KR20170046730A - 기판-없는 플렉시블 디스플레이 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

기판-없는 플렉시블 디스플레이 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

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KR20170046730A
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Abstract

기판-없는 디스플레이 디바이스가 개시된다. 기판-없는 디스플레이 디바이스는 배리어 스택을 포함한다. 배리어 스택은 복수의 무기 배리어 막들 및 복수의 폴리머 막들을 포함한다. 무기 배리어 막들 및 폴리머 막들은 교번하여 배치된다. 기판-없는 디스플레이 디바이스는 배리어 스택 상에 배치된 TFT(thin-film-transistor) 디바이스 층; TFT 디바이스 층 상에 배치된 디스플레이 매체 층, 및 디스플레이 매체 층 상에 배치된 캡슐화 층을 더 포함한다.

Description

기판-없는 플렉시블 디스플레이 및 이를 제조하는 방법{SUBSTRATE-LESS FLEXIBLE DISPLAY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
[0001] 예시적인 실시예들은 디스플레이 디바이스, 특히 기판없는 플렉시블 디스플레이 디바이스와 이를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
[0002] 플렉시블 디스플레이는 디스플레이 산업에서 차세대 정보 디스플레이 기술로서 고려되어 왔다. 특히, 플렉시블 AMOLED(active-matrix organic light-emitting diode) 디스플레이는 스마트폰들, 지능형 홈 시스템들, 웨어러블 전자 디바이스들 등과 같은 응용들에서 많은 관심을 끌었다.
[0003] 액티브 매트릭스로 사용되는 TFT(Thin-film transistor) 디바이스들은 습기가 디바이스 층내로 침투하는 경우에 열화될 수 있다. 예컨대, 습기는 TFT 디바이스의 특성들이 설계 범위로부터 벗어나게 하여, 기능불량 디바이스를 초래할 수 있다. 게다가, OLED(organic light-emitting diode) 디바이스들은 습기 및 산소에 매우 민감하다. 예컨대, OLED 재료들이 습기에 노출될 경우에는, OLED 디바이스의 발광이 열화될 수 있다. OLED 디바이스의 매우 반응적이면서 낮은 일함수의 캐소드들은 습기 및 산소에 의해서 쉽게 부식될 수 있다. 따라서, AMOLED 디스플레이는 TFT 및 OLED 디바이스들의 안정적인 성능을 보장하도록 그러한 디바이스들을 캡슐화(encapsulate)하기 위해서 두 개의 기판들을 일반적으로 필요로 한다.
[0004] 휘어지기 위한 자신의 유연성을 인해, 플라스틱 기판들이 플렉시블 디스플레이 패널들을 위한 기판들로 선택되었다. 게다가, 플라스틱 기판들은 경량이지만 부서지기 쉽지 않고, 롤-투-롤 프로세싱(roll-to-roll processing)에 적합하다. 플라스틱 기판들로 만들어지는 디스플레이 패널들은 기계적인 충격들에 내구성이 있어서 말 수 있고 접을 수 있는 응용들을 가능하게 하는 것으로 입증되었다. 일부 경우들에서, 곡률 반경은 1 mm 미만이도록 요구된다.
[0005] 그러나, 플라스틱 기판들은 습기가 디바이스 층 내로 들어가는 것을 막는데 있어서 유리 기판들보다는 덜 효과적인 것으로 알려져 있다. 이러한 결점들에 대처하기 위해서, 몇몇 제안들이 구현되었다. 예컨대, 도 1을 참조하면, 플라스틱 기판(102)을 통해 침투하는 습기 및 산소를 감소시키기 위해서 플라스틱 기판(102) 상에 적층 층(104)이 제공된다. 적층 층(104)은 복수의 쌍들의 적층 막들을 포함한다. 한 쌍의 적층 막들은 폴리머 막(106) 및 무기 막(108)을 포함한다. 예컨대, 도 1에서, 3 쌍들의 폴리머 막들(106) 및 무기 막들(108)이 플라스틱 기판(102) 상에 제공된다.
[0006] 일반적으로, 무기 막들(108)은 스퍼터링, PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition), ALD(atomic layer deposition) 등에 의해서 기판(102) 상에 형성된다. 폴리머 막들(106)은 열 또는 광에 의해서 추가로 경화되는 모노머(monomer)들을 기판(102) 상에서 증발시킴으로써 형성될 수 있다. 그러나, 플라스틱 기판(102)의 낮은 열 저항성으로 인해, 폴리머를 형성하는 프로세싱 온도는 통상 150℃ 미만으로 제한된다. 게다가, 적층 층(104) 상에 일반적으로 제공되는 TFT 디바이스 층을 형성하는 프로세싱 온도는 그 적층 층(104)의 프로세싱 온도에 의해서 제한된다. 즉, 플라스틱 기판 상의 TFT 디바이스 층은 일반적으로 더 낮은 온도, 예컨대 150℃ 미만의 온도에서 형성된다. 낮은 온도에서 형성되는 TFT 디바이스는 불충분한 디바이스 성능 및 디바이스 신뢰성을 갖고, 그리고 그것은 OLED 디스플레이의 OLED 디바이스들 또는 액정 디스플레이의 액정을 제어하는데 적합하지 않을 수 있다.
