KR20230095277A - 플렉서블 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플렉서블 표시 장치에 관한 발명으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치는 폴딩 영역 및 비폴딩 영역을 포함하는 표시 패널, 표시 패널 하부에 배치되고, 표시 패널을 지지하는 백 플레이트(back plate), 및 백 플레이트 하부에 배치되고, 폴딩 영역에 대응하여 복수의 홈을 구비하는 바텀 플레이트(bottom plate)를 포함하고, 복수의 홈 각각에 대응하도록 배치되는 복수의 나노 헬릭스(nano helix) 구조체를 포함한다. 본 발명에 따르면 바텀 플레이트에 홈 패턴을 형성하고, 복수의 홈 각각에 나노 헬릭스(nano helix) 구조체를 포함하여 폴딩 스트레스를 효과적으로 완화시키면서도 패턴의 시인성을 감소시켜 외관 품질을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 플렉서블 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴딩 특성 및 신뢰성을 높게 유지하면서도 바텀 플레이트의 패턴이 외부로 시인되지 않아 외관 품질이 우수한 플렉서블 표시 장치에 관한 것이다.
최근 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 표시장치(Display Device)가 개발되고 있다. 이러한 표시 장치의 구체적인 예로 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display device: FED), 유기 발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED) 등을 들 수 있다.
한편, 표시 장치의 형태나 크기를 다양화하기 위한 노력이 계속되고 있다. 예를 들어, 곡면를 갖는 커브드 형태의 표시 장치, 휘거나 구부려도 표시 성능을 그대로 유지할 수 있는 플렉서블 표시 장치 등 다양한 형상을 갖는 표시 장치가 지속적으로 개발되고 있다. 플렉서블 표시 장치의 표시 패널은 플렉서블 기판을 사용하는데, 이의 쳐짐을 방지하고 외부 이물 및 충격으로부터 표시 패널을 보호하기 위해 표시 패널 하부에 백 플레이트, 바텀 플레이트와 같은 지지 부재가 배치된다.
플렉서블 표시 장치에 사용되는 백 플레이트 및/또는 바텀 플레이트에는 폴딩 특성을 확보하기 위해 폴딩 영역에 개구 패턴을 형성하였다. 그러나, 이 경우 개구 패턴이 사용자에게 시인되어 외관 품질을 저하시키는 문제점이 있었다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 폴딩 특성 및 신뢰성을 높게 유지하면서도 지지 부재의 패턴이 사용자에게 시인되는 것을 최소화하여 외관 품질이 우수한 플렉서블 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치는 폴딩 영역 및 비폴딩 영역을 포함하는 표시 패널, 표시 패널 하부에 배치되고, 표시 패널을 지지하는 백 플레이트(back plate), 및 백 플레이트 하부에 배치되고, 폴딩 영역에 대응하여 복수의 홈을 구비하는 바텀 플레이트(bottom plate)를 포함하고, 복수의 홈 각각에 대응하도록 배치되는 복수의 나노 헬릭스(nano helix) 구조체를 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치는 바텀 플레이트에 개구 패턴이 아닌 홈 패턴을 형성하고, 복수의 홈 각각에 나노 헬릭스(nano helix) 구조체를 포함하여 폴딩 스트레스를 효과적으로 완화시키면서도 패턴의 시인성을 감소시켜 외관 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'에 따른 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치에서 바텀 플레이트의 개략적인 평면도이다.
도 4는 나노 헬릭스 구조체가 자기장 또는 전기장에 의해 정렬하는 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 나노 헬릭스 구조체의 배열이 변형된 상태를 보여주는 확대 단면도이다.
도 5b는 나노 헬릭스 구조체의 배열이 복원된 상태를 보여주는 확대 단면도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치에서 바텀 플레이트의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 공정 단면도들이다.
도 10은 실시예 1에 따른 바텀 플레이트에서 충진재 표면의 SEM 이미지이다.
도 11은 실시예 1에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성을 보여주는 사진이다.
도 12는 비교예 1에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성을 보여주는 사진이다.
도 13은 비교예 2에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성을 보여주는 사진이다.
도 14는 비교예 3에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성을 보여주는 사진이다.
도 15는 비교예 1과 자장 유무에 따른 실시예 1 각각의 패턴의 시인성을 보여주는 사진이다.
도 16은 실시예 5에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성 및 복원도를 보여주는 사진이다.
도 17은 실시예 1에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성 및 복원도를 보여주는 사진이다.
도 18은 실시예 6에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성 및 복원도를 보여주는 사진이다.
도 2는 도 1의 I-I'에 따른 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치에서 바텀 플레이트의 개략적인 평면도이다.
도 4는 나노 헬릭스 구조체가 자기장 또는 전기장에 의해 정렬하는 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 나노 헬릭스 구조체의 배열이 변형된 상태를 보여주는 확대 단면도이다.
도 5b는 나노 헬릭스 구조체의 배열이 복원된 상태를 보여주는 확대 단면도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치에서 바텀 플레이트의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 공정 단면도들이다.
도 10은 실시예 1에 따른 바텀 플레이트에서 충진재 표면의 SEM 이미지이다.
도 11은 실시예 1에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성을 보여주는 사진이다.
도 12는 비교예 1에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성을 보여주는 사진이다.
도 13은 비교예 2에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성을 보여주는 사진이다.
도 14는 비교예 3에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성을 보여주는 사진이다.
도 15는 비교예 1과 자장 유무에 따른 실시예 1 각각의 패턴의 시인성을 보여주는 사진이다.
도 16은 실시예 5에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성 및 복원도를 보여주는 사진이다.
도 17은 실시예 1에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성 및 복원도를 보여주는 사진이다.
도 18은 실시예 6에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성 및 복원도를 보여주는 사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형상으로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 면적, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 제한되는 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 발명 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.
또한 제 1, 제 2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 구성 요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 면적 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 면적 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치의 개략적인 평면도이다. 도 2는 도 1의 I-I'에 따른 개략적인 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치에서 바텀 플레이트의 개략적인 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치(100)는 바텀 플레이트(110), 접착층(Adh), 백 플레이트(120), 표시 패널(130), 광학 조절층(140) 및 커버 부재(150)를 포함한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치가 유기 발광 표시 장치인 것으로 가정하여 설명하나 이에 제한되지 않는다.
표시 패널(130)은 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)을 포함한다. 또한, 표시 패널은 폴딩 영역(FA) 및 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)을 포함한다. 표시 패널(130)은 영상의 표시 유무에 따라 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)으로 구분될 수 있고, 폴딩 여부에 따라 폴딩 영역(FA) 및 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)으로 구분될 수 있다. 이에 따라 표시 패널(130)의 일부 영역은 표시 영역(DA)인 동시에 폴딩 영역(FA)일 수 있고, 표시 패널(130)의 다른 일부 영역은 비표시 영역(NDA)이면서 비폴딩 영역(FA)일 수 있다.
