KR20140033352A - 전자 스위칭 디바이스들의 캡슐화된 어레이 - Google Patents

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Abstract

캡슐화 구조에서 캡슐화된 전자 스위칭 디바이스 어레이; 상기 어레이는 상기 어레이와 상기 캡슐화 구조 사이의 하나 또는 그 이상의 기체 포켓에 노출된다.

Description

전자 스위칭 디바이스들의 캡슐화된 어레이{ENCAPSULATED ARRAYS OF ELECTRONIC SWITCHING DEVICES}
본 발명은 전자 스위칭 디바이스들의 캡슐화된 어레이에 관한 것이다.
많은 전자 디바이스들이 전자 스위칭 디바이스들의 어레이를 포함한다.
상기 전자 디바이스의 예들로는 화소 처리된(pixellated) 액정 디스플레이 디바이스들과 화소 처리된 전기 영동 디스플레이(electrophorectic display) 디바이스들이 있다.
상기 전자 스위칭 디바이스들의 어레이들은 유해할 수 있는 수분의 유입에 대응하여 일반적으로 캡슐화된다. 전자 스위칭 디바이스들의 일부 어레이는, 수분 유입에 대해 효과적인 어레이 캡슐화를 적용하여도, 열화에 민감함이 관찰되었다. 상기 열화는 네거티브 문턱 전압 이동현상과 온 전류(on-current) 억제와 같이 저하된 디바이스 성능으로서 관찰되었다.
상기 열화에 덜 민감한 전자 스위칭 디바이스들의 캡슐화된 어레이를 제공하고자 하는 시도가 있었다.
본 발명의 목적은 상기 시도를 달성하는 것이다.
이하 캡슐화 구조 내에 캡슐화된 전자 스위칭 디바이스 어레이를 포함하며, 상기 어레이는 상기 어레이와 상기 캡슐화된 구조 사이의 하나 또는 그 이상의 기체 포켓들에 노출되는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.
일 실시예에서, 상기 어레이는, 상기 어레이를 지지하는 기판을 통해 상기 하나 또는 그 이상의 기체 포켓에 노출된다.
일 실시예에서, 상기 캡슐화된 구조는 지지 구조 및 상기 플라스틱 기판의 적어도 주변부의 하부면과 상기 지지 구조의 상부면의 적어도 주변부 사이에 게재된 캐스킷을 포함하며, 상기 하나 또는 그 이상의 기체 포켓들은 상기 개스킷, 상기 기판의 중앙부 및 상기 지지구조의 중앙부에 의해 정의된다.
일 실시예에서, 상기 하나 또는 그 이상의 지지 구조와 개스킷은, 수분에 비해 산소 기체에 대해 높은 투과성을 나타내는 상기 하나 또는 그 이상의 기체 포켓들에 대한 하나 또는 그 이상의 주입구들을 정의한다.
일 실시예에서, 상기 하나 또는 그 이상의 주입구들 중 적어도 하나는 상기 개스킷과 상기 지지 구조 사이 및/또는 상기 개스킷과 상기 기판 사이의 하나 또는 그 이상의 접점들에 정의된다.
일 실시예에서, 상기 개스킷은 간재(spacer) 및 상기 간재를 상기 플라스틱 기판의 표면과 상기 지지 구조의 표면에 접착하기 위한 점착층들을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 지지 구조는 금속 지지 구조를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 어레이 위에 장착되어 상기 어레이를 통해 동작가능한 디스플레이 모듈을 포함하며, 상기 디스플레이 모듈은 상기 어레이로 확산될 수 있는 유해한 화학종들을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 유해한 화학종들은 휘발성 유기 화학종들을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 어레이는 픽셀 전극들의 어레이 각각에서 전위를 독립적으로 제어하기 위한 능동 매트릭스를 정의한다.
일 실시예에서, 상기 하나 또는 그 이상의 기체 포켓은 하나 또는 그 이상의 공기 포켓들이다.
일 실시예에서, 상기 하나 또는 그 이상의 기체 포켓들은, 상기 어레이 상에, 실질적으로 상기 어레이의 족적 이상의 영역으로 투영한다.
일 실시예에서, 상기 어레이의 각 전자 스위칭 디바이스는 디스플레이 디바이스의 픽셀 각각과 상관되며; 그리고 상기 하나 또는 그 이상의 기체 포켓들은 적어도 1.4 밀리리터의 픽셀 각각에 대한 공기 용적을 각각 정의한다.
