KR102323245B1 - 표시 장치의 제조 방법 및 이를 이용하는 박막 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 기재는, 기판 상에 표시 소자층을 형성하는 단계, 상기 표시 소자층을 덮는 박막 봉지층을 형성하는 단계, 태양광을 방출하는 광원을 이용하여 상기 박막 봉지층을 에이징하는 단계 및 에이징된 상기 박막 봉지층 상에 윈도우를 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법 및 이를 이용하는 박막 증착 장치에 관한 것이다.

Description

표시 장치의 제조 방법 및 이를 이용하는 박막 증착 장치 {MANUFACTURING METHOD FOR DISPLAY DEVICE AND THIN-FILM DEPOSITION APPARATUS USING THEREOF}
본 기재는 표시 장치의 제조 방법 및 이를 이용하는 박막 증착 장치에 관한 것이다.
TV, 컴퓨터 모니터와 같은 표시 장치들이 이전부터 사용되어 왔으나, 스마트폰의 등장과 함께 태블릿 PC, 노트북과 같은 소형 표시 장치들의 사용이 급증하고 있는 추세이다. 이러한 소형 표시 장치들의 경우에는 휴대가 용이하기 때문에 장소를 불문하고 사용할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 장점에 힘입어 사용자들은 이동 시에도 표시 장치를 사용할 수 있으며, 외부 활동 시에도 사용할 수 있게 되었다. 그럼에도 불구하고, 표시 장치들은 장시간 사용에 따라 열화에 의해 내구성이 저하될 수 있다. 특히 표시 장치를 외부에서 사용하는 경우가 증가됨에 따라, 자연광에 의해 표시 장치의 표시부가 열화되어 손상되는 경우 역시 함께 증가되는 추세이다. 표시 장치의 표시부가 열화되는 경우에는, 시인성이 저하됨으로 인해 표시 장치의 기능을 심각하게 훼손할 수 있다. 따라서 장시간 외부 활동에도 불구하고, 표시 장치의 표시부가 열화되지 않아 내구성이 향상된 표시 장치에 대한 필요성이 증대되고 있다.
본 기재는, 실외에서 장시간 사용하여도 열화되지 않는 표시 장치를 제조하는 방법 및 이를 이용하는 박막 증착 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은, 기판 상에 표시 소자층을 형성하는 단계, 상기 표시 소자층을 덮는 박막 봉지층을 형성하는 단계, 태양광을 방출하는 광원을 이용하여 상기 박막 봉지층을 에이징하는 단계 및 에이징된 상기 박막 봉지층 상에 윈도우를 형성하는 단계를 포함한다.
본 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 에이징된 상기 박막 봉지층과 상기 윈도우 사이에 터치 유닛을 형성하는 단계 및 상기 윈도우와, 에이징된 상기 박막 봉지층 및 상기 터치 유닛 사이에 상기 터치 유닛을 덮는 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 윈도우는 상기 절연층 상에 형성될 수 있다.
상기 태양광은 적외선, 가시광선 및 자외선을 포함할 수 있다.
상기 표시 소자층은 청색 화소, 적색 화소 및 녹색 화소를 포함하는 복수의 화소를 포함하고, 상기 청색 화소는 450nm 파장의 빛을 포함하는 빛을 방출할 수 있다.
상기 에이징 단계 이후 450nm 파장에서 상기 박막 봉지층의 투과율은 상기 에이징 단계 이전 대비 5% 이상 10% 이하 증가될 수 있다.
상기 에이징 단계 이후 450nm 파장에서 상기 박막 봉지층의 굴절률은 상기 에이징 단계 이전 대비 0.02 이상 0.10 이하 감소될 수 있다.
상기 에이징 단계 이후 450nm 파장에서 상기 박막 봉지층의 흡광계수는 상기 에이징 단계 이전 대비 0.0001 이상 0.0010 이하 감소될 수 있다.
상기 에이징 단계 이후 상기 박막 봉지층의 두께가 상기 에이징 단계 이전 대비 5Å 이상 10Å 이하 감소될 수 있다.
상기 박막 봉지층은 SiNx를 포함할 수 있다.
상기 박막 봉지층은 상기 에이징 단계 이후의 Si-N 결합 대비 N-H 결합의 푸리에 변환 적외선 분광 분석 결과 그래프의 피크 면적비가 감소될 수 있다.