[0007] 위에서 언급된 문제를 해결하기 위해서, 플라스틱 기판 최상부에 있는 적층 층의 새로운 구조가 제안된다. 도 2를 참조하면, 플라스틱 기판(202)을 통해 침투하는 습기 및 산소를 감소시키기 위해서 그 플라스틱 기판(202) 최상부에 적층 층(204)이 제공된다. 적층 층(204)은 복수의 쌍들의 적층 막들을 포함할 수 있다. 한 쌍의 적층 막들은 제 1 무기 막(206) 및 제 2 무기 막(208)을 포함한다. 예컨대, 도 2에서는 3 쌍들의 제 1 무기 막(206) 및 제 2 무기 막(208)이 플라스틱 기판(202) 상에 제공된다. 무기 막들(206, 208)은 SiO2 및 SiNx 일 수 있다.
[0008] 비록 이들 무기 막들은 TFT 디바이스 층을 형성하기 위해 더 높은 온도에 견딜 수 있지만, 그 무기 막들 역시 결함들을 갖는다. 더 중요하게는, 입자들 및 핀-홀(pin-hole)들이 디바이스 제조 동안에 일반적이고, 단일 무기 층은 입자들 또는 핀-홀을 완전히 커버하지 못할 수 있다. 따라서, 습기 또는 산소가 핀-홀 또는 입자들의 경계를 따라 침투할 수 있다. 통상적으로, 매우 두꺼운 무기 배리어 층들이 요구된다. 특히, 그것은 더 양호한 막 커버리지를 획득하고 습기 및 산소 침투를 감소시키기 위해서는 몇 쌍들의 적층 무기 막들을 필요로 할 수 있다. 막들이 많이 쌓여서 두께가 증가함에 따라, 내부 응력이 축적되는데, 이는 플라스틱 기판이 휘어지게 할 수 있으며 무기 막들의 배리어 효과를 손상할 수 있다. 더욱이, 무기 막들이 더 많이 적층됨으로 인해서 표면 거칠기가 더 높아지게 된다.
[0009] 따라서, 플렉시블 디스플레이의 신뢰성을 증가시키기 위해 그 플렉시블 디스플레이의 구조들을 개선할 필요성이 있다.
[0010] 본 개시내용에 따라, 기판-없는 디스플레이 디바이스가 개시된다. 기판-없는 디스플레이 디바이스는 배리어 스택(barrier stack)을 포함한다. 배리어 스택은 복수의 무기 배리어 막들 및 복수의 폴리머 막들을 포함한다. 무기 배리어 막들 및 폴리머 막들은 교번하여 배치된다. 기판-없는 디스플레이 디바이스는 배리어 스택 상에 배치되는 TFT(thin-film-transistor) 디바이스 층; TFT 디바이스 층 상에 배치되는 디스플레이 매체 층; 및 디스플레이 매체 층 상에 배치되는 캡슐화 층을 더 포함한다. 무기 배리어 막들 중 하나는 캡슐화 층에 대향하는 배리어 스택의 최외각에 배치된다.
[0011] 본 개시내용에 따라, 기판-없는 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법이 개시된다. 방법은 캐리어 상에 배리어 스택을 형성하는 단계를 포함한다. 배리어 스택은 복수의 무기 배리어 막들 및 복수의 폴리머 막들을 포함한다. 무기 배리어 막들 및 폴리머 막들은 교번하여 배치된다. 캐리어에 인접하는 배리어 스택의 막은 무기 배리어 막들 중 하나이다. 방법은 배리어 스택 상에 TFT(thin-film-transistor) 디바이스 층을 형성하는 단계; TFT 디바이스 층 상에 디스플레이 매체 층을 형성하는 단계; 디스플레이 매체 층 상에 캡슐화 층을 형성하는 단계; 및 배리어 스택으로부터 캐리어를 제거하는 단계를 더 포함한다.
[0012] 본 개시내용에 따라, 기판-없는 디스플레이 디바이스가 개시된다. 기판-없는 디스플레이 디바이스는 배리어 스택을 포함한다. 배리어 스택은 복수의 무기 배리어 막들 및 복수의 폴리머 막들을 포함한다. 무기 배리어 막들 및 폴리머 막들은 교번하여 배치된다. 폴리머 막들 중 제 1 폴리머 막이 배리어 스택의 최하부에 배치된다. 폴리머 막들 중 제 1 폴리머 막은 다른 폴리머 막들보다 더 두껍다. 기판-없는 디스플레이 디바이스는 배리어 스택 상에 배치되는 TFT(thin-film-transistor) 디바이스 층; TFT 디바이스 층 상에 배치되는 디스플레이 매체 층; 및 디스플레이 매체 층 상에 배치되는 캡슐화 층을 더 포함한다.
[0013] 본 개시내용에 따라, 기판-없는 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법이 개시된다. 방법은 배리어 스택을 형성하는 단계를 포함한다. 배리어 스택은 복수의 무기 배리어 막들 및 복수의 폴리머 막들을 포함한다. 무기 배리어 막들 및 폴리머 막들은 교번하여 배치된다. 폴리머 막들 중 제 1 폴리머 막이 배리어 스택의 최하부에 배치된다. 폴리머 막들 중 제 1 폴리머 막은 다른 폴리머 막들보다 더 두껍다. 방법은 배리어 스택 상에 TFT(thin-film-transistor) 디바이스 층을 형성하는 단계; TFT 디바이스 층 상에 디스플레이 매체 층을 형성하는 단계; 디스플레이 매체 층 상에 캡슐화 층을 형성하는 단계; 및 배리어 스택으로부터 캐리어를 제거하는 단계를 더 포함한다.
[0014] 본 개시내용에 따라, 위에서 설명된 바와 같은 기판-없는 디스플레이 디바이스들은 캐리어와 배리어 스택 사이에 삽입되는 접착 제어 층 또는 희생 층을 더 포함한다.
[0015] 예로서 본 출원의 종래의 및 예시적인 실시예들을 도시하는 첨부 도면들에 대한 참조가 이제 이루어질 것이다.