표시 영역(DA)은 복수의 화소가 배치되어 실질적으로 영상이 표시되는 영역이다. 표시 영역(DA)에는 영상을 표시하기 위한 발광 영역을 포함하는 복수의 화소 및 화소를 구동하기 위한 박막 트랜지스터, 커패시터 등이 배치될 수 있다. 하나의 화소는 복수의 서브 화소(SP)를 포함할 수 있다. 서브 화소(SP)는 표시 영역을 구성하는 최소 단위로 각각의 서브 화소(SP)는 특정한 파장 대역의 광을 발광하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 서브 화소(SP)는 적색, 녹색, 청색 또는 백색 광을 발광하도록 구성될 수 있다.
비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)을 둘러싸도록 배치된다. 비표시 영역(NDA)은 실질적으로 영상이 표시되지 않는 영역으로, 표시 영역(DA)에 배치되는 화소 및 구동 소자들을 구동하기 위한 다양한 배선, 구동 IC 등이 배치된다.
상술한 바와 같이 표시 패널(130)은 폴딩 유무에 따라 폴딩 영역(FA) 및 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)으로 정의될 수도 있다. 표시 패널(130)은 폴딩이 가능한 하나의 폴딩 영역(FA) 및 이를 제외한 영역인 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)을 포함한다. 폴딩 영역(FA)은 플렉서블 표시 장치(100)를 폴딩할 때 폴딩되는 영역으로, 폴딩 축을 기준으로 특정한 곡률 반경에 따라 폴딩될 수 있다. 예를 들어, 폴딩 영역(FA)의 폴딩 축은 X축 방향으로 형성될 수 있고, 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)은 폴딩 축과 수직인 Y축 방향으로 폴딩 영역(FA)으로부터 연장될 수 있다. 폴딩 영역(FA)이 폴딩 축을 기준으로 폴딩되는 경우, 폴딩 영역(FA)은 원 또는 타원의 일부를 형성할 수 있다. 이때, 폴딩 영역(FA)의 곡률 반경은 폴딩 영역(FA)이 형성하는 원 또는 타원의 반지름을 의미한다.
비폴딩 영역(NFA1, NFA2)은 플렉서블 표시 장치(100)를 폴딩할 때 폴딩되지 않는 영역이다. 즉, 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)은 플렉서블 표시 장치(100)를 폴딩할 때, 평면 상태를 유지한다. 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)은 폴딩 영역(FA)의 양측에 위치할 수 있다. 즉, 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)은 폴딩 축을 기준으로 Y축 방향으로 연장된 영역일 수 있다. 이때 폴딩 영역(FA)은 비폴딩 영역(NFA1, NFA2) 사이에 정의될 수 있다. 또한, 폴딩 축을 기준으로 플렉서블 표시 장치(100)가 폴딩될 때, 비폴딩 영역(NFA1, NFA2)은 서로 중첩될 수 있다.
표시 패널(130)은 플렉서블 기판 및 표시 소자를 포함할 수 있다.
플렉서블 기판은 표시 패널(130)을 구성하는 다양한 엘리먼트들을 지지한다. 플렉서블 기판은 플렉서빌리티를 갖는 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 기판은 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드 이미드(polyamide imide), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 및 폴리카보네이트(polycarbonate) 중 선택되는 폴리머 재질일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
플렉서블 기판 상에는 표시 소자를 구동하기 위한 구동 박막 트랜지스터가 배치될 수 있다. 구동 박막 트랜지스터는 복수의 화소 영역 각각에 배치될 수 있다. 예를 들어, 구동 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 액티브층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함한다. 또한, 구동 박막 트랜지스터는 게이트 전극과 액티브층을 절연시키기 위한 게이트 절연층을 더 포함할 수 있고, 게이트 전극과 소스 전극 및 드레인 전극을 절연시키기 위한 층간 절연층을 더 포함할 수도 있다.
구동 박막 트랜지스터 상에는 상부면을 평탄하게 하기 위해 평탄화층이 배치될 수 있고, 평탄화층 상에 표시 소자가 배치된다. 표시 소자는 유기 발광 소자일 수 있다. 유기 발광 소자는 애노드, 캐소드 및 이들 사이에 배치되는 유기 발광층을 포함할 수 있다. 유기 발광 소자는 애노드로부터 주입된 정공과 캐소드로부터 주입된 전자가 유기 발광층에서 결합하여 광을 발광한다. 이와 같이 발광된 광을 이용하여 영상을 표시할 수 있다.
표시 소자 상에는 광학 조절층(140)이 배치될 수 있다. 광학 조절층(140)은 휘도를 저하시키지 않으면서 표시 패널(130)로부터 출광된 빛을 외부로 균일하게 투과시켜 출광 효율을 향상시킨다. 또한, 광학 조절층(140)은 외광을 흡수하여 외광 반사에 의한 시인성 및 콘트라스트비 저하를 최소화할 수 있다. 예를 들어, 광학 조절층(140)은 편광 필름일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
광학 조절층(140) 상에는 커버 부재(150)가 배치된다. 커버 부재(150)는 외부 충격 및 스크래치로부터 표시 패널(130)을 보호한다. 이에 커버 부재(150)는 투명하면서 내충격성 및 내스크래치성이 우수한 물질로 형성될 수 있다. 또한 커버 부재(150)는 외부로부터 침부하는 수분이나 이물로부터 표시 패널(130)을 보호한다.
예를 들어, 커버 부재(130)는 폴리이미드, 폴리아미드 이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리카보네이트 등의 폴리머로 이루어진 필름일 수 있다. 커버 부재(130)의 하부에는 데코 필름이 배치되거나, 비표시 영역에 대응하여 커버 부재(130)의 하면에 데코 패턴이 형성될 수 있다. 데코 필름 또는 데코 패턴은 비표시 영역(NDA)에 배치되는 배선과 같은 구성 요소들이 외부로 시인되지 않도록 한다. 또한, 데코 필름 또는 데코 패턴은 플렉서블 표시 장치(100)의 측면부에서 빛샘 현상을 방지하는 기능을 한다.
플렉서빌리티를 갖는 표시 패널(130)은 플렉서블 표시 장치(100)를 폴딩하거나 벤딩 할 때, 그 형상을 일정한 형태로 유지하기 어려울 수 있고, 외부 자극에 취약할 수 있다. 이에 표시 패널(130)의 배면에 다양한 종류의 지지 부재가 배치될 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(130)의 배면에 백 플레이트(back plate)(120) 및 바텀 플레이트(bottom plate)(110)가 배치될 수 있다.
플라스틱 재질의 플렉서블 기판은 두께가 얇아 폴딩이나 벤딩 시 표시 패널(130)의 쳐짐이 발생할 수 있으며, 이를 보완하기 위해 표시 패널(130)의 배면에 백 플레이트(120)가 배치될 수 있다.
