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KR20180099743A - 유체 공동 설계를 갖는 가요성 전자 디바이스 - Google Patents

유체 공동 설계를 갖는 가요성 전자 디바이스 Download PDF

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KR20180099743A
KR20180099743A KR1020187020948A KR20187020948A KR20180099743A KR 20180099743 A KR20180099743 A KR 20180099743A KR 1020187020948 A KR1020187020948 A KR 1020187020948A KR 20187020948 A KR20187020948 A KR 20187020948A KR 20180099743 A KR20180099743 A KR 20180099743A
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KR
South Korea
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flexible
fluid
strain
display
module
Prior art date
Application number
KR1020187020948A
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Inventor
알버트 아이 에버라얼츠
페이 티 샐먼
Original Assignee
쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 유체 공동, 유체 공동 내의 유체, 및 유체 공동 내에 위치설정된 변형/응력 감응형 모듈을 포함하는 가요성 디스플레이이다. 변형/응력 감응형 모듈은 가요성 기판, 가요성 캡슐화 층, 및 가요성 기판과 가요성 캡슐화 층 사이에 위치설정된 OLED 층을 포함한다.

Description

유체 공동 설계를 갖는 가요성 전자 디바이스
모바일 핸드 헬드 디바이스 제조업체는 시장에서 자신의 디바이스들을 차별화할 수 있는 방법을 끊임없이 찾고 있다. 현재의 경향은 디바이스를 너무 크게 만들지 않으면서 보다 얇은 디스플레이, 보다 높은 해상도, 보다 높은 명암비, 및 증가된 디스플레이 영역 등에 초점을 맞추어 왔다. 최근에, 곡면형 디스플레이 또는 둥근 디스플레이 에지로 고객 주의를 끌려는 시도가 있어 왔다. 유기 발광 다이오드(OLED)의 채택, 특히 가요성 OLED의 출현으로 인해, 이제는 컴팩트한 것 외에도 접히거나(foldable) 말림 가능하며(rollable) 또한 보다 큰 연속 디스플레이를 형성하도록 배치 가능할 수 있는 디바이스를 생산할 수 있는 강력한 동력이 생겨났다.
접힘 가능하거나 말림 가능한 디바이스를 생산하려는 현재의 시도들 중 하나의 초점은 특정 위치들에서 구조체의 일부분을 분할하거나 주름지게 함으로써 디바이스의 접힘에 대한 저항성을 낮추는 것이다. 다른 시도들은 다층 디스플레이가 반복적인 접힘 및 펼침 이벤트들을 겪을 때 중립면(들)(즉, 인장 및 압축 변형이 서로 상쇄하거나 본질적으로 인장 및 압축 변형이 없는 평면)의 위치를 관리하는 방법에 중점을 두고 있다. 이러한 설계에서는, OLED 층을 중립면에 위치설정되게 하고 디스플레이의 반복적인 구부러짐 동안 이 평면에 유지하는 데 상당한 노력을 기울여서 OLED 층이 디바이스의 다른 층들에 접합된다. OLED 층의 연약한 성질로 인해, 중립면이 OLED 층에 또는 적어도 OLED 층에 가깝도록 디스플레이 스택을 설계하는 데 상당한 노력이 기울여져 있다. 중립면을 그것의 필요한 위치에 유지하는 것을 돕기 위해, 디스플레이 스택은 소위 응력 제어 부재 또는 탄성 조정 층(이하, "조립체 층")으로 개시되어 있다. 이러한 경우들에서, 디스플레이 스택의 개개의 층들 각각이 함께 접합된다. 결과적으로, 개별 필름 층은 이제 기계적으로 결합되며, 예를 들어 복합 구조체(즉, 커버 필름/조립체 층/터치 센서 층/조립체 층/배리어 층/OLED 층/OLED 기판 층)의 굽힘 강성은 각 층이 다른 층들과 독립적으로 움직일 수 있는 경우보다 높다(그것들 사이에 마찰이 없는 것처럼). 접합된 결과로서, 응력 및 변형이 또한 발생할 수 있으며, 이는 조립체 층의 모듈들이 증가함에 따라 점점 더 중요해질 수 있다.
