KR20200052621A - 폴더블 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 영역에 픽셀들을 가지며 표시 영역을 폴딩 또는 언폴딩 하는 폴딩 영역을 가지는 표시 패널과 폴딩 영역의 양 사이드(Side) 에지(edge)에 폴딩 영역에 가해지는 외부 충격이 표시 영역에 도달하는 것을 최소화시키는 동시에 표시 패널의 플렉서빌리티(flexibility)를 제공하는 구조물을 포함한 폴더블 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

폴더블 디스플레이 장치{Foldable Display Device}
본 발명은 디스플레이 패널을 접거나 펼쳐서 사용할 수 있는 폴더블 디스플레이 장치에 관한 것이다.
사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 표시장치(display device)가 개발되어 각광받고 있다.
화상을 표시하는 표시 장치(Display Device)는 액정 표시 장치(LCD), 플라즈마 표시 장치(PDP), 유기 발광 전계 표시 장치(OLED), 전기영동표시 장치(EPD) 등과 같이 다양한 종류가 있다.
이러한 표시 장치는 제조 공정 중 발생하는 높은 열을 견딜 수 있도록 유리기판을 사용하므로 경량, 박형화 및 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 표시 장치로 급부상 중이다.
한편, 전자기술의 발달에 따라, 휴대용 디스플레이 장치를 통해 방송이나, 비디오를 시청하는 것이 가능해지고, 게임을 할 수 있어 많은 사용자들이 넓은 화면을 갖는 휴대용 디스플레이 장치를 선호하여 점점 화면이 대형화되는 추세이다.
그러나, 휴대용 디스플레이 장치의 화면을 크게 하면 휴대성이 떨어지게 되므로 화면을 크게 하는 데는 한계가 있다. 이러한 휴대성을 개선하기 위해, 표시 화면을 구부렸다가 펴거나 또는 접었다가 펼 수 있는 폴더블 디스플레이 장치에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
폴더블 표시 장치는 접힘과 펼침이 가능해야 하므로, 표시 패널을 비롯한 표시 패널을 지지하거나 표시 패널의 기능을 향상시키기 위해 표시 패널에 부착 또는 결합되는 여러 부재들이 모두 매우 얇은 필름 형태로 이루어지는데, 이러한 폴더블 표시 장치는 오랜 시간 접힘시 폴딩 영역으로 압축응력(compressive stress)과 인장응력(tensile stress)이 축적되게 된다.
폴딩 영역으로 축적된 응력들은 폴더블 표시 장치를 펼쳤을 때에도 그대로 폴딩 영역에 축적된 상태로 남게 되어, 폴더블 표시 장치 자체의 소성변형을 야기하게 된다.
이러한 소성 변형을 방지하기 위하여 플렉서블 기판을 지지하는 부재에 패턴들을 형성한 후 유기물을 충진하는데 패턴들은 측면 충격에 취약한 형태이며 유기물 충진 시 유기물 수축이 발생하기 쉬운 구조이어서 표시 장치의 외관불량을 야기하게 되며, 결국 표시패널의 표시품질을 저하시키게 된다.
본 발명은 플렉서블 기판을 지지하고 폴딩을 용이하게 만드는 부재의 패턴 구조를 개선하여 폴더블 표시 패널을 외부 충격으로부터 보호하고 유기물 수축 불량을 방지하여 표시 장치의 외곽 불량을 최소화 하는 폴더블 디스플레이 장치를 제공하는데 목적이 있다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 표시 영역에 픽셀들을 가지며 상기 표시 영역을 폴딩 또는 언폴딩하는 폴딩 영역을 가지는 표시 패널과 폴딩 영역의 양 사이드(Side) 에지(edge)에 폴딩 영역에 가해지는 외부 충격이 상기 표시 영역에 도달하는 것을 최소화시키는 동시에 상기 표시 패널의 플렉서빌리티(flexibility)를 제공하는 구조물을 포함할 수 있다.
구조물은 외곽부 및 안쪽부를 가지며, 안쪽부는 표시 패널이 표시 영역이 폴딩 또는 언폴딩됨에 표시 패널의 플렉서빌리티를 제공하며, 외곽부는 폴딩 영역의 에지에 가해지는 외부 충격이 표시 영역에 도달하는 것을 최소화시킬 수 있다.
안쪽부 및 외곽부는 금속 패턴층에 형성되는 다수의 슬릿 패턴 및 다수의 슬릿 패턴을 충진하는 유기물로 이루어질 수 있다.
여기서, 안쪽부는 표시 영역의 중심 쪽으로 연장되는 제 1 배열의 다수의 제 1 슬릿 패턴을 가지며, 외곽부는 표시 영역의 외곽 에지에 상기 제 1 배열과 수직인 제 2 배열의 다수의 제 2 슬릿 패턴을 가질 수 있다.
제 1 배열과 제 2 배열은 상기 폴딩 영역이 3R에서 5R 범위 내의 곡률 반경을 가지도록 한다.
최외곽으로부터 2번째 제 1 슬릿 패턴은 이웃하는 제 1 슬릿 패턴과 쌍을 이뤄 상기 제 2 슬릿 패턴의 양 에지에 연결되고 최외곽의 제 1 슬릿 패턴은 제 2 슬릿 패턴의 중심과 연결되어 최외곽의 제 1 슬릿 패턴의 수는 최외곽으로부터 2번째 제 1 슬릿의 수의 절반일 수 있다.
