KR20200052167A - 폴더블 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 명세서는 폴더블 표시장치를 개시한다. 상기 폴더블 표시장치는, 둘 이상의 평평(flat) 영역들 및 상기 평평 영역들 사이에 있는 접힘(folding) 영역을 갖는 표시패널; 상기 표시패널의 하부에 위치하고, 상기 평평 영역 및 상기 접힘 영역에 각각 대응되는 개구 패턴을 갖는 지지 부재; 상기 표시패널과 상기 지지 부재 사이에 위치하고, 상기 개구 패턴에 의한 요철이 외부에서 보이지 않도록 구비된 광학 조절 층을 갖는 기능성 부재를 포함한다.

Description

폴더블 표시장치{FOLDABLE DISPLAY DEVICE}

본 명세서는 폴더블 표시장치에 관한 것이다.

표시장치(display device)는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 이에 유기발광 소자의 발광량을 제어하여 영상을 표시하는 유기발광 표시장치 등이 각광받고 있다.

유기발광 소자는 전극 사이의 얇은 발광층을 이용한 자발광 소자로 박막화가 가능하다는 장점이 있다. 일반적인 유기발광 표시장치는 기판에 화소구동 회로와 유기발광 소자가 형성된 구조를 갖고, 유기발광 소자에서 방출된 빛이 기판 또는 배리어층을 통과하면서 화상을 표시하게 된다.

유기발광 표시장치는 별도의 광원장치 없이 구현되기 때문에, 플렉서블(flexible), 벤더블(bendable), 폴더블(foldable) 표시장치로 구현되기에 용이하다. 이때, 플라스틱, 박형 유리, 금속 등의 유연한 재료가 유기발광 표시장치의 기판으로 사용된다. 플렉서블, 폴더블 표시장치 등은 기판 위에 다수의 박막 층들이 적층되는 경우가 일반적이다. 또한 플렉서블, 폴더블 표시장치는 적절한 강성 및 유연성을 제공하는 부가 층들이 더 결합되기도 한다.

현재 폴더블 표시장치의 사용성 향상을 위하여 굴곡성 및 복원성 확보를 위한 다양한 재료적 또는 구조적 개선이 시도되고 있다. 이에 따라 폴더블 표시장치의 여러 부분에 적용하는 각종 굴곡성 및 복원성 향상 구조가 제안되었다. 그러나, 어떤 경우에는 굴곡성 및 복원성 향상 구조에 예기치 못한 문제점이 발견되어 그 보완책 마련이 필요하게 되었다.

본 명세서는 폴더블 표시장치 및 그에 사용되는 지지 부재를 제안하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 명세서는 지지 부재에 따른 시인성 저하 문제를 개선하는 구조를 제공한다. 본 명세서의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서의 일 실시예에 따라 폴더블 표시장치가 제공된다. 폴더블 표시장치는, 둘 이상의 평평(flat) 영역들 및 평평 영역들 사이에 있는 접힘(folding) 영역을 갖는 표시패널; 표시패널의 하부에 위치하고, 평평 영역 및 접힘 영역에 각각 대응되는 개구 패턴을 갖는 지지 부재; 표시패널과 지지 부재 사이에 위치하고, 개구 패턴에 의한 요철이 외부에서 보이지 않도록 구비된 광학 조절 층을 갖는 기능성 부재를 포함할 수 있다.

지지 부재는, 평평 영역에 대응되는 제1 개구 패턴 및 접힘 영역에 대응되는 제2 개구 패턴을 가질 수 있다. 제2 개구 패턴은 제1 개구 패턴보다 배치 밀도가 클 수 있고, 제1 및 제2 개구 패턴은, 접힘 영역에서 표시패널의 외곽으로 갈수록 배치 밀도가 작아질 수 있다.

개구 패턴은 접힘 축과 나란한 방향으로 연장된 형상의 슬릿(slit)일 수 있으며, 개구 패턴 중 적어도 일부는 충진재로 채워질 수 있다.

지지 부재는, 기능성 부재 방향의 일 면에, 지지 부재의 일 면을 평탄화하는 보상 층을 포함할 수 있다.

광학 조절 층은, 상부 또는 하부 층과의 굴절률 차이에 의한 전반사(total reflection)를 통해 개구 패턴에 의한 요철이 외부에서 보이지 않도록 구비될 수 있다. 이에, 광학 조절 층은, 지지 부재와 광학 조절 층 사이에 있는 층보다 굴절률이 작을 수 있다. 광학 조절 층은, 고분자 물질 층의 적어도 일 면 상에 있을 수 있다.

광학 조절 층은 불소 화합물을 포함할 수 있다.

광학 조절 층은 1.28 내지 1.40의 굴절률을 가질 수 있다.

기능성 부재는, 표시패널에 견고성을 부가하도록 구비된 고분자 물질 층을 더 포함할 수 있다. 고분자 물질 층은 유색 폴리이미드로 구성될 수 있다.

