KR100829738B1 - 유기박막 형성장치의 가열용기 - Google Patents

유기박막 형성장치의 가열용기 Download PDF

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Abstract

유기박막 형성장치의 가열용기에 관한 것으로서, 내부에 유기재료가 담기는 공간부가 형성된 본체와, 본체와 결합되며 유기재료가 토출되는 토출공이 형성된 커버와, 본체의 외주면에 설치되는 적어도 하나의 제1히터와, 본체 또는 커버의 적어도 일측에 설치되어 승화된 유기재료와 커버의 온도차에 의해 유기재료가 커버에 증착되는 것을 방지하는 것으로 발열온도가 제1히터와 다른 적어도 하나의 제2히터;를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.

Description

유기박막 형성장치의 가열용기{Heating crucible of organic thin film forming apparatus}
도 1은 통상적인 유기박막 형성장치의 가열용기의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기박막 형성장치의 개략적인 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기박막 형성장치의 가열용기의 단면도,
도 4는 도 3의 유기박막 형성장치의 가열용기의 분해 사시도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
33...본체 34...제1히터
36...커버 37...토출부
37a...토출공 38...제2히터
41...단열층 44...보호커버
본 발명은 유기박막 형성장치의 가열용기에 관한 것으로서, 별개의 제2히터를 설치함으로써 가열용기내부의 상하부의 온도차를 보상하는 유기박막 형성장치의 가열용기에 관한 것이다.
EL 소자는 능동발광형 표시 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어서 차세대 표시소자로서 주목받고 있다.
EL 소자는 발광층(emitter layer) 형성용 물질에 따라 무기 EL 소자와 유기 EL 소자로 구분된다. 여기에서 유기 EL 소자는 무기 EL 소자에 비하여 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.
일반적인 유기 EL 소자는 기판 상부에 소정패턴의 양전극층이 형성되어 있다. 그리고 이 양전극층 상부에는 홀 수송층, 발광층, 전자 수송층이 순차적으로 형성되고, 상기 전자수송층의 상면에는 상기 양전극층과 직교하는 방향으로 소정패턴의 음전극층이 형성되어 있다. 여기에서 홀 수송층, 발광층 및 전자수송층은 유기 화합물로 이루어진 유기박막들이다.
이러한 구성을 가지는 유기 EL 소자를 제조하는 과정에서 홀수송층, 발광층, 전자 수송층등의 유기박막은 내부 압력이 10-6 내지 10-7 torr로 조절되는 진공챔버와 이의 내부에 기판과 대향되게 설치되고 소량의 유기물이 담긴 가열용기와 이 가열용기에 설치되어 유기물을 가열 승화시키기 위한 히터를 포함하는 증착장치에 의해 형성된다.
상술한 유기박막 형성장치의 가열용기에 의해 유기박막의 증착이 이루어지는 과정에서 가열용기의 중요성이 요구된다. 예컨데, 가열용기의 개구부가 완전히 열려 있는 경우 기판에 증착된 유기박막의 균일도가 떨어짐과 동시에 내부온도 불균 일 문제가 야기된다. 또한, 이 경우 유기재료의 소모가 많아서 유기 EL 소자의 제작에 많은 단점이 야기된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 여러가지 방법이 개발되었다. 일본 특개평 제12-223269호에 개시된 바와 같이, 소규모의 가열용기를 다수개 형성하여 가열용기 자체의 개구부가 작도록 하여 유기박막의 균일도를 향상시키고 내부온도의 제어성을 향상시키는 방법이 고안되었다. 또는, 가열용기의 개구부를 점 소스(source)로 형성하거나, 도 1에 도시된 바와 같이, 커버(6)로 가열용기(10)의 본체(4)의 개구부(1)를 밀폐하여 상기 커버(6)에 점 소스인 토출공(6a)을 형성하는 방법이 고안되었다. 이 경우 본체(4)의 내부에 담긴 유기재료(2)가 히터(3)에 의한 가열에 의해 높은 압력을 가지고 토출공(6a)을 통해 가열용기(10)의 외부로 토출되어 기판에 증착됨으로써 유기재료의 소모를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 기판에 증착된 유기박막의 균일도 등 상술한 문제점등을 해결 할 수 있다.
