KR100962967B1 - 증발원 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도가니 내부에 설치된 인너플레이트에 의해 유기 물질의 분사 압력을 조절할 수 있는 증발원에 관한 것이다. 본 발명에 따른 증발원은 바닥면으로부터 일정 높이까지 연장된 베리어에 의해 내부에 유기박막 재료인 유기물이 수납되는 도가니; 상기 도가니와 연통되도록 형성되어 상기 유기물을 기판에 분사시키는 적어도 하나의 분사노즐; 및 상기 도가니의 외주면에 설치되는 가열부;를 포함하되, 일단이 상기 베리어에 접하고, 타단이 상기 도가니에 내접하며, 적어도 하나의 개구부가 형성된 인너플레이트가 상기 도가니에 삽입된다. 이러한 구성에 의하여, 유기 물질을 대면적 기판 전체에 균일하게 성막할 수 있다.

증발원, 도가니, 인너플레이트

Description

증발원 {Depositing source}

본 발명은 증발원에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유기 물질을 대면적 기판 전체에 균일하게 성막할 수 있는 증발원에 관한 것이다.

유기전계 발광표시장치는 발광층에 음극과 양극을 통하여 주입된 전자와 정공이 재결합하여 여기자(exiton)을 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생하는 현상을 이용하는 자발광형 디스플레이 장치이다. 이러한 유기전계 발광표시장치는 저전압으로 구동이 가능하고, 박형의 경량이며, 시야각이 넓을 뿐만 아니라 응답속도 또한 빠르다는 장점을 구비한다.

유기전계 발광표시장치의 기판 상에 유기박막을 형성하는 방법으로는 진공증착법, 전자빔증착법(electron beam evaporation), 이온 플레이팅법(Ion plation) 및 스퍼터링법(Sputtering)과 같은 물리증착법(PVD)과, 가스반응에 의한 화학기상증착법(CVD) 등이 있다. 이 중, 진공증착법은 금속전극 및 유기박막을 형성하는 가장 일반적인 방법이다.

진공증착법에 사용되는 증발원은 도가니에 수용된 증착물질을 일정온도(예를 들면, Ag의 경우 1200℃ 정도, 유기물의 경우 400℃ 정도)로 가열하여 증착물질을 증발시킨다. 통상 증발원에는 도가니를 가열하기 위한 히터 및 방열을 위한 금속 반사판이 구비되고, 가열된 도가니에서 방출되는 증착물질이 기판으로 분사되도록 하는 노즐부로 이루어진다.

여기서, 도가니는 증착물질이 수용되는 내부공간만으로 형성되어 있다. 이와 같이 도가니 내부의 압력을 조절하는 수단이 없기 때문에, 기판 상에 증착물질을 증착할 경우 증착물질이 불균일한 두께로 증착되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 도가니 내부에 설치된 인너플레이트에 의해 유기 물질의 분사 압력을 조절할 수 있는 증발원을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 증발원은 바닥면으로부터 일정 높이까지 연장된 베리어에 의해 내부에 유기박막 재료인 유기물이 수납되는 도가니와, 상기 도가니와 연통되도록 형성되어 상기 유기물을 기판에 분사시키는 적어도 하나의 분사노즐 및 상기 도가니의 외주면에 설치되는 가열부를 포함하되, 일단이 상기 베리어에 접하고, 타단이 상기 도가니에 내접하며, 적어도 하나의 개구부가 형성된 인너플레이트가 상기 도가니에 삽입된다.

바람직하게, 상기 인너플레이트는 상기 도가니 내부에 수직 또는 수평으로 탈부착 가능하게 설치된다. 그리고, 상기 도가니 내부에 수직으로 설치된 상기 인너플레이트의 개구부와 상기 분사노즐이 동일한 직선 상에 위치하도록 형성된다. 또한, 상기 인너플레이트에 형성된 개구부는 분사노즐의 크기보다 작게 형성된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 도가니 내부에 설치된 인너플레이트에 의해 유기 물질의 분사 압력을 조절함으로써, 유기 물질을 대면적 기판 전체에 균일하게 성막할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 증발원을 구체적으로 설명한다.