[0016] 도 1은 종래의 플라스틱 기판의 구조를 도시한다.
[0017] 도 2은 종래의 플라스틱 기판의 다른 구조를 도시한다.
[0018] 도 3은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 예시적인 디스플레이 디바이스를 도시한다.
[0019] 도 4a-4e는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 디스플레이 디바이스를 형성하는 예시적인 방법들을 도시한다.
[0020] 도 5a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 디스플레이 디바이스를 형성하는 예시적인 방법들을 도시한다.
[0021] 도 5b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 예시적인 디스플레이 디바이스를 도시한다.
[0022] 도 5c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 디스플레이 디바이스를 형성하는 예시적인 방법들을 도시한다.
[0023] 도 5d는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 예시적인 디스플레이 디바이스를 도시한다.
[0024] 도 6은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 다른 예시적인 디스플레이 디바이스를 도시한다.
[0025] 도 7a-7e는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 디스플레이 디바이스를 형성하는 예시적인 방법들을 도시한다.
[0026] 도 8a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 디스플레이 디바이스를 형성하는 예시적인 방법들을 도시한다.
[0027] 도 8b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 예시적인 디스플레이 디바이스를 도시한다.
[0028] 도 8c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 디스플레이 디바이스를 형성하는 예시적인 방법들을 도시한다.
[0029] 도 8d는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 예시적인 디스플레이 디바이스를 도시한다.
[0030] 이후로는, 본 개시내용에 따른 실시예들이 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
[0031] 도 3은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 예시적인 기판-없는 디스플레이 구조(300)를 도시한다. 도 3을 참조하면, 디스플레이 구조(300)는 무기 배리어 막들(302, 306, 310, 및 314); 무기 배리어 막들(302, 306, 310, 및 314)과 인터레이싱되는(interlaced) 폴리머 막들(304, 308, 및 312); TFT 디바이스 층(316); 디스플레이 매체 층(318), 및 최상부 캡슐화부(320)를 포함한다. 무기 배리어 막들(302, 306, 310, 및 314) 및 폴리머 막들(304, 308, 및 312)은 도 3에서 배리어 스택(301)으로 총괄하여 지칭된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 무기 배리어 막들(302, 306, 310, 및 314) 및 폴리머 막들(304, 308, 및 312)은 교번하여 배치된다. 무기 배리어 막(302)은 캡슐화 층에 대향하는, 배리어 스택(301)의 최외각에 배치된다.
[0032] 무기 배리어 막들(302, 306, 310, 및 314)의 재료는 Ti, Al, Mo 등과 같은 금속; 또는 Al2O3, TiO2, 또는 실리콘 산화물 또는 질화물(SiO2, SiNx)과 같은 금속 산화물; 또는 TiN; 또는 SOG(spin on glass); 또는 SOD(spin on dielectric); 또는 SiC 또는 SiOC, 또는 위의 재료들의 임의의 조합 중 하나 또는 그 초과일 수 있다. 무기 배리어 막들(302, 306, 310, 및 314) 각각은 위의 재료들의 단일 층 또는 다중 층들일 수 있다. 예컨대, 최하부 배리어 막(302)은 Ti의 층 및 TiO2의 층으로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 최하부 배리어 막(302)은 디스플레이 구조(300)에 대한 스크래치들을 막기 위해서 SiC와 같은 경질 재료들로 만들어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 무기 배리어 막들(302, 306, 310, 및 314)은 상이한 재료들을 사용할 수 있다. 예컨대, 무기 배리어 막들(302, 306, 310, 및 314) 중 적어도 하나는 다른 무기 배리어 막들의 재료와는 상이한 재료로 이루어진다. 다른 예의 경우, 일부 실시예들에서, 최하부 배리어 막(302)은 SiC로 만들어지는데 반해, 배리어 막들(306, 310, 및 314) 각각은 SiO2 층 및 SiNx 층의 적층으로 만들어진다.
[0033] 무기 배리어 막들(302, 306, 310, 및 314)은 예컨대 스퍼터링, ALD, CVD(chemical vapor deposition), PECVD(plasma-enhanced CVD), 및 코팅 및 경화에 의해서 준비될 수 있다. 무기 배리어 막들(302, 306, 310, 및 314) 각각의 두께는 예컨대 10 nm 내지 10 ㎛ 또는 20 nm 내지 500 nm 일 수 있다. 일부 실시예들에서, 무기 배리어 막들(302, 306, 310, 및 314)은 동일한 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 무기 배리어 막들(302, 306, 310, 및 314) 각각의 두께는 상이할 수 있다. 예컨대, 최하부 배리어 막(302)은 신뢰성을 개선하기 위해서 다른 무기 배리어 막들(306, 310, 및 314)보다 더 두꺼울 수 있다. 일부 실시예들에서, TFT 디바이스 층(316) 및 디스플레이-매체 층(318)이 위에 배치되는 무기 배리어 막(314)은 디바이스 층들내로의 불순물들의 확산을 막기 위해서 배리어 스택(301) 내에 배치되는 무기 배리어 막들(306, 310)보다 더 두꺼울 수 있다.
[0034] 폴리머 막들(304, 308, 및 312)의 재료는 예컨대 폴리이미드, 폴리노보넨, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 폴리에테르이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에스테르, 아크릴 폴리머, 및 나일론 중 하나 또는 그 초과일 수 있다. 폴리머 막들(304, 308, 및 312)은 이러한 재료들의 층을 코팅함으로써 준비될 수 있다. 일부 실시예들에서, 코팅은 경화될 수 있다. 경화 온도는 300℃보다 높거나 또는 300-450℃일 수 있다. 폴리머 막들(304, 308, 및 312)의 두께는 예컨대 100 nm 내지 100 ㎛, 또는 500 nm 내지 10 ㎛, 또는 1 ㎛ 내지 7 ㎛ 일 수 있다. 폴리머 막들(304, 308, 및 312) 각각은 상이한 재료들을 사용하고 그리고 상이한 두께를 가질 수 있다.
