KR100362333B1 - 유기발광소자 제조용 박막 증착장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기발광소자 제조용 박막 증착장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유기발광소자 제조용 박막 증착장치는, 내부압력이 조절되는 챔버,상기 챔버 내부에 소정간격 이격 설치되어 외부에 감긴 필름형 기판을 공급하는 기판공급 롤러와 상기 필름형 기판을 외부에 감아 수용하는 기판수용 롤러로 이루어지는 한쌍의 기판 롤러, 상기 기판공급 롤러 하측의 상기 챔버 내부에 설치되어 외부에 감긴 두루말이형 마스크를 공급하는 마스크공급 롤러와 상기 기판수용 롤러 하측의 상기 챔버 내부에 설치되어 상기 두루말이형 마스크를 외부에 감아 수용하는 마스크수용 롤러로 이루어지는 한쌍의 마스크 롤러, 상기 기판공급 롤러와 마스크공급 롤러의 회전에 의해서 상기 기판수용 롤러와 마스크수용 롤러로 이동하는 상기 필름형 기판과 두루말이형 기판이 서로 접촉하도록 고정하는 접촉고정수단, 상기 마스크공급 롤러와 마스크수용 롤러 사이의 상기 챔버 저면부에 설치되며, 내부에 담긴 유기물을 가열하여 승화시키는 가열용기 및 상기 가열용기의 개구부를 개폐할 수 있는 셔터를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
따라서, 유연성이 있는 필름형 기판을 챔버 내부에서 이동하며 연속적으로 증착공정을 수행함으로써 기판 이동에 따른 로스타임을 줄일 수 있고, 증착공정설비가 공정실 내부에서 차지하는 점유면적을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

유기발광소자 제조용 박막 증착장치{Thin film deposition apparatus for fabricating organic light-emitting devices}
본 발명은 유기발광소자 제조용 박막 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 필름형 기판 상에 서로 상이한 유기물을 연속적으로 증착할 수 있는 유기발광소자 제조용 박막 증착장치에 관한 것이다.
통상, 유기발광소자 제조공정은 유리기판 상에 굴절율이 큰 유기물과 굴절율이 작은 유기물을 교대로 증착시켜 DBR층(Distrubuted Bragg Reflection Layer)을 형성하고, 상기 DBR층 상부에 투명 전도막(ITO : Indium Tin Oxide)을 형성하여 양극(+) 금속전극을 형성하고, 상기 투명 전도막 상부에 진공시스템을 이용하여 Alq3(tris(8-hydroxy qunolinate)aluminum) 등과 같은 유기발광물질층을 증착하고, 상기 유기발광물질층 상부에 마그네슘, 알루미늄, 인듐 및 은-마그네슘 중에서 어느 하나의 재질로 음극(-) 금속전극을 형성하는 공정을 포함한다. 여기서 유리기판은 LCD(Liquid Crystal Display) 또는 PDP(Plasma Panel Display) 등과 같은 디스플레이용 기판과 동일하다.
그리고, 전술한 바와 같은 유기발광소자 제조공정은 로봇아암 등의 이송수단에 의해서 유리기판 상에 DBR층을 증착하는 공정설비, 양극(+) 금속전극을 형성하는 공정설비, 유기발광물질층을 증착하는 공정설비 및 음극(-) 금속전극을 형성하는 공정설비를 순차적으로 이동함으로써 수행되는 것이다.
그러나, 종래의 유기발광소자가 구현되는 유리기판은 로봇아암(Robort arm)에 의해서 각 공정설비를 이동하며 일련의 증착공정이 진행됨으로써 유리기판이 각 공정설비로 이동하는 과정에 로스타임(Loss time)이 발생하여 공정시간이 길어지는 문제점이 있었다.
