KR101193192B1 - 박막 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막 증착 장치에 관한 것으로, 상세하게는 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있고, 제조 수율이 향상된 박막 증착 장치에 관한 것이다.
본 발명은 기판상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 장치에 있어서, 증착 물질을 방사하는 증착원; 상기 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 증착원 노즐들이 형성되는 증착원 노즐부; 상기 증착원 노즐부와 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 패터닝 슬릿들이 형성되는 패터닝 슬릿 시트; 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이에 상기 제1 방향을 따라 배치되어, 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 복수 개의 차단판들을 구비하는 차단판 어셈블리; 및 상기 기판과 상기 증착원 사이에 배치되는 차단 부재;를 포함하고, 상기 박막 증착 장치는 상기 기판과 소정 정도 이격되도록 형성되고, 상기 기판은 상기 박막 증착 장치에 대하여 상대적으로 이동가능하도록 형성되며, 상기 차단 부재는 상기 기판의 적어도 일부를 가리도록 상기 기판과 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치를 제공한다.

Description

박막 증착 장치{Apparatus for thin layer deposition}
본 발명은 박막 증착 장치에 관한 것으로, 상세하게는 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있고, 제조 수율이 향상된 박막 증착 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치들 중, 유기 발광 디스플레이 장치는 시야각이 넓고 컨트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 장치로서 주목을 받고 있다.
일반적으로, 유기 발광 디스플레이 장치는 애노드와 캐소드에서 주입되는 정공과 전자가 발광층에서 재결합하여 발광하는 원리로 색상을 구현할 수 있도록, 애노드와 캐소드 사이에 발광층을 삽입한 적층형 구조를 가지고 있다. 그러나, 이러한 구조로는 고효율 발광을 얻기 어렵기 때문에, 각각의 전극과 발광층 사이에 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층 및 정공 주입층 등의 중간층을 선택적으로 추가 삽입하여 사용하고 있다.
그러나, 발광층 및 중간층 등의 유기 박막의 미세 패턴을 형성하는 것이 실질적으로 매우 어렵고, 상기 층에 따라 적색, 녹색 및 청색의 발광 효율이 달라지기 때문에, 종래의 박막 증착 장치로는 대면적(5G 이상의 마더 글래스(mother-glass))에 대한 패터닝이 불가능하여 만족할 만한 수준의 구동 전압, 전류 밀도, 휘도, 색순도, 발광 효율 및 수명 등을 가지는 대형 유기 발광 디스플레이 장치를 제조할 수 없는 바, 이의 개선이 시급하다.
한편, 유기 발광 디스플레이 장치는 서로 대향된 제1 전극 및 제2 전극 사이에 발광층 및 이를 포함하는 중간층을 구비한다. 이때 상기 전극들 및 중간층은 여러 방법으로 형성될 수 있는데, 그 중 한 방법이 증착이다. 증착 방법을 이용하여 유기 발광 디스플레이 장치를 제작하기 위해서는, 박막 등이 형성될 기판 면에, 형성될 박막 등의 패턴과 동일한 패턴을 가지는 파인 메탈 마스크(fine metal mask: FMM)를 밀착시키고 박막 등의 재료를 증착하여 소정 패턴의 박막을 형성한다.
본 발명은 제조가 용이하고, 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있으며, 제조 수율 및 증착 효율이 향상되고, 증착 물질의 재활용이 용이한 박막 증착 장치을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 기판상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 장치에 있어서, 증착 물질을 방사하는 증착원; 상기 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 증착원 노즐들이 형성되는 증착원 노즐부; 상기 증착원 노즐부와 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 패터닝 슬릿들이 형성되는 패터닝 슬릿 시트; 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이에 상기 제1 방향을 따라 배치되어, 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 복수 개의 차단판들을 구비하는 차단판 어셈블리; 및 상기 기판과 상기 증착원 사이에 배치되는 차단 부재;를 포함하고, 상기 박막 증착 장치는 상기 기판과 소정 정도 이격되도록 형성되고, 상기 기판은 상기 박막 증착 장치에 대하여 상대적으로 이동가능하도록 형성되며, 상기 차단 부재는 상기 기판의 적어도 일부를 가리도록 상기 기판과 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 차단 부재는 상기 기판의 비성막 영역을 가리도록 구비될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단 부재는 상기 기판의 테두리 영역을 가리도록 구비될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단 부재는 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간에서 이동할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단 부재는, 상기 기판의 일 단부의 제1 비성막 영역을 가리도록 배치된 제1 차단 부재와, 상기 기판의 타 단부의 제2 비성막 영역을 가리도록 배치된 제2 차단 부재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재는 각각 평판 플레이트 형상으로 구비될 수 있다.
