KR20180012238A - 공동형 전자 디스플레이 - Google Patents

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KR20180012238A
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layer
cavity
tft
substrate
display
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KR1020177017919A
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Inventor
데이빗 존 에반스 브이
신루에이 지앙
앤드류 이. 루빈
매튜 허셴슨
시아오위 미아오
조셉 앤서니 테이트
제이슨 신 가네-키츠
레베카 슐츠 자빈
Original Assignee
에센셜 프로덕츠, 인코포레이티드
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Abstract

카메라와 같은 센서가 내부에 배치될 수 있는 공동부(hollow)를 포함하는 불규칙한 형상의 전자 디스플레이를 형성하는 제조 기술이 여기에 제공된다. 제조 기술은 제조 공정 동안 언제든지 공동부의 형성을 가능하게 한다. 결과에 따른 전자 디스플레이는 모바일 디바이스의 전면을 차지하고, 센서는 디스플레이 내에서 디스플레이에 의해 둘러싸인다.

Description

공동형 전자 디스플레이{HOLLOWED ELECTRONIC DISPLAY}
[관련 출원에 대한 교차 참조]
본 출원은, 모두 전문이 참조에 의해 본 명세서에 편입되는, 2016년 8월 10일 출원된 미국 정규 특허 출원 제15/233,818호와 2016년 6월 10일 출원된 미국 임시 특허 출원 제62/348,421호에 대한 우선권을 주장한다.
[기술분야]
본 개시 내용은 전자 디스플레이를 제조하는 것에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 공동(空洞)형(hollowed) 전자 디스플레이를 제조하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
오늘날의 모바일 디바이스의 일면에 배치된 전자 디스플레이는 모바일 디바이스의 소정의 영역이, 카메라, 주변광 센서, 근접 센서 등과 같은 다양한 센서들을 위하여 유보되기 때문에, 모바일 디바이스의 전체 면을 차지하지 않는다. 센서를 수용하는 영역들은 센서들보다 상당히 더 크고, 이러한 영역들은 디스플레이의 일부로서 기능하지 않는다. 그 결과, 전자 디스플레이의 크기는 감소된다. 또한, 전자 디스플레이의 형성에 사용되는 제조 기술은 직사각형 전자 디스플레이의 제조에 최적화되어 있다.
카메라와 같은 센서가 내부에 배치될 수 있는 공동부(hollow)를 포함하는 불규칙한 형상의 전자 디스플레이를 형성하는 제조 기술이 여기에 제공된다. 제조 기술은 제조 공정 동안 언제든지 공동부의 형성을 가능하게 한다. 결과에 따른 전자 디스플레이는 모바일 디바이스의 전면을 차지하고, 센서는 디스플레이 내에서 디스플레이에 의해 둘러싸인다.
도 1a는, 일 실시예에 따라, 공동형 전자 디스플레이를 형성하고 공동부 내부에서 카메라, 주변광 센서 및/또는 근접 센서와 같은 센서를 배치하는 방법의 흐름도이다.
도 1b는, 일 실시예에 따라, 복수의 로우(row) 및 컬럼(column)과 연관된 분배 패턴을 도시한다.
도 2a는, 다른 실시예에 따라, 공동형 전자 디스플레이를 형성하고 공동부 내부에서 카메라, 주변광 센서 및/또는 근접 센서와 같은 센서를 배치하는 방법의 흐름도이다.
도 2b는, 일 실시예에 따라, 포토 마스크를 이용한 기판의 광에 대한 노출을 도시한다.
도 2c는, 일 실시예에 따라, 수정된 포토 마스크를 도시한다.
도 3은, 일 실시예에 따라, 전자 디스플레이와 연관된 공동부 내에 배치된 센서를 도시한다.
도 4는, 일 실시예에 따라, 전자 디스플레이와 연관된 공동부 내에 배치된 센서의 측면도를 도시한다.
도 5는, 일 실시예에 따라, 전자 디스플레이와 연관된 원형 공동부를 도시한다.
도 6은, 일 실시예에 따라, 전자 디스플레이와 연관된 직사각형 공동부를 도시한다.
도 7은, 일 실시예에 따라, 전자 디스플레이와 연관된 층 상에 배치된 밀폐제를 도시한다.
기술
카메라와 같은 센서가 배치될 수 있는 공동부를 포함하는 불규칙적인 형상을 갖는 전자 디스플레이를 형성하기 위한 제조 기술이 여기에 제공된다. 제조 기술은 제조 공정 동안 언제든지 공동부의 형성을 가능하게 한다. 결과에 따른 전자 디스플레이는 모바일 디바이스의 전체 면을 차지하고, 센서는 디스플레이 내부에 배치되고 디스플레이에 의해 둘러싸인다.
액정 디스플레이(liquid crystal display(LCD)), 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode(OLED)) 디스플레이 및 마이크로 전기기계 시스템(micro-electromechanical system(MEMS)) 디스플레이와 같은 전자 디스플레이를 제조하기 위한 공정은 다수의 층의 형성을 포함한다. 다수의 층은, 박막 트랜지스터(thin film transistor(TFT)) 층과, 컬러 필터(color filter(CF)) 층과, 액정, OLED, MES 등과 같은 디스플레이 요소를 포함하는 디스플레이층을 포함한다. TFT 층에서의 각각의 TFT는 전극들의 로우(row) 및 컬럼(column)의 교차 지점에 연결된다. 전극의 로우는 전압을 로우 전극의 단부에 인가함으로써 어느 전극 로우가 활성화될지 결정하는 로우 드라이버라 하는 제1 집적 회로에 연결된다. 전극의 컬럼은 전압을 컬럼 전극의 단부에 인가함으로써 어느 전극 컬럼이 활성화될지 결정하는 컬럼 드라이버라 하는 제2 집적 회로에 연결된다. TFT는 로우 및 컬럼 전극이 모두 활성화될 때 활성화된다. TFT가 활성화될 때, TFT는 이어서 광을 전송하는 대응하는 디스플레이요소를 활성화한다. 디스플레이 요소에 의해 전송된 광은 가시광선 스펙트럼 내의 임의의 컬러를 생성하도록 CF 층 내의 대응하는 컬러 영역에 의해 컬러링된다. 또한, 디스플레이 요소에 의해 전송된 광은 적외선(IR)과 같은 가시광선 스펙트럼 밖의 주파수를 포함할 수 있다. 하나의 TFT, 대응하는 디스플레이 요소 및 CF 층과 연관된 대응하는 컬러 영역의 그룹은 서브 픽셀(sub pixel)을 형성한다.