또한, 유리기판 상에 증착공정을 진행하는 증착설비가 증착물질의 종류에 따라 각각 개별적으로 구비됨으로써 유기발광소자 제조공정이 수행되는 각 증착 공정설비가 공정실 내부에서 차지하는 점유면적이 과도한 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 유연성이 있는 필름형 기판을 챔버 내부에서 이동하며 상이한 증착공정을 연속적으로 수행함으로써 유기발광소자 제조공정의 공기를 단축시킬 수 있는 유기발광소자 제조용 박막 증착장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 각 증착설비를 단일화함으로써 증착 공정설비가 공정실 내부에서 차지하는 점유면적을 줄일 수 있는 유기발광소자 제조용 박막 증착장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자 제조용 박막 증착장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기판과 마스크의 형태를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 가이드 레일을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 기판, 마스크 및 가이드 레일의 체결관계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 가열용기를 나타내는 사시도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 챔버 10 : 배기라인
12 : 기판공급 롤러 14 : 기판수용 롤러
16 : 마스크공급 롤러 18 : 마스크수용 롤러
20 : 필름형 기판 22 : 두루말이형 마스크
24, 80, 82 : 가이드 레일 26 : 기판공급 보조롤러
28 : 마스크공급 보조롤러 30 : 격벽용기
34 : 제 1 가열용기 36 : 제 1 지지대
38 : 제 1 셔터 40 : 제 2 가열용기
44 : 제 2 지지대 46 : 제 2 셔터
48 : 제 3 가열용기 52 : 제 3 지지대
54 : 제 3 셔터 60 : 열전쌍
62 : 전력 공급부 70 : 정렬구멍
84 : 정렬핀
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기발광소자 제조용 박막 증착장치는, 내부압력이 조절되는 챔버; 상기 챔버 내부에 소정간격 이격 설치되어 외부에 감긴 필름형 기판을 공급하는 기판공급 롤러와 상기 필름형 기판을 외부에 감아 수용하는 기판수용 롤러로 이루어지는 한쌍의 기판 롤러; 상기 기판공급 롤러 하측의 상기 챔버 내부에 설치되어 외부에 감긴 두루말이형 마스크를 공급하는 마스크공급 롤러와 상기 기판수용 롤러 하측의 상기 챔버 내부에 설치되어 상기 두루말이형 마스크를 외부에 감아 수용하는 마스크수용 롤러로 이루어지는 한쌍의 마스크 롤러;
상기 기판공급 롤러와 마스크공급 롤러의 회전에 의해서 상기 기판수용 롤러와 마스크수용 롤러로 이동하는 상기 필름형 기판과 두루말이형 기판이 서로 접촉하도록 고정하는 접촉고정수단; 상기 마스크공급 롤러와 마스크수용 롤러 사이의 상기 챔버 저면부에 설치되며, 내부에 담긴 유기물을 가열하여 승화시키는 가열용기; 및 상기 가열용기의 개구부를 개폐할 수 있는 셔터;를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 접촉고정수단은 상기 필름형 기판과 두루말이형 마스크를 사이에 두고 서로 맞물린 한쌍의 기판공급 보조롤러와 마스크공급 보조롤러로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 필름형 기판과 두루말이형 마스크의 길이방향 양측 가장자리에 복수의 정렬구멍이 연속적으로 형성되고, 상기 마스크 하측에 상기 정렬구멍에 삽입되는 정렬핀이 외부에 형성된 가이드레일이 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 챔버 저면부에는 서로 상이한 유기물이 담긴 복수의 상기 가열용기가서로 이격되어 순차적으로 설치될 수 있다.
그리고, 상기 가열용기는 상부가 개방된 통형상의 격벽용기 내부에 수용될 수 있다.
또한, 상기 가열용기의 일측부에는 상기 가열용기에 저장된 유기물을 승화시키기 위한 전력이 인가되는 전력 공급부가 형성되어 있고, 상기 가열용기 내부에는 내부온도를 측정하기 위한 열전쌍이 구비될 수 있다.
그리고, 상기 가열용기는 상부가 좁고 그 하부가 넓은 용기형상으로 형성되고, 상기 개구부는 상기 필름형 기판의 폭방향으로 연장되어 길쭉하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 셔터는 지지대에 의해서 지지되어 있으며, 상기 셔터는 상기 챔버의 저면을 기준으로 수평상태에서 수직상태로 이동하도록 할 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자 제조용 박막 증착장치를 설명하기 위한 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 기판과 마스크의 형태를 설명하기 위한 평면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 가이드 레일을 설명하기 위한 사시도이고, 도4는 도 1에 도시된 기판, 마스크 및 가이드 레일의 체결관계를 설명하기 위한 단면도이고, 도 5는 도 1에 도시된 가열용기를 나타내는 사시도이다.
본 발명에 따른 유기발광소자 제조용 박막 증착장치는, 도1에 도시된 바와 같이 진공펌프와 연결된 배기라인(10)이 구비됨으로써 내부의 압력이 조절되는 챔버(2)를 구비한다.
