KR100583044B1 - Apparatus for linearly heating deposition source material - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 EL 소자의 유기 박막을 형성하는 증착물질을 가열하는 장치에 관한 것으로, 특히 증착 물질을 가열하는 다수개의 증착원들을 선형으로 배치하여 대형 크기의 기판에 대한 증착 공정에서도 사용 가능한 선형 증착물질 가열장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for heating a deposition material for forming an organic thin film of an organic EL device. In particular, a linear deposition that can be used in a deposition process for a large size substrate by arranging a plurality of deposition sources for heating the deposition material in a linear manner. It relates to a material heating device.
본 발명의 선형 증착물질 가열장치는 증착물질 가열장치에 있어서, 히팅 용기와 히터를 포함하여 이루어지는 각각의 점 증착원을 선형으로 배치하고, 상기 히팅 용기를 지지하는 히팅용기 지지대를 포함하여 이루어지며, 상기 각각의 점 증착원은, 상기 히팅 용기 상부와 결합하여 주변 히팅 용기들과 서로 연결해주는 히팅 용기 덮게를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The linear deposition material heating apparatus of the present invention, in the deposition material heating apparatus, each point deposition source comprising a heating container and a heater is arranged in a linear manner, and comprises a heating vessel support for supporting the heating container, Each of the point deposition sources may further include a heating container cover which is coupled to an upper portion of the heating container and connects with surrounding heating containers.
유기 EL, 증착물질, 가열장치Organic EL, Deposition Material, Heating Equipment
Description
도 1은 유기 EL 디스플레이의 개략적인 구성을 보여주는 사시도이다.1 is a perspective view showing a schematic configuration of an organic EL display.
도 2는 종래의 유기 EL 증착 장치의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a conventional organic EL vapor deposition apparatus.
도 3은 본 발명인 선형 증착물질 가열장치의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the linear deposition material heating apparatus of the present invention.
도 4는 본 발명인 선형 증착물질 가열장치의 정면도이다.4 is a front view of the linear deposition material heating apparatus of the present invention.
도 5는 본 발명의 구성요소인 히터의 구성도이다.5 is a configuration diagram of a heater that is a component of the present invention.
본 발명은 유기 EL 소자의 유기 박막을 형성하는 증착물질을 가열하는 장치에 관한 것으로, 특히 증착 물질을 가열하는 다수개의 증착원들을 선형으로 배치하여 대형 크기의 기판에 대한 증착 공정에서도 사용 가능한 선형 증착물질 가열장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for heating a deposition material for forming an organic thin film of an organic EL device. In particular, a linear deposition that can be used in a deposition process for a large size substrate by arranging a plurality of deposition sources for heating the deposition material in a linear manner. It relates to a material heating device.
유기 EL(Electro Luminescence, 이하 "EL"이라 함) 디스플레이는 현재 평판 디스플레이(Flat Panel Display)의 주류가 되어 있는 액정 디스플레이(LCD)에 비하여 여러 가지 우위성을 구비하고 있어 장래에 상기 액정 디스플레이를 대체할 수 있는 것이 예상되는 차세대 평판 디스플레이로서 주목을 받고 있다.Organic EL (Electro Luminescence) displays have several advantages over liquid crystal displays (LCDs), which are currently the mainstream of flat panel displays, and will replace the liquid crystal displays in the future. It is attracting attention as a next-generation flat panel display that is expected to be.
즉, 상기 EL 소자는 자발 발광형 표시 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트(Contrast)가 우수할 뿐만 아니라, 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어서 차세대 표시소자로서 주목받고 있다.That is, the EL element is a spontaneous light emitting display element, and has attracted attention as a next-generation display element because of its advantages of having a wide viewing angle, excellent contrast, and fast response speed.
