WO2016064240A1 - 롤러블 디스플레이 장치 - Google Patents

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WO2016064240A1
WO2016064240A1 PCT/KR2015/011264 KR2015011264W WO2016064240A1 WO 2016064240 A1 WO2016064240 A1 WO 2016064240A1 KR 2015011264 W KR2015011264 W KR 2015011264W WO 2016064240 A1 WO2016064240 A1 WO 2016064240A1
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display
flexible
pattern
display device
main body
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PCT/KR2015/011264
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French (fr)
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노승윤
최원길
조현우
남지현
장주희
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주식회사 아모그린텍
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Publication date
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    • H10K77/111—Flexible substrates

Definitions

  • the present invention relates to a rollable display device, and more particularly, to a rollable display device provided with a flexible battery in a display main body.
  • Flexible batteries are being developed as one of the power supply devices that can reflect these characteristics.
  • a pouch-type battery has been developed in which an electrolyte is put into a pouch including two electrodes and a separator and used after sealing.
  • Such a pouch-type battery is made of a flexible material (flexible) can be manufactured in a variety of forms, there is an advantage that can implement a high energy density per mass.
  • a pouch-type battery may generate an excessive load on the built-in electrode assembly when excessive banding or torsion occurs. Due to such a load, the electrode assembly may be damaged and thus may not function as a battery.
  • the present invention has been made in view of the above, and the rollable display device that can prevent the performance of the battery is reduced even if the display occurs by forming a pattern that matches each other on the exterior material and the electrode assembly of the flexible battery.
  • the purpose is to provide.
  • the present invention prevents the display and the flexible battery from being excessively deformed by preventing the display and the flexible battery from twisting when the display is rolled by disposing a support on at least one surface of the flexible battery, thereby preventing the flexible battery from penetrating.
  • Another object of the present invention is to provide a rollable display device capable of preventing damage to a flexible battery.
  • another object of the present invention is to provide a rollable display device in which the support and the flexible battery are surrounded by a fabric layer including the silver nano component, thereby blocking the beneficial effects and electromagnetic waves through the silver component.
  • the display main body is provided to be wound and provided with a display unit for displaying various types of information on one surface; And a flexible battery provided in the display main body to supply power to the display main body.
  • a plate-like support may be disposed on at least one surface of the flexible battery to prevent the flexible battery and the display body from twisting when the display body is rolled, and to prevent the flexible battery from penetrating.
  • the flexible battery may be wound and integrated through a wire including silver (Ag) nano components.
  • the flexible battery includes an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode and a separator; And an exterior member encapsulating the electrode assembly together with an electrolyte solution, wherein the exterior member and the electrode assembly may be formed to have the same direction as the patterns for contraction and relaxation during rolling, and may be disposed to coincide with each other.
  • the pattern is formed on the exterior material and the electrode assembly of the flexible battery can be prevented from deteriorating the performance of the battery even if the display of the rolling occurs, the twist of the display body and the flexible battery through the support This prevents excessive deformation of the display body and the flexible battery, thereby preventing damage.
  • the present invention can prevent the flexible battery from being broken by the penetration by preventing the flexible battery from being penetrated through the support made of the plate member, and the fabric layer including the silver nano component of the support and the flexible battery.
  • the silver component By being wrapped by the silver component can block the beneficial effects and electromagnetic waves through the human body.
  • FIG. 1A and 1B are diagrams illustrating a rollable display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a rolled state
  • FIG. 1B is an unfolded state.
  • FIG. 2A and 2B are views illustrating a rollable display device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a rolled state
  • FIG. 2B is an unfolded state.
  • FIG. 3 is an exploded view of FIG. 2B
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a rollable display device according to the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a flexible battery applied to a rollable display device according to the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged view showing a detailed configuration of a flexible battery applied to a rollable display device according to the present invention
  • FIG. 7 is a view showing another type of flexible battery applied to the rollable display device according to the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic view for explaining the position of the fold line in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 10 is a view showing a state in which a flexible battery, a support, and a wire rod are applied to the rollable display device according to the present invention
  • FIG. 11 is a view showing a state in which the wire rod is removed in FIG. 10,
  • FIG. 12 is a view showing a case in which a pattern is formed on a support applied to the rollable display device according to the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic view showing various forms of a pattern formed on a flexible battery and a support applied to a rollable display device according to the present invention
  • FIG. 14 is an exemplary view illustrating various patterns formed on a flexible battery and a support applied to a rollable display device according to the present invention.
  • FIG. 14 illustrates an example in which a pattern is formed continuously or discontinuously with respect to a full length.
  • 15 to 18 are schematic views showing various shapes of a pattern in the flexible battery applied to the rollable display device according to the present invention.
  • FIG. 19 is a schematic view showing a case in which the support is disposed on both sides of the flexible battery in the rollable display device according to the present invention.
  • FIG. 20 is a schematic view showing a stacking relationship with a support when a plurality of flexible batteries are provided in a rollable display device according to the present invention
  • FIG. 21A and 21B are graphs showing the performance of the flexible battery applied to the rollable display device according to the present invention.
  • FIG. 21A is a graph showing changes in battery capacity before and after bending
  • FIG. 21B is a momentary external force on the folded portion.
  • the graph shows the voltage change of the battery with time when it is applied.
  • the rollable display apparatuses 100 and 200 include the display bodies 110 and 210 and the flexible batteries 120 and 220 as illustrated in FIGS. 1 to 4.
  • the display bodies 110 and 210 are for displaying various types of information such as letters, numbers, figures, or various images as images, and include organic light emitting elements for displaying the various kinds of information as images, and for displaying the various kinds of information.
  • the display unit 111 is provided on one surface.
  • the display bodies 110 and 210 may be light transmissive or light reflective displays, and may include a plurality of pixels.
  • each pixel may include one or more light emitting devices, and the pixels may include an organic material, an inorganic material, or a combination of these organic and inorganic materials.
  • the display main body 110 and 210 may be a known flexible liquid crystal or an electroluminescent display.
  • a flexible OLED backlight can be used to illuminate the flexible LCD to provide a flexible backlit LCD.
  • the display main body 110 and 210 may be provided with a substrate (not shown) on which the light emitting device is mounted, and the display main body 110 and 210 including the substrate may be made of a flexible material. That is, the display bodies 110 and 210 may have a structure in which a thin film transistor, a light emitting device, and an encapsulation layer covering and protecting the same are stacked on a flexible flexible substrate. Accordingly, the display main body (110, 210) can be easily carried or stored by reducing the overall size through rolling when not in use.
  • the display body is a known content, a detailed description thereof will be omitted, and any other form may be employed as long as the display body is implemented in a flexible manner in addition to the above-described structure, or may be implemented as an electrostatic or piezoelectric touch screen. Let's find out.
  • At least one terminal 112 for connecting to an external device may be provided at one side of the display main body 110.
  • the terminal 112 may be provided in a pair consisting of a positive electrode and a negative electrode, or may be provided in a known USB type in which the positive electrode and the negative electrode are integrated.
  • the terminal 112 may be directly connected to the pair of electrode terminals 138 and 139 protruding from the flexible batteries 120 and 220, or may be electrically connected to each other through separate connection terminals.
  • an electronic device or a memory card such as a smartphone or a digital camera is connected through the terminal 112 so that various information stored in the electronic device or the memory card can be received and displayed on the display unit 111. do.
  • the terminal 112 is electrically connected to the circuit unit 160 embedded in the display main body 110, and the circuit unit 160 is electrically connected to the flexible batteries 120 and 220. That is, the display main body 110 is operated by the power supplied from the flexible batteries 120 and 220, so that various types of information may be displayed on the display unit 111.
  • one side of the display body 110 may be provided with a separate charging terminal 114 for directly recharging the flexible battery (120,220). That is, the charging terminal 114 is for connecting a known charging cable. When the power of the flexible batteries 120 and 220 is partially or completely exhausted, the charging terminals 114 are electrically connected to separate external chargers through the charging cable. The flexible batteries 120 and 220 may be recharged through the power supplied from the charger. In this case, the charging terminal 114 is electrically connected to the circuit unit 160.
  • the terminal 112 and the charging terminal 114 is provided in a single integrated form, it can be seen that it can simultaneously perform the role of a bridge for transmitting and receiving data and recharging the flexible battery (120,220).
  • one side of the display body (110, 210) may be provided with a separate switch to turn on / off the operation of the display body (110, 210), may be provided with various buttons for the operation of the display body (110, 210).
  • a speaker for emitting sound to the outside when the video is reproduced through the display main bodies 110 and 210 and a microphone for storing sound from the outside may be provided.
  • the circuit unit 160 may be embedded in the display body 110 (see FIG. 1B) or embedded in the support bar 170 (see FIG. 2B).
  • the circuit unit 160 may be provided with a driving circuit 162 for driving the display body (110, 210), it may be provided with a communication circuit 164 for wired and wireless communication with an external device.
  • the circuitry 160 provides performance for the processing of analog and digital wireless signals, including any number of signal processing techniques including data encryption, interference from third parties, noise attenuation, background noise cancellation, echo It can provide secure communication from other technologies such as extinction and sound quality enhancement.
  • the circuit unit 160 may provide mixed wireless performance, and may transmit, receive, or process short-range, infrared, or interrupted distance, and long-range radio frequency signals according to characteristics of an external device. Such wireless performance may be implemented in software.
  • the circuit unit 160 may include control means for selectively controlling or combining control of a communication signal including audio, video, and / or control data.
  • the circuit unit 160 may include a control means for selectively performing or simultaneously controlling the display or storage of the audio, video and / or control data received or input by the display main bodies 110 and 210.
  • the circuitry 160 may include wireless transceiver means, such as an antenna for transmitting an output wireless signal and receiving an input wireless signal.
  • the wireless signal may be an analog or digital wireless signal.
  • circuit unit 160 is illustrated and described as being separately provided in the display main body, the present invention is not limited thereto, and the circuit unit 160 may be provided in a form in which the circuit unit is mounted on a substrate embedded in the display main body.
  • the display apparatus 200 may include a support bar 170 on which the display main body 210 is wound, as shown in FIGS. 2 and 3.
  • the support bar 170 is provided in the form of a bar having a predetermined length and may be provided in a cylindrical shape so that no damage is applied when rolling the display body 210.
  • one side of the support bar 170 is provided with a receiving groove 172 so that the terminal 212 protruding from the display body 210 can be inserted. Accordingly, the terminal 212 is inserted into the receiving groove 172 and the display body 210 is along the outer circumferential surface of the support bar 170 while the support bar 170 and the display body 210 are coupled to each other. It can be wound.
  • the circuit unit 160 may be embedded in the display main body 210 (see FIG. 1B), but the support bar 170 side It may be embedded in (see Figs. 2b and 3).
  • the receiving groove 172 is provided in the form of a connection terminal for electrically connecting the terminal 212 with the circuit unit 160 when the terminal 212 is inserted, the terminal 212 is the flexible battery It serves as a connection terminal for electrically connecting the 120 and 220 and the display body 210 to the circuit unit 160. Accordingly, the signal is transmitted from the circuit unit 160 to the display main body through the terminal 212, so that the display main body 210 may be operated through the power provided from the flexible batteries 120 and 220.
