KR20220127735A - 스트레쳐블 광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20220127735A
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layer
stretchable
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홍문표
신승민
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고려대학교 세종산학협력단
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Abstract

스트레쳐블 광 소자가 제공된다. 상기 스트레쳐블 광 소자는, M(1 이상의 양의 정수) × N(1 이상의 양의 정수) 개의 픽셀로 구획되는 플렉서블 기판; 상기 플렉서블 기판 상에 형성되고, 상기 픽셀 내에 위치되며, 제1 무기물로 이루어지는 제1 박막 봉지층; 상기 픽셀 내에 위치되며, 상기 제1 박막 봉지층 상에 형성되는 구동 소자층; 상기 픽셀 내에 위치되며, 상기 제1 박막 봉지층 상에 형성되고, 상기 구동 소자층과 연결되는 발광층; 상기 픽셀 내에 위치되며, 상기 발광층 상에 형성되되, 상기 제1 박막 봉지층과 접촉되고, 제2 무기물로 이루어지는 제2 박막 봉지층; 상기 픽셀 내에 위치되며, 상기 제2 박막 봉지층 상에 형성되고, 유기물과 무기물의 복합 물질로 이루어지는 제3 박막 봉지층; 및 상기 M × N 개의 픽셀을 덮는 형태로 상기 플렉서블 기판 상에 부착되는 상기 신축성 필름을 포함하며, 상기 신축성 필름의 형상에 종속되어 스트레쳐블 주름을 가지는 고 신축성 영역 및 상기 신축성 필름의 변형이 최소화되는 저 신축성 영역으로 구분되되, 상기 저 신축성 영역은 상기 픽셀 영역일 수 있다.

Description

스트레쳐블 광 소자 및 그 제조방법{Stretchable Optical Device and Method for Manufacturing thereof}
본 발명은 스트레쳐블 광 소자 및 그 제조방법에 관련된 것으로 보다 구체적으로는, 우수한 외기 차단 특성 및 연신 특성을 가지는 스트레쳐블 광 소자 및 그 제조방법에 관련된 것이다.
최근, 휴대 전화, TV 및 모니터 등 보편적인 디스플레이에는 유기발광다이오드가 적용되고 있다. 유기발광다이오드는 수분 및 산소에 매우 취약해 열화가 발생되며, 이러한 열화를 막아주기 위하여 봉지화가 필수적으로 적용된다.
종래에 보편적으로 사용되는 딱딱한 디스플레이는 유리 기판과 같은 딱딱한 소재를 통하여 탑재되어 있는 유기발광다이오드가 외기로부터 보호되기 때문에 디스플레이의 장기 신뢰성이 확보되었다.
그러나 가장 최근의 플렉서블(flexible) 디스플레이는 벤더블(bendable), 롤러블(rollable) 그리고 폴더블(foldable) 단계를 넘어 자유자재로 늘렸다 줄였다 할 수 있는 광범위한 발전 가치를 갖는 스트레쳐블(stretchable) 디스플레이의 개발 필요성이 증가하면서 스트레쳐블 박막 봉지를 위한 소재가 모색되고 있다.
일반적으로, 균열 없이 연신 변형이 어느 정도 허용되는, 고분자 유기물 기반 박막 봉지의 경우, 외기 차단 특성이 매우 좋지 못하여 디스플레이의 단기 신뢰성 조차 확보할 수 없는 문제가 있다.
또한, 무기물 기반 박막 봉지 기술의 경우, 전술한 벤더블, 롤러블 그리고 폴더블 단계까지는 적용 가능하도록 발전해왔으나 스트레쳐블 단계에 적용하기에는 아직 미흡한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 우수한 외기 차단 특성 및 연신 특성을 가지는 스트레쳐블 광 소자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 일 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 스트레쳐블 광 소자를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 스트레쳐블 광 소자는, M(1 이상의 양의 정수) × N(1 이상의 양의 정수) 개의 픽셀로 구획되는 플렉서블 기판; 상기 플렉서블 기판 상에 형성되고, 상기 픽셀 내에 위치되며, 제1 무기물로 이루어지는 제1 박막 봉지층; 상기 픽셀 내에 위치되며, 상기 제1 박막 봉지층 상에 형성되는 구동 소자층; 상기 픽셀 내에 위치되며, 상기 제1 박막 봉지층 상에 형성되고, 상기 구동 소자층과 연결되는 발광층; 상기 픽셀 내에 위치되며, 상기 발광층 상에 형성되되, 상기 제1 박막 봉지층과 접촉되고, 제2 무기물로 이루어지는 제2 박막 봉지층; 상기 픽셀 내에 위치되며, 상기 제2 박막 봉지층 상에 형성되고, 유기물과 무기물의 복합 물질로 이루어지는 제3 박막 봉지층; 및 상기 M × N 개의 픽셀을 덮는 형태로 상기 플렉서블 기판 상에 부착되는 상기 신축성 필름을 포함하며, 상기 신축성 필름의 형상에 종속되어 스트레쳐블 주름을 가지는 고 신축성 영역 및 상기 신축성 필름의 변형이 최소화되는 저 신축성 영역으로 구분되되, 상기 저 신축성 영역은 상기 픽셀 영역일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 박막 봉지층의 모듈러스와 두께의 곱은 상기 플렉서블 기판의 모듈러스와 두께의 곱보다 상대적으로 클 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 박막 봉지층의 모듈러스와 두께의 곱은 상기 플렉서블 기판의 모듈러스와 두께의 곱의 100배 이상일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 박막 봉지층과 제2 박막 봉지층 간의 오버랩되는 길이는 50 ㎛ 이하일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 무기물과 제2 무기물은 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 무기물과 제2 무기물이 상이한 경우 열팽창 계수(Coefficient of Thermal Expansion; CTE) 차이가 10% 미만인 물질로 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 무기물과 제2 무기물은 질화규소, 산화규소 및 산화알루미늄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기물을 기반으로 하는 후보 물질군 중 선택된 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 복합 물질은 실리콘 계열 유무기 복합 하이브리드 물질을 포함할 수 있다.
본 발명은 스트레쳐블 광 소자 제조방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 스트레쳐블 광 소자 제조방법은, M(1 이상의 양의 정수) × N(1 이상의 양의 정수) 개의 픽셀로 구획되는 플렉서블 기판 상에 제1 무기물로 이루어지는 제1 박막 봉지층을 형성하는 단계; 상기 제1 박막 봉지층 상에 상기 픽셀 별로, 구동 소자층과 발광층을 차례로 형성하는 단계; 상기 구동 소자층과 발광층을 덮는 형태로 상기 제1 박막 봉지층 상에 제2 무기물로 이루어지는 제2 박막 봉지층을 형성하는 단계; 상기 제2 박막 봉지층 상에서, 상기 구동 소자층 및 발광층과 중첩되는 상기 제2 박막 봉지층 상에 유기물과 무기물의 복합 물질로 이루어지는 제3 박막 봉지층을 형성하는 단계; 서로 이웃하는 상기 픽셀 사이에 형성되어 있는 상기 제1 및 제2 박막 봉지층을 제거하여, 상기 픽셀 단위로, 상기 구동 소자층과 발광층을 봉지하는 단계; 및 상기 M × N 개의 픽셀을 덮는 형태로 상기 플렉서블 기판 상에 신축성 필름을 부착시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 플렉서블 기판은 최초 공정용 기판 상에 형성되며, 상기 공정용 기판은 상기 신축성 필름을 부착시키는 단계 후 상기 플렉서블 기판으로부터 제거될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 박막 봉지층 및 제2 박막 봉지층은 플라즈마 화학 기상 증착법, 원자층 증착법 및 물리 기상 증착법 중 어느 하나의 증착법을 통하여 최대 100℃ 이하에서 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 박막 봉지층은 용액 코팅법, 고분자박막 화학기상 증착법, 잉크젯 및 스퍼터링 중 어느 하나의 방법을 통하여 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 박막 봉지층을 형성하는 단계를 통하여 형성된 상기 제3 박막 봉지층 표면은 산소(O2) 플라즈마로 처리되며, 상기 산소 플라즈마 처리 시 상기 복합 물질을 이루는 유기물 일부가 휘발되어 무기물의 함량이 증가하여 봉지층 표면을 포함한 일정영역이 더 단단해질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 구동 소자층과 발광층을 봉지하는 단계에서는 상기 제3 박막 봉지층을 가림막으로 상기 제1 박막 봉지층과 제2 박막 봉지층을 건식 식각하여 제거할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 픽셀 영역은 상기 신축성 필름의 변형이 최소화되는 저 신축성 영역으로 구분되고, 상기 픽셀들 사이 영역은 상기 신축성 필름의 형상에 종속되어 스트레쳐블 주름을 가지는 고 신축성 영역으로 구분될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 박막 봉지층의 모듈러스와 두께의 곱은 상기 플렉서블 기판의 모듈러스와 두께의 곱보다 상대적으로 클 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, M(1 이상의 양의 정수) × N(1 이상의 양의 정수) 개의 픽셀로 구획되는 플렉서블 기판; 상기 플렉서블 기판 상에 형성되고, 상기 픽셀 내에 위치되며, 제1 무기물로 이루어지는 제1 박막 봉지층; 상기 픽셀 내에 위치되며, 상기 제1 박막 봉지층 상에 형성되는 구동 소자층; 상기 픽셀 내에 위치되며, 상기 제1 박막 봉지층 상에 형성되고, 상기 구동 소자층과 연결되는 발광층; 상기 픽셀 내에 위치되며, 상기 발광층 상에 형성되되, 상기 제1 박막 봉지층과 접촉되고, 제2 무기물로 이루어지는 제2 박막 봉지층; 상기 픽셀 내에 위치되며, 상기 제2 박막 봉지층 상에 형성되고, 유기물과 무기물의 복합 물질로 이루어지는 제3 박막 봉지층; 및 상기 M × N 개의 픽셀을 덮는 형태로 상기 플렉서블 기판 상에 부착되는 상기 신축성 필름을 포함하며, 상기 신축성 필름의 형상에 종속되어 스트레쳐블 주름을 가지는 고 신축성 영역 및 상기 신축성 필름의 변형이 최소화되는 저 신축성 영역으로 구분되되, 상기 저 신축성 영역은 상기 픽셀 영역일 수 있다.