상기 박막 봉지층은 상기 에이징 단계 이후의 Si-N 결합 대비 Si-H 결합의 푸리에 변환 적외선 분광 분석 결과 그래프의 피크 면적비가 감소될 수 있다.
상기 박막 봉지층은 상기 에이징 단계 이후의 Si-N 결합 대비 Si-NH 결합의 푸리에 변환 적외선 분광 분석 결과 그래프의 피크 면적비가 감소될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치는 복수의 챔버를 포함하며, 복수의 상기 챔버 중 어느 하나는 상기 기판이 외부로 출입하는 출입 챔버이며, 복수의 상기 챔버 중 다른 하나는 기판 상에 박막을 증착하는 공정이 수행되는 공정 챔버이고, 상기 출입 챔버 및 상기 공정 챔버를 포함하는 복수의 상기 챔버 중 어느 하나의 상기 챔버에 결합되며 증착된 상기 박막 상에 태양광을 조사하여 증착된 상기 박막을 에이징시키는 광원을 포함한다.
상기 광원은 상기 출입 챔버에 결합될 수 있다.
복수의 상기 챔버 중 또 다른 하나는, 상기 광원이 결합되어 증착된 상기 박막을 에이징시키는 에이징 챔버일 수 있다.
상기 광원은 적외선, 가시광선 및 자외선을 포함하는 인공 태양광을 조사할 수 있다.
상기 공정 챔버는 복수일 수 있다.
본 기재에 의하면 표시 장치의 제조 공정이 진행되는 도중에 미리 박막 봉지층을 에이징시킴으로써, 표시 장치의 실사용 시에 자연광에 노출된 표시 장치의 박막 봉지층이 열화되어 색차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 보다 장시간 사용하더라도 열화가 방지되는 표시 장치를 제조하는 방법 및 상술한 표시 장치의 제조 방법을 이용하는 박막 증착 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 기판 상에 표시 소자층이 형성된 모습이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 3은 표시 소자층을 덮는 박막 봉지층이 형성된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 태양광을 방출하는 광원을 이용하여 박막 봉지층을 에이징하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 태양광을 방출하는 광원에 의해 에이징이 완료된 박막 봉지층을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 박막 봉지층 상에 터치 유닛이 형성된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 터치 유닛을 덮는 절연층이 형성된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 윈도우가 형성된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 실시예에 따라 에이징된 박막 봉지층을 포함하는 표시 장치에 관한 실험예와 에이징 단계를 거치지 않은 박막 봉지층을 포함하는 표시 장치에 관한 비교예 1의 투과율을 비교한 그래프이다.
도 10은 본 실시예에 따라 에이징된 박막 봉지층을 포함하는 표시 장치에 관한 실험예와 에이징 단계를 거치지 않은 박막 봉지층을 포함하는 표시 장치에 관한 비교예 1의 굴절률을 비교한 그래프이다.
도 11은 본 실시예에 따라 에이징된 박막 봉지층을 포함하는 표시 장치에 관한 실험예와 에이징 단계를 거치지 않은 박막 봉지층을 포함하는 표시 장치에 관한 비교예 1의 흡광계수를 비교한 그래프이다.
도 12는 도 9에 추가로, 자외선 차단 필터(UV-Cut Filter, UCF)를 설치한 태양광 광원을 이용하여 에이징한 박막 봉지층을 포함하는 표시 장치를 이용하여 투과율을 측정한 비교예 2를 더 포함하는 투과율 그래프이다.
도 13은 푸리에 변환 적외선 분광법(Fourier Transform-Infrared Spectroscopy, FT-IR)에 의해 본 실시예에 따른 실험예 및 비교예 1를 분석한 결과를 도시한 그래프이다.
도 14는 도 13에 도시된 그래프의 피크 면적비를 수치적으로 나타낸 결과를 비교한 그래프이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따라 출입 챔버에 광원이 결합된 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 16은 일 변형예에 따라 에이징 챔버를 더 포함하는 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 기재를 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 기재의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 기재를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로 본 기재가 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
먼저 도 1 내지 도 8을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 도시한 순서도이다. 도 2는 기판 상에 표시 소자층이 형성된 모습이 개략적으로 도시된 도면이며, 도 3은 표시 소자층을 덮는 박막 봉지층이 형성된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4는 태양광을 방출하는 광원을 이용하여 박막 봉지층을 에이징하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 5는 태양광을 방출하는 광원에 의해 에이징이 완료된 박막 봉지층을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 박막 봉지층 상에 터치 유닛이 형성된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 7은 터치 유닛을 덮는 절연층이 형성된 모습을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 8은 윈도우가 형성된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 8을 참고하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(100)의 제조 방법은 기판(110) 상에 표시 소자층(120)을 형성하는 단계(S100), 표시 소자층(120)을 덮는 박막 봉지층(130)을 형성하는 단계(S200), 박막 봉지층(130)을 에이징하는 단계(S300) 및 윈도우(160)를 형성하는 단계(S600)를 포함한다.