백 플레이트(120)는 플렉서블 기판을 지지하면서도 폴딩 특성을 높게 유지하기 위해 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 백 플레이트(120)는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리카보네이트, 폴리이미드 필름 또는 폴리아미드이미드 필름 등으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 다른 예로 백 플레이트(120)는 폴딩이 가능하면서도 강성이 우수한 박판 금속일 수 있다. 예를 들어, 백 플레이트(120)는 스테인레스 스틸(SUS), 인바(Invar), 알루미늄 또는 마그네슘 등의 금속을 포함하는 박판 금속일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
바텀 플레이트(110)는 백 플레이트(120) 하부에 배치되어 플렉서블 기판과 백 플레이트(120)의 강성을 보완한다. 예를 들어, 바텀 플레이트(110)는 스테인레스 스틸(SUS), 인바(Invar), 알루미늄, 마그네슘과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다. 이러한 금속 물질은 플라스틱 재질 대비 강도가 높기 때문에 플렉서블 표시 장치(100)의 내구성을 더욱 향상시켜 줄 수 있다. 또한, 금속 물질로 형성될 경우, 플라스틱 재질로 형성되는 경우보다 두께를 얇게 유지하여 폴딩이 가능하면서도 강성 및 내충격성을 확보할 수 있다는 이점이 있다.
바텀 플레이트(110)는 복수의 홈(G)을 포함한다. 복수의 홈(G)은 폴딩 영역(FA)에 대응하여 바텀 플레이트(110)의 상면에 형성될 수 있다. 즉, 복수의 홈(G)은 바텀 플레이트(110)의 상면으로부터 하면을 향해 리세스(recess)된다. 플렉서블 표시 장치(100)를 폴딩 할 때, 스트레스는 폴딩 영역(FA)에 집중된다. 복수의 홈(G)은 폴딩 시 폴딩 영역(FA)에 집중되는 스트레스를 분산시킬 수 있다. 이와 같이 폴딩 영역(FA)에 대응하는 위치에 복수의 홈(G)이 형성됨에 따라 플렉서블 표시 장치(100)의 폴딩 특성 및 신뢰성이 우수한 이점이 있다.
복수의 홈(G) 각각은 폴딩 축에 평행한 방향을 따라 길게 연장되도록 형성될 수 있다. 복수의 홈(G) 각각은 폴딩 축과 동일한 X축 방향을 따라 연장되도록 형성된다. 이에 따라 복수의 홈(G) 각각은 평면도상 바(bar) 형태로 폴딩 축과 평행하게 형성된다. 즉, 복수의 홈(G) 각각은 폴딩 축과 동일한 X축 방향에서 장축을 갖고, X축 방향과 수직하는 Y축 방향에서 단축을 가지는 형상일 수 있다. 이 경우, 장축 방향을 따라서 강성이 증가되고, 단축 방향을 따라서 가요성이 증가되어 폴딩 특성을 확보하는데 유리하다.
도 3을 참조하면, 복수의 홈(G) 각각은 특정 간격으로 이격되어 평면도 상 아일랜드 형태로 형성될 수 있다. 복수의 홈(G)이 폴딩 축을 따라 길게 연장되지 않고, 아일랜드 형태로 이격되어 형성되는 경우, 신축성을 높게 유지할 수 있다. 도 2 및 도 3에서는 편의상 복수의 홈이 4개의 열로 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 아일랜드 구조로 형성된 복수의 홈(G)은 지그재그 형태로 배열될 수 있으며, 이 경우 폴딩 스트레스를 더욱 저감할 수 있고 신뢰성 확보에 보다 유리할 수 있다.
필요에 따라 선택적으로 복수의 홈(G) 각각은 폴딩 축과 동일한 X축 방향을 따라 표시 영역(FA)을 가로질러 비표시 영역까지 끊기지 않고 연속적으로 연장될 수도 있다.
도면에서는 복수의 홈(G) 각각의 단면 형상이 사각형인 것으로 도시하였으나 이에 제한되지 않는다. 복수의 홈(G) 각각의 단면 형상은 반원형 또는 사각형을 제외한 다각 형상 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
종래에는 폴딩 영역에 집중되는 폴딩 스트레스를 분산시키기 위해 바텀 플레이트에 개구 패턴 즉 복수의 홀을 형성하였다. 이 경우, 폴딩 스트레스가 분산되어 폴딩 신뢰성을 만족할 수 있으나, 개구 패턴의 시인성이 증가하여 외관 품질이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치(100)는 바텀 플레이트(110)의 상면에 홈을 형성함으로써 패턴의 시인성이 감소되어 외관 품질이 개선되는 이점을 제공한다. 즉, 복수의 홈(G)은 바텀 플레이트(110)의 상면으로부터 바텀 플레이트(110)의 두께 방향(Z 축)으로 일정한 깊이로 형성된다. 이에 따라 폴딩 영역(FA)에 형성된 복수의 홈(G)이 사용자에게 시인되는 것이 저감되어 외관 품질이 향상될 수 있다.
복수의 홈(G)은 바텀 플레이트(110)를 이루는 물질 일부를 제거함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 홈(G)은 포토리소그래피, 레이저 식각, 플라즈마 식각 등 공지된 방법으로 형성될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
복수의 홈(G) 각각의 내부에는 충진재(111)가 충진된다.
폴딩 영역(FA)에 중첩하는 바텀 플레이트(110)에 복수의 홈(G)을 형성하면 폴딩 시 스트레스가 분산되어 폴딩 특성이 향상되나, 단차가 형성되어 평탄도가 저하된다. 이에 따라 폴딩 시 스트레스 불균일로 인해 구성 요소의 박리나 크랙 등의 문제가 발생하여 폴딩 신뢰성을 만족하지 못하거나, 곡률이 보다 높은 플렉서블 표시 장치를 구현하는데 제한된다. 또한, 폴딩 영역(FA)의 평탄도가 저하되면 폴딩 영역(FA)에서 표시되는 영상의 왜곡 현상이 발생하여 표시 품질이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
이에 충진재(111)로 복수의 홈(G)을 충진하여 단차를 저감하고, 평탄도 저하를 줄일 수 있다. 충진재(111)는 복수의 홈(G) 각각의 적어도 일부를 충진한다. 복수의 홈(G) 각각에 충진되는 충진재(111)의 두께는 필요에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 단차 및 홈 패턴의 시인성을 저감하고, 폴딩 신뢰성을 높게 유지하기 위한 측면에서 충진재(111)는 복수의 홈(G) 각각의 깊이를 기준으로 0.5배 이상이 되도록 충진될 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않는다.
예를 들어, 충진재(111)는 연성 폴리머 또는 솔더(solder) 물질일 수 있다.
예를 들면, 충진재(111)는 열 또는 UV 조사에 의해 경화될 수 있는 폴리머로서 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 실리콘계 수지 등으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
예를 들면, 솔더(solder) 물질은 바인더 수지 내에 도전성 입자가 균일하게 분산된 액상 솔더 또는 솔더 페이스트로부터 형성된 것 일 수 있다. 예를 들어, 바인더 수지는 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 페놀계 수지, 멜라민계 수지, 알키드계 수지, 요소 수지, 불포화 폴리에스테르 수지 등으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 도전성 입자는 주석과 은, 구리, 납, 비스무스, 아연 및 인듐으로부터 선택된 1종 이상의 금속의 합금으로부터 선택될 수 있다.
