KR20210073247A - 롤러블 표시장치 - Google Patents

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KR20210073247A
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layer
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김희철
한상대
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 롤러블 표시장치에 관한 것으로, 특히 경량 및 박형을 구현하면서도 외부 충격에도 파손되지 않도록 내구성이 향상된 롤러블 표시장치에 관한 것이다.
본 발명은 롤러블 표시장치의 편광판의 외측으로 배리어패턴과 레진층을 더욱 포함하는 윈도우필름을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 롤러블 표시장치는 경량 및 박형으로 이루어져, 손쉽게 둘둘 감기거나 둘둘 감긴 상태에서 펼쳐질 수 있도록 매우 얇은 두께로 이루어짐에도 내구성 또한 향상되어, 외부 충격으로부터 디스플레이패널의 파손이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.

Description

롤러블 표시장치{Rollable display device}
본 발명은 롤러블 표시장치에 관한 것으로, 특히 경량 및 박형을 구현하면서도 외부 충격에도 파손되지 않도록 내구성이 향상된 롤러블 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.
특히, 최근에는 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 있는데, 이러한 플렉서블 표시장치는 공간활용성, 인테리어 및 디자인의 장점을 가지며, 다양한 응용분야를 가질 수 있다.
특히 최근에는 초박형, 경량화 및 소형화와 함께 대면적화를 구현할 수 있는 롤러블 표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
한편, 이러한 롤러블 표시장치는 롤에 감거나(roll-in) 롤에서 감김을 다시 푸는(roll-out) 동작을 수행해야 하므로 매우 얇은 두께를 갖도록 형성됨에 따라, 외부로부터 전달되는 충격이 그대로 수직으로 전달되게 된다.
즉, 롤러블 표시장치의 외부로부터 충격이 가해질 경우, 외부로부터 가해지는 충격은 그대로 디스플레이패널에 전달되는 것이다.
이는 결국 디스플레이패널의 손상을 발생시켜, 디스플레이패널의 표시품질을 저하시키게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 롤러블 표시장치의 내구성을 향상시키는 것을 제 1 목적으로 한다.
이를 통해, 표시품질이 저하되는 것을 방지하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 플렉서블한 디스플레이패널과, 베이스필름과, 상기 베이스필름 상에 일정간격 이격되어 돌출 배열되는 다수의 배리어패턴과, 상기 배리어패턴을 덮도록 상기 베이스필름 전면에 형성되는 레진층을 포함하는 윈도우필름을 포함하는 롤러블 표시장치를 제공한다.
상기 윈도우필름은 투명하며, 상기 디스플레이패널의 광이 투과되는 일측에 위치하며, 상기 레진층은 10MPa이하의 모듈러스 값을 가지며, 상기 배리어패턴은 상기 레진층 보다 큰 모듈러스 값을 갖는다. 상기 배리어패턴과 상기 레진층은 동일한 굴절율을 갖거나, 0.01 이하의 굴절율 차를 갖는다.
그리고, 상기 배리어패턴의 폭에 대한 상기 배리어패턴 간의 간격의 비(pitch/width)는 4 ~ 5이며, 상기 배리어패턴의 폭은 20 ~ 60㎛이다.
이때, 상기 레진층의 두께는 50 ~ 100㎛이며, 상기 디스플레이패널과 상기 윈도우필름 사이로 편광판이 개재된다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 롤러블 표시장치의 편광판의 외측으로 배리어패턴과 레진층을 더욱 포함하는 윈도우필름을 더욱 포함함으로써, 경량 및 박형으로 이루어져, 손쉽게 둘둘 감기거나 둘둘 감긴 상태에서 펼쳐질 수 있도록 매우 얇은 두께로 이루어짐에도 내구성 또한 향상되어, 외부 충격으로부터 디스플레이패널의 파손이 발생하는 것을 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1a ~ 1b는 본 발명의 실시예에 따른 롤러블 표시장치를 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 롤러블 표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 도 2의 일부를 확대 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 롤러블 표시장치의 외부 충격이 분산 및 지연되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도.
도 5a ~ 5b는 본 발명의 실시예에 따른 윈도우필름의 다양한 구조를 개략적으로 도시한 단면도.
도 6a ~ 6f는 본 발명의 실시예에 따른 윈도우필름의 배리어패턴의 다양한 구조를 개략적으로 도시한 사시도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1a ~ 1b는 본 발명의 실시예에 따른 롤러블 표시장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 롤러블 표시장치(100)는 화상을 구현할 수 있는 디스플레이패널(110)이 도 1a에 도시한 바와 같이 둘둘 감겨져 있는 상태에서 사용자의 필요에 의해서는 도 1b에 도시한 바와 같이 디스플레이패널(110)의 일단이 펼쳐지면서 화상을 구현하게 된다.
여기서, 도 1a와 도 1b에서 디스플레이패널(110)의 화상이 구현되는 전면이 내측으로 감겨지도록 도시하였으나, 이와 반대로 화상이 구현되는 전면이 외측으로 감겨질 수도 있다.