도 1은 종래 기술의 가요성 변형/응력 감응형 디스플레이(10)의 전형적인 횡단면도를 도시한다. 종래 기술의 가요성 변형/응력 감응형 디스플레이(10)는 일반적으로 저부 층 또는 디바이스 하우징(12)("저부 하우징(12)"), 제1 조립체 층(14), OLED 모듈(16), 제2 조립체 층(18), 터치 센서(20), 제3 조립체 층(22), 및 커버 필름(24)을 포함한다. 여기서 설명하지는 않았지만, 다른 층들이 디스플레이(10)에 존재할 수 있다. 예를 들어, 원형 편광기 또는 컬러 필터가 OLED 층 또는 OLED 모듈과 커버 필름 사이에 위치설정될 수 있다. OLED 모듈(16)은 일반적으로 가요성 기판(26), OLED 층(28) 및 가요성 캡슐화 층(30)을 포함할 수 있다. 도 1에는 단지 3개의 층만을 갖는 OLED 모듈이 도시되어 있지만, OLED 모듈(16)은 더 많은 층들을 포함할 수 있다. 이러한 유형들의 OLED 모듈(때때로 플라스틱 OLED에 대해 POLED라고도 지칭함)은 매우 가요성이고 내구성이 있다는 것이 입증되었다. 그러나, 이 모듈을 실제 디바이스에 통합하기 위해, 저부 층(12)(예를 들어, 외부 드라이버 회로, 보호 필름, 가요성 배터리 등)에 부착되어야 할 수 있다. 제1 조립체 층(14)은 광학적으로 투명할 수 있지만, 대부분의 POLED가 상부 방출형일 필요는 없다. OLED 모듈(16)의 상부는 은 나노와이어 패턴과 같은 전기 전도성 층으로 피복된 폴리에스테르 또는 고리형 올레핀 코폴리머에 기초한 것 같은 가요성 터치 센서(20)에 부착될 수 있다. 터치 센서(20)의 상부(또는 센서가 내장되거나 사용되지 않는 경우 OLED 모듈의 상부)에는 가요성 커버 필름(24)이 종종 적용된다. OLED 모듈(16)과 터치 센서(20) 사이 및 터치 센서(20)와 커버 필름(24) 사이에는 디스플레이의 전체 표면에 적용된 제2 및 제3 조립체 층들(18, 22)이 각각 있다. 제2 및 제3 조립체 층들(18, 22)은 종종 광학적으로 투명한 접착 층이다. 조립체 층들(14, 18, 22) 모두는 또한 탄성 조정 층, 응력 제어 부재, 또는 응력 재분배 층일 수 있다. 개별 층들(저부 층/OLED 모듈/터치 센서/커버 필름)을 함께 접합하는 것 이외에도, 조립체 층들(14, 18, 22)은 또한 적합한 위치에(즉, 심지어 약간의 변형, 압축 또는 인장에 의해 손상될 수 있는 OLED 층(28)에 또는 그 근처에) 중립면을 스택으로 위치설정하고, 디스플레이의 반복적인 굽힘 동안 그것을 유지하는 역할을 수행할 필요가 있다.
인가된 응력 하에서 조립체 층들(14, 18, 22) 중 어느 하나가 변형되거나 크리프(creep)하면, 그 두께가 불균일해질 수 있고, 이는 층이 OLED 모듈(16)로부터 방출된 광의 경로에 있으면 광학 왜곡을 초래하거나 그것을 반영할 수 있다. 또한, OLED 디스플레이(10)를 포함하는 디바이스가 장시간 동안(즉, 하룻밤 동안) 꺼지거나 닫히거나 뜨거워지면(즉, 여름철에 햇빛에 노출된 차 안에 놓이게 되면), 크리프가 명백하게 될 수 있다. 조립체 층 변형이 완벽하게 복구될 수 있더라도, 과도하게 긴 이완 시간으로 인해 이미지 왜곡이 너무 오래 지속될 수 있다. 조립체 층들(14, 18, 22)은 또한 상이한 속도 및 상이한 온도에서 발생하는 수천 번의 굽힘 사이클에 기인한 피로를 겪을 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 유체 공동(fluid cavity), 유체 공동 내의 유체, 및 유체 공동 내에 위치설정된 변형/응력 감응형 모듈을 포함하는 가요성 디스플레이이다. 변형/응력 감응형 모듈은 가요성 기판, 가요성 캡슐화 층, 및 가요성 기판과 가요성 캡슐화 층 사이에 위치설정된 OLED 층을 포함한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 저부 층, 터치 센서, 저부 층과 터치 센서 사이에 위치설정된 유체 공동, 유체 공동 내의 유체, 유체 공동 내에 위치설정된 변형/응력 감응형 모듈, 터치 센서에 인접하여 위치설정된 광학적으로 투명한 조립체 층, 및 광학적으로 투명한 조립체 층에 인접하여 위치설정된 커버 필름을 포함하는 디스플레이 디바이스이다.
도 1은 종래 기술의 가요성 디스플레이의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 가요성 디스플레이의 제1 실시 형태의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 가요성 디스플레이의 제2 실시 형태의 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 가요성 디스플레이의 제3 실시 형태의 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 가요성 디스플레이의 도 4에 도시된 제3 실시 형태의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 가요성 디스플레이의 제4 실시 형태의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 가요성 디스플레이의 제5 실시 형태의 단면도이다.
본 발명은 유기 발광 다이오드(OLED) 모듈과 같은 가요성 변형/응력 감응형 디스플레이를 포함하는 디스플레이 디바이스를 위한 설계이며, 여기서 변형/응력 감응형 디스플레이는 본질적으로 유체 또는 유체 유사(fluid-like) 물질로 충전된 공동 내에서 자유롭게 부유하게 한다. 본 명세서는 특히 OLED를 언급하지만, 본 발명은 본 발명의 의도된 범위를 벗어나지 않으면서 전기 습윤, 전기 영동, MEMS 또는 가요성 액정 디스플레이 모듈과 같은 다른 변형/응력 감응형 가요성 디스플레이 모듈에도 적용할 수 있다. 디바이스에 대한 전력을 발생시키는 광전지 층 또는 터치 센서와 같은 디스플레이 디바이스에 존재할 수 있는 다른 변형/응력 감응형 요소는 본 발명의 유체 공동 설계를 사용하여 또한 보호될 수 있다. 현재의 설계와는 달리, 본 발명의 구성에서, OLED 모듈은 디스플레이 디바이스의 나머지 부분과 기계적으로 분리되어 자체 공동 내에 위치설정된다. 에어 갭(air gap)의 존재, 및 디스플레이의 광학 품질의 잠재적 최종 열화를 피하기 위해, 공동은 광학적으로 투명한 유체 또는 유체 유사 물질로 충전되고, 디스플레이 디바이스의 사용 중에 공기 침투를 피하기 위해 밀봉된다.