먼저 도 1 및 도 2를 참고하면, 기판(110) 상에 표시 소자층(120)을 형성하는 단계(S100)가 진행된다. 기판(110)은 연성(flexible) 성질을 가져 변형이 자유로울 수 있으며, 투명한 광학적 성질을 가지고 전기적으로 절연성을 가지는 물질을 포함하여 이루어진다. 일 예로 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyeyhylene terephthalate)와 같은 투명한 고분자 물질을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
본 실시예의 표시 소자층(120)은 복수의 화소를 포함한다. 일 예로, 본 실시예의 표시 소자층(120)에 포함되는 복수의 화소는 청색 화소, 적색 화소 및 녹색 화소를 포함한다. 이때 청색 화소는 450nm 파장의 빛을 포함하는 빛을 방출하는 화소이며, 적색 화소는 635nm 파장의 빛을 포함하는 빛을 방출하는 화소이고, 녹색 화소는 530nm 파장의 빛을 포함하는 빛을 방출하는 화소일 수 있다.
다만 이에 한정되는 것은 아니며, 백색 화소를 더 포함하거나, 그 밖의 다른 색상으로 시인되는 파장의 빛을 방출하기 위한 화소를 포함할 수 있다.
또한, 표시 소자층(120)에 형성되는 표시 소자는 스스로 빛을 발생시켜 방출하거나 또는 외부 광원(L)로부터 전달받은 빛의 파장을 변화하여 투과시킬 수 있다. 또한 표시 소자층(120)은 복수의 화소를 구동하기 위한 트랜지스터층(미도시) 및 반도체층(미도시)를 포함할 수 있다.
도 3을 참고하면, 박막 봉지층(130)을 형성하는 단계(S200)에서, 외부 환경, 즉 이물질 또는 습기가 표시 소자층(120)으로 침투되는 것을 방지하기 위하여 박막 봉지층(130)이 표시 소자층(120)을 덮도록 형성된다. 일 예로, 박막 봉지층(130)은 SiNx와 같은 무기물을 포함하는 물질이 증착되어 형성될 수 있으며, 유기물과 무기물이 번갈아 복수 회에 걸쳐 적층되어 형성될 수 있다.
도면 상으로는 박막 봉지층(130)이 표시 소자층(120)의 일면 상에만 형성되는 것처럼 보일 수 있으나, 이는 이해를 돕기 위해 개략적으로 도시한 것이며, 박막 봉지층(130)은 기판(110)과 접촉하는 표시 소자층(120)의 다른 일면을 제외한 나머지 모든 면을 덮도록 형성될 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 본 실시예의 박막 봉지층(130)을 에이징하는 단계(S300)가 수행된다. 박막 봉지층(130)을 에이징하는 단계(S300)는, 미리 설정된 일정 시간 동안 태양광을 방출하는 광원(L)으로부터 방출되는 빛에 박막 봉지층(130)을 노출시켜 에이징시키는 단계이다.
에이징에 사용되는 태양광은 앞서 설명한 것과 같이, 광원(L)에 의해 발생되는 인공적인 빛이다. 다만, 이는 자연에 존재하는 태양광을 모사한 것으로, 적외선, 가시광선 및 자외선 영역의 빛을 모두 포함하며, 이 외에도 자연적인 태양광에 포함된 다양한 파장을 가지는 전자기파를 포함할 수 있다.
에이징 단계(S300)에 의해 박막 봉지층(130)을 이루는 물질의 원자간 결합의 일부가 변형될 수 있다. 이에 대해서는 이후 도 13을 참고하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
에이징 단계(S300)를 통해 도 5에 도시된 것과 같이, 박막 봉지층(130)의 물성이 변화하여 변형된 박막 봉지층(130`)이 형성된다. 에이징에 의해 변화된 박막 봉지층(130`)의 물성과 관련해서는 이후 도 9 내지 도 14를 참고하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 터치 유닛(140)을 형성하는 단계(S400)가 진행된다. 본 실시예의 터치 유닛(140)은 에이징된 박막 봉지층(130`) 상에 바로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 터치 유닛(140)은 전도성 물질로 이루어지는 복수의 전극을 포함하여 외부로부터 전달되는 터치 자극을 전기적 신호로 변환하여 전달한다.
