KR20120115566A - 보강 구조 모듈 및 제조방법 - Google Patents

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KR20120115566A
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올리 율하
마티 풋코넨
아르토 파칼라
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베네끄 오이
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Abstract

본 발명은 보강 구조 모듈(2) 및 보강 구조 모듈(2)을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 모듈은 기본적으로 평면의 유리 기판(1), 기본적으로 평면의 제 2 기판(3) 및 유리 기판(1)과 제 2 기판(3) 사이에 있는 적어도 하나의 스페이서 요소(5)를 포함한다. 상기 적어도 하나의 스페이서 요소(5)는 유리 기판(1)과 제 2 기판(3)이 두 기판의 가장자리에서 서로 이격되어 있도록 하고, 모듈(2) 내부에서 두 기판 사이에 공간(7)을 한정한다. 상기 모듈은 모듈의 외부 주위로 모듈을 둘러싸는 코팅(9)을 포함한다. 상기 코팅(9)은 모듈의 강도를 증가시키기 위해 모듈의 외부를 향하는 표면들 상에 등각으로 배열된다.

Description

보강 구조 모듈 및 제조방법{Strengthened Structural Module and Method of Fabrication}
본 발명은 막증착 기술 및 디스플레이 기술에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 코팅에 의해 강화되는 유리 기판을 포함하는 모듈 및 이와 같은 모듈을 제조하는 방법에 관한 것이다.
디스플레이, 특히 평판 디스플레이나 터치 패널에 이용되는 많은 구조 모듈은 다양한 목적을 위해 하나 이상의 유리 시트를 필요로 한다. 유리 시트는, 예컨대 이미지를 형성하는 픽셀 매트릭스를 보호하거나, 예컨대 디스플레이나 터치 패널에서 다른 기능적 층들을 위한 기계적 지지부를 제공할 수 있다. 동시에, 재료로서 유리는 가시광에 대한 낮은 흡수율과 같은 뛰어난 광학적 특성을 제공하며, 고품질 디스플레이 및 이들 디스플레이의 터치 패널에 필수적이다.
유리층이 뷰어(viewer)와 디스플레이의 이미지를 형성하는 층 사이에 존재하는 경우, 유리층은 이미지의 품질이 덮고 있는 유리에 의해 손상되지 않도록 하기 위해 광학적으로 가능한 한 균일해야 한다. 하나의 유리층에서 광학적 결함을 최소화하기 위해, 단지 하나의 구조적 및 광학적으로 균일한 유리 시트가 하나의 유리층을 위해 이용되며, 개개의 유리 시트들 어느 것도 층을 형성하도록 함께 결합되지 않는다. 따라서, 이런 균일한 유리 시트의 크기는 당연히 패널의 크기에 상응하며, 시트의 크기는 직경으로 2 인치에서 심지어 100 인치 이상으로 변화할 수 있다.
이미지의 품질을 향상시키고 패널의 무게를 줄이기 위해, 디스플레이에서 이미지를 형성하는 층의 앞면에 위치한 유리 시트는 보통 매우 얇다. 그 결과, 디스플레이에 적합한 패널에 이용되는 유리 시트는 기계적으로 취약하며 파열(rupture)에 대해 낮은 임계치을 갖는다. 따라서, 고품질 경량 디스플레이를 위해, 환경적 외란에 대해 유리 시트의 파괴(fracture)의 임계치나 강도에 대응하는 다른 파라미터가 모듈에서 증가되도록 유리 시트를 통합하는 구조 모듈을 제조할 수 있는 것이 중요하다.
선행기술은 유리 기판, 보통 얇은 유리 시트를 통합하는 디스플레이용 다른 구조 모듈들을 기술한다. 이들 모듈들의 일부는, 예컨대 기계적 견고성 및 특정 설계에 의한 구조의 다른 기계적 특성을 개선시키려고 한다. 예컨대, 미국특허출원공개공보 제2001/0050372호는 그 표면에 합성수지 재료층을 갖는 유리 시트를 포함하는 가요성 기판을 개시한다.
디스플레이의 크기가 증가함에 따라, 디스플레이를 위해 더 큰 강도와 기계적 견고성을 갖는 유리 기판을 통합하는 구조 모듈에 대한 강한 요구가 예전보다 현재 더 존재한다.
본 발명의 목적은 유리 기판을 포함하는 새로운 타입의 보강 구조 모듈을 제공함으로써 상술한 선행기술의 기술적 문제를 해결하고자 함이다.