도 3을 참조하면, 충진재(111) 상에 복수의 나노 헬릭스 구조체(112)가 배치된다. 나노 헬릭스 구조체(112)는 폴딩 특성을 저하시키지 않으면서 복수의 홈(G)에 의한 단차를 메워 평탄도 저하를 최소화하여 복수의 홈(G) 패턴이 플렉서블 표시 장치(100) 외부에서 시인되지 않도록 한다. 이에 따라 플렉서블 표시 장치의 외관 품질이 향상될 수 있다.
나노 헬릭스 구조체(112)는 스프링 또는 코일 형상을 가지며, 나노 로드, 나노 와이어, 나노 튜브 등과 같은 다른 3차원 나노 구조체들 대비 복잡한 형상을 갖는다. 이를 충진재(111) 상에 배치함으로써 바텀 플레이트(110)에 형성된 복수의 홈(G)이 플렉서블 표시 장치(100) 외부로 시인되는 것을 보다 효과적으로 저감할 수 있다.
복수의 나노 헬릭스 구조체(112)는 복수의 홈(G) 각각에 대응하도록 충진재(111) 상에 배치된다. 복수의 나노 헬릭스 구조체(112)는 복수의 홈(G) 각각의 내부에 배치된다. 복수의 나노 헬릭스 구조체(112) 각각은 충진재(111)의 상면으로부터 바텀 플레이트(110)의 두께 방향 즉, Z축 방향을 향하도록 배열된다. 이에 따라 복수의 나노 헬릭스 구조체(112) 각각은 충진재(111)의 상면으로부터 백 플레이트(120)의 하면을 향하도록 배열된다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 나노 헬릭스 구조체(112)는 복수의 홈(G) 각각에 충진된 충진재(111) 상에 지그재그 형태로 배열된다. 즉, 복수의 나노 헬릭스 구조체(112)는 복수의 홈(G) 각각에 충진된 충진재(111) 상에 X축 방향 및 Y축 방향으로 지그재그 형태로 배열된다. 이와 같이 복수의 나노 헬릭스 구조체(112)가 지그재그 형태로 배열될 경우, 폴딩 특성을 보다 높게 유지하면서 단차 메움 효과를 극대화하여 홈 패턴이 시인되는 것을 최소화할 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않는다. 복수의 홈(G) 패턴이 시인되는 정도가 크지 않다면 복수의 나노 헬릭스 구조체(112)는 랜덤하게 또는 규칙적인 직선 형태로 배열될 수도 있다.
일반적인 나노 구조체들과 다르게 나노 헬릭스 구조체(112)는 자기장 또는 전기장을 인가하면 규칙적인 방향으로 정렬되는 특성을 갖는다. 이에 따라, 복수의 나노 헬릭스 구조체(112)는 바텀 플레이트(110)의 두께 방향(Z축 방향)으로 일정하게 정렬된다. 이하, 도 4, 도 5a 및 도 5b를 함께 참조하여 나노 헬릭스 구조체(112)의 물성에 대해 상세하게 설명한다. 도 4는 나노 헬릭스 구조체가 자기장 또는 전기장에 의해 정렬하는 특성을 설명하기 위한 도면이다. 도 5a는 나노 헬릭스 구조체의 배열이 변형된 상태를 보여주는 확대 단면도이다. 도 5b는 나노 헬릭스 구조체의 배열이 복원된 상태를 보여주는 확대 단면도이다.
도 4를 참조하면, 나노 헬릭스 구조체(112)는 자기장 또는 전기장을 인가하면, 단일 방향으로 규칙적으로 배열된다. 나노 헬릭스 구조체(112)는 자기장 또는 전기장을 인가하면 인가된 전기장 또는 자기장 방향으로 정렬된다. 예를 들어, 나노 헬릭스 구조체(112)에 자기장을 인가하면, N극에서 S극 방향으로 정렬된다. 다른 예로, 나노 헬릭스 구조체(112)에 전기장을 인가하면, 양극(+)에서 음극(-) 방향으로 정렬된다.
또한, 나노 헬릭스 구조체(112)는 외부 환경에 의해 규칙적인 배열이 흐트러지더라도, 전기장 또는 자기장이 가해지면 다시 규칙적으로 배열될 수 있다. 도 5a를 참조하면, 복수의 홈(G) 각각에 규칙적으로 배열된 복수의 나노 헬릭스 구조체(112)는 플렉서블 표시 장치(100)를 사용하면서 그 배열이 흐트러질 수 있다. 이 경우, 무선 충전 등에 의해 외부에서 자장이 가해지면 도 5b에 도시된 바와 같이, 복수의 나노 헬릭스 구조체(112)가 규칙적으로 재정렬될 수 있다. 즉, 플렉서블 표시 장치(100)를 사용함에 따라 나노 헬릭스 구조체(112)의 배열이 흐트러지더라도, 외부 자장에 의해 배열이 복원된다. 이에 따라, 외관 품질이 지속적으로 높게 유지될 수 있다.
예를 들어, 나노 헬릭스 구조체(112)는 산화아연, 산화마그네슘, 및 탄소나노튜브 중에서 선택되는 1종 이상의 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들 중 산화아연은 나노 헬릭스 구조체(112)로 제조되기에 용이하고, 분산도가 우수한 이점이 있다. 또한, 산화아연 나노 헬릭스 구조체(112)는 외부 자장에 대한 반응성이 우수하고, 배열의 복원력 또한 우수한 이점이 있다. 참고로, 산화마그네슘을 포함하는 나노 헬릭스 구조체(112)는 홈 패턴의 시인성을 저감시킬 수 있으나, 나노 헬릭스 구조체(112) 제조 시 상대적으로 결함의 비율이 높아, 자기 민감도가 상대적으로 낮은 편이다. 탄소나노튜브를 포함하는 나노 헬릭스 구조체(112) 또한 홈 패턴의 시인성을 저감시킬 수 있고, 나노 헬릭스 구조체(112) 제조 시 결함의 비율이 낮으나, 상대적으로 자기 민감도 및 분산도가 낮은 편이다. 이에 따라 나노 헬릭스 구조체(112)를 용이하게 정렬시키고, 패턴의 시인성을 저감하면서도 장기적으로 외관 품질을 높게 유지하기 위해서는 산화아연을 포함하는 나노 헬릭스 구조체(112)가 가장 바람직할 수 있다.
예를 들어, 나노 헬릭스 구조체(112)의 평균 길이는 3㎛ 내지 13㎛일 수 있고, 바람직하게는 7㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 이 경우, 외부 자장에 민감하여 나노 헬릭스 구조체(112)를 규칙적으로 배열시키기에 용이하고, 배열이 변형되었을 때 복원력 또한 우수하다. 이에 따라 홈 패턴의 시인성이 더욱 저감될 수 있고, 외관 품질이 보다 우수한 이점이 있다.