TFT 층을 형성하는 것은 다수의 단계를 포함한다. 먼저, 박막 트랜지스터(TFT)가 유리 기판 또는 플라스틱 기판과 같은 기판 상으로 부착된다. 그 후, 포토레지스트 코팅이 TFT 코팅 상에 배치된다.
포토 현상 단계에서, 포토레지스트 코팅이 자외선(UV) 광과 같은 광에 노출된다. 포토마스크는 광으로부터 포토레지스트 코팅을 선택적으로 가리는데 사용된다. 포토마스크 상의 패턴이 포토레지스트 코팅 상으로 전사된다. 포토 현상 단계는 포토레지스트 코팅의 종류에 따라 변동한다. 포토레지스트 코팅은 파지티브(positive) 또는 네가티브(negative)일 수 있다. 포토레지스트 코팅이 파지티브일 때, 포토 현상 단계는 광에 노출된 포토레지스트 코팅을 제거한다. 포토레지스트 코팅이 네가티브일 때, 포토 현상 단계는 광에 노출되지 않은 포토레지스트 코팅을 제거한다.
에칭 단계는 포토레지스트에 의해 보호되지 않은 TFT 코팅을 제거한다. 스트리핑 단계는 기판 상으로 유기 용제를 분사함으로써 TFT로부터 남아 있는 포토레지스트 코팅을 제거하며, 이에 따라 에칭 단계 동안 포토레지스트 코팅에 의해 보호된 영역 내의 기판 상의 TFT만을 남긴다.
TFT 층의 형성은 여기에서 설명된 단계들에 추가하여 단계들을 포함할 수 있다. 또한, 여기에서 설명된 단계들의 하나 이상이 여러 번 반복될 수 있다.
CF 층을 형성하는 것은 다수의 단계들을 포함하며, 그 일부가 여기에서 설명된다. 먼저, 흑색 포토레지스트가 유리 기판과 같은 기판 상에 부착된다. 다음으로, 기판 상의 흑색 포토레지스트가 용제를 제거하기 위하여 열처리된다. 흑색 포토레지스트는 포토마스크를 통해 광에 노출된다. 포토마스크의 형상은 그리드형이거나 그리드에 추가된 다양한 형상을 갖는 수정된 그리드일 수 있다. 흑색 포토레지스트는 포토마스크를 통해 UV 광과 같은 광에 노출된다. 포토 현상 단계에서, 광에 노출된 포토레지스트(파지티브 포토레지스트) 또는 광에 노출되지 않은 포토레지스트(네가티브 포토레지스트)가 제거된다.
다음으로, 적색, 녹색, 청색, 시안, 마젠타, 옐로우, 백색, 적외선(IR) 등과 같은 컬러 영역이 남아 있는 흑색 포토레지스트를 갖는 기판에 추가된다. 기판은 적색 포토레지스트와 같은 단색 포토레지스트로 코팅되고, 용제를 제거하기 위하여 프리베이크된다. 적색 포토레지스트는 포토마스크를 통해 광에 노출된다. 포토마스크는 다양한 형상을 채용할 수 있다. 포토 현상 단계에서, 광에 노출된 적색 포토레지스트(파지티브 포토레지스트) 또는 광에 노출되지 않은 적색 포토레지스트(네가티브 포토레지스트)가 기판으로부터 제거된다. 녹색, 청색, 시안, 마젠타, 옐로우, 백색, 적외선(IR) 등과 같은 추가 색상을 추가하기 위하여, 기판은 녹색 포토레지스트와 청색 포토레지스트로 코팅되고, 노광 및 포토 현상의 단계들이 반복된다.
디스플레이층을 형성하는 것은 TFT 층 또는 CF 층에 밀폐제를 부착하는 것을 포함한다. 밀폐제의 형상은 전자 디스플레이의 둘레를 정의한다. 밀폐제의 내부에, 액정, OLED, MEMS 등과 같은 디스플레이 요소가 부착된다.
도 1a는, 일 실시예에 따라, 공동형 전자 디스플레이를 형성하고 공동부 내부에서 카메라, 주변광 센서 및/또는 근접 센서와 같은 센서를 배치하는 방법의 흐름도이다. 본 방법에서, 공동부는 컬러 영역, TFT, 디스플레이 요소 등과 같은 다양한 요소를 다양한 기판 상에 부착하기 전에 전자 디스플레이 내에 형성된다.
단계 100에서, 전자 디스플레이 내의 복수의 층과 연관된 마스크가 제공된다. 전자 디스플레이는 평판 디스플레이일 수 있고, 컬러 필터(color filter(CF)) 층, 박막 트랜지스터(thin film transistor(TFT)) 층 및 디스플레이층을 포함할 수 있다. 복수의 층에서의 각각의 층은 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있다. 마스크는 원, 타원, 정사각형, 직사각형, 하나 이상의 둥근 코너를 갖는 정사각형, 하나 이상의 둥근 코너를 갖는 직사각형 등과 같은 형상을 가질 수 있다. 마스크는, 전자 디스플레이와 연관된 상부 에지에 근접한 것, 전자 디스플레이의 중간에 있는 것, 전자 디스플레이와 연관된 코너에 있는 것, 전자 디스플레이의 측부를 따라 있는 것 등과 같이 전자 디스플레이 상의 어디에나 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 마스크의 에지는 서브 픽셀 경계를 따라간다. 서브 픽셀의 크기가 마스크의 크기 및 곡률보다 상당이 작은 것을 고려하면, 마스크의 에지는 매끈하게 보이며, 마스크 에지를 따라 서브 픽셀 윤곽이 보이지 않는다. 다른 실시예에서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 마스크의 에지는 서브 픽셀 경계와 정렬되지 않는다.
