KR102412623B1 - 유리 기판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본원에는 박막 소자를 제조하기 위한 방법 및/또는 박막 소자의 뒤틀림을 감소시키기 위한 방법이 개시되며, 상기 방법들은 적어도 하나의 금속 필름을 유리 기판의 볼록 표면에 적용하는 단계를 포함하며, 상기 유리 기판은 거의 돔형이다. 본원에 개시된 다른 방법은 유리 시트의 오목부를 결정하는 방법을 포함한다. 그러한 방법은 오목부의 방위를 결정하는 단계 및 유리 시트가 평탄한 표면에 의해 지지되고 중력에 따라 작용할 때 그 유리 시트의 에지 상승의 크기를 측정하는 단계를 포함한다. 또한, 본원에는 이들 방법에 따라 제조된 박막 소자 및 그와 같은 박막 소자를 포함하는 디스플레이 장치들이 개시된다.

Description

유리 기판 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
본 출원은 35 U.S.C.§119 하에 2015년 1월 14일 출원된 미국 가출원 제62/103,411호를 우선권 주장하고 있으며, 상기 특허 문헌의 내용은 참조를 위해 본 발명에 모두 포함된다.
본 개시는 통상 디스플레이 장치용 유리 시트 또는 기판에 관한 것으로, 특히 박막 트랜지스터(TFT)와 같은 박막 소자용 유리 시트 또는 기판 및 이를 포함하는 고해상도 평판 디스플레이 장치에 관한 것이다. 또한 본 개시는 통상 유리 시트의 오목부에 기초한 기준 표면에 대한 유리 시트의 합치성(conformability)을 결정하고 그 유리 시트의 표면 상에 박막 필름의 증착을 용이하게 하기 위해 그 오목부 방향을 식별하기 위한 방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LCD)는 흔히 셀 폰, 랩탑, 전자 태블릿, 텔레비전, 및 컴퓨터 모니터와 같은 다양한 전자 장치에 사용된다. 대형의 고해상도 평면 디스플레이에 대한 요구가 증가함에 따라, 그러한 디스플레이에 사용하기 위한, 예컨대 TFT, 컬러 필터, 또는 다른 디스플레이 요소들을 제조하는데 사용하기 위한 대형의 고품질 유리가 필요하게 되었다. 4K2K 또는 초고화질 디스플레이는 제품 제조 측면에서 고해상도 및 비용 효율성의 균형을 맞추기 위한 해결책을 제시할 수 있다.
4K2K는 4,000 픽셀 정도의 수평 해상도(1.9:1 종횡비에서 업계 표준 4096×21060)를 갖는 디스플레이 장치를 나타내는데 사용된다. 그러나, 이러한 많은 수의 픽셀은 더 많은 저항성 커패시턴스(RC)를 생성할 수 있으며, 이는 그러한 장치의 충전 효율에 영향을 줄 수 있다. RC 지연을 감소시키고 픽셀 충전을 증가시키기 위해, 유리 표면에 증착된 금속 필름의 폭 및/또는 두께를 증가시키는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 도 1에 나타낸 바와 같이, 4K2K 장치에서의 금속 필름의 폭(W2) 및/또는 두께(T2)는 FHD(full high definition) 장치에서의 금속 필름의 폭(w1) 및/또는 두께(t1)보다 상당히 클 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 더 두꺼운 금속층의 증착은 필름 응력에 기인한 뒤틀림(즉, 휨)을 야기할 수 있는데, 이는 박막 소자가 편평한 형상 대신 비-평면형 또는 보울(bowl)-형상을 제공할 수 있다.
또한, 디스플레이 또는 발광 패널과 같은 전자 장치용 유리 시트의 처리는 그러한 장치의 특정 구성요소를 형성하기 위해 시트를 평면 지지체에 합치시키는 것을 필요로 할 수 있다. 유기 발광 다이오드 재료 및 다른 박막 필름과 같은 이들 요소는 통상 시트를 평평하게 하기 위해 시트를 평평한 표면에 진공 척킹(vacuum chucking)하는 것을 포함하는 포토리소그래피 공정을 통해 형성된다. 유리 시트가 평면 지지체에 합치하는 능력은 시트의 고유(예컨대, 무중력) 형상(예컨대, 시트가 중력이 없을 때 갖는 형상)에 좌우된다. 확장 가능한 형상으로 알려진 특정 형상은 평면에 비교적 쉽게 합치할 수 있으며, 합치에 대한 저항은 대부분 시트의 딱딱함의 결과일 수 있다. 반면에, 확장 불가능한 형상은 그렇게 쉽게 평평해지지 않는다. 그래서, 특정 형상은 포토리소그래피 공정에서 어려움을 초래할 수 있다. 보다 중요하게는, 평면 지지체에 대한 형상의 방위는 시트가 합치하는 능력에 영향을 줄 수 있다.
따라서, 상기한 단점들 중 하나 이상을 처리하는 LCD와 같은 대형 평판 디스플레이 장치용 TFT, 예컨대 보다 낮은 비용 및/또는 더 높은 해상도를 갖는 보다 평평한 TFT와 같은 박막 소자를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 다양한 실시예에 있어서, 그와 같은 TFT를 포함하는 LCD 장치는 향상된 사진 품질, 향상된 충전 및/또는 에너지 효율성, 및/또는 향상된 비용 효율성을 제공할 수 있다.
본 개시는 다양한 실시예에들에서 박막 트랜지스터를 제조하고 그리고/또 박막 트랜지스터의 뒤틀림을 감소시키기 위한 방법을 제공하기 위한 것이다.
유리 기판 또는 시트에 박막 트랜지스터와 같은 박막 소자의 제조는 높은 평탄도를 갖는 표면을 필요로 한다. 이는 장치를 생성하기 위한 선택의 방법이 포토리소그래피를 포함하고, 이러한 광학 프로세스에 대한 필드의 깊이가 대개 매우 얕기 때문에 그렇다.
유리 시트가 생성됨에 따라, 유리 시트는 뒤틀림을 얻을 수 있는데, 여기서 유리 시트는 오목함(굴곡)을 나타내어 그 표면에 진공 척킹된 경우에도 그 유리 시트는 지지 기준 표면 상에 완전히 평탄하지 않을 수 있다. 가장 간단한 형상으로서, 이러한 오목부는 기준 표면에 대해 돔형(dome) 또는 기준 표면에 대해 보울형(bowl)으로 나타날 수 있다.
시트가 기준 표면에 대해 돔형로 배향될 때 유리 시트에 의해 달성될 수 있는 평탄도는 유리 시트가 기준 표면에 대해 보울형으로 배향된 경우 달성 가능한 평탄도보다 크다는 것이 밝혀졌다. 이는 '보울'의 에지는 무게가 없고 위쪽으로 휘어질 수 있지만 '돔'의 에지는 기준 표면에 닿아 무게를 지탱하기 때문에 발생한다. 더욱이, 유리 시트가 기준 표면에 대해 보울형으로 배향되고, 시트를 평탄하게 하려는 시도가 있을 때, 시트의 에지는 그 지지 기준 표면으로부터 들어 올려지는 경향이 있다. 이렇게 들어 올리면 유리 시트 아래에 진공 포트가 노출되어 시트를 평탄하게 하는 진공 기능에 영향을 미칠 수 있다. 한편, 유리 시트가 지지 기준 표면에 대해 돔형으로 배향될 때, 진공 척킹은 그 에지를 기준 표면 쪽으로 아래로 컬링(curling)하려는 경향이 있어, 진공 누출을 최소화한다. 따라서, 최대 평탄도를 제공하기 위해, 지지 기준 표면 상의 돔형 위치에 유리 시트를 배향시키는 것은 달성 가능한 평탄도를 최대화하고, 유리 시트 상에 박막 소자를 형성하는 프로세스를 향상시킨다.
일 실시예에 있어서, 박막 소자를 형성하기 위한 유리 시트 준비 방법이 개시되며, 상기 방법은 대향하는 제1측면 및 제2측면을 갖춤과 더불어 오목부를 더 포함하는 유리 시트를 제공하는 단계; 상기 유리 시트를 평탄한 기준 표면 상에 지지하는 단계; 상기 평탄한 기준 표면에 대한 상기 유리 시트의 에지 상승 또는 뒤틀림을 결정하는 단계; 측정된 에지 상승의 크기에 기초하여 유리 시트 오목부의 방위를 결정하는 단계; 및 상기 오목부의 방위를 표시하도록 상기 유리 시트를 마킹하는 단계를 포함한다. 상기 오목부의 방위는 최대 에지 상승을 측정함으로써 결정될 수 있다. 상기 유리 시트의 최대 에지 상승은 유리 시트의 20 mm의 에지 내에서 약 100 ㎛이거나 또는 그보다 작다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 최대 에지 상승은 상기 유리 시트의 5 mm의 에지 내에서 약 100 ㎛이거나 또는 그보다 작다. 상기 오목부의 방위는 평균 에지 상승을 결정함으로써 결정될 수 있다. 상기 마킹은 유리 시트의 코너를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 마킹은 표면 마크 또는 서브-표면 마크를 생성하기 위해 레이저로 상기 유리 시트를 조사하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 유리 시트는 퓨전 다운드로우 공정에 의해 생성된다.
다른 실시예에 있어서, 박막 소자를 형성하는 방법이 개시되며, 상기 방법은 평탄한 기준 표면에 대해 유리 시트가 돔형인 방위로 평탄한 기준 표면 상에 오목부를 포함하는 유리 시트를 지지하는 단계 및 상기 유리 시트의 돔 측 상에 박막 필름 재료를 증착하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 포토리소그래피에 의해 박막 필름 재료의 일부를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 박막 필름 재료는 예컨대 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 오목부를 갖춘 유리 시트를 포함하는 박막 소자가 개시되며, 상기 박막 소자는 상기 유리 시트가 평탄한 기준 표면에 의해 지지될 때 상기 유리 시트의 돔 측 상에 배치된다. 예컨대, 상기 박막 소자는 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 박막 소자는 상기 평탄한 기준 표면 상에 진공 척킹될 때 100 mm보다 큰 에지 상승을 나타내지 않는다.
