KR100757798B1 - 유기박막 증착용 도가니 장치 - Google Patents

유기박막 증착용 도가니 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기박막 증착용 도가니 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 유기박막 증착용 도가니 장치는 내벽에 걸림턱이 형성되며, 상기 걸림턱의 상면으로부터 상방으로 연장형성된 연장부가 구비되는 도가니; 상기 걸림턱에 장착되는 배플; 및 상기 도가니에 결합되고, 상기 연장부가 수용되는 수용홈 및 분출구가 형성되는 노즐부;를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따르면, 유기물이 도가니와 노즐의 체결부위로 새어 나와 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한 배플의 장탈착이 매우 용이한 효과도 있다.
유기박막. 증착. 튐 현상(spiting). 응축(condensation).

Description

유기박막 증착용 도가니 장치{Crucible for depositing organic thin film}
도 1은 종래 도가니 장치를 이용한 증착공정을 나타낸 것이다.
도 2는 개선된 종래 도가니 장치를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 도가니 장치의 분리 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 도가니 장치의 결합상태 단면도이다.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
1: 도가니 장치 10: 도가니
11: 열전달부 12: 걸림턱
13: 연장부 14, 33: 체결부
20: 배플 30: 노즐부
31: 분출구
본 발명은 유기박막 증착용 도가니 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유기물이 도가니와 노즐의 체결부위로 새어 나와 히터를 포함한 가열장치 및 도가 니 외부벽면이 오염되는 것을 방지하고, 증기상태의 유기물이 분출구에서 응축되는 현상을 방지할 수 있는 유기박막 증착용 도가니 장치에 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.
그 중에서 유기발광소자는 빠른 응답속도, 기존의 액정표시소자보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요 없어서 초 박형으로 만들 수 있는 점, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있어서 차세대 디스플레이 소자로서 각광받고 있다.
이러한 유기발광소자는 기판 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 순서대로 입히고, 양극과 음극 사이에 전압을 걸어줌으로써 적당한 에너지의 차이가 유기 박막에 형성되어 스스로 발광하는 원리이다. 즉, 주입되는 전자와 정공(hole)이 재결합하며 남는 여기 에너지가 빛으로 발생하는 것이다. 이때 유기 물질의 도판트의 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현이 가능하다.
유기발광소자의 자세한 구조는 도면에는 도시하지 않았지만 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)가 주로 사용된다. 그리고 유기 박막은 발광 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 운송층, 발광층, 전자 운송층, 전자 주입층의 다층으로 구성되며, 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이다. 또한, 음극으로는 LiF-Al 금속막이 사용된다. 그리고 유기 박막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 봉합하는 봉지막이 최상부에 형성된다.
한편, 현재까지 개발된 유기박막형성 방법에는 진공증착법(Vacuum Deposition Method), 스퍼터링(sputtering)법, 이온빔 증착(Ion-beam Deposition)법, Pulsed-laser 증착법, 분자선 증착법, 화학기상증착법, 스핀코터(spin coater) 등이 있다. 이 중에서 현재 상용화되어 있는 기술은 진공증착법이다.
여기서, 진공증착법이란 유기물이 수용된 도가니 주위를 가열하여 기화 또는 승화시켜 증기(기체)상태의 유기물을 도가니 상부에 위치한 기판에 증착하는 것이다.
도 1을 참조하여 종래 도가니 장치의 구성을 설명하면, 원통형상의 도가니(110) 내부에 유기물을 수용하고, 그 상부에는 상방으로 돌출되고 개구되어 증기상태의 유기물이 분출되는 분출구(111)가 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 종래의 도가니 장치를 이용하여 유기박막 증착과정을 설명하면, 유기물 고체분말(120)을 수용한 도가니 장치가 진공챔버(미도시)의 내부에 마련되고, 그 상부에는 기판(S)이 위치한다. 이 상태에서 히터(미도시)에 의해 도가니를 가열하면 유기물이 증발 또는 승화되어 증기상태로 상기 분출구(111)를 통해 분출된다. 분출된 증기는 기판(S)에 응고되어 유기박막이 형성되는 것이다.