여기서, 상기 제1 차단 부재는 상기 제1 비성막 영역의 직하방에 위치하고, 상기 제2 차단 부재는 상기 제2 비성막 영역의 직하방에 위치하도록, 상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재가 상기 기판과 함께 이동할 수 있다.
여기서, 상기 제1 차단 부재와 상기 제2 차단 부재는 상기 기판과 동일한 속도로 이동할 수 있다.
여기서, 상기 기판에 대한 상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재의 상대적인 위치가 일정하게 유지될 수 있다.
여기서, 상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재의 단면은 "∪" 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재 중 어느 하나의 단면은 "∪" 형상으로 형성되고, 다른 하나의 단면은 "L" 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 기판에 증착이 이루어지지 아니하는 동안, 상기 제1 차단 부재와 상기 제2 차단 부재는 서로 중첩하여 위치하도록 배치될 수 있다.
여기서, 상기 제1 차단 부재는 상기 제1 비성막 영역이 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 제1 비성막 영역을 가리고, 상기 제2 차단 부재는 상기 제2 비성막 영역이 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 제2 비성막 영역을 가리도록, 상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재가 상기 기판과 함께 이동할 수 있다.
여기서, 상기 제1 비성막 영역이 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 제1 차단 부재는 상기 기판과 동일한 속도로 이동하고, 상기 제2 비성막 영역이 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 제2 차단 부재는 상기 기판과 동일한 속도로 이동할 수 있다.
여기서, 상기 제1 비성막 영역이 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 기판에 대한 상기 제1 차단 부재의 상대적인 위치가 일정하게 유지되고, 상기 제2 비성막 영역이 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 기판에 대한 상기 제2 차단 부재의 상대적인 위치가 일정하게 유지될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 박막 증착 장치의 상기 패터닝 슬릿 시트는 상기 기판보다 작게 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 차단판들 각각은 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향을 따라 연장되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단판 어셈블리는, 복수 개의 제1 차단판들을 구비하는 제1 차단판 어셈블리와, 복수 개의 제2 차단판들을 구비하는 제2 차단판 어셈블리를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 기판이 상기 박막 증착 장치에 대하여 상대적으로 이동하면서, 상기 기판상에 상기 각 박막 증착 장치들의 각 증착 물질들이 연속적으로 증착될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 박막 증착 장치와 상기 기판은, 상기 기판에서 상기 증착 물질이 증착되는 면과 평행한 면을 따라, 어느 일 측이 타 측에 대하여 상대적으로 이동할 수 있다.
다른 측면에 따른 본 발명은, 기판상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 장치에 있어서, 증착 물질을 방사하는 증착원; 상기 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 증착원 노즐들이 형성되는 증착원 노즐부; 상기 증착원 노즐부와 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향에 대해 수직인 제2 방향을 따라 복수 개의 패터닝 슬릿들이 형성되는 패터닝 슬릿 시트; 및 상기 기판과 상기 증착원 사이에 배치되는 차단 부재;를 포함하고, 상기 기판이 상기 박막 증착 장치에 대하여 상기 제1 방향을 따라 이동하면서 증착이 수행되고, 상기 증착원, 상기 증착원 노즐부 및 상기 패터닝 슬릿 시트는 일체로 형성되고, 상기 차단 부재는 상기 기판의 적어도 일부를 가리도록 상기 기판과 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 차단 부재는 상기 기판의 비성막 영역을 가리도록 구비될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단 부재는 상기 기판의 테두리 영역을 가리도록 구비될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단 부재는 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간에서 이동할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단 부재는, 상기 기판의 일 단부의 제1 비성막 영역을 가리도록 배치된 제1 차단 부재와, 상기 기판의 타 단부의 제2 비성막 영역을 가리도록 배치된 제2 차단 부재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재는 각각 평판 플레이트 형상으로 구비될 수 있다.