추가의 방법들은 거의 돔형 프로파일을 갖는 유리 시트 또는 기판의 볼록 표면에 적어도 하나의 금속 필름을 제공하는 단계를 포함한다. 또한 본원에는 이들 방법에 따라 제조된 박막 트랜지스터들 및 그와 같은 박막 트랜지스터들을 포함하는 디스플레이 장치들이 개시된다. 소정의 실시예들에서, 금속 필름은 동, 실리콘, 비정질 실리콘, 폴리실리콘, ITO, IGZO, IZO, ZTO, 산화 아연으로부터 선택된 금속, 다른 금속 산화물과 도핑된 금속 및 그 산화물, 및 그 조합물을 포함할 수 있다. 추가의 실시예들에 따르면, 상기 유리 시트 또는 기판은 약 3 mm보다 작은 두께, 예컨대 약 0.2 mm 내지 약 2 mm, 약 0.3 mm 내지 약 2 mm, 약 0.7 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.0 mm, 또는 약 1.5 mm 내지 약 2.5 mm의 범위, 및 그 사이의 모든 범위 및 하위 범위의 두께를 가질 수 있다. 상기 유리 시트 또는 기판은, 예컨대 알루미노실리케이트, 알칼리-알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 알칼리-보로실리케이트, 알루미노보로실리케이트, 알칼리-알루미노보로실리케이트, 및 다른 적절한 유리로부터 선택될 수 있다. 다양한 실시예들에 있어서, 상기 유리 시트 또는 기판은 투명 또는 거의 투명할 수 있다. "시트" 및 "기판"이라는 용어 및 이들 각각의 복수의 용어는 본 명세서 전체에서 상호 교환적으로 사용되고, 이러한 사용은 본 명세서에 수반된 청구항의 범위를 제한하는 것으로 해석해서는 안된다는 것을 알아야 할 것이다.
상술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 모두 본 발명의 다양한 실시 예를 제시하고 청구범위의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개관 또는 기초를 제공하기 위한 것이다. 수반된 도면은 본 발명을 더 잘 이해할 수 있도록 하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성한다. 그러한 도면은 본 개시의 다양한 실시예를 도시하며, 그 설명과 함께 본 개시의 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.
이하의 도면을 참조할 때 이하의 상세한 설명이 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 FHD 및 4K2K 디스플레이 장치를 위한 예시의 TFT를 나타내고;
도 2는 예시의 디스플레이 장치에서 인장 필름 스트레스(즉, 응력)으로 인한 TFT 뒤틀림을 나타내고;
도 3은 뒤틀린 TFT의 UV 마스킹을 나타내는 도면이고;
도 4a-c는 뒤틀린 TFT의 레지스트 필름 코팅을 나타내는 도면이고;
도 5a-b는 TFT에 대한 뒤틀림 측정을 나타내는 도면이고;
도 6a-b는 예시의 유리 기판에 대한 시트 형상 계측 도구 데이터(예컨대, BON 데이터)를 나타내고;
도 6c-d는 유리 기판 형상의 함수로서 TFT 뒤틀림의 그래픽도이고;
도 7은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 TFT 뒤틀림 감소 도면이고;
도 8은 유리 기판 형상의 함수로서 TFT 뒤틀림의 그래픽도이고;
도 9a-b는 예시의 유리 기판에 대한 시트 형상 계측 도구 데이터(예컨대, BON 데이터)를 나타내고;
도 10a-d는 다양한 예시의 유리 기판에 대한 응력 프로파일 및 돔 형상의 그래픽도이고;
도 11은 다양한 예시의 유리 기판에 대한 응력 프로파일 및 돔 형상의 그래픽도이고;
도 12는 유리 형상의 함수로서 TFT 뒤틀림의 그래픽도이고;
도 13은 유리 시트를 형성하기 위한 예시의 퓨전 다운드로우 장치의 사시도로 나타낸 일부 절단도이고;
도 14는 유기 발광 다이오드 소자를 밀봉하기 위한 레이저 밀봉 공정의 측단면도이고;
도 15는 기준 표면에 대해 상향 오목 또는 돔형 방위인 유리 시트를 나타내는 사시도이고;
도 16은 기준 표면에 대해 하향 오목 또는 보울형 방위인 유리 시트를 나타내는 사시도이고;
도 17은 중력에 의해 기준 표면에 대해 척킹된 돔형 방위의 유리 시트의 에지의 일부 측면도이고;
도 18은 중력에 의해 기준면에 대해 척킹된 보울형 방위의 유리 시트의 에지의 일부 측면도이고;
도 19는 보울형 및 돔형 시트에 대한 시트의 최대 무중력 형상 편차에 따른 유리 시트의 예측된 베어 유리 뒤틀림 또는 에지 상승의 플롯이고;
도 20은 다양한 필름 두께에 대해 시트 상에 증착된 얇은 실리콘 필름에 의해 인가된 인장의 함수로서 예측된 TFT 뒤틀림 또는 에지 상승의 플롯이고;
도 21은 유리 시트의 코너를 제거하여 적절한 지지 방위를 나타내도록 "마킹"되는 유리 시트의 상면도이고;
도 22는 유리 시트의 돔형 측 상에 증착된 박막 필름을 포함하는 돔형 유리 시트의 에지도이며;
도 23a 및 23b는 다양한 시트 두께에 대해 시트 상에 증착된 얇은 실리콘 필름에 의해 인가된 인장의 함수로서 예측된 TFT 뒤틀림 또는 에지 상승의 플롯이다.
본원에는 한정하진 않지만 박막 트랜지스터와 같은 박막 소자를 제조하기 위한 방법 및/또는 박막 소자의 뒤틀림을 감소시키기 위한 방법이 개시되며, 그러한 방법들은 적어도 하나의 금속 필름을 유리 기판의 볼록 표면에 적용하는 단계를 포함하고, 상기 유리 기판은 거의 돔형이다. 또한, 본원에는 이들 방법에 따라 제조된 박막 소자 및 그와 같은 박막 소자를 포함하는 디스플레이 장치들이 개시된다.
평탄한 유리 시트를 제조하는 하나의 비한정 방법은 퓨전 다운드로우 방법에 의한 것이 있으나, 그러한 방법은 한정하지 않고 업드로우, 다운드로우, 슬롯 및 퓨전 다운드로우 공정들을 포함하는 소정의 적절한 유리 시트 제조 공정이 있을 수 있다. 도 13에 나타낸 것과 같은 유리 리본을 형성하기 위한 예시의 퓨전 다운드로우 공정에 있어서, 성형 웨지(20; wedge)는 벽부(24)들에 의해 종방향 측면을 따라 영역을 형성하는 상향 개방된 채널(22)을 포함하며, 상기 벽부는 종방향으로 뻗어 있는 대향된 오버플로우 립(lip) 또는 위어(26; weir)들의 상부에서 종결된다. 그러한 위어(26)들은 웨지 부재(20)의 대향된 외부 성형 표면들과 이어진다. 나타낸 바와 같이, 상기 웨지 부재(20)에는 위어(26)들과 이어지는 한 쌍의 거의 수직인 성형 표면부(28), 및 하부 정점 또는 루트(32)에서 만나는 한 쌍의 하향 경사진 수렴 표면부(30)가 제공된다.
용융 유리(34)는 채널(22)과 통하는 전달 통로(36)에 의해 채널(22) 내로 공급된다. 채널(22) 내로의 공급은 단일 종결되거나, 또는 원할 경우 이중 종결될 수 있다. 한 쌍의 제한 댐(38)은 분리된 개별 스트림으로 오버플로우의 용융 유리(34)를 오버플로우 위어(26)를 넘어 지향시켜, 성형 표면(28, 30) 아래 루트(32)로 지향하도록 채널(22)의 각 단부에 인접한 오버플로우 위어(26)들 위에 제공되며, 쇄선으로 나타낸 상기 개별 스트림들은 상기 루트에서 유리 리본(42)을 형성하기 위해 수렴된다. 풀링 롤(44; Pulling roll)들은 루트(32)의 하류에 위치되어 루트를 떠나는 형성된 유리 리본의 속도를 조절하는데 사용된다.
상기 풀링 롤들은 유리 리본의 두꺼운 바깥쪽 에지들에서 그 유리 리본을 접촉하도록 디자인될 수 있다. 상기 풀링 롤들에 의해 접촉되는 유리 에지부들은 나중에 유리 시트로부터 버려진다. 유리 리본(42)이 장치의 드로잉(drawing)부 아래로 이동함에 따라, 상기 유리 리본은 물리적 치수뿐 아니라 분자 레벨에서도 복잡한 구조적인 변화를 겪게 된다. 예컨대, 성형 웨지의 루트에서 두꺼운 액체 형태에서 약 1/2 밀리미터 또는 그보다 작은 두께의 강성 리본으로의 변경이 기계적 및 화학적 요건을 정밀하게 균형을 유지하도록 신중하게 선택한 온도 필드 또는 프로파일에 의해 달성됨으로써, 액체 또는 점성 상태에서 고체 또는 탄성 상태로의 변형을 달성한다. 탄성 온도 영역 내의 한 지점에서, 순응성 흡착 컵의 사용을 통하는 것과 같이, 로봇(도시하지 않음)이 리본에 고정되고, 그 리본은 로봇 위의 절단선(48)에서 절단되어 유리 시트 또는 유리 판(50)을 형성한다. 이후, 유리 시트(50)는 하류 공정으로 이송하기 위해 로봇(도시하지 않음)에 의해 캐리어 상에 올려진다.