이러한 롤러블 표시장치(100)는 사용하지 않을 경우에는 디스플레이패널(110)이 감겨져 있도록 하고, 사용하고자 할 경우에는 디스플레이패널(110)을 펼침으로써, 공간적 활용이 매우 뛰어난 장점을 갖는다.
또한, 이러한 롤러블 표시장치(100)는 원하는 영상비에 맞도록 화면 비율도 손쉽게 조절이 가능하다. 또한, 초박형 및 경량화를 구현할 수 있어, 인테리어 및 디자인적인 활용 또한 매우 뛰어나다.
여기서, 도면상에 도시하지는 않았지만 롤러블 표시장치(100)는 디스플레이패널(110)이 감기거나 펼쳐질 수 있도록, 롤(roll) 및 구동부 등을 더욱 포함할 수 있다.
한편, 화상을 구현하는 디스플레이패널(110)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.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 롤러블 표시장치(100)는 손쉽게 둘둘 감기거나 둘둘 감긴 상태에서 펼쳐질 수 있도록 매우 얇은 두께로 이루어짐에도, 외부 충격으로부터 OLED로 이루어지는 디스플레이패널(110, 도 2 참조)의 파손이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
이는 본 발명의 실시예에 따른 롤러블 표시장치(100)의 내구성이 향상되기 때문이다. 이에 대해 아래 도면들을 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 롤러블 표시장치의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 3은 도 2의 일부를 확대 도시한 단면도이다.
설명에 앞서, 본 발명의 실시예에 따른 롤러블 표시장치(100)의 디스플레이패널(110)은 발광된 광의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 이하 본 발명에서는 하부 발광방식을 일예로 설명하도록 하겠다.
그리고 설명의 편의를 위하여 각 화소영역(SP)은 발광다이오드(E)가 구비되어 실질적으로 화상이 구현되는 발광영역(EA)과, 발광영역(EA)의 가장자리를 따라 위치하며 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되는 스위칭영역(TrA)을 포함하는 비발광영역(NEA)으로 정의한다.
도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 롤러블 표시장치(100)는 크게, OLED로 이루어지는 디스플레이패널(110)과 편광판(120) 그리고 윈도우필름(200)으로 구분될 수 있는데, 디스플레이패널(110)은 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E)가 형성된 기판(101)이 보호필름(102)에 의해 인캡슐레이션(encapsulation)된다.
여기서, 디스플레이패널(110)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 기판(101) 상의 각 화소영역(SP)의 비발광영역(NEA) 내에 위치하는 스위칭영역(TrA) 상에 반도체층(103)이 위치하는데, 반도체층(103)은 실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(103a) 그리고 액티브영역(103a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)으로 구성된다.
이러한 반도체층(103) 상부에는 게이트절연막(105)이 위치한다.
게이트절연막(105) 상부에는 반도체층(103)의 액티브영역(103a)에 대응하여 게이트전극(107)과 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선(미도시)이 구비된다.
또한, 게이트전극(107)과 게이트배선(미도시)을 포함하는 상부에는 제 1 층간절연막(109a)이 위치하며, 이때 제 1 층간절연막(109a)과 그 하부의 게이트절연막(105)은 액티브영역(103a) 양측면에 위치한 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116)이 구비된다.
다음으로, 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116)을 포함하는 제 1 층간절연막(109a) 상부에는 서로 이격하며 제 1, 2 반도체층 콘택홀(116)을 통해 노출된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인전극(114a, 114b)이 구비되어 있다.
그리고, 소스 및 드레인전극(114a, 114b)과 두 전극(114a, 114b) 사이로 노출된 제 1 층간절연막(109a) 상부에 제 2 층간절연막(109b)이 위치한다.
이때, 소스 및 드레인전극(114a, 114b)과 이들 전극(114a, 114b)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 포함하는 반도체층(103)과 반도체층(103) 상부에 위치하는 게이트절연막(105) 및 게이트전극(107)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이루게 된다.
한편, 도면에 도시하지 않았지만 게이트배선(미도시)과 교차하여 각각의 화소영역(SP)을 정의하는 데이터배선(미도시)이 위치하며, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.
여기서, 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 구동 박막트랜지스터(DTr)는 반도체층(103)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(103)이 탑 게이트(top gate) 타입을 예로써 보이고 있으며, 이의 변형예로써 순수 및 불순물의 비정질실리콘으로 이루어진 보텀 게이트(bottom gate) 타입으로 구비될 수도 있다.
그리고 각 화소영역(SP)의 발광영역(EA)에 대응하는 제 2 층간절연층(109b) 상부에는 파장 변환층(106)이 위치한다.
이러한 파장 변환층(106)은 발광다이오드(E)로부터 기판(101) 쪽으로 방출되는 백색광 중 화소영역(SP)에 설정된 색상의 파장만을 투과시키는 컬러필터를 포함한다.
