KR100748452B1 - 증착용 분사헤드 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증착용 분사헤드 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 증착용 분사헤드의 제조방법은 본 발명에 따른 증착용 분사헤드의 제조방법은 1) 기상의 증착재료가 유입되는 유입구와, 유입된 상기 증착재료를 기판을 향해 분사하는 분사구가 형성된 중공형 몸체를 제조하는 단계; 2) 상기 중공형 몸체의 외측에 절연층을 형성하는 단계; 및 3) 상기 절연층의 외측에 후막형태의 금속발열체를 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지고, 4)단계로서 상기 금속발열체의 외측에 열차폐층을 형성하는 단계;가 더 포함되는 것이 바람직하다. 또한 2)단계 전에, 상기 중공형 몸체와 절연층의 사이에 버퍼층을 형성하는 단계;가 더 마련되는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따르면 금속발열체가 후막형태로 형성됨으로써 분사헤드의 몸체와 금속발열체의 접촉면적이 증대되어 전력소모가 작고 열적 응답성이 향상될 뿐만 아니라 구성이 매우 단순한 효과가 있다. 더욱이, 금속발열체의 외측에 열차폐층이 코팅되어 분사헤드의 열이 진공챔버내로 방출되는 것을 최소화함으로써 기판의 열손실 및 마스크의 변형을 방지할 수 있는 효과도 있다.
분사헤드. 금속발열체. 열차폐층. 절연층. 버퍼층. 용사코팅.

Description

증착용 분사헤드 및 그의 제조방법{Injection head and menufacturing method thereof}
도 1은 종래 분사헤드의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 분사헤드의 각각 다른 실시예이다.
도 4는 본 발명에 따른 다른 분사헤드의 내부 구조를 나타낸 단면도이다.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
10, 20: 분사헤드 11, 21: 중공형 몸체
12, 22: 분사노즐 13, 23: 금속발열체
30: 분사헤드 31: 중공형 몸체
32: 분사노즐 33: 금속발열체
34: 버퍼층 35: 절연층
36: 열차폐층
본 발명은 증착용 분사헤드 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속발열체가 후막형태로 형성됨으로써 분사헤드의 몸체와 금속발열체의 접촉면적이 증대되어 전력소모가 작고 열적 응답성이 향상되는 증착용 분사헤드 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광받고 있다. 이러한 평판표시소자로는 액정 표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 대표적이다.
이러한 평판표시소자는 유리기판상에 다양한 후막을 형성하여 제조되는데, 그 중에서 유기발광소자를 예로 설명한다.
유기발광소자의 구조는 기판상에 양극(anode), 정공 주입층(hole injection layer), 정공 운송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 전자 운송층(eletron transfer layer), 전자 주입층(eletron injection layer), 음극(cathode)이 순서대로 적층되어 형성된다. 여기에서 양극으로는 면저항이 작고 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)이 주로 사용된다. 그리고 유기 후막은 발광 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 운송층, 발광층, 전자 운송층, 전자 주입층의 다층으로 구성되며, 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등 이다. 또한, 음극으로는 LiF-Al 금속막이 사용된다.
따라서 유기발광소자를 제조하기 위하여는 다양한 후막을 형성하여야 하는데, 이러한 후막 형성을 위한 종래의 방법으로는 포인트 증착, 라인증착, 유기기상증착(OVPD), 및 스캐닝프로세스(DSP) 등이 있다.
종래의 DSP방식에 의한 증착장치의 구성은 증착재료를 가열하여 증발시키는 증발원과, 상기 증발원으로부터 증발된 증착재료를 이송하는 이송관과, 상기 이송관을 통해 공급된 기상의 증발재료를 기판을 향해 분사하는 다수개의 노즐이 구비된 분사헤드를 포함하여 이루어진다.
도 1을 참조하여 종래의 분사헤드의 구조를 설명한다. 도시된 바와 같이, 종래의 분사헤드(100)는 기상의 증착재료가 유입되는 유입구와, 유입된 상기 증착재료를 기판을 향해 분사하는 분사구가 형성된 중공형 몸체(110)와, 상기 몸체(110)의 분사구에 형성된 분사노즐(111)과, 상기 몸체(110)를 감싸고 있는 코일형태의 시즈히터(sheath heater, 120)로 구성된다. 상기 시즈히터(120)는 기상의 증착재료가 응축되는 것을 방지하기 위하여 분사헤드가 일정한 온도를 유지하도록 가열하는 구성요소이다. 상기 시즈히터는 금속보호관 내에 니켈크롬 금속발열체를 코일형태로 내장하고, 그 주위에 산화마그네슘을 충진하여 절연시킨다.