예를 들어, 나노 헬릭스 구조체(112)는 용융 방사(melt spinning) 방식, 기판 상에 나노 헬릭스 구조체(112)를 성장시키는 방식, 템플릿을 이용하여 제조하는 등 공지된 다양한 방식으로 제조될 수 있다. 바람직하게 나노 헬릭스 구조체(112)는 용융 방사 방식으로 제조될 수 있다. 이는 나노 헬릭스 구조체(112)의 두께나 길이 등의 조절이 용이하고 대량 생산이 가능한 이점이 있다. 구체적으로, 용융 방사 방식은, 상술한 산화아연, 산화마그네슘, 탄소나노튜브 등의 재료를 용융시킨 뒤 방사하고 냉각시키는 방식으로 진행된다. 방사된 나노 구조체는 와이어 형태이나, 이를 급속 냉각시키면 스프링 형태로 말리면서 나노 헬릭스 구조체가 수득된다. 이때, 재료가 방사되는 휠의 회전 속도, 냉각 속도, 휠의 회전 반경 등을 조절하여 목적하는 두께와 길이를 갖도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 복수의 홈(G) 각각에 포함된 충진재(1112) 대 나노 헬릭스 구조체(112)의 중량비는 90:10 내지 99:1일 수 있다. 바람직하게, 복수의 홈(G) 각각에 포함된 충진재(111) 대 나노 헬릭스 구조체(112)의 중량비는 97:3 내지 93:7 또는 96:4 내지 93:7일 수 있다. 이 범위 내에서 나노 헬릭스 구조체(112)를 포함함에 따른 홈 패턴의 시인성 저감 효과가 더욱 우수하고, 복원력 또한 우수하여 외관 품질이 뛰어난 이점이 있다.
바텀 플레이트(110)와 백 플레이트(120) 사이에 접착층(Adh)이 배치된다. 접착층(Adh)은 바텀 플레이트(110)와 백 플레이트(120)를 합착시킨다. 또한, 접착층(Adh)은 복수의 홈(G)의 빈 공간을 충진하여 단차를 메운다. 이에 따라 접착층(Adh)은 충진재(111) 및 복수의 나노 헬릭스 구조체(112)와 직접 접촉하도록 배치된다. 접착층(Adh)은 광투명 점착제(Optical Clear Adhesive, OCA), 광투명 레진(Optical Clear Resin, OCR), 감압 점착제(Pressure Sensitive Adhesive, PSA) 등으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
폴딩 특성을 확보하기 위해서는 저모듈러스 접착제를 사용하여 접착층을 형성하는데, 이 경우 복수의 홈 패턴이 플렉서블 표시 장치 외부로 시인되는 정도가 더 심한 문제점이 있었다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 홈(G) 각각에 충진재(111) 및 복수의 나노 헬릭스 구조체(112)가 배치되어 저모듈러스 접착제로 접착층(Adh)을 형성하여도 복수의 홈(G) 패턴이 시인되는 현상이 최소화될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 폴딩 특성 및 신뢰성이 우수하면서도 외관 품질이 뛰어난 플렉서블 표시 장치(100)를 제공할 수 있다.
이하에서는, 도 6 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 바텀 플레이트를 제조하는 방법을 설명한다. 도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치에서 바텀 플레이트의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 공정 단면도이다.
먼저, 베이스 플레이트(110')를 준비하고, 폴딩 영역(FA)에 대응하는 영역에 복수의 홈(G)을 형성한다. 상술한 바와 같이 복수의 홈(G)은 포토리소그래피, 레이저 식각, 플라즈마 식각 공정 중 선택된 방법으로 형성될 수 있다.
다음으로, 복수의 홈(G) 각각에 충진재(111)를 충진한다. 구체적으로, 복수의 홈(G)에 대응되는 개구 패턴이 형성된 마스크를 베이스 플레이트(110') 상에 씌우고, 복수의 홈(G)에 충진재(111)를 충진하고 경화시킨다. 예를 들어, 충진재(111)는 가열 또는 광 조사에 의해 경화될 수 있는 폴리머, 액상 솔더 또는 솔더 페이스트일 수 있다. 다른 예로 충진재(111)는 선택적인 영역에 국부적으로 액상 솔더나 솔더 페이스트를 도포하는 마이크로 스팟 솔더링 공정을 통해 형성될 수도 있다.
다음으로, 복수의 돌출부(191)를 구비하는 자기 반응성 필름(190)에 자기장 또는 전기장을 인가하여 복수의 돌출부(191) 각각에 나노 헬릭스 구조체(112)를 부착시킨다. 용융 방사 등의 방식으로 제조된 복수의 나노 헬릭스 구조체(112)는 무질서하게 배열되고, 전자기적인 연결성을 가지고 있다. 이에 복수의 나노 헬릭스 구조체(112)를 특정 영역에 규칙적인 배열을 갖도록 배치시키기 위해 자기 반응성 필름(190)을 이용한다. 자기 반응성 필름(190)은 복수의 돌출부(191)를 구비한다. 자기 반응성 필름(190)에 전기장 또는 자기장을 인가하면 각각의 돌출부(191)에 나노 헬릭스 구조체(112)가 전자기적인 상호작용에 의해 부착된다.
자기 반응성 필름(190)은 자성 물질을 포함하는 필름이다. 예를 들어, 자기 반응성 필름(190)은 Fe-계 자성 입자가 분산된 플라스틱 필름일 수 있다. 구체적으로 자기 반응성 필름(190)은 카보닐 철(carbonyl iron) 입자가 분산된 폴리실록산계 필름일 수 있다. 카보닐 철은 자성 물질이기 때문에 이를 포함하는 자기 반응성 필름(190)은 자기 반응성을 갖는다. 외부에서 자기장이 인가되지 않는 경우, 돌출부(191)는 자기 반응성 필름(190) 표면으로 돌출되지 않고, 자기 반응성 필름(190) 표면에 접하도록 접힌 상태로 존재한다. 자기 반응성 필름(190)에 자기장을 인가하면 돌출부(191) 끝단으로 전기 쌍극자가 형성되어 도 7에 도시된 바와 같이 인가된 자기장 방향과 동일하게 돌출부(191)가 자기 반응성 필름(190)의 표면에 수직한 방향으로 직립한 구조로 변형된다. 돌출부(191)에 형성된 전기 쌍극자와 나노 헬릭스 구조체(112) 간의 유도 자기장에 의해 자기 반응성 필름(190)의 돌출부(191) 각각에 나노 헬릭스 구조체(112)가 부착된다.
다음으로, 복수의 돌출부(191) 각각에 부착된 나노 헬릭스 구조체(112)를 충진재(111) 상에 전사시킨다. 나노 헬릭스 구조체(112)가 부착된 자기 반응성 필름(190)을 바텀 플레이트(110) 상에 위치시킨 뒤, 복수의 돌출부(191)에 부착된 나노 헬릭스 구조체(112)를 충진재(111) 상에 전사시킨다. 나노 헬릭스 구조체(112)가 부착된 자기 반응성 필름(190)을 목적하는 위치에 배열한 뒤에 자기 반응성 필름(190)에 인가된 자기장을 제거하면 나노 헬릭스 구조체(112)가 충진재(111) 상에 전사된다.
