WO2024253363A1 - 섬유 직조 디스플레이 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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WO2024253363A1
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fibers
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최경철
황용하
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Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
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Definitions

  • the present invention relates to a textile woven display device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a textile woven display device capable of stable operation of the device through a firm connection between element fibers and signal fibers even when the textile woven display device exhibits deformation such as orientation according to the movement of the human body when worn, and a method for manufacturing the same.
  • a fiber-woven display device is a device in which organic or inorganic light-emitting display technology is implemented on a fiber as a substrate, that is, a substrate having similar cross-sectional thickness and width and a very long length compared to the thickness, and these fibers are woven.
  • the fiber-woven display device is composed of fibers (device fibers) in which elements such as a light-emitting section and a control section are implemented, similar to existing organic or inorganic light-emitting display technologies, and wiring fibers (signal fibers) in which electrical signals are transmitted to the elements.
  • the fiber-woven display device is a display device in which each of these element fibers and signal fibers are woven and integrated with each other to display information.
  • patent application number (No. 10-2020-0053587) only describes that device fibers implementing display technologies and conductive wiring fibers used as wiring intersect or are wound around each other, but there is no technology for connection and stable signal transmission between device fibers and wiring fibers.
  • patent application number (No. 10-2019-0009108) describes the contact area, but similarly, there is no technology for connection and stable signal transmission between fibers and wiring fibers.
  • patent application number (No. 10-2019-0109659) distinguishes between a light-emitting region and a non-light-emitting region and uses the non-light-emitting region as a contact region, but there is no technology for connection and stable signal transmission between the element fiber and the wiring fiber.
  • patent application number No. 10-2022-0097275
  • a contact area structure ensures stable electrical connection in a spatially separated area during weaving of display technologies implemented on fibers, and since the connection occurs in an area spatially separated from the elements, stability that does not cause the display technologies to be destroyed during weaving is guaranteed (stable signal transmission from the contact area to the elements through implementation of a contact area between the elements of the element fiber and the element fiber), but there is no technology for connection and stable signal transmission between the element fiber and the signal fiber.
  • an object of the present invention is to provide a fiber woven display device and a method for manufacturing the same, which can physically and firmly fix element fibers and signal fibers constituting a fiber display at a portion where they are connected to each other during weaving, while having flexibility to freely respond to deformation, and at the same time having conductivity capable of transmitting electric signals, thereby ensuring electrically stable contact even when deformed, such as stretching, according to the movement of the human body when worn, while enabling stable operation without destroying the display implementation.
  • the signal fiber may further include a second connecting portion for chemically bonding between two first fiber lines.
  • the above-described element fiber may further include a third connecting portion for chemically bonding between two second fiber lines.
  • the above connecting part may be made of a material that mixes an elastomer and a conductive material.
  • the above connecting part can be made of a material in which Ag mps (microparticles) are mixed with polydimethylsiloxane (PDMS).
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the above connecting portion includes a first pad chemically bonded to the first contact metal film, a second pad chemically bonded to the second contact metal film, and a pillar between the first pad and the second pad, and the first pad, the second pad, and the pillar may be formed as an integral body.
  • connection can maintain electrical conductivity even when stretched or twisted due to the conductive percolation effect.
  • a method for manufacturing a textile woven display panel for a textile woven display device may include: the textile woven display panel including at least a device fiber including an OLED device; a signal fiber including a plurality of scan line signal fibers and a plurality of data line signal fibers; and a connecting portion for connecting a first fiber line of the signal fibers and a second fiber line of the device fibers, wherein a conductive material is formed on the textile fibers, and a mold having a pattern having the shape of the connecting portion, wherein the connecting portion material is filled and cured; a step of performing a treatment for the chemical bonding on a first contact metal film formed on the first fiber line and a second contact metal film formed on the second fiber line, and contacting a corresponding portion of the cured connecting portion material of the mold to bond them by chemical bonding; and a step of removing the mold.
  • the method may further include a step of coating a Parylene-C layer on the inside of the pattern of the mold in the shape of the connecting part.
  • the treatment for chemical bonding of the first contact metal film formed on the first fiber line and the second contact metal film formed on the second fiber line may include activating OH groups on the surface using O2 plasma, precipitating the film in an APTES aqueous solution hydrolyzed in water and ethanol to generate O-Si-NH2 groups on the surface, and then generating OH groups on the surface using O2 plasma.
  • the element fibers and signal fibers can be physically firmly fixed at the part where they are connected to each other during weaving, while having flexibility that can freely respond to deformation, and at the same time having conductivity that can transmit electric signals, thereby ensuring stable signal transmission through stable electrical connection even when worn on the human body and preventing the elements from being destroyed, thereby enabling stable display implementation.
  • the present invention enables stable signal transmission and operation even during movement through the structure of the connecting part as described above.
  • FIG. 1a is a block diagram of an organic light-emitting fiber woven display device of the present invention.
  • Fig. 1b is an example of a schematic configuration diagram of a device fiber (111).
  • Figure 2 shows a connecting part (200) of the present invention.
  • FIG. 3a and FIG. 3b are drawings for explaining the chemical bonding between the metal film and the contact area of the element fiber (111) and the signal fiber (SL/DL) in the connecting portion (200) of the present invention.
  • FIG. 4 is a drawing for explaining the matrix-type coupling of element fibers (111) and signal fibers (SL/DL) using the connecting part (200) of the present invention.
  • FIG. 5 is a flow chart for explaining a process of making a mold (500) for manufacturing a connecting part (200) according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a flow chart for explaining the manufacturing process of a connecting part (200) using a mold (500) according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a drawing to explain in more detail the chemical bonding of the contact area of the signal fiber (SL/DL) with the metal film using the connecting portion (200) according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of the strong adhesion and conductivity by chemical bonding between the connecting portion (200) of the present invention and the metal film in the contact area of the element fiber (111) and the signal fiber (SL/DL).
  • FIG. 9 is a real image (upper left), an enlarged photograph (upper right), a microscope image (lower left), and an SEM image (lower right) of a combined structure (e.g., 1x3 shape) of a connecting portion (200) and a signal fiber (SL/DL) combined through a joining process method of the connecting portion (200) of the present invention.
  • a combined structure e.g., 1x3 shape
  • SL/DL signal fiber
  • FIG. 10 is a drawing for explaining a process method for implementing a matrix-type combination of a component fiber (111) and a signal fiber (SL/DL) using a connecting portion (200) of the present invention.
  • FIG. 11 is an example in which a signal fiber (SL/DL) and a component fiber (111) are electrically coupled through the lower pad (210) and upper pad (220) of the connecting portion (200) of the present invention, and an OLED component provided in the component fiber (111) is driven.