도 2는 본 발명의 가요성 디스플레이(100)의 제1 실시 형태의 단면도를 도시한다. 가요성 디스플레이(100)의 제1 실시 형태는 저부 층 또는 디바이스 하우징(102)("저부 층(102)"), OLED 모듈(104), 유체 공동(106), 밀봉부(seal)(108), 터치 센서(110), 광학적으로 투명한 조립체 층(112), 및 커버 필름(114)을 포함한다. 저부 층(102) 및 커버 필름(114)은 가요성 또는 강성 기판일 수 있다. 예를 들어, 커버 필름(114)은 가요성 OLED 모듈(104)이 가요성 디스플레이(100) 또는 가요성 디스플레이(100)를 포함하는 디바이스의 조립 중에 위치설정된 곡선형 폴리카보네이트 필름 또는 렌즈일 수 있다. 이러한 조립체에서, OLED 모듈(104)은 적어도 한번 구부러져야 하지만, 반복적인 굽힘 및 펼침이 가해지지 않을 수 있다. 커버 필름(114)은 광학적으로 투명한 한 임의의 기판일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "광학적으로 투명한"은 400 내지 700 nm 파장 범위에서 약 90 퍼센트 초과의 시감 투과율(luminous transmission), 약 2 퍼센트 미만의 탁도, 및 약 1 퍼센트 미만의 불투명도(opacity)를 갖는 재료를 지칭한다. 시감 투과율 및 탁도 둘 모두는, 예를 들어 ASTM-D 1003-95를 사용하여 결정될 수 있다. 유체 공동(106)은 저부 층(102)과 터치 센서(110) 사이에 위치설정된다. OLED 모듈(104)은 유체 공동(106) 내에 위치설정되며, 가요성 기판(116), OLED 층(118) 및 가요성 캡슐화 층(120)을 포함한다. 이어서, 커버 필름(114)은 광학적으로 투명한 조립체 층(112)에 의해 터치 센서(110)에 부착된다. 터치 센서(110)가 유체 공동(106)에 인접하여 유체 공동(106)의 벽을 형성하는 것으로 기술되고 도시되었지만, 유체 공동(106)을 생성하기 위해 임의의 다른 층이 OLED 모듈(104) 또는 유체 공동(106)에 인접하여 위치설정될 수 있다. 예를 들어, 원형 편광기는 터치 센서(110)보다 OLED 모듈(104)에 더 가깝게 위치설정되면 원형 편광기가 사용될 수 있다.
OLED 모듈(104)은 가요성 기판(116)과 가요성 캡슐화 층(120) 사이에 위치설정된 OLED 층(118)을 갖는 가요성 기판(116) 상에 구축된다. 도 2는 3개의 층을 포함하는 것으로서 OLED 모듈(104)을 도시하지만, OLED 모듈(104)은 본 발명의 의도된 범위를 벗어나지 않으면서 추가의 층들을 포함할 수 있다. 가요성 기판(116)은 내열성, 열 노출 하에 치수 안정성, 및 내구성을 갖는 플라스틱 재료로 형성될 수 있다. 적합한 플라스틱 기판의 예들은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 고리형 올레핀 코폴리머, 폴리이미드, 폴리에테르설폰, 폴리에테르이미드 등을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다. 일 실시예에서, OLED 층(118)은 평탄화하기 위해 가요성 기판(116) 상에 버퍼 층을 퇴적함으로써 형성될 수 있다. 이어서, 박막 트랜지스터(TFT), 커패시터, 및 실제 OLED가 버퍼 층 상에 퇴적되어 OLED 층(118)을 형성한다. TFT는 활성 층, 게이트 전극, 및 소스 및 드레인 전극들을 포함할 수 있다. 실제 OLED는 제1 전극, 제2 전극, 및 중간 층을 포함할 수 있다. 환경으로부터 OLED 층(118)을 밀봉하기 위해, 가요성 캡슐화 층(120)이 적용된다. 가요성 캡슐화 층(120)은 예를 들어, 유기 필름 및 무기 필름을 포함할 수 있으며, 유기 및 무기 필름들 각각은 복수의 층을 가질 수 있다. 가요성 캡슐화 층(120)은 또한 서로의 상부 상에 유기 필름과 무기 필름의 다수의 층을 적층함으로써 형성될 수 있다.
