JP2014218740A - 蒸着源アセンブリー - Google Patents

Abstract

【課題】蒸着源アセンブリーを提供する。【解決手段】チャンバ内に配された基板に蒸着物質を蒸着するための蒸着源アセンブリー１００において、チャンバ１１０内に配されて、蒸着物質を放射する蒸着源１２０と、チャンバを貫通するように形成され、蒸着源１２０を加熱するための電源を供給する電極１３０と、電極とチャンバが相互に接触しないように、電極とチャンバとの間に介在される絶縁体１４０と、絶縁体の一側に、絶縁体を覆うように形成される絶縁体キャップ１５０と、を備える蒸着源アセンブリーである。【選択図】図１

Description

本発明は、蒸着源アセンブリーに係わり、さらに詳細には、大型基板の量産工程に容易に適用され、製造収率の向上した蒸着装置用蒸着源アセンブリーに関する。

移動性に基づく電子機器が幅広く使われている。移動用電子機器には、モバイルフォンのような小型電子機器以外にも、最近、タブレットＰＣが広く使われている。

このような移動型電子機器は、多様な機能を支援するために、イメージまたは映像のような視覚情報をユーザに提供するために、ディスプレイ装置を含む。最近、ディスプレイ装置を駆動するためのその他の部品が小型化されるにつれて、ディスプレイ装置が電子機器で占める比重が次第に増大しており、平坦な状態で所定の角度を有するように曲げられる構造も開発されている。

このようなディスプレイ装置のうち、有機発光ディスプレイ装置は、視野角が広く、コントラストに優れるだけでなく、応答速度が速いという長所を有しているので、次世代ディスプレイ装置として注目されている。

一般的に、有機発光ディスプレイ装置は、多様な層を積層または蒸着して形成し、有機材質で形成される発光層と、発光層の下面及び表面にそれぞれ形成される負極（Ｃａｔｈｏｄｅ）電極及び正極（Ａｎｏｄｅ）電極と、を含む。この時、正極電極及び負極電極、発光層は、金属材質または有機物を蒸発させて蒸着させることによって形成する。このように、金属材質または有機物を蒸着するために、ルツボにヒータを設置した蒸着源を備えて、金属材質または有機物を加熱する。

この時、ヒータを加熱するために、外部から電源を供給する電極が備えられ、また、電極及びチャンバを絶縁させるための絶縁体がさらに備えられるが、このような絶縁体に金属材質の蒸着物質が蒸着されて、絶縁破壊が発生するという問題点があった。

前述した背景技術は、発明者が本発明の導出のために保有しているか、あるいは本発明の導出過程で習得した技術情報であり、必ずしも本発明の出願前に一般に公開された公知技術とは言えない。

特開２０１０−２５５０１９号公報

本発明が解決しようとする課題は、製造が容易であり、大型基板の量産工程に容易に適用され、製造収率及び蒸着効率の向上した蒸着源アセンブリーを提供することである。

前記課題を達成するために、本発明は、チャンバ内に配された基板に蒸着物質を蒸着するための蒸着源アセンブリーにおいて、前記チャンバ内に配され、蒸着物質を放射する蒸着源と、前記チャンバを貫通するように形成され、前記蒸着源を加熱するための電源を供給する電極と、前記電極と前記チャンバが相互に接触しないように、前記電極と前記チャンバとの間に介在される絶縁体と、前記絶縁体の一側に前記絶縁体を覆うように形成される絶縁体キャップと、を備える蒸着源アセンブリーを提供する。

本発明において、前記蒸着物質は、負極電極を形成するための金属である。

ここで、前記蒸着物質は、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、及びこれらの化合物のうち一つ以上を含む。

本発明において、前記絶縁体は、前記チャンバに形成されたホールにはめ込まれ、前記電極が前記絶縁体を貫通するように形成される。

ここで、前記絶縁体は、前記チャンバの内面及び外面に密着して結合するように形成される。

本発明において、前記絶縁体キャップは、前記絶縁体と面接触するベースと、前記ベースから一方向に突設される突出部と、を備える。

ここで、前記突出部は、前記チャンバの下面方向に突設される。

ここで、前記突出部は、前記チャンバと所定間隔ほど離隔して形成される。

本発明において、前記絶縁体キャップは、前記蒸着物質が前記絶縁体に蒸着されることを防止する。

本発明において、前記絶縁体キャップは、セラミックを含む。

本発明によれば、アルミニウムのような蒸着物質及び蒸着源を構成する金属材料が、高温でガス化されて、絶縁体に蒸着されることによって、電極の絶縁性が低下することを防止し、蒸着源の寿命を延ばす。