디스플레이 패널은 표시 영역에 위치하는 유기발광소자(OLED)를 가지는 플렉서블 기판, 및 플렉서블 기판의 폴딩을 용이하게 하고 플렉서블 기판을 지지하는 연성 지지 부재를 포함할 수 있다.
여기서 구조물은 연성 지지 부재의 폴딩 영역에 위치하며 외곽부는 폴딩 영역에서 표시 영역의 양 외곽 에지에 위치한다.
본 발명은 영상을 나타내기 위한 소자들을 가지며 폴딩 축을 기준으로 표시 영역이 안쪽 또는 바깥쪽으로 접히는 플렉서블 기판 및 상기 플렉서블 기판의 배면에 위치하며 제 1 부, 제 2 부 및 제 1부와 제 2부 사이에 상기 폴딩 축에 대응하는 폴딩부를 가지는 연성 지지 부재를 포함하고, 연성 지지 부재는 폴딩부의 양 외곽 에지에 제 1 방향의 제 1 슬릿 패턴 및 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향의 제 2 슬릿 패턴을 포함할 수 있다.
제 1 슬릿 패턴은 상기 폴딩 축과 평행한 방향으로 상기 제 1 부, 제 2 부 및 폴딩부에 위치하며, 상기 제 2 슬릿 패턴은 상기 폴딩 축과 수직인 방향으로 상기 표시 영역 외곽의 상기 폴딩부에 위치한다.
제 2 슬릿 패턴은 상기 폴딩부의 최외곽의 상기 제 1 슬릿 패턴과 최외곽으로부터 2번째 위치하는 상기 제 1 슬릿 패턴 사이에 위치한다.
최외곽으로부터 2번째 위치하는 상기 제 1 슬릿 패턴은 열방향으로 평행하게 이웃하는 상기 제 1 슬릿 패턴과 쌍을 이뤄 상기 제 2 슬릿 패턴의 양 에지와 연결되고 상기 최외곽의 제 1 슬릿 패턴은 상기 제 2 슬릿 패턴의 중심부에 연결된다.
폴딩부의 최외곽 제 1 슬릿 패턴의 개수는 최외곽으로부터 2번째 위치하는 상기 제 1 슬릿 패턴의 개수의 절반이다.
연성 지지 부재는 금속 박판과 상기 금속 박판에 접착 부재을 통해 부착하며 상기 제 1 슬릿 패턴 및 상기 제 2 슬릿 패턴을 가지는 금속 패턴층 및 상기 제 1 슬릿 패턴 및 상기 제 2 슬릿 패턴들의 슬릿 내부에 충진되는 유기물층을 포함한다.
유기물층의 두께는 상기 금속 패턴층의 두께보다 더 두껍다.
연성 지지 부재는 상기 플렉서블 기판의 크기보다 크다.
영상을 나타내기 위한 소자는 유기발광소자(OLED)일 수 있다.
본 발명의 폴더블 디스플레이 장치는 플렉서블 기판 위에 위치하는 편광판과 상기 플렉서블 기판의 배면에 위치하며 상기 연성 지지 부재를 상기 플렉서블 기판에 부착시키는 제 1 접착제; 및 상기 연성 지지 부재의 배면에 위치하며 상기 플렉서블 기판과 상기 연성 지지 부재를 고정시키거나 상기 플렉서블 기판, 상기 연성 지지 부재를 수납하는 커버 부재를 더 포함한다.
본 발명의 폴더블 디스플레이 장치는 플렉서블 기판과 상기 제 1 접착제 사이에 백플레이트를 더 포함한다.
상기 백플레이트의 전체 크기는 상기 플렉서블 기판의 크기에 대응하며 상기 연성 지지 부재의 상기 폴딩부에 대응되는 영역에서 이격되어 상기 제 1 부에 대응하여 위치하는 제 1 백플레이트 및 상기 제 2 부에 대응하여 위치하는 제 2 백플레이트로 이루어진다.
본 발명에 따른 폴더블 디스플레이 장치에 따르면,
연성 지지 부재의 폴딩부의 외곽 에지에 폴딩축과 평행한 방향의 제 1 슬릿 패턴과 수직인 방향의 제 2 슬릿 패턴을 배치하여 최외곽의 제 1 슬릿 패턴과 연결함으로써 최외곽의 제 1 슬릿 패턴의 개수를 줄일 수 있다.
제 2 슬릿 패턴은 제 1 슬릿 패턴과 수직한 방향 또는 외부 충격이나 유기물 충진 방향과 수직한 방향으로 배치되어 외부 충격이 디스플레이 패널의 표시 영역으로 전달됨을 방해해 외부 충격을 최소화할 수 있다. 또한 제 2 슬릿 패턴은 유기물의 수축 방향과 수직인 방향으로 유기물 수축이 더 이상 발전되지 않는 유기물 수축 발생이 어려운 구조가 되어 폴딩부 에지의 유기물 수축 불량률을 줄일 수 있다.
본 발명의 연성 지지 부재는는 강성의 금속 박판으로 디스플레이 패널을 지지하면서 다수의 슬릿 패턴들을 가지는 금속 패턴층과 패턴들의 개구 영역을 채우는 유기물을 통해 높은 탄성 및 복원력을 가지며 소성 변형을 방지하여 폴더블 표시 장치의 신뢰성 향상 및 폴더블 특성을 향상시킬 수 있다.