본 발명에 따른 구조 및 방법은 청구범위에 제시된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 보강 구조 모듈은 기본적으로 평면의 유리 기판, 기본적으로 평면의 제 2 기판 및 유리 기판과 제 2 기판 사이에 있고, 유리 기판의 평면 표면 및 제 2 기판의 평면 표면과 접촉해 있는 적어도 하나의 스페이서 요소를 포함한다. 적어도 하나의 스페이서 요소는 유리 기판과 제 2 기판이 두 기판의 가장자리에서 서로 이격되어 있도록 하고, 모듈 내부에서 두 기판 사이에 공간을 한정한다. 이 모듈은 모듈의 외부 주위로 모듈을 둘러싸는 코팅을 포함하고, 이 코팅은 모듈의 강도를 증가시키기 위해 모듈의 외부를 향하는 표면들인 유리 기판, 제 2 기판 및 적어도 하나의 스페이서 요소 상에 등각으로 배열된다.
본 발명에 따르면, 기본적으로 평면의 유리 기판, 기본적으로 평면의 제 2 기판 및 적어도 하나의 스페이서 요소를 포함하는 보강 구조 모듈을 제조하는 방법으로서, 적어도 하나의 스페이서 요소를 유리 기판과 제 2 기판 사이에, 유리 기판의 평면 표면 및 제 2 기판의 평면 표면과 접촉하도록 배열하는 단계를 포함한다. 상기 적어도 하나의 스페이서 요소는 유리 기판과 제 2 기판이 두 기판의 가장자리에서 서로 이격되어 있도록 하고, 모듈 내부에서 두 기판 사이에 공간을 한정한다. 이 방법은 모듈의 강도를 증가시키기 위해 모듈의 외부를 향하는 표면들인 유리 기판, 제 2 기판 및 적어도 하나의 스페이서 요소 상에 등각으로 모듈의 외부 주위에 모듈을 둘러싸는 코팅을 형성하는 단계를 포함한다.
본 명세서에서는, 달리 언급되지 않으면, 코팅에 대해 "등각의(conformal)" 또는 임의의 이와 유사한 표현은 코팅의 두께가 코팅의 각 지점에서 본질적으로 동일하고 코팅의 표면 프로파일은 하부의 기판의 표면의 특징을 따르는 코팅(coating)으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서는, 달리 언급되지 않으면, 기판에 대해 "평면의(planar)" 또는 임의의 이와 유사한 표현은 두 측방향 치수가 기판의 두께보다 훨씬 더 큰 평면 형태의 기판으로 이해되어야 한다. 따라서, 평면 기판은, 예컨대 살짝 굴곡진 시트일 수 있다.
모듈의 외부 주위에 모듈을 둘러싸는 등각 코팅(conformal coating)을 형성함으로써 모듈의 강도가 크게 증가되었음이 관찰되었다. 증가된 강도는 모듈의 유리 기판뿐만 아니라 완성된 모듈에 대해 휨 강도(flexural strength) 및 와이불 계수(Weibull modulus)에서의 증가를 측정함으로써 관찰되었다. 또한, 적용된 등각 코팅은 모듈 내부의 두 기판 사이 공간으로의 가스의 확산이 감소되도록 구조 모듈의 밀봉을 개선시켰다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 두 기판 사이의 공간은 폐쇄된 공간이다. 유리 기판과 제 2 기판 사이의 공간이 폐쇄되는 경우, 기능성 코팅(functional coating) 또는 공간 내 다른 민감성 성분들(sensitive components)이 외부로부터 효율적으로 밀봉될 수 있다. 이것은, 예컨대 부가 공정 및 최종 적용을 위한 모듈의 조립을 용이하게 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 코팅은 연속적인 박막이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 코팅은 50 나노미터 이하의 두께를 가진다. 심지어 매우 얇은 등각 코팅이 모듈의 상당한 강도를 가져오는데 충분하다는 점이 놀랍게도 관찰되었다. 또한, 박막은 예컨대 더 작은 재료의 소모 및 더 짧은 제조 시간의 면에서 더 두꺼운 코팅보다 나은 경제적 이점을 가진다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제 2 기판은 유리이다. 또한, 제 2 기판으로서 유리를 이용하는 경우, 모듈은 가시광에 대해 기본적으로 투명하게 만들어질 수 있다. 이런 종류의 구조 모듈은 액정 디스플레이에 이용될 수 있다. 또한, 투명한 모듈은 디스플레이에서 픽셀 매트릭스의 전면에 전체적으로 배치되어, 모듈에의 범용성을 가져오며, 예컨대 디스플레이에서 햅틱(haptic) 인터페이스(터치 감지형 패널)를 위해 사용되도록 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 이 방법은 디스플레이 디바이스를 위한 모듈을 제조하는데 사용된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 모듈은 디스플레이 디바이스에 사용된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 모듈은 평판 디스플레이에서의 모듈이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 두 기판 사이의 공간은 액정 디스플레이에 적합한 액정을 포함한다. 