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KR100890250B1 - 플렉서블 소자의 제조 방법 및 플렉서블 표시 장치의 제조방법 - Google Patents

플렉서블 소자의 제조 방법 및 플렉서블 표시 장치의 제조방법 Download PDF

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KR100890250B1
KR100890250B1 KR1020070044171A KR20070044171A KR100890250B1 KR 100890250 B1 KR100890250 B1 KR 100890250B1 KR 1020070044171 A KR1020070044171 A KR 1020070044171A KR 20070044171 A KR20070044171 A KR 20070044171A KR 100890250 B1 KR100890250 B1 KR 100890250B1
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KR
South Korea
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layer
substrate
flexible
manufacturing
metal film
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이종람
김수영
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포항공과대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 모체 기판 상에 박리층을 형성하는 단계와, 상기 박리층 상에 금속막을 형성하는 단계와, 상기 금속막 상에 절연층을 형성하는 단계와, 상기 절연층 상에 반도체 소자층을 형성하는 단계와, 상기 반도체 소자층에 플렉서블 기판을 접합시키는 단계 및 상기 박리층의 상하 계면 중 적어도 일면을 분리하여 상기 모체 기판을 제거하는 단계를 포함하는 플렉서블 소자의 제조 방법 및 플렉서블 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
이와 같은, 본 발명은 유리 기판을 사용하는 기존의 공정 설비를 그대로 활용할 수 있기 때문에 제조 단가를 낮출 수 있다. 또한, 플라스틱 기판보다 공정 온도의 제약이 없는 유리 기판을 사용하기 때문에 우수한 성능의 전기 소자를 제작할 수 있다. 또한, 플라스틱 기판보다 열적·화학적 안정성이 우수한 유리 기판을 사용하여 변형이 적기 때문에 기판 정렬과 같은 공정 제어가 용이하다.
박리막, 플렉서블, 플라스틱, 발광 소자, 계면 분리, 표시 장치.

Description

플렉서블 소자의 제조 방법 및 플렉서블 표시 장치의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING A FLEXIBLE DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING A FLEXIBLE DISPLAY}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉서블 전기 소자의 단면도.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉서블 전기 소자의 제조 공정을 나타낸 단면도.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플렉서블 전기 소자의 제조 공정을 나타낸 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실험예에 따른 금속막 분리 후의 에너지 분산형 x-선 측정기의 결과표.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실험예에 따른 금속막 분리 과정을 나타낸 연속 사진.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실험예에 따른 금속막 분리 전후의 유기 발광 소자의 특성을 나타낸 사진 및 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 모체 기판 200: 박리막
310: 금속막 320: 절연층
330: 반도체 소자층 340: 플렉서블 기판
본 발명은 플렉서블 소자의 제조 방법 및 플렉서블 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 안정된 유리 기판 공정 기술을 활용할 수 있는 플렉서블 소자의 제조 방법 및 플렉서블 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적인 유기 발광 소자는 정공과 전자의 재결합을 통해 가능한 최고의 발광 효율을 만들어 내기 위한 적층형 구조를 가지고 있다. 기판은 보편적으로 유리를 사용하고 양극은 투명하고 일함수가 크며 전도성이 우수한 ITO(Indium Tin Oxide)를 사용하며 음극은 일함수가 작은 Mg/Ag 또는 Al 등의 금속을 이용한다. 양극에서 주입된 정공과 음극에서 주입된 전자가 발광층인 유기물층에서 재결합되면 여기자가 생성되는데, 이렇게 생성된 여기자가 확산되면서 발광층의 밴드갭에 해당하는 빛이 투명한 전극쪽으로 방출된다. 이러한 유기 발광 소자를 이용한 표시 장치는 시야각, 잔상의 문제가 없는 우수한 화상을 구현할 수 있고, 자체 발광이기 때문에 백라이트가 필요 없어 소비 전력이 작다. 또한, 저온 제작이 가능하고 제조 공정이 단순하여 저가격화를 통한 대중화에 유리하다. 특히, 플렉서블(flexible) 유기 발광 소자는 제품 자유도를 획기적으로 높여줄 수 있으므로 최근 각광을 받고 있다.