  • connection terminal 176 when the circuit unit 160 is built in the support bar 170, one side of the support bar 170 may be provided with a connection terminal 176 for connecting to an external device.
  • the connection terminal 176 may be provided in a pair consisting of a positive electrode and a negative electrode, or may be provided in the form of a USB type in which the positive electrode and the negative electrode are integrated.
  • the connection terminal 176 serves as a path for data transmission so that various types of information stored in the electronic device or the memory card can be displayed on the display unit 111 by connecting an electronic device or a memory card such as a smartphone or a digital camera. Will be performed.
  • one side of the support bar 170 may be provided with a separate charging terminal 174 for directly recharging the flexible battery (120,220). That is, the charging terminal 174 may be connected to a separate charger for charging the flexible battery (120,220) when the power of the flexible battery (120,220) is partially or completely exhausted. In this case, the charging terminal 174 may be directly connected to the charger or may be connected through a known charging cable. As a result, the power supplied through the charging terminal 174 is supplied to the flexible batteries 120 and 220 through the circuit unit 160 and the terminal 212, thereby recharging the flexible batteries 120 and 220.
  • the charging terminal 174 is also electrically connected to the circuit unit 160 embedded in the support bar 170, the operation is controlled through the circuit unit 160.
  • the flexible batteries 120 and 220 are used to supply power to the display bodies 110 and 210, and are provided in a plate shape having a predetermined area.
  • the flexible batteries 120 and 220 may be embedded in the display bodies 110 and 210 or may be embedded in the display through separate members. It may be a form attached to one surface of the main body (110,210).
  • the rollable display apparatuses 100 and 200 according to the present invention are provided with the flexible batteries 120 and 220 for supplying power to the display bodies 110 and 210, and thus, the display bodies 110 and 210 through the power provided from the flexible batteries 120 and 220. Is driven.
  • the flexible batteries 120 and 220 may be used as driving power for driving the display bodies 110 and 210, and may be used as auxiliary batteries to assist the main batteries provided in the display bodies 110 and 210.
  • the flexible batteries 120 and 220 are provided in a flexible form so as to be able to roll together with the display bodies 110 and 210 when the display bodies 110 and 210 are rolled. That is, the rollable display apparatuses 100 and 200 according to the present invention may be provided such that the flexible batteries 120 and 220 may be rolled in the same manner as the display bodies 110 and 210 to have substantially the same large area as the display body. . Accordingly, since the flexible batteries 120 and 220 may have a large area corresponding to the area of the display main body, a high capacity battery may be implemented, thereby increasing the use time of the display main bodies 110 and 210.
  • the flexible batteries 120 and 220 include an electrode assembly 130 and exterior materials 121 and 122, and the electrode assembly 130 is encapsulated inside the exterior materials 121 and 122 together with an electrolyte.
  • the exterior materials 121 and 122 and the electrode assembly 130 are provided with patterns 126 and 137 for contraction and relaxation in the longitudinal direction during rolling, respectively, and the first patterns 126 and the first patterns 126 formed on the exterior materials 121 and 122, respectively.
  • the second pattern 139 formed on the electrode assembly 130 is provided to have the same directivity to each other (see FIGS. 5 and 6).
  • the patterns 126 and 137 prevent or minimize the shrinkage or relaxation of the substrate itself by offsetting the length change caused by the change in curvature in the curved portion of the flexible battery 120 and 220.
  • the deformation amount of the substrate itself constituting the exterior materials 121 and 122 and the electrode assembly 130 is prevented or minimized, even if repeated bending or bending occurs in the use process, the deformation amount of the substrate itself that may locally occur at the bent portion.
  • the exterior materials 121 and 122 and the electrode assembly 130 may be prevented from being locally broken or deteriorated when rolling.
  • the first pattern 126 and the second pattern 139 may be disposed such that the first pattern 126 and the second pattern 139 coincide with each other as well as the same directionality. This means that the first pattern 126 and the second pattern 139 always have the same behavior so that the first pattern 126 is always changed even from the rolling state to the unfolded flat state or from the flat state to the rolling state. And the second pattern 139 to maintain the original state.
  • the patterns 121 and 122 for contraction and relaxation are formed on the exterior members 121 and 122 and the electrode assembly 130 to coincide with each other, even if banding occurs, the performance deterioration does not occur significantly while the pattern is formed only on the exterior material side.
  • the pattern is not formed on both the exterior material and the electrode assembly, cracking may occur or leakage of the electrolyte may occur due to bending, thereby degrading performance of the battery.
  • the flexible batteries 120 and 220 applied to the present invention are formed by rolling the external materials 121 and 122 and the electrode assembly 130 so that the patterns 126 and 137 for contraction and relaxation with respect to the longitudinal direction generated during rolling are coincident with each other. Even if banding occurs, the electrode assembly 130 and the exterior members 121 and 122 may maintain a uniform interval or contact state with respect to the entire length at all times, so that the electrolyte solution encapsulated with the electrode assembly 130 with respect to the entire length. By being uniformly distributed, the performance as a battery can be prevented from being lowered.
  • the first and second patterns 126 and 139 are formed in a direction parallel to the width direction of each of the exterior parts and valleys of the exterior materials 121 and 122 and the electrode assembly 130, and the exterior materials 121 and 122. ) And the peaks and valleys are alternately arranged along the longitudinal direction of the electrode assembly 130.
  • the peaks and valleys constituting the first pattern 126 and the second pattern 139 are formed at the same position as the peaks and valleys between the peaks and the valleys, so that the first pattern 126 and the second pattern ( 139) coincide with each other.
  • the peaks and valleys of the first pattern 126 and the second pattern 139 are formed in a direction parallel to a straight line parallel to the width direction of the exterior materials 121 and 122 and the electrode assembly 130.
  • the peaks and valleys are repeatedly arranged along the longitudinal direction (see FIGS. 5 and 6).
  • the patterns 126 and 137 may be continuously formed in a direction parallel to the width direction of the electrode assembly 130 and the exterior members 121 and 122 and may be formed discontinuously (see FIG. 13), and the electrode assembly ( 130 may be formed with respect to the entire length of the packaging material 121 and 122, or may be formed partially with respect to some length (see FIG. 14).
  • the peaks and valleys may be provided to have an arc cross section including a semicircle, a polygonal cross section including a triangle or a quadrangle, and a cross section of various shapes in which the arc cross section and the polygon cross section are combined with each other, and each of the peaks and valleys are the same. It may be provided to have a pitch and a width, but may be provided to have different pitches and widths (see FIGS. 15 to 18).
  • the first pattern 126 and the second pattern 139 may be formed to have the same spacing or spacing between valleys adjacent to each other, or may have different spacings. In addition, the same interval and different intervals may be provided in combination.
  • the first pattern 126 formed on the exterior materials 121 and 122 may be formed on the entire surface of the exterior materials 121 and 122, but may be partially formed.
  • the flexible batteries 120 and 220 may be formed only at the side of the receiving part 123 in which the first pattern 126 accommodates the electrode assembly 130 and the electrolyte.
  • the exterior members 121 and 122 are formed of a plate-shaped member having a predetermined area, and are used to protect the electrode assembly 130 from external force by accommodating the electrode assembly 130 and an electrolyte therein.
  • the exterior member (121, 122) is provided with a pair of the first exterior member 121 and the second exterior member 122, the electrolyte and the electrode assembly 130 accommodated therein by being sealed through the adhesive along the edge of the outer To prevent exposure and leakage to the outside.
  • first exterior member 121 and the second exterior member 122 are formed of a first region for forming an electrode assembly and a receiving portion 123 for accommodating an electrolyte, and are disposed to surround the first region so that the electrolyte is external. And a second area forming the sealing part 124 for preventing leakage to the furnace.
  • the exterior member (121, 122) is the first exterior member 121 and the second exterior member 122 is made of two members, and then the edge side constituting the sealing portion may be all sealed with an adhesive, or made of one member The remaining portion that abuts after being folded in half along the width direction or the longitudinal direction may be sealed through the adhesive.
  • the exterior materials 121 and 122 may be provided in such a manner that metal layers 121b and 122b are interposed between the first resin layers 121a and 122a and the second resin layers 121c and 122c. That is, the exterior materials 121 and 122 are formed in such a manner that the first resin layers 121a and 122a, the metal layers 121b and 122b and the second resin layers 121c and 122c are sequentially stacked, and the first resin layer ( 121a and 122a may be disposed inside and in contact with the electrolyte, and the second resin layers 121c and 122c may be exposed to the outside.
  • the flexible batteries 120 and 220 may further include an adhesive layer between the metal layers 121b and 122b and the first resin layers 121a and 122a, and the metal layers 121b and 122b and the second water may be provided.
  • a dry lamination layer may be further included between the ground layers 121c and 122c.
  • the flexible battery 220 applied to the present invention is the upper surface of the receiving portion 123 via the fold line 125 is arranged in a direction parallel to the longitudinal direction of both side ends including the sealing portion 124 It is bent to the side or the lower surface side to minimize the unnecessary area except for the receiving portion 123, the electrolyte and the electrode assembly 130 is accommodated (see FIGS. 7 to 9).
  • the fold line 125 is disposed to be parallel to at least one of the longitudinal direction and the width direction of the packaging material (121, 122).
  • the size of the electrode assembly 130 may be increased by an area corresponding to the area of the wider accommodating portion 123, thereby maintaining a relatively high capacity while maintaining the same size. It is possible to implement a flexible battery.
  • the folding line 125 may be disposed on the sealing part 124 so that a width of a part of the sealing part 124 may be folded, but at least a part of the folding line 125 may be spaced inward from an edge of the receiving part 123. It is formed to be spaced apart (see FIG. 9). In other words, the fold line 125 is spaced a predetermined distance from the boundary between the receiving portion 123 and the sealing portion 124 to the inside of the receiving portion 123.
  • the electrode assembly 130 is disposed in an area between a side end of the electrode assembly 130 accommodated in the accommodating part 123 and a boundary line that divides the accommodating part 123 and the sealing part 124.
  • the fold line 125 for guiding a point where the exterior members 121 and 122 are folded is formed so that at least a portion thereof is positioned inside the receiving part 123 and at least any one of the longitudinal direction and the width direction of the exterior members 121 and 122.
  • the bent portion in the process of folding some of the sealing portion 124 is always located on the receiving portion 123 side. This is because when the first resin layers 121a and 122a constituting the packaging material are hardened by the adhesive, the probability of cracking becomes very high.
  • the folding line 125 is located on the receiving portion 123 where the adhesive is not disposed, thereby preventing the curing of the first resin layers 121a and 122a by the adhesive, thereby folding the first resin layer by folding. The risk of cracking in 121a and 122a can be prevented in advance.
  • the electrode assembly 130 encapsulated together with the electrolyte solution inside the exterior materials 121 and 122 is encapsulated together with the electrolyte solution inside the exterior materials 121 and 122, as shown in FIG. 6, the positive electrode 132 and the negative electrode ( 136) and 134.
  • the positive electrode 132 includes a positive electrode current collector 132 a and a positive electrode active material 132 b
  • the negative electrode 136 includes a negative electrode current collector 136 a and a negative electrode active material 136 b, and the positive electrode current collector 132 a.