본 발명의 구조 모듈은 다른 기능성 층들 및 평판 디스플레이의 동작을 위해 필요한 다른 재료들을 쉽게 수용할 수 있다. 이 모듈은 특히 액정이 모듈 내 공간에서 내장 및 효율적으로 밀봉될 수 있는 평판 액정 디스플레이에 적합하다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 적어도 하나의 스페이서 요소는 공간을 밀봉하여 모듈의 외부에서 모듈의 내부로의 가스 흐름을 방지한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 스페이서 요소의 재료는 에폭시 수지, 탄성중합체(elastomers) 및 유리 프릿(glass frits)으로 구성된 그룹에서 선택된다. 에폭시 수지는 본 발명의 어느 실시예에서 열경화성(thermo-set) 수지 또는 포토셋(photo-set) 수지일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 기본적으로 평면의 유리 기판은 대체로 1.5 밀리미터보다 더 얇다. 1.5㎜ 미만의 평균 두께를 갖는 얇은 유리 시트가 구조 모듈의 유리 기판으로 이용되는 경우, 모듈을 둘러싸는 등각 코팅의 결과로서 모듈의 측정된 강도의 상대적인 증가는 특히 컸다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 코팅을 형성하는 단계는 모듈의 외부를 향하는 표면에 등각으로 연속하는 막을 증착하는 단계를 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 코팅을 형성하는 단계는 적어도 제 1 전구체의 일부가 모듈의 외부를 향하는 표면에 흡착되도록 제 1 전구체를 반응 공간으로 주입한 이후에, 반응 공간을 퍼징(purging)하는 단계 및 적어도 제 2 전구체의 일부가 흡착된 제 1 전구체의 일부와 반응하도록 제 2 전구체를 반응 공간으로 주입한 이후에, 반응 공간을 퍼징하는 단계를 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 코팅을 형성하는 단계는 단원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD)형 공정으로 코팅을 형성하는 단계를 포함한다. 표면에 연속적인 막을 증착하여 구조 모듈의 외부 표면 주위에 등각 코팅을 형성하는 것에 의해, 모듈의 보강 효과는 더 확연하다. 코팅이 ALD형 공정으로 모듈에 증착된 박막인 경우, 등각성이 특히 우수하며 보강 효과가 강조되고, 여기서 막은 자기제한적 표면 반응(self-limiting surface reations)을 통해 주로 성장한다. 또한, 코팅의 우수한 등각성 및 모듈의 보강이 적어도 주입된 전구체의 일부가 모듈의 외부 표면에 흡착되도록 교대로 전구체들을 반응 공간으로 주입하는 것에 기반한 임의의 다른 공정으로 얻어진다.
상술한 본 발명의 실시예는 서로 간의 임의의 결합으로 사용될 수 있다. 몇몇 실시예는 함께 결합되어 본 발명의 또 다른 실시예를 형성할 수 있다. 본 발명에 관한 구조 또는 방법은 상술한 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 내용 중에 포함되어 있다.
하기에서, 본 발명은 첨부도면을 참조하여 예시적인 실시예들과 함께 더 상세히 기술될 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 모듈을 제조하는 방법의 흐름도이다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 모듈의 개략적인 횡단면도이다.
도 2b는 평평한 구조의 평면에 수직인 방향으로 도시된 도 2a에 따른 모듈의 개략적인 횡단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 또 다른 모듈의 개략적인 횡단면도이다.
도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 또 다른 모듈의 개략적인 횡단면도이다.
도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 또 다른 모듈의 개략적인 횡단면도이다.
간소화하기 위해, 반복되는 구성일 경우 참조번호는 하기의 예시적인 실시예들에서 동일하게 유지될 것이다.
하기의 상세한 설명은 당업자가 본 명세서를 기초로 본 발명을 이용할 수 있도록 상세하게 본 발명의 몇몇 실시예들을 개시한다. 많은 단계 또는 구성들은 본 명세서를 기초로 당업자에게 자명하기 때문에, 실시예들의 모든 단계 또는 구성이 상세히 개시된 것은 아니다.