그러나 상술한 종래의 시즈히터는 전기적 쇼트를 방지하기 위하여 일정한 간격으로 유지하거나 또는 접촉을 시키는데, 설사 접촉을 시키는 경우라도 그 접촉면적이 적어 기상의 유기물질을 원활히 운송하는데 많은 열원이 필요하다. 따라서 전력소모가 크고, 열적 응답성이 늦은 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 금속발열체가 후막형태로 형성됨으로써 분사헤드의 몸체와 금속발열체의 접촉면적이 증대되어 전력소모가 작고 열적 응답성이 향상되는 증착용 분사헤드 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 증착용 분사헤드는 기상의 증착재료가 유입되는 유입구와, 유입된 상기 증착재료를 기판을 향해 분사하는 분사구가 형성된 중공형 몸체; 및 상기 중공형 몸체의 외측에 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈륨 및 니켈크롬계 금속재 또는 이들의 합금재 등의 발열재가 후막형태로 코팅된 금속발열체;를 포함하여 이루어진다.
상기 금속발열체는 상기 중공형 몸체의 외측 전체에 형성되거나 또는 직선이나 곡선 또는 나선형으로 외측 일부에 형성될 수 있다.
또한 상기 금속발열체의 상층으로는 산화지르코늄(ZrO2)재 등의 열차폐층이 더 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 중공형 몸체와 금속발열체의 사이에는 이들을 전기적으로 절연시키기 위한 절연층이 더 형성되는 것이 바람직하다. 상기 절연층은 산화알루미늄, 산화마그네슘 및 산화지르코늄 중 어느 하나의 세라믹 분말 또는 이들 분말의 혼합물로 이루어진다.
상기 중공형 몸체와 절연층의 사이에는 니켈 또는 니켈합금재의 버퍼층이 더 형성되는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따른 증착용 분사헤드의 제조방법은 1) 기상의 증착재료가 유입되는 유입구와, 유입된 상기 증착재료를 기판을 향해 분사하는 분사구가 형성된 중공형 몸체를 제조하는 단계; 2) 상기 중공형 몸체의 외측에 절연층을 형성하는 단계; 및 3) 상기 절연층의 외측에 후막형태의 금속발열체를 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지고, 4)단계로서 상기 금속발열체의 외측에 열차폐층을 형성하는 단계;가 더 포함되는 것이 바람직하다.
또한 2)단계 전에, 상기 중공형 몸체와 절연층의 사이에 버퍼층을 형성하는 단계;가 더 마련되는 것이 더욱 바람직하다.
상기 버퍼층, 절연층, 금속발열체 및 열차폐층은 상기 재질의 분말을 용사코팅하여 제조된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예(10)는 중공형 몸체(11)와, 상기 중공형 몸체(11)의 표면에 후막형태로 형성된 금속발열체(13)로 구성된다.
상기 중공형 몸체는 이송관과 연결되어 기상의 증착재료가 유입되는 유입구 와, 유입된 상기 증착재료를 기판을 향해 분사하는 분사구가 형성된다. 물론 상기 분사구에는 분사노즐(12)이 결합된다. 상기 중공형 몸체(11)는 내산화성 및 내열성이 강한 인코넬(Inconel) 금속을 사용하여 형성된다.
상기 금속발열체(13)는 상기 중공형 몸체(11)의 표면에 나선형태로 형성되어 있으며, 이는 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈륨 및 니켈크롬계 금속 또는 이들의 합금의 분말 또는 선형재료를 용사코팅하여 형성된 것이다.
이를 참조하여 본 실시예(10)의 작용을 설명한다. 상술한 바와 같이, 금속발열체(13)를 용사코팅 등의 방법으로 중공형 몸체(11)에 후막형태로 형성하기 때문에 중공형 몸체(11)와 금속발열체(13)간의 접촉면적이 증대되고 접촉이 치밀하다. 따라서 금속발열체(13)에서 발생되는 열은 중공형 몸체(11)로 직접전도에 의해서 열전달되는 것이다. 이로 인해 적은 전력으로 분사헤드의 온도를 일정하게 유지할 수 있게 되는 것이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예(20)는 상기 금속발열체(23)의 형태가 상기 중공형 몸체(21)의 표면에 복수개의 직선으로 형성된 것을 알 수 있다. 물론 이 경우에도 금속발열체(23)는 용사코팅에 의해 후막형태로 형성된 것이다. 즉, 금속발열체(23)는 다양한 형태로 코팅될 수 있는데, 복수의 곡선으로 형성될 수도 있다. 또한 이와 달리 상기 중공형 몸체의 표면 전체에 코팅될 수도 있고, 금속발열체의 단면형상이 반원이 되도록 코팅될 수도 있는 것이다.
도 4를 참조하여 본 발명에 의한 분사헤드의 구조 및 제조방법을 설명한다.
도시된 바와 같이, 중공형 몸체(31)의 외주면에 순차적으로 버퍼층(34), 절 연층(35), 금속발열체(33), 열차폐층(36)이 형성되어 있음을 알 수 있다.
상기 절연층(35)은 상기 금속발열체(33)와 상기 중공형 몸체(31)와의 사이에 전기적으로 절연시키기 위한 것으로서, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화 지르코늄 등과 같은 세라믹을 용사코팅하여 형성된다.
한편, 상기 중공형 몸체(31)와 절연층(35)은 열팽창계수가 다르기 때문에 절연층은 고온 크랙 및 박리현상이 발생된다. 이러한 고온 크랙과 박리현상을 억제하기 위하여 상기 절연층(35)을 코팅하기 전에 상기 중공형 몸체(31)의 표면에는 버퍼층(34)을 형성하는 것이다. 상기 버퍼층(34)은 니켈(Ni)-크롬(Cr)-알루미늄(Al)-이트륨(Y) 합금의 우수한 내열, 내고온 산화성을 이용하여 내열피막을 형성하는 것이다.