유체 공동(106)의 측면들은 밀봉부(108)에 의해 둘러싸여 있다. 밀봉부(108)는 터치 센서(110) 및 저부 층(102)과 같은 다른 층들에 접합을 제공함으로써, 유체(122) 또는 유체 유사(즉, 뉴톤 유체(Newtonian fluid) 또는 비-뉴톤 유체), 또는 심지어 연성 겔(soft gel) 유형의 물질로 충전될 밀봉형 공동을 제공한다. 이 구성에서, OLED 모듈(104)은 유체(122)에 의해 둘러싸이고 본질적으로 유체 공동(106) 내에 부유된다. 따라서, OLED 모듈(104)은 구부리거나 접히는 동안 OLED 디스플레이(100)의 다른 층들과 굽힘 응력 또는 마찰을 최소로 겪거나 전혀 겪지 않는다. 밀봉부(108)는 또한 유체 누출을 방지하여 가요성 디스플레이(100)의 뷰잉 영역(viewing area)에서 기포로 보이는 공기가 유체 공동(106)에 비말 동반될(entrained) 수 없도록 한다. 일 실시 형태에서, 밀봉부(108)는 또한 충분히 강성이어서, 너무 많이 부풀거나 압축되지 않아 유체 공동(106)의 심각한 변형을 초래하게 한다. 일 실시 형태에서, 터치 센서(110) 및 저부 층(102)과 같은 다른 층들이 함께 밀봉되어 유체 공동(106)을 형성할 수 있다면, 밀봉부(108)는 필요하지 않을 수 있다. 예를 들어, 저부 층(102)이 터치 센서(110)에 울트라-소닉 용접되는 경우, 유체 공동이 밀봉부를 사용하지 않고 형성될 수 있다.
유체 공동(106) 주위의 그것들의 위치에 따라, 밀봉부(108)는 상이하게 설계될 수 있거나 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 밀봉부(108)는 동일한 기계적 성질을 갖는 동일한 재료로 제조될 수 있거나, 상이한 기계적 성질을 갖는 상이한 재료 또는 다른 기계적 성질을 갖는 동일한 재료 등으로 제조될 수 있다. 밀봉 재료는 가요성 디스플레이의 접힘 및 펼침 시에 밀봉부 및 유체 공동(106)의 구조적 완전성을 유지하기 위한 충분한 기계적 강도를 가질 필요가 있다. 밀봉부(108)의 형상(즉, 두께 및 폭)은 또한 유체 공동(106) 주위의 그것들의 위치 및 필요한 가요성/접합 강도에 기초하여 상이할 수 있다. 예를 들어, 유체 공동(106)이 더 두꺼우면, 밀봉부(108)는 상당한 양의 전단 응력을 겪을 수 있고 형상은 인접한 기판으로부터의 박리를 방지하도록 최적화될 수 있다. 밀봉 재료는 전형적으로 디스플레이의 뷰잉 영역 외부에 위치설정되기 때문에 광학적으로 투명할 필요는 없다. 일 실시 형태에서, 재료는 불투명하고, 착색되거나 채워질 수 있다. 실란트로서 역할을 할 수 있는 적합한 재료들은 약 -30℃ 내지 약 90℃의 온도 범위 내에서, 실란트는 1 ㎐의 주파수에서의 전단 저장 모듈러스가 약 2 MPa 이하이고, 약 50 ㎪ 내지 약 500 ㎪의 인가된 전단 응력으로 5초에 측정되는 약 6×10-6 1/Pa 이상의 전단 크리프 컴플라이언스(J)를 도시하고, 인가된 응력을 제거한 후 약 1분 이내에 약 50% 이상의 변형 회복률을 도시하는 조성물들을 포함할 수 있지만, 이로 한정되지 않는다. 예들은 아크릴 호모폴리머 또는 랜덤 코폴리머, 아크릴 블록 코폴리머, 물리적 가교 실리콘 엘라스토머, 공유 결합 가교 실리콘 엘라스토머, 폴리우레탄, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 올레핀 블록 코폴리머, 폴리이소부틸렌, 및 고 알킬 폴리올레핀을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다. 실란트 재료는 유체 공동(106)을 충전하는 유체(122)에 내성이어야 한다(즉, "유체"와 접촉할 때 밀봉이 팽창, 누설, 열화될 수 없어야 한다). 상당한 양의 전단 변형을 처리할 수 있고 공동의 기판에 양호한 접착력을 제공할 수 있는 유체 내성 실란트가 또한 사용될 수 있다. 예들은 창 실란트(즉, 부틸 고무 또는 실리콘) 및 항공 우주(즉, 폴리설파이드) 및 자동차 산업에 사용되는 실란트를 포함할 수 있지만, 이로 한정되지 않는다. 임의의 측면이 기계적으로 클램핑되는 경우, 예를 들어 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수 가능한 플루오로엘라스토머로부터 유도된 것과 같은 그 위치에서 개스킷 재료를 사용하는 것이 심지어 가능할 수 있다. 유체 공동(106)을 구성하는 층의 자유로운 운동을 방해하지 않는다면, 효과적인 기계적 밀봉이 또한 사용될 수 있다.