  • the negative electrode current collector 136a may be implemented in the form of a sheet of a plate having a predetermined area. That is, the positive electrode 132 and the negative electrode 136 may be pressed or deposited or coated on one surface or both surfaces of each of the current collector (132a, 136a). In this case, the active materials 132b and 136b may be provided with respect to the entire areas of the current collectors 132a and 136a or partially provided with respect to a partial area.
  • the positive electrode current collector 132a and the negative electrode current collector 136a may be formed with a negative electrode terminal 138 and a positive electrode terminal 139 for electrical connection from the body to an external device, respectively.
  • the positive electrode terminal 139 and the negative electrode terminal 138 may be provided to extend from the positive electrode collector 132a and the negative electrode collector 136a so as to protrude to one side of the exterior member 121, 122, the exterior member ( 121, 122 may be provided to expose on the surface.
  • the positive electrode active material 132b and the negative electrode active material 136b may contain a PTFE (Polytetrafluoroethylene) component. This is to prevent the positive electrode active material 132b and the negative electrode active material 136b from peeling or cracking from the respective current collectors 132a and 136a during bending.
  • PTFE Polytetrafluoroethylene
  • 134 disposed between the anode 132 and the cathode 136 may include a nanofiber web layer 134b on one or both surfaces of the nonwoven fabric layer 134a.
  • the nanofiber web layer 134b may be a nanofiber containing one or more selected from polyacrylonitrile nanofibers and polyvinylidene fluoride nanofibers.
  • the nanofiber web layer 134b may be composed of only polyacrylonitrile nanofibers to secure radioactive and uniform pore formation.
  • the composite porous membrane may be used to optimize the impregnation of the gel polymer electrolyte. That is, the composite porous separator may include a porous nonwoven fabric having a micropores and a porous nanofiber web formed of a spinable polymer material and impregnated with an electrolyte solution.
  • the porous nanofiber web may be used alone or a mixed polymer mixed with a heat-resistant polymer that can enhance the heat resistance to the swellable polymer alone swelling polymer is formed.
  • a porous nanofiber web is a single or mixed polymer dissolved in a solvent to form a spinning solution, and then spinning the spinning solution using an electrospinning the nanofibers are accumulated in the collector has a three-dimensional pore structure It forms a porous nanofiber web.
  • the porous nanofiber web may be used as long as it is a polymer capable of dissolving in a solvent to form a spinning solution and then spinning by an electrospinning method to form nanofibers.
  • the porous nanofiber web uses a mixed polymer of swellable polymer and non-swellable polymer (or heat resistant polymer)
  • the swellable polymer and non-swellable polymer may have a weight ratio in the range of 9: 1 to 1: 9, preferably 8 It may be mixed in a weight ratio ranging from 2: 2 to 5: 5.
  • non-swellable polymers are generally heat-resistant polymers, and their melting points are relatively high because of their high molecular weight as compared to swellable polymers. Accordingly, the non-swellable polymer is preferably a heat resistant polymer having a melting point of 180 ° C. or higher, and the swellable polymer is preferably a resin having a melting point of 150 ° C. or lower, preferably 120 to 150 ° C.
  • the nonwoven fabric constituting the nonwoven fabric layer 134a is cellulose, cellulose acetate, polyvinyl alcohol (PVA, polyvinyl alcohol), polysulfone (polysulfone), polyimide, polyetherimide, polyamide ( polyamide), polyethylene oxide (PEO), polyethylene (PE, polyethylene), polypropylene (PP, polypropylene), polyethylene terephthalate (PET), polyurethane (PU, polyurethane), polymethyl methacrylate
  • PMMA poly methylmethacrylate
  • polyacrylonitrile can be used.
  • the nonwoven fabric layer may further include an inorganic additive, and the inorganic additive may be SiO, SnO, SnO 2 , PbO 2 , ZnO, P 2 O 5 , CuO, MoO, V 2 O 5 , B 2 O 3 , Si 3 N 4 , CeO 2 , Mn 3 O 4 , Sn 2 P 2 O 7 , Sn 2 B 2 O 5 , Sn 2 BPO 6 , TiO 2 , BaTiO 3 , Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, It may include at least one selected from BaO, Na 2 O, Li 2 CO 3 , CaCO 3 , LiAlO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 and PTFE.
  • the inorganic additive may be SiO, SnO, SnO 2 , PbO 2 , ZnO, P 2 O 5 , CuO, MoO, V 2 O 5 , B 2 O 3 , Si 3 N 4 , CeO 2 , M
  • the electrolyte solution encapsulated in the receiving portion together with the electrode assembly 130 may be used a liquid electrolyte, which is commonly used, preferably a gel polymer electrolyte solution may be used.
  • the flexible batteries 120 and 220 according to the present invention can use the polymer electrolyte in a gel state as an electrolyte to prevent the occurrence of leakage and leakage that may occur when the liquid phase is used as the electrolyte of the flexible battery.
  • the gel polymer electrolyte may form a gel polymer electrolyte by gelling heat treatment of a non-aqueous organic solvent and a solute of lithium salt, an organic electrolyte solution including a monomer for forming a gel polymer and a polymerization initiator.
  • the gel polymer electrolyte may be heat-treated alone with the organic electrolyte, but the gel polymer in the gel state is polymerized by in-situ polymerization of the monomer by heat treatment in the state of impregnating the organic electrolyte in the separator provided inside the flexible battery. It can be implemented in the form of moisture in the pores of (134).
  • the flexible batteries 120 and 220 applied to the present invention may be provided with insulating layers 121d and 122d to block heat generated from the flexible batteries 120 and 220 from being transferred to the display bodies 110 and 210 during use. (See FIG. 6).
  • the heat insulation layers 121d and 122d may be provided on surfaces of the exterior materials 121 and 122 constituting the flexible batteries 120 and 220, and may be formed on the entire surface of the exterior materials 121 and 122, and the display unit 111. It may be formed only on one side adjacent to each other.
  • Such heat insulating layers 121d and 122d may be implemented as a thin film, and may be used without limitation in the case of a known heat insulating member having heat resistance capable of maintaining a shape at a high temperature, for example, 150 ° C. or higher, preferably 180 ° C. or higher. have.
  • the heat insulating layer (121d, 122d) is provided on the surface of the exterior member (121, 122), but not limited to this, the anode terminal protruding from the electrode assembly 130 to the outside of the exterior material ( It is noted that the heat insulation layers 121d and 122d may also be provided on the surfaces of the 139 and the negative electrode terminal 138.
  • a plate-like supporter 140 may be disposed on at least one surface of the flexible batteries 120 and 220.
  • the supporter 140 supports the flexible batteries 120 and 220 to prevent the flexible batteries 120 and 220 from twisting in an oblique direction inclined at an angle with respect to the longitudinal direction when rolling. That is, the supporter 140 prevents the flexible batteries 120 and 220 from being twisted in a torsion direction which is not protected by the patterns 126 and 137 so that the patterns formed on the flexible batteries 120 and 220 when the flexible batteries 120 and 220 are rolled. To be always protected by (126,137).
  • the support 140 is provided to have a suitable elastic force to allow the rolling of the display body (110, 210), the support 140 is a predetermined area to cover one surface of the flexible battery (120, 220). It consists of a plate-like member having a.
  • the support 140 may be disposed to be in contact with at least one surface of the flexible batteries 120 and 220 as illustrated in FIG. 4, and may be in contact with both sides of the flexible batteries 120 and 220 as illustrated in FIGS. 19 and 20. Can be arranged.
  • the flexible battery 120 or 220 penetrates through the plate-like support 140. It can be prevented. That is, the support 140 is formed in a plate shape and is disposed on at least one surface of the flexible batteries 120 and 220, preferably both surfaces thereof, and serves to protect the flexible batteries 120 and 220 from an external environment.
  • the supporter 140 is provided only on one surface of the flexible batteries 120 and 220, the supporter 140 is disposed on the opposite side of the display unit 111 of the display bodies 110 and 210 with respect to the flexible batteries 120 and 220. It is preferable.
  • the pair of supports 140 when the pair of supports 140 are disposed on both sides of the flexible batteries 120 and 220, the pair of supports 140 may be provided to have different thicknesses, and the display units of the display bodies 110 and 210 may be provided.
  • the thickness of the supporter 140 disposed farthest from the outer side 111 may be provided to have a thickness thicker than the thickness of the supporter 140 disposed inside the display unit 111 of the display bodies 110 and 210. 19 and FIG. 20). This is to prevent the elastic force from being excessively generated by the support 140 disposed on both sides of the flexible batteries 120 and 220.
  • the flexible batteries 120 and 220 disposed on one surface of the display bodies 110 and 210 are supported by the plate-like support 140 having elasticity, thereby rolling the display bodies 110 and 210.
  • the display main body 110 and 210 and the flexible battery 120 and 220 may be prevented from twisting in the rolling direction. Accordingly, the rolling of the flexible batteries 120 and 220 may be induced in a direction coinciding with the patterns 126 and 137 formed in the flexible batteries 120 and 220, thereby preventing the flexible batteries 120 and 220 from being damaged by excessive rolling.
  • the support 140 may be provided as a plate-shaped member that does not have a pattern, but as shown in FIG. 12, the same pattern as the patterns 126 and 137 formed in the flexible batteries 120 and 220 in the longitudinal direction ( 144, and the pattern 144 formed on the support 140 ′ may be provided to match the patterns 126 and 137 formed on the flexible batteries 120 and 220.
  • the pattern 144 formed on the support 140 ′ may be formed on both sides of the support or may be provided only on one surface of the flexible battery 120 and 220.
  • the flexible batteries 120 and 220 may be disposed on one surface of the display main body 110 and 210 in a plurality of stacked forms so as to increase the overall capacity so as to further increase the use time of the rollable display apparatus 200 (FIG. 20).
  • the plurality of flexible batteries 120 and 220 stacked in the up and down directions may be directly stacked on other flexible batteries 120 and 220 on the upper side of one flexible battery 120 and 220, but between each of the flexible batteries 120 and 220.
  • the support 140 may be inserted into each other.
  • the plurality of flexible batteries 120 and 220 stacked are electrically connected to the circuit unit 160 or the terminal 112 in a series or parallel manner.
  • the flexible batteries 120 and 220 and the support 140 may be fixed to each other through the wire rod 150. That is, the wire rod 150 is provided to surround the flexible batteries 120 and 220 and the supporter 140 as shown in FIGS. 4 and 10, so that the flexible batteries 120 and 220 and the supporter 140 do not use separate adhesives. ) Will be integrated.
  • the wire rod 150 may be provided with respect to the entire length of the flexible batteries 120 and 220 and the supporter 140, or may be partially provided.
  • the wire 150 may be provided to include silver (Ag) nano components, thereby providing the flexible batteries 120 and 220 with excellent effects on antibacterial, antiseptic, antifungal, deodorizing, water blocking, and electromagnetic wave blocking. That is, the wire 150 may be made of pure silver having a purity of 89.99%, and may be in the form of a silver yarn made of a silver alloy containing a metal such as copper. However, the wire rod 150 is not limited thereto, and a silver yarn may be used alone or a twisted yarn in which a metal or a nonmetal is combined with the silver yarn may be used, and may be formed of one strand or a plurality of strands.