이와 같이 중공형 몸체(31), 버퍼층(34), 절연층(35)을 순차적으로 형성한 다음, 비로소 상술한 바와 같은 금속발열체(33)를 형성하는 것이다. 도 4에 도시된 실시예의 금속발열체(33)는 도 3과 같이 복수개의 직선형태로 형성한 것이다.
마지막으로 본 실시예에서는 상기 금속발열체(33)에서 발생되는 열이 외측으로 전달되는 것을 방지하기 위하여 상기 금속발열체(33)의 상측, 즉, 분사헤드의 최외곽층에 열차폐층(36)이 더 형성되어 있음을 알 수 있다. 금속발열체(33)에서 발생된 열이 외측으로 전달되면, 기판에 열손실을 가하게 되고, 마스크의 변형을 초래하게 된다. 본 실시예에서는 이를 방지하기 위하여 금속발열체(33)에서 발생된 열은 내측, 즉, 중공형 몸체(31)의 방향으로만 전달되고, 외측으로 전달되는 것을 최소화하기 위하여 열차폐층(36)을 부가한 것이다. 상기 열차폐층(36) 역시 용사코 팅에 의해 형성한 것이며, 그 재질은 산화지르코늄(ZrO2)이다.
본 발명에 따르면 금속발열체가 후막형태로 형성됨으로써 분사헤드의 몸체와 금속발열체의 접촉면적이 증대되어 전력소모가 작고 열적 응답성이 향상될 뿐만 아니라 구성이 매우 단순한 효과가 있다.
더욱이, 금속발열체의 외측에 열차폐층이 코팅되어 분사헤드의 열이 진공챔버내로 방출되는 것을 최소화함으로써 기판의 열손실 및 마스크의 변형을 방지할 수 있는 효과도 있다.
또한 중공형 몸체와 금속발열체의 전기적 절연을 위한 절연층과, 상기 절연층의 박리 및 크랙방지를 위한 버퍼층도 역시 용사코팅방법에 의해 형성함으로써 구성이 단순하고, 제조가 용이하다.

Claims (18)

  1. 기상의 증착재료가 유입되는 유입구와, 유입된 상기 증착재료를 기판을 향해 분사하는 분사구가 형성된 중공형 몸체; 및
    상기 중공형 몸체의 외측에 후막형태로 코팅된 금속발열체;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 증착용 분사헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속발열체는 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈륨 및 니켈크롬계 금속재 또는 이들의 합금재인 것을 특징으로 하는 증착용 분사헤드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속발열체는 상기 중공형 몸체의 외측 전체에 형성되는 것을 특징으로 하는 증착용 분사헤드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속발열체는 상기 중공형 몸체의 외측에 길이방향으로 적어도 하나 이 상의 직선형 또는 곡선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 증착용 분사헤드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속발열체는 상기 중공형 몸체의 외측에 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 증착용 분사헤드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속발열체의 상부에는 열차폐층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 증착용 분사헤드.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 열차폐층은 산화지르코늄(ZrO2)재인 것을 특징으로 하는 증착용 분사헤드.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 중공형 몸체와 금속발열체의 사이에는 절연층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 증착용 분사헤드.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 절연층은 세라믹재인 것을 특징으로 하는 증착용 분사헤드.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 중공형 몸체와 절연층의 사이에는 버퍼층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 증착용 분사헤드.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 버퍼층은 니켈 또는 니켈합금재인 것을 특징으로 하는 증착용 분사헤드.
  12. 1) 기상의 증착재료가 유입되는 유입구와, 유입된 상기 증착재료를 기판을 향해 분사하는 분사구가 형성된 중공형 몸체를 제조하는 단계;
    2) 상기 중공형 몸체의 외측에 절연층을 형성하는 단계; 및
    3) 상기 절연층의 외측에 후막형태의 금속발열체를 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 증착용 분사헤드의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 절연층은 세라믹 분말 또는 선형재료를 용사코팅하여 형성하는 것을 특징으로 하는 증착용 분사헤드의 제조방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 금속발열체는 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈륨 및 니켈크롬계 금속재 또는 이들의 합금의 분말 또는 선형재료를 용사코팅하여 형성하는 것을 특징으로 하는 증착용 분사헤드의 제조방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    4) 상기 금속발열체의 외측에 열차폐층을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 증착용 분사헤드 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 열차폐층은 산화지르코늄(ZrO2) 분말 또는 선형재료를 용사코팅하여 형성하는 것을 특징으로 하는 증착용 분사헤드의 제조방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    2)단계 전에, 상기 중공형 몸체와 절연층의 사이에 버퍼층을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 증착용 분사헤드 제조방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 버퍼층은 니켈 또는 니켈합금의 분말 또는 선형재료를 용사코팅하여 형성하는 것을 특징으로 하는 증착용 분사헤드의 제조방법.
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