고, 이러한 포아송비를 고려하여 휘도향상필름(200)이 어느 방향에서 더 잘 늘어날 수 있도록 설계할 수 있게 된다. 위의 (표 1)을 살펴보면, 포아송비가 0.5로 설계된 휘도향상필름(200)을 150%의 연신율을 갖도록 설계하고자 하는 경우, 본 발명의 실시예에 따른 휘도향상필름(200)은 휘도향상필름(200)의 두께(d) 대비 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)의 높이(h)는 75%(±5%)를 만족하도록 설계하는 것이다.
또한, 포아송비가 0.4로 설계된 휘도향상필름(200)인 경우에는 휘도향상필름(200)의 두께(d) 대비 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)의 높이(h)는 80%(±5%)를 만족하도록 설계하며, 포아송비가 0.3로 설계된 휘도향상필름(200)인 경우에는 휘도향상필름(200)의 두께(d) 대비 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)의 높이(h)는 85%(±5%)를 만족하도록 설계하는 것이다.
또한, 휘도향상필름(200)의 연신율이 200%, 250%를 갖도록 설계하고자 하는 경우에도, 설계된 포아송비에 따라 휘도향상필름(200)의 두께(d) 대비 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)의 높이(h)를 포아송비에 맞춰 설계할 수 있다.
즉, 이와 같이 구현하고자 하는 연신율에 따라, 휘도향상필름(200)의 두께(d) 대비 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)의 높이(h)를 설계함으로써, 원하는 연신율을 갖는 휘도향상필름(200)을 구현할 수 있다.
아래 (표 2)와 (표 3)은 휘도향상필름(200)의 두께(d) 대비 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220) 간의 사이간격(D1, D2)에 따른 휘도향상필름(200)의 연신율을 나타낸 실험 데이터이다.
| 연신율 | ||||
| 150% | 200% | 250% | ||
| 포아송비(V) | 0.5 | 33% | 100% | 300% |
| 0.4 | 25% | 67% | 150% | |
| 0.3 | 18% | 43% | 82% | |
| 연신율 | ||||
| 150% | 200% | 250% | ||
| 포아송비(V) | 0.5 | 25% | 50% | 75% |
| 0.4 | 20% | 40% | 60% | |
| 0.3 | 15% | 30% | 45% | |
여기서, (표 1)의 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220) 간의 사이간격(D1)은 각 패턴(210, 220)의 중심부로부터 이웃하는 패턴(210, 220)의 중심부까지의 간격을 나타내며, (표 2)의 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220) 간의 사이간격(D2)은 휘도향상필름(200)의 도면상으로 정의한 X축방향으로 연신될 때, Y축 방향으로 수축될 때, 각 패턴(210, 220)의 중심부로부터 이웃하는 패턴(210, 220)의 중심부까지의 간격을 나타낸다. 위의 (표 2)와 (표 3)을 살펴보면, 포아송비가 0.5로 설계된 휘도향상필름(200)이 150%의 연신율을 갖도록 설계하고자 하는 경우, 휘도향상필름(200)의 두께(d) 대비 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220) 간의 사이간격(D1)이 33%(±5%)를 만족하도록 설계하며, 수축 시에는 휘도향상필름(200)의 두께(d) 대비 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220) 간의 수축시의 사이간격(D2)이 25(±5%)%를 만족하도록 설계하는 것이다.
또한, 포아송비가 0.4로 설계된 휘도향상필름(200)은 두께(d) 대비 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220) 간의 사이간격(D1)이 25%(±5%)를 만족하도록 설계하며, 수축 시에는 휘도향상필름(200)의 두께(d) 대비 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220) 간의 수축시의 사이간격을 20%(±5%)를 만족하도록 설계하는 것이다.
또한, 포아송비가 0.3으로 설계된 휘도향상필름(200)은 두께(d) 대비 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220) 간의 사이간격(D1)이 18%(±5%)를 만족하도록 하며, 수축시에는 휘도향상필름(200)의 두께(d) 대비 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220) 간의 수축시의 사이간격(D2)을 15%(±5%)를 만족하도록 설계하는 것이다.
따라서, 150%의 연신율을 갖는 휘도향상필름(200)을 포아송비에 맞춰 구현할 수 있게 된다.