도 1의 방법은 2개의 유리 시트(1, 3)가 2개의 유리 시트(1, 3) 사이의 스페이서 요소(5)를 통해 함께 결합되는 단계 S1로 시작한다. 스페이서 요소(5)는 폐쇄된 공간(7)이 유리 시트(1, 3) 사이에 형성되도록 2개의 유리 시트(1, 3)를 이격시킨다. 이에 따른 구조는 이하에서 예비 모듈이라 하며, 예비 모듈을 둘러싸는 등각 코팅(9)이 없는 도 2a 및 2b에 개략적으로 도시된 구조 모듈(2)과 유사하다. 도 1의 방법에서, 등각 코팅(9)은 모듈의 상부, 하부 및 측면을 포함하는 모듈의 외부를 향하는 표면을 둘러싸는 연속적인 막으로써 예비 모듈의 모든 주변에 증착된다.
등각 코팅(9)을 위한 증착 공정은 예비 모듈을 반응 공간으로 이동(단계 S2)시킴으로써 시작한다. 예비 모듈과 반응 공간이 목표된 증착 온도 및 증착에 적합한 다른 조건에 도달한 후에, 다른 전구체들에 모듈의 표면을 교대로 노출하기 시작하여, ALD형 증착법으로 예비 모듈 주위로 등각의 연속적인 박막을 증착한다.
단원자층 증착법(ALD) 또는 ALD형 방법은 다양한 형태의 기판 위, 심지어 복합 3D(3차원) 구조 위에 균일하고 등각의 막, 예컨대 박막을 증착하기 위한 방법이다. ALD형 방법에서는 적층이 전구체와 코팅되는 표면 사이의 기본적으로 자기제한적 표면 반응을 교대로 반복함으로써 성장된다. 따라서, ALD형 공정의 성장 메카니즘은 보통, 예컨대 반응 챔버 내의 유동의 역학(flow dynamics)에 대해 여러 다른 코팅 방법만큼 민감하지 않다.
ALD형 공정에서는 2 이상의 다른 화학물질(전구체)들이 순차적으로 교대로 반응 공간에 주입되며, 전구체는 표면에, 예컨대 반응 공간 내부의 기판에 흡착한다. 전구체의 순차적이고 교대로의 주입은 보통 (전구체의) 펄싱(pulsing)이라고 한다. 각 전구체 펄스 사이에는 공정에 사용되는 전구체와 반응하지 않는 가스의 흐름이 반응 공간을 통해 주입되는 퍼징(purging) 주기가 있다. 따라서, 보통 캐리어 가스라고 하는 이런 가스는 공정에 사용되는 전구체에 대해서는 비활성이며, 예컨대 잉여 전구체 및 이전 전구체 펄스의 흡착 반응으로부터의 부산물들로부터 반응 공간을 퍼징한다. 또한, 이런 퍼징은 다른 수단에 의해 배열될 수 있다. ALD형 방법의 기본적인 특징은 증착 표면을 순차적으로 전구체 및 본래 증착 표면에서 전구체의 성장 반응에 노출하는 것이다.
ALD형 공정에 의해 막은 전구체 재료를 포함하는 상술한 펄스 및 퍼징 주기를 포함하는 펄싱 시퀀스를 여러 번 반복함으로써 성장될 수 있다. "ALD 사이클"이라고 하는 이런 시퀀스의 반복 횟수는 막의 목표된 두께나 코팅에 의해 결정된다.
선행기술은 ALD형 공정에서 기판의 표면을 서로 다른 전구체에 교대로 노출함으로써 기판에 합성되고 증착될 수 있는 넓은 범위의 재료를 개시한다. 또한, ALD형 공정을 수행하는데 적합한 여러 다른 장치들이 선행기술에 개시된다. 예컨대, 미국특허 6174377은 ALD용 증착 도구를 기술한다. 일반적으로 ALD의 기본에 관한 훌륭한 설명은 "Atomic Layer Epitaxy by T. Suntola et al., Blackie and Son Ltd., Glasgow, 1990"이란 책에 있다.
하기 실시예의 방법을 수행하는데 적합한 공정 도구의 구성은 본 명세서의 관점에서 당업자에게 자명할 것이다. 이 도구는, 예컨대 공정 화학물질을 다루는데 적합한 종래의 ALD 도구일 수 있다. ALD 도구(즉, 반응기)는, 예컨대 참고문헌으로 본 명세서에 포함되어 있는 미국특허 4389973 및 미국특허 4413022에 개시된다. 이런 도구를 다루는 것에 관한 많은 단계들, 가령 기판을 반응 공간으로 운송하는 단계, 반응 공간을 저압으로 펌핑 다운하는 단계 또는 공정이 대기압에서 행해진다면 도구에서 가스 흐름을 조절하는 단계, 기판과 반응 공간을 가열하는 단계 등은 당업자에게 자명할 것이다.