EL 소자는 발광층(Emitter Layer) 형성용 물질에 따라 무기 EL 소자와 유기 EL 소자로 구분된다. 상기 유기 EL 소자는 상기 무기 EL 소자에 비하여 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.EL devices are classified into inorganic EL devices and organic EL devices according to materials for forming an emitter layer. The organic EL device has an advantage of excellent luminance, driving voltage, and response speed, and multicoloring, compared with the inorganic EL device.
도 1은 일반적인 유기 EL 디스플레이의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a schematic configuration of a general organic EL display.
도 1에 도시된 바와 같이, 유기 EL 디스플레이는 투명한 글래스(Glass) 기판(1)을 구비하고 있고, 이 글래스 기판(1) 상에 복수의 양극층(2)이 ITO 등의 투명한 도전성 재료에 의하여 각각 소정의 간격을 두고 스트라이프(Stripe) 모양으로 설치되어 있다. 상기 각 양극층(2) 상에는 직류전압을 인가함으로써 정공을 공급하는 정공수송층(3)과 미량의 유기색소를 도우펀트(Dopant)로서 포함하는 유기발광층(4)과 직류전압을 인가함으로써 전자를 공급하는 전자수송층(5)이 순차적으로 상기 글래스 기판(1) 상에 적층되어 있다. As shown in Fig. 1, the organic EL display has a transparent glass substrate 1, on which the plurality of
상기 적층된 층에서 최상층에 해당하는 전자수송층(5) 상에는 도전성 재료로 이루어지는 복수의 음극층(6)이 각각 소정의 간격을 두고 상기 각각의 양극층(2)이 연장되는 방향과는 직교하되, 스트라이프(Stripe) 모양으로 설치되어 있다. 한편, 상기 글래스 기판(1) 상의 각각의 양극층(2)은 각각 직류전원(7)의 양극에 접속되 어 있고 또한 최상층에 해당하는 각각의 음극층(6)은 각각 직류전원(7)의 음극에 접속되어 있다.On the
상기와 같은 구성을 가지는 유기 EL 디스플레이에 있어서의 각각의 양극층(2)과 음극층(6)의 사이에 직류전원(7)에 의하여 직류전압을 인가하면, 직류전압이 인가된 양극층(2) 상에 적층된 정공수송층(3)으로부터 정공이 유기발광층(4) 내로 주입되고 또한 직류전압이 인가된 음극층(6)의 하층의 전자수송층(5)으로부터 전자가 유기발광층(4) 내로 주입된다.When a DC voltage is applied by the
상기 정공수송층(3)으로부터의 정공 및 전자수송층(5)으로부터의 전자가 각각 주입된 유기발광층(4) 내에서는, 각 정공과 전자가 재결합하면서 에너지가 발생한다. 그러면 상기 에너지가 유기발광층(4)에 포함된 유기색소에 흡수되면서 빛이 발산된다. 상기 유기발광층(4)에서 발생하는 빛은 정공수송층(3)과 양극층(2)과 글래스 기판(1)을 순차적으로 투과하여 글래스 기판(1)의 하측으로 출사된다.In the organic light emitting layer 4 in which the holes from the
상기와 같은 동작을 수행하는 유기 EL 디스플레이를 구성하는 수개의 층 중에 정공수송층(3)과 유기발광층(4)과 전자수송층(5)은 유기 화합물로 이루어진 유기 박막들이다.The
상기의 유기 박막들은 설정 압력으로 조절되는 진공챔버 내에서 형성된다. 이에 대하여 첨부된 도 2를 참조하여 설명한다.The organic thin films are formed in a vacuum chamber controlled at a set pressure. This will be described with reference to FIG. 2.