또한, 휘도향상필름(200)의 연신율이 200%, 250%를 갖도록 설계하고자 하는 경우에도, 휘도향상필름(200)의 두께(d) 대비 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220) 간의 사이간격(D1)을 휘도향상필름(200)의 포아송비에 맞춰 설계할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 휘도향상필름(200)은 10^6~ 10^7dyne/cm2(0.1 ~ 1Mpa)의 모듈러스를 갖는 고분자 물질로 이루어지도록 함으로써, 도면상으로 정의한 X축 방향과 Y축 방향으로 모두 연신이 가능하며, 또한 대각선 방향 등 어느 방향으로도 연신될 수 있어, 본 발명의 실시예에 따른 휘도향상필름(200)을 포함하는 스트레처블 표시장치(도 3b의 100)는 우수한 유연성을 가질 수 있게 된다.
또한, 휘도향상필름(200)에 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)을 형성하고, 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)이 블랙컬러의 10^8 ~ 10^10dyne/cm2(10 ~ 1000Mpa)의 모듈러스를 갖는 고분자 물질로 이루어지도록 형성함으로써, 블랙컬러로 이루어지는 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)에 의해 외부로부터 입사되는 광을 흡수하게 되므로 외부로 반사되는 광을 줄일 수 있다. 따라서, 스트레처블 표시장치(도 3b의 100)는 콘트라스트 또한 향상되게 된다.
또한, 휘도향상필름(200)은 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)에 의해 무한하게 연신되는 것이 아닌, 일정 값 이상 연신된 후에는 더 이상 연신되지 않게 되므로, 일정한 강성 또한 유지할 수 있어, 휘도향상필름(200)은 외부 충격으로부터 스트레처블 표시장치(도 3b의 100)를 보호할 수 있게 된다.
따라서 최종적으로 스트레처블 표시장치(도 3b의 100)의 화상 품질 또한 보다 향상시키게 된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 휘도향상필름의 또 다른 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 휘도향상필름(200)은 상부면(201)에 상부면(201)으로부터 하부면(202)을 향할수록 그 폭이 좁아지는 원기둥형상의 요홈으로 이루어지는 상부면패턴(210)이 구비되고, 하부면(202)에 하부면(202)으로부터 상부면(201)을 향할수록 그 폭이 좁아지는 원기둥형상의 요홈으로 이루어지는 하부면패턴(220)이 구비된다.
이때, 휘도향상필름(200)은 10^6 ~ 10^7dyne/cm2(0.1 ~ 1Mpa)의 모듈러스를 갖는 고분자 물질로 이루어지며, 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)은 10^8 ~ 10^10dyne/cm2(10 ~ 1000Mpa)의 모듈러스를 갖는 고분자 물질로 이루어질 수 있으며, 상부면패턴(210)과 하부면패턴(220)은 휘도향상필름(200)과 함께 투명하게 이루어질 수 있으며, 별도의 블랙잉크패턴(230)이 각각 구비될 수 있다.
블랙잉크패턴(230)은 카본 블랙과 같은 카본 블랙 계열 및/ 또는 락탐(Lactam) 블랙, 아닐린 블랙, 페릴렌 블랙, 아세킬렌 블랙 등의 유기 계열의 블랙컬러의 고분자 물질로 이루어질 수 있으며, 또한 티타늄 블랙 및/또는 구리-철-망간(Cu-Fe-Mn)계 산화물과 같은 금속 산화물 계열의 금속성 안료로 이루어질 수도 있다.
금속성 안료는 비-금속성인 고분자 물질에 비하여 높은 광 밀도(optical density; OD)를 가져서 차광 특성이 우수하다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 휘도향상필름의 탄성 변형 측정 그래프이다.
설명에 앞서, A 는 본 발명의 실시예에 따른 휘도향상필름(도 6의 200)의 연신에 따른 응력-변형률(stress-strain) 변화를 그래프로 도시한 것이며, B는 일반적인 휘도향상필름의 응력-변형률 변화를 그래프로 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, A의 항복점이 B의 항복점에 비해 높게 측정되는 것을 확인할 수 있는데, 여기서 항복점(yield point)이란 물체의 탄성 한도를 넘는 어떤 값으로써, 항복점에 이르게 되면 물체가 파괴되거나 손상되게 된다.
항복점이 높은 A 는 B에 비해 탄성력이 더욱 높음을 의미하게 되며, 또한 일정한 인장 탄성률을 가짐을 의미하게 되므로, A는 일정값이 되면 연신을 억제할 수 있어, 일정한 강성 또한 가짐을 의미하게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스트레처블 표시장치(도 3b의 100)는 어느 방향으로도 연신 될 수 있으면서도 일정한 강성 또한 갖는 휘도향상필름(도 6의 200)을 통해, 우수한 유연성을 가질 수 있다.