여기서 파장 변환층(106)은 적색(red), 녹색(green), 또는 청색(blue)의 파장만을 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 롤러블 표시장치(100)의 디스플레이패널(110)에서, 하나의 단위 화소는 인접한 적색, 녹색, 청색 화소영역(SP)으로 구성될 수 있으며, 이 경우 적색 화소영역에 마련된 파장 변환층(106)은 적색 컬러필터, 녹색 화소영역에 마련된 파장 변환층(106)은 녹색 컬러필터, 및 청색 화소영역에 마련된 파장 변환층(106)은 청색 컬러필터를 각각 포함할 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이패널(110)에서, 하나의 단위 화소는 파장 변환층(106)이 형성되지 않은 백색 화소영역을 더 포함할 수 있다.
그리고 다른 예에 따른 파장 변환층(106)은 발광다이오드(E)로부터 방출되는 백색광에 따라 재발광하여 각 화소영역(SP)에 설정된 색상의 광을 방출하는 크기를 갖는 양자점을 포함할 수 있다. 여기서, 양자점은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe, GaN, GaP, GaAs, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, InAlPAs 및 SbTe로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 적색 화소영역의 파장 변환층(106)은 CdSe 또는 InP의 양자점, 녹색 화소영역의 파장 변환층(106)은 CdZnSeS의 양자점, 및 청색 화소영역의 파장 변환층(106)은 ZnSe의 양자점을 각각 포함할 수 있다. 이와 같이, 파장 변환층(106)이 양자점을 포함하는 디스플레이패널(110)은 높은 색재현율을 가질 수 있다.
또 다른 예에 따른 파장 변환층(106)은 양자점을 함유하는 컬러필터로 이루어질 수도 있다.
또 다른 예에서는 파장 변환층(106)을 생략하고, 각 화소영역(SP) 별로 발광다이오드(E)로부터 적색광, 녹색광, 청색광이 직접 발광되도록 할 수도 있다.
이러한 파장 편환층(106) 상부에는 제 2 층간절연막(109b)과 함께 드레인전극(114b)을 노출하는 드레인콘택홀(117)을 갖는 오버코트층(108)이 위치하며, 오버코팅층(108) 상부로는 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(114b)과 연결되며 예를 들어 일함수 값이 비교적 높은 물질로 발광다이오드(E)의 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(111)이 위치한다.
제 1 전극(111)은 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO)와 같은 금속 산화물, ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 혼합물, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube; CNT), 그래핀(graphene), 은 나노와이어(silver nano wire) 등으로 이루어질 수 있다.
이러한 제 1 전극(111)은 각 화소영역(SP) 별로 위치하는데, 각 화소영역(SP) 별로 위치하는 제 1 전극(111) 사이에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다. 즉, 제 1 전극(111)은 뱅크(119)를 각 화소영역(SP) 별 경계부로 하여 화소영역(SP) 별로 분리된 구조를 갖게 된다.
그리고 제 1 전극(111)의 상부에는 유기발광층(113)이 위치하는데, 유기발광층(113)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transport layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transport layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.
유기발광층(113)의 상부로는 전면에 음극(cathode)을 이루는 제 2 전극(115)이 위치한다.
제 2 전극(115)은 일함수 값이 비교적 작은 물질로 이루어질 수 있다. 이때, 제 2 전극(115)은 이중층 구조로, 일함수가 낮은 금속 물질인 Ag 등으로 이루어지는 제 1 금속과 Mg 등으로 이루어지는 제 2 금속이 일정 비율로 구성된 합금의 단일층 또는 이들의 다수 층으로 구성될 수 있다.
이러한 디스플레이패널(110)은 선택된 신호에 따라 제 1 전극(111)과 제 2 전극(115)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(111)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(115)으로부터 제공된 전자가 유기발광층(113)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 광이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.
이때, 발광된 광은 투명한 제 1 전극(111)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, 디스플레이패널(110)은 임의의 화상을 구현하게 된다.
그리고, 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 발광다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태인 보호필름(102)을 위치시킨 후, 발광다이오드(E)와 보호필름(102) 사이로 투명하며 접착 특성을 갖는 유기 또는 무기 절연물질로 이루어지는 페이스 씰(104)을 개재하여 보호필름(102)과 기판(101)을 합착함으로써, 디스플레이패널(110)은 인캡슐레이션(encapsulation)된다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 롤러블 표시장치(100)는 디스플레이패널(110)의 광이 투과되는 기판(101)의 외면으로 외부광에 의한 콘트라스트의 저하를 방지하기 위한 편광판(120)이 위치하는데, 즉, OLED 로 이루어지는 디스플레이패널(110)은 화상을 구현하는 구동모드일 때 유기발광층(113)을 통해 발광된 광의 투과방향에 외부로부터 입사되는 외부광을 차단하는 편광판(120)을 위치시킴으로써, 콘트라스트를 향상시키게 된다.
이러한 편광판(120)은 외부광을 차단하기 위한 원편광판으로, 기판(101)의 외면에 부착된 위상차판(123)과 선편광판(125)으로 구성된다.