도 2는 종래 기술의 유기 EL 증착 장치를 보여주는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an organic EL deposition apparatus of the prior art.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 유기 EL 증착 장치는, 유기 박막 형성을 수행하는 공간인 챔버(100)와 상기 챔버의 상부에 배치되고 유기물이 증착되는 기 판(110)과 상기 기판에 형성되는 박막 두께를 측정하는 센서(120)와 기화되는 유기물의 개폐를 제어하는 셔터(130)와 상기 챔버(100)의 하부에 배치되는 유기물이 담긴 용기(140)와 상기 용기(140)를 가열하는 발열선(150)을 구비하여 이루어져 있다. As shown in FIG. 2, a conventional organic EL deposition apparatus is formed on a
상기와 같은 구성에 의하여, 발열선(150)이 교류전원(미도시)에 의하여 가열됨에 따라 열이 발생하고, 이 발생된 열에 의하여 상기 용기(140) 및 용기(140) 내부의 유기물이 가열된다. 그러면, 상기 용기(140)에 담긴 유기물이 기화 또는 승화하면서 상부의 기판(110)에 유기물이 증착된다. 한편, 상기 증착 과정에서 상기 기화 또는 승화되는 유기물의 개폐를 제어하기 위하여 셔터(130)를 이용할 수 있고, 상기 유기물이 증착되는 기판(110)의 박막 두께를 측정하기 위하여 센서(120)가 동작한다.By the above-described configuration, heat is generated as the
즉, 진공챔버(100)의 상부측에는 기판(110)을 위치시키고, 하부측에는 소량의 유기물이 담겨 있는 용기(140)와 용기(140) 내의 유기물을 가열 승화시키기 위한 발열선(150)을 포함하는 가열장치를 상기 기판(110)과 대향 설치한 구조에서, 상기 발열선(150)이 용기(140)를 가열하고 용기(140)에 담겨 있는 유기물이 승화되어 기판(110)에 유기 박막을 형성시킨다.In other words, the
이와 같이 상기 유기물을 가열함으로써 기화 또는 승화시켜 바로 기판(110)에 유기물을 증착할 수 있는 것은, 상기 유기 EL 소자에 사용되는 유기물이 승화성이 높고 200도 내지 400도의 낮은 온도에서 기화하기 때문에 가능하다.As such, the organic material can be directly deposited on the
한편, 종래에는 상기 유기 EL 디스플레이 제조를 위한 증착물질을 가열하기 위해서 용기의 특정점을 집중 가열하는 포인트(Point) 가열장치와, 가열 용기를 선형으로 가열하는 리니어(Linear) 가열장치 그리고 노즐(Nozzle)을 통해 무화된 입자를 증착하는 노즐 가열장치 등이 사용되어 왔다.Meanwhile, in the related art, a point heater for intensively heating a specific point of a container to heat the deposition material for manufacturing the organic EL display, a linear heater for linearly heating the heating container, and a nozzle Nozzle heaters for depositing atomized particles through < RTI ID = 0.0 >
그런데, 상기와 같이 종래에 사용되는 가열장치는 판형 히터를 사용하여 전도와 대류의 형태로 유기물에 열량을 공급하기 때문에 유기물과 가깝게 접촉하고 있는 벽쪽은 온도가 상대적으로 매우 높으며 이 경우 유기물의 변성이 일어날 가능성이 높고 증착속도를 결정하는 열전달 속도가 느린 단점이 있다.However, the conventional heating apparatus as described above uses a plate-shaped heater to supply heat to the organic material in the form of conduction and convection, so that the wall in close contact with the organic material has a relatively high temperature. The disadvantage is that it is likely to occur and the heat transfer rate that determines the deposition rate is slow.
또한, 증착 공정이 계속 진행되는 경우 증착원의 상부에서는 승화잠열에 의해 빼앗기는 열량에 의해서 일부 유기물들이 승화하지 못하고 모여서 생기는 막힘(Clogging) 현상이 발생할 수 있다.In addition, when the deposition process continues, clogging may occur due to the aggregation of some organic materials without the sublimation due to the amount of heat deprived by the sublimation latent heat.