단계 110에서, 마스크에 대응하는 공동부가 CF 층과 연관된 CF 기판으로부터 그리고 TFT 층과 연관된 TFT 기판으로부터 제거되어, 공동형 기판을 형성한다. 공동형 기판은 CF 기판과, 공동형 TFT 기판을 포함한다. 마스크에 대응하는 공동부를 제거하는 것은, 절단 및/또는 에칭을 포함하는 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 절단은 레이저 또는 다이아몬드 톱을 이용하여 수행될 수 있다. 레이저는 수 피코초 지속하는 초단파 레이저 펄스로 유리를 절단하는 Corning Laser Technologies 레이저일 수 있다. 에칭은 CF 기판과 TFT 기판을 에칭 내성(etching-resistant) 코팅으로 코팅함으로써 수행될 수 있다. 에칭 내성 코팅은 마스크에 대응하는 공동부를 제외한 CF 기판과 TFT 기판 상의 모든 곳에 분배된다. 코팅된 CF 기판과 코팅된 TFT 기판은 코팅되지 않은 영역 내의 기판을 제거하는 에처(etcher)에 잠긴다. 다음 단계에서, 에칭 내성 코팅이 CF 기판 및 TFT 기판 모두로부터 제거된다.
단계 120에서, 복수의 컬러가 공동형 CF 기판에 분배된다. CF 기판은 유리, 플라스틱 등과 같은 다양한 재료로 이루어질 수 있다. 복수의 컬러는, 마스크에 대응하는 기판 공동부에 어떠한 컬러도 부착하지 않으면서, 공동형 CF 기판의 윤곽을 따르도록 분배된다. 컬러는 적색, 녹색, 청색, 백색, 적외선(IR), 시안, 마젠타, 옐로우 등과 같은 전자기 스펙트럼의 다양한 주파수 대역을 통과시키는 필터이다.
단계 130에서, 복수의 박막 트랜지스터가 공동형 TFT 기판 상에 부착된다. TFT 기판은 유리, 플라스틱 등과 같은 다양한 재료로 이루어질 수 있다. 복수의 TFT는, 마스크에 대응하는 기판 공동부에 어떠한 TFT도 부착하지 않으면서, 공동형 TFT 기판의 윤곽을 따르도록 분배된다.
단계 140에서, 복수의 박막 트랜지스터에 대응하는 복수의 로우 및 컬럼 전극이, 공동부에 의해 차단된 복수의 로우 및 컬럼 전극 내의 각각의 로우 및 컬럼 전극이 공동부와 연관된 둘레를 부분적으로 따라가도록 분배된다. 분배 패턴은 도 1b에서 더 설명된다. 단계 140은 복수의 TFT가 TFT 기판 상에 부착되기 전에 그리고/또는 복수의 TFT가 TFT 기판 상에 부착된 후에 수행될 수 있다.
단계 150에서, CF 층 및 TFT 층이 전자 디스플레이를 획득하도록 결합된다. 전자 디스플레이는 마스크에 대응하는 공동부를 포함한다. 공동부는 마스크와 동일한 형상을 가질 수 있다. CF 층과 TFT 층을 결합하는 것은 CF 층 또는 TFT 층에 밀폐제를 부착하는 것을 포함한다. 밀폐제를 부착하는 것은 공동형 기판의 둘레를 따라가는 것을 포함한다. 밀폐제가 부착되면, 디스플레이 요소가 밀폐제에 의해 둘러싸인 영역 내부에 부착된다. 디스플레이 요소는 액정, OLED 또는 MEMS일 수 있다.
단계 160에서, 센서의 상부가 전자 디스플레이의 상부와 정렬되도록, 카메라, 주변광 센서 및/또는 근접 센서와 같은 센서가 공동부 내부에 배치된다. 예를 들어, 카메라의 상부는 카메라와 연관된 렌즈를 포함한다. 카메라 렌즈는 전자 디스플레이의 상부와 정렬되고 전자 장치와 연관된 커버 유리 아래에 배치된다.
도 1b는, 일 실시예에 따라, 복수의 로우 및 컬럼 전극과 연관된 분배 패턴을 도시한다. 복수의 로우 전극(170)(간결함을 위하여 하나의 로우 전극에만 도면 부호가 붙여짐)와 복수의 컬럼 전극(180)(간결함을 위하여 하나의 컬럼 전극에만 도면 부호가 붙여짐)이 마스크에 대응하는 공동부(190)를 피해가는 수정된 그리드형 패턴으로 기판 상에 분배된다. 박막 트랜지스터(105)는 로우 전극과 컬럼 전극의 교차 지점에 배치된다(간결함을 위하여 하나의 박막 트랜지스터에만 도면 부호가 붙여짐). 공동부(190)에 의해 차단된 로우 전극(115)의 세그먼트(125)는 공동부(190)와 연관된 둘레를 부분적으로 따라간다. 공동부(190)에 의해 차단된 다수의 로우 전극이 있을 수 있다. 유사하게, 공동부(190)에 의해 차단된 각각의 컬럼 전극(135, 145, 155)의 세그먼트(165, 175, 185)는 공동부(190)와 연관된 둘레를 부분적으로 따라간다.
공동부(190)에 대응하는 마스크는 서브 픽셀 경계를 따라가지 않고, 공동부(190)의 형성은 부분적으로 형성된 픽셀의 영역(195)을 형성한다. 영역(195)은 서브 픽셀 경계(197)에 의해 경계가 지어진다. 부분적으로 형성된 서브 픽셀을 포함하는 영역(195)은 전자 디스플레이의 일부가 아니고, 공동부(190)를 피하도록 로우 전극 세그먼트(125)와 복수의 컬럼 전극 세그먼트(165, 175, 185)를 배치하는데 사용된다.