디스플레이 패널의 비표시 영역에 대응하는 연성 지지 부재의 영역 중 폴딩부를 제외한 영역은 다수의 슬릿 패턴들이 배치되지 않고 금속 패턴층과 유기물층의 평탄한 면으로 이루어져 패널의 폴딩 및 복원을 용이하게 자유자재로 할 수 있으면서도 디스플레이 패널에 대한 지지력을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폴더블 디스플레이 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2a는 도 1의 폴더블 디스플레이 셀의 분해 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'에 따른 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 패널에 연성 지지 부재가 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 Ⅱ-Ⅱ' 에 따른 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 폴더블 디스플레이 장치의 연성 지지 부재를 나타내는 평면도와 폴딩부 에지의 슬릿 패턴들을 설명하기 위한 확대도이다.
도 4b는 도 4a에 나타낸 연성 지지 부재의 확대도를 Ⅲ-Ⅲ'및 Ⅳ-Ⅳ'로 자른 단면도이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 실시예에 따른 연성 지지 부재와의 비교예를 설명하기 위해 도시된 참고도이다.
도 6a 및 6b는 도 4a에 나타낸 연성 지지 부재의 효과를 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 7은 본 발명의 도 4a에 나타낸 연성 지지 부재의 슬릿 패턴의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 연성 지지 부재의 폴딩 시 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 연성 지지 부재를 디스플레이 패널에 부착한 상태에서 폴딩 시 접선간 거리를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
본 발명의 목적, 기술적 해결책 및 이점을 보다 명확하게 하기 위해, 이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 설명된 실시예는 본 발명의 모든 실시예가 아니라 단지 일부에 불과하다는 것이다. 창의적인 노력 없이 본 발명의 실시예에 기초하여 통상의 기술자에 의해 획득된 다른 모든 실시예는 본 발명의 보호 범위 내에 있다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들과 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다.
이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 제품의 부품 명칭과 상이할 수 있다.
소자 또는 층이 다른 소자의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자 또는 층이 다른 소자에 "접하는"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않는 것을 나타낸다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폴더블 디스플레이 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2a는 도 1의 폴더블 디스플레이 셀의 분해 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'에 따른 단면도이다.
본 발명에 따른 폴더블 디스플레이 장치(100)는 영상을 나타내는 표시 영역(12)을 가지는 디스플레이 패널(20)과, 디스플레이 패널(20)을 접었다 폈다를 용이하게 도와주는 연성 지지 부재(30)와, 디스플레이 패널(20)의 시인성을 확보하기 위한 편광판(70)을 포함한다.
폴더블 디스플레이 장치(100)를 형성하는 방식으로는, 복수 개의 디스플레이 패널을 물리적으로 폴딩 가능하게 연결하는 방식과, 평판 디스플레이 패널의 내부에 가요성을 가지고 접힐 수 있는 영역을 별도로 형성하는 방식이 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 폴더블 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(20)이 설정된 형상이나 폴딩된 각도를 유지시키기 위하여 디스플레이 패널(20)이 접히는 영역에 힌지 기구물(50)을 결합시키고 디스플레이 패널(20)을 지지하고 수납하는 커버 부재(60)을 더 포함한다. 커버 부재(60)는 연성 지지 부재(30)의 일면만을 커버할 수도 있다. 디스플레이 패널(20)은 폴딩 영역과 언폴딩 영역으로 구분 지을 수도 있다.
도시하지는 않았지만 폴더블 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 패널(20)과 커버 부재(60) 사이에는 디스플레이 패널(20)의 폴딩을 용이하게 하거나 지지 및 고정하기 위한 다수의 기구물들(미도시)을 더 포함할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 디스플레이 패널(20)은 영상을 나타내기 위한 소자층들로 TFT 소자층(24)과 발광 소자층(26)들을 가지며 표시 영역(12)이 안쪽 또는 바깥쪽으로 접히는 플렉서블 기판(22)과, 디스플레이 패널(20)의 터치 센싱을 가능하도록 하기 위한 터치 어셈블리(40) 및 플렉서블 기판(22)을 지지하는 백플레이트(28)를 포함한다. 백플레이트(28)의 전체 크기는 플렉서블 기판(22)의 크기에 대응하며 플렉서블 기판(22)의 폴딩 영역에 대응되는 영역에서 이격 또는 분리되는 제 1 백플레이트 및 제 2 백플레이트로 이루어질 수 있다.
다수의 구조물들은 단위 공정별로 형성되므로 다수의 접착층들(90, 92, 94, 96)로 서로 결합된다. 예를 들어, 플렉서블 기판(22)은 제 1 접착층(92)을 사이에 두고 백플레이트(28)와 결합되고, 소자층들(24, 26)을 가지는 플렉서블 기판은 터치 어셈블리(40)와 제 2 접착층(94)을 사이에 두고 결합된다. 터치 어셈블리(40)는 발광 소자층(26) 위에 직접 형성될 수 있으며 이 때 제 2 접착층(94)은 생략될 수 있다. 표시 패널(30)은 영상을 표시하는 방향으로 제 3 접착층(96)을 사이에 두고 편광판(70)과 결합되고 표시 패널(30)의 배면에 제 4 접착층(90)을 사이에 두고 연성 지지 부재(30)와 결합된다. 다수의 접착층들(90, 92, 94, 96)은 OCA(Optical Cleared Adhesive)로 형성될 수 있다.