[0035] 도 3에 도시된 바와 같이, 이들 실시예들에서, TFT 디바이스 층(316) 및 디스플레이-매체 층(318)은 배리어 스택들(301) 바로 위에 배치된다. TFT 디바이스 층(316)은 무기 배리어 막(314) 바로 위에 배치될 수 있다. TFT 디바이스 층(316)은 비정질 실리콘 TFT들, 또는 폴리실리콘 TFT들, 또는 산화물 반도체 TFT들, 또는 유기 TFT들을 포함할 수 있다. 디스플레이-매체 층(318)은 예컨대 OLED 디바이스 층, 액정 층, 또는 전기 영동 잉크 층일 수 있다. 캡슐화부(320)는 TFT 디바이스 층(316) 및 디스플레이-매체 층(318)을 최상부 측으로부터 보호하기 위해 제공된다. 캡슐화부(320)는 단일 배리어 층, 또는 배리어 스택(301)과 유사한 배리어 스택, 또는 배리어 접착제를 갖거나 혹은 갖지 않는 배리어 막일 수 있다. 당업자는 폴리머 막들 및 배리어 막들의 수가 제한되지 않는다는 것을 인식해야 한다. 일부 실시예들에서, 이들 막들의 수는 7개보다 많거나 적을 수 있다. 예컨대, 디스플레이 디바이스는 3개의 배리어 막들, 및 그 배리어 막들 간에 샌드위치되는 2개의 폴리머 막들을 가질 수 있다. 다른 예로서, 디스플레이 디바이스는 2개의 배리어 막들, 및 그 배리어 막들 간에 샌드위치되는 하나의 폴리머 막을 가질 수 있다. 다른 예의 경우에, 디스플레이 디바이스는 9개의 교번하는 막들을 가질 수 있다(5개의 배리어 막들 및 4개의 폴리머 막들이 교번하여 배치됨). 도 3에 도시된 바와 같이, 디스플레이 디바이스(300)는 어떤 기판도 갖지 않는다. 디스플레이 구조(300)가 어떤 기판도 포함하지 않기 때문에, 그 디스플레이 구조(300)는 종래의 디스플레이 디바이스들보다 더 유연하고, 더 경량이며 그리고 더 얇다.
[0036] 도 3에 도시된 바와 같은 디스플레이 디바이스를 형성하는 방법이 첨부 도면들과 함께 설명될 것이다. 도 4a를 참조하면, 캐리어(450)가 제공된다. 캐리어(450)는 강체 캐리어, 이를테면 유리 캐리어일 수 있다. 제 1 무기 배리어 막(402)이 예컨대 스퍼터링, ALD, CVD, PECVD, 또는 코팅 및 경화에 의해서 캐리어(450) 상에 증착된다. 배리어 막(402)은 무기 재료들, 이를테면 금속, 예컨대 Ti, Al, Mo 등; 또는 금속 산화물, 이를테면 Al2O3, TiO2; 또는 실리콘 산화물 또는 질화물, 또는 TiN; 또는 SOG(spin on glass); 또는 SOD(spin on dielectric); 또는 SiC 또는 SiOC; 또는 이들 재료들 중 둘 또는 그 초과의 재료들의 임의의 조합 중 하나 또는 그 초과의 것으로 만들어진다. 배리어 막(402)은 위의 재료들의 단일 층 또는 다중 층들일 수 있다. 배리어 막(402)의 두께는 예컨대 10 nm 내지 10 ㎛ 또는 20 nm 내지 500 nm 일 수 있다.
[0037] 도 4b를 참조하면, 배리어 막(402)이 캐리어(450) 상에 증착된 이후에는, 유기 재료, 이를테면 모노머 재료 또는 폴리머 재료가 배리어 막(402) 상에 증착되고 그리고 예컨대 200℃ 초과의 온도, 또는 약 300-450℃의 온도에서 경화됨으로써, 중합(polymerization) 또는 가교결합(crosslinking)에 의해서 제 1 폴리머 막(404)이 형성될 수 있다. 폴리머 막(404)은 예컨대 폴리이미드, 폴리노보넨, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 폴리에테르이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에스테르, 아크릴 폴리머, 또는 나일론, 또는 이들 재료들 중 둘 초과의 재료들의 임의의 조합으로 만들어질 수 있다. 폴리머 막(404)의 두께는 예컨대 100 nm 내지 100 ㎛, 또는 500 nm 내지 10 ㎛, 또는 1 ㎛ 내지 7 ㎛ 일 수 있다.
[0038] 도 4c를 참조하면, 도 4a-4b와 함께 설명된 프로세스 단계들은, 폴리머 막들(404, 408, 412)의 3개의 층들이 4개의 무기 배리어 막들(402, 406, 410, 414)과 교번하도록 형성될 때까지, 반복될 수 있다. 이들 폴리머 막들 및 배리어 막들은 배리어 스택(401)으로서 총괄하여 지칭된다. 그러나, 폴리머 막들 및 무기 배리어 막들의 수는 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 이들 막들의 수는 7개보다 많거나 적을 수 있다. 예컨대, 경량이 요구되는 응용에서는, 배리어 스택(401)이 무기 배리어 막들의 3개의 층들과 교번하는 폴리머 막들의 2개의 층들을 포함할 수 있다.