도 2a는, 다른 실시예에 따라, 공동형 전자 디스플레이를 형성하고 공동부 내부에서 카메라, 주변광 센서 및/또는 근접 센서와 같은 센서를 배치하는 방법의 흐름도이다. 본 실시예에서, 공동부는, 컬러 영역, TFT, 디스플레이 요소 등과 같은 다양한 요소를 다양한 기판 상에 부착한 후에 전자 디스플레이 내에 형성된다. 본 실시예에서, 기판 내에 형성된 공동부 내부에 다양한 요소를 부착하는 것을 방지하기 위하여 제조 기계를 수정할 필요가 없다. 공동부의 내부에 다양한 요소를 부착하는 것이 폐기되는 재료의 양을 증가시키지만, 폐기된 재료의 낮은 비용과 제조 기계를 수정할 필요가 없다는 것은 본 방법을 비용 효율적으로 만든다.
단계 200에서, 전자 디스플레이 내의 복수의 층에 대응하는 마스크가 제공된다. 전자 디스플레이는 평판 디스플레이일 수 있고, 컬러 필터(color filter(CF)) 층, 박막 트랜지스터(thin film transistor(TFT)) 층, 편광층 및 디스플레이층을 포함할 수 있다. 복수의 층에서의 각각의 층은 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있다. 마스크는 원, 타원, 정사각형, 직사각형, 하나 이상의 둥근 코너를 갖는 정사각형, 하나 이상의 둥근 코너를 갖는 직사각형 등과 같은 형상을 가질 수 있다. 마스크는, 전자 디스플레이와 연관된 상부 에지에 근접한 것, 전자 디스플레이의 중간에 있는 것, 전자 디스플레이와 연관된 코너에 있는 것, 전자 디스플레이의 측부를 따라 있는 것 등과 같이 전자 디스플레이 상의 어디에나 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 마스크의 에지는 서브 픽셀 경계를 따라간다. 서브 픽셀의 크기가 마스크의 크기 및 곡률보다 상당이 작은 것을 고려하면, 마스크의 에지는 매끈하게 보이며, 마스크 에지를 따라 서브 픽셀 윤곽이 보이지 않는다. 마스크의 에지가 서브 픽셀 경계를 따라갈 때, 전체 서브 픽셀에 대응하는 영역만이 제거되고, 부분적으로 형성된 서브 픽셀은 남지 않는다.
다른 실시예에서, 마스크의 에지는 서브 픽셀 경계를 따라가지 않는다. 마스크에 대응하는 공동부가 기판으로부터 제거되면, 부분적으로 형성된 서브 픽셀은 디스플레이의 일부로서 기능하지 않는다. 대신에, 부분적으로 형성된 서브 픽셀을 포함하는 도 1b에 도시된 영역은, 도 1b에 도시된 바와 같이, 패턴 내의 복수의 로우 및 컬럼 전극을 공동부를 피해가게 배치하는데 사용된다.
단계 210에서, CF 층이 제공된다. CF 층은 CF 기판과, CF 기판 상에 배치된 복수의 컬러 영역을 포함한다. 기판은 유리, 플라스틱 등과 같은 다양한 재료로 이루어질 수 있다. 컬러 영역은 적색, 녹색, 청색, 백색, 적외선(IR), 시안, 마젠타, 옐로우 등과 같은 전자기 스펙트럼의 다양한 주파수 대역을 통과시키는 필터이다.
CF 기판을 제공하는 것은, CF 기판 상으로 컬러가 있는 포토레지스트 코팅을 부착하는 것을 포함한다. 컬러가 있는 포토레지스트 코팅은 적색, 녹색, 청색, 백색, 적외선(IR), 시안, 마젠타, 옐로우 등과 같은 전자기 스펙트럼의 다양한 주파수 대역을 통과시키는 필터이다.
컬러가 있는 포토레지스트는 포토마스크를 통해 UV 광과 같은 광에 노출된다. 도 2b는, 일 실시예에 따라, 포토 마스크를 이용한 기판의 광에 대한 노출을 도시한다. 광원(245)은 UV 광과 같은 광을 전송하고, 포토마스크(255)를 통해 기판(265)을 조명한다. 기판(265)은 CF 기판, TFT 기판 등일 수 있다. 포토마스크(255) 상의 패턴은 포토레지스트 코팅 상으로 전사되어 패턴(275)을 형성한다.
포토마스크는 다양한 형상을 채용할 수 있다. 일 실시예에서, 포토마스크는 제공된 마스크에 기초하여 수정된다. 도 2c는 일 실시예에 따른 수정된 포토마스크를 도시한다. 요소(270)는 복수의 보호된 영역(280)(간결함을 위하여 도면에서 그 중 하나에만 도면 부호가 붙여짐)과 복수의 보호되지 않은 영역(290)(간결함을 위하여 도면에서 그 중 하나에만 도면 부호가 붙여짐)을 포함하는 수정되지 않은 포토마스크이다. 요소(205)는 포토마스크(270)를 수정하는데 사용된 마스크에 대응한다. 수정된 마스크는 복수의 보호된 영역(225)(간결함을 위하여 도면에서 그 중 하나에만 도면 부호가 붙여짐)과 복수의 보호되지 않은 영역(235)(간결함을 위하여 도면에서 그 중 하나에만 도면 부호가 붙여짐)을 포함하고, 복수의 보호되지 않은 영역(235)이 마스크(205)를 포함한다.
마지막으로, 복수의 보호되지 않은 영역(235)이 포토 현상 공정을 이용하여 기판으로부터 제거된다. 포토 현상 단계에서, 포토레지스트가 파지티브이면, 광에 노출된 포토레지스트가 기판으로부터 제거되고, 포토레지스트가 네가티브이면, 광에 노출되지 않은 포토레지스트가 기판으로부터 제거된다. 녹색, 청색, 옐로우, 마젠타, 흑색, 백색, 시안, IR 등과 같은 추가 색상을 추가하기 위하여, 기판은 적합하게 컬러가 있는 포토레지스트로 코팅되고, 노광 및 포토 현상의 단계들이 반복된다.