기능성 부재는, 표시패널의 기복(waviness)을 완화하도록 구비된 금속 박막을 더 포함할 수 있다. 금속 박막은 고분자 물질 층과 지지 부재 사이에 있을 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 명세서의 실시예들은, 폴더블 표시장치의 접힘 특성과 복원력을 강화하는 지지 부재를 제공할 수 있다. 동시에, 본 명세서의 실시예들은, 상기 지지 부재로 인한 시인성 문제를 개선한 구조를 제공할 수 있다. 본 명세서의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 예시적인 폴더블 표시장치를 도시한다.
도 2는 본 명세서의 표시장치에 포함된 표시패널 중 일부를 나타낸 단면도이다.
도 3a 내지 3c는 본 명세서의 실시예에 따른 폴더블 표시장치를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 폴더블 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 5a 내지 5c는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 폴더블 표시장치를 나타낸 단면도이다.

본 명세서의 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.

본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다. 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다. 소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 예시적인 폴더블 표시장치를 도시한다.

상기 폴더블(foldable) 표시장치(1000)는 적어도 하나의 표시 영역(active area)을 포함할 수 있다. 예컨대, 폴더블 표시장치는 접힘 선(folding line)을 기준으로 좌우 (또는 상하)로 구분되는 다수의 표시 영역을 가질 수 있다. 상기 표시 영역에는 픽셀들의 어레이(array)가 형성된다. 하나 이상의 비표시 영역(inactive area)이 상기 표시 영역의 주위에 배치될 수 있다. 즉, 상기 비표시 영역은, 표시 영역의 하나 이상의 측면에 인접할 수 있다. 도 1에서, 상기 비표시 영역은 사각형 형태의 표시 영역을 둘러싸고 있다. 그러나, 표시 영역의 형태 및 표시 영역에 인접한 비표시 영역의 형태/배치는 도 1에 도시된 예에 한정되지 않는다. 상기 표시 영역 및 상기 비표시 영역은, 상기 표시장치(1000)를 탑재한 전자장치의 디자인에 적합한 형태일 수 있다. 상기 표시 영역의 예시적 형태는 오각형, 육각형, 원형, 타원형 등이다.

상기 표시 영역 내의 각 픽셀은 픽셀 회로와 연관될 수 있다. 상기 픽셀 회로는, 백플레인(backplane) 상의 하나 이상의 스위칭 트랜지스터 및 하나 이상의 구동 트랜지스터를 포함할 수 있다. 각 픽셀 회로는, 상기 비표시 영역에 위치한 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버와 같은 하나 이상의 구동 회로와 통신하기 위해, 게이트 라인 및 데이터 라인과 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 구동 회로는, 도 1에 도시된 것처럼, 상기 비표시 영역에 TFT(thin film transistor)로 구현될 수 있다. 이러한 구동 회로는 GIP(gate-in-panel)로 지칭될 수 있다. 또한, 데이터 드라이버 IC와 같은 몇몇 부품들은, 분리된 인쇄 회로 기판에 탑재되고, FPCB(flexible printed circuit board), COF(chip-on-film), TCP(tape-carrier-package) 등과 같은 회로 필름을 이용하여 상기 비표시 영역에 배치된 연결 인터페이스(패드/범프, 핀 등)와 결합될 수 있다.

상기 폴더블 표시장치(1000)는, 다양한 신호를 생성하거나 표시 영역내의 픽셀을 구동하기 위한, 다양한 부가 요소들 포함할 수 있다. 상기 픽셀을 구동하기 위한 부가 요소는 인버터 회로, 멀티플렉서, 정전기 방전 회로(electro static discharge) 등을 포함할 수 있다. 상기 표시장치(1000)는 픽셀 구동 이외의 기능과 연관된 부가 요소도 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 표시장치(1000)는 터치 감지 기능, 사용자 인증 기능(예: 지문 인식), 멀티 레벨 압력 감지 기능, 촉각 피드백(tactile feedback) 기능 등을 제공하는 부가 요소들을 포함할 수 있다. 상기 언급된 부가 요소들은 상기 비표시 영역 및/또는 상기 연결 인터페이스와 연결된 외부 회로에 위치할 수 있다.

상기 표시장치(1000)의 여러 부분들은 접힘 선(FL)을 따라 구부러질 수 있다. 상기 접힘 선(FL)은 수평으로(예: 도 1의 X 방향), 수직으로(예: 도 1의 Y 방향), 또는 대각선으로 연장될 수 있다 따라서, 상기 표시장치(1000)는, 요구되는 디자인에 기초하여, 수평, 수직, 대각선 방향의 조합으로 구부러질 수 있다.

언급한 대로, 상기 표시장치(1000)의 하나 이상의 모서리(edge)는, 상기 접힘 선(FL)을 따라 중앙 부분(central portion, 1000-1)에서 멀어지도록 구부러질 수 있다. 비록 상기 접힘 선(FL)이 상기 표시장치(1000)의 모서리와 가깝게 위치하도록 도시되었지만, 상기 접힘 선(FL)은 상기 중앙 부분(1000-1)을 가로질러 연장되거나, 상기 표시장치(1000)의 하나 이상의 꼭지점(corner)에서 대각선으로 연장될 수 있다.

몇몇 실시예에서 폴더블 표시장치(100)의 굴곡 부분(1000-2)은, 이미지를 표시할 수 있는 표시 영역을 포함할 수 있다. 이러한 표시 영역을 이하에서는 보조 표시 영역이라 호칭한다. 즉, 표시 영역의 적어도 일부 픽셀이 굴곡 부분(1000-2)에 포함되도록 접힘 선(FL)이 표시 영역 내에 놓일 수 있다.