本発明の一実施形態による蒸着源アセンブリーを示す図面である。 図１のＡ部分の拡大図である。 図１の蒸着源キャップの多様な形態を示す図面である。 図１の蒸着源キャップの多様な形態を示す図面である。 図１の蒸着源キャップの多様な形態を示す図面である。 本発明の蒸着源アセンブリーを利用して製造されたアクティブマトリックス型有機発光ディスプレイ装置の断面を示す図面である。

以下、本発明についての詳細な説明は、本発明が実施される特定の実施形態の例示として示す添付図面を参照する。このような実施形態は、当業者が本発明を実施できるように詳細に説明される。本発明の多様な実施形態は、それぞれ異なるが、互いに排他的である必要はないと理解されねばならない。例えば、本明細書に記載されている特定形状、構造及び特性は、本発明の精神及び範囲を離脱せず、一実施形態から他の実施形態に変更されて具現される。また、それぞれの実施形態内の個別構成要素の位置または配置も、本発明の精神及び範囲を離脱せずに変更されると理解されねばならない。したがって、後述する詳細な説明は、限定的な意味として行われるものではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲の請求項が請求する範囲、及びそれと均等なすべての範囲を包括すると理解されねばならない。図面で類似した参照符号は、多様な側面で同一か、または類似した構成要素を表す。

以下では、当業者が本発明を容易に実施できるようにするために、本発明の多様な実施形態について、添付図面を参照して、詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による蒸着源アセンブリーを示す図面であり、図２は、図１のＡ部分の拡大図である。

図１及び図２を参照すれば、本発明の一実施形態による蒸着源アセンブリー１００は、チャンバ１１０内に配された蒸着源１２０と、電極１３０と、絶縁体１４０と、絶縁体キャップ１５０と、を備える。これを、さらに詳細に説明すれば、次の通りである。

真空が維持されるチャンバ１１０内に配された基板１は、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）パネル用基板である。もちろん、本発明は、ＯＬＥＤパネル用基板だけに適用されるものではなく、金属膜が蒸着されて形成される基板ならば、いずれのものでも適用可能である。

蒸着源１２０は、蒸着物質を気化させて、被蒸着体である基板１上に薄膜を形成する。ここで、本発明の一実施形態による蒸着源アセンブリー１００は、特に、負極電極用金属膜の成膜のための蒸着源アセンブリーである。詳細には、大面積有機発光ディスプレイ装置の負極電極用金属膜の成膜のための蒸着源は、ヒータ（図示せず）でアルミニウム（Ａｌ）などの金属物質を加熱して気化させ、気化した金属物質が基板１に凝集されて、薄膜を形成する方法が使われている。この時、アルミニウムを気化させるためには、１３００℃以上の高温が必要であるので、蒸着源１２０を構成する物質も、高温に安定したタンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属材料及びＰＢＮ（α−Ｐｈｅｎｙｌ−Ｎ−ｔｅｒｔ−Ｂｕｔｙｌｎｉｔｒｏｎｅ）、Ａｌ_２Ｏ_３のようなセラミック材料が使われている。

このような蒸着源１２０において、高温のヒータ（図示せず）を支持するためには、セラミック材料で構成されたガイドを使用し、蒸着源１２０の下部の電極１３０を強く固定して、ヒータ（図示せず）に電流が安定的に供給されるように、蒸着源１２０を構成せねばならない。そのために、ヒータ（図示せず）と連結される電極１３０は、金属で製作されたチャンバ１１０と絶縁が維持されねばならず、そのために、電極１３０に絶縁体１４０を配して、チャンバ１１０と電極１３０との間に絶縁状態を維持させることが必要である。

ところで、１３００℃以上の高温で進められる蒸着工程中に発生する金属微粒子の蒸気（以下、フューム（Ｆｕｍｅ）と称する）が、蒸着源の上部や側面部の組立上の公差によって発生した間隙に入って、チャンバ１１０に結合された絶縁体１４０に蒸着されて、電極１３０と蒸着源１２０の絶縁を低下させる現象が発生している。