일 실시 형태에서, OLED 모듈(104)의 가요성 기판(116)은 OLED 모듈(104)을 밀봉부(108)에 고정하기 위해 테일(tail)(124)로서 역할을 하도록 연장될 수 있다. 밀봉부(108)는 디스플레이 스택의 굽힘 축(350)(도 4b에 도시됨)에 수직인 에지로서 정의된 긴 에지(BB)(도 4b에 도시됨)를 따를 수 있고, 굽힘 축에 평행한 에지로 정의된 짧은 에지(AA)(도 4b에 도시됨)를 따를 수 있으며, 또는 둘 다 일 수 있다. 디바이스의 접힘 축에 따라, 긴 에지 및 짧은 에지는 굽힘 축(350)에 대한 상대적인 배향에 관하여 역전될 수 있음을 알아야 한다. 일 실시 형태에서, 긴 에지(BB)를 따르는 밀봉부(108)는 짧은 에지(AA)를 따르는 밀봉부(108)보다 더 강성일 수 있으며, 이는 굽힘 또는 접힘 동안에 보다 높은 전단 유도 변형을 볼 수 있다. 짧은 에지(AA)는 또한 OLED 모듈(104)에 대해 보다 견고한 고정 지점을 제공할 수 있고, 또한 예를 들어 밀봉부(108)를 통해 전기 전도성 트레이스로 피복된 테일(124)을 연장함으로써 일부 주변 드라이버, 전원 등에 연결되도록 OLED 모듈(104)에 대한 자연 경로를 제공할 수 있다.
OLED 층(118) 또는 OLED 모듈(104)은 임의의 인접한 디스플레이 스택 층에 접합되지 않기 때문에, 그것은 심지어 반복적인 굽힘 하에서도 중립면에 있다. 유체 공동(106)의 두께는 매우 높을 필요는 없다. 기술적으로 그리고 성능면에서는 실질적인 상한이 없지만, 실제로는 가요성 디스플레이의 두께와 무게로 공동의 최대 두께에 영향을 줄 것이다. 일 실시 형태에서, OLED 모듈(104)의 두께를 초과하는 단지 수 마이크로미터만이 주변의 강성 층들(통상적으로 OLED 모듈에 접합됨)의 굽힘으로부터 OLED 층(118)에서의 변형 생성을 방지하기에 충분하다. 다른 실시 형태에서, 유체 공동(106)은 인접한 디스플레이 스택 층들과 OLED 모듈(104) 사이를 윤활시키기에 충분한 유체(122)가 존재하는 한 약 1 마이크로미터 이하이다. 또한, 유체 공동(106)의 벽이 매우 얇기 때문에, 유체 공동(106)은 보다 강성인 재료로 구성될 수 있다. 예를 들어, 유체 공동(106)은 강성 재료가 반복적인 굽힘을 처리할 수 있고 가요성 디스플레이(100)의 방출에 투명한 적어도 하나의 측면을 가질 수 있는 한, 유리 또는 강성 플라스틱으로 구성될 수 있다. 주변 유체 공동(106)이 보다 강성인 재료로 구성될 때, 밀봉부(108), 터치 센서(110) 및 저부 층(102)은 유체 공동(106)의 인클로저 및 그것의 기계적 완전성을 제공하기 위한 것에 좌우될 필요는 없을 수 있다. 유체 공동(106)은 또한 파우치를 형성하기 위해 박막 및 엘라스토머 기판과 같은 연성 재료에 의해 둘러싸일 수 있다. 적절하게 밀봉될 때, 파우치는 내부에 포함된 유체로 인해 붕괴되지 않을 것이며, 따라서 OLED 모듈(104)처럼 취약한 컴포넌트를 또한 견고하게 유지할 수 있다.
OLED 모듈(104)은 유체 공동(106)에 중심이 잡힐 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없다. 예를 들어, OLED 모듈(104)은 유체 공동(106)의 저부쪽으로 위치설정되어, OLED 모듈(104)과 유체 공동(106)의 외부 층 사이에 보다 많은 유체(122)를 배치함으로써 OLED 모듈(104)의 상부 상에 충격으로부터 양호한 보호를 제공할 수 있다.
유체 공동(106) 내의 유체(122)는 디바이스의 수명 동안 광학적으로 투명하고 내구성이 있는(즉 변색되거나 흐릿해질 수 없는) 당 업계에 공지된 임의의 유체일 수 있다. 유체(122)는 뉴톤 유체 또는 비-뉴톤 유체, 유체 유사 물질(예를 들어, 요변성 물질(thixotropic material)), 또는 심지어 연성 겔일 수 있다. 유체(122)는 또한 윤활제로서 역할을 하고 (에어 갭에 비해) OLED 모듈(104)과 유체 공동(106)의 상부 층 사이의 굴절률을 보다 가깝게 정합시키는 데 도움을 줌으로써 디스플레이 출력의 콘트라스트 및 밝기가 유지될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 유체(122)는 또한 광물성 오일과 같은 단순한 재료 또는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니에서 입수 가능한 NOVEC 브랜드로 입수 가능한 것과 같은 보다 특수화된 유체일 수 있다. 임의의 유체는 유체가 사용 중에 광학적으로 투명하게 유지되고 유체 공동(106) 또는 OLED 모듈(104) 자체를 구성하는 벽의 재료를 열화시키지 않는 한 사용될 수 있다. 