현재 플렉서블 유기 발광 소자를 제작하는 방법으로서 박형 유리판, 또는 금 속판 또는 플라스틱을 모체 기판으로 사용하여 그 위에 유기 발광 소자를 제작하는 방법 등이 연구되고 있지만 아직까지는 극복해야할 문제점들이 남아있다. 먼저, 박형 유리판을 사용하는 경우 기판 휨 능력에 한계가 있다. 또한, 금속판을 사용하는 경우 표면이 거칠어 소자 특성이 저하되고 전도성이 좋아 소자 간의 전기적 간섭이 발생한다. 또한, 플라스틱 기판을 사용하는 경우 화학 약품 처리가 곤란하고 휘 특성이 너무 좋아 패턴 형성 및 기판 정렬이 어려워 대량 생산이 어렵다. 특히, 플라스틱을 기판은 열적 안정성이 낮아 낮은 온도에서 공정을 진행해야만 한다. 따라서 유기 발광 소자의 양극으로 사용되는 ITO의 저항을 70 옴/cm2 이하로 낮추기 어렵기 때문에 유기 발광 소자의 작동 전압이 높아지게 된다. 또한, 봉지 공정, 전계 소자 제작 시에도 고온 공정이 불가능하기 때문에 소자 특성이 저하된다.
이와 같은 어려움으로 인하여 플렉서블 소자를 제작하는데 문제가 있고 설령 제작이 가능하더라도 기존의 소자에 비해 소자 특성이 저하되는 한계가 있었다.
본 발명은 유리 기판 상에 박리층, 금속막, 절연층 및 반도체 소자층을 형성하고, 반도체 소자층 상에 플렉서블 기판을 접합시킨 후 딱딱한 유리 기판을 제거함으로써 종래의 안정된 유리 기판 공정 기술을 활용할 수 있는 플렉서블 소자의 제조 방법 및 플렉서블 표시 장치의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 플렉서블 소자의 제조 방법은, 모체 기판 상에 박리층을 형성하는 단계와, 상기 박리층 상에 금속막을 형성하는 단계와, 상기 금속막 상에 절연층을 형성하는 단계와, 상기 절연층 상에 반도체 소자층을 형성하는 단계와, 상기 반도체 소자층에 플렉서블 기판을 접합시키는 단계 및 상기 박리층의 상하 계면 중 적어도 일면을 분리하여 상기 모체 기판을 제거하는 단계를 포함한다.
상기 박리층은 MgO, MnO, Mn3O4, MoOy, SnO2 , SeOx, SiOx, GaOx , InO, TixOy, VxOy, ZrOy, WOy, Al2O3, SrO, TexOy, TeO2, ZnO, ITO, IZO, SiN, TiN, TaN, AlN, BN, MO2N, VN, ZrN, NbN, CrN, Ga 중 적어도 하나로 형성하는 것이 바람직하고, 적어도 1nm 이상의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 금속막은 Ag, Au, Cu, Cr, W, Al, W, Mo, Zn, Ni, Pt, Pd, Co, In. Mn, Si, Ta, Ti, Sn, Zn, Pb, V, Ru, Ir, Zr, Rh 중 적어도 하나로 형성하는 것이 바람직하고, 적어도 1nm 이상의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 절연층은 산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiNx), 포토레지스트, 폴리이미드 중 적어도 하나를 포함하는 절연체로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 반도체 소자층은 유기 발광 다이오드, 유기 전계 트랜지스터 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 모체 기판은 유리 기판을 사용하고, 상기 플렉서블 기판은 플라스틱 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 플렉서블 표시 장치의 제조 방법은, 모체 기판 상에 박리층을 형성하는 단계와, 상기 박리층 상에 금속막을 형성하는 단계와, 상기 금속막 상에 절연층을 형성하는 단계와, 상기 절연층 상에 발광 소자를 포함하는 반도체 소자층을 형성하는 단계와, 상기 반도체 소자층 상에 플렉서블 기판을 접합시키는 단계 및 상기 박리층의 상하 계면 중 적어도 일면을 분리하여 상기 모체 기판을 제거하는 단계를 포함한다.