또한, 캡슐화 구조 내에 전자 스위칭 디바이스 어레이를 캡슐화하는 단계와, 동시에 상기 어레이를 상기 어레이와 상기 캡슐화 구조 사이의 하나 또는 그 이상의 기체 포켓들에 의도적으로 노출시키는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
또한, 전자 디바이스가 제공되며, 상기 전자 디바이스는, 유해한 화학종들을, 비활성화 또는 소멸시켜, 상기 화학종들을 조절하는 수단, 또는 상기 디바이스의 화학적 감응성 층들과 접촉하는 유해한 화학종들의 개수를 줄이는 타 수단을 포함한다.
도 1은 TFT 어레이를 위한 탑-게이트 아키텍처(top-gate architecture)의 일 예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스의 일 예를 도시한다.
도 3은 도 2의 디바이스에 사용된 개스킷의 형상을 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디바이스의 일 예를 도시한다.
본 발명의 이해를 돕기 위해, 이하 본 발명의 특정 실시예가 단지 예로써 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 탑 게이트 박막 트랜지스터(thin-film-transistor: TFT)의 2차원 어레이의 예에 대한 기본 아키텍처의 일 예를 도시한다. 플라스틱 기판(2) 상의 패터닝된 도전층(3)은 소스-드레인 전극 쌍들(도 1에는 단 한 쌍만 도시됨)과 상기 소스 전극들을 어드레스하기 위한 배선들(도 1에는 미도시)을 정의한다. 패터닝 또는 비패터닝된 반도전성 채널 물질층(4)은 각각의 소스와 드레인 전극 쌍(3) 간의 반도전성 채널(도 1에만 하나 도시됨)을 정의한다. 하나 또는 그 이상의 절연 물질 층들(5)은 상기 반도전성 채널들 위로 게이트 유전체 영역들을 정의한다. 상측 패터닝된 도전층(6)은 상기 어레이에서 각 트랜지스터들의 라인을 위한 게이트 전극들(도 1에만 도시됨)로서 각각 기능하는 게이트 라인들의 어레이를 정의한다. 하나 또는 그 이상의 절연물질 층들(7)은 상기 게이트 라인들을 그 위에 적층되는 픽셀 전극들(미도시)로부터 절연하며, 상기 픽셀 전극들은 각각 도전성 층간 커넥터(미도시)에 의해 각 드레인 전극에 연결된다.
도 2 및 3을 참조하면, 상기와 같은 TFT 어레이는, 상기 픽셀 전극들의 어레이 상에 장착되는 (LCD 또는 전기영동 디스플레이와 같은) 전방평면 디스플레이 미디어(frontplane display media)(13)를 제어하기 위한 능동 매트릭스 후방평면(active matrix backplane)(12)을 제공하는데 사용될 수 있다. 상술한 유형의 능동 매트릭스 후방평면(12)은 금속 박판 또는 플라스틱판, 또는 개스킷(10)을 통한 수분에 대해 실질적으로 불투수성인 임의의 타 물질층(이하 중간프레임(8)으로 칭함) 상에 적층된다. 중간프레임(8)은 상기 개스킷(10)에 의해 정의되는 표면 형태에 따라 변형되지 않도록 충분히 단단하며, 따라서 상기 중간프레임(8)과 상기 후방평면(12) 사이에 틈을 정의한다.
개스킷(10)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET)의 단일 성분 필름, 또는 세라믹/PET 필름과 같은 다중성분 필름과 같은 실질적으로 불투수성인 물질의 코어 필름을 포함한다. 상기 개스킷(10)은 후방평면(12)과 중간프레임(8) 상에 감압 접착제의 각 층들에 의해 적층된다.
상기 개스킷(10)은, 상기 후방평면(12) 상에 형성된 TFT 어레이의 족적(footprint)에 실질적으로 대응하는 x-y 차원을 갖는 중앙 윈도(16)를 정의하는 도 5에 도시된 액자형상(picture frame-shape)을 갖는다. 개스킷(10)의 바디(17)는 중간프레임(8)의 외곽부와 후방평면(12)의 외곽부, 즉, 상기 TFT 어레이의 족적과 중첩하지 않는 후방평면(12)의 족적부 사이에 게재된다. 개스킷(10)을 통한 중간프레임(8)의 후방평면(12)에의 적층은 통상의 공기압에서 수행되며, 따라서 상기 후방평면(12), 개스킷(10) 및 중간프레임(8)에 의해 정의되는 상기 틈은 상기 TFT 어레이와 상기 캡슐화 구조 사이에 공기 포켓을 제공한다.