유체 유사 물질의 경우, 그것들의 점도는 전단력이 없을 때 점도를 높이기 위해 예를 들어 실리카, 회합 증점제(associative thickener) 또는 나노입자와 같은 요변제(thixotropic agent)를 이용하여 개질될 수 있지만 전단력에 노출될 때 보다 낮은 점도로 얇아질 수 있다. 극단적으로, 연성 겔 재료가 유용할 수 있다. 연성 겔로서 역할을 할 수 있는 적합한 재료들은 약 -30℃ 내지 약 90℃의 온도 범위 내에서 연성 겔 층이 약 10 ㎪를 초과하지 않는 전단 계수 및 약 150,000 cP를 초과하지 않는 점도를 갖는 조성물들을 포함할 수 있지만, 이로 한정되지 않는다. 예를 들어, 광물 오일 확장 폴리스티렌/폴리이소프렌/폴리스티렌 블록 코폴리머가 연성 겔 재료로서 사용될 수 있다. 일반적으로, 디바이스의 사용 온도 범위 내에서 동결, 분해, 광학 품질 저하, 또는 끓이지 않는 한 모든 "유체"가 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 가요성 디스플레이(200)의 제2 실시 형태의 단면도이다. 가요성 디스플레이(200)의 제2 실시 형태는 가요성 디스플레이(100)의 제1 실시 형태와 유사하며, 저부 층 또는 디바이스 하우징(202), OLED 모듈(204), 유체 공동(206), 밀봉부(208), 터치 센서(210), 옵션적으로 투명한 조립체 층(212), 및 커버 필름(214)을 포함한다. OLED 모듈(204)은 유체 공동(206) 내에 위치설정되며, 가요성 기판(216), OLED 층(218) 및 가요성 캡슐화 층(220)을 포함한다. 유사한 컴포넌트들 및 층들이 가요성 디스플레이(100)의 제1 실시 형태의 개개의 컴포넌트들과 유사하게 위치되고 기능한다. 제2 실시 형태는 제2 실시 형태가 OLED 모듈(204)이 부유하거나 가라앉거나 유체 공동(206)의 벽을 접촉하는 위험을 최소화하기 위해 유체 공동(206) 내에 OLED 모듈(204)을 지지하는 수단을 포함한다는 점에서 제1 실시 형태와 다르다. 일 실시 형태에서, 가요성 디스플레이(200)는 유체 공동(206)의 벽과 OLED 모듈(204) 사이의 갭을 유지하기 위해 OLED 모듈(204) 주위에 스페이서(226)를 포함한다. 일 실시예에서, 스페이서(226)는 비드(bead)들이다. 스페이서는 유체 공동(206) 내의 유체(222)의 굴절률과 밀접하게 정합되므로 보이지 않는다. 이러한 유형의 스페이서는 액정 디스플레이 모듈의 셀-갭(cell-gap)을 설정하는 스페이서 비드(spacer beads)와 같은 디스플레이 산업 분야에서 잘 알려져 있다. 또한, 도 3은 스페이서를 비드로 도시하고 있지만, 스페이서는 본 발명의 의도된 범위를 벗어나지 않으면서 작은 포스트 또는 리지와 같은 다른 형상 또는 구조체들을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 포스트 또는 리지 형태의 스페이서들은 약 0.002 mm 내지 약 5 mm 범위의 폭 및 약 0.001 mm 내지 약 3mm 범위의 높이를 갖는다. 일 실시 형태에서, 포스트들 또는 리지들 사이의 공간은 약 0.003 mm 내지 약 5 mm 범위이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 가요성 디스플레이(300)의 제3 실시 형태의 단면도 및 평면도를 도시한다. 가요성 디스플레이(300)의 제3 실시 형태는 가요성 디스플레이(200)의 제2 실시 형태와 유사하며, 저부 층 또는 디바이스 하우징(302), OLED 모듈(304), 유체 공동(306), 밀봉부(308), 터치 센서(310), 옵션적으로 투명한 조립체 층(312), 커버 필름(314), 및 유체 공동 내에서 OLED 모듈을 지지하는 수단을 포함한다. OLED 모듈(304)은 유체 공동(306) 내에 위치설정되며, 가요성 기판(316), OLED 층(318) 및 가요성 캡슐화 층(320)을 포함한다. 유사한 컴포넌트들 및 층들은 가요성 디스플레이(200)의 제2 실시 형태의 개개의 컴포넌트들과 유사하게 위치되고 기능한다. 가요성 디스플레이(300)의 제3 실시예에서, 기판은 OLED 모듈을 지지하는 수단인 연장된 가요성 기판(324)이다. 이 실시 형태에서, OLED 층(318) 및 가요성 캡슐화 층(320)은 가요성 기판(316) 및 연장된 테일(326)을 포함하는 연장된 가요성 기판(324) 상에 구축된다. 테일(326)은 밀봉부(308)에 내장되어 유체 공동(306)의 대향 측면들 상에 고정 점들을 제공한다. 따라서, OLED 모듈(304)은 기본적으로 테일(326)에 현수되어 유체(322)에 매달려 있다. 도 4b에 도시된 실시 형태에서 알 수 있는 바와 같이, OLED 모듈(304)은 유체 공동(306)의 양 측면들의 테일(326)로부터 매달린다.