ALD형 공정에서 전구체는 가스 형태로 반응 공간에 적절히 주입된다. 이는 전구체 화학물질 그 자체에 따라 가열되거나 가열되지 않을 수 있는 개별적인 소스 용기에서 전구체를 먼저 기화시킴으로써 실현될 수 있다. 기화된 전구체는, 예컨대 기화된 전구체를 반응 공간으로 운송하기 위한 유로(flow channels)를 구비하는 반응기 도구의 도관을 통해 기화된 전구체를 투여(dosing)함으로써 반응 공간으로 운송될 수 있다. 반응 공간으로의 증기의 제어된 투여는 유로나 다른 유로 제어기에 설치된 밸브에 의해 실현될 수 있다. 이런 밸브는 보통 ALD형 증착에 적합한 시스템에서 펄싱 밸브(pulsing valves)라고 한다. 또한, 반응 공간 내부의 화학물질과 접촉하여 기판을 이동하는 다른 메카니즘을 생각해 낼 수 있다. 하나의 대안으로 기판이 가스 상태의 화학물질이 차지한 영역을 통해 이동하도록 기판의 표면(기화된 화학물질 대신에)을 반응 공간 내부로 이동하도록 하는 것이 있다.
ALD형 증착법에 적합한 일반적인 반응기는 다음의 화학물질을 반응 공간으로 주입하기 전에 반응 공간은 잉여 화학물질 및 반응 부산물로부터 퍼징될 수 있도록 질소나 아르곤과 같은 캐리어 가스를 반응 공간으로 주입하기 위한 시스템을 포함한다. 기화된 전구체의 제어되는 투여와 함께 이런 특징은 반응 공간이나 반응기의 다른 부분에서 서로 다른 전구체들의 현저한 혼합 없이 기판 표면을 전구체에 교대로 노출하는 것을 가능하게 한다. 실제로, 캐리어 가스의 흐름은 보통 증착 공정 전체에 걸쳐 반응 공간을 통해 연속적이며, 단지 다양한 전구체들이 캐리어 가스와 함께 반응 공간으로 교대로 주입된다. 분명히, 반응 공간의 퍼징이 반드시 반응 공간으로부터의 잉여 전구체나 반응 부산물의 완전한 제거를 가져오는 것은 아니며, 이들 또는 다른 재료들의 잔여물이 항상 존재할 수 있다.
예비 모듈이 준비되고 반응 공간으로 보내진 후(상술한 단계 S1 및 S2), 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에서는 단계 S3에 의해 막의 ALD형 성장을 시작한다; 즉, 모듈의 외부를 향하는 예비 모듈의 표면들이 물과 같은 제 1 전구체에 노출된다. 하기 기술되는 적절한 공정 조건에서, 제 1 전구체의 표면에의 노출은 노출된 표면으로 주입된 전구체의 일부의 흡착을 가져온다. 반응 공간의 퍼징 후에, 표면들은 제 2 전구체에 노출(단계 S4)되는데, 이 경우 제 2 전구체는, 예컨대 트리메틸알루미늄(trimethylaluminum, TMA)일 수 있다. 이후에, 물론 반응 공간은 다시 퍼징된다. 이런 제 2 전구체의 일부가 단계 S3에 따른 표면에 차례로 흡착된다.
단계 S4가 뒤따르는 단계 S3은 모든 노출된 표면들, 즉 예비 모듈의 외부를 향하는 표면들 주위에 기본적으로 등각의 적층을 가져온다. 도 1의 실시예에 따르면, 단계 S3 또는 단계 S4에서 전구체로의 증착 표면 각각의 노출은 표면에 대응하는 전구체의 흡착 반응의 결과로서 증착 표면에 추가적인 적층을 가져온다. 따라서, 충분히 많은 횟수를 반복하는 경우, 결국 단계 S3 및 S4는 예비 모듈 주위로 연속적이고 등각의 코팅(9)의 형성을 가져온다. 단계 S3 및 S4의 반복 횟수는 (전구체에) 공정 화학반응에 크게 의존하며, 심지어 단일의 ALD-사이클이 예비 모듈 주위에 연속적이고 등각의 박막(9)을 형성하는데 충분할 수 있다.
예비 모듈에의 등각 코팅(9)의 두께는 도 1의 흐름도에 제시된 대로, 단계 S3 및 S4를 이 순서로 반복함으로써 증가될 수 있다. 등각 코팅(9)의 두께는 목표된 두께에 도달할 때까지 증가되며, 이후 교대 노출이 멈추고 공정이 종료된다. 마침내, 본 발명의 일실시예에 따르면, 도 1의 방법은 도 2a 및 도 2b의 보강 구조 모듈(2)을 가져온다.