그러나 이 경우 역시 증착된 유기박막의 균일도가 완전하지 않다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 히터(3)가 상기 본체(4)의 외주면의 중하부(4b)만을 감싸고 있어 상기 본체(4)의 상부(4a)와 상기 가열용기의 커버(6)의 온도는 상기 본체(4)의 중하부(4b)에 비해 낮다. 따라서, 상기 본체(4)의 상부(4a)와 커버(6)의 온도가 상기 본체(4)의 중하부(4b)에 비해 낮으므로 승화된 유기재료(2)가 재결정화되어 상기 커버(6)의 내벽에 굳어서 붙는다는 문제점을 가지고 있다. 그래서, 재결정화된 유기재료에 의해 유기재료가 소모되고, 기판에 증착되는 유기박막의 두께가 일정하지 않게 됨으로써 유기박막의 균일도가 향상되지 않는다는 문제점을 가지고 있다.
또한, 재결정화된 유기재료는 상기 커버의 토출공을 좁히거나 막아버려 기판에 유기박막이 형성되는 것 자체를 어렵게 할 수 있다는 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 가열용기의 상부의 온도가 중하부의 온도에 비해 낮아지는 것을 감안하여 가열용기의 내부의 온도를 전체적으로 높게 한다. 이 경우 상기 가열용기의 본체의 상부와 커버의 온도가 올라가므로 유기재료가 재결정화되지 않으나 반면에 가열용기의 본체의 중하부의 온도가 높이 올라가므로 본체 내부에 있는 유기재료의 변형이 발생되기 때문에 불가능하다는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 된 것으로서, 유기재료의 재결정화를 방지하고 고온에 의한 유기재료의 변형이 없으며 목표하는 유기박막의 두께로 정확히 형성할 수 있는 유기박막 형성장치의 가열용기를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유기박막 형성장치의 가열용기는 내부에 유기재료가 담기는 공간부가 형성된 본체와; 상기 본체와 결합되며 상기 유기재료가 토출되는 토출공이 형성된 커버와; 상기 본체의 외주면에 설치되는 적어도 하나의 제1히터와; 상기 본체 또는 커버의 적어도 일측에 설치되어 승화된 유기재료와 상기 커버의 온도차에 의해 유기재료가 상기 커버에 증착되는 것을 방지하는 것으로 발열온도가 상기 제1히터와 다른 적어도 하나의 제2히터;를 구비하여 된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2히터의 발열온도는 상기 제1히터의 발열온도보다 높은 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2히터는 상기 본체의 외주면의 상부에 위치하도록 상기 제1히터의 수직상부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 커버의 상면에는 단열층이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단열층은 카본시트, 세라믹중의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단열층의 상면에는 상기 단열층을 보호하는 보호커버가 설치된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기박막 형성장치의 가열용기를 상세히 설명한다.
유기박막 형성장치는 도 2에 도시된 바와 같이 진공챔버(21)의 내부에 유기박막을 진공증착하고자 하는 기판(22)이 설치되고, 이 기판(22)과 대응되는 진공챔버(21)의 하면에는 유기재료를 승화시키기 위한 가열용기(30)가 설치되며, 상기 기판(22)과 가열용기 사이의 기판(22)과 근접되는 측에는 상기 기판(22)에 유기박막을 증착하고자 하는 패턴과 동일한 패턴의 개구를 가진 마스크(23)가 설치된다. 상기 마스크(23)는 마스크 프레임(24)에 의해 지지된다. 상기 기판(22)의 상부에는 상기 마스크 프레임(24)에 지지된 마스크(23)를 기판(22)에 밀착시키기 위한 마그네트 유니트(25)를 구동시켜 상기 마스크(23)가 기판(22)에 밀착되도록 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기박막 형성장치의 가열용기(30)는 내부에 유기재료가 담기는 본체(33)와, 상기 본체(33)와 결합되는 커버(36)와, 상기 본체(33)의 외주면의 중하부(33b)에 설치되는 적어도 하나의 제1히터(34)와, 상기 본체(33)의 외주면의 상부(33a) 및 상기 커버(36)의 외주면(36b)에 설치되는 적어도 하나의 제2히터(38)를 포함한다.