  • SL/DL signal fiber
  • component fiber (111) component fiber
  • FIG. 12 is an example of driving an OLED element provided in a device fiber (111) when the signal fiber (SL/DL) and the device fiber (111) are electrically coupled through the lower pad (210) and the upper pad (220) of the connecting portion (200) of the present invention and the fibers are deformed due to twisting or tension.
  • FIG. 1a is a block diagram of an organic light-emitting fiber woven display device of the present invention.
  • the fiber woven display device (100) of the present invention may include a fiber woven display panel (110), a controller (120), a gate driving circuit (130), and a data driving circuit (140).
  • the display panel (110) may include signal fibers (SL, DL), and element fibers (111) electrically connected to one or more scan line signal fibers (SL) and one or more data line signal fibers (DL) by a connecting portion (200).
  • the connecting portion (200) may be used to electrically connect fiber lines in the element fibers (111), as needed, and may also be used to electrically connect fiber lines between the signal fibers (SL) and the signal fibers (DL), fiber lines between the signal fibers (SL), and fiber lines between the signal fibers (DL).
  • each element fiber (111) can emit light as an OLED (Organic Light Emitting Diode) element.
  • OLED Organic Light Emitting Diode
  • Fig. 1b is an example of a schematic configuration diagram of a device fiber (111).
  • the element fiber (111) includes at least an OLED element. Furthermore, the element fiber (111) may include a scan line signal fiber (SL), a data line signal fiber (DL), a scan transistor (ST), a driving transistor (DT), a capacitor (C), etc., which are driven by a power supply voltage (VDD, GND).
  • SL scan line signal fiber
  • DL data line signal fiber
  • ST scan transistor
  • DT driving transistor
  • C capacitor
  • FIG. 1b illustrates an example of a device fiber (111) that implements an active matrix driving form, but is not limited thereto.
  • the device fiber (111) may be composed of a plurality of devices that can implement an active matrix form, such as a plurality of OLEDs, a plurality of TFTs, a plurality of capacitors, etc.
  • the device fiber (111) may be composed to include at least an OLED device so as to implement a passive matrix form.
  • Figure 2 shows a connecting part (200) of the present invention.
  • the connecting portion (200) is an integral structure composed of a lower pad (210), an upper pad (220), and a pillar (230) connecting the lower pad (210) and the upper pad (220).
  • the connecting portion (200) is made of a material that mixes a flexible elastomer (e.g., PDMS, Si-based material, etc.) and a conductive material such as conductive particles or conductive wires (e.g., Ag, Cu, Al, Ni, Carbon, etc.), and thus can have excellent flexibility and high conductivity.
  • a flexible elastomer e.g., PDMS, Si-based material, etc.
  • a conductive material such as conductive particles or conductive wires (e.g., Ag, Cu, Al, Ni, Carbon, etc.)
  • a conductive material such as conductive particles or conductive wires
  • conductive particles or conductive wires e.g., Ag, Cu, Al, Ni, Carbon, etc.
  • PDMS polydimethylsilox
  • the lower pad (210) and the upper pad (220) are each firmly bonded to a metal film (e.g., Al, Ag thin film, etc.) of a contact area of a component fiber (111) or a signal fiber (SL, DL) by utilizing a chemical bond.
  • the fiber display device (100) is manufactured to fit a part of the human body so that the bond is maintained even when stretched or pulled in response to movement when worn on the human body.
  • the pillar (230) is a part that can respond to movement and experiences tension or twisting. However, for example, it can be a structure mixed with PDMS + Ag mps, so that electrical conductivity can be maintained even when stretched or pulled due to a conductive percolation effect.
  • FIG. 3a and FIG. 3b are drawings for explaining the chemical bonding between the metal film and the contact area of the element fiber (111) and the signal fiber (SL/DL) in the connecting portion (200) of the present invention.
  • the display panel (110) of the fiber woven display device (100) of the present invention may include a fiber line extended from a signal fiber (SL/DL), a fiber line (111-1) extended from an element fiber (111), and a connecting portion (200) that connects them.
  • SL/DL signal fiber
  • 111-1 fiber line extended from an element fiber
  • 200 connecting portion
  • the fiber lines of the signal fibers (SL, DL) and the element fibers (111) can play a role in transmitting electrical signals to elements of the element fibers (111) when current or voltage is applied by depositing conductive materials such as nanoparticles, nanowires, conductive polymers or metal thin films on the fabric fibers by dip-coating or thermal vacuum evaporation.
  • the lower pad (210) of the connection portion (200) may be chemically bonded to a contact metal film (202) of a fiber line (a fiber line extending from one or more of the fiber lines of the signal fiber (SL/DL)) having a cylindrical curvature of the signal fiber (SL/DL), and the upper pad (220) of the connection portion (200) may be chemically bonded to a contact metal film (112) of a fiber line (111-1) having a cylindrical curvature of the element fiber (111) (a fiber line extending from an element, capacitor, or the like of the signal fiber (SL/DL)).
  • Such a connecting portion (200) may be used, if necessary, to electrically connect fiber lines within a component fiber (111), and may also be used to electrically connect fiber lines between a signal fiber (SL) and a signal fiber (DL), fiber lines between signal fibers (SL), and fiber lines between signal fibers (DL).
  • FIG. 4 is a drawing for explaining the matrix-type coupling of element fibers (111) and signal fibers (SL/DL) using the connecting part (200) of the present invention.
  • each of the lower pads (210) of the connection part (200) can be chemically bonded to the contact metal film (202) of each of the plurality of lines having a cylindrical curvature of the signal fiber (SL/DL), and each of the upper pads (220) of the connection part (200) can be chemically bonded to the contact metal film (112) of each of the plurality of lines (111-1) having a cylindrical curvature of the element fiber (111).
  • the M lines of the signal fiber (SL/DL) and the N lines (111-1) of the element fiber (111) can be chemically bonded through the connection part (200) to be electrically connected to each other.
  • M and N are natural numbers greater than or equal to 1 and can be selected as an appropriate number depending on the design.
  • FIG. 5 is a flow chart for explaining a process of making a mold (500) for manufacturing a connecting part (200) according to one embodiment of the present invention.
  • a first layer (510) for forming a lower pad (210), a second layer (520) for forming a pillar (230), and a third layer (530) for forming an upper pad (220) are prepared using an elastic material such as PDMS.
  • the corresponding patterns of each of the first layer (510), the second layer (520), and the third layer (530) constituting the mold (500) can be created using patterning using a laser or patterning using photolithography for processing accordingly.
  • the corresponding patterns of each of the first layer (510), the second layer (520), and the third layer (530) can have a width and height of tens to hundreds of ⁇ m, and in some cases, can be several mm.