[0039] 도 4d를 참조하면, TFT 디바이스 층(416), OLED 디바이스 층, 및 캡슐화 층(420)이 배리어 스택(401) 상에 그 순서대로 증착된다. 폴리머 막들(404, 408, 412)이 약 200℃의 온도 또는 그 보다 높은 온도에서 형성되기 때문에, TFT 디바이스 층(416)도 또한 약 200℃의 온도 또는 그 보다 높은 온도에서 형성될 수 있고 따라서 더 양호한 디바이스 성능 및 신뢰성을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, TFT 디바이스 층(416)은 약 300℃의 온도 또는 그 보다 높은 온도, 또는 300-450℃에서 형성될 수 있다. 캡슐화 층(420)은 단일 배리어 층, 또는 배리어 스택(401)과 유사한 배리어 스택, 또는 배리어 접착제를 갖거나 혹은 갖지 않는 배리어 막일 수 있다. 다음으로, 도 4e를 참조하면, AMOLED 디스플레이 디바이스(400)를 형성하기 위해서 캐리어(450)가 제거된다. 캐리어(450)는 필링(peeling), 또는 화학물질들로의 에칭, CMP(chemical-mechanical polishing) 단계, 또는 레이저-처리 분리 단계에 의해서 AMOLED 디스플레이(400)로부터 제거될 수 있다.
[0040] 비록 AMOLED 디스플레이 디바이스(400)가 위에서 예시되었지만, OLED 디바이스 층(418)이 액정 또는 전기 영동 잉크의 층으로 대체되기 때문에, 디스플레이는 액정 디스플레이 또는 전기 영동 디스플레이일 수 있다.
[0041] 일부 실시예들에서, 제 1 무기 배리어 막(402)이 캐리어(450) 상에 증착되기 전에, 캐리어(450)의 제거를 가능하게 하기 위한 희생 층이 캐리어(450) 상에 제공될 수 있다. 예컨대, 도 5a는, 희생 층(460)이 캐리어(450) 상에 증착되고 제 1 무기 배리어 막(402)이 희생 층(460) 상에 증착되는 것을 도시한다. AMOLED 디스플레이를 형성하는 나머지 단계들은 도 4b-4e와 관련하여 위에서 설명된 것들과 유사할 수 있어서 생략될 것이다. 예컨대, 희생 층(460)은 금속 산화물, 금속, SiO2, 유리들, 폴리머들 등의 단일 층 또는 다수의 층들일 수 있으며, 10 nm 내지 10 ㎛, 또는 20 nm 내지 1 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 캐리어(450)를 제거하기 위한 프로세싱 단계에서, 희생 층(460)은 캐리어(450)의 필링, 에칭, 레이저-처리 또는 폴리싱을 가능하게 하여, 프로세싱 시간을 단축시킬 수 있다. 예컨대, 캐리어(450)를 제거하기 위해 에칭이 사용되는 프로세스에서, 에천트는 디스플레이 디바이스의 다른 재료들과는 반응하지 않고, 오직 희생 층(460)과만 반응하도록 선택될 수 있다. 다른 예로, 캐리어(450)를 제거하기 위해 레이저가 사용되는 프로세스에서, 레이저는 디스플레이 디바이스의 다른 재료들은 공격하지 않고, 오직 희생 층만을 공격하는데 알맞은 에너지 및 포지션으로 교정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 희생 층(460)은 AMOLED 디스플레이(400)로부터 완전히 제거된다. 일부 실시예들에서, 도 5b를 참조하면, 희생 층(460)의 일부 층은 캐리어(450)를 제거한 후에 제 1 무기 배리어 막(402) 상에 남아있다.
[0042] 일부 실시예들에서, 제 1 무기 배리어 막(402)이 캐리어(450) 상에 증착되기 전에, 캐리어(450)의 제거를 가능하게 하기 위한 접착 제어 층이 캐리어(450) 상에 제공될 수 있다. 예컨대, 도 5c는 접착 제어 층(470)이 캐리어(450) 상에 증착되고 제 1 무기 배리어 막(402)이 접착 제어 층(470) 상에 증착되는 것을 도시한다. AMOLED 디스플레이를 형성하는 나머지 단계들은 도 4b-도 4e와 관련하여 위에서 설명된 것들과 유사할 수 있어서 생략될 것이다. 예컨대, 접착 제어 층(470)은 유기 실란 화합물, HMDS(hexamethyldisilazane), 폴리머들 등 또는 이들의 조합의 층일 수 있고, 0.1 nm 내지 1 ㎛, 또는 0.1 nm 내지 100 nm의 두께를 갖는다. 캐리어(450)를 제거하기 위한 프로세싱 단계에서, 접착 제어 층(470)은 캐리어(450)의 필링, 에칭, 열-(예컨대, 레이저-) 처리 또는 폴리싱을 가능하게 하여, 프로세싱 시간을 단축시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 접착 제어 층(470)은 AMOLED 디스플레이(400)로부터 완전히 제거된다. 일부 실시예들에서, 도 5d를 참조하면, 접착 제어 층(470)은 캐리어(450)를 제거한 후 제 1 무기 배리어 막(402) 상에 남아있다.