상기 본체(33)는 상기 기판(22)과 대응되는 측에 개구부(31)가 형성되며 그 하부에 유기재료(2)가 담기는 공간부(32)를 가진다. 상기 본체(33)는 상기 유기재료(2)를 가열시킬수 있도록 열전도성이 양호한 세라믹 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 질화 붕소, 질화 알루미늄, 탄화 실리콘중의 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 본체(33)의 외주면의 중하부(33b)에는 상기 공간부(32)에 담긴 유기재료(2)를 가열하여 승화시키기 위한 제1히터(34)가 설치된다. 상기 제1히터(34)는 본체(33)의 외주면의 하부부터 상기 본체의 공간부(32)에 담긴 상기 유기재료(2)의 표면의 높이보다 더 높은 위치인 본체(33)의 외주면의 중부까지 설치되는 것이 바람직하다. 상기 제1히터(34)는 적어도 하나이상이 설치되어 별개로 온도조절이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
도시되지 않았으나, 상기 본체(33)의 저면(33c)에는 유기재료(2)의 온도를 측정하기 위한 온도 측정수단이 설치되어 온도를 제어할 수 있도록 한다. 상기 본체(33)의 개구부(31)의 크기는 유기재료(2)의 증착조건 및 증착상태에 따라 변형 가능하다.
도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 커버(36)는 상기 가열용기(30)의 본체(33)의 외주면의 상부(33a)에 결합되어 상기 개구부(31)를 밀폐한다. 상기 커 버(36)의 중앙부에는 소정길이만큼 수직으로 돌출된 원형 형상의 토출부(37)가 형성된다. 상기 토출부(37)의 내부에는 상기 제1히터(34) 및 제2히터(38)에 의해 본체(33)내에서 승화된 유기재료(2)가 토출되는 토출공(37a)이 형성된다. 상기 토출공(37a)은 유기재료(2)의 확산이 용이하도록 점차적으로 확개되도록 형성됨이 바람직하다. 상기 토출공(37a)와 연결되는 상기 커버(36)의 내벽(36a)은 상기 토출공(37a)방향으로 점차적으로 축소되도록 형성되어 승화된 유기재료(2)가 상기 토출공(37a)으로 쉽게 흡입되도록 한다.
상기 제2히터(38)는 상기 제1히터(34)와 별개로 동작되도록 설치한다. 상기 제2히터(38)는 상기 제1히터(34)와 비교적 멀리 떨어져 있는 상기 본체(33)의 상부(33a)와 커버(36)을 별개로 가열시키는 역활을 한다. 즉, 상기 제2히터(38)의 발열온도와 상기 제1히터(34)의 발열온도는 다르도록 상기 제2히터를 설치한다. 상기 제1히터(38)는 적어도 하나이상이 설치되어 별개로 온도조절이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제2히터(38)는 상기 본체(33)의 외주면의 상부(33a)와 커버(36)의 외주면(36b)에 위치하도록 상기 제1히터(34)의 수직상부에 설치되어 상기 본체(33)의 상부(33a)와 커버(36)를 가열시킨다.
따라서, 상기 본체(33)의 상부(33a) 및 커버(36)가 가열됨으로써 본체의 중하부(33b)와의 온도차가 발생되지 않으므로 승화된 유기재료가 상기 커버(36)의 내벽에서 굳어 재결정화되는 것을 방지한다. 또한, 상기 커버(36)의 토출공(37a)에서 굳어 상기 토출공(37a)를 막는 것을 방지한다.
한편, 상기 제2히터(38)가 상기 가열용기(30)의 외주면에서 차지하는 면적은 상기 제1히터(34)보다 작고, 상기 가열용기(30)의 상부가 외기에 노출되기 때문에 열손실이 많다. 이에 따라, 상기 본체(33)내부의 상, 중하부(33a, 33b)의 온도차를 보상하기 위해서는 상기 제2히터(38)는 상기 제1히터(34)보다 높은 열을 가하도록 하는 것이 바람직하다.