도 1 및 도 7을 참고하면, 앞서 설명한 것과 같이 절연층(150)을 형성하는 단계(S500)가 진행된다. 도 7을 참고하면, 터치 유닛(140) 상에는 터치 유닛(140)을 보호하기 위하여 절연층(150)이 형성된다. 도 7에 도시된 절연층(150)은 하나의 층으로 이루어진 것으로 도시되었으나, 이는 일 예에 불과하며, 도면에 도시되지는 않았으나 복수의 절연층(150)이 적층되어 형성될 수 있다.
도 1 및 도 8을 참고하면, 윈도우(160)를 형성하는 단계(S600)이 진행된다. 도 8을 참고하면, 표시 소자층(120) 및 에이징된 박막 봉지층(130`)을 보호하기 위한 윈도우(160)가 에이징된 박막 봉지층(130`) 상에 형성된다. 이때, 윈도우(160)가 박막 봉지층(130`) 상에 형성된다 함은 윈도우(160)와 박막 봉지층(130`)이 바로 인접하게 배치되어 서로 접촉하는 구조만을 의미하는 것은 아니다. 도 8과 같이, 터치 유닛(140)과 절연층(150)을 포함하는 표시 장치(100)의 경우에는 절연층(150) 상에 윈도우(160)가 형성되며, 따라서 에이징된 박막 봉지층(130`)과 원도우 사이에 터치 유닛(140) 및 절연층(150)이 위치할 수 있다.
도면에 도시되지는 않았으나, 윈도우(160)와 에이징된 박막 봉지층(130`) 사이에는 편광 유닛(미도시)이 더 포함될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 이 외에도 편광 유닛은 표시 소자층(120)에 포함되거나 다른 위치에 형성될 수 있음은 물론이다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 본 실시예에 따른 제조 공정 중에 미리 인공적인 태양광을 이용하여 박막 봉지층(130)을 에이징시키고, 이후 청색 계열의 파장에서만 투과율이 크게 증가되는 것을 보정하는 단계가 더 진행될 수 있다. 보정 단계를 추가적으로 진행되면, 사용자가 실외에서 표시 장치(100)를 장시간 사용한다 하더라도 색차가 발생되는 것을 방지될 수 있다.
청색 계열의 파장의 빛의 투과율을 보정하는 방법으로는 일 예로 청색 화소의 전기적 구동을 제어하거나 컬러 필터, 편광 유닛 등을 이용하여 빛의 방출량을 제어하는 방법이 있을 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 이 외에도 다양한 보정 방법이 가능할 것이다.
본 실시예에 따르면, 에이징 단계 전후에 따라 박막 봉지층(130`)의 투과율, 굴절률 및 흡광계수와 같은 광학적 물성이 변화된다. 보다 구체적으로, 본 실시예에 따른 박막 봉지층(130`)은 에이징 단계 이후에 450nm 파장에서의 투과율이 에이징 단계 이전 대비 5% 이상 10% 이하 범위로 증가된다. 또한, 에이징 단계 이후 450nm 파장에서 박막 봉지층(130`)의 굴절률은 에이징 단계 이전 대비 0.02 이상 0.10 이하 감소된다. 그리고, 에이징 단계 이후 450nm 파장에서 박막 봉지층(130`)의 흡광계수는 에이징 단계 이전 대비 0.0001 이상 0.0010 이하 감소된다. 이와 관련하여 도 9 내지 도 11에 도시된 그래프를 참고하여 이하에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 9 내지 도 11에는 본 발명의 일 실시예에 따라 에이징된 박막 봉지층(130`)을 포함하는 표시 장치(100)에 관한 실험예와 에이징 단계를 거치지 않은 박막 봉지층(130)을 포함하는 표시 장치(100)에 관한 비교예 1의 투과율, 굴절률, 흡광계수를 비교한 그래프가 각각 도시되어 있다.