증착 공정의 결과로서, 등각의 연속적인 박막은 예비 모듈의 표면에 형성된다. 이런 등각 코팅(9)은 상술한 대로 모듈(2)의 상당한 보강을 제공한다. 또한, 등각 코팅(9)은 모듈(2)의 표면 주위에 뛰어난 두께의 균일성 및 구성의 균일성을 갖는다. ALD형 공정으로 성장된 막의 추가적인 이점은 막의 우수한 등각성 및 고밀도가 모듈 내의 폐쇄된 공간(7)의 밀봉을 강화한다는 것이다.
보강 구조 모듈(2)은 이런 모듈이, 예컨대 다른 타입의 평판 디스플레이 및/또는 터치 스크린을 위한 터치 감지용 패널에 적합하도록 하는 많은 기능적 구성요소를 통합할 수 있기 때문에 여러 가지 방면에 사용될 수 있다. 도 3a 내지 3c는 본 발명의 보강 구조 모듈(2)의 다른 실시예들을 개략적으로 도시한다. 이 실시예들은 보강 구조 모듈(2)의 공간(7)에 다양한 기능성 요소를 통합한다.
도 3a의 보강 구조 모듈(2)은 모듈(2)의 내부(공간(7))를 향하는 각각의 표면인 유리 기판(1) 및 제 2 기판(3)에 투명 전극(11)을 포함한다. 기본적으로 평면인 유리 기판(1)은 이 실시예에서 약간 굴곡이 진다. 이런 종류의 구조 모듈(2)은, 예컨대 제 2 기판(3) 또한 투명한 저항성 터치 패널에 이용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 제 2 기판(3)은 금속박(metallic foil)과 같은 불투명일 수 있다.
도 3b의 보강 구조 모듈(2)은 부가적인 스페이서(13)를 공간(7)에 통합하여 유리 기판과 제 2 기판이 가능한 외부 방해에서 서로 간에 특정한 거리를 유지하도록 보장한다. 이는 예컨대 공간(7)이 액정과 같은 민감한 구성요소를 수용하는 경우의 적용에 유용하다. 실제로, 도 3b의 구조 모듈은 예컨대 액정 디스플레이에 적합하며, 이 경우 보통 제 2 기판(3)은 유리 시트 또는 폴리머와 같은 다른 투명 재료의 시트이다.
도 3c의 보강 구조 모듈(2)은 모듈(2)의 내부(공간(7))를 향하는 각각의 표면인 유리 기판(1) 및 제 2 기판(3)에 투명 전극(11)을 포함한다. 도 3c의 모듈은 모듈의 외부를 향하는 표면에 증착된 등각 코팅(9) 위에 추가적인 등각 코팅(15, 17)을 더 포함한다. 추가적인 등각 코팅은 예컨대 외부환경으로부터 공간(7)의 밀봉을 향상시키는데 이용될 수 있다.
등각 코팅(9)은 예비 모듈에 등각의 막을 형성할 수 있는 임의의 방법에 의해 증착될 수 있다. 심지어 나노 스케일로 등각의 막을 생성하는 ALD에 더하여, 가령 스퍼터링(sputtering), 화학 기상 증착(chemical vapor deposition, CVD), 졸-겔(sol-gel), 딥(dip) 코팅, 펄스형 레이저 증착(pulsed laser deposition, PLD) 또는 SILAR(연속 이온층 흡착 및 반응)(Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction)과 같은 다른 코팅 방법이 이용될 수 있다.
증착 방법, 등각 코팅을 형성하는데 이용되는 전구체 및 공정 파라미터를 적절히 선택하여, 모듈 주위 코팅의 등각성 및 균일성이 더 개선될 수 있다. 하기의 예는 등각 코팅이 어떻게 예비 모듈에 적절히 성장될 수 있는지를 상세히 기술한다.
(예)
등각 코팅은 예비 모듈의 표면에 형성되었다. 예비 모듈은 각각 300 마이크로미터의 두께를 갖는 2개의 유리 시트가 가장자리에서 밀봉 스페이서 요소에 의해 이격되는 구조이다. 시트는 2개의 시트 사이에 있는 스페이서 요소를 통해 결합된다. 기판은 모듈을 둘러싸는 등각 코팅(9)이 없는 도 2에 개략적으로 도시된 구조와 같다. 이들 기판은 (핀란드, Beneq OY에서 이용가능한) P400 ALD 배치 도구(P400 ALD batch tool)의 반응 공간 내부로 먼저 삽입되었다. 기판은 사실상 모듈의 전체 외부 표면이 반응 환경에 노출되도록 반응 공간 내부에 위치되며, 단지 몇몇의 작은 고정구(fixture) 지점들이 각 모듈을 지지한다.