한편, 종래와 같이 하나의 점 층착원에 의하여 대형 크기(730 * 920㎜ 이상)의 기판을 증착하는 공정을 수행하는 경우에는 증착물질 효율이 매우 나쁘고 증착율을 내기 위해 상대적으로 많은 파워를 순간적으로 공급해야 하기 때문에 소스가 튀는 문제점이 발생한다.On the other hand, when performing a process of depositing a substrate having a large size (730 * 920mm or more) by a single point deposit source as in the prior art, the efficiency of the deposition material is very bad and a relatively large amount of power is instantaneously supplied to yield a deposition rate. This causes problems with splashing of the source.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 각각의 점 증착원을 선형으로 배치하여 대형 크기의 기판에 대하여 증착 공정을 수행하는 경우에도 증착 효율을 높일 수 있고, 신속하고 균일하게 가열 용기를 가열할 수 있는 선형 증착물질 가열장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the problems of the prior art as described above. Even when the deposition process is performed on a large sized substrate by linearly arranging each point deposition source, the deposition efficiency can be increased quickly and It is an object of the present invention to provide a linear vapor deposition material heating apparatus capable of uniformly heating a heating vessel.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 선형 증착물질 가열장치를 이루는 구성수단은, 증착물질 가열장치에 있어서, 히팅 용기와 히터를 포함하여 이루어지는 각각의 점 증착원을 선형으로 배치하고, 상기 히팅 용기를 지지하는 히팅용기 지지대를 포함하여 이루어지며, 상기 각각의 점 증착원은, 상기 히팅 용기 상부와 결합하여 주변 히팅 용기들과 서로 연결해주는 히팅 용기 덮게를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the technical problem as described above, the constituent means of the linear vapor deposition material heating apparatus of the present invention, in the vapor deposition material heating apparatus, arranges each point deposition source including a heating container and a heater linearly, It comprises a heating vessel support for supporting the heating container, wherein each point deposition source, characterized in that it further comprises a heating container cover that is coupled to the heating container and connected to each other and the surrounding heating containers.
또한, 상기 히터는 파이프 형태의 봉에 가열선이 감겨져서 형성되고, 상기 히팅 용기와 이격되되, 히팅 용기 주위에 원형 형태로 선형 배치되며, 상기 봉에 감기는 가열선은, 그 상부가 수회 절곡되는 것을 특징으로 한다.In addition, the heater is formed by winding a heating wire wound around the pipe-shaped rod, spaced apart from the heating container, is disposed in a linear shape around the heating container in a circular shape, the heating wire wound on the rod, the upper portion is bent several times It is characterized by.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 구성수단들로 이루어져 있는 본 발명인 선형 증착물질 가열장치에 관한 작용 및 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operation and preferred embodiment of the linear deposition material heating apparatus of the present invention consisting of the above configuration means.