도 2a의 단계 220에서, CF 층과 TFT 층 사이에 배치된 복수의 디스플레이 요소를 포함하는 디스플레이층이 제공된다. 복수의 디스플레이 요소는 광을 전송하도록 구성되고, 액정, OLED, MEMS 등을 포함할 수 있다. 디스플레이층을 제공하는 것은, 밀폐제를 부착하고, 밀폐제의 내부에 복수의 디스플레이 요소를 부착하는 것을 포함한다. 밀폐제는 CF 층 또는 TFT 층과 같은 복수의 층에서의 층에 부착된다. 밀폐제의 형상은 적어도 도 7에서의 요소 730인 전자 디스플레이와 연관된 부분 윤곽과, 도 7에서의 요소 740인 마스크와 연관된 윤곽을 따라간다. 디스플레이 요소는 밀폐제에 의해 정의된 윤곽 내부에 부착된다.
도 2a의 단계 230에서, TFT 기판과 TFT 기판 상에 배치된 복수의 트랜지스터를 포함하는 TFT 층이 제공된다. TFT 층은 유리, 플라스틱 등과 같은 다양한 재료로 이루어질 수 있다. TFT 층을 제공하는 것은 TFT 층을 부착하는 것과, 포토레지스트 코팅을 부착하는 것과, 기판으로부터 복수의 보호되지 않은 영역을 제거하는 것을 포함한다. 초기에, TFT가 TFT 기판 상으로 부착된다. 포토레지스트 코팅은 박막 트랜지스터 상에 부착된다. 포토레지스트는, 도 2b에 도시되고 여기에서 설명되는 바와 같이, 포토마스크를 통해 UV 광과 같은 광에 노출된다. 포토마스크는 다양한 형상을 채용할 수 있다. 일 실시예에서, 포토마스크는, 도 2c에 도시되고 여기에서 설명되는 바와 같이, 제공된 마스크에 기초하여 수정된다. 포토마스크는 복수의 보호된 영역과 복수의 보호되지 않은 영역을 포함한다.
마지막으로, 복수의 보호되지 않은 영역이 제거되어, 복수의 보호된 영역 내에서 TFT 기판 상에 배치된 TFT를 남긴다. 보호되지 않은 영역의 제거는 포토 현상, 에칭 및 스트리핑을 이용하여 수행될 수 있다. 포토 현상 단계에서, 광에 노출되었던 포토레지스트(파지티브 포토레지스트) 또는 광에 노출되지 않았던 포토레지스트(네가티브 포토레지스트)가 기판으로부터 제거된다. 에칭 단계에서, 포토레지스트가 제거된 영역 내의 TFT가 에칭으로 제거되어, 복수의 보호된 영역에서의 TFT 및 포토레지스트 코팅만을 남긴다. 스트리핑 단계에서, 포토레지스트가 기판으로부터 제거되어 복수의 보호된 영역에서의 TFT만을 남긴다.
또한, TFT 층을 제공하는 것은, 공동부에 의해 차단된 복수의 로우 및 컬럼 전극에서 각각의 로우 및 컬럼 전극이 공동부와 연관된 둘레를 부분적으로 따라가도록 복수의 박막 트랜지스터에 대응하는 복수의 로우 및 컬럼 전극을 분배하는 것을 포함한다. 분배 패턴은 도 1b에서 더 설명된다. 복수의 로우 및 컬럼 전극을 분배하는 것은 복수의 TFT가 TFT 기판 상에 부착되기 전에 그리고/또는 복수의 TFT가 TFT 기판 상에 부착된 후에 수행될 수 있다.
단계 240에서, 공동부가 CF 층, 디스플레이층, 편광층 및 TFT 층으로부터 제거되고, 제거된 공동부는 제공된 마스크에 대응한다. 마스크의 에지가 서브 픽셀 경계를 따라가기 때문에, 전체 서브 픽셀에 대응하는 영역만이 제거되고, 부분적으로 형성된 서브 픽셀은 남지 않는다. 마스크에 대응하는 공동부를 제거하는 것은, 절단 및/또는 에칭을 포함하는 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 절단은 레이저 또는 다이아몬드 톱을 이용하여 수행될 수 있다. 레이저는 수 피코초 지속하는 초단파 레이저 펄스로 유리를 절단하는 Corning Laser Technologies 레이저일 수 있다. 에칭은 CF 기판, 디스플레이층, 편광층 및 TFT 기판을 에칭 내성 코팅으로 코팅함으로써 수행될 수 있다. 에칭 내성 코팅은 마스크에 대응하는 공동부를 제외한 CF 기판, 디스플레이층, 편광층 및 TFT 층 상의 모든 곳에 분배된다. 코팅된 CF 기판, 코팅된 디스플레이층, 코팅된 편광층 및 코팅된 TFT 기판은 코팅되지 않은 영역 내의 기판을 제거하는 화학적 에처와 같은 에처에 잠긴다. 다음 단계에서, 에칭 내성 코팅이 CF 기판, 디스플레이층, 편광층 및 TFT 기판으로부터 제거된다. 일 실시예에서, 편광층은 편광 재료로 스탬핑되도록 특수하게 제조되고, 스탬프는 공동형 기판의 형상을 가진다. 마스크를 제외하도록 편광층을 스탬핑함으로써, 폐기되는 편광 재료의 양이 감소된다.
단계 250에서, CF 층, 디스플레이층 및 TFT 층이 결합층을 획득하도록 결합된다. 단계 240은 단계 250 전에 수행될 수 있다. 즉, 공동부는 전자 디스플레이 내의 각각의 층으로부터 개별적으로 제거될 수 있다. 이 대신에, 단계 240은 단계 250 후에 수행될 수 있고, 공동부가 결합층으로부터 한 번에 제거될 수 있다는 것을 의미한다.
단계 260에서, 카메라, 주변광 센서 및/또는 근접 센서와 같은 센서가, 센서의 상부가 전자 디스플레이의 상부와 정렬되면서, 제거된 공동부 내부에 배치된다. 예를 들어, 카메라의 상부는 카메라와 연관된 렌즈를 포함할 수 있다. 카메라 렌즈는 전자 디스플레이의 상부와 정렬되고, 전자 디스플레이와 연관된 커버 유리 아래에 배치된다.