도 2는 본 명세서의 표시장치에 포함된 표시패널 중 일부를 나타낸 단면도이다.

상기 표시장치(`1000)는 화상을 표시하는 표시패널(100)과 각종 기구 부품들(프레임, 케이스 등)로 구성될 수 있다 이하에서는, 유기발광 표시패널(Organic Light Emitting Display Panel)을 일 예로 하여 폴더블 표시장치 및 그 표시패널을 설명한다.

상기 유기발광 표시패널(100)은 베이스 층(101) 상에 박막트랜지스터(102, 104, 106, 108), 유기발광소자(112, 114, 116) 및 각종 기능 층(layer)이 위치하고 있다.

베이스 층(101)은 유기발광 표시패널(100)의 다양한 구성요소들을 지지한다. 베이스 층(101)은 투명한 절연 물질, 예를 들어 유리, 플라스틱 등과 같은 절연 물질로 형성될 수 있다. 상기 베이스 층(101)이 플라스틱으로 이루어진 경우, 플라스틱 필름 또는 플라스틱 기판으로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 층(101)은 폴리이미드 계 고분자, 폴리에스터계 고분자, 실리콘계 고분자, 아크릴계 고분자, 폴리올레핀계 고분자 및 이들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는 필름 형태일 수 있다. 이 물질 중에서, 폴리이미드는 고온의 공정에 적용될 수 있고, 코팅이 가능한 재료이기에 플라스틱 기판으로 많이 사용된다. 기판(어레이 기판)은, 상기 베이스 층(101) 위에 형성된 소자 및 기능 층, 예를 들어 스위칭 TFT, 스위칭 TFT와 연결된 구동 TFT, 구동 TFT와 연결된 유기발광소자, 보호막 등을 포함하는 개념으로 지칭되기도 한다.

버퍼 층(buffer layer)이 베이스 층(101) 상에 위치할 수 있다. 상기 버퍼 층은 베이스 층(101) 또는 하부의 층들에서 유출되는 알칼리 이온 등과 같은 불순물로부터 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)를 보호하기 위한 기능 층이다. 상기 버퍼 층은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 또는 이들의 다층으로 이루어질 수 있다.

상기 베이스 층(101) 또는 버퍼 층 위에 박막트랜지스터가 놓인다. 박막트랜지스터는 반도체 층(102), 게이트 절연막(103), 게이트 전극(104), 층간 절연막(105), 소스 및 드레인 전극(106, 108)이 순차적으로 배치된 형태일 수 있다. 반도체 층(102)은 상기 베이스 층(101) 또는 버퍼 층 상에 위치한다. 반도체 층(102)은 폴리 실리콘(p-Si)으로 만들어질 수 있으며, 이 경우 소정의 영역이 불순물로 도핑될 수도 있다. 또한, 반도체 층(102)은 아몰포스 실리콘(a-Si)으로 만들어질 수도 있고, 펜타센 등과 같은 다양한 유기 반도체 물질로 만들어질 수도 있다. 나아가 반도체 층(102)은 산화물(oxide)로 만들어질 수도 있다. 게이트 절연막(103)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx) 등과 같은 절연성 무기물로 형성될 수 있으며, 이외에도 절연성 유기물 등으로 형성될 수도 있다. 게이트 전극(104)은 다양한 도전성 물질, 예컨대, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 금(Au) 또는 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다.

층간 절연막(105)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx) 등과 같은 절연성 물질로 형성될 수 있으며, 이외에도 절연성 유기물 등으로 형성될 수도 있다. 층간 절연막(105)과 게이트 절연막(103)의 선택적 제거로 소스 및 드레인 영역이 노출되는 컨택 홀(contact hole)이 형성될 수 있다.

소스 및 드레인 전극(106, 108)은 층간 절연막(105) 상에 전극용 물질로 단일층 또는 다층의 형상으로 형성된다.

평탄화 층(107)이 박막트랜지스터 상에 위치할 수 있다. 평탄화 층(107)은 박막트랜지스터를 보호하고 그 상부를 평탄화한다. 평탄화 층(107)은 다양한 형태로 구성될 수 있는데, BCB(Benzocyclobutene) 또는 아크릴(Acryl) 등과 같은 유기 절연막, 또는 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx)와 같은 무기 절연막으로 형성될 수도 있고, 단층으로 형성되거나 이중 혹은 다중 층으로 구성될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.

유기발광소자는 제1 전극(112), 유기발광 층(114), 제2 전극(116)이 순차적으로 배치된 형태일 수 있다. 즉, 유기발광소자는 평탄화 층(107) 상에 형성된 제1 전극(112), 제1 전극(112) 상에 위치한 유기발광 층(114) 및 유기발광 층(114) 상에 위치한 제2 전극(116)으로 구성될 수 있다.

제1 전극(112)은 컨택 홀을 통해 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극(108)과 전기적으로 연결된다. 유기발광 표시패널(100)이 상부 발광(top emission) 방식인 경우, 이러한 제1 전극(112)은 반사율이 높은 불투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(112)은 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr) 또는 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다.

뱅크(110)는 발광 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된다. 이에 따라, 뱅크(110)는 발광 영역과 대응되는 제1 전극(112)을 노출시키는 뱅크 홀을 가진다. 뱅크(110)는 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx)와 같은 무기 절연 물질 또는 BCB, 아크릴계 수지 또는 이미드계 수지와 같은 유기 절연물질로 만들어질 수 있다.