  • the first layer (510), the second layer (520), and the third layer (530) constituting the mold (500) are cleaned by plasma treatment (e.g., multiple O 2 plasma treatments are possible) in a predetermined reactor, and the three layers are aligned vertically and irreversibly bonded using siloxane or the like between each layer to complete the mold (500).
  • plasma treatment e.g., multiple O 2 plasma treatments are possible
  • connection part (200) in the form of an M x N matrix as in Fig. 4.
  • Figure 6 is a flow chart for explaining the manufacturing process of a connecting part (200) using a mold (500) according to one embodiment of the present invention.
  • a mold (500) is placed on a predetermined substrate such as glass, and a Parylene-C layer is applied and coated on the inside of the pattern of the mold (500), that is, the pattern in the shape of a connecting portion (200).
  • the Parylene-C layer can be deposited to a thickness of 1 to 5 ⁇ m by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, etc.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • nm nanometers
  • liquid connecting part (200) material as described above is filled into the mold (500) pattern using a screen printing or stenciling method, and then cured at 100 to 130°C for an appropriate period of time, such as 30 minutes to 2 hours.
  • connection part (200) in the form of an M x N matrix as in Fig. 4.
  • FIG. 7 is a drawing to explain in more detail the chemical bonding of the contact area of the signal fiber (SL/DL) with the metal film using the connecting portion (200) according to one embodiment of the present invention.
  • the OH group is activated on the surface of the contact metal film (202/112) (e.g., Al, Ag thin film, etc.) of the corresponding line of the element fiber (111) or signal fiber (SL/DL) using O2 plasma.
  • the contact metal film (202/112) e.g., Al, Ag thin film, etc.
  • O-Si-NH2 groups are generated on the surface of the metal film (202/112) by precipitating it in an aqueous solution of APTES hydrolyzed in water and ethanol.
  • the metal film (202/112) is taken out and OH groups are generated on the surface again using O2 plasma.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of the strong adhesion and conductivity by chemical bonding between the connecting portion (200) of the present invention and the metal film in the contact area of the element fiber (111) and the signal fiber (SL/DL).
  • the contact metal film (202/112) e.g., Al, Ag thin film, etc.
  • the material such as PDMS+Ag mps of the connecting portion (200) are firmly bonded by siloxane bonding, and an electrical path can be formed, for example, through Ag mps (microparticles) and Al.
  • Al is one of the types of metals having electrical conductivity
  • PDMS is one of the types of Si-based elastomers
  • Ag mps is one of the types of electrically conductive materials.
  • FIG. 9 is a real image (upper left), an enlarged photograph (upper right), a microscope image (lower left), and an SEM image (lower right) of a combined structure (e.g., 1x3 shape) of a connecting portion (200) and a signal fiber (SL/DL) combined through a joining process method of the connecting portion (200) of the present invention.
  • a combined structure e.g., 1x3 shape
  • SL/DL signal fiber
  • a structure is shown as an example on top of one signal fiber (SL/DL) of the structure mentioned in FIGS. 3a and 3b.
  • FIG. 10 is a drawing for explaining a process method for implementing a matrix-type combination of a component fiber (111) and a signal fiber (SL/DL) using a connecting portion (200) of the present invention.
  • OH group generation, O-Si-NH2 group generation, and OH group generation are sequentially processed for the contact metal film (202) (e.g., Al, Ag thin film, etc.) of the corresponding line of the signal fiber (SL/DL) as in FIG. 7 (S1010).
  • the contact metal film (202) e.g., Al, Ag thin film, etc.
  • the lower pad (210) of the mold (500) on which the connecting part (200) material is cured as shown in Fig. 6 is brought into contact with the metal film (202) (e.g., Al, Ag thin film, etc.) so that bonding is achieved through chemical bonding as shown in Fig. 7 (S1020).
  • the metal film (202) e.g., Al, Ag thin film, etc.
  • the contact metal film (112) e.g., Al, Ag thin film, etc.
  • OH group generation, O-Si-NH2 group generation, and OH group generation are sequentially processed as shown in FIG. 7, and the contact metal film (112) (e.g., Al, Ag thin film, etc.) of the corresponding line (111-1) of the element fiber (111) is brought into contact with the upper pad (220) of the mold (500) so that bonding is achieved through chemical bonding as shown in FIG. 7 (S1030).
  • the mold (500) made of an elastic material such as PDMS is physically removed (S1040).
  • a solvent such as diisopropylamine may be used to remove the mold (500).
  • FIG. 11 is an example in which a signal fiber (SL/DL) and a component fiber (111) are electrically coupled through the lower pad (210) and upper pad (220) of the connecting portion (200) of the present invention, and an OLED component provided in the component fiber (111) is driven.
  • SL/DL signal fiber
  • component fiber (111) component fiber
  • FIG. 12 is an example of driving an OLED element provided in a device fiber (111) when the signal fiber (SL/DL) and the device fiber (111) are electrically coupled through the lower pad (210) and the upper pad (220) of the connecting portion (200) of the present invention and the fibers are deformed due to twisting or tension.
  • the element fiber (111) and the signal fiber (SL/DL) can be physically firmly fixed at the part where they are connected to each other during weaving, while having flexibility that can freely respond to deformation, and at the same time having conductivity that can transmit electric signals, thereby ensuring stable signal transmission through a stable electrical connection even when worn on the human body and preventing the elements from being destroyed, thereby enabling the implementation of a stable display.
  • the present invention enables stable signal transmission and operation even during movement through the structure of the connecting part (200) as described above.

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Abstract

본 발명은 섬유 직조 디스플레이 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 섬유 직조 디스플레이 장치를 위한 섬유 직조 디스플레이 패널은, 적어도 OLED 소자를 포함하는 소자 섬유, 복수의 스캔 라인 신호 섬유 및 복수의 데이터 라인 신호 섬유를 포함하는 신호 섬유, 및 전도성 물질이 직물 섬유 위에 형성되어 있는 상기 신호 섬유의 제1 섬유 라인과 상기 소자 섬유의 제2 섬유 라인을 연결하기 위한 연결부를 포함하고, 상기 연결부는, 상기 제1 섬유 라인에 형성된 제1 접촉부 금속 필름과 상기 제2 섬유 라인에 형성된 제2 접촉부 금속 필름 사이에 화학적 결합으로 본딩된다.

Description

섬유 직조 디스플레이 장치 및 그 제조 방법
본 발명은 섬유 직조 디스플레이 장치와 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 착용 시 인체의 움직임에 따라 섬유 직조 디스플레이 장치가 연신(orientation)과 같은 변형을 보일 때에도 소자 섬유와 신호 섬유의 견고한 연결을 통해 장치의 안정적인 동작이 가능한 섬유 직조 디스플레이 장치와 그 제조 방법에 관한 것이다.