[0043] 본 개시내용의 일부 실시예들과 일관적인 다른 예시적인 기판-없는 AMOLED 디스플레이 구조(600)가 도 6에 도시된다. 도 6을 참조하면, AMOLED 디스플레이 구조(600)는 배리어 스택(601), TFT 디바이스 층(614), OLED 디바이스 층(616) 및 캡슐화 층(618)을 포함한다. 배리어 스택(601)은 폴리머 막들(602, 606 및 610)의 3개 층들, 및 폴리머 막들(602, 606 및 610)과 교번하는 무기 배리어 막들(604, 608 및 612)의 3개 층들을 포함한다. 폴리머 막(602)은 배리어 스택(601)의 최하부에 배치된다. 일부 실시예들에서, 폴리머 막들(602, 606 및 610)의 두께는 동일할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 구조(600)의 하단에 있는 폴리머 막(602)은 폴리머 막들(606, 610) 및 무기 막들(604, 608 및 612)을 보호하기 위해 이들 내부 막들보다 두꺼울 수 있다. 폴리머 막들(602, 606 및 610) 및 무기 막들(604, 608 및 612)의 재료들 및 특성들은 도 3에 도시된 AMOLED 디스플레이 구조(300)의 폴리머 막들(304, 308 및 312) 및 무기 배리어 막들(302, 306, 310 및 314)의 재료들 및 특성들과 유사하며, 따라서 여기서는 생략한다.
[0044] AMOLED 디스플레이 디바이스를 형성하기 위한 방법이 첨부 도면들을 사용하여 설명될 것이다. 도 7a를 참조하면, 캐리어(750)가 제공된다. 캐리어(750)는 강체 캐리어, 예컨대 유리 캐리어일 수 있다. 유기 재료, 이를테면 모노머 재료 또는 폴리머 재료가 캐리어(750) 상에 증착된다. 증착된 재료는 중합 또는 가교결합을 위해 경화될 수 있다. 경화는 제 1 폴리머 막(702)을 형성하기 위해 예컨대 약 200℃ 온도 또는 그 보다 높은 온도, 또는 약 300-450℃ 온도에서 이루어질 수 있다. 폴리머 막(702)은, 예컨대, 폴리이미드, 폴리노보넨, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 폴리에터이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에스테르, 아크릴 폴리머 또는 나일론 또는 이들 재료들의 임의의 조합으로 만들 수 있다. 폴리머 막(702)의 두께는, 예컨대 100 nm 내지 100 ㎛, 또는 500 nm 내지 10 ㎛, 또는 1 ㎛ 내지 7 ㎛일 수 있다.
[0045] 도 7b를 참조하면, 폴리머 막(702)이 캐리어(750) 상에 증착된 후, 제 1 배리어 막(704)은, 예컨대 스퍼터링, ALD, CVD, PECVD 또는 코팅 및 경화에 의해 폴리머 막(702) 상에 증착된다. 배리어 막(704)은, 무기 재료들, 이를테면 금속, 예컨대 Ti, Al, Mo 등; 또는 금속 산화물, 이를테면 Al2O3, TiO2; 또는 실리콘 산화물 또는 질화물; 또는 TiN; 또는 SOG(spin on glass); 또는 SOD(spin on dielectric); 또는 SiC, SiOC 또는 위의 재료들의 임의의 조합 중 하나 또는 그 초과의 것으로 만들어진다. 배리어 막(704)은 위의 재료들의 단일 층 또는 다수의 층들일 수 있다. 배리어 막들(704)의 두께는 예컨대 10 nm 내지 10 ㎛ 또는 20 nm 내지 500 nm일 수 있다.
[0046] 도 7c를 참조하면, 폴리머 막들(702, 706, 710)의 3개의 층들이 무기 배리어 막들(704, 708 및 712)의 3개 층들과 교번하여 형성될 때까지, 도 7a-7b를 사용하여 설명된 프로세스 단계들이 반복될 수 있다. 이들 폴리머 막들 및 배리어 막들은 배리어 스택(701)으로 총괄하여 지칭된다. 그러나, 폴리머 막들 및 배리어 막들의 수는 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 이들 막들의 수는 6보다 많거나 적을 수 있다. 예컨대, 가벼운 중량이 요구되는 응용에서, 배리어 스택(701)은 무기 배리어 막들의 2개 층과 교번되는 폴리머 막들의 2개 층들을 포함할 수 있다.
[0047] 도 7d를 참조하면, TFT 디바이스 층(714), OLED 디바이스 층(716) 및 캡슐화 층(718)이 그 순서대로 배리어 스택(701) 상에 증착된다. 폴리머 막들(702, 706, 710)이 약 200℃의 온도 또는 그 보다 높은 온도에서 형성되기 때문에, TFT 디바이스 층(714)은 또한 약 200℃의 온도 또는 그 보다 높은 온도에서 형성될 수 있고 이에 따라 더 양호한 디바이스 성능 및 신뢰성을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, TFT 디바이스 층(416)은 약 300℃ 또는 그 보다 높은 온도에서 또는 300-450℃에서 형성될 수 있다. 캡슐화 층(718)은 배리어 스택(701)과 유사한 배리어 스택 또는 단일 배리어 층일 수 있다. 다음에, 도 7e를 참조하면, 캐리어(750)는 AMOLED 디스플레이(700)를 형성하기 위해 제거된다. 캐리어(750)는, 다른 실시예들과 함께 위에서 논의된 바와 같이, 필링, 화학물질들로의 에칭, 또는 CMP 단계 또는 레이저-처리 분리 단계에 의해 AMOLED 디스플레이(700)로부터 제거될 수 있다.