유기발광 층(114)이 뱅크(110)에 의해 노출된 제1 전극(112) 상에 위치한다. 유기발광 층(114)은 발광층, 전자주입층, 전자수송층, 정공수송층, 정공주입층 등을 포함할 수 있다. 상기 유기발광 층은, 하나의 빛을 발광하는 단일 발광층 구조로 구성될 수도 있고, 복수 개의 발광층으로 구성되어 백색 광을 발광하는 구조로 구성될 수도 있다.

제2 전극(116)이 유기발광층(114) 상에 위치한다. 유기발광 표시패널(100)이 상부 발광(top emission) 방식인 경우, 제2 전극(116)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Induim Zinc Oxide; IZO) 등과 같은 투명한 도전 물질로 형성됨으로써 유기발광 층(114)에서 생성된 광을 제2 전극(116) 상부로 방출시킨다.

봉지 층(120)이 제2 전극(116) 상에 위치한다. 상기 봉지 층(120)은, 발광 재료와 전극 재료의 산화를 방지하기 위하여, 외부로부터의 산소 및 수분 침투를 막는다. 유기발광소자가 수분이나 산소에 노출되면, 발광 영역이 축소되는 화소 수축(pixel shrinkage) 현상이 나타나거나, 발광 영역 내 흑점(dark spot)이 생길 수 있다. 상기 봉지 층(encapsulation layer)은 유리, 금속, 산화 알루미늄(AlOx) 또는 실리콘(Si) 계열 물질로 이루어진 무기막으로 구성되거나, 또는 유기막과 무기막이 교대로 적층된 구조일 수도 있다. 무기막은 수분이나 산소의 침투를 차단하는 역할을 하고, 유기막은 무기막의 표면을 평탄화하는 역할을 한다. 봉지 층을 여러 겹의 박막 층으로 형성하는 이유는, 단일 층에 비해 수분이나 산소의 이동 경로를 길고 복잡하게 하여, 유기발광소자까지 수분/산소의 침투를 어렵게 만들려는 것이다.

커버 층은 상기 표시패널(100)의 상부를 보호하기 위해 사용될 수 있다. 상기 커버 층은 커버 글래스(cover glass)일 수 있다. 상기 커버 층의 일 면에 표시 특성(예: 외부 광 반사, 색 정확도, 휘도 등)을 제어하는 편광 층이 위치할 수도 있다.

도 3a 내지 3c는 본 명세서의 실시예에 따른 폴더블 표시장치를 설명하는 도면이다.

폴더블 표시장치는 다수의 박막 층들 및 이들을 접합하는 접착제(adhesive)로 구성될 수 있으며, 재료적인 특성과 한계로 인하여 접힘 곡률, 반복 접힘 및/또는 접힌 상태로 장기 보존 시에 평탄도(flatness) 유지 등이 중요하다.

상기 폴더블 표시장치는 도 3a와 같이 둘 이상의 평평 영역들(A-1, A-2) 및 상기 평평 영역들(A-1, A-2) 사이에 있는 접힘 영역(B)을 포함할 수 있고, 도 3b와 같이 접힐 수 있다. 상기 평평 영역(A-1, A-2)들은 상기 접힘 영역(B)에 비해 매우 작은 곡률을 갖는 실질적으로 평평한 영역(부분)으로서, 표시영역을 포함할 수 있고, 필요에 따라 비표시 영역 및/또는 기타 다른 영역들을 더 포함할 수도 있다 도 3a에서는, 두 개의 평평 영역만이 도시되었으나, 실제 구현 제품은 2 또는 그 이상의 평평 영역으로 구성될 수 있다. 접힘 영역(B)의 폭은 접힘 곡률(folding radius)와 상관 관계가 있으므로 이를 기반하여 정해질 수 있으며, 소정의 마진을 감안하여 설계하는 것이 바람직하다. 상기 접힘 영역(B)은 실제 접히는 부분과 소정의 마진을 합한 것으로 이해될 수도 있다.

제2 평평 영역(A-2) 내의 픽셀 매트릭스는, 제1 평평 영역(A-1)으로부터 연속적으로 연장될 수 있다. 또 다르게는, 제1 평평 영역과 제2 평평 영역은, 접힘 영역을 사이에 두고 서로 분리될 수도 있다. 제1 평평 영역과 제2 평평 영역의 몇몇 부품들은, 접힘 영역을 가로질러 놓인 하나 이상의 도선을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 평평 영역(A-1)의 픽셀과 제2 평평 영역(A-2)의 픽셀은 구동 회로(예: 게이트 드라이버, 데이터 드라이버 등)에 의해 마치 동일 매트릭스에 있는 것처럼 구동될 수 있다. 이때, 제1 평평 영역(A-1)의 픽셀과 제2 평평 영역(A-2)의 픽셀은 동일한 구동 회로들에 의해 동작될 수 있다. 예를 들어, 제1 평평 영역(A-1)의 N번째 행 픽셀과 제2 평평 영역(A-2)의 N번째 행 픽셀은, 같은 게이트 드라이버로부터 게이트 신호를 수신하도록 구비될 수 있다. 구현 예에 따라서는, 제2 평평 영역(A-2)의 픽셀이 제1 평평 영역(A-1)의 픽셀과 분리되어 구동될 수도 있다. 즉, 제2 평평 영역(A-2)의 픽셀은, 평평 영역의 픽셀 매트릭스와는 분리된 독립된 매트릭스로 구동 회로에 인식될 수 있다. 이 경우, 제2 평평 영역(A-2)의 픽셀은, 제1 평평 영역(A-1)의 픽셀에 신호를 공급하는 구동 회로와는 다른 하나 이상의 분리된 구동 회로로부터 신호를 수신할 수 있다. 한편, 그 형상에 상관없이, 제2 평평 영역(A-2)은 폴더블 표시패널(100)의 2차 표시 영역으로 기능할 수 있다. 또한, 제1 평평 영역(A-1) 대 제2 평평 영역(A-2)의 크기 비율은 특별히 제한되지 않는다.