섬유 직조 디스플레이 장치는 섬유를 기판으로, 즉, 단면의 두께 및 넓이가 비슷하고 두께 대비 길이가 매우 긴 기판 위에 유기 또는 무기 발광 디스플레이 기술이 구현되어 이 섬유들이 직조된 장치이다. 섬유 직조 디스플레이 장치는 기존 유기 또는 무기 발광 디스플레이 기술과 동일하게 발광부, 제어부 등과 같은 소자가 구현된 섬유(소자 섬유)와 전기 신호를 소자에 전달하기 위해 전도성 물질로 구현된 배선 섬유(신호 섬유)들로 구성된다. 섬유 직조 디스플레이 장치는 이들 각각 소자 섬유들과 신호 섬유들이 서로 직조 집적화되어 정보를 디스플레이하는 디스플레이 장치이다.
종래의 섬유 디스플레이 기술들은 소자 섬유와 신호 섬유들이 각각 서로 직조 집적화되어 구현되었으나, 소자 섬유와 신호 섬유들이 물리적으로 분리되어 있고 단순한 접촉 방식으로 직조 집적화되어 있기 때문에, 연신(orientation)과 같은 디스플레이 장치의 움직임 시에 소자 섬유와 신호 섬유 사이 또는 각각의 섬유들 사이 마찰 등에 의해 소자 섬유 또는 신호 섬유에 손상이 생기거나, 또는 접촉 불량으로 인하여 불안정한 신호 전달이 일어나게 된다. 즉, 소자 섬유와 신호 섬유 사이는 연신과 같은 변형 시에도 전기적으로 안정된 접촉을 보장하면서도 디스플레이 기술의 파괴 없이 직조 집적화가 이루어져야한다. 따라서 소자 섬유와 신호 섬유 사이를 물리적으로 견고하게 고정시킬 수 있으면서도, 변형에 자유로이 대응할 수 있는 유연성을 지니면서도, 동시에 전기 신호 전달이 가능한 전도성을 지녀야 한다.
관련된 선행 문헌으로서 특허 출원 번호(제10-2020-0053587호)에서는 디스플레이 기술들이 구현된 소자 섬유들과 배선으로 사용되는 전도성 배선 섬유들이 교차하거나 휘감는다고 기술됐을 뿐, 소자 섬유와 배선 섬유 사이의 연결 및 안정적인 신호 전달에 대한 기술은 없다.
또한, 관련된 선행 문헌으로서 특허 출원 번호(제10-2019-0009108호)에서는 접촉 영역에 대해 설명하고 있지만, 마찬가지로 섬유와 배선 섬유 사이의 연결 및 안정적인 신호 전달에 대한 기술은 없다.
또한, 관련된 선행 문헌으로서 특허 출원 번호(제10-2019-0109659호)에서는 발광 영역과 비발광 영역으로 구분 지으며, 비발광 영역을 접촉 영역으로 사용하였지만, 마찬가지로 소자 섬유와 배선 섬유 사이의 연결 및 안정적인 신호 전달에 대한 기술은 없다.
또한, 관련된 선행 문헌으로 특허 출원 번호(제10-2022-0097275호)에서는 섬유 위에 구현된 디스플레이 기술들이 직조 시 공간적으로 분리된 곳에서 안정적인 전기적 연결을 보장받는 것으로, 그 연결이 소자와 공간적 분리가 된 영역에서 발생되기 때문에, 직조 시 디스플레이 기술이 파괴되지 않는 안정성을 보장받을 수 있는 접촉 영역 구조가 제공되는 구조(소자 섬유의 소자와 소자 섬유의 접촉 영역 구현을 통하여 접촉 영역에서 소자로의 안정적신 신호를 전달)이지만, 마찬가지로 소자 섬유와 신호 섬유 사이의 연결 및 안정적인 신호 전달에 대한 기술은 없다.
이와 같은 종래 기술들은 모두 소자 섬유와 신호 섬유 사이의 일회성적인 단순한 접촉으로 신호를 전달할 뿐이므로, 소자 섬유와 신호 섬유 간의 견고한 안정성을 보장하는 접근법 또는 구조가 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 섬유 디스플레이를 구성하는 소자 섬유와 신호 섬유가 직조 시에 서로 연결되는 부위에서, 물리적으로 견고하게 고정시킬 수 있으면서도, 변형에 자유로이 대응할 수 있는 유연성을 지니며, 동시에 전기 신호 전달이 가능한 전도성을 지닌 연결부를 통해, 착용 시 인체의 움직임에 따라 연신과 같은 변형에도 전기적으로 안정된 접촉을 보장하면서도 디스플레이 구현의 파괴 없이 안정적인 구동을 가능한, 섬유 직조 디스플레이 장치와 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 섬유 직조 디스플레이 장치를 위한 섬유 직조 디스플레이 패널은, 적어도 OLED 소자를 포함하는 소자 섬유; 복수의 스캔 라인 신호 섬유 및 복수의 데이터 라인 신호 섬유를 포함하는 신호 섬유; 및 전도성 물질이 직물 섬유 위에 형성되어 있는 상기 신호 섬유의 제1 섬유 라인과 상기 소자 섬유의 제2 섬유 라인을 연결하기 위한 연결부를 포함하고, 상기 연결부는, 상기 제1 섬유 라인에 형성된 제1 접촉부 금속 필름과 상기 제2 섬유 라인에 형성된 제2 접촉부 금속 필름 사이에 화학적 결합으로 본딩된다.
상기 신호 섬유의 제1 섬유 라인 2개 사이를 화학적 결합으로 본딩하는 제2 연결부를 더 포함할 수 있다,
상기 소자 섬유의 제2 섬유 라인 2개 사이를 화학적 결합으로 본딩하는 제3 연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 연결부는, 엘라스토머와 전도성 물질을 혼합한 소재로 이루어질 수 있다.
상기 연결부는, 폴리디메틸실록산(PDMS)에 Ag mps(microparticles)를 혼합한 소재로 이루어질 수 있다.
상기 연결부는, 상기 제1 접촉부 금속 필름과 화학적 결합으로 본딩되는 제1 패드, 상기 제2 접촉부 금속 필름과 화학적 결합으로 본딩되는 제2 패드, 및 상기 제1 패드 및 상기 제2 패드 사이의 기둥을 포함하며, 상기 제1 패드, 상기 제2 패드 및 상기 기둥은 일체형으로 이루어질 수 있다.