이에 따라, 우수한 외기 차단 특성 및 연신 특성을 가지는 스트레쳐블 광 소자 및 그 제조방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 종래의 플렉서블 디스플레이용 기판을 활용할 수 있으므로, 우수한 양산성을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상온에서 제조 가능하여, 광 소자, 예를 들어, 유기발광소자의 발광층 및 구동층의 특성 변화를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 발광층을 기준으로, 하부에 형성되는 제1 박막 봉지층 및 상부에 형성되는 제2 박막 봉지층의 변형을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 감광성 소재가 포함된 유기 절연막 또는 실록산 계열의 유무기 하이브리드 복합 물질로 이루어진 제3 박막 봉지층이 제공됨으로써, 노광 공정이 가능한 화소 별로 노광하여 화소 단위로 박막 봉지를 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 제3 박막 봉지층은 유기 박막 봉지로 대체될 수 있으며, 감광성 소재가 포함되지 않으면 잉크 젯 도포 방법으로 화소 단위로 박막 봉지를 할 수 있으며, 소재가 용해성이 없는 경우 메탈 마스크를 이용한 물리 기상 증착법으로 화소 단위로 박막 봉지를 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 박막 봉지층 및 제2 박막 봉지층이 건식 식각되는 환경에서 제3 박막 봉지층의 소실을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자를 나타낸 단면 모식도이다.
도 2는 도 1의 스트레쳐블 광 소자가 연신된 상태를 나타낸 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 도 3의 S110 단계 전 공정용 기판이 준비되는 공정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 도 3의 S110 단계를 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은 도 3의 S120 단계를 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 도 3의 S130 단계를 설명하기 위한 모식도이다.
도 8 내지 도 12는 도 3의 S140 단계를 설명하기 위한 모식도이다.
도 13은 도 3의 S150 단계를 설명하기 위한 모식도이다.
도 14는 도 3의 S160 단계를 설명하기 위한 모식도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법을 통하여 제조된 스트레쳐블 광 소자로부터 공정용 기판이 제거되는 공정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법을 통하여 제조된 스트레쳐블 광 소자를 나타낸 모식도이다.
도 17은 본 발명의 비교 예1에 따른 스트레쳐블 광 소자를 설명하기 위한 참고도이다.
도 18은 본 발명의 비교 예2에 따른 스트레쳐블 광 소자를 설명하기 위한 참고도이다.
도 19는 본 발명의 실시 예1에 따른 스트레쳐블 광 소자를 설명하기 위한 참고도이다.
도 20는 본 발명의 실시 예1, 비교 예1, 2의 수분 투과도(WVTR) 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자를 나타낸 단면 모식도이고, 도 2는 도 1의 스트레쳐블 광 소자가 연신된 상태를 나타낸 단면 모식도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자(100)는, 2축 연신이 가능한 스트레쳐블 광 소자일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자(100)는, 플렉서블 기판(110), 제1 박막 봉지층(120), 구동 소자층(130), 발광층(140), 제2 박막 봉지층(150), 제3 박막 봉지층(160) 및 신축성 필름(SF)을 포함하여 형성될 수 있다.
상기 플렉서블 기판(110)은 굽힘 방향의 유연성은 물론, 당겨지는 방향의 유연성까지 갖춘 기판을 의미할 수 있다. 이에 따라, 플렉서블 기판(110)은 광 소자(100)에 신축성을 부여하면서, 구동 소자층(130) 및 발광층(140)이 형성되는 지지 기판으로서 기능할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 플렉서블 기판(110)은 M(1 이상의 양의 정수) × N(1 이상의 양의 정수) 개의 픽셀로 구획될 수 있다. 이에, 상기 구동 소자층(130) 및 발광층(140)은 상기 픽셀 내에 형성될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자(100)는 고 신축성 영역과 저 신축성 영역으로 구분될 수 있다. 상기 고 신축성 영역은 신축성 필름(SF)의 형상에 종속되어 스트레쳐블 주름을 가지는 영역으로 정의될 수 있다. 또한, 상기 저 신축성 영역은, 신축성 필름(SF)의 변형이 최소화되는 영역으로 정의될 수 있다.
상기 저 신축성 영역은 유기물과 무기물의 복합 물질로 이루어지는 제3 박막 봉지층(160)의 큰 모듈러스와 두께로 인하여 형성될 수 있다. 이에, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제3 박막 봉지층(160)이 형성되는 상기 픽셀 영역이 저 신축성 영역이 될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자(100)가 고 신축성 영역 및 저 신축성 영역으로 구분됨에 따라, 스트레쳐블 광 소자(100)의 외관을 이루는 플렉서블 기판(110) 또한 고 신축성 영역 및 저 신축성 영역으로 구분될 수 있다.
플렉서블 기판(110)에서, 고 신축성 영역은 신축성 필름(SF)과 직접 접촉되는 부분일 수 있다. 플렉서블 기판(110)에서 신축성 필름(SF)과 직접 접촉되는 부분은 서로 이웃하는 픽셀 사이일 수 있다.
또한, 플렉서블 기판(110)에서, 저 신축성 영역은 신축성 필름(SF)과 간접 접촉되는 부분일 수 있다. 플렉서블 기판(110)에서 신축성 필름(SF)과 간접 접촉되는 부분은 픽셀 영역, 즉, 플렉서블 기판(110)과 신축성 필름(SF) 사이에 제1 박막 봉지층(120), 구동 소자층(130), 발광층(140), 제2 박막 봉지층(150) 및 제3 박막 봉지층(160)이 차례로 형성되어 있는 픽셀 영역일 수 있다.
즉, 플렉서블 기판(110)에서, 저 신축성 영역은 신축성 필름(SF)이 플렉서블 기판(110)과 직접 접촉되지 않고, 제3 박막 봉지층(160)과 직접 접촉되는 영역일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이러한 플렉서블 기판(110)은 종래 플렉서블 디스플레이 제조에 사용되는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 기판(110)은 폴리이미드(polyimide), PET(Polyethylen terephthalate), PEN(Polyehylennaphtalate) 및 PES(Polyehersulfone) 중 적어도 하나의 물질로 이루어 질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 플렉서블 기판(110)은 스트레쳐블 광 소자(100) 제조 공정 동안, 공정용 기판(도 4의 C)에 의해 지지되며, 광 소자(100) 제조 완료 시, 상기 공정용 기판(도 4의 C)으로부터 분리될 수 있는데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
상기 제1 박막 봉지층(120)은 상기 픽셀 내에 위치될 수 있다. 상기 제1 박막 봉지층(120)은 플렉서블 기판(110) 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 박막 봉지층(120)은 제1 무기물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 박막 봉지층(120)은 질화규소(silicon nitride), 산화규소(silicon oxide) 및 산화알루미늄(aluminum oxide) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기물을 기반으로 하는 후보 물질군 중 선택된 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.