여기서, 편광판(120)의 구조에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 편광판(120)은 크게 선편광층(125)과 위상차층(123)으로 이루어지며, 편광판(120)을 OLED로 이루어지는 디스플레이패널(110)의 기판(101) 상에 부착하기 위한 제 1 점착층(121)을 포함한다.
이때, 선편광층(125)과 위상차층(123)의 적층 순서는 외부광의 입사방향에 가깝도록 선편광층(125)을 배치시키고, 그 안쪽으로 위상차층(123)을 배치시키는 구조가 바람직하다.
선편광층(125)은 광의 편광특성을 변화시키는 역할을 하게 되는데, 선편광층(125)은 흡수축에 평행한 선편광은 흡수하고, 흡수축과 수직한 선편광, 즉, 투과축에 평행한 선편광은 투과시키게 된다.
그리고 위상차층(123)은 1/4λ 위상지연값을 갖는 4분의 1파장판(quarter wave plate : QWP)으로 이루어 질 수 있는데, 이러한 위상차층(123)은 필요에 따라 다양한 파장분산특성을 가질 수 있다.
이러한 위상차층(123)의 파장분산특성에 따라, 본 발명의 편광판(120)은 반사 방지 효과 및 반사색감을 극대화할 수 있는 전체 굴절률비의 범위가 달라질 수 있는데, 역파장분산성을 갖는 위상차층(123)은 정파장분산성과 반대로 파장이 감소할수록 위상지연 값이 작아지며, 파장별로 위상지연값의 변화가 정파장분산성에 비해 적어, 파장분산이 최소화되어 반사율이 감소되고 색변이가 최소화될 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이패널(110)은 편광판(120)을 통해 외부광의 반사를 최소화하여 콘트라스트의 저하를 방지할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 롤러블 표시장치(100)는 편광판(120)의 외측으로 윈도우필름(200)을 더욱 포함하는데, 윈도우필름(200)은 롤러블 표시장치(100)의 내구성을 향상시켜, 외부 충격으로부터 OLED로 이루어지는 디스플레이패널(110)의 파손이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 윈도우필름(200)은 투명한 베이스필름(203)과 베이스필름(203) 상에 일정간격 이격되어 돌출 배열되는 다수개의 배리어패턴(205), 그리고 배리어패턴(205)을 덮도록 베이스필름(203) 전면에 형성되는 레진층(207)으로 이루어지며, 윈도우필름(200)을 편광판(120)의 전면으로 부착하기 위한 제 2 점착층(201)을 포함한다.
베이스필름(203)은 윈도우필름(200)의 지지 기재로 사용되는데, 베이스필름(203)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polythyleneterephthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(polythylenenaphthalate), 아크릴 수지(acrylic resin), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스틸렌(polystyrene), 폴리올레핀(polyolefin), 셀룰로즈 아세테이트(celluloseacetate), 방수 비닐 클로라이드(weather-resistant vinyl chloride)등과 같은 합성 수지로 이루어질 수 있다.
이러한 베이스필름(203)은 광이 투과될 수 있도록 무색이고 투명한 것이 바람직하다.
여기서 베이스필름(203)의 두께는 한정되어 있지 않지만, 예를 들어 50 ~ 250㎛으로 이루어지도록 하는 것이 바람직한데, 만약 베이스필름(203)의 두께가 상기 범위보다 작다면 윈도우필름(200)의 말림현상(curling)이 발생할 수 있으며, 반면에, 베이스필름(203)의 두께가 상기 범위보다 크다면 롤러블 표시장치(100)의 감기거나 펼쳐지는 동작을 구현하기 어려워지게 될 수 있다.
이러한 베이스필름(203) 상에 일정간격 이격되어 돌출 배열되는 배리어패턴(205)은 아크릴계, 실리콘계, 우레탄계, 폴리비닐계 등의 열가소성 수지 및/또는 자외선 경화성 수지 등으로 이루어 질 수 있다.
이러한 배리어패턴(205) 또한 광이 투과될 수 있도록 무색이고 투명한 것이 바람직하다.
여기서, 배리어패턴(205)은 10MPa 이상의 모듈러스(modulus)값을 가질 수 있다.
그리고 이러한 배리어패턴(205)을 덮어 베이스필름(203)의 전면으로 형성되는 레진층(207)은 배리어패턴(205)과 함께 외부로부터 가해지는 충격을 지연 및 분산시키는 역할을 하게 되는데, 레진층(207)은 10MPa 이하의 모듈러스(modulus)값을 가질 수 있다.
즉, 레진층(207)은 배리어패턴(205) 보다 낮은 강성(stiffness)을 갖는다.
이러한 레진층(207)은 아크릴계 수지(acrylic resin), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 불소계 수지(fluorinebased resin), 규소계 수지(silicon-based resin), 폴리아미드(polyamide), 에폭시 수지(epoxy resin)등과 같은 합성 수지로 이루어질 수 있으며, 레진층(207) 또한 광이 투과될 수 있도록 무색이고 투명한 것이 바람직하다.