상기 연결부는, 전도 여과(conductive percolation) 효과에 의해서 인장 또는 비틀림 시에도 전기 전도성이 유지될 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 섬유 직조 디스플레이 장치를 위한 섬유 직조 디스플레이 패널의 제작 방법은, 상기 섬유 직조 디스플레이 패널은, 적어도 OLED 소자를 포함하는 소자 섬유; 복수의 스캔 라인 신호 섬유 및 복수의 데이터 라인 신호 섬유를 포함하는 신호 섬유; 및 전도성 물질이 직물 섬유 위에 형성되어 있는 상기 신호 섬유의 제1 섬유 라인과 상기 소자 섬유의 제2 섬유 라인을 연결하기 위한 연결부를 포함하고, 상기 연결부 형상을 갖는 패턴을 갖는 몰드에, 연결부 물질을 채우고 경화하는 단계; 상기 제1 섬유 라인에 형성된 제1 접촉부 금속 필름과 상기 제2 섬유 라인에 형성된 제2 접촉부 금속 필름에 대해 상기 화학적 결합을 위한 처리를 수행하고, 상기 몰드의 상기 경화된 연결부 물질의 대응 부분과 접촉하여 화학적 결합으로 본딩하는 단계; 및 상기 몰드를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 연결부 물질을 채우고 경화하는 단계 전에, 상기 연결부 형상의 상기 몰드의 상기 패턴 내측에 파릴렌-C 층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 섬유 라인에 형성된 제1 접촉부 금속 필름과 상기 제2 섬유 라인에 형성된 제2 접촉부 금속 필름에 대해 상기 화학적 결합을 위한 처리는, O2 플라즈마를 활용해 표면에 OH 기를 활성화시킨 후, 물과 에탄올에 가수분해된 APTES 수용액에 침전시켜 표면에 O-Si-NH2 기를 생성하고, O2 플라즈마를 활용해 표면에 OH기를 생성하는 처리를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 섬유 직조 디스플레이 장치에 따르면, 섬유 위에 구현된 OLED, TFT, 캐패시터, 배선 등을 포함한 디스플레이 기술들이 서로 직조되어 디스플레이 패널화가 될 때, 소자 섬유와 신호 섬유가 직조 시에 서로 연결되는 부위에서, 물리적으로 견고하게 고정시킬 수 있으면서도, 변형에 자유로이 대응할 수 있는 유연성을 지니며, 동시에 전기 신호 전달이 가능한 전도성을 지니도록 함으로써, 인체에 착용 시 움직임에도 안정적인 전기적 연결을 통한 신호 전달을 보장받으면서도 소자가 파괴되지 않도록 안정된 디스플레이 구현이 가능하다.
예를 들어, 종래의 기술 또는 특허들은 직조 시 소자 섬유와 신호 섬유 사이가 특별한 연결부 없이 단순한 접촉의 전기적 연결이 이루어져, 움직임 시에 마찰력에 의한 접촉영역의 파괴가 일어나 단순한 접촉의 불안정성으로 인해 불안정한 소자 구동을 보일 수 있다. 본 발명에서는 이를 해결하기 위해 상기와 같은 연결부의 구조를 통하여 움직임 시에도 안정적인 신호 전달 및 구동을 가능하게 하였다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는 첨부도면은, 본 발명에 대한 실시예를 제공하고 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1a는 본 발명의 유기 발광 섬유 직조 디스플레이 장치의 블록도다.
도 1b는 소자 섬유(111)의 개략적인 구성도의 일례이다.
도 2는 본 발명의 연결부(200)를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 연결부(200)에서 소자 섬유(111)와 신호 섬유(SL/DL)의 접촉 영역의 금속 필름과의 화학적 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 연결부(200)를 이용한 소자 섬유(111)와 신호 섬유(SL/DL)의 매트릭스 형태의 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부(200) 제작용 몰드(500)를 만드는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드(500)를 이용한 연결부(200)의 제작 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부(200)를 이용한 신호 섬유(SL/DL)의 접촉 영역의 금속 필름과의 화학적 결합을 좀 더 자세히 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 연결부(200)와 소자 섬유(111) 및 신호 섬유(SL/DL)의 접촉 영역의 금속 필름과의 화학적 결합에 의한 견고한 접착 및 전도성에 대한 개요도이다.
도 9는 본 발명의 연결부(200)의 결합 공정 방식을 통해 결합된 연결부(200)와 신호 섬유(SL/DL)의 결합 구조물 (예, 1x3 형태)의 실사(좌상)와 확대사진(우상), 현미경 이미지(좌하), SEM(우하) 이미지이다.
도 10은 본 발명의 연결부(200)를 이용한 소자 섬유(111)와 신호 섬유(SL/DL)의 매트릭스 형태의 결합을 구현하기 위한 공정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 연결부(200)의 하부 패드(210)와 상부 패드(220)를 통해 신호 섬유(SL/DL)와 소자 섬유(111)가 전기적으로 결합되고, 소자 섬유(111)에 구비된 OLED 소자가 구동된 예이다.
도 12는 본 발명의 연결부(200)의 하부 패드(210)와 상부 패드(220)를 통해 신호 섬유(SL/DL)와 소자 섬유(111)가 전기적으로 결합되고, 섬유들의 비틀림이나 인장에 의한 변형 시에 소자 섬유(111)에 구비된 OLED 소자의 구동 예이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분을 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다. 또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1a는 본 발명의 유기 발광 섬유 직조 디스플레이 장치의 블록도다.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 섬유 직조 디스플레이 장치(100)는, 섬유 직조 디스플레이 패널(110), 콘트롤러(120), 게이트 구동회로(130), 데이터 구동회로(140)를 포함할 수 있다. 디스플레이 패널(110)은, 신호 섬유들(SL, DL)과, 하나 이상의 스캔 라인 신호 섬유(SL)과 하나 이상의 데이터 라인 신호 섬유(DL)에 연결부(200)에 의해 전기적으로 연결된 소자 섬유들(111)을 포함할 수 있다. 연결부(200)는, 필요에 따라, 소자 섬유(111) 내의 섬유 라인들을 전기적으로 연결하는 데 이용될 수도 있으며, 신호 섬유(SL)와 신호 섬유(DL) 사이의 섬유 라인들, 신호 섬유(SL)들 사이의 섬유 라인들, 신호 섬유(DL) 사이의 섬유 라인들을 전기적으로 전기적으로 연결하는 데 이용될 수도 있다.
콘트롤러(120)의 제어에 따라, 게이트 구동회로(130)를 통해 스캔 라인 신호 섬유(SL)를 선택하고 데이터 구동회로(140)를 통해 데이터 신호를 주면, 각각의 소자 섬유(111)가 OLED(Organic Light Emitting Diode, 유기발광다이오드) 소자를 발광시킬 수 있다.