상기 박리층은 MgO, MnO, Mn3O4, MoOy, SnO2, SeOx, SiOx, GaOx, InO, TixOy, VxOy, ZrOy, WOy, Al2O3, SrO, TexOy, TeO2, ZnO, ITO, IZO, SiN, TiN, TaN, AlN, BN, MO2N, VN, ZrN, NbN, CrN, Ga 중 적어도 하나로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 금속막은 Ag, Au, Cu, Cr, W, Al, W, Mo, Zn, Ni, Pt, Pd, Co, In. Mn, Si, Ta, Ti, Sn, Zn, Pb, V, Ru, Ir, Zr, Rh 중 적어도 하나로 형성하는 것이 바람직하고, 적어도 1nm 이상의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 절연층은 산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiNx), 포토레지스트, 폴리이미드 중 적어도 하나를 포함하는 절연체로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 반도체 소자층은 유기 발광 다이오드, 유기 전계 트랜지스터 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 모체 기판은 유리 기판을 사용하고, 상기 플렉서블 기판은 플라스틱 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도면에서 여러 층 및 각 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 표현하였으며 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭하도록 하였다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상부에" 또는 "위에" 있다고 표현되는 경우는 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 각 부분과 다른 부분의 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
<제 1 실시예>
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉서블 전기 소자의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 플렉서블 전기 소자는 보조 기판인 금속막(310) 상에 형성된 절연층(320) 및 반도체 소자층(330)을 포함하고, 상기 반도체 소자층(330)의 표면에 부착된 플렉서블 기판(340)을 더 포함한다.
반도체 소자층(330)에는 반도체 박막을 포함하는 적어도 하나의 반도체 소자 예를 들어, 유기 발광 다이오드, 유기 전계 효과 트랜지스터 등이 형성된다. 본 실시예의 반도체 소자층(330)에는 유기 발광 다이오드가 매트릭스(matrix) 형태로 형성되어, 삼원색 중에서 적어도 하나의 색을 고유하게 발하는 단위 화소(pixel) 역할을 한다. 이때, 유기 발광 다이오드는 복수의 단위 화소에 대응하여 복수로 형성 되는 것이 바람직하지만, 도 1에서는 편의상 하나의 유기 발광 다이오드만을 도시하였다.
상기의 유기 발광 다이오드(330)는 아래로부터 순차로 형성된 음극(cathode)(331), 전자 수송층(electron transport layer)(332), 발광층(emisson layer)(333), 정공 수송층(hole transport layer)(334) 및 양극(anode)(336)을 포함하고, 정공 수송층(334)과 양극(336) 사이에 형성된 정공 주입층(335)을 더 포함할 수 있다. 이러한 유기 발광 다이오드의 두 전극을 통해 외부 전류를 인가해주면 전자 수송층(332)에서 주입된 전자(electron)와 정공 수송층(334)에서 주입된 정공(hole)이 발광층(333)에서 재결합을 이루면서 여기자(exiton)가 생성되고, 이 여기자가 확산되면서 발광층(333)의 에너지 밴드갭에 해당하는 광이 방출된다. 여기서, 발광층(333)은 유기 발광 재료를 함유하는 우물층(well layer)과 장벽층(barrier layer)을 교대로 적층하여 단일 또는 다중 양자 우물 구조(multiple quantum well) 구조를 갖는 다층의 반도체 박막으로 형성할 수 있는데, 함유된 유기 발광 재료에 따라 출력되는 광의 파장이 변화되므로, 목표로 하는 출력 파장에 따라 적절한 유기 발광 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예의 유기 발광 다이오드(330)는 삼원색 중 하나의 광을 출력하여 천연색을 표시하지만, 이와는 다른 방식 예를 들어, 백색광을 출력하는 유기 발광 다이오드의 전면에 삼원색 컬러 필터를 배치하여 천연색을 표시할 수도 있다. 