도 9는 본 실시예에 따라 에이징된 박막 봉지층(130`)을 포함하는 표시 장치(100)에 관한 실험예와 에이징 단계를 거치지 않은 박막 봉지층(130)을 포함하는 표시 장치(100)에 관한 비교예 1의 투과율을 비교한 그래프이며, 도 10은 본 실시예에 따라 에이징된 박막 봉지층(130`)을 포함하는 표시 장치(100)에 관한 실험예와 에이징 단계를 거치지 않은 박막 봉지층(130)을 포함하는 표시 장치(100)에 관한 비교예 1의 굴절률을 비교한 그래프이고, 도 11은 본 실시예에 따라 에이징된 박막 봉지층(130`)을 포함하는 표시 장치(100)에 관한 실험예와 에이징 단계를 거치지 않은 박막 봉지층(130)을 포함하는 표시 장치(100)에 관한 비교예 1의 흡광계수를 비교한 그래프이다.
본 실시예에 따른 에이징된 박막 봉지층(130`)을 포함하는 실험예는, 일 예로 총 에너지 2100J/cm2 및 조도 1620mW/cm2에서 1회당 38sec씩 총 35 회 광원(L)을 조사하여 에이징된 박막 봉지층(130`)을 포함한다.
도 10에 도시된 굴절률의 경우에는 450nm 파장의 빛을 포함하는 청색 계열 파장의 빛에서의 굴절률이 530nm 파장의 빛을 포함하는 녹색 계열의 파장의 빛과 635nm 파장의 빛을 포함하는 적색 계열 파장의 빛에서의 굴절률과 큰 차이를 보이지 않는다.
그러나 도 9를 참고하면, 450nm 파장의 빛을 포함하는 청색 계열 파장의 빛에서의 투과율 차이는 530nm 파장의 빛을 포함하는 녹색 계열의 파장의 빛에서의 투과율 차이 및 635nm 파장의 빛을 포함하는 적색 계열 파장의 빛에서의 투과율 차이보다 비교적 큰 차이를 보이는 것을 확인할 수 있다.
마찬가지로, 도 11을 참고하면, 흡광계수의 경우에는, 450nm 파장의 빛을 포함하는 청색 계열 파장의 빛에서의 흡광계수는 비교예 1과 비교하여 감소되나, 530nm 파장의 빛을 포함하는 녹색 계열의 파장의 빛과 635nm 파장의 빛을 포함하는 적색 계열 파장의 빛에서의 흡광계수는 비교예 1에 비해 거의 차이가 없음을 확인할 수 있다.
상술한 실험예 및 비교예 1의 투과율, 굴절률, 흡광계수 및 측정된 두께를 수치적으로 표시한 결과는 다음 표 1과 같다.
At 450nm 투과율(%) 굴절률(n) 흡광계수(k) 두께(Å)
비교예 1 88.4 1.941 0.0033 7239
실험예 96.6 1.881 0.0029 7231
△(차이) 8.3 -0.061 -0.0004 -8
표 1에 따르면, 첨부된 도면에는 표시되지 않았지만, 에이징 단계 유무에 따른 박막 봉지층(130, 130`)의 두께 역시 차이가 존재함을 확인할 수 있다. 표 1에 기재된 실험예와 같이, 앞서 설명한 실험예의 공정 조건에 따른 에이징 단계를 거치면서 에이징 단계를 거치지 않은 비교예 1에 비해 8Å만큼의 두께가 감소된 결과가 기재되어 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 본 실시예에 따른 에이징 단계를 거친 박막 봉지층(130`)은 에이징 단계를 거치지 않은 박막 봉지층(130) 대비 5Å 이상 10Å 이하만큼의 두께가 감소될 수 있다.
만일 본 실시예와 같이 제조 공정 중에 태양광을 이용하여 미리 박막 봉지층(130)을 에이징시키지 않는다면, 추후 사용자가 표시 장치(100)를 실외에서 사용하게 되는 경우 자연적인 태양광에 의해 도 9와 같은 450nm 파장 부근에서의 투과율 변화 및 도 11과 같은 450nm 파장 부근에서의 흡광계수 변화가 서서히 진행된다. 앞서 설명한 것과 같이, 적색 계열의 파장 및 녹색 계열의 파장에서는 투과율 및 흡광계수의 변화가 크지 않으며, 청색 계열의 파장에서만 투과율이 증가되거나 흡광계수가 감소되기 때문에 표시 장치(100)의 색차가 발생하게 된다.