도 1b는 소자 섬유(111)의 개략적인 구성도의 일례이다.
도 1b를 참조하면, 소자 섬유(111)는 적어도 OLED 소자를 포함한다. 나아가 소자 섬유(111)는 스캔 라인 신호 섬유(SL), 데이터 라인 신호 섬유(DL), 전원 전압(VDD, GND)에 의해 구동되는, 스캔 트랜지스터(ST), 구동 트랜지스터(DT), 커패시터(C) 등을 포함할 수 있다.
도 1b는 액티브 매트릭스 구동 형태를 구현하는 소자 섬유(111)의 일례를 도시한 것이고, 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 소자 섬유(111)는 다수의 OLED, 다수의 TFT, 다수의 캐패시터 등 액티브 매트릭스 형태를 구현할 수 있는 다수의 소자들로 구성될 수 있다. 또한, 소자 섬유(111)는 패시브 매트릭스 형태를 구현할 수 있도록 적어도 OLED 소자를 포함하여 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 연결부(200)를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 연결부(200)는 하부 패드(210), 상부 패드(220), 및 하부 패드(210)와 상부 패드(220)를 연결하는 기둥(230)으로 이루어진, 일체형 구조물이다. 연결부(200)는 유연성을 지닌 엘라스토머(예, PDMS, Si 계열 소재 등)와 전도성 파티클이나 전도성 와이어(예, Ag, Cu, Al, Ni, Carbon 등) 등 전도성 물질을 혼합한 소재로 이루어져, 뛰어난 가요성과 높은 전도성을 가질 수 있다. 예를 들어, Ag mps(microparticles)를 금속 파티클로 포함하는 폴리디메틸실록산(PDMS) 등이 상기 연결부(200)의 소재로 이용될 수 있다. 하부 패드(210)와 상부 패드(220)는 장방향이 서로 수직한 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 각도로 형성될 수 있다.
하기하는 바와 같이, 하부 패드(210)와 상부 패드(220)는 각각 소자 섬유(111) 또는 신호 섬유(SL, DL)의 접촉 영역의 금속 필름(metal film)(예, Al, Ag 박막 등)에 화학적 결합을 활용하여 견고하게 결합되는 부분이다. 섬유 디스플레이 장치(100)를 인체 일부에 맞게 제작하여 인체에 착용 시에 움직임에 대응하여 인장 또는 스트레칭 시에도 결합을 유지하게 해준다, 또한 기둥(230)은 움직임에 대응 가능하게 하는 부분으로서 인장 또는 비틀림을 겪는다. 하지만 예를 들어 PDMS + ag mps이 혼합된 구조물일 수 있느 것과 같이, 전도 여과(conductive percolation) 효과에 의해서 인장 또는 비틀림 시에도 전기 전도성이 유지될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 연결부(200)에서 소자 섬유(111)와 신호 섬유(SL/DL)의 접촉 영역의 금속 필름과의 화학적 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 섬유 직조 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 패널(110)은, 신호 섬유(SL/DL)로부터 연장된 섬유 라인, 소자 섬유(111)로부터 연장된 섬유 라인(111-1), 이들을 결합하는 연결부(200)를 포함할 수 있다.
신호 섬유(SL, DL)와 소자 섬유(111)의 섬유 라인은, 나노 파티클, 나노 와이어, 전도성 폴리머 또는 금속 박막 등 전도성 물질이 직물 섬유 위에 딥코팅 (dip-coating) 또는 열 진공 증착 방법 (thermal vacuum evaporation)으로 증착되어 전류 또는 전압이 인가될 시 소자 섬유(111)의 소자 등으로 전기적 신호를 전달하는 역할을 할 수 있다.
예를 들어, 연결부(200)의 하부 패드(210)는 신호 섬유(SL/DL)의 원통형 곡률을 갖는 한 섬유 라인(신호 섬유(SL/DL)의 섬유 라인들 중 하나 이상으로부터 연장된 섬유라인)의 접촉부 금속 필름(202)에 화학 결합(chemical bonding)되고, 연결부(200)의 상부 패드(220)는 소자 섬유(111)의 원통형 곡률을 갖는 한 섬유 라인(111-1)(신호 섬유(SL/DL)의 소자, 커패시터 등 요소로부터 연장된 섬유라인)의 접촉부 금속 필름(112)에 화학 결합될 수 있다.
이와 같이 소자 섬유(111)와 신호 섬유(SL/DL) 사이의 화학적 결합을 통해 견고하게 부착되면서, 도 3b와 같이 회전/비틀림 시에도 연결부(200)를 통해 상호 간의 안정적인 신호 전달 역할의 수행이 가능함을 보여준다. 연결부(200)의 기둥(230) 부분은 PDMS + ag mps이 혼합된 구조물과 같은 탄성 소재에 의해 회전/비틀림 시에도 안정적인 신호 공급이 가능하게 한다.
이와 같은 연결부(200)는, 필요에 따라, 소자 섬유(111) 내의 섬유 라인들을 전기적으로 연결하는 데 이용될 수도 있으며, 신호 섬유(SL)와 신호 섬유(DL) 사이의 섬유 라인들, 신호 섬유(SL)들 사이의 섬유 라인들, 신호 섬유(DL) 사이의 섬유 라인들을 전기적으로 전기적으로 연결하는 데 이용될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 연결부(200)를 이용한 소자 섬유(111)와 신호 섬유(SL/DL)의 매트릭스 형태의 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 4와 같이, 연결부(200)의 하부 패드(210)들 각각이 신호 섬유(SL/DL)의 원통형 곡률을 갖는 복수의 라인 각각의 접촉부 금속 필름(202)에 화학 결합될 수 있으며, 연결부(200)의 상부 패드(220)들 각각은 소자 섬유(111)의 원통형 곡률을 갖는 복수의 라인(111-1) 각각의 접촉부 금속 필름(112)에 화학 결합될 수 있다. 리둔던시 또는 저항을 줄이이기 위한 경우 등 필요에 따라 이와 같은 M개의 신호 섬유(SL/DL)의 라인들과 N개의 소자 섬유(111)의 라인들(111-1)이 연결부(200)를 통해 화학 결합되어, 서로 전기적으로 연결될 수 있다. M과 N은 1 이상의 자연수로서 설계에 따라 적절한 개수로 선택될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부(200) 제작용 몰드(500)를 만드는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저, PDMS와 같은 탄성 소재로, 하부 패드(210) 형성을 위한 제1 레이어(510), 기둥(230) 형성을 위한 제2 레이어(520), 및 상부 패드(220) 형성을 위한 제3 레이어(530)를 준비한다. 몰드(500)를 구성하는 제1 레이어(510), 제2 레이어(520), 제3 레이어(530) 각각의 해당 패턴은, 그에 맞게 가공하기 위한, 레이저를 이용한 패터닝 또는 포토리소그래피를 이용한 패터닝 등을 이용하여 만들어질 수 있다. 제1 레이어(510), 제2 레이어(520), 제3 레이어(530) 각각의 해당 패턴은 가로, 세로 높이가 각각, 수십 내지 수백 μm일 수 있고, 경우에 따라서는 수mm일 수도 있다.