플렉서블 기판(22)은 기초 소재(base film)에 배리어 코팅(barrier coating)이 양면으로 처리된 구조를 가질 수 있다. 기초 소재의 경우, PI(Polyimide), PC(Polycarbonite), PET(Polyethyleneterephtalate), PES(Polyethersulfone), PEN(Polythylenenaphthalate), FRP(Fiber Reinforced Plastic) 등의 다양한 물질로 구현될 수 있다. 그리고 배리어 코팅은 기초 소재에서 서로 대향하는 면에 수행되며, 유연성을 유지하기 위해 유기막 또는 무기막이 이용될 수 있다.
발광 소자층(26)의 일 예로서 액정표시 소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마표시 소자(PlasmaDisplay Panel), 전계방출표시 소자(Field Emission Display), 전기발광표시 소자(Electroluminescence Display), 일렉트로 크로믹 디스플레이 소자(electrochromic display) 유기발광 소자(Organic Light Emitting Diode: OLED) 중의 하나가 사용될 수 있다. 본 발명에서는 종이처럼 휘어져도 표시성능을 그대로 유지할 수 있는 유기발광 다이오드(OLED, 이하 'OLED'로 지칭함.)로 설명한다. OLED는 자발광 소자로서, 액정표시장치에 사용되는 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.
이러한 OLED로 이루어지는 발광 소자층(26)은 구동 박막트랜지스터 등이 형성된 TFT 소자층(24)을 가지는 플렉서블 기판(22)과 인캡슐레이션층(27)에 의해 밀봉된다. 인캡슐레이션층(27)은 외부 산소 및 수분이 발광 소자층(26) 내부로 침투하는 것을 방지하기 위하여, 무기층을 적층하여 사용하고 내충격성을 보완하기 위한 유기층을 개재할 수 있다.
디스플레이 패널(20)의 표시 영역(12)이 전방을 향한다는 전제 하에 연성 지지 부재(30)가 제 4 접착층(90)을 통해 디스플레이 패널(20)의 배면에 위치할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 디스플레이 패널(20)은 폴딩 축(Folding axis)을 기준으로 표시 영역(12)이 안쪽 또는 바깥쪽으로 폴딩된다. 폴딩축은 폴딩으로 인하여 설정 곡률을 가지고 폴딩 영역(16)의 중심을 가상의 선으로 표시한다. 본 발명의 경우에는 디스플레이 패널(20)을 중간 부분에서 접을 수 있는 구조인 경우를 예로 들었으나, 디스플레이 패널(20)은 전 부분이 자유롭게 변형될 수 있는 것을 사용할 수도 있다.
디스플레이 패널(20)은 영상이 표시되는 표시 영역(12)과, 표시 영역(12)의 가장자리 부분에 위치하여 화상이 표시되지 않는 비표시 영역(14) 및 폴딩 축을 기준으로 한 폴딩 영역(16)을 포함한다. 폴딩 영역(16)은 표시 영역(12)과 중첩되므로 폴딩 영역(16)에서도 화상이 끊김 없이 구현될 수 있다.
비표시 영역(14)에는 신호선의 연장선과, 연장선과 회로부재(80)가 연결되는 본딩 영역이 구비될 수 있다. 회로부재(80)는 디스플레이 패널(20)을 구동하기 위한 전기적인 신호를 인가하기 위한 것으로, 회로 패턴이 구비된 회로 기판과 회로 기판에 실장된 집적회로 칩(IC 칩; 미도시)을 포함한다. 회로 기판은 집적회로가 실장되는 메인 기판(82)과, 메인 기판(82)과 디스플레이 패널(20)을 연결하는 연결 기판(84)을 포함할 수 있다. 메인 기판(82)은 배선 패턴이 단층 또는 다층으로 마련된 것으로, 그 자체가 휘거나 접히기 어려운 형태인 경질의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)이 적용되거나 가요성을 가지는 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)이 적용될 수 있다. 연결 기판(84)은 배선 패턴이 단층 또는 다층으로 마련된 것으로, 그 자체로 휘거나 접힐 수 있는 형태인 것이 바람직하다. 연결 기판(84)으로는 FPC(Flexible Printed Circuit)가 적용될 수 있으며, 필름에 칩이 실장된 COF(Chip On Film) 가 적용될 수도 있다. 집적회로 칩(미도시)은 디스플레이 패널(20) 위에 COP(Chip On Panel) 방식으로 실장 될 수도 있다.
실질적으로 디스플레이 패널(20)이 폴딩됨에 있어 설정된 폴딩 축에서 정확하게 어떠한 각도를 갖도록 접히는 것이 아니라, 설정된 곡률을 가지고 하우징(미도시)에 의해 단계적으로 또는 순차적으로 폴딩이 이루어질 수 있기 때문에 폴딩축을 기준으로 폴딩 영역(16)은 일정한 영역으로 위치한다. 폴딩 영역(16)은 영상이 표시되는 표시 영역(12)과 배선 패턴들이 배치되는 비표시 영역(14)에 걸쳐 위치한다. 이러한 디스플레이 패널(20)의 상면에는 이를 보호하는 보호필름이나, 또는 다양한 광학시트 등이 추가적으로 구비될 수 있다.
연성 지지 부재(30)는 디스플레이 패널(20)의 배면에 위치하며, 제 4 접착층(90)을 통해 디스플레이 패널(20)의 배면에 부착될 수 있다. 연성 지지 부재(30)는 디스플레이 패널(20)을 지지함과 동시에 디스플레이 패널(20)의 접힘과 펼침이 용이해지도록 한다. 연성 지지 부재(30)는 플렉서블 기판의 크기보다 크게 형성될 수 있다.