상기 구동 소자층(130)은 픽셀 내에 위치될 수 있다. 상기 구동 소자층(130)은 제1 박막 봉지층(120) 상에 형성될 수 있다. 상기 구동 소자층(130)은 픽셀 별 발광층(140)을 제어할 수 있는 박막 트랜지스터 및 커패시터 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 단위 픽셀 당 2개 이상의 트랜지스터와 1개 이상의 커패시터가 제공될 수 있다. 이때, 상기 2개 이상의 트랜지스터 중 일부는 스위칭 트랜지스터일 수 있고, 다른 일부는 구동 트랜지스터일 수 있다. 하지만, 이는 일례일 뿐, 구동 소자층(130)은 더 많은 트랜지스터 및 커패시터를 포함할 수 있다.
상기 트랜지스터는 다양한 종류의 반도체층을 기반으로 이루어질 수 있다. 상기 반도체층은 고 이동도를 제공하는 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터는 산화물 반도체를 활용하는 산화물 트랜지스터, 저온 폴리 실리콘을 반도체층으로 활용하는 저온 폴리 실리콘 트랜지스터, 유기물을 반도체층으로 활용하는 유기 트랜지스터 및 단결정 실리콘을 반도체층으로 활용하는 단결정 트랜지스터 중 적어도 하나의 트랜지스터로 이루어질 수 있다.
도시하진 않았지만, 이러한 트랜지스터는 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극 등의 금속 전극을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 구동 소자층(130)을 이루는 트랜지스터는 배선 박막과 연결될 수 있다. 여기서, 상기 배선은 예를 들어, 게이트 배선, 데이터 배선 등을 포함할 수 있다. 이 때 게이트 배선은 게이트 전극에 연결될 수 있고, 데이터 배선은 소스 전극에 연결될 수 있다.
상기 배선은 전도성이 우수한 금속박막과 탄성이 우수한 금속박막이 적층된 다층막으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 전도성과 연신특성이 우수한 알루미늄 금속박막과 탄성과 접착특성이 우수한 비정질 리티놀(NiTi) 합금박막으로 이루어질 수 있다. 탄성과 접착력 특성이 우수한 비정질 금속 합금은 상호간 규칙적 결정 구조 형성을 방해하는 2개 이상의 금속들로 구성되는 어떤 종류의 합금을 포함하는 것으로, 언급한 물질 예에 한정되지 않는다.
비정질 금속 합금은 예를 들어, NiTi, FeZr, CoNi, La-Al-Cu, Al-Sc, ZrTiCuNiBe, AuSi, CuZr, CuPd, CuCo, CuPdCoP, PdAgSi, PdAgSiP, PdAgSiGe, PtCuAgPBSi, PtCuAgPBSi, CuZrTi, CuZrTiNi, 및 CuZrTiAlBe 중 적어도 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.
다른 예를 들어, 상기 배선은 저 저항 물질이면서 구부러질 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 배선은 알루미늄, 은, 구리 중 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다.
이 때 배선은 비정질 금속 합금 배선 상에 저 저항 물질 배선이 형성된 이중층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 배선은 최대 10% 연신 시에 저항이 1.5 이내로 유지되는 특성을 가질 수 있다.
상기 발광층(140)은 픽셀 내에 위치될 수 있다. 발광층(140)은 제1 박막 봉지층(120) 상에 형성될 수 있다. 또한, 발광층(140)는 구동 소자층(130)과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이러한 발광층(140)은 정공 주입층(hole injection layer), 정공 수송층(hole transfer layer), 발광층(emission layer), 전자수송층(electron transfer layer), 전자 주입층(electron injection layer) 중 적어도 한 층을 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 발광층(140)도 신축성을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 발광층(140)이 10% 연신된 상태에서 화질 특성 변화가 25% 이하로 유지될 수 있다.
상기 제2 박막 봉지층(150)은 픽셀 내에 위치될 수 있다. 제2 박막 봉지층(150)은 발광층(140) 상에 형성될 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 박막 봉지층(150)은 구동 소자층(130)과 발광층(140)의 상면과 측면을 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 박막 봉지층(150)은 구동 소자층(130)과 발광층(140)의 하측에 형성되어 있는 제1 박막 봉지층(120)과 접촉되어, 이들 박막(130, 140)을 봉지할 수 있다. 이때, 제2 박막 봉지층(150)은 제1 박막 봉지층(120)과의 사이에 빈 공간(cavity)이 형성되지 않을 정도로, 상기 제1 박막 봉지층(120)과의 밀접 접촉을 이룰 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 박막 봉지층(120)과 제2 박막 봉지층(150) 간의 오버랩되는 길이는 50 ㎛ 이하일 수 있다. 여기서, 상기 제1 박막 봉지층(120)과 제2 박막 봉지층(150) 간의 오버랩되는 길이는 구동 소자층(130)과 발광층(140)을 감싸는 일측벽을 이루는 제2 박막 봉지층(150)의 두께일 수 있다.
이와 같이, 제1 박막 봉지층(120)과 제2 박막 봉지층(150) 간의 오버랩되는 길이가 짧으면, 고해상도의 디스플레이를 구현하는데 유리할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 박막 봉지층(150)은 제2 무기물로 이루어질 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 박막 봉지층(150)은 제1 박막 봉지층(120)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
즉, 제2 박막 봉지층(150)을 이루는 제2 무기물과, 제1 박막 봉지층(120)을 이루는 제1 무기물은 동일한 물질일 수 있다.
이에, 제2 박막 봉지층(150)은 제1 박막 봉지층(120)과 마찬가지로, 질화규소(silicon nitride), 산화규소(silicon oxide) 및 산화알루미늄(aluminum oxide) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기물을 기반으로 하는 후보 물질군 중 선택된 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.
여기서, 제1 박막 봉지층(120)과 제2 박막 봉지층(150)을 이루는 물질이 다르면, 두 물질 간의 접착력 또는 열 응력 차이로 인하여 파손이 발생될 수 있다.
이때, 제2 박막 봉지층(150)과 제1 박막 봉지층(120)이 동일한 물질로 이루어지는 것이 가장 바람직하나, 제2 박막 봉지층(150)과 제1 박막 봉지층(120)은 서로 간의 열팽창 계수(CTE) 차이가 10% 미만인 물질로 이루어질 수도 있다. 즉, 제2 박막 봉지층(150)과 제1 박막 봉지층(120)은 동일하지는 않더라도 유사한 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제3 박막 봉지층(160)은 픽셀 내에 위치될 수 있다. 제3 박막 봉지층(160)은 제2 박막 봉지층(150) 상에 형성될 수 있다. 제3 박막 봉지층(160)은 제2 박막 봉지층(150)의 상면과 대응되는 형태로, 상기 제2 박막 봉지층(150) 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제3 박막 봉지층(160)의 모듈러스와 두께의 곱은 플렉서블 기판(110)의 모듈러스와 두께의 곱보다 상대적으로 클 수 있다. 예를 들어, 제3 박막 봉지층(160)의 모듈러스와 두께의 곱은 상기 플렉서블 기판(110)의 모듈러스와 두께의 곱의 100배 이상일 수 있다.
예를 들어, 상기 제3 박막 봉지층(160)이 30 ㎬의 모듈러스와 1 ㎛의 두께를 가지고, 상기 플렉서블 기판(110)이 1 ㎬의 모듈러스와 300 ㎚의 두께를 가지는 경우, 제3 박막 봉지층(160)의 모듈러스와 두께의 곱은 상기 플렉서블 기판(110)의 모듈러스와 두께의 곱의 100배일 수 있다.
여기서, 모듈러스와 두께의 곱이 100배 이상 이라는 것은 같은 응력 아래에서 100배 이상의 변형 차이를 일으킬 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
이에 따라, 모듈러스와 두께의 곱이 큰, 제3 박막 봉지층(160)은 사전 연신된 신축성 필름(SF)이 수축되더라도 수축되지 않을 수 있으며, 제3 박막 봉지층(160)에 부착되는 신축성 필름(SF) 부분도 결국에는 수축되지 않게 된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제3 박막 봉지층(160)이 형성되어 있는 픽셀 영역이 저 신축성 영역으로 구분될 수 있다.
반면, 모듈러스와 두께의 곱이 상대적으로 작으며, 사전 연신된 신축성 필름(SF)과 직접 접촉되는, 플렉서블 기판(110) 영역은 사전 연신된 신축성 필름(SF)이 수축되는 경우, 신축성 필름(SF)의 수축 형상에 종속되어 수축될 수 있다. 이에 따라, 사전 연신된 신축성 필름(SF)과 직접 접촉되는 상기 플렉서블 기판(110) 영역에는 스트레쳐블 주름이 발생될 수 있으며, 상기 픽셀 영역으로 정의되며 스트레쳐블 주름이 발생되지 않는 저 신축성 영역과 구별되는 고 신축성 영역으로 구분될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제3 박막 봉지층(160)은 유기물과 무기물의 복합 물질로 이루어질 수 있다. 상기 제3 박막 봉지층(160)을 이루는 유기물과 무기물의 복합 물질은 실리콘 계열 유무기 복합 하이브리드 물질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제3 박막 봉지층(160)은 유기트리알콕시실란(RSi(OR’)3), 유기다이알콕시실란(RSiMe(OR’)2), 비스트리알콕시릴계((R’O)3SiC3H6-X-C3H6Si(OR’)3) 등과 같은 실리콘 계열 유무기 복합 하이브리드 물질로 이루어질 수 있다.