또한, 휘도향상필름(도 6의 200)에 위치하는 블랙컬러의 상부면패턴(도 6의 210)과 하부면패턴(도 6의 220)에 의해 외부로부터 입사되는 광을 흡수하게 되므로 외부로 반사되는 광을 줄일 수 있어, 콘트라스트를 향상시키게 된다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
100 : 스트레처블 표시장치
110 : 기판, 120 : 보호필름
170 : 디스플레이패널
112 : 버퍼층, 113 : 게이트절연층, 114 : 층간절연층
115 : 평탄화층, 116 : 뱅크, 117 : 봉지층, 118 : 접착층
150 : 구동 박막트랜지스터, 151 : 게이트전극, 152 : 액티브층
153, 154 : 소스전극 및 드레인전극
160 : 유기발광소자
161 : 애노드전극, 162: 유기발광층, 163 : 캐소드전극
173 : 데이터패드
181 : 제 1 연결배선, 182 : 제 2 연결배선
200 : 휘도향상필름(210 : 상부면패턴, 220 : 하부면패턴)
110 : 기판, 120 : 보호필름
170 : 디스플레이패널
112 : 버퍼층, 113 : 게이트절연층, 114 : 층간절연층
115 : 평탄화층, 116 : 뱅크, 117 : 봉지층, 118 : 접착층
150 : 구동 박막트랜지스터, 151 : 게이트전극, 152 : 액티브층
153, 154 : 소스전극 및 드레인전극
160 : 유기발광소자
161 : 애노드전극, 162: 유기발광층, 163 : 캐소드전극
173 : 데이터패드
181 : 제 1 연결배선, 182 : 제 2 연결배선
200 : 휘도향상필름(210 : 상부면패턴, 220 : 하부면패턴)
Claims (7)
- 플렉서블한 디스플레이패널과;
상기 디스플레이패널의 광이 투과되는 일측에 위치하며, 제 1 모듈러스를 갖는 고분자 물질로 이루어지는 고분자층을 포함하는 휘도향상필름
을 포함하며,
상기 휘도향상필름은 상기 디스플레이패널과 밀착되는 일면에 구비되는 다수개의 상부면패턴과, 상기 일면과 대면하는 타면에 구비되는 다수개의 하부면패턴을 더 포함하며,
상기 상부면패턴과 상기 하부면패턴은 상기 제 1 모듈러스에 비해 큰 제 2 모듈러스를 갖는 고분자 물질로 이루어지는 고분자 패턴을 포함하는 스트레처블 표시장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 상부면패턴은 상기 일면으로부터 상기 타면을 향할수록 폭이 좁아지며, 상기 하부면패턴은 상기 타면으로부터 상기 일면을 향할수록 그 폭이 좁아지는 스트레처블 표시장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 상부면패턴과 상기 하부면패턴은 서로 어긋나게 위치하는 스트레처블 표시장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 상부면패턴과 상기 하부면패턴의 고분자 패턴은 블랙컬러를 갖는 스트레처블 표시장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 상부면패턴은 상기 일면과 상기 고분자 패턴 사이에 블랙잉크패턴을 더 포함하며, 상기 하부면패턴은 상기 타면과 상기 고분자 패턴 사이에 블랙잉크패턴을 더 포함하는 스트레처블 표시장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 모듈러스는 10^6 ~ 10^7dyne/cm2(0.1 ~ 1Mpa)이며, 상기 제 2 모듈러스는 10^8 ~ 10^10dyne/cm2(10 ~ 1000Mpa)인 스트레처블 표시장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 디스플레이패널은 각 서브화소 별로 구동 박막트랜지스터 및 유기발광소자를 포함하며,
상기 구동 박막트랜지스터는 액티브층과, 액티브층 상에 위치하는 게이트절연층, 상기 게이트절연층 상에 위치하는 게이트전극, 상기 게이트전극 상에 위치하는 층간절연막, 상기 층간절연막 상에 위치하는 소스전극 및 드레인전극을 포함하며,
상기 유기발광소자는 상기 구동 박막트랜지스터와 연결되는 애노드전극과, 상기 애노드전극 상부로 위치하는 유기발광층 그리고 상기 유기발광층 상부로 위치하는 캐소드전극을 포함하는 스트레처블 표시장치.
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