이때 복수의 홈(G)이 플렉서블 표시 장치(100) 외부로 시인되는 것을 최소화하기 위해 복수의 홈(G) 각각에 충진된 충진재(111) 상에 나노 헬릭스 구조체(112)가 지그재그 형태로 배치되도록 전사시킬 수 있다. 한편, 자기 반응성 필름(190)에 형성된 돌출부(191)에 나노 헬릭스 구조체(112)를 선택적으로 부착하고 전사시키는 방식으로 나노 헬릭스 구조체(112)가 충진재(111) 상에 배치되기 때문에, 자기 반응성 필름(190)에 형성된 돌출부(191)의 분포 및 모양은 목적하는 나노 헬릭스 구조체(112)의 배열에 대응하도록 형성된다.
다음으로, 바텀 플레이트(110)에 전기장 또는 자기장을 인가하여 나노 헬릭스 구조체(112)를 단일 방향으로 정렬시킨다. 앞서 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 나노 헬릭스 구조체(112)는 전기장 또는 자기장을 인가하면 단일 방향으로 정렬되는 특성을 나타낸다. 이에 나노 헬릭스 구조체(112)를 충진재(111) 상에 전사시킨 뒤, 바텀 플레이트(110)의 두께 방향으로 전기장 또는 자기장을 인가하여 복수의 나노 헬릭스 구조체가 바텀 플레이트(110)의 두께 방향으로 정렬되도록 한다. 자기 반응성 필름(190)을 사용하여 나노 헬릭스 구조체(112)를 충진재(111) 상에 전사시킨 뒤, 나노 헬릭스 구조체(112)가 충분히 규칙적으로 정렬된 상태를 유지하는 경우 이 단계는 생략될 수 있다.
이와 같이 제조된 바텀 플레이트(110)는 복수의 홈(G)에 충진재(111) 및 복수의 나노 헬릭스 구조체(112)가 충진되어, 플렉서블 표시 장치(100)의 폴딩 특성 및 신뢰성을 높게 유지하면서도, 바텀 플레이트(110)에 형성된 복수의 홈(G)의 형상이 사용자에게 시인되지 않아 외관 품질이 우수한 이점이 있다.
이하에서는 실시예 및 비교예를 통하여 상술한 본 발명의 효과를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명의 예시를 위한 것이며, 하기 실시예에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
금속 베이스 플레이트에 복수의 홈을 형성하였다. 복수의 홈 각각에 실리콘계 수지를 충진하였다. 자기 반응성 필름을 사용하여 충진재 상에 산화아연 나노 헬릭스 구조체(평균 길이 9㎛)를 전사시켰다. 이때, 충진재와 나노 헬릭스 구조체의 중량비는 98:2가 되도록 조절하였다. 도 10은 실시예 1에 따른 바텀 플레이트에서 충진재 표면에 전사된 산화아연 나노 헬릭스 구조체를 보여주는 SEM 이미지이다. 도 10을 참조하면, 충진재 표면에 산화아연 나노 헬릭스 구조체가 고르게 전사된 것을 확인할 수 있다. 다음으로, 금속 베이스 플레이트의 두께 방향으로 전기장을 인가하여 나노 헬릭스 구조체가 금속 베이스 플레이트의 두께 방향으로 정렬되도록 하였다. 이러한 과정을 통해 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 구조의 바텀 플레이트를 제조하였다.
[실시예 2]
충진재와 나노 헬릭스 구조체의 중량비를 96:4로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 바텀 플레이트를 제조하였다.
[실시예 3]
충진재와 나노 헬릭스 구조체의 중량비를 94:6으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 바텀 플레이트를 제조하였다.
[실시예 4]
충진재와 나노 헬릭스 구조체의 중량비를 92:8로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 바텀 플레이트를 제조하였다.
[실시예 5]
평균 길이가 5㎛인 산화아연 나노 헬릭스 구조체를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 바텀 플레이트를 제조하였다.
[실시예 6]
평균 길이가 11㎛인 산화아연 나노 헬릭스 구조체를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 바텀 플레이트를 제조하였다.
[비교예 1]
충진재 상에 나노 헬릭스 구조체를 배열시키는 것을 생략하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 바텀 플레이트를 제조하였다. 즉, 비교예 1에 따른 바텀 플레이트는 복수의 홈 각각에 충진재만 충진되도록 형성하였다.
[비교예 2]
복수의 홈 각각에 은(Ag) 나노 입자 (직경 100nm 내지 200nm)가 분산된 실리콘계 수지를 충진하고, 충진재 상에 나노 헬릭스 구조체를 배열시키는 것을 생략하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 바텀 플레이트를 제조하였다. 이때, 실리콘계 수지와 은 나노 입자의 중량비는 98:2가 되도록 조절하였다.
[비교예 3]
복수의 홈 각각에 은(Ag) 나노 와이어(길이 300nm 내지 500nm)가 분산된 실리콘계 수지를 충진하고, 충진재 상에 나노 헬릭스 구조체를 배열시키는 것을 생략하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 바텀 플레이트를 제조하였다. 이때, 실리콘계 수지와 은 나노 와이어의 중량비는 98:2가 되도록 조절하였다.
[실험예 1]
실시예 1과 비교예 1 내지 비교예 3 각각에 따라 제조된 바텀 플레이트의 패턴이 사용자에게 시인되는 정도를 평가하였다. 패턴의 시인성은 바텀 플레이트 상에 표시 패널을 적층하여 시편을 준비하고, Optimap 표면 분석 장비를 사용하여 광학적으로 표시 패널 표면에 대한 등고선 그래프를 얻은 뒤, 이로부터 높낮이 편차를 측정하여 평가한다. 높낮이 편차가 클수록 패턴의 시인성이 큰 것을 의미한다.
이에 따른 결과를 표 1 및 도 11 내지 도 14에 나타내었다.
도 11은 실시예 1에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성을 보여주는 사진이고, 도 12는 비교예 1에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성을 보여주는 사진이고, 도 13은 비교예 2에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성을 보여주는 사진이며, 도 14는 비교예 3에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성을 보여주는 사진이다. 표 1은 바텀 플레이트의 패턴이 시인되는 정도를 수치화한 것으로 수치가 클수록 외관 품질이 낮은 것을 의미한다.
| 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 실시예 1 | |
| 패턴의 시인성 | 1.77 | 1.45 | 1.41 | 0.94 |
표 1과 도 11 내지 도 14를 함께 참조하면, 실시예 1의 경우 비교예 1 내지 비교예 3과 비교하면 홈 패턴이 거의 시인되지 않는 것을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 1은 복수의 홈 각각에 실리콘계 수지만 충진한 비교예 1 대비 시인성이 절반 수준으로 저감된다. 이로부터 충진재 상에 나노 헬릭스 구조체를 배열시킬 경우, 표시 장치의 외관 품질이 크게 향상되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 은 나노 입자가 분산된 실리콘계 수지를 충진한 비교예 2의 경우, 비교예 1 대비 시인성이 낮으나, 여전히 홈의 형상이 잘 시인되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 은 나노 와이어가 분산된 실리콘계 수지를 충진한 비교예 3의 경우, 홈의 형상이 시인되는 정도가 비교예 1 대비 낮으나, 실시예 1 대비 외관 품질이 열악한 것을 확인할 수 있다.