한편, 증기의 비산각도는 분출구(111)의 직경(d)과 길이(l)에 연관되므로 기판(S)의 면적 및 진공챔버의 크기를 고려하여 상기 분출구(111)의 직경(d)과 길이(l)를 조절할 수도 있다. 종래의 경우 상기 분출구(111)가 도가니(110)의 상방으로 돌출형성되기 때문에, 상기 분출구(111)는 도가니(110)를 가열하는 히터와 이격되게 된다. 따라서 도가니(110)와 분출구(111) 사이에는 온도차가 있을 수밖에 없는 구조이다. 이러한 온도차로 인해 증기가 응축(condensation)되어 분출구(111)의 단부 내벽에 달라 붙는 문제점이 있었다. 이러한 현상은 시간이 지남에 따라 가속하여 진행되어 결과적으로 상기 분출구(111)를 유기물(122)이 가로막게 되는 것이다. 더욱이, 상기 분출구를 통해 기체상태의 유기물이 아닌 액체상태의 유기물(121)이 상기 기판에 달라 붙는 튐현상(spiting)이 발생되어 증착 균일도의 문제점이 심각하였다.
이를 해결하기 위하여 종래에도 많은 연구가 행하여져 왔다. 대표적으로는 도 2에 도시된 바와 같이, 도가니(210)와 노즐부(230)를 별도로 형성하고, 상기 도가니(210)의 내부에 유기물(121)의 튐현상을 방지하기 위한 배플(220)을 개재한 것을 들 수 있다. 상기 배플(220)을 통해 튐현상은 많은 부분 해소되었다. 상기 도가니(210)에는 2개의 나선을 형성하고, 그 중 하나는 상기 노즐부(230)를 체결하기 위한 것이고, 다른 하나는 배플(220)을 고정하기 위한 것이다. 상기 배플은 재질에 따라 유기물의 응집원인이 될 수 있어 열전도성이 좋은 재질 선택과 빠른 열전달을 위해 접촉에 많은 신경을 써왔다.
그러나 상술한 바와 같이, 배플(220)의 결합구조가 매우 복잡하고, 특히, 유기물이 상기 배플(220)과 도가니(210)의 틈새를 따라 도가니의 외표면으로 새어 나가 주위 환경을 오염시키는 원인이 되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유기물이 도가니와 노즐의 체결부위로 새어 나와 히터를 포함한 가열장치 및 도가니 외부벽면이 오염되는 것을 방지하고, 증기상태의 유기물이 분출구에서 응축되는 현상을 방지할 수 있는 유기박막 증착용 도가니 장치를 제공함에 있다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 유기박막 증착용 도가니 장치는 내벽에 걸림턱이 형성되며, 상기 걸림턱의 상면으로부터 상방으로 연장형성된 연장부가 구비되는 도가니; 상기 걸림턱에 장착되는 배플; 및 상기 도가니에 결합되고, 상기 연장부가 수용되는 수용홈 및 분출구가 형성되는 노즐부;를 포함하여 이루어진다.
특히, 상기 도가니의 내주연 상부 및 상기 노즐의 외주연 하부에 나선이 형성되어 상기 도가니와 노즐부는 상기 배플의 상방에서 나사결합되는 것이 바람직하 다.
또한 상기 노즐부의 상면은 상기 분출구를 중심으로 오목하게 형성되는 것이 더욱 바람직하다.
또한 상기 도가니의 내측 하면에는 상방으로 돌출형성된 열전달부가 더 구비되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 도가니 장치(1)는 도가니(10)와, 배플(20)과, 노즐부(30)를 포함하여 이루어진다.