도 1a는 본 발명의 일 측면에 따른 증발원의 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 I-I'를 나타내는 단면도이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 증발원은 내부에 인너플레이트(68)가 설치된 도가니(61)와, 도가니(61)와 연통되도록 형성되어 유기물(69)을 기판에 분사시키는 적어도 하나의 분사노즐(65) 및 가열부(64)로 구성된다. 그리고, 도가니(61)로부터 분사노즐(65)까지 기화된 유기물(69)을 안내하는 유도로(62)가 포함된다. 또한, 가열부(64)와 도가니(61)의 외부를 둘러싸는 하우징(60) 사이에는 리플렉터(63)가 구비되며, 유도로(62)의 열이 기판 방향으로 복사되는 것을 방지하기 위한 방열판(66)이 더 구비된다.

도가니(61)의 내부에는 바닥면으로부터 일정 높이까지 연장된 베리어(67)가 형성되어 있다. 베리어(67)에 의해 유기물(69)이 도가니(61) 내부에 수납된다. 그리고, 도가니(61)의 내부에는 인너플레이트(68)가 삽입되어 있다. 인너플레이트(68)에는 적어도 하나의 개구부(68a)가 형성되어 있으며, 일단이 베리어(67)에 접하고, 타단이 도가니(61)에 내접하도록 설치된다.

인너플레이트(68)는 도가니(61) 내부에서 유기물(69)이 분사될 때의 압력을 조절하여 기판에 유기물(69)을 균일하게 증착시키는 역할을 한다. 이때, 도가니(61) 내부에 분사 압력을 조절하기 위하여 인너플레이트(68)에 형성된 개구부(68a)의 크기는 분사노즐(65)의 크기보다 작게 형성된다.

그리고, 본 발명의 일 측면에 따른 증발원에 설치된 인너플레이트(68)는 도가니(61) 내부에 수평 방향으로 설치되었으므로, 유기물(69)이 상부의 개구부(68a)로 증발되어 분사노즐(65)을 향해 직각 방향으로 분사되게 된다.

여기서, 도가니(61)의 재질은 유기물(69)의 특성과 산화 특성 등을 고려하여 열 전도가 뛰어난 재질로 형성한다. 예를 들면, 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 구성된 군에서 선택되는 어느 하나가 사용된다.

또한, 가열부(64)는 도가니(61)를 가열하도록 설치된 적어도 하나의 히터(미도시)가 구비되며, 히터가 가열됨에 따라 도가니(61)도 가열되어 일정온도가 되면 유기물(69)이 증발되기 시작한다. 그리고, 기화 또는 승화된 유기물(69)을 기판 방향으로 전환시키는 역할을 하는 유도로(62)의 열이 기판 방향으로 복사되는 것을 방지하기 위하여 도가니(61)에는 방열판(66)이 형성된다. 분사노즐(65)은 기화 또는 승화된 유기물(69)을 기판에 균일하게 분사할 수 있도록 한다.

리플렉터(63)는 가열부(64)와 하우징(60) 사이에 구비되며, 하나 이상 다수 개로 형성됨이 좋고, 가열부(64)와 근접되게 배치되어 가열부(64) 및 도가니(61)로부터 방출되는 고온의 열을 반사시킨다. 또한, 리플렉터(63)는 가열부(64)를 감싸도록 설치되어 가열부(64) 및 도가니(61)의 열이 외부로 나가는 것을 차단시키고, 하우징(60)은 도면에는 도시되지 않았지만, 내벽과 외벽으로 구분된 이중벽 구조를 가지면서 냉각수가 유입 및 배출되는 공간을 형성한다.

도 2a는 본 발명의 다른 측면에 따른 증발원의 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 I-I'를 나타내는 단면도이다. 본 발명의 다른 측면에 따른 증발원의 설명에서는 본 발명의 일 측면에 따른 증발원과 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 도가니(71)의 내부에 인너플레이트(78)가 수직으로 설치되어 있다. 인너플레이트(78)는 도가니(71) 내부에 착탈 가능하도록 설치되어 도 1a 및 도 1b와 같이 수평으로 설치될 수도 있고, 도 2a 및 도 2b와 같이 수직으로 설치될 수도 있다. 도가니(71) 내부에 수직으로 설치된 인너플레이트(78)의 개구부(78a)는 분사노즐(75)과 동일한 직선 상에 위치하도록 형성된다. 여기서, 인너플레이트(78)에 형성된 개구부(78a)는 분사노즐(75)보다 작게 형성되어 도가니(71) 내부의 분사 압력을 조절하는 역할을 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 증발원으로 성막한 기판의 균일도를 나타내는 그래프이다.