도 3b와 같이 폴더블 표시장치(1000)는 표시패널(100), 기능성 부재(200), 지지 부재(300)가 접합된 형태일 수 있다. 상기 기능성 부재(200)는 폴더블 표시장치(1000)에 필요한 기계/기구적, 광학적 성질을 보강하기 위하여 구비된다. 도 3b와 같이 접히는 (또는 구부러지는) 폴더블 표시장치(1000)에 있어서, 지지 부재(300)는 표시패널(100)에 과도한 압축력이나 인장력이 가해지지 않도록 설계되는 것이 중요하다. 더불어 폴더블 표시장치(1000)의 평탄도 유지 및/또는 빠른 형상 복원을 위해서는 지지 부재(300)의 형상, 재질 등도 매우 중요하다. 도 3b는 안쪽 접힘(inward foldable) 표시장치를 도시했지만 반대 방향으로 접히는 바깥쪽 접힘(outward foldable) 표시장치에도 위와 같은 중요성은 마찬가지이다.

도 3c는 본 명세서의 일 실시예에 따른 지지 부재(300)의 평면도이다. 상기 지지 부재(300)는 프레임(frame)이라 불리기도 한다. 상기 지지 부재(300)는 개구 패턴(320)이 마련된 평판(310)일 수 있다. 상기 평판(310)은 알루미늄, 구리, 스테인레스 스틸 등의 금속 판일 수 있다. 또는 상기 평판(310)은 고분자 물질일 수도 있다. 상기 개구 패턴(opening pattern)은 기판(310)의 접힘 및 복원 특성의 향상을 위해 마련된다. 상기 개구 패턴(320)은 접힘 영역(B)에 형성된다. 그러나, 실시예에 따라서 상기 개구 패턴(320)은 접힘 영역(B)의 외부 즉, 평평 영역(A-1, A-2)에도 마련될 수 있다. 도 3c에는 접힘 영역(B)이 지지 부재(300)의 가운데 부분에 위치하는 것으로 도시되고 있으나, 접힘 영역(B)의 위치는 그에 제한되지 않는다. 또한, 상기 접힘 영역(B)은 두 개 이상 정의될 수도 있다.

상기 개구 패턴(320)은 직사각형 형상, 마름모 형상, 단축 길이가 일정한 타원 형상, 혹은 직사각형의 양단에 반원이 결합되어 있는 형상 등을 가질 수 있다. 이때 상기 개구 패턴(320)은 접힘선(접힘축)과 나란한 방향으로 연장된 모양일 수 있다. 즉, 상기 개구 패턴(320)의 장축은 접힘선(접힘축)과 방향과 평행할 수 있다. 상기 개구 패턴(320)은 특정 길이를 갖고 동일 선상에서 특정 간격만큼 이격될 수 있다.

도 3c에서 개구 패턴(320)은 타원 형상인 것을 예시하였으나, 개구 패턴의 형상은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 개구 패턴은 원형, 정사각형, 사다리꼴 등 다양한 모양의 슬릿(slit)일 수도 있다. 또한 한 지지 부재(300)에 한 가지의 개구 패턴 형상만 마련될 수 있은 아니다. 다시 말해, 한 지지 부재(300)에 여러가지 형상의 개구 패턴이 마련될 수도 있다.

상기 개구 패턴(320) 중 적어도 일부는 충진재, 예를 들어 폴리우레탄(polyurethane, PU), 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethane: TPU), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 고무(rubber), 실리콘(Si) 중 어느 하나 이상으로 채워질 수 있다.

도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 폴더블 표시장치를 나타낸 단면도이다.

상기 폴더블 표시장치(1000)는 도 4와 같이 표시패널(100), 기능성 부재(200), 지지 부재(300)가 접합된 구조일 수 있다. 상기 폴더블 표시장치(1000)는 둘 이상의 평평 영역들(A-1, A-2) 및 상기 평평 영역들(A-1, A-2) 사이에 있는 접힘 영역(B)을 포함하고, 상기 접힘 영역(B) 및/또는 평평 영역들(A-1, A-2)은 접힘성(foldability)과 복원력이 개선된 구조(예: 개구 패턴)를 포함할 수 있다.

상기 표시패널(100)은 도 2와 같이 유연한 베이스 층(101) 위에 박막 트랜지스터, 유기발광소자, 커버 층(180) 등이 적층된 구조체일 수 있다.