상기 도가니(10)는 유기물(120)이 수용되어 가열되는 구성요소로서, 내벽에 배플(20)을 개재하기 위한 걸림턱(12)이 형성되어 있다. 또한 상기 걸림턱(12)의 상면으로부터 상방으로 연장형성된 연장부(13)가 더 구비되어 있음을 알 수 있다.
또한 도가니(10)의 내주연 상부(상기 배플이 개재되는 걸림턱보다 상부를 말함)에 노즐부(30)와의 체결을 위한 나선이 형성된 체결부(14)가 형성되어 있으며, 상기 도가니(10)의 내측 하면으로부터 상방으로 돌출형성된 열전달부(11)가 더 구비된다.
상기 배플(20)은 유기물(120)의 튐현상을 방지하기 위한 것으로서, 상기 도가니(10)의 걸림턱(12)에 걸쳐서 장착된다. 상기 배플(20)의 재질은 열전도성이 좋아야 하며, 도가니(10) 내부의 복사열을 이용하므로 유기물이 배플(20)에 응집되는 현상없이 사용가능하다.
상기 노즐부(30)는 상기 도가니(10)의 체결부(14)와 대응되도록 외주연의 하부에 나선이 형성된 체결부(33)가 형성되어 있다. 또한 상기 도가니(10)의 연장부(13)가 수용되는 수용홈(34)이 형성된다.
또한 상기 노즐부(10)의 상면(32)은 상기 분출구(31)를 중심으로 오목하게 형성되어 있음을 알 수 있다.
또한 상기 도가니(10)와 노즐부(30)의 체결부위는 도가니를 가열하는 열선의 상측에 위치한다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 의한 도가니 장치의 작용을 설명한다.
도시된 바와 같이, 상기 도가니(10)와 노즐부(30)의 체결부위는 상기 배플(20)보다 상부에 위치하게 된다.
또한, 상기 연장부(13)의 구비로 인해 파티클이 도가니(10) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 상기 연장부(13)와 수용홈(34)이 결착되어 있기 때문에, 상기 배플(20)과 도가니(10)의 틈새를 통해 유기물이 유입된다 하더라도 이 유기물이 도가니(10)의 외부로 흘러나가는 양을 최소량으로 줄일 수도 있다.
또한 상기 배플(20)은 도가니(10)의 걸림턱(12)에 올려 놓기만 하면 되므로, 배플(20)의 장탈착이 매우 용이하다.
또한 상기 도가니(10)의 내측하면에 열전달부(11)가 구비되어 도가니(10)의 상부에 위치하는 유기물까지 고루 열이 전달된다.
또한 상기 노즐부(30)의 상면(32)이 오목하게 형성되어 유기물을 효율적으로 활용할 수 있고, 분출구에 유기물이 응집되는 현상을 완화할 수 있으며, 형상을 변경함으로써 유기물의 분사각도를 제어할 수 있는 것이다.
본 발명에 따르면, 유기물이 도가니와 노즐의 체결부위로 새어 나와 히터를 포함한 가열장치 및 도가니 외부벽면이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한 배플의 장탈착이 매우 용이한 효과도 있다.
또한 증기상태의 유기물이 도가니의 분출구에서 응축되는 현상을 방지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 내벽에 걸림턱이 형성되며, 상기 걸림턱의 상면으로부터 상방으로 연장형성된 연장부가 구비되는 도가니;
    상기 걸림턱에 장착되는 배플; 및
    상기 도가니에 결합되고, 상기 연장부가 수용되는 수용홈 및 분출구가 형성되는 노즐부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기박막 증착용 도가니 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도가니와 노즐부는 상기 배플의 상방에서 나사결합되는 것을 특징으로 하는 유기박막 증착용 도가니 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 도가니의 내주연 상부 및 상기 노즐의 외주연 하부에 나선이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기박막 증착용 도가니 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐부의 상면은 상기 분출구를 중심으로 오목하게 형성된 것을 특징으로 하는 유기박막 증착용 도가니 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도가니의 내측 하면에는 상방으로 돌출형성된 열전달부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 유기박막 증착용 도가니 장치.
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