상기 신축성 필름(SF)은 상기 M × N 개의 픽셀을 덮는 형태로 상기 플렉서블 기판(110) 상에 부착될 수 있다. 상기 신축성 필름(SF)은 사전 연신된 상태로 상기 플렉서블 기판(110)에 부착될 수 있다.
신축성 필름(SF)을 연신시키는 힘이 제거되면, 신축성 필름(SF)은 연신 반대 방향으로 자연 수축하게 되고, 이에 따라, 신축성 필름(SF)과 직접 접촉되는 고 신축성 영역 또한 수축되어 신축성 필름(SF)의 수축 형상에 종속되는 스트레쳐블 주름을 가질 수 있다.
반면, 저 신축성 영역, 즉, 제3 박막 봉지층(160)이 형성된 부분은 제3 박막 봉지층(160)의 높은 모듈러스와 두께로 인하여, 수축되지 않을 수 있다. 즉, 상기 저 신축성 영역에 부착되는 신축성 필름(SF)의 일 부분은, 연신시키는 힘이 제거되더라도 그 변형이 최소화될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 신축성 필름(SF)으로는 신축성이 있는 3M tape, PU(polyurethane), SEBS(styrene ethylene butylene styrene), PDMS(polydimethylsiloxane) 등이 사용될 수 있다.
한편 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상술한 박막 봉지 구조는 M(1 이상의 양의 정수) × N(1 이상의 양의 정수) 개의 픽셀로 구획되는 기판 상에 형성되되, 상술한 박막 봉지 구조는, 기판 전체를 전체적으로 봉지하는 형태일 수도 있고, M = 1, N = 1인 형태일 수도 있고, M = 2, N = 2와 같이 적어도 2개 이상의 픽셀을 그룹핑하여 봉지하는 형태일 수도 있다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법에 대하여, 도 3 내지 도 16을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법을 나타낸 흐름도이고, 도 4는 도 3의 S110 단계 전 공정용 기판이 준비되는 공정을 설명하기 위한 모식도이며, 도 5는 도 3의 S110 단계를 설명하기 위한 모식도이고, 도 6은 도 3의 S120 단계를 설명하기 위한 모식도이며, 도 7은 도 3의 S130 단계를 설명하기 위한 모식도이고, 도 8 내지 도 12는 도 3의 S140 단계를 설명하기 위한 모식도이며, 도 13은 도 3의 S150 단계를 설명하기 위한 모식도이고, 도 14는 도 3의 S160 단계를 설명하기 위한 모식도이며, 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법을 통하여 제조된 스트레쳐블 광 소자로부터 공정용 기판이 제거되는 공정을 설명하기 위한 모식도이고, 도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법을 통하여 제조된 스트레쳐블 광 소자를 나타낸 모식도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법은, 플렉서블 기판 상에 제1 무기물로 이루어지는 제1 박막 봉지층을 형성하는 단계(S110), 제1 박막 봉지층 상에 픽셀 별로, 구동 소자층과 발광층을 차례로 형성하는 단계(S120), 제1 박막 봉지층 상에 제2 무기물로 이루어지는 제2 박막 봉지층을 형성하는 단계(S130), 구동 소자층 및 발광층과 중첩되는 제2 박막 봉지층 상에 제3 박막 봉지층을 형성하는 단계(S140), 픽셀 단위로, 구동 소자층과 발광층을 봉지하는 단계(S150) 및 플렉서블 기판 상에 신축성 필름을 부착시키는 단계(S160)를 포함할 수 있다.
S110 단계
도 5를 참조하면, 먼저, S110 단계에서는 M(1 이상의 양의 정수) × N(1 이상의 양의 정수) 개의 픽셀로 구획되는 플렉서블 기판(110) 상에 제1 무기물로 이루어지는 제1 박막 봉지층(120)을 형성할 수 있다.
이때, 도 4를 참조하면, 플렉서블 기판(110) 상에 제1 박막 봉지층(120)을 형성하기 전, 플렉서블 기판(110)의 하면에 공정용 기판(C)을 부착시킬 수 있다.
상기 공정용 기판(C)으로는 스트레쳐블 광 소자(도 16의 100) 제조 완료 시 플렉서블 기판(110)과 분리될 수 있도록, 희생층(미도시)이 포함된 유리 기판이 사용될 수 있다.
여기서, 상기 희생층(미도시)으로 사용되는 물질로는, 예를 들어, 수소가 포함된 비정질 규소(amorphous silicon, a-Si:H), 수소가 포함된 비정질 질화규소(amorphous silicon nitride, a-SiNx:H)가 사용될 수 있다.
이러한 희생층(미도시)은 레이저가 조사되는 경우, 수소 기체를 발생시켜, 상기 공정용 기판(C)과 플렉서블 기판(120)이 분리되도록 할 수 있다.
한편, S110 단계에서는 상기 플렉서블 기판(120)으로, 종래 플렉서블 디스플레이 제조 공정에 사용되는 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, S110 단계에서는 폴리이미드(polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), PES(polyethersulfone) 중 적어도 하나의 물질을 플렉서블 기판(120)으로 사용할 수 있다.
S110 단계에서는 공정용 기판(C)에 의해 지지되는, 이러한 플렉서블 기판(110) 상에 제1 무기물로 이루어지는 제1 박막 봉지층(120)을 형성할 수 있다. 이때, S110 단계에서는 종래 박막 봉지 공정에 사용되는 무기물을 사용하여 제1 박막 봉지층(120)을 형성할 수 있다.
예를 들어, S110 단계에서는 질화규소, 산화규소 및 산화알루미늄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기물을 기반으로 하는 후보 물질군 중 선택된 어느 하나의 물질을 사용하여 제1 박막 봉지층(120)을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, S110 단계에서는 상기 제1 박막 봉지층(120)을 저온에서 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 S110 단계에서는 플라즈마 화학 기상 증착법, 원자층 증착법 및 물리 기상 증착법 중 어느 하나의 증착법을 통하여 최대 100℃ 이하에서 제1 박막 봉지층(120)을 형성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 박막 봉지층(120)은 무기물로 이루어지며, 고분자와 같은 유기물을 포함할 수 없다. 여기서, 제1 박막 봉지층(120)에 유기물이 포함되는 경우, 디스플레이를 구성하는 발광 소자에 장기 신뢰성을 부여할 수 없다.
S120 단계
도 6을 참조하면, 상기 S120 단계에서는 제1 박막 봉지층(120) 상에 픽셀 별로, 구동 소자층(130)과 발광층(140)을 차례로 형성할 수 있다.
먼저, S120 단계에서는 제1 박막 봉지층(120) 상에 구동 소자층(130)을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 구동 소자층(130)은 픽셀 별로 상기 발광층(140)을 제어할 수 있는 박막 트랜지스터 및 박막 커패시터 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 단위 픽셀 당 2개의 트랜지스터(스위칭 트랜지스터 및 구동 트랜지스터)와 1개의 커패시터가 제공될 수 있다. 하지만, 이는 일례일 뿐, 더 많은 트랜지스터와 커패시터가 제공될 수도 있으며, 트랜지스터와 커패시터가 없는 구조 또한 본 발명에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법에 포함될 수 있다.
여기서, 상기 트랜지스터는 다양한 반도체층을 기반으로 이루어질 수 있다. 상기 반도체층은 고 이동도를 제공하는 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 트랜지스터는 산화물 반도체를 활용하는 산화물 트랜지스터, 저온 폴리 실리콘을 반도체층으로 활용하는 저온 폴리 실리콘 트랜지스터, 유기물을 반도체층으로 활용하는 유기 트랜지스터 및 단결정 실리콘을 반도체층으로 활용하는 단결정 트랜지스터 중 적어도 하나의 트랜지스터로 이루어질 수 있다.
이러한 트랜지스터는 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극 등의 금속 전극을 포함하여 이루어질 수 있다.
이러한 트랜지스터 및 커패시터를 포함하는 구동 소자층(130)은 배선 박막에 의해 연결될 수 있다. 상기 배선은 예를 들어, 플렉서블 기판(110) 상에 서로 교차하는 방향으로 형성되어 상기 픽셀을 정의하는 복수 개의 게이트 배선 및 데이터 배선 등을 포함할 수 있다. 이때, 상기 게이트 배선은 트랜지스터의 게이트 전극에 연결될 수 있고, 데이터 배선은 트랜지스터의 소스 전극에 연결될 수 있다.