또한, 본 실시예의 유기 발광 다이오드(330)는 광이 상부로 출사되는 탑 에미팅 방식(top emitting type)으로 구성되므로, 양극(336) 및 플렉서블 기판(340)을 포함 하는 발광층(333)의 상부 구조물은 투광성 물질로 형성되고 음극(331) 및 금속막(310)을 포함하는 발광층(333)의 하부 구조물의 적어도 하나의 층이 반사막 역할을 하도록 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 상기의 유기 발광 다이오드(330)는 광이 하부로 출사되는 바텀 에미팅 방식(bottom emitting)으로 구성될 수도 있으며, 이 경우 음극(331) 및 금속막(310)을 포함하는 발광층(333)의 하부 구조물은 투광성 물질로 형성되고, 양극(336) 및 플렉서블 기판(340)을 포함하는 발광층(333)의 상부 구조물의 적어도 하나의 층이 반사막 역할을 하도록 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 플렉서블 전기 소자는 모체 기판인 유리 기판(미도시) 상에 박리층(미도시), 금속막(310), 절연층(320), 반도체 소자층(330)을 포함하는 다층의 박막층을 형성한 다음 다층의 박막층 상에 플렉서블 기판(340)을 부착하고, 박리층과 금속막(310) 사이의 계면 분리를 실시하여 모체 기판을 제거함으로서 형성된다. 물론, 상기 플렉서블 기판(340)은 모체 기판의 제거 후에 형성될 수도 있다. 또한, 상기 모체 기판은 박리층과 금속막(310) 사이 즉, 박리층의 상부 계면뿐만 아니라 박리층과 모체 기판(100)과 사이 즉, 박리층의 하부 계면에서 분리될 수도 있을 것이며, 박리층의 상하 계면 모두에서 분리될 수도 있을 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉서블 유기 소자의 제조 공정에 대하여 도 2a 내지 도 2e를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플렉서블 전기 소자의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 2a를 참조하면, 준비된 모체 기판(100) 상에 박리층(200)을 형성한다. 상기 모체 기판(100)은 반도체 공정 기술이 안정화된 유리 기판을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 박리층은 표면 에너지가 작은 물질 예를 들어, MgO, MnO, Mn3O4, MoOy, SnO2, SeOx, SiOx, GaOx, InO, TixOy, VxOy, ZrOy, WOy, Al2O3, SrO, TexOy, TeO2, ZnO, ITO, IZO, SiN, TiN, TaN, AlN, BN, MO2N, VN, ZrN, NbN, CrN, Ga 중 적어도 하나로 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 박리층(200)은 1nm 이상의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 만일, 박리층(200)이 너무 얇으면 모체 기판(100)과 박리층(200) 사이 또는 모체 기판(100)과 그 상부에 형성될 금속막 사이의 결합력이 강해져 모체 기판(100)의 분리가 어려울 수 있다.
도 2b를 참조하면, 박리층(200)이 형성된 전체 구조 상에 금속막(310) 및 절연층(320)을 순차로 적층 형성한다. 상기 금속막(310)은 Ag, Au, Cu, Cr, W, Al, W, Mo, Zn, Ni, Pt, Pd, Co, In. Mn, Si, Ta, Ti, Sn, Zn, Pb, V, Ru, Ir, Zr, Rh 중 적어도 하나로 형성할 수 있으며, 다양한 금속 증착법 예를 들어, 전자선 증착법, 열선 증착법, 스퍼터 증착법, 또는 전기 도금법을 사용할 수 있다. 이러한 금속막(310)은 모체 기판(100)의 분리 제거시 그 상부에 잔존하는 박막 구조물을 지지하는 보조 기판으로 사용되므로 적어도 1nm 이상의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 만일, 금속막(310)이 너무 얇으면 외부 힘에 의한 모체 기판(100)의 분리 제거시 찢어질 수 있다. 또한, 상기 절연층(320)은 절연성 및 부착성이 우수한 산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiNx) 등의 절연체를 MOCVD 법 등으로 증착시켜 형성할 수 있으며, 공정 시간의 단축을 위해 포토레지스트(photoresist)나 폴리이미드(polyimide) 등의 절연체를 스핀 코팅(spin coating) 법 등으로 도포하여 형성할 수도 있다. 이러한 절연층(320)은 그 상부에 형성될 반도체 소자층의 전기 소자들을 전기적으로 분리시켜 상호 간섭을 방지하는 역할을 한다.
도 2c를 참조하면, 절연층(320)이 형성된 전체 구조 상에 반도체 소자층(330)을 형성한다. 예를 들어, 본 실시예의 반도체 소자층(330)은 아래로부터 Al 음극(331), Alq3 전자 수송층(332), 발광층(333), α-NPD 정공 수송층(334), CuPc 정공 주입층(335) 및 Au 양극(336)을 순차로 적층하여 대략 520nm의 파장 대역을 출력하는 녹색광 유기 발광 다이오드를 형성한다. 물론, 상기 발광층(333)에 함유된 유기 발광 재료에 따라 출력되는 광의 파장이 변화되므로, 목표로 하는 출력 파장에 따라 적절한 유기 발광 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
도 2d를 참조하면, 반도체 소자층(330)이 형성된 전체 구조 상에 플렉서블 기판(340)을 접합한다. 이때, 플렉서블 기판(340)으로는 물리적/화학적 안정성이 우수하고, 값이 저렴하면서도 휨 특성이 좋은 플라스틱을 사용하는 것이 바람직하다.