연성 지지 부재(30)는 강성을 유지하고 디스플레이 패널(20)의 지지를 위한 금속 박판(32)과, 디스플레이 패널(20)의 폴딩을 용이하게 하기 위한 금속 패턴층(34) 및 금속 패턴층(34)의 패턴들 사이사이를 충진하는 유기물층(36) 및 금속 박판(32)과 금속 패턴층(34) 및 유기물층(36)을 결합시키는 접착 부재(38)를 포함한다. 접착 부재(38)는 OCA일 수 있다.
금속 박판(32)은 플렉서블 기판 또는 디스플레이 패널(20) 보다 큰 강성(stiffness)을 갖는다. 금속 박판(32)이 스테인레스 스틸(SUS)과 같이 고 강성 물질로 이루어지는 경우, 추가로 복원력(restoring force)을 필요로 하기 때문에 금속 박판(32)에는 금속 패턴층(34)과 유기물층(36)이 결합될 수 있다.
유기물층(36)은 폴리메닐메타아크릴레이트(polymethyl metacrylate, PMMA), 폴리카르보네이트(polycarbonate, PC), 폴리아크릴레이트(polyacrylate,PA), 폴리비닐알콜(polyvinylalcohol, PVA), 아크릴로니트릴-부타디엔-스타이렌(acrylonitirle-butadienestyrene,ABS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리우레탄(polyurethane, PU), thermoplasticpolyurethane (TPU), 고무(rubber), 실리콘(Si), 또는 이들의 합성 물질로 이루어질 수 있다. 유기물은 금속 패턴층(34)의 개구 영역들을 채우는 단일층 또는 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 연성 지지 부재(30)는 디스플레이 패널의 폴딩 영역에 대응하는 영역에 폴딩부(31)를 가지며 폴딩부(31) 및 디스플레이 패널의 표시 영역에 대응하는 크기의 영역에 금속 패턴층(34)을 패터닝하여 형성한 다수의 슬릿 패턴들을 가진다. 폴딩부(31)는 연성 지지 부재(30)의 제 1 부(18) 및 제 2 부(19) 사이에 위치하며 폴딩축에 평행한 방향을 장변으로 한 일정한 영역으로 설명될 수 있다.
여기서는 금속 패턴층(34)이 금속 박판(32)과 별개로 형성되어 접착 부재(38)를 통해 결합된 실시예로 설명하고 있지만 금속 패턴층(34)과 금속 박판(32)은 접착 부재를 생략하고 일체로 형성될 수 있다. 이 때 다수의 슬릿 패턴들은 금속 박판(32)에 직접 형성될 수 있다. 다수의 슬릿 패턴들의 개구 영역들은 유기물층(36)으로 충진된다. 연성 지지 부재(30)는 폴딩부(31)의 양 외곽 에지에 폴딩축과 평행한 제 1 방향의 다수의 제 1 슬릿 패턴(35)과 제 1 방향과 수직인 제 2 방향의 다수의 제 2 슬릿 패턴(37)을 포함한다.
유기물층(36)은 금속 패턴층(34)을 덮어 보호하고 제 1 슬릿 패턴(35)들과 제 2 슬릿 패턴(37)들의 단차를 없앤다. 제 1 슬릿 패턴(35)들과 제 2 슬릿 패턴(37)들에 의한 단차가 보상되지 않을 경우 패널의 표시면에 시인되는 표시 불량이 발생될 수 있는데, 유기물층(36)으로 제 1 슬릿 패턴(35)들과 제 2 슬릿 패턴(37)들에 의한 단차를 보상하므로 표시 불량의 발생을 최소화할 수 있다. 유기물층(36)은 금속 박판(32) 및 금속 패턴층(34)의 전면에 걸쳐 위치하는 것으로 설명하였으나 유기물층(36)은 다수의 슬릿 패턴들이 형성된 영역에 형성되어 금속 박판(32)의 크기에 대응하는 크기보다 작은 영역으로 위치할 수 있다.
다수의 제 1 슬릿 패턴(35)은 폴딩부(31)뿐만 아니라 디스플레이 패널의 표시 영역에 대응하는 연성 지지 부재(30)의 영역의 제 1 부(18) 및 제 2 부(19)에 위치한다. 제 1 슬릿 패턴(35)은 금속 패턴층(34)에 폴딩축과 평행한 방향을 장축으로 한 다수의 슬릿 형상의 개구 영역들을 형성하고 개구 영역에 유기물층(36)을 충진함으로써 연성 지지 부재(30)의 탄성 변형 구간을 확대시킬 수 있다. 제 1 슬릿 패턴(35)과 이웃하는 제 1 슬릿 패턴(35) 사이에는 금속 박판(32)에 접착 부재(38)를 통해 부착되는 금속 패턴층(34)과 유기물층(36)이 존재하게 되고 제 1 슬릿 패턴(35) 내의 개구 영역에는 금속 박판(32)에 접착 부재(38)를 통해 부착되는 유기물층(36)이 존재하게 된다.