상기 공정들에 의한 것과 같이, 평탄한 유리 시트를 형성하기 위해 유리 제조자들에 의해 사용된 엄격한 제조 제어에도 불구하고, 이들 시트는 완전 평면과 형태가 다를 수 있다. 예컨대, 상기 기술한 퓨전 공정에서, 유리 리본은 이 유리 리본의 에지부만 접촉하는 풀링 롤들에 의해 성형 웨지로부터 드로우됨으로써, 그 유리 리본의 중심부가 뒤틀릴 기회를 제공할 수 있다. 이러한 뒤틀림은 유리 리본의 움직임에 의해, 또는 유리 리본 내에서 나타나는 다양한 열 응력의 상호작용에 의해 야기될 수 있다. 예컨대, 하류의 절단 공정에 의해 유리 리본 내로 유도된 진동은 유리 리본의 점탄성 영역 내로 위쪽으로 전파되고, 유리 시트 내에 고정되어, 탄성 리본의 평탄도의 편차로서 나타날 수 있다. 리본의 폭 및/또는 길이에 따른 온도 변화는 또한 평탄도에서의 편차를 유발할 수 있다. 게다가, 개별 유리 시트가 리본에서 절단될 때 뒤틀림으로써 리본 내에 고정된 응력이 부분적으로 완화되어, 평탄하지 않은 표면을 초래할 수도 있다. 간단히 말해, 리본에서 절단된 유리 시트의 형상은 리본이 점탄성 영역을 통과하는 동안 리본의 물리적 및 열적 이력에 따라 달라지며, 그 이력은 변할 수 있다. 더욱이, 드로우된 리본으로부터 절단된 큰 유리 시트 자신은 다수의 좀더 작은 시트로 절단될 수 있다. 이에 따라 각각의 분할은 응력의 완화 또는 재분배를 제공하여, 이후 형상 변경을 야기할 수 있다. 따라서, 결과의 시트는 보통 평탄한 것으로 간주될 수 있지만, 시트는 그 표면을 걸쳐 가로지르는 밸리(valley) 및/또는 피크(peak)를 나타내어 후속 공정 동안 시트를 평평하게 하는 것을 방해할 수 있다. 그와 같은 응력 및/또는 형상의 변화는 액정 디스플레이 또는 다른 장치들의 제조에 사용된 다양한 박막층과 같은 기판 상에 구성요소의 증착과 같은 치수 안정성에 의존하는 공정에 해로울 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 그러한 시트는 일정한 그리고 공지된 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 그러므로, 유리 시트 또는 기판의 형상이 정확하게 결정될 수 있는 방법이 고안되고, 이렇게 얻어진 정보는 드로우되는 유리 리본의 열적 이력을 수정하는데 사용된다.
예시의 유리 시트 또는 기판들은 한정하진 않지만 알루미노실리케이트, 알칼리-알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 알칼리-보로실리케이트, 알루미노보로실리케이트, 알칼리-알루미노보로실리케이트를 포함하는 박막 소자 기판으로 사용하기 위해 공지기술로 알려진 소정의 유리, 및 다른 적절한 유리를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에 있어서, 그러한 유리 기판 또는 시트는 약 3 mm이거나 또는 그보다 작은 두께, 예컨대 약 0.2 mm 내지 약 2 mm, 약 0.3 mm 내지 약 2 mm, 약 0.7 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.0 mm, 또는 약 1.5 mm 내지 약 2.5 mm 범위의 두께와, 그 사이의 모든 범위 및 하위 범위의 두께를 갖는다. 일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판은 코닝사의 Corning® Gorilla® 유리와 같은 화학적으로 강화된 유리를 포함할 수 있다. 예컨대, 그와 같은 화학적으로 강화된 유리는 그 전체 내용이 참조에 의해 본원에 모두 포함되는 미국 특허 제7,666,511호, 제4,483,700호, 및/또는 제5,674,790호에 제공된다. 코닝사의 Corning® Willow™, Lotus™, 및 Corning® EAGLE XG® 유리들은 또한 다양한 실시예들에서 유리 기판으로서 사용하는데 적합할 수 있다. 추가의 실시예들에 있어서, 유리 기판은 한정하진 않지만 그 전체 내용이 참조에 의해 본원에 모두 포함되는 미국 특허출원 제62/026,264호, 제62/014,382호, 및 제14/090,275호에 따라 제공된 코닝사의 Iris™ 유리와 같은 고투과 유리 및/또는 저-FE 유리를 포함할 수 있다.
다른 양태에 따르면, 상기 유리 시트 또는 기판은 약 100 MPa보다 큰 압축 응력 및 약 10 micron보다 큰 압축 응력의 층의 깊이(DOL), 예컨대 약 500 MPa보다 큰 압축 응력 및 약 20 micron보다 큰 DOL, 또는 약 700 MPa보다 큰 압축 응력 및 약 40 micron보다 큰 DOL을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 유리 기판은 유리의 강도 및/또는 파손 및/또는 긁힘에 대한 내성을 증가시키기 위해, 예컨대 화학적으로 강화 및/또는 열적으로 처리될 수 있다.
본 개시의 비한정 양태에 따르면, 화학적 강화는 이온 교환 공정에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 유리 시트(예컨대, 알루미노실리케이트 유리, 알칼리-알루미노보로실리케이트 유리)는 퓨전 드로잉에 의해 제조된 다음 미리 정해진 시간 주기 동안 용융 소금 욕조 내에 유리 시트를 침지(immersing)함으로써 화학적으로 강화될 수 있다. 유리 시트 내의 또는 유리 시트의 표면 또는 그 근방에서의 이온은, 예컨대 그러한 소금 욕조에서 더 큰 금속 이온들로 교환된다. 상기 용융 소금 욕조의 온도 및 처리 시간 기간은 바뀔 수 있으나, 당업자는 원하는 애플리케이션에 따라 그러한 시간 및 온도를 결정할 수 있다. 비한정의 예로서, 상기 용융 소금 욕조의 온도는 약 430℃ 내지 약 450℃의 범위가 되고, 미리 정해진 시간 기간은 약 4시간 내지 약 8시간의 범위가 될 수 있다.
이론에 구속되길 원하지 않고, 더 큰 이온을 유리에 혼입시키는 것은 표면 근처 영역에서 압축 응력을 생성함으로써 시트를 강화시키는 것으로 여겨진다. 해당 인장 응력은 유리 시트의 중심 영역 내에 유도되어 압축 응력의 균형을 맞춘다. Corning® Gorilla® 유리의 화학적 강화 공정은 비교적 높은 DOL(예컨대, 약 40 micron; 및 심지어 100 micron보다 클 수 있는)에서 비교적 높은 압축 응력(예컨대, 약 700 MPa 내지 약 730 MPa; 및 심지어 800 MPa보다 클 수 있는)을 가질 수 있다. 그와 같은 유리는 높은 유지 강도 및 높은 긁힘 손상에 대한 내성, 높은 내충격성 및/또는 높은 굴곡 강도뿐만 아니라 완전 청결한 표면을 가질 수 있다.
다양한 실시예들에 있어서, 상기 유리 시트 또는 기판은 투명하거나 거의 투명할 수 있다. 본원에 사용한 바와 같은 용어 "투명"은 그 유리 기판이 약 1 mm의 두께에서 스펙트럼의 가시 영역(400-700nm)에서 약 85%보다 큰 투과를 갖는다는 것을 나타내기 위한 것이다. 예를 들어, 예시의 투명 유리 기판은 가시광선 범위에서 약 85%보다 큰 투과율, 예컨대 약 90%보다 큰 투과율, 약 95%보다 큰 투과율, 또는 약 99%보다 큰 투과율과, 그 사이의 모든 범위 및 하위 범위의 투과율을 가질 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 유리 기판은 가시광선 영역에서 약 50%보다 작은 투과율, 예컨대 약 45%보다 작은 투과율, 약 40%보다 작은 투과율, 약 35%보다 작은 투과율, 약 30%보다 작은 투과율, 약 25%보다 작은 투과율, 또는 약 20%보다 작은 투과율과, 그 모든 범위 및 그 사이의 하위 범위의 투과율을 가질 수 있다. 소정의 실시예들에 있어서, 예시의 유리 기판은 자외선(UV) 영역(100-400 nm)에서 약 50%보다 큰 투과율, 예컨대 약 55%보다 큰 투과율, 약 60%보다 큰 투과율, 약 65%보다 큰 투과율, 약 70%보다 큰 투과율, 약 75%보다 큰 투과율, 약 80%보다 큰 투과율, 약 85%보다 큰 투과율, 약 90%보다 큰 투과율, 약 95%보다 큰 투과율, 또는 약 99%보다 큰 투과율과, 그 모든 범위 및 그 사이의 하위 범위의 투과율을 가질 수 있다.
장치 제조자들은 유리 제조자들에 의해 생산된 박막 유리 시트를 받아들여, 디스플레이 패널, 박막 소자(예컨대, 박막 트랜지스터(TFT), 유기 발광 다이오드(OLED), 컬러 필터, 또는 그와 유사한), 또는 고체 상태 조명 패널(예컨대, OLED 조명 패널)과 같은 원하는 장치를 형성하기 위해 그 유리 시트를 더 처리할 수 있다. 예컨대, 도 14에 나타낸 유기 발광 다이오드 소자(70)와 같은 박막 소자의 제조에 있어서, 유기 발광 다이오드(72)는 제1유리 시트(74) 상에 형성된다. 이러한 제1유리 시트는 흔히 백플레인(backplane)이라고 부른다. 상기 유리 시트 또는 기판은 제1표면 및 대향하는 제2표면을 포함할 수 있다. 비한정 예로서, 상기 유리 기판은, 비록 다른 형상 및 구성이 구상될 지라도, 4개의 에지를 갖는 직사각형 또는 정사각형 유리 시트를 포함하며, 본 개시의 범주 내에 속하는 것으로 의도된다. 다양한 실시예들에 따르면, 그러한 유리 기판은 그 유리 기판의 길이 및 폭에 걸쳐 거의 일정한 두께를 가질 수 있다. 예컨대, 그 두께는 그 기판의 길이 및 폭에 걸쳐 약 10% 미만으로, 예컨대 약 5%, 3%, 2%, 또는 1% 미만으로, 그리고 그 모든 범위 및 그 사이의 하위 범위로 변할 수 있다. 유기 발광 재료 외에, 백플레인(74) 상의 그러한 발광 다이오드는 또한 TFT 및/또는 컬러 필터를 포함할 수 있고 그 유기 재료에 전류를 공급하여 그 재료가 조명을 야기하게 하는 전극을 포함할 수 있다. 그러나, 그러한 유기 재료가 습기 및 산소와 같은 다양한 환경 요인에 민감하기 때문에, 그 유기층은 주위 환경과 기밀하게 분리되어야 한다. 따라서, 백플레인(74), 커버 시트 또는 커버 플레이트라 종종 부르는 제2유리 시트 또는 기판(76), 및 상기 백플레인과 커버 시트 사이에 배치된 밀봉(sealing) 재료(78)에 의해 형성된 유리 엔벨로프 내에 밀봉될 수 있다. 접착제의 사용을 포함하여, 백플레인을 커버 플레이트에 연결하기 위한 몇가지 밀봉 방법이 사용될 수 있다. 쉽게 적용하여 사용할 수 있지만, 접착제는 장치가 고장 나기 전에 상업적으로 실행 가능한 수명을 나타내는 것을 보장하기 위해 필요한 낮은 기밀성으로 인해 어려움을 겪는다. 즉, 습기 및/또는 산소가 언젠가는 접착 실(seal)을 관통하여 유기층(들) 및 디스플레이 장치의 열화를 초래할 수 있다.