여기서, 상기 제1 차단 부재는 상기 제1 비성막 영역의 직하방에 위치하고, 상기 제2 차단 부재는 상기 제2 비성막 영역의 직하방에 위치하도록, 상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재가 상기 기판과 함께 이동할 수 있다.
여기서, 상기 제1 차단 부재와 상기 제2 차단 부재는 상기 기판과 동일한 속도로 이동할 수 있다.
여기서, 상기 기판에 대한 상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재의 상대적인 위치가 일정하게 유지될 수 있다.
여기서, 상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재의 단면은 "∪" 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재 중 어느 하나의 단면은 "∪" 형상으로 형성되고, 다른 하나의 단면은 "L" 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 기판에 증착이 이루어지지 아니하는 동안, 상기 제1 차단 부재와 상기 제2 차단 부재는 서로 중첩하여 위치하도록 배치될 수 있다.
여기서, 상기 제1 차단 부재는 상기 제1 비성막 영역이 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 제1 비성막 영역을 가리고, 상기 제2 차단 부재는 상기 제2 비성막 영역이 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 제2 비성막 영역을 가리도록, 상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재가 상기 기판과 함께 이동할 수 있다.
여기서, 상기 제1 비성막 영역이 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 제1 차단 부재는 상기 기판과 동일한 속도로 이동하고, 상기 제2 비성막 영역이 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 제2 차단 부재는 상기 기판과 동일한 속도로 이동할 수 있다.
여기서, 상기 제1 비성막 영역이 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 기판에 대한 상기 제1 차단 부재의 상대적인 위치가 일정하게 유지되고, 상기 제2 비성막 영역이 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 기판에 대한 상기 제2 차단 부재의 상대적인 위치가 일정하게 유지될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 증착원 및 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트는 연결 부재에 의해 결합되어 일체로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 연결 부재는 상기 증착 물질의 이동 경로를 가이드 할 수 있다.
여기서, 상기 연결 부재는 상기 증착원 및 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 외부로부터 밀폐하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 박막 증착 장치는 상기 기판과 소정 정도 이격되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 기판이 상기 박막 증착 장치에 대하여 상기 제1 방향을 따라 이동하면서, 상기 기판상에 상기 증착 물질이 연속적으로 증착될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 박막 증착 장치의 상기 패터닝 슬릿 시트는 상기 기판보다 작게 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 증착원 노즐들은 소정 각도 틸트 되도록 형성될 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 증착원 노즐들은 상기 제1 방향을 따라 형성된 두 열(列)의 증착원 노즐들을 포함하며, 상기 두 열(列)의 증착원 노즐들은 서로 마주보는 방향으로 틸트될 수 있다.
여기서, 상기 복수 개의 증착원 노즐들은 상기 제1 방향을 따라 형성된 두 열(列)의 증착원 노즐들을 포함하며, 상기 두 열(列)의 증착원 노즐들 중 제1 측에 배치된 증착원 노즐들은 패터닝 슬릿 시트의 제2 측 단부를 바라보도록 배치되고, 상기 두 열(列)의 증착원 노즐들 중 제2 측에 배치된 증착원 노즐들은 패터닝 슬릿 시트의 제1 측 단부를 바라보도록 배치될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 박막 증착 장치에 따르면, 제조가 용이하고, 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있으며, 제조 수율 및 증착 효율이 향상되고, 증착 물질의 재활용이 용이해지는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 박막 증착 장치의 개략적인 측면도이다.