도 12는 도 9의 그래프와 비교하여, 자외선 차단 필터(UV-Cut Filter, UCF)를 설치한 태양광 광원(L)에 의해 에이징된 박막 봉지층(130`)을 포함하는 표시 장치(100)를 이용하여 투과율을 측정한 비교예 2를 더 포함하는 투과율 그래프이다.
도 12를 참고하면, 비교예 2의 그래프는 450nm 파장에서 실험예의 그래프와 유사한 투과율을 가지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 1 및 비교예 2를 비교하더라도, 450nm 파장에서의 비교예 1 및 비교예 2의 투과율 차이가 530nm 파장의 빛에서의 투과율 또는 635nm 파장의 빛에서의 투과율에 비해 크게 차이가 남을 확인할 수 있다. 이는 앞서 비교한 도 9에서의 실험예 및 비교예 1과 유사한 분석 결과이다.
비교예 2는 박막 봉지층(130)을 에이징하는 광원(L)에서 자외선 영역의 빛이 차단된 채로 에이징이 수행된 결과이다. 따라서 도 12를 통해 박막 봉지층(130)의 에이징 단계에서 자외선 영역에 해당하는 빛은 생략되어도 무방함을 확인할 수 있다.
도 13은 푸리에 변환 적외선 분광법(Fourier Transform-Infrared Spectroscopy, FT-IR)에 의해 본 실시예에 따른 실험예 및 비교예 1를 분석한 결과를 도시한 것으로, 각 결합별 진동수에 따른 흡광도를 도시한 그래프이며, 도 14는 도 13에 도시된 그래프의 피크 면적비를 수치적으로 나타낸 결과를 비교한 그래프이다.
앞서 설명한 것과 같이 본 실시예에 따른 박막 봉지층(130)은 SiNx를 포함한다. 본 실시예의 박막 봉지층(130)은 증착 공정에 의해 형성될 수 있다. 증착 공정이 진행되는 증착 챔버 내에는 수소 기체가 주입되기 때문에, 증착 공정이 진행되는 동안 SiNx가 수소 기체와 반응한 생성물이 박막으로 증착되거나 박막 중에 수소 기체가 포집되는 경우가 존재할 수 있다. 따라서 SiNx를 포함하는 물질을 이용하여 증착된 박막 봉지층(130)은 Si-N 결합 이외에도 N-H 결합, Si-H 결합 및 Si-NH 결합과 같은 다양한 결합들이 존재할 수 있다.
하기 화학식 1 및 화학식 2를 참고하면, 빛 에너지를 가하면 물질에 포함된 원자간의 결합 사이의 재배열이 일어난다는 사실을 알 수 있다.
[화학식 1]
Si-Si(or Si·) (222kJ/mol) + N-H (386kJ/mol) -> Si-N (355kJ/mol) + Si-H(318kJ/mol)
[화학식 2]
-SiHx + -NHy -> Hx - 1Si-NHy -1 + H2
(Nuclear Instruments and Method in Physics. Res. B 116 (1996), 355)
이와 같은 원자간의 결합 재배열로 인해 빛 에너지를 받아 에이징된 박막 봉지층(130`)의 광학적 특성이 변화됨을 예상할 수 있다. 앞서 도 9 내지 도 12 및 표 1을 참고하여 에이징 단계에 의해 박막 봉지층(130`)의 광학적 특성이 변화됨을 확인하였다. 이하에서는, 도 13, 도 14 및 표 2를 참고하여 원자간의 결합 재배열이 일어났는지를 실험 결과를 분석함으로써, 박막 봉지층(130`)의 광학적 특성 변화의 원인을 확인하고자 한다.
도 13에서는 에이징 단계를 거치지 않은 박막 봉지층(130)과 에이징 단계를 거친 박막 봉지층(130`)을 각각 포함하는 표시 장치에 있어서, 각각의 원자간 결합의 포함 여부를 푸리에 변환 적외선 분광법을 이용해 분석한 결과가 도시되어 있다. 또한, 도 13의 분석 결과를 기본 물질인 SiNx의 Si-N 결합 대비 비율로 나타낸 수치를 비교한 그래프를 도 14에 도시하였다. 표 2는 도 14에 도시된 결과와 동일한 데이터를 표로 기재한 것으로, 표 2를 참조하면 각 결합들의 피크 면적비가 계산된 평균값과 표준편차를 확인할 수 있다.
피크
면적비
N-H/Si-N Si-H/Si-N Si-NH/Si-N
평균값
(average)
표준편차
(Std.Dev.)