도 2e를 참조하면, 모체 기판(100)의 상부에 박리층(200), 금속막(310), 절연층(320), 반도체 소자층(330) 및 플렉서블 기판(340)을 포함하는 상부 구조물이 형성되면, 박리층(200)과 금속막(310)의 계면 분리를 실시하여 모체 기판(100)을 분리한다. 즉, 모체 기판(100)과 상부 구조물(310,320,330,340)에 서로 반대되는 방향으로 어긋나게 외력 즉, 전단 응력(shear stress)을 가해주면 박리층(200)과 금속막(310) 사이의 계면에서 분리가 일어나게 된다. 이때, 계면 분리가 용이하지 않은 경우에는 모체 기판(100)의 하부에서 엑시머 레이져를 박리층(200)에 일정 시간 조사해주는 레이져 리프트 오프 공정(laser lift off process)을 추가로 실시할 수도 있다. 이후, 분리된 모체 기판(100)을 제거하게 되면 금속막(310), 절연층(320), 반도체 소자층(330) 및 플렉서블 기판(340)을 포함하는 상부 구조물만 남게되므로, 이를 이용하면 휨 특성을 갖는 다양한 플렉서블 전기 소자를 제조할 수 있다.
<제 2 실시예>
한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플렉서블 전기 소자는 모체 기판인 유리 기판 상에 박리층을 형성한 다음 이를 패터닝하여 일부 영역이 군데 군데 제거된 박리층 패턴을 형성하고, 상기 박리층 패턴 상에 금속막, 절연층 및 반도체 소자층을 적층하고, 상기 반도체 소자층 상에 플라스틱을 접합시킨 다음 모체 기판과 박리층 패턴 사이의 계면을 분리하여 제작할 수 있다.
이와 같이, 박리층으로 패턴을 형성하면 박리층과 금속막 사이의 접촉 면적이 증대되어 접착력이 극대화되기 때문에 박리층과 금속막 사이의 접착력이 작은 경우에도 반도체 소자층을 용이하게 형성할 수 있다. 하기에서는 이러한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플렉서블 전기 소자의 제조 방법에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 플렉서블 전기 소자의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 준비된 모체 기판(100) 상에 박리층을 형성한 다음 마스크(mask)를 이용한 패터닝 공정(patterning process)을 실시하여 박리층 패턴(400)을 형성한다. 상기 패터닝 공정에서는 박리층 상에 포토레지스트를 균일한 두께로 도포하고, 마스크(mask)를 이용한 사진 공정을 실시하여 소정의 포토레지스트 패턴을 형성한 다음 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 하부의 박리층에 대한 식각 공정을 실시한다. 이때, 박리층의 전체 영역 중에서 식각 마스크로 차폐되지 않은 영역이 제거됨으로써 소정 형태의 박리층 패턴(40)이 형성된다. 박리층으로 패턴을 형성하면 박리층과 금속막 사이의 접촉 면적이 증대되어 접착력이 극대화되기 때문에 박리층과 금속막 사이의 접착력이 작은 경우에도 반도체 소자층을 용이하게 형성할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 상기 박리층 패턴(400)을 포함하는 전체 구조 상에 금속막(310), 절연층(320), 반도체 소자층(330)을 포함하는 다층의 박막층을 형성한 다음 상기 박막층의 표면에 플렉서블 기판(340)을 접합시킨다. 이때, 플렉서블 기판은 전술한 바와 같이, 휨 특성이 좋고 값이 저렴한 플라스틱 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
도 3d를 참조하면, 모체 기판(100)의 상부에 박리층 패턴(400), 금속막(310), 절연층(320), 반도체 소자층(330) 및 플렉서블 기판(340)을 포함하는 상부 구조물이 형성되면, 박리층 패턴(400)과 금속막(310)의 계면 분리를 실시하여 모체 기판(100)을 분리한다. 전술한 바와 같이, 박리층으로 패턴을 형성하면 박리층과 금속막(310) 사이의 접촉 면적이 증대되어 접착력이 극대화되기 때문에 박리 층과 금속막(310) 사이의 접착력이 작은 경우에도 반도체 소자층(330)을 용이하게 형성할 수 있다.