도 3는 도 1의 박막 증착 장치의 개략적인 평면도이다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치에서 증착 물질이 증착되고 있는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4b는 도 4a와 같이 차단판에 의해 증착 공간이 분리된 상태에서 발생하는 음영(shadow)을 나타내는 도면이다.
도 4c는 증착 공간이 분리되지 아니한 상태에서 발생하는 음영(shadow)을 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제1 실시예의 일 변형예에 따른 박막 증착 장치를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 박막 증착 장치로 제조될 수 있는 유기 발광 디스플레이 장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9의 박막 증착 장치의 개략적인 측면도이다.
도 11은 도 9의 박막 증착 장치의 개략적인 평면도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 박막 증착 장치를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 박막 증착 장치에서 증착원 노즐을 틸트시키지 아니하였을 때 기판에 증착된 증착막의 분포 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 박막 증착 장치에서 증착원 노즐을 틸트시켰을 때 기판에 증착된 증착막의 분포 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 박막 증착 장치의 개략적인 측면도이고, 도 3은 도 1의 박막 증착 장치의 개략적인 평면도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)는 증착원(110), 증착원 노즐부(120), 차단판 어셈블리(130), 패터닝 슬릿 시트(150) 및 차단 부재(161)(162)를 포함한다.
여기서, 도 1, 도 2 및 도 3에는 설명의 편의를 위해 챔버를 도시하지 않았지만, 도 1 내지 도 3의 모든 구성은 적절한 진공도가 유지되는 챔버 내에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 증착 물질의 직진성을 확보하기 위함이다.
상세히, 증착원(110)에서 방출된 증착 물질(115)이 증착원 노즐부(120) 및 패터닝 슬릿 시트(150)를 통과하여 기판(400)에 원하는 패턴으로 증착되게 하려면, 기본적으로 챔버(미도시) 내부는 FMM 증착 방법과 동일한 고진공 상태를 유지해야 한다. 또한 차단판(131) 및 패터닝 슬릿 시트(150)의 온도가 증착원(110) 온도보다 충분히 낮아야(약 100°이하) 한다. 왜냐하면, 차단판(131)의 온도가 충분히 낮아야 차단판(131)에 충돌한 증착 물질(115)이 다시 증발되는 현상을 방지할 수 있으며, 패터닝 슬릿 시트(150)의 온도가 충분히 낮아야만 온도에 의한 패터닝 슬릿 시트(150)의 열팽창 문제를 최소화할 수 있기 때문이다. 이때 차단판 어셈블리(130)는 고온의 증착원(110)을 향하고 있고, 증착원(110)과 가까운 곳은 최대 167° 가량 온도가 상승하기 때문에, 필요할 경우 부분 냉각 장치가 더 구비될 수 있다. 이를 위하여, 차단판 어셈블리(130)에는 냉각 부재가 형성될 수 있다.
이러한 챔버(미도시) 내에는 피 증착체인 기판(400)이 배치된다. 상기 기판(400)은 평판 표시장치용 기판이 될 수 있는 데, 다수의 평판 표시장치를 형성할 수 있는 마더 글라스(mother glass)와 같은 대면적 기판이 적용될 수 있다.
여기서, 본 발명의 제1 실시예에서는, 기판(400)이 박막 증착 장치(100)에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착이 진행되는 것을 일 특징으로 한다.
상세히, 기존 FMM 증착 방법에서는 FMM 크기가 기판 크기와 동일하게 형성되어야 한다. 따라서, 기판 사이즈가 증가할수록 FMM도 대형화되어야 하며, 따라서 FMM 제작이 용이하지 않고, FMM을 인장하여 정밀한 패턴으로 얼라인(align) 하기도 용이하지 않다는 문제점이 존재하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)는, 박막 증착 장치(100)와 기판(400)이 서로 상대적으로 이동하면서 증착이 이루어지는 것을 일 특징으로 한다. 다시 말하면, 박막 증착 장치(100)와 마주보도록 배치된 기판(400)이 Y축 방향을 따라 이동하면서 연속적으로 증착을 수행하게 된다. 즉, 기판(400)이 도 1의 화살표 A 방향으로 이동하면서 스캐닝(scanning) 방식으로 증착이 수행되는 것이다. 여기서, 도면에는 기판(400)이 챔버(미도시) 내에서 Y축 방향으로 이동하면서 증착이 이루어지는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 기판(400)은 고정되어 있고 박막 증착 장치(100) 자체가 Y축 방향으로 이동하면서 증착을 수행하는 것도 가능하다 할 것이다.