[0048] 일부 실시예들에서, 제 1 폴리머 막(702)이 캐리어(750) 상에 증착되기 전에, 캐리어(750)의 제거를 가능하게 하기 위한 희생 층이 캐리어(750) 상에 제공될 수 있다. 예컨대, 도 8a는 희생 층(760)이 캐리어(750) 상에 증착되고 제 1 폴리머 막(702)이 희생 층(760) 상에 증착되는 것을 도시한다. AMOLED 디스플레이를 형성하는 나머지 단계들은 도 7b-7e와 관련하여 위에서 설명된 것들과 유사할 수 있어서 생략될 것이다. 예컨대, 희생 층(760)은 금속 산화물, 금속, SiO2, 유리들 또는 폴리머들 등의 단일 층 또는 다수의 층들일 수 있으며, 10 nm 내지 10 ㎛, 또는 20 nm 내지 1 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 캐리어(750)를 제거하기 위한 프로세싱 단계에서, 희생 층(760)은 캐리어(750)의 필링, 에칭, 레이저-처리 또는 폴리싱을 가능하게 하여, 프로세싱 시간을 단축시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 희생 층(760)은 AMOLED 디스플레이(700)로부터 완전히 제거될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 8b를 참조하면, 희생 층(760)의 일부 층은 캐리어(750)를 제거한 후 제 1 폴리머 막(702) 상에 남아있을 수 있다.
[0049] 일부 실시예들에서, 제 1 폴리머 막(702)이 캐리어(750) 상에 증착되기 전에, 캐리어(750)의 제거를 가능하게 하기 위한 접착 제어 층이 캐리어(750) 상에 제공될 수 있다. 예컨대, 도 8b는 접착 제어 층(770)이 캐리어(750) 상에 증착되고 제 1 폴리머 막(702)이 접착 제어 층(770) 상에 증착되는 것을 도시한다. AMOLED 디스플레이를 형성하는 나머지 단계들은 도 7b-7e와 관련하여 위에서 설명된 것들과 유사할 수 있어서 생략될 것이다. 예컨대, 접착 제어 층(770)은 유기 실란 화합물, HMDS(hexamethyldisilazane) 또는 폴리머들 등 또는 이들의 조합의 층일 수 있고, 0.1 nm 내지 1 ㎛, 또는 0.1 nm 내지 100 nm의 두께를 갖는다. 캐리어(750)를 제거하기 위한 프로세싱 단계에서, 접착 제어 층(770)은 캐리어(750)의 필링, 에칭, 열-(예컨대, 레이저-) 처리 또는 폴리싱을 가능하게 하여, 프로세싱 시간을 단축시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 접착 제어 층(770)은 AMOLED 디스플레이(700)로부터 완전히 제거될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 8d를 참조하면, 접착 제어 층(770)은 캐리어(750)를 제거한 후 제 1 폴리머 막(702) 상에 남아있을 수 있다.
[0050] 일부 실시예들에서, 위에서 예시된 OLED 층은 액정 디스플레이 또는 전기 영동 잉크 디스플레이를 형성하기 위해 액정 층 또는 전기 영동 잉크 층으로 대체될 수 있다. 예컨대, OLED 디바이스 층(616 또는 716)은 디스플레이(600 또는 700)가 액정 디스플레이 또는 전기 영동 잉크 디스플레이일 수 있도록 액정 또는 전기 영동 잉크의 층으로 대체될 수 있다. 추가로, 기판-없는 구성은 다른 종류들의 디스플레이에 적용될 수 있다.
[0051] 설명을 위한 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 위의 실시예들이 본 개시내용을 제한하는 것으로 해석되지 않을 수 있고, 본 개시내용의 사상, 원리들 및 범위를 벗어남 없이 실시예들에 있어서의 변화들, 대안들 및 수정들이 이루어질 수 있다는 것이 당업자들에게 인식될 것이다.

Claims (26)

  1. 기판-없는 디스플레이 디바이스로서,
    복수의 무기 배리어 막들 및 복수의 폴리머 막들을 포함하는 배리어 스택(barrier stack) ― 상기 무기 배리어 막들 및 상기 폴리머 막들은 교번하여 배치됨 ―;
    상기 배리어 스택 상에 배치된 TFT(thin-film-transistor) 디바이스 층;
    상기 TFT 디바이스 층 상에 배치된 디스플레이 매체 층(display medium layer); 및
    상기 디스플레이 매체 층 상에 배치된 캡슐화 층을 포함하며;
    상기 무기 배리어 막들 중 하나는 상기 캡슐화 층에 대향하는, 상기 배리어 스택의 최외각에 배치되며, 상기 디스플레이 디바이스는 기판이 없는, 기판-없는 디스플레이 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 무기 배리어 막들은 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 스핀 온 글라스(spin on glass), 스핀 온 유전체(spin on dielectric), 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 또는 실리콘 카바이드 중 하나 또는 그 초과를 포함하는, 기판-없는 디스플레이 디바이스.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리머 막들은 폴리이미드, 폴리노보넨, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 폴리에테르이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에스테르, 아크릴 폴리머 또는 나일론 중 하나 또는 그 초과를 포함하는, 기판-없는 디스플레이 디바이스.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 무기 배리어 막들의 두께는 10 nm 내지 10 ㎛인, 기판-없는 디스플레이 디바이스.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리머 막들의 두께는 100 nm 내지 100 ㎛인, 기판-없는 디스플레이 디바이스.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 디스플레이 매체 층은 유기 발광 다이오드 디바이스 층, 액정 층 또는 전기 영동 잉크 층 중 하나를 포함하는, 기판-없는 디스플레이 디바이스.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 TFT 디바이스 층은 상기 무기 배리어 막들 중 하나의 무기 배리어 막 상에 배치되는, 기판-없는 디스플레이 디바이스.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 캡슐화 층에 대향하는, 상기 배리어 스택의 최외각에 배치된 상기 무기 배리어 막 상에 배치된 접착 제어 층 또는 희생 층을 더 포함하는, 기판-없는 디스플레이 디바이스.