[실험예 2]
실시예 1 내지 실시예 4 각각에 따라 제조된 바텀 플레이트의 패턴이 사용자에게 시인되는 정도, 눌림(Dent) 특성 및 복원도를 평가하였다. 패턴의 시인성은 상기 실험예 1과 동일하게 측정하였다. 이에 따른 결과를 표 2 및 도 15에 나타내었다. 눌림 특성은 시편에 500gf의 하중을 가하면서 각도 45도 및 속도 300mm/min의 조건으로 시편 표면을 연필로 긁은 뒤, 육안으로 표면의 흠집을 육안으로 관찰하여 평가하였다. 복원도는 나노 헬릭스 구조체의 배열에 변형이 발생하였을 때, 외부 자장에 의해 나노 헬릭스 구조체의 배열이 회복되는 정도를 알아보기 위한 것으로, 하기 수학식 1로 산출하였다.
[수학식 1]
복원도 = M1 - M2
상기 수학식 1에서 M1은 자장의 영향이 없는 무자장 상태에서 패턴의 시인성이고, M2는 시편을 특정 세기의 자장에 1시간 동안 노출시킨 후 패턴의 시인성이다.
도 15는 비교예 1과 자장 유무에 따른 실시예 1 각각의 패턴의 시인성을 보여주는 사진이다. 도 15의 (a)는 충진재 상에 나노 헬릭스 구조체를 전사시키지 않은 비교예 1에 따른 시편의 시인성을 보여주는 사진이고, (b)는 실시예 1의 무자장 상태에서의 패턴의 시인성을 보여주는 사진이고, (c)는 실시예 1의 시편에 자장을 인가한 후, 패턴의 시인성을 보여주는 사진이다.
먼저, 도 15의 (a)와 (b)를 비교하면, 충진재 상에 나노 헬릭스 구조체를 전사시킨 뒤, 홈 패턴이 시인되는 정도가 저감되는 것을 확인할 수 있고, 비교예 1의 패턴의 시인성은 1.7, 실시예 1은 0.9로 절반 수준으로 패턴의 시인성이 저감되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 15의 (b)와 (c)를 비교하면, 실시예 1의 시편에 100emu의 자장을 1시간 정도 인가하면 패턴의 시인성이 더욱 저감되는 것을 확인할 수 있고, 구체적으로 패턴의 시인성이 0.9에서 0.8로 저감되는 것을 확인하였다. 이는 나노 헬릭스 구조체의 자기 민감도와 관련되며, 나노 헬릭스 구조체의 배열이 변형될 경우, 외부 자장에 반응하여 다시 단일 방향으로 배열될 수 있음을 의미한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따를 경우, 플렉서블 표시 장치를 반복적으로 폴딩하거나 언폴딩하는 동작에 의해 나노 헬릭스 구조체의 배열이 변형되더라도, 무선 충전 등 외부에서 자장이 인가되면 나노 헬릭스 구조체가 단일 방향으로 재정렬되어 장기적으로 높은 외관 품질을 유지할 수 있다.
하기 표 2는 나노 헬릭스 구조체의 중량비에 따른 눌림 특성, 패턴의 시인성 및 복원도를 정리한 것이다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | |
| 충진재 : 나노 헬릭스 구조체 중량비 | 98:2 | 96:4 | 94:6 | 92:8 |
| 눌림 특성 | 6B | 4B | 1B | HB |
| 패턴의 시인성 | 0.90 | 0.85 | 0.87 | 1.02 |
| 복원도 | 0.10 | 0.13 | 0.16 | 0.11 |
표 2를 참조하면, 충진재 대 나노 헬릭스 구조체의 비율이 94:6인 실시예 3의 경우, 눌림 특성, 패턴의 시인성 및 복원도가 모두 양호한 것을 확인할 수 있다. 충진재 대 나노 헬릭스 구조체의 비율이 98:2인 실시예 1의 경우, 상대적으로 강도가 낮은 충진재의 비율이 높아 눌림 특성이 가장 낮은 것을 확인할 수 있다. 또한, 나노 헬릭스 구조체의 비율이 낮아 외부 자장에 의한 복원도가 상대적으로 낮은 것을 확인할 수 있다. 한편, 나노 헬릭스 구조체의 비율이 가장 높은 실시예 4의 경우, 눌림 특성은 가장 우수하나 나노 헬릭스 구조체 간의 상호작용으로 패턴의 시인성이 소폭 증가하고, 복원도 또한 실시예 3 대비 소폭 저하되는 것을 확인할 수 있다. 다만, 비교예 1과 비교하였을 때는 패턴의 시인성이 훨씬 낮아 외관 품질 개선에 기여할 수 있으며, 실시예 4의 바텀 플레이트는 외관 품질과 더불어 눌림 특성 개선이 요구되는 경우에 보다 유리하게 활용될 수 있다.
[실험예 3]
외부에서 인가되는 자장의 크기에 따른 복원도를 알아보기 위해 실시예 1 내지 실시예 4 각각의 시편에 대해 자장의 크기를 달리하여 복원도를 측정하였다. 복원도는 상기 실험예 2와 동일하게 수학식 1로 산출하였다. 이에 따른 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | ||
| 충진재 : 나노 헬릭스 구조체 중량비 | 98:2 | 96:4 | 94:6 | 92:8 | |
| 무자장 | 패턴의 시인성 | 0.93 | 0.85 | 0.87 | 1.02 |
| 20emu, 1시간 | 복원도 | 0.04 | 0.04 | 0.07 | 0.04 |
| 50emu, 1시간 | 복원도 | 0.07 | 0.07 | 0.10 | 0.06 |
| 100emu, 1시간 | 복원도 | 0.13 | 0.13 | 0.16 | 0.11 |
상기 표 3을 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 4 각각에 대해서 외부에서 인가되는 자장의 세기가 셀수록 복원도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 앞서 실험예 2에서 살펴본 바와 같이, 충진재 대 나노 헬릭스 구조체의 비율이 94:6인 실시예 3의 경우, 복원도가 가장 우수한 것을 확인할 수 있다. 또한, 나노 헬릭스 구조체의 비율이 가장 높은 실시예 4는 나노 헬릭스 구조체 간의 상호작용으로 실시예 1 내지 3 대비 복원도가 감소하는 것을 확인하였다.