すなわち、真空であるチャンバ１１０の内部で発生するアルミニウムのような蒸着物質のフュームは、高温で活発に動き、多様な方向への自由度をもって運動している。蒸着源１２０の内部では、持続的にアルミニウムの気化が発生し、そのように気化したアルミニウムの一部が、蒸着源の内部部品に蒸着される。または、蒸着源１２０を構成する導電性物質が、高温でフューム化して、蒸着源の内部部品に蒸着されることもある。それにより、蒸着源の内部に蒸着された導電性物質は、ヒータ及びヒータを支持する蒸着源の内部部品、特に、絶縁体１４０との絶縁状態を低下させてヒータの抵抗を高め、電流の流れを妨げて、ヒータが自体の役割を担えないようにする。したがって、ヒータが蒸着物質の気化に必要な１３００℃以上の高温を維持できなくなる。

そのような問題点を解決するために、本発明の一実施形態による蒸着源アセンブリー１００は、絶縁体１４０の上部に別途のキャップ状の絶縁体キャップ１５０をさらに備え、蒸着物質による絶縁破壊を防止することを一特徴とする。以下では、それをさらに詳細に説明する。

蒸着源１２０（または、その内部に配されたヒータ）を加熱するためには、外部から一定の電源供給が必要である。したがって、蒸着源１２０を加熱するための電源を供給する電極１３０が、チャンバ１１０を貫通するように形成される。すなわち、電極１３０は、チャンバ１１０の下面を貫通する導電性の棒状の部材であり、チャンバ１１０の内部側が蒸着源１２０に、チャンバ１１０の外部側が電源供給装置（図示せず）に接続されて、蒸着源１２０に電力を供給する役割を担う。

一方、絶縁体１４０は、電極１３０とチャンバ１１０との間に介在されて、電極１３０とチャンバ１１０とを互いに接触させない役割を担う。詳細には、チャンバ１１０の下面には、電極１３０が貫通してはめ込まれるように、ホール（図示せず）が形成される。そして、このホール（図示せず）には、絶縁体１４０がはめ込まれる。絶縁体１４０は、その断面がＩ字状に形成されて、チャンバ１１０の内面及び外面と密着して結合し、チャンバ１１０を密封するように形成される。また、絶縁体１４０の中心部には、電極１３０がはめ込まれるホールが形成されている。そして、このような絶縁体１４０に電極１３０が貫通してはめ込まれることによって、電極１３０とチャンバ１１０との絶縁が確保される。

一方、絶縁体キャップ１５０は、絶縁体１４０の一側に絶縁体１４０を覆うように形成される。詳細には、絶縁体キャップ１５０は、絶縁体１４０の上部面と面接触するベース１５１と、ベース１５１から一方向に突設される突出部１５２と、を備える。ここで、突出部１５２は、チャンバ１１０の下面方向に突設されて、絶縁体キャップ１５０とチャンバ１１０の下面との間隔を狭めることによって、チャンバ１１０の内部で発生するアルミニウムのような蒸着物質のフュームが絶縁体１４０に蒸着されることを防止する役割を担う。ここで、絶縁体キャップ１５０の突出部１５２の一端部とチャンバ１１０との間隔が所定間隔（たとえば１〜５ｍｍ）となるように、絶縁体キャップ１５０が形成される。この時、絶縁体キャップ１５０は、セラミックのような素材で形成されて、絶縁体１４０を保護する。

すなわち、図２に示したように、本発明の一実施形態による絶縁体キャップ１５０を装着すれば、絶縁体キャップ１５０の表面及びチャンバ１１０の表面に導電性蒸着物質のフュームＦが蒸着されても、絶縁体１４０及びヒータ（図示せず）のような蒸着源１２０の内部構成要素に、導電性蒸着物質のフュームＦが蒸着されることを防止して、絶縁状態を維持する。もし、二つの電極１３０にそれぞれ絶縁体キャップ１５０を装着しない場合、チャンバ１１０の表面に蒸着された導電性物質が、絶縁体キャップ１５０の表面にも蒸着されて、従来のように、絶縁破壊を誘発するため、それぞれの絶縁体１４０に絶縁体キャップ１５０を形成することが望ましい。