  9. 기판-없는 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    캐리어 상에 배리어 스택을 형성하는 단계 ― 상기 배리어 스택은 복수의 무기 배리어 막들 및 복수의 폴리머 막들을 포함하며, 상기 무기 배리어 막들 및 상기 폴리머 막들은 교번하여 배치되며, 상기 캐리어에 인접하는 배리어 스택의 막은 상기 무기 배리어 막들 중 하나임 ―;
    상기 배리어 스택 상에 TFT(thin-film-transistor) 디바이스 층을 형성하는 단계;
    상기 TFT 디바이스 층 상에 디스플레이 매체 층을 형성하는 단계;
    상기 디스플레이 매체 층 상에 캡슐화 층을 형성하는 단계; 및
    상기 배리어 스택으로부터 상기 캐리어를 제거하는 단계를 포함하는, 기판-없는 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 캐리어와 상기 배리어 스택 사이에 희생 층을 형성하는 단계를 더 포함하며;
    상기 배리어 스택으로부터 상기 캐리어를 제거하는 상기 단계는 상기 희생층의 적어도 일부분을 제거하는 단계를 포함하는, 기판-없는 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 캐리어와 상기 배리어 스택 사이에 접착 제어 층을 형성하는 단계를 더 포함하며;
    상기 접착 제어 층은 유기 실란 화합물, HMDS(hexamethyldisilazane) 또는 폴리머 또는 이들의 조합의 층을 포함하는, 기판-없는 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 폴리머 막들은 약 300-450 °C의 온도에서 형성되는, 기판-없는 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 TFT 디바이스 층은 300 °C 보다 높은 온도에서 형성되는, 기판-없는 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법.
  14. 기판-없는 디스플레이 디바이스로서,
    복수의 무기 배리어 막들 및 복수의 폴리머 막들을 포함하는 배리어 스택 ― 상기 무기 배리어 막들 및 상기 폴리머 막들은 교번하여 배치되며, 상기 폴리머 막들 중 제 1 폴리머 막은 상기 배리어 스택의 최하부에 배치됨 ―;
    상기 배리어 스택 상에 배치된 TFT(thin-film-transistor) 디바이스 층;
    상기 TFT 디바이스 층 상에 배치된 디스플레이 매체 층; 및
    상기 디스플레이 매체 층 상에 배치된 캡슐화 층을 포함하며, 상기 디스플레이 디바이스는 기판이 없는, 기판-없는 디스플레이 디바이스.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 무기 배리어 막들은 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 스핀 온 글라스(spin on glass), 스핀 온 유전체(spin on dielectric), 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 또는 실리콘 카바이드 중 하나 또는 그 초과를 포함하는, 기판-없는 디스플레이 디바이스.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 폴리머 막들은 폴리이미드, 폴리노보넨, 폴리아미드, 폴리에테르술폰, 폴리에테르이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에스테르, 또는 나일론 중 하나 또는 그 초과를 포함하는, 기판-없는 디스플레이 디바이스.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 무기 배리어 막들에 대향하는, 상기 폴리머 막들 중 제 1 폴리머 막의 측 상에 배치된 접착 제어 층 또는 희생 층을 더 포함하는, 기판-없는 디스플레이 디바이스.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 무기 배리어 막들의 두께는 10 nm 내지 10 ㎛인, 기판-없는 디스플레이 디바이스.
  19. 제 14항에 있어서,
    상기 폴리머 막들의 두께는 100 nm 내지 100 ㎛인, 기판-없는 디스플레이 디바이스.
  20. 제 14항에 있어서,
    상기 디스플레이 매체 층은 유기 발광 다이오드 디바이스 층, 액정 층 또는 전기 영동 잉크 층 중 하나를 포함하는, 기판-없는 디스플레이 디바이스.
  21. 제 14항에 있어서,
    상기 TFT 디바이스 층은 상기 무기 배리어 막들 중 하나의 무기 배리어 막 상에 배치되는, 기판-없는 디스플레이 디바이스.
  22. 기판-없는 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    배리어 스택을 형성하는 단계 ― 상기 배리어 스택은 복수의 무기 배리어 막들 및 복수의 폴리머 막들을 포함하며, 상기 무기 배리어 막들 및 상기 폴리머 막들은 교번하여 배치되며, 상기 폴리머 막들 중 제 1 폴리머 막은 상기 배리어 스택의 최하부에 배치됨―;
    상기 배리어 스택 상에 TFT(thin-film-transistor) 디바이스 층을 형성하는 단계;
    상기 TFT 디바이스 층 상에 디스플레이 매체 층을 형성하는 단계;
    상기 디스플레이 매체 층 상에 캡슐화 층을 형성하는 단계; 및
    상기 배리어 스택으로부터 상기 캐리어를 제거하는 단계를 포함하는, 기판-없는 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 캐리어와 상기 배리어 스택 사이에 희생 층을 형성하는 단계를 더 포함하며;
    상기 배리어 스택으로부터 상기 캐리어를 제거하는 상기 단계는 상기 희생층의 적어도 일부분을 제거하는 단계를 포함하는, 기판-없는 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 캐리어와 상기 배리어 스택 사이에 접착 제어 층을 형성하는 단계를 더 포함하며;
    상기 접착 제어 층은 유기 실란 화합물, HMDS(hexamethyldisilazane) 또는 폴리머 또는 이들의 조합의 층을 포함하는, 기판-없는 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법.
  25. 제 22항에 있어서,
    상기 폴리머 막들은 약 300-450 °C의 온도에서 형성되는, 기판-없는 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 TFT 디바이스 층은 300 °C 보다 높은 온도에서 형성되는, 기판-없는 디스플레이 디바이스를 제조하는 방법.

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