이러한 배선은 전도성이 우수한 저저항 물질과 탄성이 우수한 코탄성 물질을 물리적으로 결합하여 구성할 수 있다. 예를 들어, 상기 배선은 통상 비정질상을 갖는 코탄성 금속, 특히, 비정질상의 고탄성 금속 합금으로 이루어질 수 있다. 여기서, 비정질상의 고탄성 금속 합금은 상호간 규칙적 결정 구조 형성을 방해하는 2개 이상의 금속들로 구성되는 어떤 종류의 합금을 포함하는 것으로 언급한 물질 예에 한정되지 않는다.
비정질상의 고탄성 금속 합금은 예를 들어, NiTi, FeZr, CoNi, La-Al-Cu, Al-Sc, ZrTiCuNiBe, AuSi, CuZr, CuPd, CuCo, CuPdCoP, PdAgSi, PdAgSiP, PdAgSiGe, PtCuAgPBSi, PtCuAgPBSi, CuZrTi, CuZrTiNi, 및 CuZrTiAlBe 중 적어도 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.
다른 예로, 상기 배선은 저 저항 물질이면서 구부러질 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 배선은 알루미늄, 구리, 은 중 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다.
이때, 배선은 비정질상의 고탄성 금속 합금 배선 상에 저 저항 물질 배선이 형성된 이중층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 배선은 최대 10% 인시 시에 저항이 1.5 이내로 유지되는 특성을 가질 수 있다.
다음으로, S120 단계에서는 제1 박막 봉지층(120) 상에 발광층(140)을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 발광층(140)은 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 발광층(EL), 전자 수송층(ETL), 전자 주입층(EIL) 중 적어도 한 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 발광층(140)도 신축성을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 발광층(140)이 10% 연신된 상태에서 화질 특성 변화가 25% 이하로 유지될 수 있다.
여기서, 상기 발광층(140)을 형성하기 전에, 구동 소자층(130)의 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 제1 전극이 형성될 수 있다. 상기 제1 전극은 발광층(140)에 대하여 양극 또는 음극으로 기능할 수 있다.
이 경우, 상기 제1 전극이 양극이면, 상기 발광층(140)은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 순서로 적층될 수 있고, 상기 제1 전극이 음극이면, 상기와 반대되는 순서로 적층될 수 있다.
이때, 상기 제1 전극은 픽셀 별로 제공될 수 있으며, 상기 제1 전극 상에는 픽셀을 구분하는 유기 뱅크(organic bank)가 형성될 수 있다.
S120 단계에서는 다양한 방법으로 상기 발광층(140)을 형성할 수 있다. 예를 들어, S120 단계에서는 쉐도우 마스크(shadow mask)를 이용한 기상 증착법을 통하여 상기 발광층(140)을 형성할 수 있다.
S130 단계
도 7을 참조하면, 상기 S130 단계에서는 제1 박막 봉지층(120) 상에 제2 박막 봉지층(150)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 S130 단계에서는 구동 소자층(130)과 발광층(140)을 덮는 형태로 제2 박막 봉지층(150)을 형성할 수 있다.
S130 단계에서는 무기물을 사용하여 제2 박막 봉지층(150)을 형성할 수 있다. 이때, S130 단계에서는 제1 박막 봉지층(120) 형성에 사용한 무기물로 제2 박막 봉지층(150)을 형성할 수 있다. 이는, 제1 박막 봉지층(120)과 제2 박막 봉지층(150)이 서로 다른 물질로 이루어지게 되면, 두 물질 간의 접착력이나 열 응력 차이에 의해 파손이 발생될 수 있기 때문이다.
S130 단계에서는 예를 들어, 질화규소, 산화규소 및 산화알루미늄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기물을 기반으로 하는 후보 물질군 중 선택된 어느 하나의 물질을 사용하여 제2 박막 봉지층(150)을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, S130 단계에서는 제1 박막 봉지층(120)과 마찬가지로, 제2 박막 봉지층(150) 또한 저온에서 형성할 수 있다. 이를 통하여, 상기 구동 소자층(130)과 발광층(140)의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 상기 구동 소자층(130)과 발광층(140)은 고온 공정 시 그 특성이 저하될 수 있다.
예를 들어, S130 단계에서는 플라즈마 화학 기상 증착법, 원자층 증착법 및 물리 기상 증착법 중 어느 하나의 증착법을 통하여 최대 100℃ 이하에서 제2 박막 봉지층(150)을 형성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 박막 봉지층(150)은 제1 박막 봉지층(120)과 마찬가지로, 무기물로 이루어지며, 고분자와 같은 유기물을 포함할 수 없다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 박막 봉지층(120)과 제2 박막 봉지층(150) 사이에는 유기물이나 빈 공간이 형성되지 않는다.
제1 박막 봉지층(120)과 제2 박막 봉지층(150) 사이에 유기물이나 빈 공간이 형성되면, 이를 통하여 외기가 침투할 수 있으며, 유기물 상에서의 무기물들에 매우 쉽게 균열이 발생될 수 있다.
S140 단계
도 8 내지 도 10을 참조하면, 상기 S140 단계에서는 제2 박막 봉지층(150) 상에 높은 영률(Young's modulus)를 가지는 제3 박막 봉지층(160)을 형성할 수 있다. 이때, S140 단계에서는 구동 소자층(130) 및 발광층(140)과 중첩되는 제2 박막 봉지층(150) 상에 제3 박막 봉지층(160)을 형성할 수 있다. 즉, S140 단계에서는 픽셀 내에 제3 박막 봉지층(160)을 형성할 수 있다.
도 8을 참조하면, 먼저, S140 단계에서는 제2 박막 봉지층(150) 상에 제3 박막 봉지층(160)을 형성할 수 있다.
이때, S140 단계에서는 유기물과 무기물의 복합 물질을 사용하여 제3 박막 봉지층(160)을 형성할 수 있다. 예를 들어, S140 단계에서는 종래 플렉서블 디스플레이 제조 공정에 사용되는 유기트리알콕시실란(RSi(OR’)3), 유기다이알콕시실란(RSiMe(OR’)2), 비스트리알콕시릴계((R’O)3SiC3H6-X-C3H6Si(OR’)3) 등과 같은 실리콘 계열 유무기 복합 하이브리드 물질을 사용하여 제3 박막 봉지층(160)을 형성할 수 있다.
여기서, 상기 제3 박막 봉지층(160)을 이루는 복합 물질에는 노광 및 현상 공정이 가능한 감광제가 포함될 수 있다. 상기 감광제에는 광감작제(photo sensitizer), 광개시제(photo initiator), 단위체(monomer), 바인더 고분자(binder polymer), 용매(solvent)가 포함될 수 있다.
또한, 상기 제3 박막 봉지층(160)을 이루는 복합 물질은 최대 100℃ 이하에서 용매 휘발 및 충분한 경화가 발생될 수 있다. 종래의 100℃ 이상에서 경화가 가능한 유무기 복합 물질을 저온에서 경화하기 위해 진공 환경 및 자외선 환경을 이용할 수 있다.
이때, 자외선 환경 아래에서 발광층(140)의 특성 저하를 방지하기 위하여 발광층(140)과 제2 박막 봉지층(150) 사이에 자외선 흡수층(미도시)을 포함시킬 수 있으며, 제2 박막 봉지층(150) 자체에서 자외선을 흡수할 수도 있다.
다음으로, 도 9를 참조하면, 상기 S140 단계에서는 크롬 금속이 포함된 포토 마스크(10)로, 픽셀 이외의 제3 박막 봉지층(160)을 가릴 수 있다. 그 다음, S140 단계에서는 포토 마스크(10) 상으로 노출된 제3 박막 봉지층(160) 영역을 경화하기 위하여 자외선을 조사할 수 있다.
상기 조사되는 자외선은 g-line(436㎚), h-line(405㎚), i-line(365㎚), KrF deep UV(248㎚), ArF deep UV(193㎚), vacuum UV(157㎚), EUV(13.5㎚)를 포함할 수 있다.
이때, 도 10을 참조하면, 포토 마스크(10)에 가려진 제3 박막 봉지층(160) 영역은 현상액(developer)에 용해될 수 있다. 상기 현상액은 3-pentanone, propylen glycol monomethyl ether actate과 같은 유기용매를 포함할 수 있다.
이때, 현상액은 포토 마스크(10) 상으로 노출된 제3 박막 봉지층(160) 영역에 의도치 않는 부식을 발생시키는 고 산성 또는 고 염기성 물질을 포함하지 않을 수 있다.
이를 통하여, 상기 S140 단계에서는 상기 제3 박막 봉지층(160)을 픽셀 단위로 형성할 수 있다.