한편, 전술한 본 발명의 제 1, 제 2 실시예에 따른 플렉서블 전기 소자는 플렉서블 기판이 갖는 휨 특성으로 인해 일정 범위 내에서 자유롭게 구부릴 수 있으므로 다양한 제품에 적용될 수 있다. 예를 들어, 복수의 유기 발광 다이오드를 매트릭스 형태로 형성하여, 각각의 유기 발광 다이오드가 삼원색 중에서 적어도 하나의 색을 고유하게 발하는 단위 화소의 역할을 하도록 구성함으로써, 영상 구현이 가능한 표시 장치를 제작할 수 있다.
또한, 전술한 본 발명의 제 1, 제 2 실시예에 따른 플렉서블 전기 소자는 모체 기판으로 유리 기판을 사용함에 따라 여러 장점을 갖는다. 먼저, 유리 기판을 사용하는 기존의 공정 설비를 그대로 활용할 수 있기 때문에 제조 단가를 낮출 수 있다. 또한, 플라스틱 기판보다 공정 온도의 제약이 없는 유리 기판을 사용하기 때문에 우수한 성능의 전기 소자를 제작할 수 있다. 또한, 플라스틱 기판보다 열적·화학적 안정성이 우수한 유리 기판을 사용하여 변형이 적기 때문에 기판 정렬과 같은 공정 제어가 보다 용이해진다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실험예에 따른 금속막 분리 후의 에너지 분산형 x-선 측정기의 결과표로서, 도 4는 MgO 박리층 및 Ag 금속막을 사용하여 외부 힘으로 금속막을 분리시킨 후 Ag 금속막의 표면을 측정한 것이고, 도 5는 유리 기판의 표면을 측정한 것이다.
도 4를 참조하면, 금속막 분리 후 Ag 금속막의 하부에 소량의 MgOx 가 남아있음을 알 수 있고, 도 5를 참조하면, 금속막 분리 후 유리 기판의 상부에 다량의 MgOx가 남아있음을 알 수 있다. 이와 같은 결과는 외부 힘에 의해 금속막이 분리되었을 경우 MgOx 박리층과 Ag 금속막의 계면에서 분리가 이루어졌음을 의미한다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실험예에 따른 금속막 분리 과정을 나타낸 연속 사진이다.
도 6a 내지 도 6d을 참조하면, 본 실험예에 따른 Ag 금속막은 유리 기판 상에 바로 형성되지 않고 MgO 박리층 상에 형성되기 때문에 외부 힘을 가할 경우 금속막과 박리층의 계면이 분리된다. 따라서, 비교적 작은 힘(힘의 세기: 1 gf/cm2 이상)으로도 유리 기판과 금속막을 용이하게 분리할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실험예에 따른 금속막 분리 전후의 유기 발광 소자의 특성을 나타낸 사진 및 그래프이다. 여기서, 도 7a는 금속막 분리 전의 소자 작동 사진, 도 7b는 금속막 분리 후의 소자 작동 사진, 도 7c는 금속막 분리 전후의 전류밀도-전압 그래프 및 휘도-전압 그래프를 각각 나타낸다.
도 7의 (a)을 참조하면, 금속막의 분리 전에 소자가 정상적으로 작동하고 있음을 알 수 있다. 또한, 도 7의 (b)를 참조하면, 금속막의 분리 후에도 소자가 정상적으로 작동하고 있음을 알 수 있다. 또한, 도 7c의 전류밀도-전압 그래프를 살펴보면, 금속막 분리 전후에 소자의 전기적 특성이 변함없음을 확인할 수 있고, 도 7c의 휘도-전압 그래프를 살펴보면, 금속막 분리 전후에 소자의 광학적 특성이 변 함없음을 확인할 수 있다. 이와 같은 결과는 본 발명에서 예시한 금속막 분리 방법이 플렉서블 전기 소자를 구현하는데 있어서 매우 효과적인 수단임을 의미한다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 기판 상에 박리층을 형성하고 상기 박리층 상에 금속막, 절연층 및 피박리층을 적층하여 플라스틱을 접합한 후 외부 힘을 사용하여 기판과 박리층 사이의 계면을 분리하여 플렉서블 소자를 제작한다. 따라서 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
먼저 유리를 기판으로 활용하는 기존의 설비를 그대로 활용할 수 있기 때문에 제조 단가를 낮출 수 있다.