도 3은 본 발명인 선형 증착물질 가열장치의 단면도이고, 도 4는 본 발명인 선형 증착물질 가열장치의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 구성요소인 히터의 구조도이다.Figure 3 is a cross-sectional view of the linear deposition material heating apparatus of the present invention, Figure 4 is a perspective view of the linear deposition material heating apparatus of the present invention, Figure 5 is a structural diagram of a heater which is a component of the present invention.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명인 선형 증착물질 가열장치는 증착물질인 유기물을 수용하는 히팅 용기(30)와 상기 히팅 용기(30)을 가열하는 히터(20)를 포함하여 구성되는 각각의 점 증착원들이 선형으로 배치되어 있고, 상기 히팅 용기(30)를 지지하고 상기 히터(20)를 내부 고정하는 히팅용기 지지대(10)를 포함하여 이루어져 있다. 한편, 상기 각각의 점 증착원은 상기 히팅 용기(30) 상부들과 결합하여 주변 히팅 용기들과 서로 연결해주는 히팅 용기 덮게(40)를 더 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the linear deposition material heating apparatus of the present invention includes a
상기 히팅 용기 지지대(10)는 각각의 점 증착원에 포함되어 있는 히팅 용기(30)들을 감싸서 지지하고, 히터들을 내부에 고정한다. 이와 같은 히팅 용기 지지대(10)는 상기와 같이 히팅 용기(30)들을 지지하는 한편, 각각의 점 증착원에서 발생하는 열을 다른 점 증착원에 전달할 수 있는 역할을 수행한다. 따라서, 상기 히팅 용기 지지대(10)는 열 전도가 좋은 재질로 형성되는데, 그 재질로는 그래파이트(Graphite), 실리콘 카바이드(SiC), 알루미늄 나이트라이드(AIN), 알루미나(Al2O3), 보론 나이트라이드(BN), 석영(Quratz) 등의 열 전도도가 좋은 세라믹이나 타이타늄(Ti) 또는 스테인레스 스틸(Stainless Steel)과 같은 금속 등으로 구성될 수 있다.The heating container support 10 wraps and supports the
상기 히터(20)는 상기 히팅 용기(30)를 균일하게 가열하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 히팅 용기(30)에 이격되어 히팅 용기(30) 외주부의 주위를 따라 원형으로 선형 배치된다. 상기 히터(20)의 내부적인 구조는 도 5에 도시된 바와 같이 파이프 형태의 봉(21)에 가열선(22)이 감겨진 형태로 구성되는데, 상기 봉(21) 상부에 감겨지는 가열선(22)은 수회 절곡되어 형성된다. 이와 같이 상기 히 터(20)를 히팅 용기(30) 주위에 선형 배치하여 히팅 용기(30) 내의 유기물을 균일하게 가열할 수 있고, 상기와 같이 가열선(22)의 상부를 수회 절곡하여 히팅 용기(30) 내에 수용되는 유기물의 상하부 온도차(대기와 접촉하는 상부가 하부보다 더 낮음으로써 발생하는 온도차)를 보상할 수 있다. 또한, 상기 히터(20)는 세라믹 히터(Ceramic heater), 탄탈륨 히터(Ta), 텅스텐 히터 중에 하나로 구성된다.As shown in FIG. 3, the
한편, 상기 히터(20)는 그 상부가 후술할 히팅 용기 덮게(40)에 접촉되도록 구성하여, 상기 히팅 용기 덮게(40)와 접촉 결합되어 있는 히팅 용기(30)를 직접 가열하여 상부 온도를 더 높여줄 수 있다.On the other hand, the
상기 히팅 용기(30)는 각각의 점 증착원에 포함되어 있고, 상기 히팅 용기 지지대(10)에 각각 삽입 설치되어 선형으로 배치되어 있다. 상기 히팅 용기(30)는 주위에 선형으로 배치되어 있는 상기 히터(20)로부터 열을 받아 수용하고 있는 용기들을 가열한다. 따라서, 상기 히팅 용기(30)는 열 전도가 뛰어난 재질로 형성하여야 하는데, 그 재질로는 그래파이트(Graphite), 실리콘 카바이드(SiC), 알루미늄 나이트라이드(AIN), 알루미나(Al2O3), 보론 나이트라이드(BN), 석영(Quratz) 등의 열 전도도가 좋은 세라믹이나 타이타늄(Ti) 또는 스테인레스 스틸(Stainless Steel)과 같은 금속 등으로 구성될 수 있다. The
한편, 상기 히팅 용기(30)는, 그 상부가 후술할 히팅 용기 덮게(40)와 결합되어 형성된다. 따라서, 상기 히터(20) 상부와 연결되어 있는 히팅 용기 덮게(40)에 의하여 상기 히팅 용기(30) 상부의 온도를 높일 수 있고, 하나의 점 증착원에서 발생하는 열을 주위에 선형으로 배치되는 다른 점 증착원으로 전달할 수 있다.On the other hand, the