또 다른 접근방법은 백플레인과 커버 시트간 프릿 실(frit seal)을 형성하는 것이다. 따라서, 유리 프릿 페이스트(frit paste) 밀봉 재료의 라인은 루프 또는 프레임의 형태로 커버 플레이트에 걸쳐 분포될 수 있으며, 이후 프릿된 커버 플레이트는 그 프릿을 커버 플레이트에 부착시키기 위해 가열된다. 다음에, 상기 커버 플레이트(76)는 사이에 위치된 프릿(78; 및 유기 발광 다이오드(72))과 함께 백플레인(74) 상에 위치한다. 그 후, 프릿(78)이 레이저 빔(82)을 방출하는 레이저(80)에 의해 가열됨으로써, 프릿을 부드럽게 하여 백플레인(74)과 커버 플레이트(76) 사이에 허메틱 실(hermetic seal)을 형성한다. 박막 소자(70)가 많은 형태를 취할 수 있으며, 도 14는 단지 하나의 예에 불과하다는 것을 알아야 한다. 예컨대, 상기 박막 소자는 액정 소자(예컨대, 액정 디스플레이), 유기 발광 조명 패널, 또는 종래 공지된 무수한 다른 박막 소자들을 포함할 수 있다. 더욱이, 그러한 소자를 밀봉하는 방식은 애플리케이션에 따라 바뀔 수 있다. 예컨대, 박막 소자는 스퍼터링 또는 증발에 의해 증착된 무기 재료의 층과 같은 순응층으로 밀봉되거나 또는 참조에 의해 그 전체 내용이 본원에 포함되는 계류중인 미국 특허출원 제14/271,797호에 기술된 예시의 레이저 밀봉 또는 용접 기술을 사용하여 밀봉될 수 있다.
디바이스의 제조 공정 동안, 특히 박막 소자를 형성하기 위한 다양한 공정 동안, 일반적으로 정확한 정렬이 요구된다. 통상, 유리 시트는 유리 상에 구성요소를 형성할 때 평탄해야 한다. 예컨대, 백플레인 기판은 종종 처리를 위해 평면 지지 표면이 진공화된다. 박막 소자(예컨대, TFT, 컬러 필터, OLED 등)를 형성하기 위한 포토리소그래피 공정 동안, 유리는 가능한 한 가장 평평한 수평 평면에 유지된다. 예컨대, Gen 7.5 유리 기판(1950 × 2250 mm) 상에 박막 필름을 증착할 수 있는 포토리소그래피 공정을 위한 시스템 초점 심도는 약 20-30 micron이다. 이러한 능력을 달성하기 위해, 포토리소그래피 장비 사용자는 대형 유리 표면을 진공 척킹할 수 있게 하는 척킹 테이블을 채용할 것이다. 그와 같은 테이블의 표면 평탄도는 10 micron보다 훨씬 작을 수 있다.
일반적으로 평면 유리 시트의 평탄도를 특성화하는데 사용된 하나의 메트릭(metric)은 유리의 최대 "뒤틀림"의 척도이다. 즉, 그러한 유리 시트의 표면 상의 다수의 지점들의 거리(또는 편차)는 기준 평면에 따라 결정되며, 그러한 기준으로부터의 거리의 편차는 실제 평면으로부터 시트의 형상의 편차(시트의 "뒤틀림")를 나타낸다. 상기 최대 뒤틀림은 유리 시트 형상의 척도(유리 시트의 평탄도)로 사용될 수 있다.
이제 막 설명한 그러한 뒤틀림 측정은 단지 유리 시트의 지형의 단순한 표시, 및 시트를 평평한 테이블에 대해 진공화함으로써 시트를 평평하게 하는 능력의 지표를 제공한다. 시트 형상이 확장 가능한지의 여부는 고려될 수 있는 또 다른 요소이다. 확장 가능한 표면은 표면의 신장, 압축 또는 찢김 없이 평탄화될 수 있는 표면이다. 확장 가능한 표면은 표면 상의 각도와 거리를 유지하면서 평평한 표면으로 변형될 수 있는 표면이다. 확장 가능한 표면이 평평한 표면으로 변형될 때, 표면에 변형이 유발되지 않는다. 대안으로, 확장 가능한 표면은 그 표면의 신장, 압축, 또는 찢김 없이 평평한 표면으로부터 형성될 수 있는 표면이다. 최대 뒤틀림을 통해 유리 시트를 특성화하는 것은 시트가 평탄하지 않다는 것을 나타내는데 충분할 수 있지만 시트가 주어진 구성에 얼마나 잘 들어맞을지에 대한 척도로서는 부적절할 수 있다.
상기 기술한 바와 같이, 통상의 포토리소그래피 공정에서, 처리될 시트는 시트 아래의 압력을 감소시키는 지지체의 표면에 걸쳐 위치된 진공 포트의 결과에 따라 대기압에 의해 지지체에 대해 강제로 밀어 붙여질 수 있다. 더욱이, 진공이 진공 포트에 인가되면, 그 시트는 지지체에 대해 가압된다. 시트 상에 작용하는 힘이 시트를 지지체 표면에 합치시킬 수 있는 정도는, 특히, 지지체의 표면에 걸친 진공 포트의 분포에 좌우된다. 예컨대, 중심에 위치한 단일의 진공 포트는 지지체의 표면에 걸쳐 그리고 그 시트 아래에 분포된 다수의 진공 포트만큼 효과적이지 않다. 그러나, 그와 같이 분포된 포팅(porting)에서 조차도, 그러한 포트들 사이의 거리가 시트를 적절히 구속하기에는 충분하지 않을 수 있다. 즉, 확장 가능 형상을 갖는 유리 시트의 경우, 만약 그러한 포트들이 시트의 에지와 가장 가까운 진공 포트간 거리가 소정 거리를 초과하도록 지나치게 넓게 이격되면, 그 시트의 에지는 인가된 힘에 의해 시트 내로 유도된 변형의 결과에 따라 상승될 수 있다.
오목부를 포함하고 확장할 수 없는 유리 시트의 경우, 유리 시트 에지들의 그러한 행위(behavior; 즉, 움직임)는 오목부의 방위, 또는 방향을 나타낼 수 있다. 본원에 사용한 바와 같이, "오목부"는 보통 유리 시트의 적어도 일부에서의 돔형 또는 보울형 굴곡을 나타내기 위해 사용된다. 오목부가 돔형 또는 보울형으로 간주되는지의 여부는 기준에 따른 오목부의 방위에 따라 달라진다. 통상, 돔은 '볼록'한 것으로 이해되고, 보울은 '오목'한 것으로 이해된다. 즉, 시트의 한 측에서 본 오목부는 돔과 같이 나타나지만, 반대 측에서 본 경우 보울과 같이 나타날 수 있다(즉, 보울은 엎어 놓은 하향 돔이다). 이러한 개시의 목적을 위해, 그러한 기준은 시트의 비틀림(평면 외 편차)의 측정과 같은 측정과 관련하여 또는 포토리소그래피 공정과 같은 후속 공정 단계에서 사용되는지의 여부에 따라 평면 지지체로 간주될 수 있다. 따라서, 시트(50)는, 도 15 및 9b에 나타낸 바와 같이 볼록한 부분이 기준 표면(84)으로부터 떨어져 있도록 시트가 지지체에 대해 배향될 경우 돔형(상향 오목, 위쪽으로 볼록)이 되고, 도 16 및 9a에 나타낸 바와 같이 볼록한 부분이 기준 표면(84)에 인접하도록 시트가 지지체에 대해 배향될 경우 보울형(하향 오목, 아래쪽으로 볼록)이 될 수 있다. 돔형 유리 시트의 경우, 그 돔 쪽은 시트의 바깥 쪽을 향한다.
도 9a, 9b, 15 및 16의 무중력 형상을 계속 참조하면, 유리 시트 또는 기판은 둥글고 일정한 굴곡을 가질 수 있다. 그러한 돔의 굴곡의 크기는 뒤틀림에 대한 적절한 저항을 달성하기 위한 크기로 원하는데로 변경할 수 있다. 예를 들어, 유리 기판의 주변 영역과 유리 기판의 중심 영역간 높이 차이는 약 0.1 mm 내지 약 20 mm의 범위, 예컨대 약 1 mm 내지 약 19 mm, 약 2 mm 내지 약 15 mm, 약 3 mm 내지 약 12 mm, 약 4 mm 내지 약 11 mm, 약 5 mm 내지 약 10 mm, 약 6 mm 내지 약 9 mm, 또는 약 7 mm 내지 약 8 mm의 범위와, 그 사이의 모든 범위 및 하위 범위를 포함하는 범위일 수 있다. 20 mm까지의 이러한 큰 형상은 기준 표면에 평탄화하기 전의 무중력 형상으로서 이해해야 한다.
또한, 유리 시트 또는 기판은 서로 실질적으로 평행한 두 개의 대향하는 주표면을 포함한다는 것을 알아야 한다. 유리 시트가 기준 표면에 의해 지지될 때, 유리 시트의 한쪽 표면("B")은 기준 표면에 인접하여 그 기준 표면과 접촉하고, 반면 다른 쪽 측면("A")은 기준 표면으로부터 떨어져 그 기준 표면과 접촉하지 않을 것이다. 이하의 설명의 목적을 위해, 그러한 지지체 표면으로부터 떨어져 그 지지체 표면과 접촉하지 않는 시트의 표면은 그 시트의 "A" 측을 나타내고, 반면 지지체 표면과 접촉하는 시트의 표면 또는 측면은 그 시트의 "B" 측을 나타낸다. 달리 말하면, 시트가 지지체에 놓여질 때 시트의 "A" 측이 위를 향하게 되는데, 그 돔 측이 "A" 측이다.