도 3 또는 도4에 도시된 바와 같이, 상기 커버(36)의 상면에는 단열층(41)이 형성되어 상기 제2히터(38)에 의해 발생된 열이 외부로 방출되는 것을 방지하여 열효율의 향상을 기하도록 한다. 상기 단열층(41)은 카본시트(42)와 스페이서(43)가 아래로부터 차례로 설치된 이중층으로 형성된다. 상기 커버(36)의 상면과 접촉하는 층에는 카본시트(42)가 설치된다. 상기 카본시트(42)의 중앙부에는 상기 커버의 토출부(37)가 통과하도록 제1개구(42a)가 형성된다. 상기 카본시트(42)의 상면에는 세라믹으로 형성된 스페이서(43)가 설치된다. 상기 스페이서(43)의 중앙부에도 상기 커버(36)의 토출부(37)의 토출공(37a)에서 토출된 유기재료가 통과하도록 제2개구(43a)가 형성된다. 상기 제2개구(43a)는 유기재료(2)의 확산이 용이하도록 점차적으로 확개되도록 형성됨이 바람직하다. 상기 단열층(41)의 상면에는 상기 단열층(41)을 보호하는 보호커버(44)가 설치되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 유기박막 형성장치의 가열용기의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저 유기박막 형성장치를 이용하여 기판에 유기박막을 형성하기 위해서는 가열용기의 내부의 공간부에 전자수송층, 발광층 또는 정공수송층을 형성하기 위한 유기재료를 주입한다. 그리고 본체의 외주면의 중하부에 설치된 적어도 하나이상의 제1히터에 의해 상기 유기재료가 가열되어 승화된다. 승화된 유기재료는 상기 가열용기의 커버의 토출공을 통해 상기 기판에 증착되어 유기박막을 형성한다. 상기 본체의 외주면의 상부와 상기 가열용기의 커버는 제2히터에 의해 별개로 가열됨으로써 상기 본체의 상부와 커버가 상기 제1히터로부터 멀리 떨어져 있어서 발생하는 상기 본체 내부의 상하부의 온도차를 보상한다. 그러므로 상기 가열용기의 커버 및 본체의 상부의 온도는 상기 본체의 중하부의 온도와 차이가 나지 않으므로 상기 유기재료가 커버의 내벽이나 토출공에서 재결정화되는 것을 방지한다. 상기 제2히터의 발열온도는 상기 제1히터의 발열온도보다 높도록 설정되는 것이 바람직하다. 상기 가열용기의 커버의 상면에는 단열층이 형성되어 가열용기의 내부의 열이 외부로 방출되는 것을 방지하여 유기재료의 재결정화를 효율적으로 방지한다. 상기 제2히터는 적어도 하나이상이 형성되어 별개로 온도조절이 가능하도록 함으로써 본체내부의 상하부의 온도차의 보상을 적절히 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이 커버의 내벽이나 토출공에서 재결정화되지 않고 승화된 유기재료는 커버의 토출공을 통하여 토출된 후 기판에 균일한 두께로 증착된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기박막 형성장치의 가열용기는 히터를 적어도 하나의 제1히터와 적어도 하나의 제2히터의 듀얼타입으로 형성하고 제2히터의 발열온도가 실질적으로 제1히터의 발열온도와 다르도록 함으로써 본체의 상하부의 온도차를 보상하여 가열용기의 커버의 내벽에서 유기재료가 재결정화되는 것을 방지하여 목표하는 유기박막의 두께로 정확히 형성할 수 있고 유기재료를 절감할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 유기재료의 재결정화에 의해 상기 가열용기의 커버의 토출공이 좁아지거나 막혀 가동율이 저하되는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 커버의 상면에 단열층을 형성함으로써 본체의 상부와 커버에 전달된 열이 외부로 방출되는 것을 방지하여 효율적으로 유기재료의 재결정화를 막는다는 이점이 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 내부에 유기재료가 담기는 공간부가 형성된 본체와;
    상기 본체와 결합되며 상기 유기재료가 토출되는 토출공이 형성된 커버와;
    상기 본체의 외주면에 설치되는 적어도 하나의 제1히터와;
    상기 본체 또는 커버의 적어도 일측에 설치되어 승화된 유기재료와 상기 커버의 온도차에 의해 유기재료가 상기 커버에 증착되는 것을 방지하는 것으로 발열온도가 상기 제1히터와 다른 적어도 하나의 제2히터;를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2히터의 발열온도는 상기 제1히터의 발열온도보다 높은 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2히터는 상기 본체의 외주면의 상부에 위치하도록 상기 제1히터의 수직상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커버의 상면에는 단열층이 형성된 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단열층은 카본시트, 세라믹중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 단열층의 상면에는 상기 단열층을 보호하는 보호커버가 설치된 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
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