도 5는 본 발명의 가요성 디스플레이(400)의 제4 실시 형태의 단면도를 도시한다. 가요성 디스플레이(400)의 제4 실시 형태는 가요성 디스플레이(200, 300)의 제2 및 제3 실시 형태들과 유사하며, 저부 층 또는 디바이스 하우징(402), OLED 모듈(404), 유체 공동(406), 밀봉부(408), 터치 센서(410), 옵션적으로 투명한 조립체 층(412), 커버 필름(414), 및 유체 공동(406) 내에서 OLED 모듈(404)을 지지하는 수단을 포함한다. OLED 모듈(404)은 유체 공동(406) 내에 위치설정되며, 가요성 기판(416), OLED 층(418) 및 가요성 캡슐화 층(420)을 포함한다. 유사한 컴포넌트들 및 층들은 가요성 디스플레이(200, 300)의 제2 및 제3 실시 형태들의 개개의 컴포넌트들과 유사하게 위치되고 기능한다. 가요성 디스플레이(400)의 제4 실시 형태는 유체 공동(406) 내의 OLED 모듈(404)을 지지하는 연성 스프링(424)을 포함한다. OLED 모듈(404)은 가요성 기판(416)으로 제조된 연장된 테일(426)과 일 측면이 연결되는 반면, 다른 측면은 연성 스프링(424)과 연결된다. "연성 스프링"은 OLED 가요성 기판(416)의 상부 상에 퇴적된 층을 손상시킬 수 있는 OLED 가요성 기판(416)에 현저한 변형 또는 응력을 잠재적으로 유발하지 않으면서 OLED 모듈(404)을 제위치에 유지시키는 재료로서 정의된다.
다른 실시 형태에서, 연성 스프링(424)은 4개의 측면 모두에서 연장되고 밀봉부(408)에 부착된다. 이 실시 형태에서, 연성 스프링(424)은 가요성 디스플레이(400)를 열고 펼쳤을 때 팽팽하게 유지하지만 접힘 중에 OLED 모듈(404)을 손상시킬 수 있는 변형/응력을 유발하지 않으면서 신장될 수 있다.
일 실시 형태에서, 연성 스프링(424)은 예를 들어 필름, 메쉬형(mesh type) 구조체 또는 천공된 필름일 수 있다. 메쉬 또는 천공된 필름과 같은 구조체는 유체(422)가 한정된 제한만으로 연성 스프링을 통과하게 하지만 여전히 스페이서 비드(사용된 경우)가 저부에 침전되는 것을 방지한다. 다른 실시 형태에서, 스프링은 디스플레이의 뷰잉 영역 외부에 위치된 진정한 스프링 또는 스프링 세트일 수 있다. 예를 들어, 스프링은 금속성 코일 스프링일 수 있다.
도 5는 스페이서 비드(428)를 포함하는 것으로서 가요성 디스플레이(400)를 도시하는 반면, 스페이서 비드는 옵션적이다.
도 6은 본 발명의 가요성 디스플레이(500)의 제5 실시 형태의 단면도이다. 가요성 디스플레이(500)의 제5 실시 형태는 가요성 디스플레이(400)의 제4 실시 형태와 유사하며, 저부 층 또는 디바이스 하우징(502), OLED 모듈(504), 유체 공동(506), 밀봉부(508), 터치 센서(510), 제1 조립체 층(512a), 제2 조립체 층(512b), 제3 조립체 층(512c), 커버 필름(514), 및 유체 공동(506) 내의 OLED 모듈(504)을 지지하는 수단을 포함한다. OLED 모듈(504)은 유체 공동(506) 내에 위치설정되며, 가요성 기판(516), OLED 층(518) 및 가요성 캡슐화 층(520)을 포함한다. 유사한 컴포넌트들 및 층들은 가요성 디스플레이(400)의 제4 실시 형태의 개개의 컴포넌트들과 유사하게 위치되고 기능한다. 가요성 디스플레이(500)의 제5 실시 형태에서, 유체 공동(506)은 에지에서 밀봉부(508)에 용융된 저부 필름(524)과 상부 필름(526) 사이에 생성된다. 다른 실시 형태에서, 저부 필름(524) 및 상부 필름(526)은 서로 용융될 수 있어, 밀봉부가 필요하지 않을 수 있다. 저부 및 상부 필름들(524, 526)은 OLED 모듈(504) 및 유체(522)를 포함하는 유체 공동(506)을 완전히 둘러싸고 있다. 저부 및 상부 필름들(524, 526)은 당업계에 알려진 임의의 수단, 예를 들어 울트라 소닉 용접에 의해 밀봉부(508)에 융융될 수 있고; 예컨대 화학 프라이머, 또는 코로나 또는 화염 처리와 같은 부착 표면의 물리적 처리의 도움으로 접착을 촉진시키는 기술을 포함할 수 있다. 저부 및 상부 필름들(524, 526) 및 유체(522)는, 가요성 디스플레이(500)를 사용하는 디바이스의 수명 동안, 유체 공동(506) 및 그 내용물을 형성하는 저부 및 상부 필름들(524, 526)이 내구성이 있고 광학적으로 투명하게(적어도 OLED 모듈의 방출면 상에서) 유지하도록 선택된다. 일 실시 형태에서, 저부 및 상부 필름들(524, 526)의 재료는 예를 들어 가요성 터치 센서에 적합한 재료 세트와 완전히 다른 재료 세트로부터 선택될 수 있다. 저부 및 상부 필름들(524, 526)을 위한 적합한 재료들의 예는 비정질 폴리올레핀, 폴리우레탄, 아크릴, 폴리이미드, 폴리설폰, 폴리에스테르 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 일부 경우들에서, 가요성 필름은 또한 가요성 유리 또는 스피넬(Spinel)과 같은 투명한 가요성 세라믹으로 대체될 수 있다.
가요성 디스플레이(500)의 제5 실시 형태의 OLED 모듈(504)을 포함하는 유체 공동(506)은 나머지 디스플레이 스택으로부터 독립적으로 제조될 수 있고, 이어서 결국 디스플레이 스택의 나머지 층에 접합될 수 있다. 이는 OLED 모듈(504)이 선적 및 처리 중에 보다 잘 보호되도록 한다.