다양한 실시예들에 따르면, 그러한 유리 시트의 A 또는 B 측은 금속 필름(들)의 스트라이프 또는 라인들과 같은 적어도 하나의 금속 필름으로 패턴될 수 있다. 임의의 비한정 실시예들에 있어서, 그러한 금속 필름은 유리 기판의 볼록 표면에 증착될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 금속 필름의 폭 및/또는 두께(T2)는 약 1000 Å 내지 약 10,000 Å의 범위, 예컨대 약 2,000 Å 내지 약 9,000 Å, 약 3,000 Å 내지 약 8,000 Å, 약 4,000 Å 내지 약 7,000 Å, 또는 약 5,000 Å 내지 약 6,000 Å의 범위와, 그 사이의 모든 범위 및 하위 범위일 수 있다. 상기 금속 필름은 예컨대 동, 실리콘, 비정질 실리콘, 폴리실리콘, ITO, IGZO, IZO, ZTO, 산화 아연, 다른 금속 산화물과 도핑된 금속 및 그 산화물, 및 그 조합물과 같은 TFT 또는 다른 박막 소자에 사용하기에 적합한 소정의 금속을 포함할 수 있다.
예컨대, 종래의 공지된 방법에 따라 유리 기판에 증착된 금속 필름이 적용될 수 있다. 예를 들어, 그러한 필름은 1500℃까지의 범위, 예컨대 약 500℃ 내지 약 1250℃, 또는 약 750℃ 내지 약 1000℃ 범위의 상승 온도에서 증착될 수 있으며, 필름 증착 이후, 그 기판은 100℃ 미만의 제2온도, 예컨대 실온으로 냉각될 수 있다. 이후 기판은 더 처리될 수 있는데, 즉 UV 마스크로 처리되고, 레지스트 필름으로 코팅되며, 종래 공지된 다른 적절한 처리가 이루어질 수 있다.
도 3 및 4a-c에 나타낸 바와 같이, 뒤틀림은 PI 광배향 프로세스(도 3) 중 박막 소자의 뒤틀린 영역과 마스크 사이의 접촉으로 인한 UV 마스킹 공정 동안 및/또는 예컨대 상이한 두께에서, TFT의 뒤틀린 영역(도 4a-c)에 비균질적으로 적용된 레지스트 층으로 인한 박막 소자(예컨대, TFT로 나타낸)의 슬릿 코팅 동안과 같은 다양한 처리의 복잡성을 야기할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 뒤틀림은, 예를 들어 제조 공정을 따라 하나 이상의 포인트(예컨대, 레지스트 코터(coater) 공기 부유 테이블)에 설치된 높이 센서를 이용하여, 도 5a-b에 나타낸 바와 같이 2개의 측정 포인트(예컨대, 포인트 2 - 포인트 1)에서 박막 소자의 높이를 뺌으로써 측정될 수 있다. 인가된 금속 필름 응력에 의해 야기된 뒤틀림은 예컨대 실온으로 내리는 동안, 즉 약 250℃에서 약 25℃로 냉각하는 동안 그 필름의 인장에 기인할 수 있다. 금속 필름이 유리 기판보다 더 높은 열팽창계수(CTE)를 가질 수 있기 때문에, 박막 소자가 냉각됨에 따라 그것은 보울-형상을 형성하도록 에지를 위쪽으로 컬링(즉, 둥글게 오그라드는)시키는 금속 필름에서의 인장으로 인해 뒤틀릴 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 필름 응력은 이하의 식 (I)로 표현한 바와 같이 필름 CTE 및 영률의 인자로 표현될 수 있다:
Figure 112017072561126-pct00001
여기서, σf는 필름 응력을 나타내고, αf는 필름 CTE를 나타내고, αg는 유리 CTE를 나타내고, ΔT 는 냉각 동안의 온도 차이(예컨대, 250℃-25℃)를 나타내고, Ef는 필름 비율이며, Vf는 필름 포아송비(Poisson ratio)를 나타낸다.
초기 시트가 평평하고 응력이 인장성이 있다고 가정한 이하의 식 (II) 및 (III)에 따라 필름 두께/응력 및 유리 두께/영률의 함수로서 박막 소자에 대한 뒤틀림이 산출될 수 있다:
Figure 112017072561126-pct00002
여기서, w는 뒤틀림, 예컨대 포인트 1과 2간 높이 차이이고, Lift는 포인트 1과 2간 수평 거리이고, σf는 필름 응력을 나타내고, tf는 필름 두께를 나타내고, Es는 유리 영률을 나타내고, ts는 유리 두께를 나타내고, vs는 유리 포아송비를 나타내고, ρs는 유리의 밀도이며, g는 중력이다. 4K2K TFT에 대한 게이트/신호 금속 필름 두께가 FHD 디스플레이에 대한 것보다 클 수 있기 때문에, TFT에서의 뒤틀림은 스크린 크기가 커짐에 따라 훨씬 더 두드러질 수 있다.
상기 식 (II)의 관점에서, 본 출원인은 예컨대 유리의 CTE를 증가시키고, 유리의 영률을 증가시키고, 유리의 두께를 증가시키며, 유리의 뒤틀림을 감소시키는 것을 포함하여, 뒤틀림(w)을 감소시키거나 없애는 다양한 방법을 연구했다. 뒤틀림에 대한 대응책으로서 유리의 CTE 및 영률의 결과를 결정하기 위해, EAGLE XG® 유리(CTE 32 × 10-7/℃, 영률 74GPa)를 비교 유리(CTE 34 × 10-7/℃, 영률 77 GPa)와 비교했다. 식 (II)에 기초하여, 그러한 비교 유리를 이용하여 형성된 TFT는 EAGLE XG® 유리를 이용하여 만들어진 TFT보다 낮은 뒤틀림을 나타내는 것으로 예측되었다. 그러나, 한 위치(위치 P)에서 EAGLE XG® 유리와 비교한 바 상기 비교 유리에서 실질적으로 비틀림이 증가하는 반면, 또 다른 위치(위치 Q)에서는 반대의 경향이 관찰되었다(도 6c 참조).
유사하게, 뒤틀림에 대한 대응책으로서 유리 두께의 결과를 결정하기 위해, 각기 다른 두께(0.62, 0.63, 0.65 mm)의 EAGLE XG® 유리 기판으로 만들어진 TFT들을 비교했다. 식 (II)에 기초하여, 좀더 두꺼운 유리를 이용하여 형성된 TFT가 좀더 얇은 유리를 이용하여 만들어진 TFT보다 낮은 뒤틀림을 나타내는 것으로 예측되었다. 마지막으로, TFT 뒤틀림에 대한 대응책으로서 베어 유리(bare glass) 뒤틀림의 결과를 결정하기 위해, 다른 베어 뒤틀림(0.02-0.05 mm 범위)을 갖는 EAGLE XG® 유리 기판으로 만들어진 TFT들을 비교했다. 식 (II)에 기초하여, 좀더 낮은 베어 뒤틀림을 갖는 유리를 이용하여 형성된 TFT가 좀더 높은 베어 뒤틀림을 갖는 유리를 이용하여 만들어진 TFT보다 낮은 TFT 뒤틀림을 나타내는 것으로 예측되었다. 그러나, TFT 뒤틀림과 유리 뒤틀림간 강한 상관 관계가 발견되지 않아 다른 요인들이 TFT 뒤틀림에 더 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
본 출원인은 놀랍게도, 박막 소자의 뒤틀림이 유리 시트 형상, 예컨대 본원에서 논의된 바와 같은 돔형 또는 볼록한 유리 기판에 의해 완화될 수 있다는 것을 발견했다. 도 6a-c에 따르면, 비교의 유리 1 및 유리 2는 위치 Q에서 낮은 뒤틀림을 나타내지만, 위치 P에서 더 높은 뒤틀림이 관찰되었다. 시트 형상 계측 도구 데이터(예컨대, BON(Bed of Nail) 데이터)를 사용하여, 위치 P에서 유리 시트의 높이가 양쪽 유리(유리 1 ΔP-Q = 4.6; 유리 2 ΔP-Q = -9.2)의 위치 Q보다 훨씬 높다는 것이 판명되었는데, 즉 위치 P에서의 코너는 약간 상향(오목하게) 굴곡되고 위치 Q에서의 코너는 약간 하향(볼록) 굴곡되었다. 따라서, 이론에 구애됨이 없이, 위치 Q(돔 형상)에서 유리의 "네가티브" 형상은 필름 인장 응력에 의해 야기된 뒤틀림을 없애도록 결정되는 반면, 위치 P(보울 형상)에서 유리의 "포지티브" 형상은 필름 인장 응력에 의해 야기된 뒤틀림을 악화시키도록 결정되었다는 것을 믿는다(도 7 참조). 대량 생산된 EAGLE XG® 유리에 대한 측정 결과에 따르면, 위치 P와 비교하여 위치 Q에서의 뒤틀림이 더 낮다는 것을 확인할 수 있다. 예측 모델링은 또한 도 8에 나타낸 바와 같이 이러한 상관 관계를 확인한다.
중요하게는, 본원에 사용된 유리 "형상"은 "뒤틀림" 또는 "베어 뒤틀림"과 구별된다. 뒤틀림 측정은 전체 시트 뒤틀림 측정(레이저는 설정된 간격의 볼 베어링에 지지된 것과 같은 알려진 평탄 표면으로부터 평면을 벗어난 표면을 측정), 또는 다른 수평 중력 인가 측정과 같은 공지된 방법을 이용하여 이루어질 수 있다. 그러나, 이들 방법은 중력의 영향으로 인해 전체 돔 또는 보울 형상을 정확하게 묘사하거나 나타내지 못한다. 다른 한편으로, 수학적 모델링과 연결된 시트 형상 계측(예컨대, BON) 게이지 및 데이터의 후 처리를 이용하면, 엔지니어 및 과학자가 도 9a-b에 나타낸 바와 같은 고유(예컨대, 무중력(또는 무중력에 가까운))의 시트 형상이라고 하는 것을 볼 수 있게 할 수 있다.