평균값
(average)
표준편차
(Std.Dev.)
평균값
(average)
표준편차
(Std.Dev.)
비교예 1 0.0279 0.0007 0.1543 0.0024 0.0618 0.0014
실험예 0.0214 0.0002 0.1468 0.0013 0.0425 0.0004
도 13, 도 14 및 표 2를 참조하면 에이징 단계를 거치지 않은 비교예 1에 비해, 에이징 단계를 거친 실험예의 경우 각각 Si-N 결합 대비 N-H 결합, Si-H 결합 및 Si-NH 결합의 피크 면적비가 감소되었음을 확인할 수 있다. 이를 통해 에이징 단계에서 가해지는 빛 에너지에 의해 박막 봉지층(130)에 포함된 결합이 재배열될 수 있으며, 이로 인해 도 9 내지 도 11에서 설명한 것과 같은 투과율, 굴절률 및 흡광계수와 같은 박막 봉지층(130`)의 광학적 성질이 변화되는 것임을 유추할 수 있다.
특히, 이 중에서 Si-H 결합의 경우, 증착된 박막의 투과도를 감소시키는 것으로 알려져 있다. 표 2 및 도 14를 참고하면, 에이징 단계에 의해 Si-H 결합이 감소되는 것은 이미 전술한 것과 같다. 따라서 에이징 단계에 의해 투과도를 감소시키는 Si-H 결합이 감소되므로, 에이징 단계를 거친 박막 봉지층(130`)의 투과도가 에이징 단계를 거치지 않은 박막 봉지층(130)과 비교하여 투과도가 증가됨은 앞서 도 9 및 표 1을 참고하여 설명한 것과 같다.
이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)의 제조 방법에 대해 설명하였다. 상술한 표시 장치(100)의 제조 방법에 따르면, 표시 장치(100)의 제조 공정이 진행되는 도중에 미리 박막 봉지층(130)을 에이징시킨 뒤 에이징된 박막 봉지층(130`)의 광학적 특성에 적합하도록 표시 장치(100)를 보정함으로써, 표시 장치(100)의 실사용 시에 자연광에 노출된 표시 장치(100)의 박막 봉지층(130)이 열화되어 색차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 보다 장시간 사용하더라도 열화가 방지되는 표시 장치(100)를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
이하에서는 상술한 표시 장치(100)의 제조 방법을 적용하기 위한 박막 증착 장치(200)로, 박막 봉지층(130)을 형성하는 박막의 증착 공정 이후, 증착된 박막의 에이징이 가능한 박막 증착 장치(200)에 대해 설명하고자 한다.
본 실시예의 박막 증착 장치(200)는 기판 상에 박막을 증착하기 위한 것으로, 복수의 챔버를 포함한다. 복수의 챔버 중 어느 하나는 박막이 증착되는 대상인 기판이 외부로부터 출입하는 통로에 해당하는 출입 챔버(220)이며, 복수의 챔버 중 다른 하나는 기판 상에 박막이 증착되는 공정이 수행되는 공정 챔버(210)이다. 공정 챔버(210)는 하나일 수 있으나 복수로 이루어질 수 있으며, 복수의 공정 챔버(210)를 거치면서 수 회에 걸쳐 박막이 증착되어 적층 구조를 가질 수 있다.
본 실시예에 따른 기판은 박막 증착 장치(200)에 투입되기 이전에 미리 표시 소자층이 형성되어 있을 수 있음은 전술한 내용과 동일하므로 중복 기재는 생략하기로 한다.
이때, 본 실시예에 따른 박막 증착 장치(200)는 광원(L)을 포함한다. 광원(L)은 상술한 출입 챔버(220) 및 공정 챔버(210)를 포함하는 복수의 챔버 중 어느 하나의 챔버에 결합되며, 기판 상에 증착된 박막에 태양광을 조사하여 박막을 에이징시킨다.
일 예로, 광원(L)은 출입 챔버(220)에 결합될 수 있다. 도 15는 본 실시예에 따라 출입 챔버(220)에 광원(L)이 결합된 박막 증착 장치(200)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 15를 참고하면, 본 실시예의 박막 증착 장치(200)는 출입 챔버(220)에 결합된 광원(L)을 포함하기 때문에, 박막 증착이 완료된 기판이 외부로 배출되기 직전에 태양광과 동일한 파장의 빛을 포함하는 빛을 박막에 조사하여 증착이 완료된 박막을 에이징시킬 수 있다.