다음에, 몰드(500)를 구성하는 제1 레이어(510), 제2 레이어(520), 제3 레이어(530)를 소정의 반응기에서 플라즈마 처리(예, O2 플라즈마 처리 복수회 가능)하여 세정하고, 수직으로 3개 레이어를 정렬해 각 레이어 사이에 실록산(siloxane) 등을 이용해 비가역 본딩으로 접착하여, 몰드(500)를 완성한다.
이와 같은 방식을 이용하여, 도 4와 같은 M x N 매트릭스 형태의 연결부(200)를 위한 몰드(500)의 제작도 가능한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드(500)를 이용한 연결부(200)의 제작 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 먼저, 유리 등 소정의 기판 위에 몰드(500)를 올려 놓고, 몰드(500)의 패턴, 즉, 연결부(200) 형상의 패턴 내측에 파릴렌-C(Parylene-C) 층이 도포되도록 코팅한다. 파릴렌-C 층을 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방식 등으로 두께 1~5 μm 증착할 수 있다. 파릴렌-C 층과 같이, 수 나노 미터 (nm) 이하의 표면 거칠기를 가지고 인체에 무해한 Parylene 계열의 물질을 이용함으로써 착용시 인체와 접촉시에도 인체에 무해하도록 한다.
다음에, 몰드(500) 패턴에 스크린 프린팅 또는 스텐실링 방법 등을 이용하여 상기한 바와 같은 액상의 연결부(200) 소재가 패턴에 스며들도록 채운 후 100~130℃에서 30분~2시간 등 적절한 시간 동안 경화한다.
이와 같은 방식을 이용하여, 도 4와 같은 M x N 매트릭스 형태의 연결부(200)의 제작도 가능한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부(200)를 이용한 신호 섬유(SL/DL)의 접촉 영역의 금속 필름과의 화학적 결합을 좀 더 자세히 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 소자 섬유(111)나 신호 섬유(SL/DL)의 해당 라인의 접촉부 금속 필름(202/112)(예, Al, Ag 박막 등)을 O2 플라즈마를 활용해 표면에 OH 기를 활성화시킨다.
이어서, 물과 에탄올에 가수분해(hydrolysis)된 APTES 수용액에 침전시켜 금속 필름(202/112) 표면에 O-Si-NH2 기를 생성한다.
다음으로, 금속 필름(202/112)을 꺼내어 다시 O2 플라즈마를 활용해 표면에 OH기를 생성한다.
이어서, 연결부(200)의 하부 패드(210) 또는 상부 패드(220)와 금속 필름(202/112)을 수 초 접촉시키면 실록산(siloxane) 본딩(bonding) 결합이 생겨 단단하게 고정된다.
도 8은 본 발명의 연결부(200)와 소자 섬유(111) 및 신호 섬유(SL/DL)의 접촉 영역의 금속 필름과의 화학적 결합에 의한 견고한 접착 및 전도성에 대한 개요도이다.
도 8을 참조하면, 소자 섬유(111)나 신호 섬유(SL/DL)의 해당 라인의 접촉부 금속 필름(202/112)(예, Al, Ag 박막 등)과, 연결부(200)의 PDMS+Ag mps 등의 소재 사이는, 실록산(siloxane) 본딩으로 견고하게 접착되어 있으며, 예를 들어, Ag mps(microparticles)과 Al를 통해 전기적 통로를 형성할 수 있다. 이는 실시 예로서, Al은 전기 전도성을 갖는 금속 종류 중 하나, PDMS는 Si 기반 엘라스토머의 종류 중 하나, Ag mps는 전기 전도성 물질의 종류 중 하나이다.
도 9는 본 발명의 연결부(200)의 결합 공정 방식을 통해 결합된 연결부(200)와 신호 섬유(SL/DL)의 결합 구조물 (예, 1x3 형태)의 실사(좌상)와 확대사진(우상), 현미경 이미지(좌하), SEM(우하) 이미지이다.
도 9와 같이, 신호 섬유(SL/DL)와 연결부(200)의 하부 패드(210)가 견고하게 결합되어 있음을 확인할 수 있다.
여기서는 도 3a, 3b에서 언급한 구조의 신호 섬유(SL/DL) 1개 위에 올라간 구조물이 예시이다.
도 10은 본 발명의 연결부(200)를 이용한 소자 섬유(111)와 신호 섬유(SL/DL)의 매트릭스 형태의 결합을 구현하기 위한 공정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 먼저, 매트릭스 형태(예, 3 x 3)의 결합을 위해, 신호 섬유(SL/DL)의 해당 라인의 접촉부 금속 필름(202) (예, Al, Ag 박막 등)에 대해 도 7과 같이 OH 기 생성, O-Si-NH2 기 생성, OH 기 생성을 순차적으로 처리한다(S1010).
다음에, 금속 필름(202) (예, Al, Ag 박막 등) 상에 도 6과 같이 연결부(200) 소재가 경화되어 있는 몰드(500)의 하부 패드(210)를 접촉시켜 도 7과 같은 화학적 결합으로 본딩이 이루어지도록 한다(S1020).
마찬가지로, 소자 섬유(111)의 해당 라인(111-1)의 접촉부 금속 필름(112) (예, Al, Ag 박막 등)에 대해 도 7과 같이 OH 기 생성, O-Si-NH2 기 생성, OH 기 생성을 순차적으로 처리된 것을 준비하고, 몰드(500)의 상부 패드(220) 위에, 소자 섬유(111)의 해당 라인(111-1)의 접촉부 금속 필름(112)(예, Al, Ag 박막 등)을 접촉시켜 도 7과 같은 화학적 결합으로 본딩이 이루어지도록 한다(S1030).
이와 같이 몰드(500)의 하부 패드(210)와 상부 패드(220)가 각 섬유와 화학적 결합으로 본딩이 이루어진 후, PDMS와 같은 탄성 소재로 이루어진 몰드(500)를 물리적으로 제거한다(S1040). 몰드(500)의 제거에는 디이소프로필아민(Diisopropylamine)과 같은 용해제를 이용할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 연결부(200)의 하부 패드(210)와 상부 패드(220)를 통해 신호 섬유(SL/DL)와 소자 섬유(111)가 전기적으로 결합되고, 소자 섬유(111)에 구비된 OLED 소자가 구동된 예이다.