폴딩축과 평행한 방향으로 배치되는 제 1 슬릿 패턴(35)들은 하나의 행 안에서는 일정한 간격을 두고 배치되는데, 행마다 서로 열이 어긋나도록 미스얼라인 되어 배치된다. 예를 들어 어떤 하나의 행의 제 1 슬릿 패턴(35)과 제 1 슬릿 패턴(35) 사이에 존재하는 금속 패턴층(34)이 배치되는 위치와 동일한 열에 대하여 다음 행에서는 금속 패턴층(34)이 아니라 제 1 슬릿 패턴(35)이 배치된다. 다시 말해 어떤 하나의 행의 홀수번째 열에 하나의 제 1 슬릿 패턴(35)이 배치되는 경우 다음 행의 동일한 홀수번째 열에는 두 개의 제 1 슬릿 패턴(35)이 배치될 수 있다.
제 1 슬릿 패턴들이 동일한 크기로 동일하게 얼라인되는 경우 연성 지지 부재의 지지력이 약화될 수 있다. 또한 이 경우 디스플레이 패널의 배면에 동일한 형태의 단차가 통일적으로 계속하여 발생함으로써 디스플레이 패널의 표시 영역에서의 시인성이 저하되게 된다. 본 발명에 따른 제 1 슬릿 패턴(35)들의 폴딩축과 평행한 방향의 배열은 스프링과 같이 작용하여 연성 지지 부재(30)의 복원 특성을 향상시키고 제 1 슬릿 패턴(35)들의 미스 얼라인되는 배열은 연성 지지 부재(30)의 지지력을 확보하고 디스플레이 패널의 시인성도 확보할 수 있다.
폴딩부(31)에 위치하는 제 1 슬릿 패턴(35) 들의 크기는 제 1 부(18) 및 제 2 부(19)에 위치하는 제 1 슬릿 패턴(35)들의 크기보다 더 클 수 있다. 또한 폴딩부(31)에 위치하는 제 1 슬릿 패턴(35)들의 간격은 제 1 부(18) 및 제 2 부(19)에 위치하는 제 1 슬릿 패턴(35) 들의 간격보다 더 좁을 수 있다. 폴딩부(31)의 제 1 슬릿 패턴(35)들과 제 2 슬릿 패턴(37)들의 개구 영역은 동일한 크기와 일정한 간격으로 위치할 수 있다. 폴딩부(31)에 위치하는 제 1 슬릿 패턴(35)들을 제 1 부(18) 및 제 2 부(19)에서보다 더 크게 하거나 간격을 촘촘히 함으로써 다른 영역에 비해 상대적으로 복원 특성이 더욱 요구되는 폴딩부에서의 연성 지지 부재(30)의 유연성이 더욱 향상될 수 있다.
다수의 제 2 슬릿 패턴(37)들은 폴딩축과 수직인 방향을 장축으로 하여 디스플레이 패널의 표시 영역에 대응하는 영역을 제외한 폴딩부(31)의 에지에 위치한다. 본 발명의 일 실시예서 다수의 제 2 슬릿 패턴(37)들은 제 1 슬릿 패턴(35)의 방향과 수직인 방향으로 디스플레이 패널의 표시 영역에 대응하는 영역을 제외한 폴딩부(31)의 에지에 위치한다. 폴딩부(31)는 연성 지지 부재(30)의 폴딩 기능과 폴딩 복원 특성을 모두 갖추고 슬릿 패턴의 개구 영역을 채우는 유기물층(36)을 충진시키기 위해 폴딩부(31)에는 제 1 슬릿 패턴(35)들의 일부가 연성 지지 부재(30)의 에지와 맞닿아 위치하게 된다.
그런데 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 슬릿 패턴은 금속 패턴층(34)의 개구 영역이 되므로 슬릿 패턴(33)들이 연성 지지 부재(30)의 에지와 맞닿아 위치하는 경우 측면은 외부 충격 등에 의해 취약한 상태가 된다. 이 때 슬릿 패턴(33)의 장변이 유기물의 충진 방향과 길게 치할수록 유기물이 공정 중 수축 발생 확률이 높아지게 된다.
이에 본 발명에서는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 일단이 연성 지지 부재(30)의 폴딩부의 에지와 맞닿는 제 1 슬릿 패턴(35)들에 연결된 제 2 슬릿 패턴(37)들이 위치한다. 제 2 슬릿 패턴(37)은 폴딩부(31)의 최외곽의 제 1 슬릿 패턴(35)과 최외곽으로부터 2 번째 위치하는 제 1 슬릿 패턴(35) 사이에 위치할 수 있다. 이 때 최외곽으로부터 2번째 위치하는 제 1 슬릿 패턴(35)은 열방향으로 평행하게 이웃하는 제 1 슬릿 패턴(35)과 쌍을 이뤄 제 2 슬릿 패턴(37)의 양 에지와 연결되고 최외곽의 제 1 슬릿 패턴(35)은 제 2 슬릿 패턴(37)의 중심부에 연결된다. 폴딩부(31)의 최외곽 제 1 슬릿 패턴(35)의 개수는 최외곽으로부터 2번째 위치하는 제 1 슬릿 패턴(35)의 개수의 절반이 되므로 외부 충격의 전달 이나 유기물층(36)의 수축 발생 빈도를 최소화할 수 있다.
최외곽의 제 1 슬릿 패턴(35)들의 폭은 다른 제 1 슬릿 패턴(35)들의 폭보다 클 수 있다. 이 때 폭이란 슬릿 패턴의 단변에 대응되는 길이를 말한다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 제 2 슬릿 패턴(37)은 제 1 슬릿 패턴(35)과 수직한 방향 또는 외부 충격이나 유기물 충진 방향과 수직한 방향으로 위치하므로 외부 충격이 디스플레이 패널의 표시 영역으로 전달됨을 단절시켜 외부 충격을 최소화할 수 있다. 또한 제 2 슬릿 패턴(37)은 유기물의 수축 방향과 수직인 방향으로 유기물 수축이 더 이상 진전되지 않고 막히는 유기물 수축 발생이 어려운 구조가 되어 폴딩부(31) 에지의 유기물 수축 불량률을 줄일 수 있다.