한편, 일 변형예에 따른 박막 증착 장치(200)는 에이징 단계가 수행되는 별도의 에이징 챔버(230)를 더 포함할 수 있다. 도 16은 일 변형예에 따라 에이징 챔버(230)를 더 포함하는 박막 증착 장치(200)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 16을 참고하면, 본 변형예에 따른 박막 증착 장치(200)는 에이징 챔버(230)를 더 포함한다. 에이징 챔버(230)는 복수의 챔버 중 출입 챔버(220) 및 공정 챔버(210) 이외의 별도의 챔버로, 에이징 단계가 수행되기 위하여 광원(L)이 결합된다. 공정 챔버(210) 내에서 박막의 증착이 완료된 기판(110)은 에이징 챔버(230)로 이동되어 광원(L)으로부터 조사되는 태양광에 의해 에이징될 수 있다.
도 15 및 도 16에 도시된 박막 증착 장치(200)에 포함된 광원(L)은 각각 적외선, 가시광선 및 자외선을 포함하는 인공 태양광을 방출할 수 있음은 전술한 것과 같다.
이상에서는 박막의 증착이 이루어진 장치 내에서 별도의 장비의 추가 없이 증착된 박막의 에이징 단계까지 진행될 수 있는 박막 장치를 제공할 수 있다. 따라서, 보다 간편하고 신속하게 증착된 박막의 에이징을 수행할 수 있어, 보다 경제적으로 열화 방지가 가능한 표시 장치(100)를 제공할 수 있게 된다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 표시 장치
110: 기판
120: 표시 소자층
130: 박막 봉지층
130`: 에이징 된 박막 봉지층
140: 터치 유닛
150: 절연층
160: 윈도우
L: 광원
200: 박막 증착 장치
210: 공정 챔버
220: 출입 챔버
230: 에이징 챔버

Claims (17)

  1. 기판 상에 표시 소자층을 형성하는 단계;
    상기 표시 소자층을 덮는 박막 봉지층을 형성하는 단계;
    태양광을 방출하는 광원을 이용하여 상기 박막 봉지층을 에이징하는 단계; 및
    에이징된 상기 박막 봉지층 상에 윈도우를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 에이징 단계 이후 상기 박막 봉지층의 두께가 상기 에이징 단계 이전 대비 5Å 이상 10Å 이하 감소되는, 표시 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    에이징된 상기 박막 봉지층과 상기 윈도우 사이에 터치 유닛을 형성하는 단계; 및
    상기 윈도우와, 에이징된 상기 박막 봉지층 및 상기 터치 유닛 사이에 상기 터치 유닛을 덮는 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 윈도우는 상기 절연층 상에 형성되는, 표시 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 태양광은 적외선, 가시광선 및 자외선을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 표시 소자층은 청색 화소, 적색 화소 및 녹색 화소를 포함하는 복수의 화소를 포함하고,
    상기 청색 화소는 450nm 파장의 빛을 포함하는 빛을 방출하는, 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에이징 단계 이후 450nm 파장에서 상기 박막 봉지층의 투과율은 상기 에이징 단계 이전 대비 5% 이상 10% 이하 증가되는, 표시 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 에이징 단계 이후 450nm 파장에서 상기 박막 봉지층의 굴절률은 상기 에이징 단계 이전 대비 0.02 이상 0.10 이하 감소되는, 표시 장치의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 에이징 단계 이후 450nm 파장에서 상기 박막 봉지층의 흡광계수는 상기 에이징 단계 이전 대비 0.0001 이상 0.0010 이하 감소되는, 표시 장치의 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 박막 봉지층은 SiNx를 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 박막 봉지층은 상기 에이징 단계 이후의 Si-N 결합 대비 N-H 결합의 푸리에 변환 적외선 분광 분석 결과 그래프의 피크 면적비가 감소되는, 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 박막 봉지층은 상기 에이징 단계 이후의 Si-N 결합 대비 Si-H 결합의 푸리에 변환 적외선 분광 분석 결과 그래프의 피크 면적비가 감소되는, 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 박막 봉지층은 상기 에이징 단계 이후의 Si-N 결합 대비 Si-NH 결합의 푸리에 변환 적외선 분광 분석 결과 그래프의 피크 면적비가 감소되는, 표시 장치의 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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