  • silver (Ag) nano components thereby providing the flexible batteries 120 and 220 with excellent effects on antibacterial, antiseptic, antifungal, deodorizing, water blocking, and electromagnetic wave blocking. That is, the wire 150 may be made of pure silver having a purity of 89.99%, and may be in the form of a silver yarn made of a silver alloy containing
  • the silver nano component may be included in an amount of about 1 wt% to about 20 wt% based on the total weight of the wire rod 150.
  • the silver nano component may include one or more of silver salts, silver silver, and silver ion exchangers.
  • the silver salts may include one or more of silver nitrate (AgNO 3 ), silver sulfate (Ag 2 NO 4 ), and silver chloride (AgCl), and the silver salts may be obtained through methods commonly available in the technical field of the present invention.
  • the wire rod 150 may be included.
  • the silver nanobody may include one or more of silver nanowires, silver nanoparticles, silver nanotubes, silver nanotubes, and silver nanoclusters, and may preferably include silver nanowires. have.
  • the silver ion carrier is a powder in which silver ions are supported by a silver ion exchange method, such as a zeolite, which is a porous carrier, and silver zirconium phosphate, silver zeolite, silver zeolite, It may include one or more of silver glass.
  • a silver ion exchange method such as a zeolite, which is a porous carrier, and silver zirconium phosphate, silver zeolite, silver zeolite, It may include one or more of silver glass.

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Abstract

롤러블 디스플레이 장치가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 롤러블 디스플레이 장치는 일면에 각종 정보를 화상으로 표시하는 표시부를 갖추고 감겨질 수 있도록 구비되는 디스플레이 본체; 및 상기 디스플레이 본체에 구비되어 상기 디스플레이 본체 측으로 전원을 공급하는 플렉서블 배터리;를 포함하는 롤러블 디스플레이 장치를 제공한다.

Description

롤러블 디스플레이 장치
본 발명은 롤러블 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디스플레이 본체에 플렉서블 배터리가 구비된 롤러블 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근, 휴대용 전화기, 노트북, 디지털 카메라 등 모바일 전자기기의 수요가 지속적으로 증가하고 있고, 특히 두루마리형 디스플레이, 플렉서블 전자종이(flexible e-paper), 플렉서블 액정표시장치(flexible liquid crystal display, flexible-LCD), 플렉서블 유기발광다이오드(flexible organic light-emitting diode, flexible-OLED) 등이 적용된 플렉서블 모바일 전자기기에 대한 관심이 증가하고 있다. 이에 따라, 플렉서블 모바일 전자기기를 위한 전원 공급 장치 역시 플렉서블한 특성을 갖는 것이 요구되고 있다.
이와 같은 특성을 반영할 수 있는 전원 공급 장치 중 하나로 플렉서블 배터리가 개발되고 있다. 그 일환으로, 전해질을 두 전극과 세퍼레이터를 포함하는 파우치에 넣고 실링하여 사용하는 파우치형 배터리가 개발되고 있다.
이러한 파우치형 배터리는 가요성(flexible)을 갖는 소재로 제작되어 다양한 형태로 제조가 가능하며, 높은 질량당 에너지밀도를 구현할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 이러한 파우치형 배터리는 과도한 밴딩이 일어나거나 비틀림이 발생하는 경우 내장된 전극조립체에 과도한 하중이 발생할 수 있다. 이러한 하중으로 상기 전극조립체가 파손되어 배터리로서의 기능을 수행하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 송곳이나 바늘 등과 같은 날카로운 도구나 각종 물체의 모서리에 파우치형 배터리가 찍히는 경우 이를 보호할 수 있는 방안이 없어 파우치형 배터리에 내장된 전극조립체가 손상되어 제 기능을 수행하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 플렉서블 배터리의 외장재 및 전극조립체에 서로 일치된 패턴이 형성됨으로써 디스플레이의 롤링이 일어나더라도 배터리의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 롤러블 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 플렉서블 배터리의 적어도 일면에 지지체를 배치함으로써 디스플레이의 롤링시 디스플레이 및 플렉서블 배터리가 비틀리는 것을 방지함으로써 디스플레이 및 플렉서블 배터리의 과도한 변형을 방지할 수 있고, 플렉서블 배터리가 관통되는 것을 방지하여 플렉서블 배터리의 파손을 방지할 수 있는 롤러블 디스플레이 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
더하여, 본 발명은 지지체 및 플렉서블 배터리가 은 나노 성분을 포함하는 패브릭층에 의해 감싸짐으로써 은 성분을 통하여 인체에 이로운 효과 및 전자파를 차단할 수 있는 롤러블 디스플레이 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 일면에 각종 정보를 화상으로 표시하는 표시부를 갖추고 감겨질 수 있도록 구비되는 디스플레이 본체; 및 상기 디스플레이 본체에 구비되어 상기 디스플레이 본체 측으로 전원을 공급하는 플렉서블 배터리;를 포함하는 롤러블 디스플레이 장치를 제공한다.
또한, 상기 플렉서블 배터리의 적어도 일면에는 상기 디스플레이 본체의 롤링시 상기 플렉서블 배터리 및 디스플레이 본체의 비틀림을 방지함과 아울러 상기 플렉서블 배터리가 관통되는 것을 방지하기 위한 판상의 지지체가 배치될 수 있으며, 상기 지지체 및 플렉서블 배터리는 은(Ag)나노 성분을 포함하는 선재를 통해 감겨져 일체화될 수 있다.
또한, 상기 플렉서블 배터리는, 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극조립체; 및 상기 전극조립체를 전해액과 함께 봉지하는 외장재;를 포함하고, 상기 외장재 및 전극조립체는 롤링시 수축 및 이완을 위한 패턴이 동일한 방향성을 갖도록 각각 형성될 수 있으며, 서로 일치하도록 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 플렉서블 배터리의 외장재 및 전극조립에 서로 일치된 패턴이 형성됨으로써 디스플레이의 롤링이 일어나더라도 배터리의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 지지체를 통하여 디스플레이 본체 및 플렉서블 배터리의 비 비틀리는 것을 방지함으로써 디스플레이 본체 및 플렉서블 배터리의 과도한 변형을 방지하여 파손을 방지할 수 있다.
더욱이, 본 발명은 플렉서블 배터리가 판상의 부재로 이루어진 지지체를 통해 보호되어 관통되는 것이 방지함으로써 플렉서블 배터리가 관통에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 지지체 및 플렉서블 배터리가 은 나노 성분을 포함하는 패브릭층에 의해 감싸짐으로써 은 성분을 통하여 인체에 이로운 효과 및 전자파를 차단할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러블 디스플레이 장치를 나타낸 도면으로, 도 1a는 롤링된 상태이고, 도 1b는 펼쳐진 상태를 나타낸 도면,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 롤러블 디스플레이 장치를 나타낸 도면으로, 도 2a는 롤링된 상태이고, 도 2b는 펼쳐진 상태를 나타낸 도면,
도 3은 도 2b의 분리도,
도 4는 본 발명에 따른 롤러블 디스플레이 장치를 나타낸 개략단면도,
도 5는 본 발명에 따른 롤러블 디스플레이 장치에 적용되는 플렉서블 배터리를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 롤러블 디스플레이 장치에 적용되는 플렉서블 배터리의 세부구성을 나타낸 확대도,
도 7은 본 발명에 따른 롤러블 디스플레이 장치에 적용되는 또 다른 형태의 플렉서블 배터리를 나타낸 도면,
도 8은 도 7에서 접이선의 위치를 설명하기 위한 개략도,
도 9는 도 7의 단면도,
도 10은 본 발명에 따른 롤러블 디스플레이 장치에 적용되는 플렉서블 배터리, 지지체 및 선재가 결합된 상태를 나타낸 도면,
도 11은 도 10에서 선재가 제거된 상태를 나타낸 도면,
도 12는 본 발명에 따른 롤러블 디스플레이 장치에 적용되는 지지체에 패턴이 형성되는 경우를 나타낸 도면,
도 13은 본 발명에 따른 롤러블 디스플레이 장치에 적용되는 플렉서블 배터리 및 지지체에 형성되는 패턴의 다양한 형태를 나타낸 개략도,
도 14는 본 발명에 따른 롤러블 디스플레이 장치에 적용되는 플렉서블 배터리 및 지지체에 형성되는 다양한 패턴을 나타낸 예시도로서, 패턴이 전체길이에 대하여 연속적으로 형성되거나 비연속적으로 형성되는 경우를 나타낸 예시도,
도 15 내지 도 18은 본 발명에 따른 롤러블 디스플레이 장치에 적용되는 플렉서블 배터리에서 패턴의 다양한 형상을 나타낸 개략도,
도 19는 본 발명에 따른 롤러블 디스플레이 장치에서 지지체가 플렉서블 배터리의 양면에 배치되는 경우를 나타낸 개략도,
도 20은 본 발명에 따른 롤러블 디스플레이 장치에서 플렉서블 배터리가 복수 개로 구비되는 경우 지지체와의 적층관계를 나타낸 개략도, 그리고,
도 21a 및 도 21b는 본 발명에 따른 롤러블 디스플레이 장치에 적용되는 플렉서블 배터리의 성능을 나타낸 그래프로서, 도 21a는 밴딩 전후 배터리 용량의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 21b는 접힌 부분에 순간적인 외력을 가했을 경우 시간에 따른 배터리의 전압변화를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 롤러블 디스플레이 장치(100,200)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 디스플레이 본체(110,210) 및 플렉서블 배터리(120,220)를 포함한다.
상기 디스플레이 본체(110,210)는 문자나 숫자, 도형 또는 다양한 영상과 같은 각종 정보를 화상으로 표시하기 위한 것으로, 상기 각종 정보를 화상으로 표시하기 위한 유기 발광 소자를 포함하며, 상기 각종 정보를 표시하기 위한 표시부(111)가 일면에 구비된다. 일례로, 상기 디스플레이 본체(110,210)는 광투과성 또는 광반사형 디스플레이일 수 있으며, 복수의 화소를 포함할 수 있다. 여기서, 각 화소는 하나 이상의 발광소자를 포함하며, 상기 화소는 유기재료, 무기재료 또는 이들 유기 및 무기 재료가 조합된 형태를 포함할 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 본체(110,210)는 공지의 플렉서블 액정 또는 전계 발광 디스플레이가 사용될 수 있다. 일례로, 플렉서블 OLED 백라이트는 플렉서블 LCD를 조명하여 플렉서블 백라이트된 LCD를 제공하는데 사용될 수 있다.
이때, 상기 디스플레이 본체(110,210)는 내부에 상기 발광소자가 실장되는 기판(미도시)이 구비되며, 상기 기판을 포함하는 디스플레이 본체(110,210)가 플렉서블한 재질로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 디스플레이 본체(110,210)는 유연한 가요성의 기판 위에 화상을 구현하기 위한 박막트랜지스터와 발광소자 및 그들을 덮어서 보호해주는 봉지층 등이 적층된 구조가 채용될 수 있다. 이에 따라, 상기 디스플레이 본체(110,210)는 미사용시 롤링을 통해 전체적인 사이즈를 줄여 용이하게 휴대하거나 보관할 수 있도록 한다.