상기 표시패널(100)의 아래에는 기능성 부재(200)가 위치할 수 있다. 상기 기능성 부재(200)와 상기 표시패널(100)은 접착 층(410)을 통해 서로 결합된다. 상기 기능성 부재(200)는, 표시패널(100)의 강성을 보완하는 고분자 물질 층(210), 표시패널(100)의 기복을 완화하는 금속 박막(metal foil, 220) 등의 부재들을 포함할 수 있다. 상기 고분자 물질 층(210), 과 상기 금속 박막(220)은 접착 층(230)으로 서로 결합될 수 있다.

상기 기능성 부재(200)의 아래에는 지지 부재(300)가 위치할 수 있다. 상기 기능성 부재(200)와 상기 지지 부재(300)는 접착 층(420)으로 서로 결합될 수 있다. 상기 지지 부재(300)는 폴더블 표시장치의 접힘 특성 및 복원력을 강화한다. 상기 지지 부재(300)는 도 3c에서 설명한 것과 같다. 그런데, 도 3c처럼 개구 패턴(320)을 갖는 지지 부재(300)는, 접힘 특성과 복원력 향상에는 도움이 되지만, 상기 개구 패턴(320)으로 인해 표면에 요철이 생기고, 상기 요철 또는 개구 패턴 자체가 사용자에게 시인되는 현상이 관찰되었다.

이에, 개발자들은 개구 패턴의 시인을 줄이기 위하여 보상 층(330)를 지지 부재(300)의 일 면에 더 추가하고, 금속 박막(220)을 기능성 부재(200)에 추가하였다. 상기 보상 층(330)은 상기 지지 부재(300)의 표면을 평탄화하기 위해 마련되었다. 즉, 개구 패턴(320)을 갖는 지지 부재(300)에서 나타나는 표면 요철을 감소시키려는 목적으로 구비되었다. 또한 금속 박막(220)은 폴더블 표시장치의 기복(waviness) 개선은 물론, 그 하부의 개구 패턴을 가리기 위해 마련되었다.

그러나, 위와 같은 기능 층들의 추가에도 불구하고, 지지 부재의 개구 패턴(320)이 시인되는 문제는 완전히 해결되지 않음이 인식되었다. 이는, 지지 부재(300)의 상부에 있는 각종 층(특히, 보상 층(330) 및 금속 박막(220))들은 폴더블 표시장치의 특성을 만족하기 위해 얇고 부드럽기 때문에, 개구 패턴으로 인한 표시장치 하부의 요철이 상부의 층들에까지 전달되기 때문이다. 도 4에 개념적으로 나타낸 것처럼, 개구 패턴에 의한 요철은, 보상 층(330), 접착 층(420)을 거쳐 금속 박막(220)까지 전사될 수 있다. 이렇게 금속 박막(220)에까지 전사된 요철은 표시장치의 상부에서 사용자에게 시인될 수 있다.

이에 발명자들은, 폴더블 표시장치의 하부 요철이 외부에서 시인되지 않도록 하는 광학적 해결책을 고안하였다. 이와 같이 고안된, 본 명세서의 일 실시예에 따른 기능성 부재(200)은 광학 조절 층을 포함한 다층(multi-layer) 구조체일 수 있다.

도 5a 내지 5c는 본 명세서의 실시예에 따른 폴더블 표시장치를 나타낸 단면도이다.

상기 폴더블 표시장치(1000)는 도 5a와 같이 표시패널(100), 기능성 부재(200) 및 지지 부재(300)가 결합된 구조일 수 있다. 상기 표시패널(100)은 둘 이상의 평평(flat) 영역들 및 상기 평평 영역들 사이에 있는 접힘 영역(B)을 포함할 수 있다. 상기 표시패널(100)은 도 2와 같이 유연한 베이스 층(101) 위에 박막 트랜지스터(TFT), 유기발광소자(OLED), 봉지 층(120) 등이 적층된 구조체이며, 상기 표시패널(100)의 아래에는 기능성 부재(200)와 지지 부재(300)가 더 위치할 수 있다.

접힘 영역(B)은 굴곡 스트레스에 의해 가장 큰 영향을 받기 때문에, 접힘 영역 상의 표시패널(100)에 여러 가지 스트레스 저감 구조가 적용될 수 있다. 이를 위해서, 상기 평평 영역에 있는 구성 요소 중 일부는, 상기 접힘 영역(B)의 적어도 일 부분에는 존재하지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 접힘 영역(B)에는 유기발광소자(예: 픽셀 회로 및 유기발광 다이오드)가 배치되지 않을 수 있다. 또한 상기 접힘 영역(B)에는 최소한의 층(layer) 들만 배치될 수 있다. 일 예로 상기 접힘 영역(B)에는, 베이스 층, 베이스 층 상부의 유기물 층 및 상기 유기물 층 상의 커버 층 만이 배치될 수 있다. 또한 상기 접힘 영역(B)에는, 베이스 층 및 상기 유기물 층 사이에 패터닝된 무기물 층이 더 있을 수도 있다. 상기 무기물 층은 버퍼 층일 수 있다. 상기 패터닝은 일련의 식각(etching) 공정을 통하여 구현될 수 있다. 상기 패턴은 접힘 축(folding axis)과 나란한 스트라이프(stripe) 형태일 수 있으며, 그 간격(pitch)은 접힘 곡률을 감안하여 설계될 수 있다.