[실험예 4]
실시예 1, 실시예 5 및 실시예 6 각각에 따라 제조된 바텀 플레이트의 패턴 시인성 및 복원도를 평가하였다. 이에 따른 결과를 표 4 및 도 16 내지 도 18에 나타내었다. 도 16의 (a)는 실시예 5에 따른 바텀 플레이트의 패턴의 시인성을 보여주는 사진이고, (b)는 복원도를 보여주는 사진이다. 도 17의 (a)는 실시예 1에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성을 보여주는 사진이고, (b)는 복원도를 보여주는 사진이다. 도 18의 (a)는 실시예 6에 따른 바텀 플레이트의 홈 패턴의 시인성을 보여주는 사진이고, (b)는 복원도를 보여주는 사진이다.
| 비교예 1 | 실시예 5 | 실시예 1 | 실시예 6 | |
| 나노 헬릭스 구조체의 평균 길이 | - | 5㎛ | 9㎛ | 11㎛ |
| 패턴의 시인성 | 1.77 | 0.97 | 0.93 | 0.95 |
| 복원도(100emu, 1시간) | - | 0.09 | 0.13 | 0.10 |
표 4를 참조하면, 나노 헬릭스 구조체의 평균 길이에 관계없이 나노 헬릭스 구조체를 포함하지 않는 비교예 1 대비 패턴의 시인성이 크게 저감되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 16 내지 도 18을 함께 참조하면, 실시예 1, 실시예 5 및 실시예 6 각각은 외부에서 자장을 인가하면 패턴의 시인성이 더욱 저감되어 외부 자장에 대한 복원도가 우수한 것을 확인할 수 있다. 특히, 나노 헬릭스 구조체의 평균 길이가 9㎛인 실시예 1의 경우, 무자장 상태에서 패턴의 시인성이 가장 낮으면서도 복원도는 가장 우수한 것을 확인하였다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 플렉서블 표시 장치는 다음과 같이 설명될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 표시 장치는 폴딩 영역 및 비폴딩 영역을 포함하는 표시 패널, 표시 패널 하부에 배치되고, 표시 패널을 지지하는 백 플레이트(back plate), 및 백 플레이트 하부에 배치되고, 폴딩 영역에 대응하여 복수의 홈을 구비하는 바텀 플레이트(bottom plate)를 포함하고, 복수의 홈 각각에 대응하도록 배치되는 복수의 나노 헬릭스(nano helix) 구조체를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 복수의 나노 헬릭스 구조체 각각은 자기장 또는 전기장을 인가하면, 단일 방향으로 배열될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 나노 헬릭스 구조체는 산화아연, 산화마그네슘, 및 탄소나노튜브 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 나노 구조체의 평균 길이는 3㎛ 내지 13㎛일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 홈 각각의 적어도 일부를 충진하는 충진재를 더 포함하고, 복수의 나노 헬릭스 구조체는 충진재 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 홈 각각에 포함된 충진재 대 나노 헬릭스 구조체의 중량비는 90:10 내지 99:1일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 나노 헬릭스 구조체 각각은 충진재의 상면으로부터 백 플레이트의 하면을 향하도록 배열될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 나노 헬릭스 구조체 각각은 충진재 상에 지그재그 형태로 배열될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 바텀 플레이트와 백 플레이트 사이에 배치되는 접착층을 더 포함하고, 접착층은 충진재 및 복수의 나노 헬릭스 구조체와 직접 접촉하고, 복수의 홈을 커버하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 충진재는 연성 폴리머 또는 솔더(solder) 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 홈은 바텀 플레이트의 상면으로부터 하면을 향해 리세스(recess) 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 홈 각각은 폴딩 축과 평행하도록 연장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 홈은 상기 폴딩 영역에서 지그재그 형태로 배열될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 제한하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 제한되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 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.
100: 플렉서블 표시 장치
110: 바텀 플레이트
120: 백 플레이트
111: 충진재
112: 나노 헬릭스 구조체
G: 홈
130: 표시 패널
140: 광학 조절층
150: 커버 부재
190: 자기 반응성 필름
191: 돌출부
NDA: 비표시 영역
DA: 표시 영역
FA: 폴딩 영역
NFA1, NFA2: 비폴딩 영역
Adh: 접착층
110: 바텀 플레이트
120: 백 플레이트
111: 충진재
112: 나노 헬릭스 구조체
G: 홈
130: 표시 패널
140: 광학 조절층
150: 커버 부재
190: 자기 반응성 필름
191: 돌출부
NDA: 비표시 영역
DA: 표시 영역
FA: 폴딩 영역
NFA1, NFA2: 비폴딩 영역
Adh: 접착층
Claims (13)
- 폴딩 영역 및 비폴딩 영역을 포함하는 표시 패널; 및
상기 표시 패널 하부에 배치되고, 상기 표시 패널을 지지하는 백 플레이트(back plate); 및
상기 백 플레이트 하부에 배치되고, 상기 폴딩 영역에 대응하여 복수의 홈을 구비하는 바텀 플레이트(bottom plate)를 포함하고,
상기 복수의 홈 각각에 대응하도록 배치되는 복수의 나노 헬릭스(nano helix) 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 나노 헬릭스 구조체 각각은 자기장 또는 전기장을 인가하면, 단일 방향으로 배열되는, 플렉서블 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 나노 헬릭스 구조체는 산화아연, 산화마그네슘, 및 탄소나노튜브 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 플렉서블 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 나노 구조체의 평균 길이는 3㎛ 내지 13㎛인, 플렉서블 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 홈 각각의 적어도 일부를 충진하는 충진재를 더 포함하고,
상기 복수의 나노 헬릭스 구조체는 상기 충진재 상에 배치되는, 플렉서블 표시 장치. - 제5 항에 있어서,
상기 복수의 홈 각각에 포함된 상기 충진재 대 상기 나노 헬릭스 구조체의 중량비는 90:10 내지 99:1인, 플렉서블 표시 장치. - 제5 항에 있어서,
상기 복수의 나노 헬릭스 구조체 각각은 상기 충진재의 상면으로부터 상기 백 플레이트의 하면을 향하도록 배열된, 플렉서블 표시 장치. - 제7 항에 있어서,
상기 복수의 나노 헬릭스 구조체 각각은 상기 충진재 상에 지그재그 형태로 배열된, 플렉서블 표시 장치. - 제5 항에 있어서,
상기 바텀 플레이트와 상기 백 플레이트 사이에 배치되는 접착층을 더 포함하고,
상기 접착층은 상기 충진재 및 상기 복수의 나노 헬릭스 구조체와 직접 접촉하고, 상기 복수의 홈을 커버하도록 배치되는, 플렉서블 표시 장치. - 제5 항에 있어서,
상기 충진재는 연성 폴리머 또는 솔더(solder) 물질을 포함하는, 플렉서블 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 홈은 상기 바텀 플레이트의 상면으로부터 하면을 향해 리세스(recess)된, 플렉서블 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 홈 각각은 폴딩 축과 평행하도록 연장된, 플렉서블 표시 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 홈은 상기 폴딩 영역에서 지그재그 형태로 배열된, 플렉서블 표시 장치.
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Applications Claiming Priority (1)
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ID=86769653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210184600A KR20230095277A (ko) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 플렉서블 표시 장치 |
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