개스킷(10)과 중간프레임(8)은 공동으로, 습한 외부 환경으로부터 상기 능동 매트릭스 후방평면(12)을 보호하기 위해 충분한 수분 밀폐를 제공한다.
상술한 설계에 따르면 상기 TFT 어레이 내부에 기체 또는 휘발성 화학종들(species) (예를 들면, 상기 어레이를 제조하기 위해 이용된 공정의 결과로 상기 TFT 어레이에 내재된 화학종들, 또는 상부 적층들로부터 상기 TFT 어레이로 이동할 수 있었던 화학종들, 또는 외부 환경으로부터 상기 TFT 어레이로 유입될 수 있었던 화학종들)이 상기 후방평면(12) 뒤로 자유롭게 이동할 수 있도록 한다.
도 4를 참조하면, 동종의 효과를 획득하기 위한 대안적 방법으로 상기 중간프레임 상부 면에 예를 들면 400 마이크론 깊이의 함몰 패턴(20)을 정의하고, 이어서 상기 후방평면(12)을, 상기 중간프레임(8)의 주변부에 (중간프레임과 상기 후방평면(12)에 상기 개스킷을 적층하는 실시예 도 2에서 사용된 종류의) 감압 접착제를 사용하여 상기 중간프레임(8)에 적층한다.
상기 함몰 패턴은, 예를 들면, 상기 후방 평면의 각 픽셀에 대해 각각 함몰을 갖는, 평면이 각각 둥근 개별 평저(flat-bottomed) 함몰들의 어레이를 포함할 수 있다. 대안으로, 상기 함몰 패턴은, 상기 후방평면의 각 픽셀에 대해 각각 교차점을 갖는, 교차 직교 홈(intersecting orthogonal groove)들의 어레이를 포함할 수 있다. 상기 함몰 패턴은 기계적 밀링(mechanical milling), 또는 화학적 에칭에 의해 정의될 수 있다. 중간프레임(8)에 대한 요구조건들은 도 2의 실시예에 대한 것과 동일하다; 낮은 수중기 투과성 비율(water vapour transmission rate: WVTR)을 가져야 한다. 적절한 물질의 예는 알루미늄이다. 중간프레임(8)은 상기 중간프레임의 주변부에서 점착씰(adhesive seal)(18)의 파손을 야기하는 휨을 방지하기 위해 충분히 단단하다.
상기 후방평면의 각 픽셀 기저 공기의 용적이 증가, 즉 각 픽셀로 인입 가능한 공기의 용적이 증가함에 따라 상기 TFT 어레이의 열화 감소가 증가하는 것이 알려져 있다. 일 예에 따르면, 상기 중간프레임(8)과 후방평면(12) 및/또는 상기 중간프레임(8)의 상부 면에 정의된 상기 함몰들 사이의 상기 틈은 상기 후방평면(12)의 각 픽셀 아래에 각각 1.4 밀리리터(1.4 x 10-6m3) 또는 그 이상의 공기 용적을 제공한다.
상기 유형의 설계에 따라 실측된 TFT 어레이의 열화 감소는, 잠재적으로 유해한 화학종들에 대한 저장소 또는 하우징을 제공하고, 상기 잠재적으로 유해한 화학종들이 상기 TFT 어레이를 정의하는 적층들로부터 이탈하도록 하여, 상기 화학종들의 상기 TFT 어레이와 상기 디바이스 성능에 대한 상기 화학종들의 유해한 영향을 줄이는, 상기 공기 포켓(14)으로부터 유발되는 것으로 판단된다.
상기 개스킷과 후방평면(12)과 중간프레임(8) 사이의 (또는 도 4의 실시예에서 상기 중간프레임(8)과 후방평면 사이의) 점착 접점들(adhesive interfaces)(9, 11)은 수분을 제외한 일부 공기 화학종들에 대해 투과성이지만, 상기 공기 화학종들(19)의 상기 공기 포켓(14) 내부로의 선택적 유입 (즉, 수분을 동반하지 않은)은 잠재적 유해 화학종들(18)의 열화 효과를 최소한 일부 상쇄한다는 관점에서 유익한 것으로 판단된다.