図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、図１の絶縁体キャップの多様な形態を示す図面である。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示したように、絶縁体キャップ１５０は、多様な形状を有しうる。通常の電極端子は、ボルトとナットの形態で締結されるので、その間に電極を装着するためには、内部に円形のホールが形成されねばならない。そして、装着時、絶縁体１４０とチャンバ１１０との間隔を維持すれば、外形は、図３Ａに示された円形の絶縁体キャップ１５０ａ、図３Ｂに示された四角形の絶縁体キャップ１５０ｂ、図３Ｃに示された多角形の絶縁体キャップ１５０ｃなど、多様な形態で製作される。

このような本発明によれば、アルミニウムのような蒸着物質、及び蒸着源を構成する金属材料が、高温でガス化されて、絶縁体に蒸着されることによって、電極の絶縁性が低下することを防止し、蒸着源の寿命を延ばす効果が得られる。

図４は、本発明の蒸着源アセンブリーを利用して製造されたアクティブマトリックス型有機発光ディスプレイ装置の断面を示した図面である。

図４を参照すれば、前記アクティブマトリックス型の有機発光ディスプレイ装置１０は、基板３０上に形成される。前記基板３０は、透明な素材、例えば、ガラス材、プラスチック材、または金属材で形成される。前記基板３０上には、全体的にバッファ層のような絶縁膜３１が形成されている。

前記絶縁膜３１上には、図４に示したようなＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）４０と、キャパシタ５０と、有機発光素子６０と、が形成される。

前記絶縁膜３１の上面には、所定パターンで配列された半導体活性層４１が形成されている。前記半導体活性層４１は、ゲート絶縁膜３２によって埋め込まれている。前記活性層４１は、ｐ型またはｎ型の半導体で備えられる。

前記ゲート絶縁膜３２の上面には、前記活性層４１に対応する所にＴＦＴ４０のゲート電極４２が形成される。そして、前記ゲート電極４２を覆うように、層間絶縁膜３３が形成される。前記層間絶縁膜３３が形成された後には、ドライエッチングなどのエッチング工程によって、前記ゲート絶縁膜３２及び層間絶縁膜３３をエッチングしてコンタクトホールを形成させて、前記活性層４１の一部を露出させる。

次いで、前記層間絶縁膜３３上にソース／ドレイン電極４３が形成されるが、コンタクトホールを通じて露出された活性層４１に接触するように形成される。前記ソース／ドレイン電極４３を覆うように保護膜３４が形成され、エッチング工程を通じて、前記ドレイン電極４３の一部を露出させる。前記保護膜３４の上には、保護膜３４の平坦化のために、別途の絶縁膜をさらに形成してもよい。

一方、前記有機発光素子６０は、電流の流れによって、赤色、緑色、青色の光を発光して、所定の画像情報を表示するためのものであって、前記保護膜３４上に第１電極６１を形成する。前記第１電極６１は、ＴＦＴ４０のドレイン電極４３と電気的に連結される。

そして、前記第１電極６１を覆うように、画素定義膜３５が形成される。この画素定義膜３５に所定の開口を形成した後、その開口で限定された領域内に、発光層を含む有機層６３を形成する。そして、有機層６３の上には、第２電極６２を形成する。

前記画素定義膜３５は、各画素を区画するものであって、有機物で形成され、第１電極６１が形成されている基板の表面、特に、保護膜３４の表面を平坦化する。

前記第１電極６１と第２電極６２は、相互絶縁されており、発光層を含む有機層６３に、それぞれ異なる極性の電圧を加えて発光させる。

前記発光層を含む有機層６３は、低分子または高分子の有機物が使われるが、低分子有機物を使用する場合、ホール注入層（ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、ホール輸送層（ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）、発光層（ＥＭＬ：Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、電子輸送層（ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）、電子注入層（ＥＩＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）が、単一あるいは複合構造で積層されて形成され、使用可能な有機材料も、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ：Ｃｏｐｐｅｒ Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、Ｎ，Ｎ−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（Ｎ，Ｎ’−Ｄｉ（Ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ−１−ｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−Ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ：ＮＰＢ）、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（ｔｒｉｓ−８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅａｌｕｍｉｎｕｍ）（Ａｌｑ３）を始めとして多様に適用可能である。

このような有機発光膜を形成した後には、第２電極６２も、同じ蒸着工程で形成する。

一方、前記第１電極６１は、正極電極の機能を果たし、前記第２電極６２は、負極電極の機能を果たせるが、もちろん、これらの第１電極６１と第２電極６２の極性は、逆になってもよい。そして、第１電極６１は、各画素の領域に対応するようにパターニングされ、第２電極６２は、すべての画素を覆うように形成される。