돔 형상을 갖는 유리 기판 또는 시트가 상기 기술한 바와 같은 몇몇 방법을 이용하여 생성될 수 있다. 소정의 실시예에서, 그러한 방법은 돔 굴곡이 거의 일정한 형상 및/또는 크기를 갖는 유리 기판을 생성하는데 유효할 수 있다. 그러한 돔 형상은, 예컨대 유리가 열적 프로파일 및/또는 이력을 조정함으로써 그리고/또 유리 성형 기계 내부에 기계적 힘을 인가함으로써 용융 상태로부터 "경화"됨에 따라 달성될 수 있다. 비한정 예로서, 유리 점탄성 세팅 영역 내의 열적 프로파일은 성형 기계, 예컨대 퓨전 드로우 머신(FDM) 내부의 유리 리본의 형상을 향상시키도록 조절될 수 있다. 추가로, 하나 이상의 접촉 롤러 및/또는 휠을 사용하여 유리 리본을 물리적으로 윤곽성형함으로써 형상을 향상시킬 수 있다. 온라인 및 오프라인 프로세스 측정 및 도구(tool)를 사용하여 성형 및 컨디셔닝 공정 중에 유리 형상을 모니터링할 수 있다. 예컨대, 온라인 도구는 온도 측정을 위한 열전쌍, 유리 형상 모니터링 카메라 및/또는 자외선, 초음파 및 레이저 시트 센서를 포함할 수 있다. 오프라인 도구는 한정하진 않지만 중력에 영향을 받는 응력 및 뒤틀림 측정 도구 뿐만 아니라 무중력 측정 및 예측 도구가 포함된다. 수학적 시뮬레이션은 돔형 유리 기판의 형성을 돕기 위해 사용될 수 있다. 소정의 실시예들에 따르면, 유리 기판의 응력 프로파일의 측정은 도 10a-d에 도시된 바와 같이 원하는 돔 형상이 생성되었는지를 확인하는데 사용될 수 있다. 응력은 도 11에 의해 표시된 바와 같이 돔 크기와 서로 관련될 수 있다. 평탄한 표면에 시트를 수평으로 놓아서 응력을 측정할 때, 더 큰 돔 형상의 굴곡을 가진 시트는 더 높은 인장 응력을 갖는 경향이 있다. 응력장(stress field)은 중력에 의한 시트 형상의 평탄화에 의해 발생될 수 있다.
도 12는 "정상적인" 유리 기판과 비교하여, 돔형 유리 기판은 전체적으로 감소된 박막 소자의 뒤틀림(돔 총 값으로 표시됨)을 효과적으로 제공한다는 것을 더 입증한다. 더욱이, 돔 2 및 3(보다 높은 굴곡)은 돔 1(낮은 굴곡)에 비해 TFT 뒤틀림이 현저히 낮은 것을 나타낸다.
또한, 평탄한 진공 테이블과 같은 지지체 표면에 대해 강제되는 유리 시트의 평탄도는 지지체 표면에 대한 오목부의 방위에 의존한다는 것이 밝혀졌다. 즉, 적용된 동일한 진공 및 지지체 상의 시트의 동일한 일반적인 위치에 대해, 돔형 시트는 볼형 시트보다 평탄하게 될 수 있다. 유한 요소 분석(FEA)은 돔형 시트가 대체로 평탄한 표면과 일치하도록 강제될 때, 시트의 에지가 도 17에 도시된 바와 같이 아래로 컬링됨을 보여주기 위해 사용되었다. 그러나, 보울형 시트가 동일한 일반적인 방식으로 지지될 때, 시트의 에지는 도 18에 나타낸 바와 같이 위쪽으로 유한 거리 "z"로 상승한다. 이후 사용하는 바와 같이, "z"를 "상승"이라고 부를 것이다. 선형 탄성 플레이트(LEP) 이론은 또한 유사한 결과와 함께 굴곡 방위 효과를 분석하는데 사용된다. 도 18에 나타낸 바와 같이, 진공 테이블 상에 하향 오목(보울형) 시트를 평탄하게 만들려고 할 때 생성된 상향 에지 상승은 시트 아래에 진공 누출이 발생하여 하나 이상의 진공 포트와 대기 사이의 직접적인 경로를 허용한다. 즉, 시트(예컨대, 시트(50))는 진공 포트(86)를 덮지 않는다. 이러한 진공 누출은 시트의 추가 평탄화를 방지할 수 있고 시트 상에 박막 소자를 형성하는 능력에 영향을 미칠 수 있다. 명확성을 위해 도 17 및 도 18을 더 설명하기 위해, 이들 도면은 거의 평탄한 매우 얇은 유리 시트에 적용한다. 예컨대, 도 17에서, 그 시트는 너무 크거나 및/또는 유리가 너무 얇아서 자체 무게를 지탱할 수 없으며, 시트 중앙에서 평탄하게 붕괴되어 에지 근처에 작은 상승된 '링'이 남는다. 마찬가지로, 도 18에서, 얇은 에지 영역의 중량만이 기준 표면 위로 상승하도록 대부분의 내부가 평탄해질 때까지 그 시트는 자체 중량을 지지할 수 없다.
도 19는 공지의 무중력 형상(무중력 환경에서 시트가 갖는 형상)을 갖는 모델링된 유리 시트의 행위를 나타낸다. FEA 및 LEP 분석은 중력 하중이 기준 표면에 대해 시트에 가해 졌을 때 밀리미터로 최대 무중력 시트 형상(시트의 최대 수직- 또는 피크-밸리- 편차)이 주어질 때 발생하는 micron 단위의 에지 상승을 예측하는데 사용되었다. 그러한 중력 하중은 지지체에 시트를 배치하는 결과를 시뮬레이션하고 그 중력은 시트를 평탄하게 하는 역할을 한다. 그러한 결과는 수직축에 모델링된 에지 상승 및 하부 또는 수평축을 따라 최대 전체 시트 편차로 플롯되었다.
도 19에는 LEP 또는 FEA 분석에 의해 모델링했을 때 예측된 에지 상승간 양호한 일치가 있다. 커브(100) 및 데이터 포인트(102)는 보울형 시트에 대한 FEA(점선 100) 및 LEP(직사각형 102)의 결과를 나타내고, 반면 커브(102) 및 데이터 포인트(106)는 돔형 시트에 대한 FEA(점선 104) 및 LEP(직사각형 106)의 결과를 나타낸다. 그러한 데이터는 또한 동일한 전체 시트 형상이 주어지면 돔형 유리 시트에 대한 뒤틀림보다 보울형 유리 시트에 대해 상당히 더 많은 에지 상승을 나타낸다.
상기 기술한 에지 상승 결과는 하류 처리 동안 보울형 "A"(위쪽) 측 상에 증착될 수 있는 박막 필름에 의해 악화될 수 있다. 도 20은 증착된 필름(예컨대, 실리콘 필름)이 유리 시트 상에 증착되고 그 필름이 인장 상태에 있을 때 보울 및 돔형 유리 시트의 예측된 에지 상승을 나타낸다. 3개의 필름 두께는 공칭 두께가 약 0.7 mm인 유리 시트에 대해 모델링되었다. 시트가 30 mm의 무중력 뒤틀림(최대 편차)를 갖는다고 가정했다. 그러한 결과는 보울형 시트의 "A" 또는 위쪽 측(각각 4000 옹스트롬(angstrom), 3000 옹스트롬 및 2000 옹스트롬의 두께에서 커브 108, 110 및 112)에 적용되고, 돔형 시트의 "A" 측(각각 4000 옹스트롬, 3000 옹스트롬 및 2000 옹스트롬의 두께에서 커브 114, 116 및 118)에 적용될 때 필름에 대해 결정되었다. 그 결과는 보울형 시트의 에지가 박막 필름에 인장을 가했을 때 상당히 상승하는 반면, 그 필름이 돔형 시트 상에 적용될 때 에지에서 무시할만한 효과가 관찰되었음을 나타낸다. 압축 필름의 경우, 보울 및 돔형 시트 모두의 에지 컬링간 차이는 무시할만하다.
도 23a 및 23b는 다양한 시트 두께에 대한 시트 상에 증착된 얇은 실리콘 필름에 의해 인가된 인장의 함수로서 예측된 TFT 뒤틀림 또는 에지 상승의 플롯이다. 도 23a 및 23b에 따르면, 상기 기술한 에지 상승의 결과는 식 I, II, III에 의해 나타낸 바와 같이 유리 시트의 두께에 의해 영향받을 수 있다. 필름 인장은 평탄한 시트를 좀더 "보울과 같은 형상"으로 만들 것이고, 시트가 이미 보울형인 경우 필름 인장이 이 부분에 추가되어 그 결과는 마치 보울이 가중된 것처럼 보일 것이다. 그러나, 만약 시트가 돔형인 경우, 필름 인장은 보울 결과를 돔에 부가하여 더 작은 돔(즉, 더 평탄한)으로 만든다. 도 23a 및 23b는 도 20에 나타낸 바와 같이 실질적으로 일정한 30mm 굴곡 반경을 갖는 0.7 mm, 0.5 mm, 0.3 mm 및 0.2 mm의 두께의 시트에 대해 필름 인장이 증가함에 따라 필름이 갖는 뒤틀림의 플롯을 나타낸다. 이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 보울 및 돔 모두에서 두께는 감소하고, 뒤틀림은 증가한다. 또한, 두께가 충분히 감소하면 필름 응력이 지배적이고 돔과 보울 모두가 큰 뒤틀림을 보이지만, 그러한 돔의 뒤틀림은 볼의 뒤틀림보다 작을 수 있다는 것을 알 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 유리 시트는 유리 시트 성형 공정을 통해 형성될 수 있다. 그러한 공정은 한정하지 않고 플로트 공정, 업드로우, 다운드로우, 슬롯 및 퓨전 다운드로우 공정을 포함한 소정의 기존 또는 미래의 유리 시트 제조 공정이 될 수 있다.