도 3은, 일 실시예에 따라, 전자 디스플레이와 연관된 공동부 내에 배치된 센서를 도시한다. 평판 디스플레이와 같은 전자 디스플레이(300)는 컬러 필터(CF) 층(310), 디스플레이층(320), 박막 트랜지스터(TFT)(330) 층 및 카메라, 주변광 센서 및/또는 근접 센서와 같은 센서(340)를 포함한다. 전자 디스플레이(300)는, 편광층, 도광판, 확산층 등과 같은 추가층을 포함할 수 있다. 디스플레이층(320)은 액정, 유기 발광 다이오드 또는 마이크로 전기기계 시스템(MEMS) 장치를 포함할 수 있다. 센서(340)는 전자 디스플레이(300) 내에 형성된 공동부(350) 내에 배치된다. 공동부(350)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 둥근 코너를 갖는 직사각형 형상과 같은 다양한 형상을 채용할 수 있다. 또한, 공동부(350)는 뾰족한 코너를 갖는 직사각형 형상, 타원 형상, 원 형상, 정사각형 형상 등을 채용할 수 있다. 센서(340)의 상부 표면은 전자 디스플레이(300)의 상부 표면과 동일한 높이로 배치될 수 있다. 또한, 센서(340)의 상부 표면은 전자 디스플레이(300)의 상부 표면으로부터 약간 들어가 있을 수 있다. 센서(340)는 전자 디스플레이(300)로부터의 광이 센서(340)에 도달하지 않도록 전자 디스플레이(300)로부터 광학적으로 격리된다. 센서(340)는 센서(340)를 둘러싸고 커버 유리로 연장하는 광학적으로 불투명한 재료를 이용하여 격리될 수 있다.
도 4는, 일 실시예에 따라, 전자 디스플레이와 연관된 공동부 내에 배치된 센서의 측면도를 도시한다. 커버 유리(400)가 전자 디스플레이(410) 및 센서(340) 위로 배치된다. 센서(340)의 상부 표면과 전자 디스플레이(410)의 상부 표면은 동일한 높이를 가질 수 있다. 또한, 센서(340)의 상부 표면은 전자 디스플레이(410)의 상부 표면으로부터 약간 들어가 있을 수 있어, 센서(340)의 상부 표면과 커버 유리(400) 사이에 공극(490)을 형성한다. 다른 실시예에서, 전자 디스플레이(410)는 상부 편광층(420), CF 층(430), 디스플레이층(440), TFT 층(450), 하부 편광층(460), 확산기(470), 도광판(480) 및 센서(340)를 포함한다. 디스플레이층(440)은 액정, 유기 발광 다이오드 또는 마이크로 전기기계 시스템(MEMS) 장치를 포함할 수 있다. 센서(340)는 전자 디스플레이(410)로부터의 광이 센서(340)에 도달하지 않도록 전자 디스플레이(410)로부터 광학적으로 격리된다. 센서(340)는 센서(340)를 둘러싸고 커버 유리(400)로 연장하는 광학적으로 불투명한 재료를 이용하여 격리될 수 있다.
도 5는, 일 실시예에 따라, 전자 디스플레이와 연관된 원형 공동부를 도시한다. 원형 공동부(500)가 전자 디스플레이(510) 내부에 형성된다. 원형 공동부(500)는, 도 5에 도시된 바와 같은 전자 디스플레이(510)와 연관된 이마부(forehead)(520), 전자 디스플레이(510)의 중간, 전자 디스플레이(510)의 중간 왼쪽 부분, 전자 디스플레이(510)의 중간 오른쪽 부분, 전자 디스플레이(510)의 하부 부분 등과 같은 전자 디스플레이(510)의 어느 곳에서나 배치될 수 있다. 센서(340)는 원형 공동부(500) 내부에 배치된다. 공동부는 모든 측에서 능동 전자 디스플레이(510)에 의해 둘러싸인다.
도 6은, 일 실시예에 따라, 전자 디스플레이와 연관된 직사각형 공동부를 도시한다. 2개의 둥근 모퉁이를 갖는 직사각형 공동부(600)가 전자 디스플레이(610) 내부에 형성된다. 직사각형 공동부(600)는, 전자 디스플레이(610)의 이마부(forehead), 하부 왼쪽 코너, 하부 오른쪽 코너, 중간 왼쪽, 중간 오른쪽 등과 같은 전자 디스플레이(610)의 어느 곳에서나 배치될 수 있다. 직사각형 공동부(600)가 에지(620)와 같은 전자 디스플레이(610)와 연관된 하나의 에지에 가까이 배치될 때, 직사각형 공동부(600)와 에지(620) 사이에 형성된 전자 디스플레이(610)의 얇은 부분(630)은 능동 디스플레이 요소를 포함하지 않는다. 대신에, 얇은 부분(630)은 전자 디스플레이(610)를 위한 구조적 지지부 역할을 한다. 일 실시예에서, 전자 디스플레이(610)에 구조적 지지를 더 제공하기 위하여 복수의 접착제 비드(glue bead)(640)가 얇은 부분(630)의 표면 상에 배치된다. 다른 실시예에서, 전자 디스플레이(610)에 구조적 지지를 더 제공하기 위하여 밀폐제가 얇은 부분(630)의 표면 상에 배치된다.
도 7은, 일 실시예에 따라, 전자 디스플레이와 연관된 층 상에 배치된 밀폐제를 도시한다. 디스펜서(720)가 CF 층 또는 TFT 층과 같은 전자 디스플레이와 연관된 층(710)에 밀폐제(700)를 배치한다. 밀폐제(700)의 형상은 전자 디스플레이의 윤곽(730)과 공동부의 윤곽(740)을 따라간다. 밀폐제 부분(750)은 선택적이며 일부 실시예에서 제거될 수 있다. 추가될 때, 밀폐제 부분(750)은 전자 디스플레이에 추가적인 구조적 지지를 제공한다. 액정, 유기 발광 다이오드 또는 MEMS와 같은 디스플레이 요소가 영역(760) 내부에 부착된다. 다른 실시예에서, 디스플레이 요소가 공동부의 윤곽(740)에 의해 정의된 영역을 포함하는 전자 디스플레이의 윤곽(730) 내부에 부착된다.