예비 모듈을 ALD 도구로 이송하기 위한 준비 후, ALD 도구의 반응 공간은 저압력으로 펌핑되고, 캐리어 가스의 연속적인 흐름은 약 1 mbar (1 hPa)의 공정 압력을 수행하도록 설정되며, 이후 기판은 공정 온도로 가열되었다. 온도는 6시간의 컴퓨터 제어 가열 기간에 의해 반응 공간 내에서 185℃의 공정 온도로 안정화된다. 이 예에서, 반응 공간을 퍼징하는 상술한 캐리어 가스는 질소(N2)였다. 공정 온도는 열적으로 활성화된 ALD형 성장을 가져오는데 충분하며, 이 예에서는 플라즈마 활성이 이용되지 않았다.
공정 온도에 도달하여 안정화된 후, 도 1의 단계 S3에 따라 제 1 전구체가 반응 공간에 주입되어, 예비 모듈의 표면을 제 1 전구체에 노출시켰다. 캐리어 가스가 잉여의 제 1 전구체 및 반응 부산물로부터 반응 공간을 퍼징하도록 한 후, 상기 결과로 초래된 기판의 표면은 유사하게 단계 S4에서 제 2 전구체에 노출되었다. 이후에, 반응 공간은 다시 퍼징되었다. 단계 S3 및 단계 S4를 구성하는 이런 퍼징 순서는 한 번 수행되었고, 이후 199번 반복되었다. 이후에, 공정이 종료되고 모듈은 반응 공간 및 ALD 도구에서 꺼내졌다.
특정한 전구체로의 기판 표면의 노출은 전구체 화학물질의 반응 공간으로의 흐름을 제어하는 P400 ALD 도구의 펄싱 밸브를 스위칭함으로써 수행되었다. 반응 공간의 퍼징은 전구체의 반응 공간으로의 흐름을 제어하는 밸브를 닫음으로써 수행되었고, 이로써 캐리어 가스의 연속적인 흐름이 반응 공간으로 이어지도록 하였다. 이 예에서 펄싱 시퀀스는 상세하게는 다음과 같다; 물에의 노출 0.6초, 퍼징 1.5초, 트리메틸알루미늄에의 노출 0.4초, 퍼징 2.0초. 이번 시퀀스에서 노출 시간 및 퍼징 시간은 각각 특정 전구체용 특정 펄싱 밸브가 열린 상태에 있는 시간 및 전구체용 펄싱 밸브 모두가 닫힌 상태에 있는 시간을 의미한다.
200의 "ALD 사이클"은 대략 20 나노미터(nm)의 두께를 갖는 알루미늄 산화물의 등각의 막을 가져왔다. 이 막은 큰 표면적에 걸쳐 매우 등각이고 균일한 것으로 측정되었다. 코팅 공정 후, 보강 구조 모듈은 코팅되지 않은 그 밖의 동일한 예비 모듈에 비해, 휨 깨짐(flexural breaking) 강도에서 35%의 증가를 가져옴과 동시에, 와이불 계수에서는 놀라운 70%의 증가가 관찰되었다.
또한, 상기 예에서 상세히 기술된 것과 동일한 테스트가 다른 증착 온도 및 다른 막두께로 수행되었다. 이들 테스트에서, 코팅 두께는 15nm와 50nm 사이에서 변경되었고, 증착 온도는 100℃와 200℃ 사이에서 변경되었다. 그 결과 얻어진 모든 코팅된 모듈은 휨 깨짐 강도 및 와이불 계수에서 상당한 보강을 보여주었다.
상기 예에서 제 1 전구체는 물이고 제 2 전구체는 트리메틸알루미늄(Al2(CH3)6)이나, 다른 전구체가 또한 사용될 수 있다. 본 발명은 특히 상술한 전구체 또는 ALD-방식을 사용하는 것으로 제한되지 않으며, 본 발명의 이점은 또한 당업자에 의해 본 명세서의 관점에서 다른 전구체 및 기판 주위에 등각 코팅을 생성할 수 있는 다른 코팅 방법으로 얻어질 수 있다.
당업자에게 명백한 것처럼, 본 발명은 상기 기술된 예들에 제한되지 않으며, 실시예들은 청구항들의 범위 내에서 자유롭게 변경될 수 있다.