이와 같은 디스플레이 본체는 공지의 내용이므로 상세한 설명은 생략하기로 하며, 상술한 구조 이외에 플렉서블한 방식으로 구현되어 롤링이 가능한 형태라면 모두 채용될 수 있으며, 정전기 방식 또는 압전 방식의 터치스크린으로 구현될 수도 있음을 밝혀둔다.
한편, 상기 디스플레이 본체(110)의 일측에는 도 1b에 도시된 바와 같이, 외부기기와의 접속을 위한 적어도 하나의 단자(112)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 단자(112)는 양극과 음극으로 구성되는 한 쌍으로 구비될 수도 있고, 양극과 음극이 통합된 공지의 USB 타입으로 구비될 수도 있다. 더불어, 상기 단자(112)는 상기 플렉서블 배터리(120,220)로부터 돌출되는 한 쌍의 전극단자(138,139)와 직접 연결될 수도 있고 별도의 연결단자를 통해 서로 전기적으로 연결될 수도 있다. 이에 따라, 상기 단자(112)를 통해 스마트폰이나 디지털 카메라 등과 같은 전자기기나 메모리 카드 등이 연결되어 상기 전자기기나 메모리 카드에 저장된 각종 정보를 송신받아 상기 표시부(111) 측에 표시할 수 있게 된다.
여기서, 상기 단자(112)는 상기 디스플레이 본체(110)에 내장되는 회로부(160)와 전기적으로 연결되며, 상기 회로부(160)는 플렉서블 배터리(120,220)와 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 플렉서블 배터리(120,220)로부터 제공되는 전원을 통해 상기 디스플레이 본체(110)가 작동됨으로써 상기 표시부(111) 측에 각종 정보를 표시할 수 있게 된다.
이때, 상기 디스플레이 본체(110)의 일측에는 상기 플렉서블 배터리(120,220)를 직접 재충전하기 위한 별도의 충전단자(114)가 구비될 수 있다. 즉, 상기 충전단자(114)는 공지의 충전케이블을 연결하기 위한 것으로, 상기 플렉서블 배터리(120,220)의 전원이 일부 또는 전부 소진된 경우 상기 충전케이블을 통하여 별도의 외부 충전기기와 서로 전기적으로 연결됨으로써 상기 충전기기로부터 공급된 전원을 통해 상기 플렉서블 배터리(120,220)를 재충전할 수 있게 된다. 여기서, 상기 충전단자(114)는 상기 회로부(160)와 전기적으로 연결된다. 더불어, 상기 단자(112) 및 충전단자(114)는 하나로 통합된 형태로 구비되어 데이터를 송,수신하고 플렉서블 배터리(120,220)를 재충전하는 브릿지의 역할을 동시에 수행할 수도 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기 디스플레이 본체(110,210)의 일측에는 상기 디스플레이 본체(110,210)의 작동을 온/오프 하는 별도의 스위치가 구비될 수 있으며, 상기 디스플레이 본체(110,210)의 작동을 위한 다양한 버튼이 구비될 수도 있다. 더불어, 상기 디스플레이 본체(110,210)를 통한 동영상의 재생시 소리를 외부로 방출하기 위한 스피커 및 외부로부터의 소리를 저장하기 위한 마이크 등도 구비될 수도 있다.
한편, 상기 회로부(160)는 상기 디스플레이 본체(110)에 내장(도 1b 참조)되거나 지지바(170) 측에 내장(도 2b 참조)될 수 있다. 이러한 회로부(160)에는 상기 디스플레이 본체(110,210)를 구동하기 위한 구동회로(162)가 구비될 수 있으며, 외부기기와의 유,무선 통신을 위한 통신회로(164)가 구비될 수 있다.
일례로, 상기 회로부(160)는 아날로그 및 디지털 무선 신호의 프로세싱을 위한 성능을 제공하며, 데이터 암호화를 포함하는 임의 개수의 신호 처리 기술을 포함하여 제3자의 간섭, 잡음 감쇄, 백그라운드 잡음 소멸, 에코 소멸 및 음질 향상 등과 같은 기타 기술로부터 안전한 통신을 제공할 수 있다. 또한, 상기 회로부(160)는 혼합 무선 성능을 제공할 수 있으며, 외부 기기의 특성에 따라 단거리, 적외선 신호 또는 중단거리 및 장거리 무선 주파수 신호를 송,수신하거나 처리할 수 있다. 이러한 무선 성능은 소프트웨어로 구현될 수 있다. 더불어, 상기 회로부(160)는 오디오, 비디오 및/또는 제어 데이터를 포함하는 통신 신호를 선택적으로 제어하거나 복합적으로 제어하는 제어 수단을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 회로부(160)는 디스플레이 본체(110,210)가 수신하거나 입력받은 오디오, 비디오 및/또는 제어 데이터의 표시 또는 저장을 선택적으로 수행하거나 동시에 제어하는 제어 수단을 포함할 수 있다. 더하여, 상기 회로부(160)는 출력 무선 신호를 송신하고 입력 무선 신호를 수신하는 안테나와 같은 무선 트랜시버 수단을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 무선 신호는 아날로그 또는 디지털 무선 신호일 수 있다.
여기서, 상기 회로부(160)가 디스플레이 본체에 별도로 구비되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 디스플레이 본체에 내장되는 기판상에 상기 회로부가 실장되는 형태로 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.
한편, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(200)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 디스플레이 본체(210)가 감겨지는 지지바(170)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 지지바(170)는 일정길이를 갖는 바의 형태로 구비되며 상기 디스플레이 본체(210)의 롤링시 손상이 가해지지 않도록 원통형으로 구비될 수 있다.
이때, 상기 지지바(170)의 일측에는 디스플레이 본체(210)로부터 돌출되는 단자(212)가 삽입될 수 있도록 수용홈(172)이 구비된다. 이에 따라, 상기 수용홈(172) 측으로 단자(212)가 삽입되어 상기 지지바(170) 및 디스플레이 본체(210)가 결합된 상태에서 상기 디스플레이 본체(210)는 지지바(170)의 외주면을 따라 감겨질 수 있게 된다. 여기서, 상기 디스플레이 본체(210)의 일측에 지지바(170)가 구비되는 경우 상기 회로부(160)는 상기 디스플레이 본체(210)에 내장될 수도 있지만(도 1b 참조), 상기 지지바(170) 측에 내장될 수 있다(도 2b 및 도 3 참조).
이와 같은 경우 상기 수용홈(172)은 상기 단자(212)의 삽입시 상기 단자(212)를 회로부(160)와 전기적으로 연결하는 접속단자의 형태로 구비되며, 상기 단자(212)는 상기 플렉서블 배터리(120,220) 및 디스플레이 본체(210)를 상기 회로부(160)와 전기적으로 연결하기 위한 접속단자의 역할을 수행하게 된다. 이에 따라, 상기 단자(212)를 통해 상기 회로부(160)로부터 디스플레이 본체 측으로 신호가 전달됨으로써 상기 플렉서블 배터리(120,220)로부터 제공되는 전원을 통해 상기 디스플레이 본체(210)의 작동이 이루어지게 된다.
한편, 상기 회로부(160)가 지지바(170)에 내장되는 경우, 상기 지지바(170)의 일측에는 외부기기와의 접속을 위한 접속단자(176)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 접속단자(176)는 양극과 음극으로 구성되는 한 쌍으로 구비될 수도 있고, 양극과 음극이 통합된 USB 타입의 형태로 구비될 수도 있다. 이러한 접속단자(176)는 스마트폰이나 디지털 카메라 등과 같은 전자기기나 메모리 카드 등이 연결되어 상기 전자기기나 메모리 카드에 저장된 각종 정보를 상기 표시부(111) 측에 표시할 수 있도록 데이터 전송의 통로 역할을 수행하게 된다.
또한, 상기 지지바(170)의 일측에는 상기 플렉서블 배터리(120,220)를 직접 재충전하기 위한 별도의 충전단자(174)가 구비될 수 있다. 즉, 상기 충전단자(174)는 상기 플렉서블 배터리(120,220)의 전원이 일부 또는 전부 소진된 경우 상기 플렉서블 배터리(120,220)를 충전하기 위한 별도의 충전기기가 연결될 수 있다. 여기서, 상기 충전단자(174)는 상기 충전기기와 직접연결될 수도 있고 공지의 충전케이블을 매개로 연결될 수도 있음을 밝혀둔다. 이를 통해, 상기 충전단자(174)를 통해 공급된 전원은 상기 회로부(160) 및 단자(212)를 통해 상기 플렉서블 배터리(120,220) 측으로 전원이 공급됨으로써 플렉서블 배터리(120,220)가 재충전된다.
여기서, 상기 충전단자(174) 역시 상기 지지바(170)에 내장되는 상기 회로부(160)와 전기적으로 연결되고, 상기 회로부(160)를 통하여 작동이 제어된다.
상기 플렉서블 배터리(120,220)는 상기 디스플레이 본체(110,210)에 전원을 공급하기 위한 것으로, 일정면적을 갖는 판상의 형태로 구비되며, 상기 디스플레이 본체(110,210)에 내장될 수도 있고 별도의 부재를 통하여 상기 디스플레이 본체(110,210)의 일면에 부착되는 형태일 수도 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 롤러블 디스플레이 장치(100,200)는 상기 디스플레이 본체(110,210)에 전원을 공급하는 플렉서블 배터리(120,220)가 구비됨으로써 상기 플렉서블 배터리(120,220)에서 제공되는 전원을 통해 디스플레이 본체(110,210)가 구동된다.
여기서, 상기 플렉서블 배터리(120,220)는 상기 디스플레이 본체(110,210)를 구동하기 위한 구동전원으로 사용될 수도 있고, 상기 디스플레이 본체(110,210)에 구비되는 메인 배터리를 보조하는 보조배터리로 사용될 수도 있음을 밝혀둔다.
이때, 상기 플렉서블 배터리(120,220)는 상기 디스플레이 본체(110,210)의 롤링시 디스플레이 본체(110,210)와 함께 롤링이 가능하도록 플렉서블한 형태로 구비된다. 즉, 본 발명에 따른 롤러블 디스플레이 장치(100,200)는 상기 플렉서블 배터리(120,220)가 상기 디스플레이 본체(110,210)와 마찬가지로 롤링이 가능한 형태로 구비됨으로써 상기 디스플레이 본체와 대략 동일한 넓은 면적을 갖도록 구비될 수 있다. 이에 따라, 상기 플렉서블 배터리(120,220)가 상기 디스플레이 본체의 면적에 해당하는 넓은 면적을 가질 수 있음으로써 고용량의 배터리를 구현할 수 있게 되므로 상기 디스플레이 본체(110,210)의 사용시간을 늘릴 수 있게 된다.
이를 위해, 상기 플렉서블 배터리(120,220)는 전극조립체(130) 및 외장재(121,122)를 포함하며, 상기 전극조립체(130)가 전해액과 함께 외장재(121,122)의 내부에 봉지된다. 이때, 상기 외장재(121,122) 및 전극조립체(130)는 롤링시 길이방향에 대한 수축 및 이완을 위한 패턴(126,137)이 각각 구비되며, 상기 외장재(121,122)에 형성되는 제1패턴(126)과 상기 전극조립체(130)에 형성되는 제2패턴(139)이 서로 동일한 방향성을 갖도록 구비된다(도 5 및 도 6 참조).