상기 히팅 용기 덮게(40)는 각각의 점 증착원에서 포함하고 있는 각각의 히팅 용기(30)들의 상단부와 결합하고, 각 히팅 용기(30)들끼리 연결해주는 역할을 수행한다. 따라서, 히팅 용기(30)의 상단부가 하단부보다 상대적으로 더 가열될 수 있고, 하나의 점 증착원에서 발생하는 열을 주위에 있는 다른 점 증착원의 히팅 용기(30)로 전달할 수 있어, 히팅 용기(30) 내의 유기물을 균일하고 신속하게 가열할 수 있다. 상기와 같은 열 전도를 수행하기 위하여 히팅 용기 덮게(40)는 석영(Quratz), 그래파이트(Graphite), 실리콘 카바이드(SiC), 알루미늄 나이트라이드(AIN), 알루미나((Al2O3), 보론 나이트라이드(BN) 등의 열 전도도가 좋은 세라믹이나 타이타늄(Ti) 또는 스테인레스 스틸(Stainless Steel)과 같은 금속 등의 재질로 구성된다.The
이상과 같은 본 발명에 따라, 대형 크기의 기판에 대하여 증착 공정을 수행할 경우에는 히팅 용기(30)를 보다 효율적이면서 균일하게 가열할 수 있어 증착 성능이 향상된다. 즉, 각각의 점 증착원에 포함되어 있는 히터(20)들을 동작시켜 열을 발생시키면, 상기 히팅 용기(30)는 상기 선형으로 배치되는 히터(20)들에 의하여 다방면에서 균일하게 가열되고, 그 상부가 히팅 용기 덮게(40)로 전달되는 열에 의하여 직접 가열된다. 따라서, 히팅 용기(30) 내에 수용되는 유기물은 다방면에서 가열되고 상하부의 온도차가 작아져서 전체적으로 균일하게 가열된다. 한편, 하나의 점 증착원에서 발생하는 열은 상기 히팅 용기 덮게(40)를 따라 다른 점 증착원 으로 전달될 수 있어 전체적인 열 효율을 증대시켜 신속한 가열이 가능하다.According to the present invention as described above, when the deposition process is performed on a large-sized substrate, the
정리하면, 히팅 용기(30) 주위에 선형으로 배치되는 히터(20)에 의하여 히팅 용기(30)를 다방면에서 균일하게 가열하고, 유기물의 상하부 온도차는 히팅 용기(30)의 상단부와 히팅 용기 덮게(40)를 결합하여 보상하며, 상기 히팅 용기 덮게(40)에 의하여 각각의 히팅 용기(30)를 연결하여 열 전달 효율을 증대시킨다.In summary, the
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다라는 것은 명백하다. 따라서, 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many various obvious modifications are possible without departing from the scope of the invention from this description. Therefore, it should be interpreted by the claims described to include many such variations.
상기와 같은 구성 및 작용 그리고 바람직한 실시예를 가지는 본 발명에 의하면, 히팅 용기를 보다 효율적이면서도 균일하게 가열함으로써 증착물질 변형 없이 증착 성능을 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention having the configuration and operation and the preferred embodiment as described above, by heating the heating container more efficiently and uniformly, there is an effect of improving the deposition performance without deformation of the deposition material.
또한, 수개의 점 증착원을 선형으로 배치하기 때문에 대형 크기의 기판에 대하여도 공정을 수행할 수 있으며 증착 공정의 양산화를 도모할 수 있다.In addition, since several point deposition sources are arranged linearly, the process can be performed even on a large sized substrate, and mass production of the deposition process can be achieved.
한편, 히터에 의하여 발생한 열이 전도와 대류뿐만 아니라 열 전달 속도가 매우 빠른 복사 형태로 유기물에 전달되고, 증착 속도를 높일 수 있으며 각각의 히팅 용기의 표면뿐만 아니라 유기물의 내부까지 복사에 의한 열 전달이 진행되기 때문에 고른 열 분포를 기대할 수 있는 효과가 있다.On the other hand, the heat generated by the heater is transferred to the organic material in the form of radiation that has a very high heat transfer rate as well as conduction and convection, and can increase the deposition rate and heat transfer by radiation not only to the surface of each heating vessel but also to the inside of the organic material As this progresses, an even heat distribution can be expected.
Claims (5)
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