KR101011085B1 - 대면적 유기 박막 증착 공정용 환형 도가니 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대면적 유기 박막 소자의 증착 공정용 환형 증발원 도가니 장치에 관한 것으로서 특히, 환형 도가니를 이중 환형 열선을 사용하여 가열한 후, 환형 도가니의 약실에 담긴 유기 물질을 증발하여 분출시켜 대면적의 기판에 증착시킴으로서 대면적의 유기 박막을 제작하고, 증발되는 유기 물질을 기판에 균일하게 증착시키기 위하여, 유기 증발 물질의 분출 방향과 증발 양을 제어하는 다수개의 원통형 기체 분출부와, 상측이 개구된 직육면체형 조각 도가니가 다수개 결합되어 환형의 형태로 구성되어, 특히 대면적 기판의 유기박막 제작 시에, 대형의 기판을 회전하지 않고, 기판에 증착되는 유기물 박막의 두께의 균일성을 향상시키고, 유기물질의 사용율을 높이기 위한 것이다

기체분출구, 환형 도가니, 대면적 유기 박막

Description

대면적 유기 박막 증착 공정용 환형 도가니 장치 {Ring-type crucible assembly for large-size OLED deposition process}

도 1은 본 발명의 대면적 유기 박막 증착 공정용 환형 도가니 장치의 개략도,

도 2는 대면적 유기 박막 증착 공정용 환형 도가니 장치와 점증발원 장치를 결합한 사용례를 나타내는 개략도,

도 3은 대면적 유기 박막 증착 공정용 환형 도가니를 조각도가니로 구성하여 나타내는 개략도,

도 4는 본 발명의 조각도가니의 하부의 구조를 나타내는 개략도,

도 5는 본 발명의 조각도가니의 상부인 덮개의 구조를 나타내는 개략도,

도 6은 본 발명의 조각도가니의 상부인 덮개의 측면도를 나타내는 개략도,

도 7은 본 발명의 환형도가니의 가열장치를 나타내는 이중 환형 열선의 개략도,

도 8은 본 발명의 환형도가니의 다른 가열장치의 예를 나타내는 이중 환형 판열선의 개략도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 환형도가니 11: 점증발원

20: 기체분출구

30: 조각 도가니 31: 돌출 이음부

32: 돌출이음부 삽입홈 33: 덮개홈

34: 약실

40: 덮개 41: 원통형 기체 분출구

42: 덮개 결합산

50: 이중 환형 열선

60: 이중 환형 판열선

본 발명은 OLED(Organic Light Emitted Device)소자의 대면적 유기 박막의 증착 제작에 있어서, 박막의 증착 공정용 증발원 장치에 관한 것으로서, 증착 공정을 위해 증발원 내의 도가니를 가열하고, 도가니의 약실에 담긴 유기 물질을 증발하여 대면적 기판에 증착 시킴에 있어서, 대형의 기판을 회전하지 않고도 증발되는 물질이 기판에 균일하게 증착 되도록 하기 위한 것이다.

유기박막 디스플레이 소자의 유기 박막 제작에 주로 사용되고 있는 방법은 고진공 증착 방법으로서, 유기 물질을 대면적의 기판에 증착 코팅하기 위하여, 유기 물질이 들어있는 도가니 주위를 가열하여 유기물질을 증발시켜 도가니의 상부에 위치한 글라스 기판에 증착되게 하여 글라스 위에 얇은 박막을 제작하는 방법이며, 이때 유기물의 오염을 방지하고, 소자의 수명을 장기화하기 위하여, 적당한 증착율의 조절이 가능한 고진공 분위기의 고진공 증착 공정을 하게 된다.

유기박막 증착 공정에 주로 사용되는 점 증발원의 경우, 파우더의 형태인 유기 물질을 담는 점증발원 도가니가 진공 챔버 내 하부에 위치하고, 가열된 점증발원 도가니로부터 증발되어 나오는 유기 분자 기체는 상측에 위치하는 기판까지 비행하여 기판 위에 고체화 되면서 박막이 형성되는 것이다. 이러한 포인트 소스의 도가니는 손쉽게 제작하여 사용할 수 있기 때문에 연구용으로 널리 사용되어 왔지만, 대면적의 유기 박막 기판의 양산 제작 시에는 기판 중앙에는 유기 기체가 많이 날라가 증착되고, 기판의 가장자리부분은 유기물질이 적게 날라가 증착되므로, 가운데가 볼록한 유기 박막이 형성되어, 유기 박막의 균일도가 매우 좋지 않다.