도 11과 같이, 연결부(200)의 하부 패드(210)와 상부 패드(220)를 통해 신호 섬유(SL/DL)와 소자 섬유(111)가 화학적 결합에 의해 본딩이 적절히 이루어져, OLED 소자의 구동이 안정적으로 이루어지고 있음을 확인할 수 있다.
도 12는 본 발명의 연결부(200)의 하부 패드(210)와 상부 패드(220)를 통해 신호 섬유(SL/DL)와 소자 섬유(111)가 전기적으로 결합되고, 섬유들의 비틀림이나 인장에 의한 변형 시에 소자 섬유(111)에 구비된 OLED 소자의 구동 예이다.
도 12와 같이, 연결부(200)의 하부 패드(210)와 상부 패드(220)를 통해 신호 섬유(SL/DL)와 소자 섬유(111)가 화학적 결합에 의해 본딩이 적절히 이루어져, 섬유들의 비틀림이나 인장의 힘(F)에 의한 변형 시에도, OLED 소자의 구동이 안정적으로 이루어지고 있음을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 섬유 직조 디스플레이 장치(100)에 따르면, 섬유 위에 구현된 OLED, TFT, 캐패시터, 배선 등을 포함한 디스플레이 기술들이 서로 직조되어 디스플레이 패널화가 될 때, 소자 섬유(111)와 신호 섬유(SL/DL)가 직조 시에 서로 연결되는 부위에서, 물리적으로 견고하게 고정시킬 수 있으면서도, 변형에 자유로이 대응할 수 있는 유연성을 지니며, 동시에 전기 신호 전달이 가능한 전도성을 지니도록 함으로써, 인체에 착용 시 움직임에도 안정적인 전기적 연결을 통한 신호 전달을 보장받으면서도 소자가 파괴되지 않도록 안정된 디스플레이 구현이 가능하다.
예를 들어, 종래의 기술 또는 특허들은 직조 시 소자 섬유와 신호 섬유 사이가 특별한 연결부 없이 단순한 접촉의 전기적 연결이 이루어져, 움직임 시에 마찰력에 의한 접촉영역의 파괴가 일어나 단순한 접촉의 불안정성으로 인해 불안정한 소자 구동을 보일 수 있다. 본 발명에서는 이를 해결하기 위해 상기와 같은 연결부(200)의 구조를 통하여 움직임 시에도 안정적인 신호 전달 및 구동을 가능하게 하였다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 섬유 직조 디스플레이 장치를 위한 섬유 직조 디스플레이 패널에 있어서,
    적어도 OLED 소자를 포함하는 소자 섬유;
    복수의 스캔 라인 신호 섬유 및 복수의 데이터 라인 신호 섬유를 포함하는 신호 섬유; 및
    전도성 물질이 직물 섬유 위에 형성되어 있는 상기 신호 섬유의 제1 섬유 라인과 상기 소자 섬유의 제2 섬유 라인을 연결하기 위한 연결부를 포함하고,
    상기 연결부는, 상기 제1 섬유 라인에 형성된 제1 접촉부 금속 필름과 상기 제2 섬유 라인에 형성된 제2 접촉부 금속 필름 사이에 화학적 결합으로 본딩되는 섬유 직조 디스플레이 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 섬유의 제1 섬유 라인 2개 사이를 화학적 결합으로 본딩하는 제2 연결부를 더 포함하는 섬유 직조 디스플레이 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소자 섬유의 제2 섬유 라인 2개 사이를 화학적 결합으로 본딩하는 제3 연결부를 더 포함하는 섬유 직조 디스플레이 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는, 엘라스토머와 전도성 물질을 혼합한 소재로 이루어진 섬유 직조 디스플레이 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는, 폴리디메틸실록산(PDMS)에 Ag mps(microparticles)를 혼합한 소재로 이루어진 섬유 직조 디스플레이 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 제1 접촉부 금속 필름과 화학적 결합으로 본딩되는 제1 패드,
    상기 제2 접촉부 금속 필름과 화학적 결합으로 본딩되는 제2 패드, 및
    상기 제1 패드 및 상기 제2 패드 사이의 기둥을 포함하며,
    상기 제1 패드, 상기 제2 패드 및 상기 기둥은 일체형으로 이루어진 섬유 직조 디스플레이 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는, 전도 여과(conductive percolation) 효과에 의해서 인장 또는 비틀림 시에도 전기 전도성이 유지되는 섬유 직조 디스플레이 패널.
  8. 섬유 직조 디스플레이 장치를 위한 섬유 직조 디스플레이 패널의 제작 방법에 있어서,
    상기 섬유 직조 디스플레이 패널은, 적어도 OLED 소자를 포함하는 소자 섬유; 복수의 스캔 라인 신호 섬유 및 복수의 데이터 라인 신호 섬유를 포함하는 신호 섬유; 및 전도성 물질이 직물 섬유 위에 형성되어 있는 상기 신호 섬유의 제1 섬유 라인과 상기 소자 섬유의 제2 섬유 라인을 연결하기 위한 연결부를 포함하고,
    상기 연결부 형상을 갖는 패턴을 갖는 몰드에, 연결부 물질을 채우고 경화하는 단계;
    상기 제1 섬유 라인에 형성된 제1 접촉부 금속 필름과 상기 제2 섬유 라인에 형성된 제2 접촉부 금속 필름에 대해 상기 화학적 결합을 위한 처리를 수행하고, 상기 몰드의 상기 경화된 연결부 물질의 대응 부분과 접촉하여 화학적 결합으로 본딩하는 단계; 및
    상기 몰드를 제거하는 단계
    를 포함하는, 섬유 직조 디스플레이 패널의 제작 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연결부 물질을 채우고 경화하는 단계 전에,
    상기 연결부 형상의 상기 몰드의 상기 패턴 내측에 파릴렌-C 층을 코팅하는 단계
    를 더 포함하는 섬유 직조 디스플레이 패널의 제작 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 섬유 라인에 형성된 제1 접촉부 금속 필름과 상기 제2 섬유 라인에 형성된 제2 접촉부 금속 필름에 대해 상기 화학적 결합을 위한 처리는,
    O2 플라즈마를 활용해 표면에 OH 기를 활성화시킨 후,
    물과 에탄올에 가수분해된 APTES 수용액에 침전시켜 표면에 O-Si-NH2 기를 생성하고,
    O2 플라즈마를 활용해 표면에 OH기를 생성하는 처리를 포함하는 섬유 직조 디스플레이 패널의 제작 방법.
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