본 발명의 연성 지지 부재(30)는 강성의 금속 박판(32)으로 디스플레이 패널을 지지하면서 제 1 슬릿 패턴(35)들을 가지는 금속 패턴층(34)과 패턴들의 개구 영역을 채우는 유기물층(36)을 통해 높은 탄성 및 복원력을 가지며 소성 변형을 방지하고 제 2 슬릿 패턴(37)을 통해 외부 충격으로부터 디스플레이 패널을 보호하고 유기물의 수축 발생을 최소화하여 폴더블 표시 장치의 신뢰성 향상 및 폴더블 특성을 향상시킬 수 있다.
디스플레이 패널의 비표시 영역에 대응하는 연성 지지 부재(30)의 영역 중 폴딩부(31)를 제외한 연성 지지 부재(30)의 에지에 인접한 영역은 디스플레이 패널에 대한 지지력을 확보하기 위하여 제 1 슬릿 패턴(35)들 및 제 2 슬릿 패턴(37)들이 배치되지 않고 금속 패턴층(34)과 유기물층(36)의 평탄한 면으로 이루어질 수 있다. 이에 따라 디스플레이 패널의 폴딩 및 복원을 용이하게 자유자재로 할 수 있으면서도 디스플레이 패널에 대한 지지력을 확보할 수 있다.
유기물층(36)은 연성 지지 부재(30)에 가해지는 스트레스 완화(stress compensation) 역할을 하며 다수의 슬릿 패턴들에 의해 형성된 개구 영역으로 인한 단차를 보상하여 단차로 인해 표시 영역에 시인될 수 있는 표시 불량을 방지할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 슬릿 패턴(35)과 제 2 슬릿 패턴(37)들은 폴딩부의 중심(C)선에서 양 방향으로 멀어질수록 제 1 슬릿 패턴(35)들 및/또는 제 2 슬릿 패턴(37)들의 간격(P)은 점진적으로 커질 수 있다. 쌍을 이뤄 제 2 슬릿 패턴(37)과 연결되는 제 1 슬릿 패턴(35)들과 이웃하여 쌍을 이루는 제 1 슬릿 패턴(35)들간의 간격(P)를 조절함으로써 디스플레이 패널의 폴딩 형상을 조절할 수 있다. 제 1 슬릿 패턴(35)과 제 2 슬릿 패턴(37)은 디스플레이 패널의 폴딩 영역이 3R에서 5R 범위 내의 곡률 반경을 가지도록 배치될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 연성 지지 부재의 폴딩 시뮬레이션 결과를 나타내 것으로 제 1 슬릿 패턴들과 수직한 방향의 제 2 슬릿 패턴들을 폴딩부 외곽 에지에 배치하더라도 폴딩시 인가되는 스트레스가 증가되지 않는다 도 8b의 시뮬레이션 결과에 나타난 바와 같이 제 2 슬릿 패턴과 제 1 슬릿 패턴이 연결되는 부분의 응력은 폴딩시 스트레스가 적음을 알 수 있다. 구체적으로 시뮬레이션 결과 최외곽 제 1 슬릿 패턴과 제 2 슬릿 패턴이 연결되는 곳에서의 응력은 0.004Mpa이며, 최외곽으로부터 2번째 제 1 슬릿패턴과 제 2 슬릿 패턴이 연결되는 곳에서의 응력은 0.17Mpa으로 제 1 방향의 제 1 슬릿 패턴과 제 1 슬릿 패턴 사이에 제 1 방향과 수직인 제 2 방향의 제 2 슬릿 패턴을 추가로 배치하더라도 폴딩 스트레스가 거의 없음을 알 수 있다.
또한 도 9에 도시된 바와 같이 디스플레이 패널의 폴딩 래디우스(radius)의 곡률과 연성 지지 부재의 폴딩부의 슬릿 패턴들의 형상의 접선간 뜨는 거리가 0.04mm로 값이 작아 폴딩시 폴딩부의 슬릿 패턴이 디스플레이 패널의 래디우스 값을 따라 곡률을 형성할 수 있다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용효과에만 국한되지 않고, 여러 가지 변형된 예가 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 할 것이다.