상기 문제점을 개선하기 위해, 대면적의 기판을 회전하여 유기 박막의 균일도를 향상시키고 있으나, 이때 도가니로부터 기판까지의거리가 너무 멀리 떨어져 있어, 유기물질의 사용률의 저하와 고진공 챔버의 크기가 매우 커지는 등의 문제점을 가지고 있다

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 대면적 유기 박막의 증착 공정에 있어서, 증발원에 사용되는 환형 증발원 도가니 장치로서, 특히 대면적 기판의 유기 박막 제작 시에, 대면적의 기판을 회전하지 않고도 기판에 증착되는 유기 박막의 두께의 균일도를 향상시키고, 유기 물질의 사용율을 높이기 위한 대면적 유기 박막 증착 공정용 도가니 장치의 구조를 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은 유기 분자 기체의 분출 방향을 결정하는 상부가 기울어진 원통형의 기체분출구를 가지는 덮개와, 상측이 개구된 직육면체로서, 유기 파우더를 담을 수 있는 약실을 가지는 조각 도가니로 형성되고, 다수개의 조각도가니들을 환형으로 연결한 환형 도가니구조를 가지고, 이중환형구조의 열선을 사용하여, 환형도가니에 전달된 열이 도가니 약실 내부의 유기 파우더에 전달되어 유기물이 증발되도록 하기 위한 발명인 것이다

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 대면적 유기 박막 증착 공정에 사용하는 환형 구조의 도가니(10)로서, 상부에 원형의 기체분출구(20)가 다수 개 있어, 도가니의 내부 약실에 유기물질을 넣고, 도가니 주위를 열선 등의 가열장치를 사용하여 도가니를 가열하면, 유기물이 증발하여 기체분출구를 통하여 유기 분자 기체가 분출하여 기판까지 비행하게 되고, 기판에 도달한 유기 분자들은 기판 표면에 박막의 형태로서 고체화되어 이른바 증착(deposition)을 하여 유기 박막을 형성하는 것이다. 이때, 기판이 대형화(예: 730X920mm)됨에 따라서 기판의 전면적에 균일한 유기박막의 형성이 필요하게 되는데, 환형도가니의 지름인 "d"의 길이를 적당히 길게 하고 (예:400mm), 충분한 개수의 분출구를 이용하면, 대면적의 기판에 고르게 유기분자가 도달하게 할 수 있어 균일한 두께의 대면적 유기박막을 증착하여 제작할 수 있는 것이다.

도 2는 상기의 환형도가니(10)의 다른 실시예로서, 환형도가니의 내부의 중심에 점증발원(11)을 설치하여 환형도가니와 점도가니를 결합하여 대면적의 유기 박막을 제작하는데 사용하는 방법으로서, 이때 환형도가니는 유기물질의 약실의 용량이 크므로, 사용양이 많은 호스트(host) 유기물질용으로 사용하고, 점증발원내의 점도가니의 약실은 용량이 적으므로, 사용양이 적은 도판트(dopant) 유기물질용으로 사용할 수 있는 것이다. 이때 점증발원의 도가니 상부는 다수개의 노즐들이 위치한 멀티 노즐형 도가니를 사용하여 대면적의 기판에 고르게 도판트 유기물질이 분사되도록 함으로써, 호스트 유기물질과 함께 도판트 유기물질이 섞인 상태로 동시에 대형의 기판에 증착(co-deposition)되게 함으로써 대면적의 유기박막을 형성하게 되는 것이다.

도 3은 상기의 환형도가니를 제작하는데 있어서 크기에 따른 가공성이 저하되므로, 다수개의 직육면체의 조각도가니(30)를 원형으로 연결하여 전체적으로 환형의 도가니 형태를 가지도록 하는 실시예로서 환형도가니의 조립과 유지보수가 용이하게 하는 것이다. 이때 조각도가니는 상부가 개구된 직육면체의 도가니와 상부를 덮을 수 있는 덮개의 구조를 가지도록 한다.

도 4는 상기의 조각도가니(30)의 하부 구조로서 직육면체의 구조이고, 상부가 개구되어 내부에 약실(34)을 가지고, 이 약실에 파우더 형태의 유기 물질을 담을 수 있도록 한다. 상부의 면에는 덮개를 이가 맞도록 덮기 위하여 덮개 홈(33)을 일정 깊이를 가지는 사각형 형태로 파고, 다른 조각 도가니와 연결이 용이 하도록 도가니 외측부의 좌우에는 각각 돌출 이음부(31)와 돌출이음부 삽입홈(32)을 구성하도록 하여, 이웃하는 조각도가니의 돌출이음부가 돌출이음부 삽입홈에 끼워지도록 연결하는 것이다.