前記第１電極６１は、透明電極または反射型電極で備えられるが、透明電極として使われる時には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３で備えられ、反射型電極として使われる時には、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｉｒ、Ｃｒ、及びそれらの化合物で反射層を形成した後、その上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３で透明電極層を形成する。そのような第１電極６１は、スパッタリング法によって成膜された後、フォトリソグラフィ法によってパターニングされる。

一方、前記第２電極６２も、透明電極または反射型電極で備えられるが、透明電極として使われる時には、この第２電極６２が負極電極として使われるので、仕事関数が小さい金属、すなわち、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、及びそれらの化合物が発光層を含む有機層６３の方向に向くように蒸着した後、その上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、またはＩｎ_２Ｏ_３で補助電極層やバス電極ラインを形成する。そして、反射型電極として使われる時には、前記Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、及びそれらの化合物を全面蒸着して形成する。この時、蒸着は、前述した発光層を含む有機層６３の場合と同じ方法で行える。

ここで、前記第２電極６２は、図１に示された蒸着源アセンブリー１００（図１）によって蒸着される。すなわち、チャンバ内に配されて蒸着物質を放射する蒸着源、チャンバを貫通するように形成され、蒸着源を加熱するための電源を供給する電極、電極とチャンバが互いに接触しないように、電極とチャンバとの間に介在される絶縁体、及び絶縁体の一側に、絶縁体を覆うように形成される絶縁体キャップを含む蒸着源アセンブリーによって、蒸着源アセンブリー１００（図１）で放射される蒸着物質が基板１（図１）上に蒸着される。

本発明は、それ以外にも、第１電極の蒸着にも使用され、その他、多様な素材の成膜工程に適用可能である。

本明細書では、本発明を限定された実施形態を中心に説明したが、本発明の範囲内で多様な実施形態が可能である。また、説明されていないが、均等な手段も、本発明にそのまま結合されるものである。したがって、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されねばならない。

本発明は、移動型電子機器関連の技術分野に好適に適用可能である。

１００ 蒸着源アセンブリー、
１１０ チャンバ、
１２０ 蒸着源、
１３０ 電極、
１４０ 絶縁体、
１５０ 絶縁体キャップ。

Claims (10)

1. チャンバ内に配された基板に蒸着物質を蒸着するための蒸着源アセンブリーにおいて、
   前記チャンバ内に配されて、蒸着物質を放射する蒸着源と、
   前記チャンバを貫通するように形成され、前記蒸着源を加熱するための電源を供給する電極と、
   前記電極と前記チャンバが相互に接触しないように、前記電極と前記チャンバとの間に介在される絶縁体と、
   前記絶縁体の一側に、前記絶縁体を覆うように形成される絶縁体キャップと、を備える蒸着源アセンブリー。
2. 前記蒸着物質は、負極電極を形成するための金属であることを特徴とする請求項１に記載の蒸着源アセンブリー。
3. 前記蒸着物質は、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、及びそれらの化合物のうち一つ以上を含むことを特徴とする請求項２に記載の蒸着源アセンブリー。
4. 前記絶縁体は、前記チャンバに形成されたホールにはめ込まれ、前記電極が前記絶縁体を貫通するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の蒸着源アセンブリー。
5. 前記絶縁体は、前記チャンバの内面及び外面と密着して結合するように形成されることを特徴とする請求項４に記載の蒸着源アセンブリー。
6. 前記絶縁体キャップは、前記絶縁体と面接触するベースと、前記ベースから一方向に突設される突出部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の蒸着源アセンブリー。
7. 前記突出部は、前記チャンバの下面方向に突設されることを特徴とする請求項６に記載の蒸着源アセンブリー。
8. 前記突出部は、前記チャンバと所定間隔ほど離隔するように形成されることを特徴とする請求項６に記載の蒸着源アセンブリー。
9. 前記絶縁体キャップは、前記蒸着物質が前記絶縁体に蒸着されることを防止することを特徴とする請求項１に記載の蒸着源アセンブリー。
10. 前記絶縁体キャップは、セラミックを含むことを特徴とする請求項１に記載の蒸着源アセンブリー。