또한, 소자 제작 공정 온도에 제약이 없기 때문에 플라스틱에 플렉서블 소자를 제작한 경우보다 우수한 성능을 지니는 소자 제작이 가능하다.
또한, 유리 기판을 사용함에 따라 소자 제작시 열 및 화학약품에 의한 기판 변형이 없으며 기판 정렬도 쉽게 가능하다.

Claims (16)

  1. 모체 기판 상에 박리층을 형성하는 단계;
    상기 박리층 상에 금속막을 형성하는 단계;
    상기 금속막 상에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층 상에 반도체 소자층을 형성하는 단계;
    상기 반도체 소자층에 플렉서블 기판을 접합시키는 단계; 및
    상기 박리층의 상하 계면 중 적어도 일면을 분리하여 상기 모체 기판을 제거하는 단계; 를 포함하는 플렉서블 소자의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 박리층은 MgO, MnO, Mn3O4, MoOy, SnO2 , SeOx, SiOx, GaOx , InO, TixOy, VxOy, ZrOy, WOy, Al2O3, SrO, TexOy, TeO2, ZnO, ITO, IZO, SiN, TiN, TaN, AlN, BN, MO2N, VN, ZrN, NbN, CrN, Ga 중 적어도 하나로 형성하는 플렉서블 소자의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 박리층은 적어도 1nm 이상의 두께로 형성하는 플렉서블 소자의 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속막은 Ag, Au, Cu, Cr, W, Al, W, Mo, Zn, Ni, Pt, Pd, Co, In. Mn, Si, Ta, Ti, Sn, Zn, Pb, V, Ru, Ir, Zr, Rh 중 적어도 하나로 형성하는 플렉서블 소자의 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 금속막은 적어도 1nm 이상의 두께로 형성하는 플렉서블 소자의 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연층은 산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiNx), 포토레지스트, 폴리이미드 중 적어도 하나를 포함하는 절연체로 형성하는 플렉서블 소자의 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 반도체 소자층은 유기 발광 다이오드, 유기 전계 트랜지스터 중 적어도 하나를 포함하는 플렉서블 소자의 제조 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모체 기판은 유리 기판을 사용하는 플렉서블 소자의 제조 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은 플라스틱 기판을 사용하는 플렉서블 소자의 제조 방법.
  10. 반도체 소자층의 발광 소자가 단위 화소로 기능하는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
    모체 기판 상에 박리층을 형성하는 단계;
    상기 박리층 상에 금속막을 형성하는 단계;
    상기 금속막 상에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층 상에 발광 소자를 포함하는 반도체 소자층을 형성하는 단계;
    상기 반도체 소자층 상에 플렉서블 기판을 접합시키는 단계; 및
    상기 박리층의 상하 계면 중 적어도 일면을 분리하여 상기 모체 기판을 제거하는 단계; 를 포함하는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 박리층은 MgO, MnO, Mn3O4, MoOy, SnO2 , SeOx, SiOx, GaOx , InO, TixOy, VxOy, ZrOy, WOy, Al2O3, SrO, TexOy, TeO2, ZnO, ITO, IZO, SiN, TiN, TaN, AlN, BN, MO2N, VN, ZrN, NbN, CrN, Ga 중 적어도 하나로 형성하는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 금속막은 Ag, Au, Cu, Cr, W, Al, W, Mo, Zn, Ni, Pt, Pd, Co, In. Mn, Si, Ta, Ti, Sn, Zn, Pb, V, Ru, Ir, Zr, Rh 중 적어도 하나로 형성하는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 절연층은 산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiNx), 포토레지스트, 폴리이미드 중 적어도 하나를 포함하는 절연체로 형성하는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 반도체 소자층은 유기 발광 다이오드, 유기 전계 트랜지스터 중 적어도 하나를 포함하는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법.
  15. 청구항 10 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모체 기판은 유리 기판을 사용하는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법.
  16. 청구항 10 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은 플라스틱 기판을 사용하는 플렉서블 표시 장치의 제조 방법.
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