따라서, 본 발명의 박막 증착 장치(100)에서는 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 패터닝 슬릿 시트(150)를 만들 수 있다. 즉, 본 발명의 박막 증착 장치(100)의 경우, 기판(400)이 Y축 방향을 따라 이동하면서 연속적으로, 즉 스캐닝(scanning) 방식으로 증착을 수행하기 때문에, 패터닝 슬릿 시트(150)의 X축 방향 및 Y축 방향의 길이는 기판(400)의 길이보다 훨씬 작게 형성될 수 있는 것이다. 이와 같이, 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 패터닝 슬릿 시트(150)를 만들 수 있기 때문에, 본 발명의 패터닝 슬릿 시트(150)는 그 제조가 용이하다. 즉, 패터닝 슬릿 시트(150)의 에칭 작업이나, 그 이후의 정밀 인장 및 용접 작업, 이동 및 세정 작업 등 모든 공정에서, 작은 크기의 패터닝 슬릿 시트(150)가 FMM 증착 방법에 비해 유리하다. 또한, 이는 디스플레이 장치가 대형화될수록 더욱 유리하게 된다.
이와 같이, 박막 증착 장치(100)와 기판(400)이 서로 상대적으로 이동하면서 증착이 이루어지기 위해서는, 박막 증착 장치(100)와 기판(400)이 일정 정도 이격되는 것이 바람직하다. 이에 대하여는 뒤에서 상세히 기술하기로 한다.
한편, 챔버 내에서 상기 기판(400)과 대향하는 측에는, 증착 물질(115)이 수납 및 가열되는 증착원(110)이 배치된다. 상기 증착원(110) 내에 수납되어 있는 증착 물질(115)이 기화됨에 따라 기판(400)에 증착이 이루어진다.
상세히, 증착원(110)은 그 내부에 증착 물질(115)이 채워지는 도가니(111)와, 도가니(111)를 가열시켜 도가니(111) 내부에 채워진 증착 물질(115)을 도가니(111)의 일 측, 상세하게는 증착원 노즐부(120) 측으로 증발시키기 위한 히터(112)를 포함한다.
증착원(110)의 일 측, 상세하게는 증착원(110)에서 기판(400)을 향하는 측에는 증착원 노즐부(120)가 배치된다. 그리고, 증착원 노즐부(120)에는, X축 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(121)들이 형성된다. 여기서, 상기 복수 개의 증착원 노즐(121)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 증착원(110) 내에서 기화된 증착 물질(115)은 이와 같은 증착원 노즐부(120)을 통과하여 피 증착체인 기판(400) 쪽으로 향하게 되는 것이다.
증착원 노즐부(120)의 일 측에는 차단판 어셈블리(130)가 구비된다. 상기 차단판 어셈블리(130)는 복수 개의 차단판(131)들과, 차단판(131)들 외측에 구비되는 차단판 프레임(132)을 포함한다. 상기 복수 개의 차단판(131)들은 X축 방향을 따라서 서로 나란하게 구비될 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 차단판(131)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 차단판(131)들은 도면에서 보았을 때 YZ평면과 나란하도록, 다시 말하면 X축 방향에 수직이 되도록 형성된다. 이와 같이 배치된 복수 개의 차단판(131)들은 증착원 노즐부(120)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간(S)으로 구획하는 역할을 수행한다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)는 상기 차단판(131)들에 의하여, 증착 물질이 분사되는 각각의 증착원 노즐(121) 별로 증착 공간(S)이 분리되는 것을 일 특징으로 한다.