한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 다른 실시 예에 따르면, 제3 박막 봉지층(160)이 형성될 영역 이외의 영역을 메탈 마스크(20)로 가린 후 제3 박막 봉지층(160)을 이루게 될, 유기물과 무기물의 복합 물질(160a)을 물리 기상 증착법을 통하여 증착함으로써, 제3 박막 봉지층(160)을 형성할 수 있다. 즉, 다른 실시 예에 따르면, 메탈 마스크(20)를 사용하여, 상기 제3 박막 봉지층(160)을 픽셀 단위로 형성할 수 있다.
또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 또 다른 실시 예에 따르면, 잉크젯 노즐(30)을 이용하여 원하는 영역에 제3 박막 봉지층(160)을 이루게 될, 유기물과 무기물의 복합 물질(160a)을 도포하여, 제3 박막 봉지층(160)을 픽셀 단위로 형성할 수도 있다.
한편, S140 단계에서는 제2 박막 봉지층(150) 상에 제3 박막 봉지층(160)을 형성한 다음 후처리 공정으로, 상기 제3 박막 봉지층(160)을 산소 플라즈마 처리할 수 있다. 이때, 산소 플라즈마 환경이 조성되는 경우, 제3 박막 봉지층(160)을 이루는 복합 물질 중에서 유기물은 휘발되고 무기물로 이루어진 층만 남게 되는데, 이 경우, 상기 무기물로 이루어진 층은 더 단단해질 수 있다.
S150 단계
도 13을 참조하면, 상기 S150 단계에서는 서로 이웃하는 픽셀 사이에 형성되어 있는 제1 박막 봉지층(120)과 제2 박막 봉지층(150)을 제거하여, 픽셀 단위로, 구동 소자층(130)과 발광층(140)을 봉지할 수 있다.
상기 S150 단계에서는 제3 박막 봉지층(160)을 가림막으로 활용하여, 건식 식각을 통해 상기 제1 박막 봉지층(120)과 제2 박막 봉지층(150)을 제거할 수 있다.
상기 제1 박막 봉지층(120)과 제2 박막 봉지층(150)은 불소 및 산소 플라즈마 환경에서 제3 박막 봉지층(160)의 소실이 거의 없이 제거될 수 있다.
이때, 상기 제1 박막 봉지층(120)과 제2 박막 봉지층(150)에 대한 건식 식각 공정 시 제3 박막 봉지층(160)을 이루는 무기물 층은 더 단단해져 추가적인 무기층 없이도 후속 공정, 예를 들어, 컬러필터 형성 공정 또는 터치센서 어레이와 같은 공정이 가능할 수 있다.
예를 들어, 200 ㎚ 두께의 제1 박막 봉지층(120) 및 제2 박막 봉지층(150)과, 1 ㎛ 두께의 제3 박막 봉지층(160)의 소실되는 속도가 같을 경우, 건식 식각이 끝나고서도 제3 박막 봉지층(160)의 두께는 최소 80% 잔류할 수 있다.
상기 S150 단계를 통하여, 구동 소자층(130)과 발광층(140)의 하측은 제1 박막 봉지층(120)에 의해 감싸지고, 구동 소자층(130)과 발광층(140)의 측부와 상측은 제2 박막 봉지층(150)에 의해 감싸질 수 있다.
즉, 구동 소자층(130)과 발광층(140)은 제1 박막 봉지층(120)과 제2 박막 봉지층(150)에 의해 픽셀 단위로 봉지될 수 있다.
이 때, 단계 S150에서, 픽셀 단위로 봉지될 수 있다고 표현되어 있으나, 이는 적어도 하나의 픽셀 단위를 의미할 수 있다. 즉, 2개 이상의 픽셀을 그룹핑하여 하나의 군으로 해서 봉지할 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
S160 단계
도 14를 참조하면, S160 단계에서는 상기 M × N 개의 픽셀을 덮는 형태로 상기 플렉서블 기판(110) 상에 사전 연신된 신축성 필름(SF)을 부착시킬 수 있다. 이때, 플렉서블 기판(110) 상에 부착되기 전,신축성 필름(SF)은 구조물에 의해 고정될 수 있다.
예를 들어, 필요시 사전 연신된 신축성 필름(SF)은 외곽에 자석, 나사 혹은 거친 면을 가진 구조물을 통하여 고정될 수 있다.
상기 S160 단계에서는 신축성 필름(SF)과 플렉서블 기판(110) 간의 접착을 위해 점착제 또는 접착제를 사용할 수 있다. 이때, S160 단계에서는 저온에서 접착력을 가질 수 있는 점착제 또는 접착제를 사용할 수 있다.
또한, S160 단계에서는 자외선 환경에서 더 강한 접착력을 가질 수 있는 점착제 또는 접착제를 사용할 수 있다. 그리고 S160 단계에서는 시간이 경과함에 따라 더 강한 접착력을 가질 수 있는 점착제 또는 접착제를 사용할 수 있다.
한편, 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법에서는 상기 S160 단계 후 공정용 기판(C)을 플렉서블 기판(110)으로부터 분리시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 스트레쳐블 광 소자 제조방법에서는 라인 빔 형태의 레이저를 조사하여 상기 공정용 기판(C)을 플렉서블 기판(110)으로부터 제거할 수 있다. 이때, 상기 스트레쳐블 광 소자 제조방법에서는 공정용 기판(C) 상의 희생층(미도시)을 타겟으로 레이저를 조사할 수 있다. 레이저 조사에 의해 희생층(미도시)이 제거됨으로써, 공정용 기판(C)과 플렉서블 기판(110) 간의 분리가 이루어질 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 상기 공정용 기판(C)을 플렉서블 기판(110)으로부터 제거하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자(100)가 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법을 통하여 제조된 스트레쳐블 광 소자(100)는 고 신축성 영역과 저 신축성 영역으로 구분될 수 있다. 상기 고 신축성 영역은 신축성 필름(SF)의 형상에 종속되어 스트레쳐블 주름을 가지는 영역으로 정의될 수 있다. 또한, 상기 저 신축성 영역은, 신축성 필름(SF)의 변형이 최소화되는 영역으로 정의될 수 있다.
공정용 기판(C)이 제거되면, 사전 연신된 신축성 필름(SF)이 연신 반대 방향으로 수축될 수 있다. 이때, 고 신축성 영역으로 구분되며, 신축성 필름(SF)과 직접 접착되는 플렉서블 기판(110) 영역은 수축되는 신축성 필름(SF)의 형상에 종속되어 스트레쳐블 주름을 가질 수 있다.
이에 반해, 저 신축성 영역으로 구분되며, 신축성 필름(SF)과 직접 접착되는 제3 박막 봉지층(160)을 구비하는 픽셀 영역은, 제3 박막 봉지층(160)의 높은 모듈러스와 두께로 인하여, 사전 연신된 신축성 필름(SF)이 연신 반대 방향으로 수축되더라도 수축되지 않을 수 있다.
이와 같이, 스트레쳐블 광 소자(100)가 고 신축성 영역과 저 신축성 영역으로 구분되는 이유는 제3 박막 봉지층(160)의 모듈러스와 두께의 곱과, 플렉서블 기판(110)의 모듈러스와 두께의 곱의 차이 때문이다.
예를 들어, 제3 박막 봉지층(160)의 모듈러스와 두께의 곱은, 플렉서블 기판(110)의 모듈러스와 두께의 곱보다 100배 이상 클 수 있는데, 이와 같이, 100배 이상의 모듈러스와 두께의 곱의 차이는 같은 응력 아래에서 100배 이상의 변형 차이를 일으킬 수 있다.
예를 들어, 30 ㎬의 모듈러스와 1 ㎛ 두께를 갖는 제3 박막 봉지층(160)과, 1 ㎬의 모듈러스와 300 ㎚ 두께를 갖는 플렉서블 기판(110) 간의 모듈러스와 두께의 곱의 차이는 100배이므로, 상기 제3 박막 봉지층(160)과 플렉서블 기판(110)은 같은 응력 아래에서 100배의 변형 차이를 일으킬 수 있다. 즉, 제3 박막 봉지층(160)이 수축되지 않을 때, 플렉서블 기판(110)은 수축될 수 있다.
이상 도 3 내지 도 16을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 단계 S140에서, 제3 박막 봉지층(160)을 산소 플라즈마 처리를 하여, 제3 박막 봉지층(160) 성분 중 유기물을 휘발시키고, 제3 박막 봉지층(160) 성분 중 무기물을 경화시키는 구성을 설명한 바, 본 구성은 단계 S150과 결합하여 후속하는 터치 패널 형성을 위한 투명 전도막등의 증착 공정에 대하여 상승적인 효과를 제공하는 바 이하 상술하기로 한다.