비고
본 명세서에 사용된 표현은 주로 가독성과 교육적인 목적을 위해 선택되었고, 본 발명의 내용을 기술하거나 한정하도록 선택되지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이러한 [발명을 실시하기 위한 구체적인 내용]이 아니라 여기에 기초하는 적용예에 발행된 임의의 청구항에 의해 제한되도록 의도된다. 따라서, 다양한 실시예들에 대한 개시는 예시적인 것으로 의도되며, 이어지는 청구범위에서 설명되는 실시예들의 범위를 제한하는 것은 아니다.

Claims (30)

  1. 전자 디스플레이 내에 복수의 층과 연관된 마스크를 제공하는 단계로서, 상기 복수의 층은, 컬러 필터(color filter(CF)) 층 및 박막 트랜지스터(thin film transistor(TFT)) 층을 포함하는 단계;
    공동형(hollowed) 기판을 형성하기 위하여 상기 CF 층과 연관된 CF 기판과 상기 TFT 층과 연관된 TFT 기판으로부터 상기 마스크에 대응하는 공동부(hollow)를 제거하는 단계로서, 상기 공동형 기판은, 공동형 CF 기판과 공동형 TFT 기판을 포함하는 단계;
    상기 공동형 CF 기판 상에 복수의 컬러를 분배하는 단계;
    상기 공동형 TFT 기판 상에 복수의 박막 트랜지스터를 분배하는 단계;
    상기 공동부에 의해 차단된 복수의 로우(row) 및 컬럼(column) 전극 내의 각각의 로우 및 컬럼 전극이 상기 공동부를 피해가도록, 상기 복수의 박막 트랜지스터에 대응하는 상기 복수의 로우 및 컬럼 전극을 분배하는 단계;
    상기 전자 디스플레이를 획득하도록 상기 CF 층과 상기 TFT 층을 결합하는 단계로서, 상기 전자 디스플레이는 상기 공동부를 포함하는 단계;
    상기 공동부 내에 센서를 배치하는 단계
    를 포함하는,
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 CF 층과 상기 TFT 층을 결합하는 단계는,
    상기 복수의 층 내의 층에 밀폐제(sealant)를 부착하는 단계를 포함하고,
    상기 부착하는 단계는, 상기 공동형 기판과 연관된 윤곽을 따라가는 단계를 포함하는,
    방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 윤곽 내부에 복수의 액정 비드(bead)를 부착하는 단계를 포함하는,
    방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공동부를 제거하는 단계는,
    레이저로 상기 CF 층과 상기 TFT 층을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 CF 층 및 상기 TFT 층과 연관된 제거된 상기 공동부는 상기 마스크에 대응하는,
    방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마스크는 적어도 2개의 둥근 코너를 갖는 직사각형 형상을 포함하는,
    방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마스크는 원형 형상을 포함하는,
    방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 마스크는 상기 전자 디스플레이와 연관된 상부 에지에 근접하게 배치되는,
    방법.
  8. 전자 디스플레이 내에 복수의 층과 연관된 마스크를 제공하는 단계로서, 상기 복수의 층은, 컬러 필터(color filter(CF)) 층, 디스플레이층 및 박막 트랜지스터(thin film transistor(TFT)) 층을 포함하는 단계;
    CF 기판을 포함하는 상기 CF 층과 상기 CF 기판 상에 배치된 복수의 컬러 영역을 제공하는 단계;
    상기 CF 층과 상기 TFT 층 사이에 배치된 복수의 디스플레이 요소를 포함하는 상기 디스플레이층을 제공하는 단계로서, 상기 복수의 디스플레이 요소는 광을 전송하도록 구성되는 단계;
    TFT 기판을 포함하는 상기 TFT 층과 상기 TFT 기판 상에 배치된 복수의 트랜지스터를 제공하는 단계;
    상기 CF 층, 상기 디스플레이층 및 상기 TFT 층으로부터 공동부(hollow)를 제거하는 단계로서, 상기 CF 층, 상기 디스플레이층 및 상기 TFT 층과 연관된 제거된 상기 공동부는 상기 마스크에 대응하는 단계;
    결합층을 획득하도록 상기 CF 층, 상기 디스플레이층 및 상기 TFT 층을 결합하는 단계; 및
    제거된 상기 공동부에 센서를 배치하는 단계
    를 포함하는,
    방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 TFT 층을 제공하는 단계는,
    상기 공동형 TFT 기판 상에 복수의 박막 트랜지스터를 분배하는 단계; 및
    상기 공동부에 의해 차단된 복수의 로우(row) 및 컬럼(column) 전극 내의 각각의 로우 및 컬럼 전극이 상기 공동부를 피해가도록, 상기 복수의 박막 트랜지스터에 대응하는 상기 복수의 로우 및 컬럼 전극을 분배하는 단계;
    를 포함하는,
    방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 CF 층을 제공하는 단계는,
    상기 CF 기판 상으로 컬러가 있는 포토레지스트 코팅을 부착하는 단계;
    상기 마스크에 기초하여, 복수의 보호된 영역과 복수의 보호되지 않은 영역을 포함하도록 포토마스크를 수정하는 단계로서, 상기 마스크는 상기 복수의 보호되지 않은 영역과 연관되는 단계; 및
    상기 복수의 보호되지 않은 영역을 제거하여, 상기 복수의 보호된 영역에서 상기 CF 기판 상에 배치된 상기 컬러가 있는 포토레지스트 코팅을 남기는 단계
    를 포함하는,
    방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 디스플레이층을 제공하는 단계는,
    상기 복수의 층 내의 층에 밀폐제(sealant)를 부착하는 단계로서, 적어도 상기 전자 디스플레이와 연관된 부분 윤곽과 상기 마스크와 연관된 윤곽을 따라가는 단계를 포함하는 단계; 및
    상기 윤곽 내부에 복수의 액정 비드(bead)를 부착하는 단계
    를 포함하는,
    방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 TFT 층을 제공하는 단계는,
    상기 TFT 기판 상으로 박막 트랜지스터를 부착하는 단계로서, 상기 TFT 기판은 유리를 포함하는 단계;