그리고, 상기 챔버(2) 내부 일측에는 전도성이 있는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의무기물질이 코팅된 투명한 고분자 재질의 필름형 기판(20)의 일단부를 기준으로 필름형 기판(20)이 소정횟수 외부에 감긴 기판공급 롤러(12)가 구비되어 있고, 챔버 (2) 내부 타측에는 상기 필름형 기판(20)의 타단부를 기준으로 필름형 기판(20)이 소정횟수 감긴 기판수용 롤러(14)가 구비되어 있다. 여기서, 상기 필름형 기판(20)의 일단부 및 타단부는 기판공급 롤러(12) 및 기판수용 롤러(14)의 외면 소정부에 고정되어 있으며, 상기 필름형 기판은 PET(Polyethylene terephalate) 또는 PC (Polycarbonate) 등의 재질로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 기판공급 롤러(12)는 모터의 구동에 의해서 일측으로 회전함으로써 외부에 감긴 필름형 기판(20)을 기판수용 롤러(14) 방향으로 공급하도록 되어 있고, 상기 기판수용 롤러(14)는 기판공급 롤러(12)의 회전방향과 반대방향으로 모터의 구동에 의해서 회전함으로써 기판공급 롤러(12)의 회전에 의해서 공급되는 필름형 기판(20)을 외부에 감아 수용하도록 되어 있다.
또한, 기판공급 롤러(12) 하측의 챔버(2) 내부에는 외부에 소정의 회로패턴이 형성된 두루말이형 마스크(22)의 일단부를 기준으로 두루말이형 마스크(22)가 소정횟수 외부에 감긴 마스크공급 롤러(16)가 구비되어 있고, 기판수용 롤러(14) 하측의 챔버(2) 내부에는 상기 두루말이형 마스크(22)의 타단부를 두루말이형 마스크(22)가 소정횟수 외부에 감긴 마스크수용 롤러(18)가 구비되어 있다. 여기서, 상기 두루말이형 마스크(22)의 일단부 및 타단부는 마스크공급 롤러(16) 및 마스크수용 롤러(18)의 외면 소정부에 각각 고정되어 있다.
또한, 기판공급 롤러(12) 및 마스크공급 롤러(16)의 회전에 의해서 공급되는 필름형 기판(20) 및 두루말이형 마스크(22)는 접촉고정수단에 의해서 서로 접촉 고정되어 공급되도록 되어 있다.
여기서, 상기 접촉고정수단은 공급되는 필름형 기판(20)과 두루말이형 마스크(22)를 사이에 두고 서로 맞물려 모터에 의해서 회전하는 복수의 기판공급 보조롤러 (26)와 마스크공급 보조롤러(28)로 이루어진다. 또한, 필름형 기판(20) 및 두루말이형 마스크(22)를 접촉 고정하기 위하여 도2에 도시된 바와 같이 필름형 기판(20) 및 두루말이형 마스크(22)의 길이방향 양측 가장자리에 서로 소정간격 이격된 복수의 정렬구멍(70)이 연속적으로 형성되고, 필름형 기판(20) 및 두루말이형 마스크 (22)의 하측 가장자리에는 도3에 도시된 바와 같은 가이드 레일(24)이 설치된다. 여기서, 상기 가이드 레일(24)은 필름형 기판(20) 및 두루말이형 마스크(22)의 길이방향 일측 가장자리에 형성된 정렬구멍(70)에 삽입되는 복수의 정렬핀(84)이 형성된 제 1 가이드 레일(80)과 필름형 기판(20) 및 두루말이형 마스크(22)의 타측 가장자리에 형성된 정렬구멍(70)에 삽입되는 복수의 정렬핀(84)이 형성된 제 2 가이드 레일(82)로 이루어진다.
따라서, 상기 필름형 기판(20) 및 두루말이형 마스크(22)는 도4에 도시된 바와 같이 가이드레일(80, 82) 상에 형성된 복수의 정렬핀(84)이 필름형 기판(20) 및 두루말이형 기판(22)의 가장자리에 형성된 정렬구멍(70)에 삽입됨으로써 필름형 기판 (20)과 두루말이형 마스크(22)가 접촉 고정되도록 되어 있다.
그리고, 챔버(2) 저면부에는 상부가 개방되어 승화된 유기물이 필름형 기판((20)이 위치한 방향으로 이동되도록 하는 역할을 수행하는 통형상의 격벽용기(30)가 설치되어 있다.