기능성 부재(200)가 상기 표시패널(100)과 상기 지지 부재(300) 사이에 위치한다. 상기 기능성 부재(200)와 상기 표시패널(100)은 접착 층(410)을 통해 서로 결합된다. 상기 기능성 부재(200)는 지지 부재(300)의 개구 패턴(320)에 의한 요철이 외부에서 보이지 않도록 구비된 광학 조절 층(261, 262)을 포함할 수 있다.

또한 상기 기능성 부재(200)는, 상기 표시패널(100)에 견고성을 부가하도록 구비된 고분자 물질 층(210); 상기 표시패널(100)의 기복(waviness)을 완화하도록 구비된 금속 박막(220) 등을 포함할 수 있다. 상기 고분자 물질 층(210)은 폴더블 특성에 적합하게 표시패널(100)을 지지하는 층이다. 상기 고분자 물질 층(210)은, 상기 표시패널(100)에 강도 및/또는 견고성을 부가하기 위해 상기 기능성 부재(200)의 내부에 마련될 수 있다. 상기 고분자 물질 층(210)은, 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene Naphthalate; PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Ployethylene Terephthalate; PET), 폴리에틸렌 에테르프탈레이트(polyethylene ether phthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리에테르이미드(polyether imide), 폴리에테르술폰산(polyether sulfonate), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 기타 적합한 폴리머의 조합으로 구성된 박형 플라스틱 필름으로 만들어질 수 있다. 상기 보강 필름의 형성에 사용될 수 있는 또 다른 물질은 박형 유리, 다층 폴리머, 나노 파티클 또는 마이크로 파티클과 조합된 고분자 물질이 포함된 고분자 필름 등일 수 있다. 발명자들은, 실험결과 유색 폴리이미드(예: 옐로우 PI)가 내열성과 인장 강도가 우수하여 폴더블 표시장치의 접힘/복원 특성에 적합한 것을 인지하였고, 이에 유색 폴리이미드를 본 명세서의 실시예의 고분자 물질 층(210)에 적용하였다. 한편, 상기 금속 박막(220)은 폴더블 표시장치의 기복 개선은 물론, 그 하부의 개구 패턴을 가리기 위해 마련된다. 상기 금속 박막(220)은 상기 고분자 물질 층(210)과 상기 지지 부재(300) 사이에 위치할 수 있다.

지지 부재(300)은 상기 표시패널(100)과 기능성 부재(200)의 하부에 위치한다. 상기 지지 부재(300)는 상기 표시패널(100) 및 기능성 부재(200)를 지지하는 역할을 한다. 따라서 상기 지지 부재(300)은 상기 표시패널(100) 및 기능성 부재(200)보다 큰 강성(stiffness)을 갖는다. 상기 지지 부재(300)는 도 3c에 예시된 것과 같이, 개구 패턴(320)이 구비된 금속 평판(310)일 수 있다. 상기 개구 패턴(320)은, 상기 평평 영역(A-1, A-2) 및 상기 접힘 영역(B)에 각각 대응될 수 있다. 즉, 상기 개구 패턴(320)은 상기 평평 영역(A-1, A-2)에 대응되는 제1 개구 패턴 및 상기 접힘 영역(B)에 대응되는 제2 개구 패턴을 포함할 수 있다. 상기 개구 패턴(320)은, 접힘 영역(B)에는 평평 영역(A-1, A-2)에 비해 더 조밀하게 배치될 수 있다. 다시 말해, 상기 제2 개구 패턴은 상기 제1 개구 패턴보다 배치 밀도가 클 수 있다. 또한 상기 개구 패턴(320)은, 외곽으로 갈수록 배치 밀도가 작아질 수 있다. 예컨대, 상기 제1 및/또는 제2 개구 패턴은, 상기 접힘 영역(B)에서 상기 표시패널의 외곽으로 갈수록 배치 밀도가 작아질 수 있다. 한편, 상기 지지 부재(300)는, 상기 기능성 부재(200) 방향의 일 면에, 상기 지지 부재(300)의 일 면을 평탄화하는 보상 층을 포함할 수 있다. 이는 서술한 것과 같이 개구 패턴(320)에 의해 지지 부재의 표면에 요철이 생기는 것을 완화하기 위함이다.

상기 기능성 부재(200)는 상기 개구 패턴에 의한 요철이 외부에서 보이지 않도록 구비된 광학 조절 층(261, 262)을 포함할 수 있다. 상기 광학 조절 층(261, 262)은, 그 상부 또는 하부 층과의 굴절률 차이에 의한 전반사(total reflection)를 통해 상기 개구 패턴에 의한 요철이 외부에서 보이지 않도록 구비된다. 전반사는, 굴절률이 큰 매질에서 굴절률이 작은 매질로 빛이 진행할 때, 입사각이 임계각보다 클 경우 경계면에서 전부 반사되는 현상이다. 이에, 표시장치의 상부(화상표시 쪽)에서 입사되어 지지 부재(300) 또는 금속 박막(220)에 반사된 빛이 상기 광학 조절 층(261, 262)으로 진행할 때 전반사가 일어나면, 표시장치의 상부에서는 그 빛이 시인되지 않는다. 따라서, 개구 패턴에 의한 요철이 금속 박막(220)까지 전달되더라도, 금속 박막(220)의 상부에서 전반사가 있으면 사용자에게 시인되지 않을 수 있다.