12: 표시 영역
16: 폴딩부
20: 디스플레이 패널
22: 플렉서블 기판
30: 연성 지지 부재
32: 금속 박판
34: 금속 패턴층
36: 유기물층
40: 터치 어셈블리
60: 커버 부재
70: 편광판

Claims (20)

  1. 표시 영역에 픽셀들을 가지며 상기 표시 영역을 폴딩 또는 언폴딩 하는 폴딩 영역을 가지는 표시 패널;
    상기 폴딩 영역의 양 사이드(Side) 에지(edge)에 상기 폴딩 영역에 가해지는 외부 충격이 상기 표시 영역에 도달하는 것을 최소화시키는 동시에 상기 표시 패널의 플렉서빌리티(flexibility)를 제공하는 구조물을 포함하는, 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구조물은 외곽부 및 안쪽부를 가지며, 상기 안쪽부는 상기 표시 영역이 폴딩 또는 언폴딩됨에 상기 표시 패널의 플렉서빌리티를 제공하며,
    상기 외곽부는 상기 폴딩 영역의 에지에 가해지는 외부 충격이 상기 표시 영역에 도달하는 것을 최소화시키는, 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 안쪽부 및 상기 외곽부는 금속 패턴층에 형성되는 다수의 슬릿 패턴 및 상기 다수의 슬릿 패턴을 충진하는 유기물로 이루어지는, 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 안쪽부는 표시 영역의 중심 쪽으로 연장되는 제 1 배열의 다수의 제 1 슬릿 패턴을 가지며,
    상기 외곽부는 상기 표시 영역의 외곽 에지에 상기 제 1 배열과 수직인 제 2 배열의 다수의 제 2 슬릿 패턴을 가지는, 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제 1 배열과 제 2 배열은 상기 폴딩 영역이 3R에서 5R 범위 내의 곡률 반경을 가지도록 하는, 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 최외곽으로부터 2번째 제 1 슬릿 패턴은 이웃하는 제 1 슬릿 패턴과 쌍을 이뤄 상기 제 2 슬릿 패턴의 양 에지에 연결되고 상기 최외곽의 제 1 슬릿 패턴은 상기 제 2 슬릿 패턴의 중심과 연결되어 상기 최외곽의 제 1 슬릿 패턴의 수는 상기 최외곽으로부터 2번째 제 1 슬릿의 수의 절반인, 디스플레이 장치
  7. 제6항에 있어서,
    상기 표시 패널은 상기 표시 영역에 위치하는 유기발광소자(OLED)를 가지는 플렉서블 기판, 및 상기 플렉서블 기판의 폴딩을 용이하게 하고 상기 플렉서블 기판을 지지하는 연성 지지 부재를 포함하는, 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구조물은 상기 연성 지지 부재의 폴딩 영역에 위치하며 상기 외곽부는 상기 폴딩 영역에서 상기 표시 영역의 양 외곽 에지에 위치하는, 디스플레이 장치.
  9. 영상을 나타내기 위한 소자들을 가지며 폴딩 축을 기준으로 표시 영역이 안쪽 또는 바깥쪽으로 접히는 플렉서블 기판; 및
    상기 플렉서블 기판의 배면에 위치하며 제 1 부, 제 2 부 및 제 1부와 제 2부 사이에 상기 폴딩 축에 대응하는 폴딩부를 가지는 연성 지지 부재를 포함하고,
    상기 연성 지지 부재는 상기 폴딩부의 양 외곽 에지에 제 1 방향의 제 1 슬릿 패턴 및 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향의 제 2 슬릿 패턴을 포함하는, 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제 1 슬릿 패턴은 상기 폴딩 축과 평행한 방향으로 상기 제 1 부, 상기 제 2 부 및 상기 폴딩부에 위치하며, 상기 제 2 슬릿 패턴은 상기 폴딩 축과 수직인 방향으로 상기 표시 영역 외곽의 상기 폴딩부에 위치하는, 디스플레이 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제 2 슬릿 패턴은 상기 폴딩부에서 최외곽의 상기 제 1 슬릿 패턴과 최외곽으로부터 2번째 위치하는 상기 제 1 슬릿 패턴 사이에 위치하는, 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 최외곽으로부터 2번째 위치하는 상기 제 1 슬릿 패턴은 열 방향으로 평행하게 이웃하는 상기 제 1 슬릿 패턴과 쌍을 이뤄 상기 제 2 슬릿 패턴의 양 에지와 연결되고 상기 최외곽의 제 1 슬릿 패턴은 상기 제 2 슬릿 패턴의 중심부에 연결되는, 디스플레이 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 폴딩부의 최외곽 제 1 슬릿 패턴의 개수는 최외곽으로부터 2번째 위치하는 상기 제 1 슬릿 패턴의 개수의 절반인, 디스플레이 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 연성 지지 부재는
    금속 박판;
    상기 금속 박판에 접착 부재을 통해 부착하며 상기 제 1 슬릿 패턴 및 상기 제 2 슬릿 패턴을 가지는 금속 패턴층; 및
    상기 제 1 슬릿 패턴 및 상기 제 2 슬릿 패턴들의 슬릿 내부에 충진되는 유기물층을 포함하는, 디스플레이 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 유기물층의 두께는 상기 금속 패턴층의 두께보다 더 두꺼운, 디스플레이 장치.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 연성 지지 부재는 상기 플렉서블 기판의 크기보다 큰, 디스플레이 장치.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 영상을 나타내기 위한 소자는 유기발광소자(OLED)인, 디스플레이 장치.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판 위에 위치하는 편광판;
    상기 플렉서블 기판의 배면에 위치하며 상기 연성 지지 부재를 상기 플렉서블 기판에 부착시키는 제 1 접착제; 및
    상기 연성 지지 부재의 배면에 위치하며 상기 플렉서블 기판과 상기 연성 지지 부재를 고정시키거나 상기 플렉서블 기판, 상기 연성 지지 부재를 수납하는 커버 부재를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판과 상기 제 1 접착제 사이에 백플레이트를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 백플레이트의 전체 크기는 상기 플렉서블 기판의 크기에 대응하며 상기 연성 지지 부재의 상기 폴딩부에 대응되는 영역에서 이격되어 상기 제 1 부에 대응하여 위치하는 제 1 백플레이트 및 상기 제 2 부에 대응하여 위치하는 제 2 백플레이트로 이루어지는, 디스플레이 장치.
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