여기서, 10MPa 이상의 모듈러스(modulus)값을 갖는 배리어패턴(205)은 우수한 경도, 내스크래치 특성 및 양호한 강성도(stiffness)를 갖게 되며, 10MPa 이하의 모듈러스(modulus)값을 갖는 레진층(207)은 윈도우필름(200) 자체의 압축 및 인장응력을 감소시키게 되어, 윈도우필름(200)의 내구성을 향상시키게 된다.
즉, 외부로부터 롤러블 표시장치(100)로 충격이 가해지게 되면, 윈도우필름(200)의 레진층(207)과 배리어패턴(205)에 의해 외부로부터 가해지는 충격이 지연 및 분산되는 것이다. 이때, 레진층(207)은 배리어패턴(205)과 동일한 굴절율을 갖거나, 또는 0.01 이하의 굴절율 차를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
따라서, 레진층(207)과 배리어패턴(205) 각각의 굴절율은 실질적으로 차이가 없기 때문에, 레진층(207)과 배리어패턴(205)의 모듈러스 값이 상이하더라도 레진층(207)과 배리어패턴(205)의 경계에서 빛이 굴절되지 않게 된다.
레진층(207)과 배리어패턴(205)의 경계에서 빛이 굴절되지 않으므로, 빛의 굴절로 인해 레진층(207)과 배리어패턴(205)의 경계에서의 시인이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 배리어패턴(205)의 형상이 시인되지 않게 되는 것이다. 또한 빛의 굴절로 인하여 상이 왜곡되지 않기 때문에 미려(美麗)한 외관을 구현할 수도 있다.
이와 같은 윈도우필름(200)이 편광판(120)의 전면에 부착된 본 발명의 실시예에 따른 롤러블 표시장치(100)는 외부로부터 충격이 가해지더라도 충격이 윈도우필름(200)에 의해 분산 및 지연되므로, 외부로부터 가해지는 충격은 OLED로 이루어지는 디스플레이패널(110)로 최소화되어 전달되게 된다.
이를 통해, 외부 충격으로부터 OLED로 이루어지는 디스플레이패널(110)의 파손이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 롤러블 표시장치의 외부 충격이 분산 및 지연되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 윈도우필름(200)은 배리어패턴(205)에 의해 우수한 경도(hardness), 내스크래치 특성 및 양호한 강성도(stiffness)를 가지며, 또한 레진층(207)에 의해 낮은 응력을 갖게 되므로, 이러한 윈도우필름(200)을 디스플레이패널(110) 외측으로 부착하면, 외부로부터 가해지는 충격은 먼저 각각의 배리어패턴(205)으로 분산되게 되며, 배리어패턴(205)으로 분산된 충격은 다시 레진층(207)에 의해 다시 분산 및 지연되게 된다.
따라서, 외부로부터 가해지는 충격은 윈도우필름(200)을 통해 일부 완화되게 되므로, 롤러블 표시장치(도 3의 100)의 윈도우필름(200)의 내측으로 위치하는 디스플레이패널(110)로 최소화되어 전달되게 된다. 따라서, 디스플레이패널(110)이 외부로부터 가해지는 충격에 의해 파손되는 것을 최소화할 수 있다.
이는, 충격의 전달 특성에 의한 것으로 롤러블 표시장치(도 3의 100)와 같이 얇은 두께로 이루어지는 표시장치의 경우, 충격을 흡수(수평전달)하기 보다 대부분 수직으로 전달하게 되는데, 일예로 외부로부터 편광판(도 3의 120)으로 충격이 전달되면 편광판(도 3의 120)으로 전달된 충격은 편광판(도 3의 120) 하부에 위치하는 디스플레이패널(110)로 전달되게 되는 것이다.
따라서, 디스플레이패널(110)의 파손을 야기하게 된다.
그러나 본 발명의 실시예와 같이 롤러블 표시장치(도 3의 100)의 편광판(도 3의 120)의 외측으로 배리어패턴(205)과 레진층(207)을 포함하는 윈도우필름(200)을 부착시킴으로써, 외부로부터 충격이 가해지더라도 충격이 윈도우필름(200)에 의해 분산 및 지연되는 과정에서 일부 완화되도록 할 수 있어, 외부로부터 가해지는 충격이 디스플레이패널(110)로 전달되는 것을 최소화할 수 있게 되는 것이다.
따라서, 디스플레이패널(110)이 외부로부터 가해지는 충격에 의해 파손되는 것을 최소화할 수 있다.
아래 (표 1)은 레진층(207)의 응력을 비교하여 측정한 실험결과이다.