또한, 격벽용기(30) 내부에는 MTDATA(4,4,4-Tris(N-3-methylphenyl-amino)-triphenylamine), TPD(N,N′-diphenrl-N,N′-bis-{3-methylphenyl}-{1,1′-biphenyl}-4,4′-diamine}, Alq3등과 같은 서로 상이한 종류의 유기물이 일정량 담긴 제 1 가열용기(34), 제 2 가열용기(40) 및 제 3 가열용기(48)가 소정간격 이격 설치되어 있다. 상기 각 가열용기(34, 40, 48)의 소정부에는 도5에 도시된 바와 같이 내부의 온도를 측정할 수 있는 열전쌍(60)이 삽입 설치되어 있고, 상기 각 가열용기(34, 40, 48)의 다른 소정부에는 전원(도시되지 않음)에서 인가된 전력을 수용하여 히터(도시되지 않음)를 가열하여 내부에 담긴 유기물을 가열할 수 있도록 하는 전력 공급부(62)가 형성되어 있다.
그리고, 상기 각 가열용기(34, 40, 48)는 도5에 도시된 바와 같이 필름형 기판(20) 및 두루말이형 마스크(22)의 전면에 승화된 유기물을 용이하게 공급할 수 있도록 필름형 기판(20)의 폭방향으로 길쭉하게 연장 형성된 개구부가 형성되어 있고, 하부가 넓고 상부가 좁게 형성된 용기형상으로 이루어짐으로써 승화된 유기물이 직선적인 플럭스(Flux)를 가지도록 되어 있다.
또한, 제 1 가열용기(34) 일측에는 제 1 지지대(36)에 의해서 지지되는 제 1 셔터(38)가 설치되어 있고, 상기 제 2 가열용기(40) 일측에는 제 2 지지대(44)에 의해서 지지되는 제 2 셔터(46)가 설치되어 있고, 상기 제 3 가열용기(48) 일측에는 제 3 지지지대(52)에 의해서 지지되는 제 3 셔터(54)가 설치되어 있다. 상기 각셔터(38, 46, 54)는 챔버(2)의 저면을 기준으로 수평상태에서 수직상태로 이동함으로서 가열용기(34, 40, 48)의 각 개구부를 개폐할 수 있도록 되어 있다.
따라서, 먼저 배기라인(10)과 연결된 진공펌프를 가동함으로써 상온상태의 챔버(2)의 내부압력을 10-6내지 10-7Torr로 형성한다.
다음으로, 상기 모터를 가동함으로써 기판공급 롤러(12), 기판공급 보조롤러(26) 및 기판수용 롤러(14)를 회전시키고, 마스크공급 롤러(16), 마스크공급 보조롤러(28) 및 마스크수용 롤러(18)를 회전시킨다. 이때, 기판공급 롤러(12) 외부에 감겨진 필름형 기판(20)은 기판공급 롤러(12)에서 출발하여 각 가열용기(34, 40, 48) 상부를 통과하여 기판수용 롤러(14)의 외면에 감겨지게 되고, 마스크공급 롤러(16) 외부에 감겨진 두루말이형 마스크(22) 역시 마스크공급 롤러(16)를 출발하여 각 가열용기(34, 40, 48)의 상부를 통과하여 마스크수용 롤러(18)의 외면에 감겨지게 된다. 이때, 필름형 기판(20) 및 두루말이형 마스크(22)는 필름형 기판(20) 및 두루말이형 마스크(22)의 가장자리에 형성된 정렬구멍(70)에 가이드 레일(80, 82)의 정렬핀(84)이 삽입됨으로써 안정적으로 접촉 고정되어 이동하게 된다.
그리고, 필름형 기판(20) 및 두루말이형 마스크(22)가 이동할 때, 제 1 셔터(38), 제 2 셔터(46) 및 제 3 셔터(54)가 순차적으로 개방된다.
따라서, 제 1 가열용기(34)에 담긴 유기물은 전원에서 제 1 가열용기(34)의 전력 공급부(62)에 인가되는 전력에 의하여 100 ℃정도의 온도로 가열 승화되어 두루말이형 마스크(22)에 의해서 마스킹된 필름형 기판(20) 상에 증착된다. 여기서, 제 1 가열용기(34)의 개구부는 필름형 기판(20)의 폭방향과 평행하게 연장 형성되어 있으므로 필름형 기판(20)의 전표면에 균일하게 증착공정이 진행되며, 제 1 가열용기(34)는 상부가 좁고 그 하부가 넓은 용기형상으로 형성되어 있으므로 승화된 유기물의 플럭스는 증가된다.
다음으로, 제 2 가열용기(40)에 담긴 유기물도 전원에서 제 2 가열용기(40)의 전력 공급부(62)에 인가되는 전력에 의하여 100 ℃정도의 온도로 가열 승화되어 두루말이형 마스크(22)에 의해서 마스킹된 필름형 기판(20) 상에 증착된다. 여기서, 제 2 가열용기(40)의 개구부도 필름형 기판(20)의 폭방향과 평행하게 연장 형성되어 있으므로 필름형 기판(20)의 전표면에 균일하게 증착공정이 진행되며, 제 2 가열용기(40)는 상부가 좁고 그 하부가 넓은 용기형상으로 형성되어 있으므로 승화된 유기물의 플럭스는 증가된다.