이와 같은 패턴(126,137)은 상기 플렉서블 배터리(120,220)의 롤링시 휘어지는 부분에서 곡률의 변화에 의해 발생되는 길이변화량을 상쇄하여 줌으로써 기재 자체가 수축되거나 이완되는 것을 방지하거나 최소화하게 된다. 이를 통해, 상기 외장재(121,122) 및 전극조립체(130)를 구성하는 기재 자체의 변형량이 방지되거나 최소화되므로 사용과정에서 반복적인 밴딩이나 휘어짐이 발생하더라도 휘어지는 부분에서 국부적으로 일어날 수 있는 기재 자체의 변형량이 최소화됨으로써 외장재(121,122) 및 전극조립체(130)가 롤링시 국부적으로 파손되거나 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이때, 상기 제1패턴(126) 및 제2패턴(139)은 서로 동일한 방향성뿐만 아니라 제1패턴(126)과 제2패턴(139)이 서로 일치하도록 배치된다. 이는, 상기 제1패턴(126)과 제2패턴(139)이 항상 동일한 거동이 일어날 수 있도록 함으로써 롤링 상태에서 펼쳐진 평판 상태로 변경되거나 평판 상태에서 롤링 상태로 변경된다 하더라도 항상 제1패턴(126)과 제2패턴(139)이 최초의 상태를 유지할 수 있도록 하기 위함이다.
이는, 도 21a 및 도 21b의 그래프를 통해 확인할 수 있다. 즉, 온도 25℃, 습도 65%의 환경에서 플렉서블 배터리의 양 단부측에 힘을 가하여 굽혀진 부분에서의 곡률이 25mm가 되도록 밴딩시키고 120회의 충방전을 수행하게 되면, 도 21a에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(120,220)의 경우 밴딩하지 않았을 때의 용량(130mAh)에 비하여 대략 15% 감소된 용량(110mAh)을 나타내었고 120회가 수행되더라도 성능이 유지되었으나(실시예), 외장재 측에만 수축 및 이완을 위한 패턴을 형성한 플렉서블 배터리의 경우 최초대비 대략 60% 감소된 용량(52mAh)에서 서서히 떨어지는 성능을 나타내었고 50회가 넘어갈 경우 충방전이 불가능 하였으며(비교예 1), 외장재 및 전극조립체 모두 패턴이 형성되지 않은 단순 판상의 형태로 구비되는 플렉서블 배터리의 경우 최초대비 대략 80% 감소된 용량(26mAh)의 저하가 발생하였고 30회가 넘어갈 경우 충방전이 불가능함을 확인할 수 있었다(비교예 2).
한편, 온도 25℃, 습도 65%의 환경에서 플렉서블 배터리의 길이 중간을 완전히 접은 상태에서 원상태로 복귀시킨 후 시간에 따른 배터리에서의 전압을 측정한 결과, 도 21b에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(120,220)의 경우에는 전압값의 변화가 발생하지 않았으나(실시예), 외장재 측에만 수축 및 이완을 위한 패턴을 형성한 플렉서블 배터리와(비교예 1), 외장재 및 전극조립체 모두 패턴이 형성되지 않은 단순 판상의 형태로 구비되는 플렉서블 배터리(비교예 2)는 전압값의 저하가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
달리 말하면, 외장재(121,122) 및 전극조립체(130)에 수축 및 이완을 위한 패턴(126,137)이 서로 일치하도록 형성되는 경우 밴딩이 발생하더라도 성능의 저하가 크게 발생하지 않는 반면에 외장재 측에만 패턴을 형성하거나 외장재 및 전극조립체에 모두 패턴을 형성하지 않는 경우 밴딩에 의해 크랙이 발생하거나 전해액의 누액이 발생하여 배터리로서의 성능 저하가 발생한다는 것을 확인할 수 있었다.
이와 같이, 본 발명에 적용되는 플렉서블 배터리(120,220)는 상기 외장재(121,122) 및 전극조립체(130)에 롤링시 발생되는 길이방향에 대한 수축 및 이완을 위한 패턴(126,137)이 서로 일치하도록 형성됨으로써 롤링에 의한 밴딩이 발생하더라도 상기 전극조립체(130)와 외장재(121,122)가 전체 길이에 대하여 항상 균일한 간격 또는 접촉상태를 유지할 수 있게 되므로 상기 전극조립체(130)와 함께 봉지되는 전해액이 전체 길이에 대하여 균일하게 분포됨으로써 배터리로서의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이를 위해, 상기 제1패턴(126) 및 제2패턴(139)은 각각의 산부 및 골부가 상기 외장재(121,122) 및 전극조립체(130)의 폭방향과 평행한 방향으로 형성되며, 상기 외장재(121,122) 및 전극조립체(130)의 길이방향을 따라 산부 및 골부가 교대로 배치된다. 더불어, 상기 제1패턴(126) 및 제2패턴(139)을 구성하는 산부 및 골부는 산부는 산부끼리, 골부는 골부끼리 서로 동일한 위치에 형성됨으로써 상기 제1패턴(126) 및 제2패턴(139)이 서로 합치되도록 한다.
구체적으로 설명하면, 상기 제1패턴(126) 및 제2패턴(139)의 산부 및 골부는 상기 외장재(121,122) 및 전극조립체(130)의 폭방향과 평행한 직선에 대하여 평행한 방향으로 형성되며, 길이방향을 따라 상기 산부 및 골부가 반복적으로 배치된다(도 5 및 도 6 참조). 이때, 상기 패턴(126,137)은 상기 전극조립체(130) 및 외장재(121,122)의 폭방향과 평행한 방향으로 연속적으로 형성될 수 있고 비연속적으로 형성될 수도 있으며(도 13 참조), 상기 전극조립체(130) 및 외장재(121,122)의 전체 길이에 대하여 형성될 수도 있고 일부 길이에 대하여 부분적으로 형성될 수도 있다(도 14 참조). 여기서, 상기 산부 및 골부는 반원을 포함하는 호형단면, 삼각이나 사각을 포함하는 다각단면 및 호형단면과 다각단면이 상호 조합된 다양한 형상의 단면을 갖도록 구비될 수 있으며, 각각의 산부 및 골부는 동일한 피치 및 폭을 갖도록 구비될 수도 있지만 서로 다른 피치 및 폭을 갖도록 구비될 수도 있다(도 15 내지 도 18 참조). 이를 통해, 외장재(121,122) 및 전극조립체(130)가 반복적인 밴딩에 의해 길이방향에 대한 수축 및 이완이 반복적으로 일어나더라도 상기 패턴(126,137)을 통해 수축 및 이완의 변화량이 상쇄됨으로써 기재 자체에 가해지는 피로도를 줄일 수 있게 된다.
한편, 상기 제1패턴(126) 및 제2패턴(139)은 도 13에 도시된 바와 같이 서로 이웃하는 산부간의 간격 또는 골부간의 간격이 동일한 간격으로 형성될 수도 있고 서로 다른 간격을 갖도록 구비될 수도 있으며, 동일한 간격과 서로 다른 간격이 조합된 형태로 구비될 수도 있다. 더불어, 상기 외장재(121,122)에 형성되는 제1패턴(126)은 상기 외장재(121,122) 표면 전체에 형성될 수도 있지만 부분적으로 형성될 수도 있다. 일례로, 상기 플렉서블 배터리(120,220)는 상기 제1패턴(126)이 상기 전극조립체(130) 및 전해액을 수용하기 위한 수용부(123) 측에만 형성될 수도 있다.
상기 외장재(121,122)는 일정면적을 갖는 판상의 부재로 이루어지며, 내부에 상기 전극조립체(130) 및 전해액을 수용함으로써 외력으로부터 상기 전극조립체(130)를 보호하기 위한 것이다.
이를 위해, 상기 외장재(121,122)는 한 쌍의 제1외장재(121) 및 제2외장재(122)로 구비되고, 테두리를 따라 접착제를 통해 밀봉됨으로써 내부에 수용된 상기 전해액 및 전극조립체(130)가 외부로 노출되는 것을 방지하고 외부로 누설되는 것을 방지하게 된다.
즉, 상기 제1외장재(121) 및 제2외장재(122)는 전극조립체 및 전해액을 수용하기 위한 수용부(123)를 형성하는 제1영역과, 상기 제1영역을 둘러싸도록 배치되어 전해액이 외부로 누설되는 것을 차단하기 위한 실링부(124)를 형성하는 제2영역을 포함한다.
이러한 외장재(121,122)는 상기 제1외장재(121) 및 제2외장재(122)가 두 개의 부재로 이루어진 후 상기 밀봉부를 구성하는 테두리측이 모두 접착제를 통해 밀봉될 수도 있고, 하나의 부재로 이루어지고 폭방향 또는 길이방향을 따라 반으로 접혀진 후 맞접하는 나머지 부분이 접착제를 통해 밀봉될 수도 있다.
이와 같은 상기 외장재(121,122)는 제1수지층(121a,122a)과 제2수지층(121c,122c)의 사이에 금속층(121b,122b)이 개재되는 형태로 구비될 수 있다. 즉, 상기 외장재(121,122)는 제1수지층(121a,122a), 금속층(121b,122b) 및 제2수지층(121c,122c)이 순차적으로 적층된 형태로 구성되고, 상기 제1수지층(121a,122a)은 내측에 배치되어 전해액과 접하고 상기 제2수지층(121c,122c)은 외부로 노출되는 형태로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(120,220)는 상기 금속층(121b,122b)과 제1수지층(121a,122a) 사이에 접착층을 더 포함할 수 있으며, 상기 금속층(121b,122b)과 제2수지층(121c,122c) 사이에 드라이 라미네이트층(dry lamination layer)이 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 적용되는 플렉서블 배터리(220)는 실링부(124)를 포함하는 양 측단 측이 길이방향과 평행한 방향으로 배치되는 접이선(125)을 매개로 상기 수용부(123)의 상면측 또는 하면측으로 절곡되어 상기 전해액 및 전극조립체(130)가 수용되는 수용부(123)를 제외한 불필요한 영역을 최소화할 수 있도록 한다(도 7 내지 도 9 참조). 여기서, 상기 접이선(125)은 상기 외장재(121,122)의 길이방향 또는 폭방향 중 적어도 어느 하나의 방향과 평행하도록 배치된다. 이를 통해, 본 발명에 적용되는 플렉서블 배터리(220)는 상기 수용부(123)로부터 외측으로 돌출되는 실링부(124)의 폭이 외장재의 상면 또는 하면으로 접혀지는 해당 폭만큼 감소하게 되므로 상기 수용부로부터 폭방향으로 돌출되는 실링부의 폭을 최소화하여 데드스페이스를 줄임으로써 상기 수용부(123)의 면적을 상대적으로 넓힐 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 플렉서블 배터리(220)의 전체적인 크기가 동일하더라도 넓어진 수용부(123)의 면적에 해당하는 면적만큼 전극조립체(130)의 사이즈를 크게 할 수 있음으로써 동일한 크기를 유지하면서도 상대적으로 고용량의 플렉서블 배터리를 구현할 수 있게 된다.