상술한 설계는 따라서 수분이 아닌 유익한 공기 화학종들(19)이, 수분에 대한 상기 TFT 어레이의 보호를 포기하지 않고, 외부환경으로부터 상기 TFT 어레이를 정의하는 적층들로 이동하는 것을 허용한다. 예를 들어, 기체 산소는 일부 잠재적 유해 화학종들에 대한 상쇄 능력을 갖는 것으로 판단되는 공기 화학종들 중 하나이다.
상술한 기술이 특히 유용한 디바이스의 일 예는, 특히 화학적 감응성이 있을 수 있는, 하나 또는 그 이상의 유기 중합체 층들을 포함하는 적층에 의해 정의되는 TFT 어레이를 포함하는 디바이스들에 있다. 유기 중합체 디바이스의 공정 중, 유기 중합체들에 잠재적으로 유해한 오염물 또는 불순물들이 다양한 공정 단계의 결과로서 상기 TFT 어레이 내부에 불가피하게 잔재할 수 있다. 예를 들어, 상기 공정은 유기 반도체층 내부에 캐리어 트랩(carrier traps)을 형성하는 오염물/불순물들을 남길 수 있다. 캐리어 트랩은, 전자/홀 쌍이 완성될 때까지 전자 또는 홀을 가두고 억지하는 영역이다. 캐리어 트랩은 바람직하지 않은 접촉 저항의 증가를 야기할 수 있어, 이에 따라 바람직하지 않게 반도체/유전체 접점으로의 전하 주입의 장애를 더 증가시킬 수 있다. 따라서 트랜지스터 디바이스의 온 전류를 제한하는 부정적 효과가 있을 수 있다. 또한 디스플레이 디바이스에서 트랜지스터와 상관된 픽셀 커패시터의 적절한 충전 성능에 영향을 미치고, 이에 따라 화소 처리된 디스플레이 미디어의 각 픽셀을 구동하는 트랜지스터의 성능에 부정적 영향을 더 미친다.
유기 중합체 층들에 잠재적으로 유해한 화학종들이 TFT 어레이에서 당면할 수 있는 서로 다른 다양한 방식이 있다.
디바이스의 유기 중합체층들을 손상할 수 있는 잔여 화학종들이 불가피하게 잔재하는 부작용을 갖는 제조 공정의 일 예로, TFT어레이를 정의하는 하나 또는 그 이상의 적층들을 적층하기 위해 용매를 사용하는 용매 공정 기법이 있다. 상기 제조 공정에서 사용되는 용매들은 상기 적층 내에, 예를 들면, 적층들이 충분히 건조 또는 경화되지 않은 영역에 잔여할 수 있다. 상기 디바이스의 층들을 적층하는 이어지는 공정은, 상기 용매 잔여물이 상기 층들 내부에서 효과적으로 밀폐되는 결과를 야기한다. 유기 중합체층들에 위협적인 용매들의 예로는 메틸 에틸 케톤(Methyl Ethyl Ketones: MEK)과 엔메틸프롤리돈(N-Methylpyrrolidone: NMP)이 있다. 또한, 층단(steps)을 세척하기 위해 사용된 물이 또한 디바이스의 상기 적층들 내부에 억지될 수 있어, 유기 중합체층들에 또 다른 잠재적 열화 원이 된다.
감응성있는 유기 중합체층들 상의 하나 또는 그 이상의 적층들에서 기인하는 유해한 화학종들이 있는 경우라도, 상기 유해한 화학종들은 다중 적층을 통해 소멸된다. 휘발성 또는 반응성 화학종들을 포함하는 다중 적층의 타 층들을 갖는, 특정 유기 중합체 층들과 같은, 화학 감응성 층들의 조합은 따라서, 상기 반응성 또는 휘발성 화학종들이 상기 다중 적층의 층들 사이로 이동함에 따라, 상기 다중 적층의 화학적 감응성 층들에 열화 위험을 야기할 수 있다. 유해한 화학종들은, 예를 들어, 이온성 화학종들일 수 있다. 상기 잠재적 유해 이온성 화학종들의 예들은 CL-와 H+ 이온들을 포함한다.