    상기 박막 트랜지스터 상에 포토레지스트 코팅을 부착하는 단계;
    상기 마스크를 포함하도록 포토마스크를 수정하는 단계로서, 수정된 상기 포토마스크는 복수의 보호된 영역과 복수의 보호되지 않은 영역을 포함하고, 상기 마스크는 상기 복수의 보호되지 않은 영역과 연관되는 단계; 및
    상기 복수의 보호되지 않은 영역을 제거하여, 상기 복수의 보호된 영역에서 상기 TFT 기판 상에 배치된 박막 트랜지스터를 남기는 단계
    를 포함하는,
    방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 공동부를 제거하는 단계는,
    상기 CF 층, 상기 디스플레이층 및 상기 TFT 층으로부터 상기 공동부를 레이저 절단하는 단계
    를 포함하고,
    상기 CF 층, 상기 디스플레이층 및 상기 TFT 층과 연관된 상기 공동부는 상기 마스크에 대응하는,
    방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 공동부를 제거하는 단계는,
    상기 복수의 층 상에 에칭 내성 밀폐제(etching-resistant sealant)를 부착하는 단계로서, 상기 에칭 내성 밀폐제는 상기 마스크에 대응하는 상기 공동부에는 부착되지 않고, 상기 에칭 내성 밀폐제는 에처(etcher)로부터 상기 복수의 층을 보호하는 단계;
    상기 복수의 층을 상기 에처에 잠그는 단계; 및
    상기 CF 층, 상기 디스플레이층 및 상기 TFT 층으로부터 상기 공동부를 에칭하는 단계
    를 포함하고,
    상기 CF 층, 상기 디스플레이층 및 상기 TFT 층과 연관된 상기 공동부는 상기 마스크에 대응하는,
    방법.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 공동부를 제거하는 단계는,
    상기 CF 층, 상기 디스플레이층 및 상기 TFT 층을 결합하는 단계에 따라, 상기 결합층으로부터 상기 공동부를 제거하는 단계
    를 포함하고,
    상기 공동부는 상기 마스크에 대응하는,
    방법.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 CF 층, 상기 디스플레이층 및 상기 TFT 층을 결합하는 단계는,
    상기 공동부를 제거하는 단계에 따라, 상기 CF 층, 상기 디스플레이층 및 상기 TFT 층을 결합하여 상기 결합층을 획득하는 단계
    를 포함하는,
    방법.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 공동부를 제거하는 단계는,
    상기 CF 층, 상기 디스플레이층 및 상기 TFT 층으로부터 상기 공동부를 다이아몬드 커터로 절단하는 단계
    를 포함하고,
    상기 CF 층, 상기 디스플레이층 및 상기 TFT 층과 연관된 상기 공동부는 상기 마스크에 대응하는,
    방법.
  18. 제8항에 있어서,
    상기 마스크는 적어도 하나의 둥근 코너를 갖는 직사각형 형상을 포함하는,
    방법.
  19. 제8항에 있어서,
    상기 마스크는 원을 포함하는,
    방법.
  20. 제8항에 있어서,
    상기 센서는 카메라, 주변광 센서 또는 근접 센서 중 적어도 하나를 포함하는,
    방법.
  21. 제8항에 있어서,
    상기 디스플레이층은 액정 디스플레이(LCD) 층을 포함하고, 상기 LCD 층은 LCD 기판과 상기 LCD 기판 상에 배치된 복수의 액정을 포함하는,
    방법.
  22. 제8항에 있어서,
    상기 디스플레이층은 유기 발광 다이오드(OLED) 층을 포함하고, 상기 OLED 층은 OLED 기판과 상기 OLED 기판 상에 배치된 복수의 OLED를 포함하는,
    방법.
  23. 제8항에 있어서,
    상기 디스플레이층은 마이크로 전기기계 시스템(MEMS) 층을 포함하고, 상기 MEMS 층은 MEMS 기판과 상기 MEMS 기판 상에 배치된 복수의 MEMS를 포함하는,
    방법.
  24. 제8항에 있어서,
    상기 공동부를 제거하는 단계는,
    편광층, 상기 CF 층, 상기 디스플레이층 및 상기 TFT 층으로부터 상기 공동부를 제거하는 단계
    를 포함하고,
    상기 편광층, 상기 CF 층, 상기 디스플레이층 및 상기 TFT 층과 연관된 상기 공동부는 상기 마스크에 대응하는,
    방법.
  25. 컬러 필터(color filter(CF)) 기판 상에 배치된 복수의 컬러를 포함하는 CF 층;
    박막 트랜지스터(thin film transistor(TFT)) 상에 배치된 복수의 트랜지스터를 포함하는 TFT 층으로서, 상기 CF 층과 연관된 형상은 상기 TFT 층과 연관된 형상에 대응하는, 상기 TFT 층;
    상기 CF 층과 상기 TFT 층 내에 형성되고, 상기 CF 층과 상기 TFT 층으로부터 제거되는 공동부(hollow);
    상기 CF 층과 상기 TFT 층 사이에 배치되고, 상기 CF 층과 연관된 형상에 대응하는 형상으로 배열되며, 광을 전송하도록 동작 가능한 복수의 디스플레이 요소;
    상기 공동부 내에 배치된 센서
    를 포함하는,
    시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 공동부를 포함하는 상기 CF 기판과 연관된 형상에 대응하는 형상으로 형성된 편광기를 더 포함하는,
    시스템.
  27. 제25항에 있어서,
    도광판 및 확산기를 더 포함하고, 상기 도광판 및 상기 확산기는 상기 공동부를 포함하는 상기 CF 기판과 연관된 형상에 대응하는 형상으로 형성되는,
    시스템.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 CF 층 및 상기 TFT 층 중 하나의 둘레 내에 배치된 밀폐제(sealant)를 포함하는,
    시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 복수의 디스플레이 요소와 연관된 형상은 상기 밀폐제와 연관된 형상에 대응하는,
    시스템.
  30. 제25항에 있어서,
    상기 복수의 디스플레이 요소는 액정 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 또는 마이크로 전기기계 시스템(MEMS) 디스플레이 중 적어도 하나를 포함하는,
    시스템.
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