한편, 상기 접이선(125)은 상기 실링부(124) 상에 배치되어 실링부(124) 중 일부의 폭이 접이될 수도 있지만, 적어도 일부가 상기 수용부(123)의 테두리로부터 내측으로 일정간격 이격되도록 형성된다(도 9 참조). 다시 말하면, 상기 접이선(125)은 상기 수용부(123)와 실링부(124)의 경계선으로부터 상기 수용부(123)의 내측으로 일정간격 이격된다. 더욱 상세하게는 상기 수용부(123)에 수용되는 전극조립체(130)의 측단과 상기 수용부(123) 및 실링부(124)를 구획하는 경계선 사이의 영역에 위치하도록 배치된다. 즉, 상기 외장재(121,122)가 접이되는 지점을 가이드하는 접이선(125)은 적어도 일부가 상기 수용부(123)의 내측에 위치하도록 형성되고 상기 외장재(121,122)의 길이방향 또는 폭방향 중 적어도 어느 하나의 방향과 평행하도록 배치됨으로써 상기 실링부(124) 중 일부를 접이하는 과정에서 구부러지는 부분이 항상 수용부(123) 측에 위치하게 된다. 이는, 상기 외장재를 구성하는 상기 제1수지층(121a,122a)이 접착제에 의해 경화가 일어나면 크랙이 발생할 확률이 매우 높아진다. 이에 따라, 접이과정에서 상기 접이선(125)이 접착제와 직접 접촉되는 실링부(124) 상에 위치하게 되면 상기 접착제에 의해 제1수지층(121a,122a)이 경화되어 접이 부분에서 크랙이 발생하게 된다. 이로 인해, 상기 크랙을 통해 수용부(123)에 수용된 전해액이 누설되고, 누설된 전해액이 제1수지층(121a,122a)에 적층된 금속층(121b,122b)을 통해 이동됨으로써 전기적인 쇼트가 발생하게 된다. 본 발명에서는 상기 접이선(125)이 접착제가 배치되지 않는 수용부(123) 상에 위치하도록 함으로써 접착제에 의한 제1수지층(121a,122a)의 경화를 방지함으로써 접이에 의해 상기 제1수지층(121a,122a)에 크랙이 발생할 수 있는 위험을 미연에 방지할 수 있게 된다.
한편, 상기 외장재(121,122)의 내부에 전해액과 함께 봉지되는 전극조립체(130)는 상기 외장재(121,122)의 내부에 전해액과 함께 봉지되는 것으로, 도 6에 도시된 바와 같이 양극(132), 음극(136) 및 (134)을 포함한다.
상기 양극(132)은 양극집전체(132a) 및 양극 활물질(132b)을 포함하고, 상기 음극(136)은 음극집전체(136a) 및 음극 활물질(136b)을 포함하며, 상기 양극집전체(132a) 및 음극집전체(136a)는 소정의 면적을 갖는 판상의 시트형태로 구현될 수 있다. 즉, 상기 양극(132) 및 음극(136)은 각각의 집전체(132a,136a)의 일면 또는 양면에 활물질(132b,136b)이 압착 또는 증착되거나 도포될 수 있다. 이때, 상기 활물질(132b,136b)은 집전체(132a,136a)의 전체면적에 대하여 구비될 수도 있고 일부 면적에 대하여 부분적으로 구비될 수도 있다.
또한, 상기 양극집전체(132a) 및 음극집전체(136a)는 각각의 몸체로부터 외부기기와의 전기적인 연결을 위한 음극단자(138) 및 양극단자(139)가 각각 형성될 수 있다. 여기서, 상기 양극단자(139) 및 음극단자(138)는 상기 양극집전체(132a) 및 음극집전체(136a)로부터 연장되어 외장재(121,122)의 일측에 돌출되는 형태로 구비될 수도 있고, 외장재(121,122)의 표면상에 노출되도록 구비될 수도 있다.
이때, 본 발명에서는 양극 활물질(132b) 및 음극 활물질(136b)에 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 성분을 함유할 수 있다. 이는, 밴딩시 상기 양극 활물질(132b) 및 음극 활물질(136b)이 각각의 집전체(132a,136a)로부터 박리되거나 크랙이 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
한편, 상기 양극(132)과 음극(136) 사이에 배치되는 (134)은 부직포층(134a)의 일면 또는 양면에 나노섬유웹층(134b)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 나노섬유웹층(134b)은 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 나노섬유 및 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride) 나노섬유 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 나노섬유일 수 있다. 바람직하게는, 상기 나노섬유웹층(134b)은 방사성 및 균일한 기공형성을 확보하기 위해 폴리아크릴니트릴 나노섬유만으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 분리막(134)은 전해액으로 겔 폴리머 전해액이 사용되는 경우 상기 겔 폴리머 전해액의 함침성을 최적화시킬 수 있도록 복합 다공성 분리막이 사용될 수 있다. 즉, 상기 복합 다공성 분리막은 지지체(matrix)로서 사용되며 미세 기공을 갖는 다공성 부직포와, 방사 가능한 고분자 물질로 형성되어 전해액을 함침하고 있는 다공성 나노섬유 웹을 포함할 수 있다.
한편, 상기 다공성 나노섬유 웹은 각각 전해액에 팽윤이 이루어지는 팽윤성 고분자를 단독으로 사용하거나 팽윤성 고분자에 내열성을 강화할 수 있는 내열성 고분자가 혼합된 혼합 고분자를 사용할 수 있다. 이와 같은 상기 다공성 나노섬유 웹은 단일 또는 혼합 폴리머를 용매에 용해시켜 방사용액을 형성한 후, 방사용액을 전기방사장치를 사용하여 방사하면 방사된 나노섬유가 콜렉터에 축적되어 3차원 기공 구조를 갖는 다공성 나노섬유 웹을 형성하게 된다.
여기서, 상기 다공성 나노섬유 웹은 용매에 용해되어 방사용액을 형성한 후 전기방사방법으로 방사되어 나노섬유를 형성할 수 있는 폴리머라면 모두 사용이 가능하다. 일례로, 상기 다공성 나노섬유 웹이 팽윤성 폴리머와 비팽윤성 폴리머(또는 내열성 폴리머)의 혼합 폴리머를 사용하는 경우, 팽윤성 폴리머와 비팽윤성 폴리머는 9:1 내지 1:9 범위의 중량비, 바람직하게는 8:2 내지 5:5 범위의 중량비로 혼합될 수 있다.
통상적으로, 비팽윤성 폴리머의 경우 일반적으로 내열성 폴리머인 것이 많으며 팽윤성 폴리머와 비교할 때 분자량이 크기 때문에 융점도 상대적으로 높다. 이에 따라, 비팽윤성 폴리머는 융점이 180℃ 이상인 내열성 폴리머인 것이 바람직하고, 팽윤성 폴리머는 융점이 150℃이하, 바람직하게는 120~150℃ 범위 내의 융점을 가지는 수지인 것이 바람직하다.
한편, 상기 부직포층(134a)을 구성하는 부직포는 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐알코올(PVA, polyvinyl alcohol), 폴리설폰(polysulfone), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리아마이드(polyamide), 폴리에틸렌옥사이드(PEO, polyethylene oxide), 폴리에틸렌(PE, polyethylene), 폴리프로필렌(PP,polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate), 폴리우레탄(PU, polyurethane), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, poly methylmethacrylate) 및 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 여기서, 상기 부직포층은 무기첨가제를 더 포함할 수 있으며, 상기 무기첨가제는 SiO, SnO, SnO2, PbO2, ZnO, P2O5, CuO, MoO, V2O5, B2O3, Si3N4, CeO2, Mn3O4, Sn2P2O7, Sn2B2O5, Sn2BPO6, TiO2, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, Li2CO3, CaCO3, LiAlO2, SiO2, Al2O3 및 PTFE 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
한편, 상기 전극조립체(130)와 함께 수용부에 봉지되는 전해액은 통상적으로 사용되는 액상의 전해액이 사용될 수도 있지만, 바람직하게는 겔 폴리머 전해액이 사용될 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(120,220)는 전해액으로서 겔 상태의 폴리머 전해액을 사용함으로써 플렉서블 배터리의 전해액으로 액상을 사용하는 경우 밴딩시 발생할 수 있는 누액 및 누출의 발생을 방지할 수 있게 된다. 상기 겔 폴리머 전해질은 비수성 유기용매와 리튬염의 용질, 겔 폴리머 형성용 모노머와 중합 개시제를 포함하는 유기 전해액을 겔화 열처리시켜 겔 폴리머 전해질을 형성할 수 있다. 이와 같은 겔 폴리머 전해질은 상기 유기 전해액을 단독으로 열처리할 수도 있지만, 플렉서블 배터리의 내부에서 구비된 분리막에 상기 유기 전해액을 함침시킨 상태에서 열처리하여 모노머를 in-situ 중합하여 겔 상태의 겔 폴리머가 분리막(134)의 기공에 함습된 형태로 구현할 수 있다.
한편, 본 발명에 적용되는 플렉서블 배터리(120,220)는 사용과정 중에 상기 플렉서블 배터리(120,220)로부터 발생되는 열이 상기 디스플레이 본체(110,210) 측으로 전달되는 것을 차단하기 위한 단열층(121d,122d)이 구비될 수 있다(도 6 참조). 이와 같은 단열층(121d,122d)은 상기 플렉서블 배터리(120,220)를 구성하는 외장재(121,122)의 표면에 구비될 수 있으며, 상기 외장재(121,122)의 표면 전체에 형성될 수도 있고, 상기 표시부(111)와 인접하는 어느 일면에만 형성될 수도 있다.
이를 통해, 상기 플렉서블 배터리(120,220)로부터 제공되는 전원을 통해 상기 표시부(111)가 구동하는 과정에서 상기 플렉서블 배터리(120,220)에서 발생된 열이 상기 플렉서블 배터리(120,220)와 인접배치 되는 전자부품에 영향을 주는 것을 예방할 수 있다. 이와 같은 단열층(121d,122d)은 박막으로 구현될 수 있고, 고열, 예를 들어 150℃ 이상, 바람직하게는 180℃ 이상에서 형상을 유지할 수 있는 내열성을 갖춘 공지된 단열부재인 경우 제한 없이 사용할 수 있다.
한편, 도면과 설명에는 상기 외장재(121,122)의 표면에 단열층(121d,122d)이 구비되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 전극조립체(130)로부터 외장재의 외측으로 돌출되는 양극단자(139) 및 음극단자(138)의 표면에도 상기 단열층(121d,122d)이 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.
한편, 본 발명에 따른 롤러블 디스플레이 장치(100,200)는 상기 플렉서블 배터리(120,220)의 적어도 일면에 판상의 지지체(140)가 배치될 수 있다. 이와 같은 지지체(140)는 상기 플렉서블 배터리(120,220)를 지지하여 롤링시 상기 플렉서블 배터리(120,220)가 길이방향에 대하여 일정각도 경사지는 사선 방향으로 비틀어지는 것을 방지하기 위한 것이다. 즉, 상기 지지체(140)는 상기 플렉서블 배터리(120,220)가 상기 패턴(126,137)에 의해 보호되지 않는 비틀림 방향으로 비틀어지는 것을 방지함으로써 플렉서블 배터리(120,220)의 롤링시 플렉서블 배터리(120,220)에 형성된 상기 패턴(126,137)에 의해 항상 보호될 수 있도록 한다.