Sample 1 Sample 2 Sample 3 Sample 4
평균응력 상대 비교 100% 26.3% 21.3% 18.9%
설명에 앞서, Sample 1은 윈도우필름이 부착되지 않은 롤러블 표시장치의 응력을 100% 기준으로 나타내었으며, Sample 2는 50㎛의 두께를 갖는 레진층(207)을 포함하는 윈도우필름(200)이 부착된 롤러블 표시장치(도 3의 100) 의 응력을 측정한 실험결과이며, Sample 3은 100㎛의 두께를 갖는 레진층(207)을 포함하는 윈도우필름(200)이 부착된 롤러블 표시장치(도 3의 100)의 응력을 측정한 실험결과이며, Sample 4는 150㎛의 두께를 갖는 레진층(207)을 포함하는 윈도우필름(200)이 부착된 롤러블 표시장치(도 3의 100)의 응력을 측정한 실험결과이다. 위의 (표 1)을 살펴보면 윈도우필름(200)이 부착되지 않은 롤러블 표시장치의 응력이 100% 일 때, 레진층(207)을 포함하는 윈도우필름(200)을 부착하게 되면 롤러블 표시장치(도 3의 100)의 응력이 확연히 낮아지는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 낮은 응력을 갖도록 레진층(207)을 포함하는 윈도우필름(200)은 내구성이 향상되게 됨에 따라, 이러한 윈도우필름(200)을 롤러블 표시장치(도 3의 100)에 부착하게 되면, 롤러블 표시장치(도 3의 100)의 내구성을 향상시키게 된다.
따라서, 외부로부터 충격이 가해지더라도 충격은 윈도우필름(200)의 낮은 응력을 갖는 레진층(207)에 의해 분산되어, 외부로부터 가해지는 충격이 디스플레이패널(110)로 전달되는 것을 최소화할 수 있게 되는 것이다. 이를 통해, 디스플레이패널(110)이 외부로부터 가해지는 충격에 의해 파손되는 것을 최소화할 수 있다.
여기서, 레진층(207)은 50 ~ 100㎛의 두께(D)를 갖도록 하는 것이 바람직한데, 레진층(207)의 두께(D)가 50㎛ 이하일 경우에는 레진층(207)의 두께(D)가 너무 얇아 레진층(207)에 의한 윈도우필름(200)의 내구성을 향상시키는 효과를 기대하기 어렵기 때문이다.
그리고 이러한 레진층(207)은 두께(D)가 두꺼울수록 충격 분산 효과에는 뛰어나나 레진층(207)이 100㎛ 이상의 두께를 가질 경우에는, 롤러블 표시장치(도 3의 100)를 손쉽게 둘둘 감거나 둘둘 감긴 상태에서 펼쳐질 수 있도록 어려워지게 된다.
따라서, 레진층(207)이 50 ~ 100㎛의 두께(D)를 갖도록 설계하는 것이 바람직하다.
그리고 베이스필름(203)으로부터 일정간격 이격되어 돌출 배열되는 다수의 배리어패턴(205)의 높이(h)는 한정되어 있지 않지만, 예를 들어 15 ~ 40㎛의 높이(h)를 가질 수 있다.
배리어패턴(205)의 높이(h)가 15㎛ 이하일 경우에는 배리어패턴(205)에 의한 효과를 기대하기 어려워지게 되며, 배리어패턴(205)의 높이(h)가 40㎛ 이상일 경우에는 윈도우필름(200) 자체의 두께가 두꺼워질 수 있어, 롤러블 표시장치(도 3의 100)를 손쉽게 둘둘 감거나 둘둘 감긴 상태에서 펼쳐질 수 있도록 어려워질 수 있다.
그리고, 배리어패턴(205)은 배리어패턴(205)의 폭(w)과 배리어패턴(205) 간의 간격(p) 비가 4 ~ 5를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
아래 (표 2)는 배리어패턴(205)의 폭(w)에 대한 배리어패턴(205) 간의 간격(p)의 비인 p/w(pitch/width)에 따른 응력을 측정한 실험결과이다.
Sample A Sample B Sample C Sample D Sample E Sample F
평균응력 상대 비교 100% 68.1% 49.7% 50.9% 70.6% 119%
응력 분포 이미지
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
설명에 앞서, Sample A는 윈도우필름이 부착되지 않은 롤러블 표시장치의 응력을 100% 기준으로 나타내었으며, Sample B는 배리어패턴(205)의 폭(w)에 대한 배리어패턴(205) 간의 간격(p)의 비(p/w)가 3일 때의 윈도우필름(200)이 부착된 롤러블 표시장치(도 3의 100)의 응력을 측정한 원활한 실험결과이며, Sample C는 배리어패턴(205)의 폭(w)에 대한 배리어패턴(205) 간의 간격(p)의 비(p/w)가 4일 때의 윈도우필름(200)이 부착된 롤러블 표시장치(도 3의 100)의 응력을 측정한 실험결과이며, Sample D는 배리어패턴(205)의 폭(w)에 대한 배리어패턴(205) 간의 간격(p)의 비(p/w)가 5일 때의 윈도우필름(200)이 부착된 롤러블 표시장치(도 3의 100)의 응력을 측정한 실험결과이며, Sample E는 배리어패턴(205)의 폭(w)에 대한 배리어패턴(205) 간의 간격(p)의 비(p/w)가 6일 때의 윈도우필름(200)이 부착된 롤러블 표시장치(도 3의 100)의 응력을 측정한 실험결과이며, Sample F는 배리어패턴(205)의 폭(w)에 대한 배리어패턴(205) 간의 간격(p)의 비(p/w)가 7일 때의 윈도우필름(200)이 부착된 롤러블 표시장치(도 3의 100)의 응력을 측정한 실험결과이다. 그리고 응력분포 이미지는 적색이 응력이 큼을 의미하며 적색으로부터 주황색, 노랑색, 녹색, 청색으로 갈수록 응력이 낮음을 의미한다.