다른 실시 형태들과 유사하게, OLED 모듈(504)을 지지하는 수단은 또한 OLED 모듈(504)이 유체 공동(506)의 벽에 우연히 접촉하는 것을 막거나 반복적인 굽힘 사이클 후에 함께 모이는 것을 막는 데 사용될 수 있다.
일 실시 형태에서, 적어도 제2 및 제3 조립체 층들(512b, 512c)은 광학적으로 투명하다.
도 6은 스페이서로서 사용되는 작은 포스트(528)를 도시하지만, 유체의 굴절률과 밀접하게 정합되는 굴절률을 가지며/갖거나 최종 디스플레이에서 보이지 않을 정도로 충분히 작기만 하다면 임의의 구조체가 사용될 수 있다.
본 발명이 바람직한 실시 형태를 참조하여 기재되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 형태 및 상세 사항에 있어서 변경이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (24)

  1. 가요성 디스플레이로서,
    유체 공동(fluid cavity);
    유체 공동 내의 유체; 및
    유체 공동 내에 위치설정된 변형/응력 감응형 모듈
    을 포함하는, 가요성 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서, 변형/응력 감응형 모듈은,
    가요성 기판;
    가요성 캡슐화 층; 및
    가요성 기판과 가요성 캡슐화 층 사이에 위치설정된 OLED 층
    을 포함하는, 가요성 디스플레이.
  3. 제2항에 있어서, 변형/응력 감응형 모듈은 유기 발광 다이오드(OLED) 모듈, 전기 영동 모듈, 전기 습윤 모듈, MEMS 디스플레이, 광전지 층, 터치 센서 층, 또는 가요성 액정 모듈(LCD) 중 하나를 포함하는, 가요성 디스플레이.
  4. 제1항에 있어서, 유체 공동 내에서 변형/응력 감응형 모듈을 지지하는 수단을 더 포함하는, 가요성 디스플레이.
  5. 제4항에 있어서, 변형/응력 감응형 모듈을 지지하는 수단은 스페이서들을 포함하는, 가요성 디스플레이.
  6. 제5항에 있어서, 스페이서들은 비드, 포스트, 리지(ridge) 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는, 가요성 디스플레이.
  7. 제1항에 있어서, 변형/응력 감응형 모듈을 지지하는 연성 스프링을 더 포함하는, 가요성 디스플레이.
  8. 제1항에 있어서, 유체 공동을 적어도 부분적으로 둘러싸는 밀봉부(seal)를 더 포함하는, 가요성 디스플레이.
  9. 제1항에 있어서, 가요성 기판은 연장된 테일(extended tail)들을 포함하는, 가요성 디스플레이.
  10. 제1항에 있어서, 유체는 뉴톤 유체(Newtonian fluid), 비-뉴톤 유체, 유체 유사(fluid-like) 물질 및 연성 겔(soft gel) 중 하나를 포함하는, 가요성 디스플레이.
  11. 제1항에 있어서, 변형/응력 감응형 모듈은 임의의 인접한 디스플레이 스택 층들에 접합되지 않는, 가요성 디스플레이.
  12. 제1항에 있어서, 변형/응력 감응형 모듈은 굽힘을 받을 때에도 중립면(neutral plane) 내에 또는 그 근처에 있는, 가요성 디스플레이.
  13. 디스플레이 디바이스로서,
    저부 층;
    커버 필름;
    저부 층과 커버 필름 사이에 위치설정된 유체 공동;
    유체 공동 내의 유체;
    유체 공동 내에 위치설정된 변형/응력 감응형 모듈; 및
    유체 공동과 커버 필름 사이에 위치설정된 광학적으로 투명한 조립체 층
    을 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 변형/응력 감응형 모듈을 지지하는 수단을 더 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  15. 제14항에 있어서, 변형/응력 감응형 모듈을 지지하는 수단은 스페이서들을 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  16. 제15항에 있어서, 스페이서들은 비드, 포스트, 리지 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  17. 제13항에 있어서, 변형/응력 감응형 모듈을 지지하는 연성 스프링을 더 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  18. 제13항에 있어서, 유체 공동을 적어도 부분적으로 둘러싸는 밀봉부를 더 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  19. 제13항에 있어서, 변형/응력 감응형 모듈은,
    가요성 기판;
    가요성 캡슐화 층; 및
    가요성 기판과 가요성 캡슐화 층 사이에 위치설정된 OLED 층
    을 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  20. 제19항에 있어서, 가요성 기판은 연장된 테일들을 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  21. 제13항에 있어서, 유체는 뉴톤 유체, 비-뉴톤 유체, 유체 유사 물질 및 연성 겔 중 하나를 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  22. 제13항에 있어서, 저부 층과 유체 공동 사이에 위치설정된 조립체 층을 더 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  23. 제13항에 있어서, 변형/응력 감응형 모듈은 임의의 인접한 디스플레이 스택 층들에 접합되지 않는, 디스플레이 디바이스.
  24. 제13항에 있어서, 유체 공동과 광학적으로 투명한 조립체 층 사이에 위치설정된 터치 센서를 더 포함하는, 디스플레이 디바이스.
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