여기서, 각각의 차단판(131)들은 서로 이웃하고 있는 증착원 노즐(121)들 사이에 배치될 수 있다. 이는 다시 말하면, 서로 이웃하고 있는 차단판(131)들 사이에 하나의 증착원 노즐(121)이 배치된다고 볼 수도 있다. 바람직하게, 증착원 노즐(121)은 서로 이웃하고 있는 차단판(131) 사이의 정 중앙에 위치할 수 있다. 이와 같이, 차단판(131)이 증착원 노즐부(120)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간(S)으로 구획함으로써, 하나의 증착원 노즐(121)으로 배출되는 증착 물질은 다른 증착원 노즐(121)에서 배출된 증착 물질들과 혼합되지 않고, 패터닝 슬릿(151)을 통과하여 기판(400)에 증착되는 것이다. 다시 말하면, 차단판(131)들은 증착원 노즐(121)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않고 직진성을 유지하도록 증착 물질의 Z축 방향의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 수행한다.
이와 같이, 차단판(131)들을 구비하여 증착 물질의 직진성을 확보함으로써, 기판에 형성되는 음영(shadow)의 크기를 대폭적으로 줄일 수 있으며, 따라서 박막 증착 장치(100)와 기판(400)을 일정 정도 이격시키는 것이 가능해진다. 이에 대하여는 뒤에서 상세히 기술하기로 한다.
한편, 상기 복수 개의 차단판(131)들의 외측으로는 차단판 프레임(132)이 더 구비될 수 있다. 차단판 프레임(132)은, 복수 개의 차단판(131)들의 상하면에 각각 구비되어, 복수 개의 차단판(131)들의 위치를 지지하는 동시에, 증착원 노즐(121)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 Y축 방향의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 수행한다.
한편, 도면에는 증착원 노즐부(120)와 차단판 어셈블리(130)가 일정 정도 이격되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 증착원(110)으로부터 발산되는 열이 차단판 어셈블리(130)에 전도되는 것을 방지하기 위하여 증착원 노즐부(120)와 차단판 어셈블리(130)를 일정 정도 이격시켜 형성할 수도 있고, 증착원 노즐부(120)와 차단판 어셈블리(130) 사이에 적절한 단열 수단이 구비될 경우 증착원 노즐부(120)와 차단판 어셈블리(130)가 결합하여 접촉할 수도 있을 것이다.
한편, 상기 차단판 어셈블리(130)는 박막 증착 장치(100)로부터 분리 가능하도록 형성될 수 있다. 상세히, 종래의 FMM 증착 방법은 증착 효율이 낮다는 문제점이 존재하였다. 여기서 증착 효율이란 증착원에서 기화된 재료 중 실제로 기판에 증착된 재료의 비율을 의미하는 것으로, 종래의 FMM 증착 방법에서의 증착 효율은 대략 32% 정도이다. 더구나 종래의 FMM 증착 방법에서는 증착에 사용되지 아니한 대략 68% 정도의 유기물이 증착기 내부의 여기저기에 증착되기 때문에, 그 재활용이 용이하지 아니하다는 문제점이 존재하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)에서는 차단판 어셈블리(130)를 이용하여 증착 공간을 외부 공간과 분리하였기 때문에, 기판(400)에 증착되지 않은 증착 물질은 대부분 차단판 어셈블리(130) 내에 증착된다. 따라서, 차단판 어셈블리(130)를 박막 증착 장치(100)로부터 분리가능하도록 형성하여, 장시간 증착 후 차단판 어셈블리(130)에 증착 물질이 많이 쌓이게 되면, 차단판 어셈블리(130)를 분리하여 별도의 증착 물질 재활용 장치에 넣어서 증착 물질을 회수할 수 있다. 이와 같은 구성을 통하여, 증착 물질 재활용률을 높임으로써 증착 효율이 향상되고 제조 비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 증착원(110)과 기판(400) 사이에는 패터닝 슬릿 시트(150) 및 프레임(155)이 더 구비된다. 프레임(155)은 대략 창문 틀과 같은 형태로 형성되며, 그 내측에 패터닝 슬릿 시트(150)가 결합된다. 그리고, 패터닝 슬릿 시트(150)에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 패터닝 슬릿(151)들이 형성된다. 증착원(110) 내에서 기화된 증착 물질(115)은 증착원 노즐부(120) 및 패터닝 슬릿 시트(150)를 통과하여 피 증착체인 기판(400) 쪽으로 향하게 되는 것이다. 이때, 상기 패터닝 슬릿 시트(150)는 종래의 파인 메탈 마스크(FMM) 특히 스트라이프 타입(stripe type)의 마스크의 제조 방법과 동일한 방법인 에칭을 통해 제작될 수 있다.