위의 (표 2)를 살펴보면, 윈도우필름이 부착되지 않은 롤러블 표시장치의 응력이 100% 일 때, 배리어패턴(205)을 포함하는 윈도우필름(200)을 부착하게 되면 롤러블 표시장치(200)의 응력이 확연히 낮아지는 것을 확인할 수 있다.
응력이 낮아짐은 낮은 응력에 의해 외부로부터 가해지는 충격이 분산됨을 의미함에 따라 충격량 또한 줄어듦을 의미하게 되므로, 이러한 윈도우필름(200)을 롤러블 표시장치(도 3의 100)에 부착하게 되면, 롤러블 표시장치(도 3의 100)로 외부로부터 충격이 가해지더라도 충격은 윈도우필름(200)의 배리어패턴(205)에 의해 분산되게 되는 것이다.
따라서, 외부로부터 가해지는 충격이 디스플레이패널(110)로 전달되는 것을 최소화할 수 있어, 디스플레이패널(110)이 외부로부터 가해지는 충격에 의해 파손되는 것을 최소화할 수 있다.
여기서 위의 (표 2)를 살펴보면, 배리어패턴(205)의 폭(w)에 대한 배리어패턴(205) 간의 간격(p)의 비(p/w)가 4 ~ 5일 때, 윈도우필름을 포함하지 않는 롤러블 표시장치의 응력에 비해 약 50%로 응력이 낮아지게 됨을 확인할 수 있다.
따라서, 배리어패턴(205)의 폭(w)에 대한 배리어패턴(205) 간의 간격(p)의 비(p/w)가 4 ~ 5를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
그리고 아래 (표 3)은 배리어패턴(205)의 폭(w)에 대한 배리어패턴(205) 간의 간격(p)의 비(p/w)가 4일 경우, 배리어패턴(205)의 폭(w)에 따른 응력을 측정한 실험결과이다.
Sample A Sample G Sample H Sample I Sample J
평균응력 상대 비교 100% 51.5% 49.7% 50.8% 56.1%
응력 분포 이미지
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
설명에 앞서, Sample A는 윈도우필름이 부착되지 않은 롤러블 표시장치의 응력을 100% 기준으로 나타내었으며, Sample G는 배리어패턴(205)의 폭(w)이 20㎛일 때의 윈도우필름(200)이 부착된 롤러블 표시장치(도 3의 100)의 응력을 측정한 실험결과이며, Sample H는 배리어패턴(205)의 폭(w)이 40㎛일 때의 윈도우필름(200)이 부착된 롤러블 표시장치(도 3의 100)의 응력을 측정한 실험결과이며, Sample I는 배리어패턴(205)의 폭(w)이 60㎛일 때의 윈도우필름(200)이 부착된 롤러블 표시장치(도 3의 100)의 응력을 측정한 실험결과이며, Sample J는 배리어패턴(205)의 폭(w)이 90㎛일 때의 윈도우필름(200)이 부착된 롤러블 표시장치(도 3의 100)의 응력을 측정한 실험결과이다. 위의 (표 3)을 살펴보면 배리어패턴(205)의 폭(w)에 대한 배리어패턴(205) 간의 간격(p)의 비(p/w)가 4일 경우에도, 배리어패턴(205)의 폭(w)이 90㎛일 때에는 응력이 상대적으로 높아지는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 배리어패턴(205)의 폭(w)은 20 ~ 60㎛을 갖도록 설계하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 롤러블 표시장치(도 3의 100)는 경량 및 박형으로 이루어져, 손쉽게 둘둘 감기거나 둘둘 감긴 상태에서 펼쳐질 수 있도록 매우 얇은 두께로 이루어짐에도, 편광판(도 3의 120)의 외측으로 배리어패턴(205)과 레진층(207)을 더욱 포함하는 윈도우필름(200)을 더욱 포함함으로써, 롤러블 표시장치(도 3의 100)의 내구성을 향상시킬 수 있어, 외부로부터의 충격을 분산 및 지연되도록 할 수 있다.
따라서, 외부 충격으로부터 OLED로 이루어지는 디스플레이패널(110)의 파손이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
도 5a ~ 5b는 본 발명의 실시예에 따른 윈도우필름의 다양한 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 윈도우필름(200)은 윈도우필름(200)을 편광판(도 3의 120)에 부착하기 위한 제 2 점착층(201)과 베이스필름(203)이 서로 밀착되어 부착된 상태에서, 베이스필름(203) 상부로 일정간격 이격되어 돌출 배열되는 다수개의 배리어패턴(205)이 위치하도록 할 수 있다.