이를 위해, 상기 지지체(140)는 상기 디스플레이 본체(110,210)의 롤링을 허용할 수 있는 적절한 탄성력을 갖도록 구비되며, 상기 지지체(140)는 상기 플렉서블 배터리(120,220)의 일면을 커버할 수 있도록 일정면적을 갖는 판상의 부재로 이루어진다. 이러한 지지체(140)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 플렉서블 배터리(120,220)의 적어도 일면에 접하도록 배치될 수도 있고, 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이 플렉서블 배터리(120,220)의 양면에 접하도록 배치될 수 있다.
이를 통해, 본 발명에 따른 롤러블 디스플레이 장치(100,200)가 송곳이나 바늘 등과 같은 날카로운 물체 또는 가구나 가전제품 등의 모서리 측에 찍히더라도 판상의 지지체(140)를 통해 플렉서블 배터리(120,220)가 관통되는 것을 방지할 수 있게 된다. 즉, 상기 지지체(140)는 판상의 형태로 이루어져 상기 플렉서블 배터리(120,220)의 적어도 일면, 바람직하게는 양면에 배치되어 상기 플렉서블 배터리(120,220)를 외부환경으로부터 보호하는 역할을 수행하게 된다. 여기서, 상기 지지체(140)가 플렉서블 배터리(120,220)의 일면에만 구비되는 경우 상기 지지체(140)는 상기 플렉서블 배터리(120,220)를 경계로 상기 디스플레이 본체(110,210)의 표시부(111)와 반대편에 배치되는 것이 바람직하다.
더불어, 상기 플렉서블 배터리(120,220)의 양면에 한 쌍의 지지체(140)가 각각 배치되는 경우 한 쌍의 지지체(140)는 서로 다른 두께를 갖도록 구비될 수 있으며, 상기 디스플레이 본체(110,210)의 표시부(111)와 가장 먼 외측에 배치되는 지지체(140)의 두께가 디스플레이 본체(110,210)의 표시부(111)와 가까운 내측에 배치되는 지지체(140)의 두께보다 더 두꺼운 두께를 갖도록 구비될 수 있다(도 19 및 도 20 참조). 이는, 상기 플렉서블 배터리(120,220)를 기준으로 양측에 배치되는 지지체(140)에 의해 탄성력이 과도하게 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
이와 같이 본 발명에 따른 롤러블 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 본체(110,210)의 일면에 배치되는 플렉서블 배터리(120,220)가 탄성력을 갖는 판상의 지지체(140)를 통해 지지됨으로써 디스플레이 본체(110,210)의 롤링시 상기 디스플레이 본체(110,210) 및 플렉서블 배터리(120,220)가 롤링 방향에 대하여 비틀어지는 것을 방지하도록 한다. 이에 따라, 상기 플렉서블 배터리(120,220)에 형성된 패턴(126,137)과 일치하는 방향으로 롤링이 이루어지도록 유도함으로써 플렉서블 배터리(120,220)가 과도한 롤링에 의해 파손될 위험을 방지할 수 있게 된다.
이때, 상기 지지체(140)는 패턴이 형성되지 않는 판상의 부재로 구비될 수도 있지만, 도 12에 도시된 바와 같이 길이방향을 따라 상기 플렉서블 배터리(120,220)에 형성된 패턴(126,137)과 서로 동일한 패턴(144)을 갖도록 구비될 수 있으며, 상기 지지체(140')에 형성된 패턴(144)은 상기 플렉서블 배터리(120,220)에 형성된 패턴(126,137)과 일치하도록 구비될 수 있다. 여기서, 상기 지지체(140')에 형성되는 패턴(144)은 상기 지지체의 양면에 모두 형성될 수도 있고 상기 플렉서블 배터리(120,220)와 접하는 일면에만 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.
한편, 상기 플렉서블 배터리(120,220)는 전체적인 용량을 증가시켜 롤러블 디스플레이 장치(200)의 사용시간을 더욱 늘릴 수 있도록 복수 개가 적층되는 형태로 상기 디스플레이 본체(110,210)의 일면에 배치될 수도 있다(도 20 참조). 이때, 상,하방향으로 적층되는 복수 개의 플렉서블 배터리(120,220)는 하나의 플렉서블 배터리(120,220)의 상부측에 다른 플렉서블 배터리(120,220)가 직접 적층될 수도 있지만, 각각의 플렉서블 배터리(120,220) 사이에 상기 지지체(140)가 각각 삽입 배치될 수 있다. 여기서, 적층되는 복수 개의 플렉서블 배터리(120,220)는 회로부(160) 또는 단자(112) 측에 직렬 또는 병렬 방식으로 전기적으로 연결된다.
한편, 상기 플렉서블 배터리(120,220)의 적어도 일면에 상기 지지체(140)가 배치되는 경우 상기 플렉서블 배터리(120,220) 및 지지체(140)는 선재(150)를 통하여 서로 고정될 수 있다. 즉, 상기 선재(150)는 도 4 및 도 10에 도시된 바와 같이 플렉서블 배터리(120,220) 및 지지체(140)를 감싸도록 구비됨으로써 별도의 접착제를 사용하지 않고 상기 플렉서블 배터리(120,220) 및 지지체(140)를 일체화하게 된다. 이러한 선재(150)는 상기 플렉서블 배터리(120,220) 및 지지체(140)의 전체길이에 대하여 구비될 수도 있고, 부분적으로 구비될 수도 있다.
이때, 상기 선재(150)는 은(Ag)나노 성분이 포함되도록 구비됨으로써 항균, 살균, 항곰팡이, 탈취, 수맥파 차단 및 전자파 차단에 우수한 효과를 플렉서블 배터리(120,220)에 부여할 수 있다. 즉, 상기 선재(150)는 순도 89.99%의 순은으로 이루어질 수 있으며, 구리와 같은 금속이 포함된 은합금으로 이루어진 은사의 형태일 수 있다. 그러나, 상기 선재(150)를 이에 한정하는 것은 아니며, 은사를 단독으로 사용하거나 금속 또는 비금속을 상기 은사와 합연한 합연사가 사용될 수 있으며, 한 가닥 또는 복수 개의 가닥으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 은나노 성분은 상기 선재(150)의 전체 중량에 대하여 1 ~ 20 중량 %로 포함될 수 있다. 또한, 상기 은나노 성분은 은염류(silver salts), 은나노체(nano silver), 은이온 담지체(silver ion exchangers) 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 은염류는 질산은(AgNO3), 황산은(Ag2NO4) 및 염화은(AgCl) 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 본 발명의 기술적 분야에 있어서 통상적으로 사용 가능한 방법을 통해 은염류가 선재(150)에 포함될 수 있다. 상기 은나노체는 은나노와이어(silver nanowire), 은나노입자(silver nanoparticle), 은나노튜브(silver nanotube) 및 은나노클러스터(silver nanocluster) 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 은나노와이어를 포함할 수 있다. 상기 은이온 담지체는 다공성 담지체인 제올라이트(zeolite) 등에 은이온 교환 방식을 통해 은이온을 담지시킨 파우더이며, 상기 은이온 담지체로서 은지르코늄포스페이트(silver zirconium phosphate), 은제올라이트(silver zeolite), 은글라스(silver glass) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (14)

  1. 일면에 각종 정보를 화상으로 표시하는 표시부를 갖추고 감겨질 수 있도록 구비되는 디스플레이 본체; 및
    상기 디스플레이 본체에 구비되어 상기 디스플레이 본체 측으로 전원을 공급하는 플렉서블 배터리;를 포함하는 롤러블 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 플렉서블 배터리와 전기적으로 연결되는 회로부를 포함하고, 상기 회로부는 상기 디스플레이 본체를 구동하기 위한 구동회로 및 외부기기와의 유,무선 통신을 위한 통신회로를 포함하는 롤러블 디스플레이 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 디스플레이 본체의 일측에는 외부기기와의 접속을 위한 적어도 하나의 제1단자가 구비되는 롤러블 디스플레이 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 디스플레이 본체의 일단부에는 상기 디스플레이 본체가 감겨지는 지지바를 포함하고, 상기 디스플레이 본체의 일측에는 상기 플렉서블 배터리와 전기적으로 연결되는 제2단자가 구비되며, 상기 지지바는 상기 제2단자를 수용하기 위한 수용홈이 구비되는 롤러블 디스플레이 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 지지바는 상기 디스플레이 본체를 구동하기 위한 구동회로 및 외부기기와의 유,무선 통신을 위한 통신회로를 포함하는 회로부가 내장되고, 상기 회로부는 상기 수용홈에 삽입된 제2단자를 통하여 상기 디스플레이 본체 및 플렉서블 배터리와 전기적으로 연결되는 롤러블 디스플레이 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 지지바의 일측에는 외부기기와의 접속을 위한 적어도 하나의 제3단자가 구비되고, 상기 제3단자는 상기 회로부와 전기적으로 연결되는 롤러블 디스플레이 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 플렉서블 배터리의 적어도 일면에는 상기 디스플레이 본체의 롤링시 상기 플렉서블 배터리 및 디스플레이 본체의 비틀림을 방지함과 아울러 상기 플렉서블 배터리가 관통되는 것을 방지하기 위한 판상의 지지체가 배치되는 롤러블 디스플레이 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 지지체 및 플렉서블 배터리는 은(Ag)나노 성분을 포함하는 선재를 통해 감겨져 일체화되는 롤러블 디스플레이 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 플렉서블 배터리는, 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극조립체; 및 상기 전극조립체를 전해액과 함께 봉지하는 외장재;를 포함하고, 상기 외장재 및 전극조립체는 롤링시 수축 및 이완을 위한 패턴이 동일한 방향성을 갖도록 각각 형성되는 롤러블 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 패턴은, 상기 외장재의 적어도 일면에 형성되는 제1패턴; 및 상기 전극조립체에 상기 제1패턴과 동일한 방향으로 형성되는 제2패턴;을 포함하고, 상기 제1패턴 및 제2패턴은 서로 일치하도록 배치되는 롤러블 디스플레이 장치.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 패턴은 길이방향을 따라 복수 개의 산부 및 골부가 교대로 형성되고, 상기 산부 및 골부는 호형단면, 다각단면 및 이들이 상호 조합된 단면을 갖도록 구비되는 롤러블 디스플레이 장치.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 패턴은 상기 전극조립체 및 외장재에 전체적으로 형성되거나 부분적으로 형성되는 롤러블 디스플레이 장치.
  13. 제 9항에 있어서, 상기 전극조립체는, 집전체의 일부 또는 전부에 활물질이 코팅되어 구성되는 양극 및 음극과, 상기 양극과 음극 사이에 배치되는 분리막을 포함하고, 상기 분리막은 미세 기공을 갖는 다공성 부직포층과, 상기 부직포층의 일면 또는 양면에 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 나노 섬유를 함유한 나노섬유웹층을 포함하는 롤러블 디스플레이 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 전해액은 겔 폴리머 전해액을 포함하는 롤러블 디스플레이 장치.
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