Claims (25)

  1. 기본적으로 평면의 유리 기판(1);
    기본적으로 평면의 제 2 기판(3); 및
    유리 기판(1)과 제 2 기판(3) 사이에 있고, 유리 기판(1)의 평면 표면 및 제 2 기판(3)의 평면 표면과 접촉해 있으며, 유리 기판(1)과 제 2 기판(3)이 두 기판의 가장자리에서 서로 이격되어 있도록 하고, 모듈(2) 내부에서 두 기판 사이에 공간(7)을 한정하는 적어도 하나의 스페이서 요소(5)를 포함하는 보강 구조 모듈(2)로서,
    상기 모듈(2)은 모듈(2)의 외부 주위로 모듈(2)을 둘러싸는 코팅(9)을 포함하고, 상기 코팅(9)은 모듈(2)의 강도를 증가시키기 위해 모듈(2)의 외부를 향하는 표면들인 유리 기판(1), 제 2 기판(3) 및 적어도 하나의 스페이서 요소(5) 상에 등각으로 배열되는 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈(2).
  2. 제 1 항에 있어서,
    두 기판 사이의 상기 공간(7)은 폐쇄된 공간인 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈(2).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 코팅(9)은 연속하는 박막인 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈(2).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 기판(3)은 유리인 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈(2).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모듈(2)은 평판 디스플레이에서의 모듈(2)인 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈(2).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    두 기판 사이의 상기 공간(7)은 액정 디스플레이에 적합한 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈(2).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스페이서 요소(5)는 공간(7)을 밀봉하여 모듈(2)의 외부에서 모듈(2) 내부로의 가스 흐름을 막는 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈(2).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스페이서 요소(5)의 재료는 에폭시 수지, 탄성중합체(elastomers) 및 유리 프릿(glass frits)으로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈(2).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기본적으로 평면의 유리 기판(1)은 대체로 1.5 밀리미터보다 더 얇은 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈(2).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅(9)은 50 나노미터 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈(2).
  11. 기본적으로 평면의 유리 기판(1) 기본적으로 평면의 제 2 기판(3) 및 적어도 하나의 스페이서 요소(5)를 포함하는 보강 구조 모듈(2)을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은 유리 기판(1)과 제 2 기판(3)이 두 기판의 가장자리에서 서로 이격되어 있도록 하고, 모듈(2) 내부에서 두 기판 사이에 공간(7)을 한정하는 적어도 하나의 스페이서 요소(5)를 유리 기판(1)과 제 2 기판(3) 사이에, 유리 기판(1)의 평면 표면 및 제 2 기판(3)의 평면 표면과 접촉하도록 배열하는 단계를 포함하며,
    모듈(2)의 강도를 증가시키기 위해 모듈(2)의 외부를 향하는 표면들인 유리 기판(1), 제 2 기판(3) 및 적어도 하나의 스페이서 요소(5) 상에 등각으로 모듈(2)의 외부 주위에 모듈(2)을 둘러싸는 코팅(9)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    두 기판 사이의 상기 공간(7)은 폐쇄된 공간인 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈의 제조방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 코팅(9)은 연속하는 박막인 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈의 제조방법.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅(9)을 형성하는 단계는 모듈의 외부를 향하는 표면에 등각으로 연속하는 막을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈의 제조방법.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅(9)을 형성하는 단계는:
    - 적어도 제 1 전구체의 일부가 모듈의 외부를 향하는 표면에 흡착되도록 제 1 전구체를 반응 공간으로 주입한 이후에, 반응 공간을 퍼징(purging)하는 단계; 및
    - 적어도 제 2 전구체의 일부가 흡착된 제 1 전구체의 일부와 반응하도록 제 2 전구체를 반응 공간으로 주입한 이후에, 반응 공간을 퍼징하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈의 제조방법.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    코팅을 형성하는 단계는 단원자층 증착(ALD)형 공정으로 코팅(9)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈의 제조방법.
  17. 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 기판(3)은 유리인 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈의 제조방법.
  18. 제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모듈(2)은 평판 디스플레이에서의 모듈인 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈의 제조방법.
  19. 제 11 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    두 기판 사이의 상기 공간(7)은 액정 디스플레이에 적합한 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈의 제조방법.
  20. 제 11 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스페이서 요소(5)는 공간(7)을 밀봉하여 모듈(2)의 외부에서 모듈(2) 내부로의 가스 흐름을 막는 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈의 제조방법.
  21. 제 11 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스페이서 요소(5)의 재료는 에폭시 수지, 탄성중합체 및 유리 프릿으로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈의 제조방법.
  22. 제 11 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기본적으로 평면의 유리 기판(1)은 대체로 1.5 밀리미터보다 더 얇은 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈의 제조방법.
  23. 제 11 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅(9)은 50 나노미터 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈의 제조방법.
  24. 제 11 항에 있어서,
    상기 방법은 디스플레이 장치용 모듈(2)을 제조하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 보강 구조 모듈의 제조방법.
  25. 디스플레이 장치에서 제 1 항의 모듈(2)의 용도.
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