제1단계에서, 유리 시트는 성형 장치에서 측정 장치로 이송된다. 부분적으로, 액정 디스플레이 장치와 같은 일부 장치의 제조에 사용된 유리 시트는 매우 얇고(약 1 mm 미만, 0.2 mm 또는 0.3 mm 내지 0.5 mm, 0.2 mm 또는 0.3 mm 내지 1 mm미만), 깨지기 쉽기 때문에, 그와 같은 이송은 일반적으로 컴퓨터/프로세서로 제어되는 "로봇"과 같은 자동화된 장비에 의해 수행된다. 로봇은 전 세계 제조 공정을 통해 잘 알려져 있기 때문에, 여기에서는 더 이상 설명하진 않겠지만, 유리 시트 제품, 특히 디스플레이 제품의 후속 제조를 위한 유리 시트 제품의 운송에 대해서는 언급한다. 이와 관련하여, 시트의 표면을 손상시키거나 손상시킬 수 있는 로봇과 유리 시트 사이의 접촉을 최소화하기 위한 모든 노력이 이루어지고 있다. 따라서, 로봇을 유리 시트에 일시적으로 연결하는 방법은 통상 유연한 적응성 있는 흡착 컵, 에어 베어링, 또는 이들의 조합을 포함한다.
다음 단계에셔, 유리 시트는 이 유리 시트의 지형을 결정하기 위해 지지체 표면에 배치된다. 설명의 목적으로 위해 그리고 한정하진 않지만, 그러한 측정 장치는 시트 뒤틀림을 측정할 것이다. 통상의 뒤틀림 측정에서, 시트를 지지하기 위해 크고, 평탄하며, 치수가 안정된 플랫폼으로 구성된 측정 테이블이 사용된다. 적절한 플랫폼으로는 대리석 또는 화강암 판, 또는 금속 블록이 있지만, 돌 판도 적절하다. 그러한 플랫폼은 기존의 진동 격리 레그를 사용하여 추가로 진동 격리될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 광학 거리 측정 장치가 갠트리(gantry)에 부착되어, 그 광학 거리 측정 장치가 플랫폼의 표면에 평행한 평면에서 유리 시트의 표면 위로 움직일 수 있다. 상기 광학 거리 측정 장치는 이 광학 거리 측정 장치와 유리 시트의 표면, 일반적으로 광학 거리 측정 장치를 향하는 표면 사이의 거리를 결정할 수 있다. 차례대로, 상기 갠트리는 유리 시트의 표면에 걸쳐 복수의 지점에 상기 광학 거리 측정 장치를 배치할 수 있어서, 그 광학 거리 측정 장치가 이 광학 거리 측정 장치와 유리 표면 상의 다수의 포인트에 걸친 시트 사이의 거리를 결정할 수 있다. 광학 거리 측정 장치와 유리 시트를 지지하는 플랫폼 표면 사이의 거리가 알려지면, 상기 플랫폼 표면 위의 시트의 측정된 표면의 높이를 쉽게 결정할 수 있다.
통상, 상기 유리 시트는 직사각형이며, 그 유리 시트 상의 측정 위치는 직사각형 격자로 배열될 수 있다. 그러나, 유리 시트의 형상에 따라 다른 배열도 가능하다.
에지 상승이 검출될 수 있도록 하기 위해, 그러한 뒤틀림 측정은 유리 시트의 적어도 약 20 mm의 각각의 에지 내에서, 적어도 약 10 mm의 각각의 에지 내에서, 또는 약 5mm의 각각의 에지 내에서 행해져야 한다. 상기 유리 시트의 에지가 그 유리 시트를 지지하는 기준 표면의 평면 이상으로 미리 정해진 한계보다 큰 에지 상승을 나타내는 경우, 상기 유리 시트는 기준 표면에 대해 보울 형상을 나타내도록 결정될 수 있다. 예컨대, 약 100㎛의 값이 에지 상승에 적합한 한계인 것으로 밝혀졌다. 반대로, 유리 시트의 에지가 미리 결정된 양의 상승보다 작으면, 유리 시트는 기준 표면에 대해 돔 형상을 갖는 것으로 간주될 수 있다.
몇몇 추가의 접근방식이 유리 시트의 오목부를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 상기 기술한 바와 같이, 유리 시트가 보울형이면, 에지는 이 에지 근처의 수평 지지체(기준) 표면을 '상승 시키며', 이러한 상승의 크기는 유리 시트의 굴곡 반경과 연관될 수 있다. z(x, y)가 수평 기준으로부터의 유리 시트 높이인 경우, 에지에 따른 최대 상승(z_max) 및 에지에 따른 평균 상승(z_ave)이 결정된다. z_max 또는 z_ave 중 하나 또는 둘 모두가 각 메트릭(metric)에 대해 미리 결정된 임계값을 초과하면, 에지가 상향으로 상승하고 유리 시트가 기준 표면에 대해 보울 형상을 갖는다고 결론지어 질 수 있다. 상기 미리 결정된 임계값은 유리의 최종 용도, 고객 사양 등에 따라 다르다. 에지가 아래쪽으로 컬링(예컨대, 시트가 돔형 인 경우)된 것으로 판단하기 위해 시트를 뒤집어 다시 측정할 수 있다. 유리 시트가 보울형일 때 최대 상승이 통상 7배 더 크다는 것이 관찰되었다. 요약하면, 에지를 따라 본 최대 상승 또는 에지를 따라 본 평균 상승을 이용하여 유리 시트의 방위를 평가할 수 있다. 유리 시트의 모든 4개의 에지가 100㎛보다 큰 상승을 나타내면, 보울 형상의 굴곡이 식별되었다.
그러한 측정 데이터로부터 적절한 방위 메트릭을 결정하기 위한 또 다른 방법은 에지 또는 그 부근의 시트 형상의 기울기 또는 경사도를 평가하는 것이다. z(x, y)가 수평 기준 표면으로부터의 유리 시트의 높이이고 "x"가 에지에 법선 방향인 경우, 유리 시트 에지에서의 경사도(dz/dx)는 추가의 z_max 및 z_ave로 또는 대안으로 사용될 수도 있다. 그러한 경사도는 각 에지에 대한 최대 경사도 또는 각 에지에 대한 평균 경사도일 수 있다.
상기 기술한 측정 방법들은 그 유리 시트에 단순한 보울 또는 돔 형상을 가정한다. 그러나, 본원에 기술한 방법들은 더 복잡한 시트 형상으로 확장될 수 있다. 예컨대, 이들은 에지가 물결 모양이고, 에지에 따른 굴곡이 오목 및 볼록한(예컨대, 구불구불한) 시트를 포함한다. 이 경우 유리 시트를 뒤집기만 해도 도움이되지 않을 수 있다. 그러한 메트릭(예컨대, 최대 상승, 평균 상승 등)은 유리 시트의 사용 적합성을 평가하거나 유리 시트 제조 공정의 근본 원인을 제거하기 위해 공정 작업을 관리하는 데 사용할 수 있다.
다른 경우, 상기 유리 시트는 오목한 굴곡을 나타내는 일부 에지 및 그렇지 않은 다른 것을 가질 수 있다. 퓨전 공정에 의해 제조된 대형 유리 시트의 제조에 있어서, 유리 시트가 리본으로 드로우되어 절단될 때 두 개의 측면은 수직이고 두 개의 측면은 수평이다. 상기 설명한 메트릭을 사용하여 수직 에지가 일정하게 오목하고 수평 에지가 일정하게 볼록하다면, 유리 시트는 단순히 보울 또는 돔 형상이 아닌 "안장 형상"인 것으로 추정할 수 있다. 이러한 경우, 유리 시트의 굴곡이 유리 시트 제조 공정을 통해 조정되어 유리 시트에 돔형 형상을 달성할 수 있다면, 점진적으로 개선될 수 있다.
접촉 측(즉, 로봇, 측정 지지체 등에 의해 접촉된 측면)에 의해 지지될 때 보울 형상을 나타내는 것으로 결정된 유리 시트는 제조 공정에서 거부될 수 있고, 이는 유리 성형 공정으로 재순환되어 결국 다른 공급 원료로 재용해되는 유리 부스러기가 될 수 있다. 대안으로, 일부 애플리케이션의 경우, 유리 시트를 뒤집어 반대 측면을 위로 향하게 하고, 만약 에지 상승이 허용 한계 내에 있으면 유리 시트가 적절한(상향 오목) 방위를 표시하는 것으로 마킹된다. 뒤집을 때 유리 시트를 사용할 수 있는지의 여부는 최종 사용 요구 조건에 따라 다르다. 한편, 앞서 접촉된 측면에 의해 지지될 때 돔 형상을 나타내도록 결정된 유리 시트는 수용 가능한 유리를 나타내며 하류 처리를 위해 적절히 마킹될 수 있다. 이는 유리 시트의 최종 사용자가 일반적으로 장비(예컨대, 포토 리소그래피 장비)를 제품의 행위(즉, 동작)에 맞게 조정하기 때문에 적합하다. 따라서, 특정 공정 단계의 성공을 극대화하기 위해 적절하게 배향된 제품을 수용하는 것이 중요하지만 제품이 적절한 방위를 표시하도록 마킹되어 있어야 한다.
그러한 마킹 방법 중 하나는 시트(50)의 코너로부터 소량의 재료(50a)를 제거하는 것이며, 그 도면은 도 21에 도시되어 있다. 따라서, 유리 시트가 미리 정해진 방위, 즉 미리 정해진 위치에 위치된 수정된 코너에 위치될 때, 유리 시트의 적절한 표면이 지지되고 오목부는 지지체 표면에 대해 돔 형상이 된다. 레이저로 표면 또는 지표면을 마킹하는 것과 같은 다른 방법도 적절하며 또 사용할 수 있다.
일단 유리 시트의 적절한 방위가 결정되면, 유리 시트는 추가로 처리될 수 있다. 예컨대, 마킹된 방위를 채용함으로써, 유리 시트는 상향 오목(돔) 위치의 척킹 테이블(지지체) 상에 위치되고 시트는 평탄해진다. 예컨대, 테이블의 구멍을 통해 진공을 가하여 유리 시트를 평탄하게 할 수 있다. 다음에, 하나 이상의 박막 필름 재료 층이 유리 시트 상에 증착될 수 있다. 그러한 하나 이상의 박막 필름층은 절연 재료, 유전 재료, 반도체 재료 또는 전도 재료를 포함할 수 있다. 박막 필름 재료는 소정의 적절한 기존의 방법에 의해 증착될 수 있다. 예컨대, 박막 필름층은 증발, 공동 증발 또는 스퍼터링될 수 있다. 도 22는 유리 시트의 상부 "A" 측 상에 배치된 박막 소자(120)를 포함하는 돔형 유리 시트(50)를 나타낸다. 일단 적절한 재료 층이 증착되면, 원하는 장치를 생성하기 위해 포토리소그래피 공정에 의해 그 재료가 제거될 수 있다. 그러한 박막 필름 증착 및 재료 제거는 다수의 단계들을 통해 수행될 수 있다. 이러한 추가의 처리 공정은 추가적인 필름 및 요소를 유리에 증착함으로써 베어 유리를 액정 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 또는 소정의 다른 장치와 같은 장치로 변형시키는 하류의 "오리지널 장비 제조자"에 의해 수행될 수 있다. 통상적으로, 많은 장치들이 단일의 유리 시트 상에 형성된다. 일단 그러한 장치가 형성되면, 이후 그 유리 시트는 도 14의 장치(70)와 같은 개별 장치들로 분리된다.