그리고 배리어패턴(205)을 덮도록 베이스필름(203) 전면에 레진층(207)이 형성될 수 있다.
이와 같은 윈도우필름(200)은 외부로부터 충격이 가해지게 되면, 레진층(207)에 의해 먼저 외부로부터 가해지는 충격이 분산된 후, 레진층(207)에 의해 분산된 충격이 각각의 배리어패턴(205)으로 전달되어 다시 분산될 수 있다.
또한, 도 5b에 도시한 바와 같이 베이스필름(203)과 배리어패턴(205)이 동일한 재질로 이루어질 수 있는데, 이러한 베이스필름(203)과 배리어패턴(205)은 아크릴계, 실리콘계, 우레탄계, 폴리비닐계 등의 열가소성 수지 및/또는 자외선 경화성 수지 등으로 이루어 질 수 있다.
도 6a ~ 6f는 본 발명의 실시예에 따른 윈도우필름의 배리어패턴의 다양한 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도시한 바와 같이, 윈도우필름(도 4의 200)의 배리어패턴(205)은 다양한 구조를 가질 수 있는데, 도 6 a에 도시한 바와 같이 배리어패턴(205)은 원기둥 형상으로 이루어질 수 있으며, 또는 도 6b에 도시한 바와 같이 상부로 올라갈수록 지름이 점차 줄어드는 원뿔대 형상으로 이루어질 수도 있다.
또한, 도 6c와 도 6d에 도시한 바와 같이 배리어패턴(205)은 사각기둥 형상으로 이루어지거나, 사각뿔대 형상으로 이루어질수도 있으며, 도 6e와 도 6f에 도시한 바와 같이 육각기둥 형상으로 이루어지거나, 육각뿔대 형상으로 이루어질 수도 있다.
또한 도시하지는 않았지만, 팔각기둥 등과 같은 다각기둥 형상, 다수개의 다각뿔대 형상 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
여기서, 도 6b와 도 6d 그리고 도 6f의 원뿔대, 사각뿔대 그리고 육각뿔대로 이루어지는 배리어패턴(205)은 넓은 지름을 갖는 밑면이 베이스필름(도 4의 203)과 가깝게 위치할 수도 있으며, 또는 이와 반대로 넓은 지름을 갖는 밑면이 베이스필름(도 4의 203)으로부터 멀리 위치할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 롤러블 표시장치(도 3의 100)는 경량 및 박형으로 이루어져, 손쉽게 둘둘 감기거나 둘둘 감긴 상태에서 펼쳐질 수 있도록 매우 얇은 두께로 이루어짐에도, 편광판(도 3의 120)의 외측으로 배리어패턴(205)과 레진층(도 4의 207)을 더욱 포함하는 윈도우필름(도 4의 200)을 더욱 포함함으로써, 롤러블 표시장치(도 3의 100)의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.
따라서, 외부 충격으로부터 OLED로 이루어지는 디스플레이패널(도 3의 110)의 파손이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
100 : 롤러블 표시장치, 101 : 기판, 102 : 보호필름, 104 : 페이스씰
103 : 반도체층(103a : 액티브영역, 103b : 소스영역, 103c : 드레인영역)
105 : 게이트절연층, 106 : 파장 변환층, 107 : 게이트전극
108 : 오버코트층, 109a, 109b : 제 1 및 제 2 층간절연막
111 : 제 1 전극, 113 : 유기발광층, 115 : 제 2 전극
114a, 114b : 소스 및 드레인전극, 116 : 제 1, 2 반도체층 콘택홀
117 : 드레인콘택홀, 119 : 뱅크
120 : 편광판(121 : 제 1 점착층, 123 : 위상차판, 125 : 선편광판)
200 : 윈도우필름(201 : 제 2 점착층, 203 : 베이스필름, 205 : 배리어패턴, 207 : 레진층)

Claims (8)

  1. 플렉서블한 디스플레이패널과;
    베이스필름과, 상기 베이스필름 상에 일정간격 이격되어 돌출 배열되는 다수의 배리어패턴과, 상기 배리어패턴을 덮도록 상기 베이스필름 전면에 형성되는 레진층을 포함하는 윈도우필름
    을 포함하는 롤러블 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 윈도우필름은 투명하며, 상기 디스플레이패널의 광이 투과되는 일측에 위치하는 롤러블 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레진층은 10MPa이하의 모듈러스 값을 가지며, 상기 배리어패턴은 상기 레진층 보다 큰 모듈러스 값을 갖는 롤러블 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배리어패턴과 상기 레진층은 동일한 굴절율을 갖거나, 0.01 이하의 굴절율 차를 갖는 롤러블 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배리어패턴의 폭에 대한 상기 배리어패턴 간의 간격의 비(pitch/width)는 4 ~ 5인 롤러블 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 배리어패턴의 폭은 20 ~ 60㎛인 롤러블 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 레진층의 두께는 50 ~ 100㎛인 롤러블 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이패널과 상기 윈도우필름 사이로 편광판이 개재되는 롤러블 표시장치.
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