종래의 제조 공정에 따르면, 봉지 공정은 TFE(Thin Film Encapsulation)라고 호칭되었으며 이는 무기층과 유기층 각 한 층으로 페어를 이루는 다이어드(dyad)로 구성되었다.
이와 관련하여, 종래의 제조 공정에 따르면 봉지 구조 상에 터치 공정을 수행하는데 어려움이 있었다.
왜냐하면, 터치 공정 시의 터치 전극 예를 들어 ITO 전극 스퍼터링 시에 상기 TFE를 이루는 유기층이 손상을 입기도 하며, ITO 전극의 스퍼터링 품질도 낮아서 ITO 전극의 비저항이 증가하는 문제가 있었다. 나아가, 종래 기술에 따르면, ITO 전극 증착 후에 ITO 전극 패터닝 시에도 상기 유기층에 손상에 가해지는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해소하기 위하여, 종래의 TFE 구조에서는 터치 공정 전에 TFE를 가 경화하는 공정을 진행하였다. 예를 들어, 봉지 구조를 1.5 다이어드로 구성하고, 최상 층에 무기층을 형성하고, 가 경화 공정을 진행하였다. 완전 경화를 위해서는 열 처리가 필요한데, 고온의 열 처리 시에는 구동 소자층(130)에 손상이 가해질 우려가 있었기 때문에 가 경화를 진행할 수 밖에 없었다. 그러나, 가 경화로는 TFE를 이루는 층의 완전한 링킹(fully linking)이 이루어지지 못하기 때문에, 상술한 바와 같이 터치 공정인 ITO 스퍼터링, ITO 패터닝 시에 문제가 초래되는 것이었다.
그러나, 본 발명의 단계 S140에서는 제3 박막 봉지층(160)을 플라즈마 처리하게 된다. 이에 따라, 제3 박막 봉지층(160)을 이루는 유기물 성분이 휘발되고 무기물 성분이 잔존하므로, 무기물 특유의 치밀하고 단단한 표면층이 형성되게 된다. 이에 따라, 터치 공정의 안정성이 확보되게 된다.
또한, 플라즈마 처리에 의하여, 제3 박막 봉지층(160)을 이루는 무기물 성분이 경화되게 된다. 즉, 제3 박막 봉지층(160)의 경화도가 충분히 높아진 상태에서, 후속 공정인 터치 공정이 수행될 수 있으므로, 터치 공정 시 ITO 스퍼터링 시에도 기존에 문제되었던 유기층 손상을 예방할 수 있고, ITO 전극 증착이 원활이 수행되어, ITO 전극의 전기적 특성도 확보할 수 있다. 나아가, 제3 박막 봉지층(160)의 경화도가 충분히 높아진 상태이므로, 높아진 식각 선택비를 제공할 수 있음은 물론이며, ITO 패터닝 시에도 아래에 있는 층들을 보호하는 역할을 수행할 수 있다.
즉 단계 S140에서 제3 박막 봉지층(160)이 유기물 성분과 무기물 성분의 혼합 성분으로 구성되며, 이를 플라즈마 식각하는 것으로 후속하는 터치 공정에 대하여 우수한 증착 및 패터닝 환경을 제공할 수 있는 것이다.
이상 설명에 있어서, 제3 박막 봉지층(160)을 산소 분위기에서 플라즈마 식각하는 것을 설명하였으나, 이 외에 아르곤이 추가될 수도 있다.
또한, 단계 S150에서 제3 박막 봉지층(160)을 가림막으로 활용하여, 건식 식각을 통해 상기 제1 박막 봉지층(120)과 제2 박막 봉지층(150)의 일부가 식각됨에 있어서도, 제3 박막 봉지층(160)의 무기물 성분은 경화가 진행될 수 있다. 이에 따라 후속하는 공정에 대한 안정성이 더 확보될 수 있는 것이다. 단계 S150의 건식 식각 시에도 제3 박막 봉지층(160)의 무기물 성분의 추가 경화를 위하여 산소 및/또는 아르곤 분위기가 조성될 수 있음은 물론이다.
이상, 본 발명의 일 실시 예들을 설명함에 있어서 디스플레이로 한정하였으나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자(100)는 상부 발광 스트레쳐블 디스플레이, 하부 발광 스트레쳐블 디스플레이, 상부 흡수 태양전지, 하부 흡수 태양전지 등 여러 가지 소재 소자 분야에 적용될 수 있다.
전술한 공정용 기판(C), 플렉서블 기판(110), 구동 소자층(130), 발광층(140) 및 제1 박막 봉지층(120), 제2 박막 봉지층(150)을 형성하는 공정까지는 기존의 플렉서블 디스플레이 공정에 대응될 수 있다. 따라서, 기존 양산 공정을 스트레쳐블 디스플레이 제조공정에도 활용할 수 있으므로, 우수한 양산 호환성이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법이 적용될 수 있는 분야는 한정되어 있지 않으므로, 스트레쳐블 폼팩터의 광범위한 분야 진출에 대한 제한성을 해소할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 신축성 필름(SF)을 부착하되, 고 신축성 영역은 모듈러스와 두께의 곱이 작은 물질(플렉서블 기판)과 신축성 필름(SF)이 부착되어 있는 영역이고, 저 신축성 영역은 모듈러스와 두께의 곱이 큰 물질(제3 박막 봉지층)과 신축성 필름(SF)이 부착되어 있는 영역이다.
이와 같이, 모듈러스와 두께의 곱이 큰 제3 박막 봉지층(160)이 형성되어 있는 영역은 기계적 응력으로부터 자유롭기 때문에 종래의 리지드, 플렉서블 디스플레이에서 구현할 수 있을 정도의 발광층(140)과 구동 소자층(130)의 특성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제3 박막 봉지층(160)과, 제1 및 제2 박막 봉지층(120, 150)의 건식 식각 선택비가 확보되어 있는 환경 아래에서 대면적 공정에 의한 식각 불균일성으로부터 해소될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레쳐블 광 소자 제조방법을 통하여 제조된 스트레쳐블 광 소자(100)는 어느 방향으로 연신되더라도 외기에 의한 특성 저하가 발생되지 않으며, 유리나 금속 캔으로 봉지된 유기발광다이오드가 가지는 신뢰성을 기준으로, 90% 이상의 신뢰성을 확보할 수 있다.
비교 예1
도 17을 참조하면, 비교 예1에서는 수분 투과 특성을 테스트하기 위하여, 무기물 기반의 제1 박막 봉지층과 무기물 기반의 제2 박막 봉지층으로, 산화되기 쉬운 칼슘 금속을 봉지하였다. 이때, 비교 예1에서는 기판 상에 복수 개로 구획된 픽셀 단위로 칼슘 금속을 봉지하지 않고, 기판 상면 전체에 제1 박막 봉지층을 형성하고, 그 위에 칼슘 금속을 형성한 후, 상기 칼슘 금속을 덮는 형태로 제1 박막 봉지층 상에 제2 박막 봉지층을 형성하였다.
비교 예2
도 18을 참조하면, 비교 예2에서는 수분 투과 특성을 테스트하기 위하여, 무기물 기반의 제1 박막 봉지층과 무기물 기반의 제2 박막 봉지층으로 칼슘 금속을 봉지하였다. 이때, 비교 예2에서는 기판 상에 복수 개로 구획된 픽셀 단위로 칼슘 금속을 봉지하였으며, 특히, 제1 박막 봉지층으로 형성된 물질과 다른 물질로 제2 박막 봉지층을 형성하였다.
예를 들어, 비교 예2에서는 제1 박막 봉지층으로 형성된 물질과 열팽창 계수(CTE) 차이가 10% 이상인 물질로 제2 박막 봉지층을 형성하였다.
실시 예1
도 19를 참조하면, 실시 예1에서는 수분 투과 특성을 테스트하기 위하여, 무기물 기반의 제1 박막 봉지층과 무기물 기반의 제2 박막 봉지층으로 칼슘 금속을 봉지하였다. 이때, 실시 예1에서는 기판 상에 복수 개로 구획된 픽셀 단위로 칼슘 금속을 봉지하였으며, 특히, 제1 박막 봉지층으로 형성된 물질과 동일 또는 유사한 물질로 제2 박막 봉지층을 형성하였다.
예를 들어, 실시 예1에서는 제1 박막 봉지층으로 형성된 물질과 동일한 물질 또는 열팽창 계수(CTE) 차이가 10% 미만인 물질로 제2 박막 봉지층을 형성하였다.
먼저, 비교 예1과 비교 예2를 비교해 보면, 비교 예2의 칼슘 금속의 변색이 더 심한 것으로 확인되었다. 이는, 측면 수분 침투 경로가 길수록 우수한 봉지 특성을 가지는 것으로 확인되었다.