본원에 개시된 방법들에 따라 준비된 박막 소자(예컨대, TFT, OLED, 컬러 필터 등)들은 기존의 평탄한 유리 기판을 이용하여 준비된 박막 소자에 비해 낮은 뒤틀림을 가질 것이다. 일부 실시예들에서, 본원에 개시된 박막 소자들은 평탄한 유리 기판을 이용하여 유사하게 준비된 박막 소자들에서의 뒤틀림에 비해 적어도 약 20% 적은 뒤틀림, 예컨대 적어도 약 30% 적은, 적어도 약 40% 적은, 적어도 약 50% 적은, 적어도 약 60% 적은, 적어도 약 70% 적은, 적어도 약 80% 적은, 또는 적어도 약 90% 적은 뒤틀림과, 그 사이의 모든 범위 및 하위 범위의 뒤틀림을 가질 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예들에서, 상기 박막 소자의 뒤틀림은 약 1000 micron보다 적은 뒤틀림, 예컨대 약 900 micron보다 적은, 약 800 micron보다 적은, 약 700 micron보다 적은, 약 600 micron보다 적은, 약 500 micron보다 적은, 약 400 micron보다 적은, 약 300 micron보다 적은, 약 200 micron보다 적은, 또는 약 100 micron보다 적은 뒤틀림과, 그 사이의 모든 범위 및 하위 범위의 뒤틀림일 수 있다. 또한, 그와 같은 TFT를 포함하는 LCD와 같은 디스플레이 장치가 본원에 개시되며 향상된 사진 품질, 향상된 충전 및/또는 에너지 효율성, 및/또는 향상된 비용 효율성과 같은 하나 이상의 장점을 제공할 수 있다. 그러나, 본 개시에 따른 박막 소자 및 디스플레이 장치는 상기 개선점 중 하나 이상을 나타내지 않을 수도 있지만, 여전히 본 개시의 범위 내에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
다양한 개시된 실시예는 그 특정 실시예와 관련하여 기술된 특정 특징, 요소 또는 단계들을 포함할 수 있음을 이해해야 할 것이다. 하나의 특정 실시예와 관련하여 기술되었지만, 특정 특징, 요소 또는 단계들은 다양한 도시되지 않은 조합 또는 순열에서 대체 실시예와 상호 교환되거나 결합될 수 있음을 이해해야 할 것이다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "그러한", "하나" 또는 "한"은 "적어도 하나"를 의미하며, 명시적으로 반대로 표시하지 않는 한 "단지 하나"로 제한되어서는 안됨을 이해해야 한다. 따라서, 예컨대, "금속 필름"에 대한 언급은 그 문맥이 다른 것을 나타내지 않는 한 두 개 이상의 금속 필름을 갖는 예를 포함한다. 마찬가지로, "다수"는 "둘 이상"을 의미한다. 이와 같이, "다수의 금속 필름"은 그러한 필름 등이 둘 이상의 필름, 예컨대 3 이상의 필름을 포함한다.
범위는 본원에서 "약" 하나의 특정 값 및/또는 "약" 다른 특정 값으로 표현될 수 있다. 그러한 범위가 표현될 때, 예로는 하나의 특정 값 및/또는 다른 특정 값을 포함한다. 유사하게, 값들이 근사치로 표현될 때, "약"이라는 전제를 사용함으로써, 특정 값이 또 다른 양상을 이룬다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 범위 각각의 끝점은 다른 끝점과 연관시켜 나타내고, 또 다른 끝점과는 독립적으로 나타낼 수 있다는 것을 더 이해해야 할 것이다.
본원에 사용된 용어 "실질적", "실질적으로" 및 그 변형은 기술된 특징이 값 또는 설명과 동일하거나 거의 동일하다는 것을 나타내기 위한 것이다. 예컨대, "실질적으로 평면인" 표면은 평면 또는 대략 평면인 표면을 나타내는 것으로 의도된다. 또한, 위에서 정의된 바와 같이, "실질적으로 유사"는 2개의 값이 동일하거나 거의 동일하다는 것을 나타내는 것으로 의도된다. 일부 실시예에서, "실질적으로 유사"는 서로 약 5% 이내 또는 서로 약 2% 이내와 같이, 서로 약 10% 이내의 값을 나타낼 수 있다.
달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본원에 기재된 소정의 방법은 그 단계들이 특정 순서로 수행될 것을 요구하는 것으로서 해석되는 것은 결코 아니다. 따라서, 방법 청구범위가 그 단계들에 뒤따라야 할 순서를 실제로 암시하지 않거나 또는 단계들이 특정 순서로 제한되어야한다는 것이 청구항 또는 설명에 달리 명시되지 않는 경우, 특정 순서를 유추하는 것은 결코 아니다.
특정 실시예들의 다양한 특징, 요소 또는 단계들이 과도적인 문구 "포함하다"를 사용하여 개시될 수 있지만, 이는 "구성되는" 또는 "본질적으로 구성되는"이라는 과도적인 표현을 사용하여 기술될 수 있는 대안의 실시예가 이들을 포함한다는 것을 암시하는 것이다. 따라서, 예를 들어, A + B + C를 포함하는 장치에 대한 암시된 대안의 실시예는 장치가 A + B + C로 구성된 실시예 및 장치가 본질적으로 A + B + C로 이루어진 실시예를 포함한다.
본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 개시에 대한 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 개시의 사상 및 내용을 포함하는 개시된 실시예들의 수정 조합, 부분 조합 및 변형이 당업자에게 발생할 수 있으므로, 본 개시는 수반된 청구범위 및 그 등가물의 범위 내의 모든 것을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (42)

  1. 박막 소자를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    상기 박막 소자를 형성하기 위해 500℃ 내지 1500℃ 범위의 제1온도에서 적어도 하나의 금속 필름을 유리 기판의 볼록 표면에 증착하는 단계; 및
    상기 박막 소자를 25℃ 내지 100℃ 범위의 제2온도로 냉각하는 단계를 포함하며,
    냉각 후 상기 박막 소자는 1000 micron보다 적은 뒤틀림을 갖고,
    상기 적어도 하나의 금속 필름은 동, 실리콘, 비정질 실리콘, 폴리실리콘, ITO, IGZO, IZO, ZTO, 산화 아연, 다른 금속 산화물과 도핑된 금속 및 그 산화물, 및 그 조합물로부터 선택되는, 박막 소자 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    볼록 표면을 생성하기 위해 유리 성형 공정 동안 유리 기판을 성형하는 단계를 더 포함하는, 박막 소자 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    유리 기판은 돔형 또는 보울형이며, 유리 기판은 0.2 mm 내지 1 mm의 두께를 갖는, 박막 소자 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    적어도 하나의 금속 필름 및 유리 기판은 상기 제1온도 내지 제2온도 범위에 걸쳐 각기 다른 열팽창계수를 갖는, 박막 소자 제조 방법.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 박막 트랜지스터.
  6. 유리 기판 및 상기 유리 기판의 표면 상에 배치된 적어도 하나의 필름을 포함하는 박막 소자로서,
    상기 유리 기판은 알루미노실리케이트, 알칼리-알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 알칼리-보로실리케이트, 알루미노보로실리케이트, 및 알칼리-알루미노보로실리케이트 유리로부터 선택된 유리를 포함하며;
    상기 필름은 실리콘, 비정질 실리콘, 폴리실리콘, ITO, IGZO, IZO, ZTO, 산화 아연, 및 그 조합물로부터 선택되고;
    상기 적어도 하나의 필름은 1,000Å 내지 10,000Å 범위의 두께 또는 1,000Å 내지 10,000Å 범위의 폭으로부터 선택된 적어도 하나의 치수를 갖고;
    상기 박막 소자의 뒤틀림은 200 micron보다 적은, 박막 소자.
  7. 청구항 6에 있어서,
    유리 기판은 0.2 mm 내지 1 mm의 두께를 갖는, 박막 소자.
  8. 청구항 6 또는 7의 박막 소자를 포함하는 디스플레이 장치.
  9. 박막 소자를 형성하는 방법으로서, 상기 방법은:
    평탄한 기준 표면에 대해 유리 시트가 돔형인 방위로 평탄한 기준 표면 상에 오목부를 포함하면서 0.2 mm와 1.0 mm 사이의 두께를 갖는 유리 시트를 지지하는 단계;
    500℃ 내지 1500℃ 범위의 제1온도에서 상기 유리 시트의 돔 측 표면 상에 박막 필름 재료를 증착하는 단계; 및
    상기 박막 필름 재료를 25℃ 내지 100℃ 범위의 제2온도로 냉각하는 단계를 포함하며,
    냉각 후 상기 박막 필름 재료는 1000 micron보다 적은 뒤틀림을 갖는, 박막 소자 형성 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    포토리소그래피에 의해 박막 필름 재료의 일부를 제거하는 단계를 더 포함하는, 박막 소자 형성 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    박막 소자는 박막 트랜지스터, 컬러 필터, 또는 유기 발광 다이오드를 포함하는, 박막 소자 형성 방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    박막 필름 재료는 동, 실리콘, 비정질 실리콘, 폴리실리콘, ITO, IGZO, IZO, ZTO, 산화 아연, 또는 그 조합물을 포함하는, 박막 소자 형성 방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    오목부를 생성하기 위해 유리 성형 공정 동안 유리 시트를 성형하는 단계를 더 포함하는, 박막 소자 형성 방법.
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