도 3을 참조하면, 도가니 내부에 다양한 크기의 개구부가 형성된 인너플레이트를 설치하였을 경우와, 설치하지 않은 경우에 기판 상에 증착되는 박막의 균일도를 알 수 있다. 여기서, 기판 상에 증착되는 박막의 균일도가 가장 좋은 것은 0에 가까운 퍼센트(%)를 나타낸다.

먼저, 인너플레이트를 설치하지 않은 경우(no inner plate(first), no inner plate(second)), 박막의 균일도가 첫번째 실험에서는 15%, 두번째 실험에서는 18%로 나타난 것을 알 수 있다.

그리고, 인너플레이트의 개구부 크기가 φ1＊6인 경우, 첫번째 실험에서는 4.4%, 두번째 실험에서는 4.58%의 박막 균일도를 나타낸다.

또한, 인너플레이트의 개구부 크기가 φ3＊6인 경우, 6.95%의 박막 균일도를 나타냄을 알 수 있다.

이에 따라, 인너플레이트를 설치하였을 경우가 설치하지 않았을 경우보다 박막 균일도가 향상된다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 인너플레이트의 개구부 크기가 클 경우보다 작을 경우에 박막 균일도가 향상되었음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 인너플레이트가 설치된 도가니가 적용된 증발원을 이용하여 기판에 유기물을 증착할 경우, 박막 균일도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

전술한 실시예에서는 유기전계 발광표시장치를 예를 들어 설명하였지만, 박막을 증착하는 모든 디스플레이에 적용할 수 있다. 또한, 증착물질이 유기물인 경 우에 대하여 설명하였지만, 금속물질인 경우에도 가능하며, 증착물질의 증착시 증착원을 이동시켜도 되고, 또는 기판을 이동시키며 증착 가능하다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

도 1a는 본 발명의 일 측면에 따른 증발원의 실시예를 나타내는 사시도.

도 1b는 도 1a의 I-I'를 나타내는 단면도.

도 2a는 본 발명의 다른 측면에 따른 증발원의 실시예를 나타내는 사시도.

도 2b는 도 2a의 I-I'를 나타내는 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 증발원으로 성막한 기판의 균일도를 나타내는 그래프.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

61, 71 : 도가니 65, 75 : 분사노즐

67, 77 : 베리어 68, 78 : 인너플레이트

68a, 78a : 개구부 69, 79 : 유기물

Claims (6)

1. 바닥면으로부터 일정 높이까지 연장된 베리어에 의해 내부에 유기박막 재료인 유기물이 수납되는 도가니;

   상기 도가니와 연통되도록 형성되어 상기 유기물을 기판에 분사시키는 적어도 하나의 분사노즐; 및

   상기 도가니의 외주면에 설치되는 가열부를 포함하되,

   일단이 상기 베리어에 접하고, 타단이 상기 도가니에 내접하며, 적어도 하나의 개구부가 형성된 인너플레이트가 상기 도가니에 삽입되고,

   상기 인너플레이트에 형성된 개구부는 분사노즐의 크기보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 증발원.
2. 제1항에 있어서,

   상기 인너플레이트는 상기 도가니 내부에 수직으로 설치되는 것을 특징으로 하는 증발원.
3. 제2항에 있어서,

   상기 도가니 내부에 수직으로 설치된 상기 인너플레이트의 개구부와 상기 분사노즐이 동일한 직선 상에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 증발원.
4. 제1항에 있어서,

   상기 인너플레이트는 상기 도가니 내부에 수평으로 설치되는 것을 특징으로 하는 증발원.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 인너플레이트는 탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 증발원.
6. 삭제

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