높은 공정 온도는 오염물이 TFT 어레이를 정의하는 적층들을 통해 이동할 위험성을 증가시킬 수 있다. 상기 오염물들이 극성 분자들로 구성되면, 반도체/유전체 접점 상에서 반대 극성으로 충전된 영역들과 결합할 수 있는 위험이 있으며, 따라서 접촉 저항을 증가시킨다.
유기 TFT 어레이의 감응성 유기 중합체층들에 잠재적으로 유해한 화학종들의 타 근원은 상기 TFT 어레이 상에 형성되는 상기 전방평면 디스플레이 미디어(13) 내부에서 기원하고 상기 TFT 어레이로 이동하는 이동 화학종들일 수 있다.
상술된 각각의 개별적인 특징들과 둘 또는 그 이상의 상기 특징들의 임의의 조합은, 상기 특징들 또는 그 조합들이 기술 분야의 당업자의 공통되는 일반적 지식에 따라 전체로서 본 명세서에 기초하여 도출될 수 있는 한, 상기 특징들 또는 그 조합이 여기 개시된 임의의 문제점들을 해결하는지 여부와 무관하게, 청구항의 범위를 한정하지 않으며 여기 별개로 개시된다. 본 발명의 양상은 임의의 상기 개별적 특징들 또는 그 조합으로 구성될 수 있다. 상술한 기술을 고려하여 기술 분야의 당업자가 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형을 도출할 수 있음은 명백할 것이다.

Claims (14)

  1. 캡슐화 구조 내에 캡슐화된 전자 스위칭 디바이스 어레이;를 포함하며,
    상기 어레이는 상기 어레이와 상기 캡슐화된 구조 사이의 하나 또는 그 이상의 기체 포켓들에 노출되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 어레이는, 상기 어레이를 지지하는 기판을 통해 상기 하나 또는 그 이상의 기체 포켓에 노출되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 캡슐화된 구조는 지지 구조 및 상기 플라스틱 기판의 적어도 주변부의 하부면과 상기 지지 구조의 상부면의 적어도 주변부 사이에 게재된 캐스킷을 포함하며, 상기 하나 또는 그 이상의 기체 포켓들은 상기 개스킷, 상기 기판의 중앙부 및 상기 지지구조의 중앙부에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 지지 구조와 개스킷은, 수분에 비해 산소 기체에 대해 높은 투과성을 나타내는 상기 하나 또는 그 이상의 기체 포켓들에 대한 하나 또는 그 이상의 주입구들을 정의하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 주입구들 중 적어도 하나는 상기 개스킷과 상기 지지 구조 사이 및/또는 상기 개스킷과 상기 기판 사이의 하나 또는 그 이상의 접점들에 정의되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개스킷은 간재(spacer) 및 상기 간재를 상기 플라스틱 기판의 표면과 상기 지지 구조의 표면에 접착하기 위한 점착층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 3항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 구조는 금속 지지 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 어레이 위에 장착되어 상기 어레이를 통해 동작가능한 디스플레이 모듈을 포함하며, 상기 디스플레이 모듈은 상기 어레이로 확산될 수 있는 유해한 화학종들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 유해한 화학종들은 휘발성 유기 화학종들을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 어레이는 픽셀 전극들의 어레이 각각에서 전위를 독립적으로 제어하기 위한 능동 매트릭스를 정의하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 기체 포켓은 하나 또는 그 이상의 공기 포켓들인 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 기체 포켓들은, 상기 어레이 상에, 실질적으로 상기 어레이의 족적 이상의 영역을 투영하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 어레이의 각 전자 스위칭 디바이스는 디스플레이 디바이스의 픽셀 각각과 상관되며; 그리고 상기 하나 또는 그 이상의 기체 포켓들은 적어도 1.4 밀리리터의 픽셀 각각에 대한 공기 용적을 각각 정의하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 캡슐화 구조 내에 전자 스위칭 디바이스 어레이를 캡슐화하는 단계와, 동시에 상기 어레이를 상기 어레이와 상기 캡슐화 구조 사이의 하나 또는 그 이상의 기체 포켓들에 의도적으로 노출시키는 단계를 포함하는 방법.
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