도 5는 상기의 조각도가니의 덮개(40)로서 하부에는 조각도가니(30)와 이가 맞도록 끼워서 덮기 위하여 덮개 결합산(42)이 구성되어 있고, 상부의 면은 적당히 한쪽으로 기울어져 있고 상부의 중심부에 원통형의 기체 분출구(41)를 가지도록 한다. 도 6은 덮개의 측면도로서, 덮개의 상부의 기울어진 각도를 조절하면서 기체의 분출 각도를 조절하게 되어 대면적의 기판에 고르게 기체가 날아가도록 조절함으로써 균일한 대면적의 유기 박막을 구성하게 되고, 도가니로부터 기판까지의 거리가 너무 멀어서 유기물질의 사용량이 저하되는 것을 방지하기도 하는 것이다. 특히, 대형의 기판을 회전하지 않고도 균일한 유기박막을 형성하도록 할 수 있어, 증착 장비내, 대면적 기판의 회전장치가 없어도 되는 장점을 가지도록 하는 발명인 것이다. 또한 원통형의 기체분출구의 지름을 조절하기도 하고, 원통형 대신에 타원형이나, 직사각형으로 구성 할 수도 있는 것이다.

도 7은 상기의 환형도가니를 가열하기 위한 열선장치로서, 환형 도가니의 안쪽벽과 바깥벽을 고르게 가열하기 위하여 이중형태의 환형 열선장치(50)를 나타낸다. 이때, 열선 구조의 높이도 적당히 조절하여 제작하면, 환형도가니의 균일한 가열을 효율적으로 달성할 수 있다. 도 8은 열선장치의 다른 실시예로서, 열선대신에 판구조를 가지는 판열선 구조를 가지는 이중의 환형 판열선(60) 장치를 나타내는 것으로서, 도가니를 가열하는데 있어서, 발열되는 방사열의 방향을 도가니쪽으로 더욱 많이 향하도록 하여, 기존의 열선보다도 더욱 효율적인 가열을 달성할 수 있는 것이다

이상과 같은 본 발명은 대면적 유기 박막 증착 공정에 사용되는 증발소스에 사용되는 환형 도가니의 장치로서, 조각도가니 덮개의 상부면의 기울임 각도와 기체분출구의 크기 및 숫자들을 조절함으로써, 대면적 유기 박막 기판의 제작 시에, 대형의 글라스를 회전하지 않고, 글라스 기판에 증착되는 유기 박막의 두께의 균일성을 향상시키고, 유기물질의 사용율을 높이고, 도가니로부터 기판사이의 거리가 너무 멀지 않도록 하기 위한 효과가 있는 발명인 것이다.

Claims (11)

1. 상부에 다수개의 기체 분출구(20)들을 가지는 하나의 큰 환형도가니(10)로 구성되는 것이 특징이며,

   상기 환형도가니는 다수개의 직육면체의 조각도가니(30)들을 연속적으로 연결하여 전체적으로 환형의 구조를 가지도록 형성되고,

   상기 조각도가니(30) 각각은 상부에 원통형의 기체분출구(41)를 가지며 하부에는 덮개결합산(42)을 가지는 덮개(40)와, 직육면체로서 상부가 개구되어 내부에 약실(34)을 가지며, 외측부 좌우에는 각각 돌출이음부(31)와 돌출이음부삽입홈(32)이 형성되고, 상부면에는 상기 덮개와 결합되도록 하는 덮개홈(33)이 형성된 하부구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 대면적 유기 박막 증착 공정용 환형 도가니 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 덮개는 상부의 면이 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 대면적 유기 박막 증착 공정용 환형 도가니 장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 덮개의 상부에 구비된 개구된 상기 원통형 기체분출구 대신 직사각형 또는 타원형의 기체분출구를 가지는 것을 특징으로 하는 대면적 유기 박막 증착 공정용 환형 도가니 장치.
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서, 상기의 환형도가니의 안쪽 및 바깥쪽의 측면에는 이중 환형 열선(50) 장치가 위치되는 것을 특징으로 하는 대면적 유기 박막 증착 공정용 환형 도가니 장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기의 이중 환형 열선(50) 장치의 열선 구조 대신에 판형구조를 가지는 이중 환형 판열선(60) 장치를 가지는 것을 특징으로 하는 대면적 유기 박막 증착 공정용 환형 도가니 장치.
10. 삭제
11. 제 1항에 있어서,

    상기 환형도가니 장치의 중심부에는 점증발원 또는 멀티 노즐 증발원을 위치하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대면적 유기 박막 증착 공정용 환형 도가니 장치.

Images