이와 같은 착안에 따라, 상기 광학 조절 층(261, 262)은, 상기 지지 부재(300)와 상기 광학 조절 층(261, 262) 사이에 있는 층, 예컨대 도 5a의 접착 층(420), 도 5b의 고분자 물질 층(220)보다 굴절률이 작다. 상기 접착 층(420)은 통상적으로 굴절률이 약 1.42이고, 상기 고분자 물질 증(220)은 굴절률이 약 1.6이다. 따라서, 상기 광학 조절 층(261, 262)은 1.28 내지 1.40의 굴절률을 갖는다.

상기 광학 조절 층(220)은 불소(fluorine) 화합물을 포함할 수 있다. 상기 광학 조절 층(261, 262)은 폴더블 표시장치의 특성을 고려하여 약 100 내지 150 나노미터(nm)의 두께로 형성될 수 있다. 아래는 상기 광학 조절 층에 사용될 수 있는 예시적인 불소 화합물들의 화학식을 나타낸다.

[화학식]

상기 광학 조절 층(261, 262)은, 상기 고분자 물질 층(210)의 적어도 일 면 상에 위치할 수 있다. 즉, 상기 광학 조절 층(261, 262)은 도 5a와 같이 상기 고분자 물질 층(210)의 상면에 배치되거나, 도 5b와 같이 상기 고분자 물질 층(210)의 하면에 배치되거나, 또는 도 5c와 같이 상기 고분자 물질 층(210)의 양면에 배치될 수 있다.

표시패널(100), 기능성 부재(200), 지지 부재(300)가 적층되기에 앞서, 상기 광학 조절 층(261, 262)이 상기 고분자 물질 층(210)에 결합된다면, 제조 공정이 더 단순해지고, 공정 소요 시간도 단축될 수 있다. 이때, 상기 광학 조절 층(261, 262)은 스프레이 코팅, 스핀 코팅, 딥 코팅 등의 공정으로 상기 고분자 물질 층(210)의 일 면에 형성될 수 있다. 상기 불소 화합물은 1~50 중량 %로 용매(헥산, 헵탄, 디에틸에테르 등)에 포함되어 코팅될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 명세서는 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 그 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 당업자에 의해 기술적으로 다양하게 연동 및 구동될 수 있으며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시되거나 연관 관계로 함께 실시될 수도 있다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

1. 둘 이상의 평평(flat) 영역들 및 상기 평평 영역들 사이에 있는 접힘(folding) 영역을 갖는 표시패널;
   상기 표시패널의 하부에 위치하고, 상기 평평 영역 및 상기 접힘 영역에 각각 대응되는 개구 패턴을 갖는 지지 부재; 및
   상기 표시패널과 상기 지지 부재 사이에 위치하고, 상기 개구 패턴에 의한 요철이 외부에서 보이지 않도록 구비된 광학 조절 층을 갖는 기능성 부재를 포함하는 폴더블 표시장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 지지 부재는,
   상기 평평 영역에 대응되는 제1 개구 패턴 및 상기 접힘 영역에 대응되는 제2 개구 패턴을 갖는 폴더블 표시장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 제2 개구 패턴은 상기 제1 개구 패턴보다 배치 밀도가 큰 폴더블 표시장치.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 개구 패턴은, 상기 접힘 영역에서 상기 표시패널의 외곽으로 갈수록 배치 밀도가 작아지는 폴더블 표시장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 개구 패턴은 접힘 축과 나란한 방향으로 연장된 형상의 슬릿(slit)인 폴더블 표시장치.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 개구 패턴 중 적어도 일부는 충진재로 채워진 폴더블 표시장치.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 지지 부재는, 상기 기능성 부재 방향의 일 면에, 상기 지지 부재의 일 면을 평탄화하는 보상 층을 포함하는 폴더블 표시장치.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 광학 조절 층은, 상부 또는 하부 층과의 굴절률 차이에 의한 전반사(total reflection)를 통해 상기 개구 패턴에 의한 요철이 외부에서 보이지 않도록 구비된 폴더블 표시장치.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 광학 조절 층은, 상기 지지 부재와 상기 광학 조절 층 사이에 있는 층보다 굴절률이 작은 폴더블 표시장치.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 기능성 부재는, 상기 표시패널에 견고성을 부가하도록 구비된 고분자 물질 층을 더 포함하는 폴더블 표시장치.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 광학 조절 층은, 상기 고분자 물질 층의 적어도 일 면 상에 있는 폴더블 표시장치.
12. 제10 항에 있어서,
    상기 광학 조절 층은 불소 화합물을 포함하는 폴더블 표시장치.
13. 제1 항에 있어서,
    상기 광학 조절 층은 1.28 내지 1.40의 굴절률을 갖는 폴더블 표시장치.
14. 제10 항에 있어서,
    상기 고분자 물질 층은 유색 폴리이미드로 구성된 폴더블 표시장치
15. 제10 항에 있어서,
    상기 기능성 부재는, 상기 표시패널의 기복(waviness)을 완화하도록 구비된 금속 박막을 더 포함하는 폴더블 표시장치.
16. 제15 항에 있어서,
    상기 금속 박막은 상기 고분자 물질 층과 상기 지지 부재 사이에 있는 폴더블 표시장치.

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