또한, 비교 예2와 실시 예1을 비교해 보면, 측면 수분 침투 경로가 동일할 때, 제1 박막 봉지층과 제2 박막 봉지층이 다른 물질로 이루어진 비교 예2의 경우, 칼슘 금속의 변색 정도가 심한 것으로 확인되었으며, 제1 박막 봉지층과 제2 박막 봉지층이 동일 혹은 유사한 물질로 이루어진 실시 예1의 경우, 칼슘 금속의 변색이 최소화되는 것으로 확인되었다.
이때, 비교 예1과 실시 예1을 비교해 보면, 측면 수분 침투 경로를 길게 하는 것보다 제1 박막 봉지층과 제2 박막 봉지층을 동일 혹은 유사한 물질로 형성하는 것이 보다 우수한 봉지 특성을 나타내는 것으로 확인되었다.
도 20는 본 발명의 실시 예1, 비교 예1, 2의 수분 투과도(WVTR) 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 20을 참조하면, 비교 예1(a. 전면 박막봉지), 비교 예2(b. 화소단위 박막봉지 구조물의 상하부 물성이 다른 경우), 실시 예1(c. 화소단위 박막봉지 구조물의 상하부 물성이 동일 또는 유사한 경우) 모두, 전통적인 유기 박막봉지에 비해 수분 투과도(WVTR) 수치가 월등히 낮은 것으로 확인되었다.
이때, 실시 예1은 칼슘 금속을 봉지하는 제1 박막 봉지층과 제2 박막 봉지층이 오버랩되는 길이(OL)가 짧은 구간에서도 낮은 수분 투과도(WVTR) 특성을 나타내는 것으로 확인되었다.
즉, 실시 예1의 경우, 제1 박막 봉지층과 제2 박막 봉지층이 오버랩되는 길이(OL)가 1㎛인 픽셀 단위 박막 봉지 구조에서도, ~10-6g/㎡day의 수분 투과도(WVTR)를 가지는 것으로 측정되었다.
한편, 비교 예2의 경우, 칼슘 금속을 봉지하는 제1 박막 봉지층과 제2 박막 봉지층이 오버랩되는 길이(OL)가 짧은 구간에서는 높은 수분 투과도(WVTR)를 가지며, 즉, 봉지 특성이 좋지 못하다가, 상기 제1 박막 봉지층과 제2 박막 봉지층이 오버랩되는 길이(OL)가 증가될수록 수분 투과도(WVTR)가 점차 감소되는 것으로 확인되었다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100; 스트레쳐블 광 소자
110; 플렉서블 기판
120; 제1 박막 봉지층
130; 구동 소자
140; 발광층
150; 제2 박막 봉지층
160; 제3 박막 봉지층
160a; 복합 물질
10; 포토 마스크
20; 메탈 마스크
30; 잉크젯 노즐
C; 공정용 기판
SF; 신축성 필름

Claims (16)

  1. M(1 이상의 양의 정수) × N(1 이상의 양의 정수) 개의 픽셀로 구획되는 플렉서블 기판;
    상기 플렉서블 기판 상에 형성되고, 상기 픽셀 내에 위치되며, 제1 무기물로 이루어지는 제1 박막 봉지층;
    상기 픽셀 내에 위치되며, 상기 제1 박막 봉지층 상에 형성되는 구동 소자층;
    상기 픽셀 내에 위치되며, 상기 제1 박막 봉지층 상에 형성되고, 상기 구동 소자층과 연결되는 발광층;
    상기 픽셀 내에 위치되며, 상기 발광층 상에 형성되되, 상기 제1 박막 봉지층과 접촉되고, 제2 무기물로 이루어지는 제2 박막 봉지층;
    상기 픽셀 내에 위치되며, 상기 제2 박막 봉지층 상에 형성되고, 유기물과 무기물의 복합 물질로 이루어지는 제3 박막 봉지층; 및
    상기 M × N 개의 픽셀을 덮는 형태로 상기 플렉서블 기판 상에 부착되는 상기 신축성 필름;을 포함하며,
    상기 신축성 필름의 형상에 종속되어 스트레쳐블 주름을 가지는 고 신축성 영역 및 상기 신축성 필름의 변형이 최소화되는 저 신축성 영역으로 구분되되, 상기 저 신축성 영역은 상기 픽셀 영역인, 스트레쳐블 광 소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 박막 봉지층의 모듈러스와 두께의 곱은 상기 플렉서블 기판의 모듈러스와 두께의 곱보다 상대적으로 큰, 스트레쳐블 광 소자.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제3 박막 봉지층의 모듈러스와 두께의 곱은 상기 플렉서블 기판의 모듈러스와 두께의 곱의 100배 이상인, 스트레쳐블 광 소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 박막 봉지층과 제2 박막 봉지층 간의 오버랩되는 길이는 50 ㎛ 이하인, 스트레쳐블 광 소자.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 무기물과 제2 무기물은 동일한 물질로 이루어지는, 스트레쳐블 광 소자.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 무기물과 제2 무기물이 상이한 경우 열팽창 계수(Coefficient of Thermal Expansion; CTE) 차이가 10% 미만인 물질로 이루어지는, 스트레쳐블 광 소자.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 무기물과 제2 무기물은 질화규소, 산화규소 및 산화알루미늄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기물을 기반으로 하는 후보 물질군 중 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지는, 스트레쳐블 광 소자.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 복합 물질은 실리콘 계열 유무기 복합 하이브리드 물질을 포함하는, 스트레쳐블 광 소자.
  9. M(1 이상의 양의 정수) × N(1 이상의 양의 정수) 개의 픽셀로 구획되는 플렉서블 기판 상에 제1 무기물로 이루어지는 제1 박막 봉지층을 형성하는 단계;
    상기 제1 박막 봉지층 상에 상기 픽셀 별로, 구동 소자층과 발광층을 차례로 형성하는 단계;
    상기 구동 소자층과 발광층을 덮는 형태로 상기 제1 박막 봉지층 상에 제2 무기물로 이루어지는 제2 박막 봉지층을 형성하는 단계;
    상기 제2 박막 봉지층 상에서, 상기 구동 소자층 및 발광층과 중첩되는 상기 제2 박막 봉지층 상에 유기물과 무기물의 복합 물질로 이루어지는 제3 박막 봉지층을 형성하는 단계;
    서로 이웃하는 상기 픽셀 사이에 형성되어 있는 상기 제1 및 제2 박막 봉지층을 제거하여, 상기 픽셀 단위로, 상기 구동 소자층과 발광층을 봉지하는 단계; 및
    상기 M × N 개의 픽셀을 덮는 형태로 상기 플렉서블 기판 상에 사전 연신된 신축성 필름을 부착시키는 단계;를 포함하는, 스트레쳐블 광 소자 제조방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은 최초 공정용 기판 상에 형성되며, 상기 공정용 기판은 상기 신축성 필름을 부착시키는 단계 후 상기 플렉서블 기판으로부터 제거되는, 스트레쳐블 광 소자 제조방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 박막 봉지층 및 제2 박막 봉지층은 플라즈마 화학 기상 증착법, 원자층 증착법 및 물리 기상 증착법 중 어느 하나의 증착법을 통하여 최대 100℃ 이하에서 형성되는, 스트레쳐블 광 소자 제조방법.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 제3 박막 봉지층은 플라즈마 증착법, 스퍼터링 증착법 및 잉크젯을 포함한 코팅법 중 어느 하나의 방법을 통하여 형성되는, 스트레쳐블 광 소자 제조방법.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 제3 박막 봉지층을 형성하는 단계를 통하여 형성된 상기 제3 박막 봉지층 표면은 산소(O2) 플라즈마로 처리되며, 상기 산소 플라즈마 처리 시 상기 복합 물질을 이루는 유기물 일부가 휘발되어 무기물의 함량이 증가하여 봉지층 표면을 포함한 일정영역이 더 단단해지는, 스트레쳐블 광 소자 제조방법.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 구동 소자층과 발광층을 봉지하는 단계에서는 상기 제3 박막 봉지층을 가림막으로 상기 제1 박막 봉지층과 제2 박막 봉지층을 건식 식각하여 제거하는, 스트레쳐블 광 소자 제조방법.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 픽셀 영역은 상기 신축성 필름의 변형이 최소화되는 저 신축성 영역으로 구분되고, 상기 픽셀들 사이 영역은 상기 신축성 필름의 형상에 종속되어 스트레쳐블 주름을 가지는 고 신축성 영역으로 구분되는, 스트레쳐블 광 소자 제조방법.
  16. 제9 항에 있어서,
    상기 제3 박막 봉지층의 모듈러스와 두께의 곱은 상기 플렉서블 기판의 모듈러스와 두께의 곱보다 상대적으로 큰, 스트레쳐블 광 소자 제조방법.
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