마지막으로, 제 3 가열용기(48)에 담긴 유기물도 전원에서 제 3 가열용기(48)의 전력 공급부(62)에 인가되는 전력에 의하여 100 ℃정도의 온도로 가열 승화되어 두루말이형 마스크(22)에 의해서 마스킹된 필름형 기판(20) 상에 증착된다. 여기서, 제 3 가열용기(48)의 개구부는 필름형 기판(20)의 폭방향과 평행하게 연장 형성되어 있으므로 필름형 기판(20)의 전표면에 균일하게 증착공정이 진행되며, 제 3 가열용기(48)는 상부가 좁고 그 하부가 넓은 용기형상으로 형성되어 있으므로 승화된 유기물의 플럭스는 증가된다.
따라서, 본 발명에 의하면 두루말이형 기판 상에 순차적으로 증착공정을 수용하여 유기발광소자 제조공정을 연속적으로 수행함으로써 유기발광소자의 제조 공기를 단축시킬 수 있고, 유기발광소자 제조공정이 진행되는 증착설비를 일원화함으로서 증착설비의 외부 체적을 감소시켜 증착설비가 공정실 내부에서 차지하는 점유면적을 줄일 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (8)

  1. 내부압력이 조절되는 챔버;
    상기 챔버 내부에 소정간격 이격 설치되어 외부에 감긴 필름형 기판을 공급하는 기판공급 롤러와 상기 필름형 기판을 외부에 감아 수용하는 기판수용 롤러로 이루어지는 한쌍의 기판 롤러;
    상기 기판공급 롤러 하측의 상기 챔버 내부에 설치되어 외부에 감긴 두루말이형 마스크를 공급하는 마스크공급 롤러와 상기 기판수용 롤러 하측의 상기 챔버 내부에 설치되어 상기 두루말이형 마스크를 외부에 감아 수용하는 마스크수용 롤러로 이루어지는 한쌍의 마스크 롤러;
    상기 기판공급 롤러와 마스크공급 롤러의 회전에 의해서 상기 기판수용 롤러와 마스크수용 롤러로 이동하는 상기 필름형 기판과 두루말이형 기판이 서로 접촉하도록 고정하는 접촉고정수단;
    상기 마스크공급 롤러와 마스크수용 롤러 사이의 상기 챔버 저면부에 설치되며, 내부에 담긴 유기물을 가열하여 승화시키는 가열용기; 및
    상기 가열용기의 개구부를 개폐할 수 있는 셔터;
    를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조용 박막 증착장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉고정수단은 상기 필름형 기판과 두루말이형 마스크를 사이에 두고 서로맞물린 한쌍의 기판공급 보조롤러와 마스크공급 보조롤러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 유기발광소자 제조용 박막 증착장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 필름형 기판과 두루말이형 마스크의 길이방향 양측 가장자리에 복수의 정렬구멍이 연속적으로 형성되고, 상기 마스크 하측에 상기 정렬구멍에 삽입되는 정렬핀이 외부에 형성된 가이드레일이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 상기 유기발광소자 제조용 박막 증착장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 저면부에는 서로 상이한 유기물이 담긴 복수의 상기 가열용기가 서로 이격되어 순차적으로 설치된 것을 특징으로 하는 상기 유기발광소자 제조용 박막 증착장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가열용기는 상부가 개방된 통형상의 격벽용기 내부에 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 유기발광소자 제조용 박막 증착장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열용기의 일측부에는 상기 가열용기에 저장된 유기물을 승화시키기 위한 전력이 인가되는 전력 공급부가 형성되어 있고, 상기 가열용기 내부에는 내부온도를 측정하기 위한 열전쌍이 구비된 것을 특징으로 하는 상기 유기발광소자 제조용 박막 증착장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열용기는 상부가 좁고 그 하부가 넓은 용기형상으로 형성되고, 상기 개구부는 상기 필름형 기판의 폭방향으로 연장되어 길쭉하게 형성된 것을 특징으로 하는 상기 유기발광소자 제조용 박막 증착장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 셔터는 지지대에 의해서 지지되어 있으며, 상기 셔터는 상기 챔버의 저면을 기준으로 수평상태에서 수직상태로 이동할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 유기발광소자 제조용 박막 증착장치.
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