여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)는 증착원 노즐(121)들의 총 개수보다 패터닝 슬릿(151)들의 총 개수가 더 많게 형성된다. 또한, 서로 이웃하고 있는 두 개의 차단판(131) 사이에 배치된 증착원 노즐(121)의 개수보다 패터닝 슬릿(151)들의 개수가 더 많게 형성된다.
즉, 서로 이웃하고 있는 두 개의 차단판(131) 사이에는 하나의 증착원 노즐(121)이 배치될 수 있다. 동시에, 서로 이웃하고 있는 두 개의 차단판(131) 사이에는 복수 개의 패터닝 슬릿(151)들이 배치될 수 있다. 그리고, 서로 이웃하고 있는 두 개의 차단판(131)에 의해서 증착원 노즐부(120)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이의 공간이 구획되어서, 각각의 증착원 노즐(121) 별로 증착 공간(S)이 분리된다. 따라서, 하나의 증착원 노즐(121)에서 방사된 증착 물질은 대부분 동일한 증착 공간(S)에 있는 패터닝 슬릿(151)들을 통과하여 기판(400)에 증착되게 되는 것이다.
한편, 차단판 어셈블리(130)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이에는 차단 부재(161)(162)가 배치된다. 여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)는 기판(400)과 함께 이동하며 기판(400)의 비성막 영역(401)(402)을 가리도록 배치되는 차단 부재(161)(162)를 더 구비하여, 기판(400)의 비성막 영역(401)(402)에 유기물이 증착되는 현상을 방지하는 것을 일 특징으로 한다. 이에 대하여는 도 5 이하에서 상세히 설명하도록 한다.
한편, 상술한 차단판 어셈블리(130)와 패터닝 슬릿 시트(150)는 서로 일정 정도 이격되도록 형성될 수 있으며, 차단판 어셈블리(130)와 패터닝 슬릿 시트(150)는 연결 부재(135)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 상세히, 고온 상태의 증착원(110)에 의해 차단판 어셈블리(130)의 온도는 최대 100도 이상 상승하기 때문에, 상승된 차단판 어셈블리(130)의 온도가 패터닝 슬릿 시트(150)로 전도되지 않도록 차단판 어셈블리(130)와 패터닝 슬릿 시트(150)를 일정 정도 이격시키는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)는 기판(400)에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착을 수행하며, 이와 같이 박막 증착 장치(100)가 기판(400)에 대하여 상대적으로 이동하기 위해서 패터닝 슬릿 시트(150)는 기판(400)으로부터 일정 정도 이격되도록 형성된다. 그리고, 패터닝 슬릿 시트(150)와 기판(400)을 이격시킬 경우 발생하는 음영(shadow) 문제를 해결하기 위하여, 증착원 노즐부(120)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이에 차단판(131)들을 구비하여 증착 물질의 직진성을 확보함으로써, 기판에 형성되는 음영(shadow)의 크기를 대폭적으로 감소시킨다.
상세히, 종래의 FMM 증착 방법에서는 기판에 음영(shadow)이 생기지 않도록 하기 위하여 기판에 마스크를 밀착시켜서 증착 공정을 진행하였다. 그러나, 이와 같이 기판에 마스크를 밀착시킬 경우, 기판과 마스크 간의 접촉에 의한 불량 문제가 발생한다는 문제점이 존재하였다. 또한, 마스크를 기판에 대하여 이동시킬 수 없기 때문에, 마스크가 기판과 동일한 크기로 형성되어야 한다. 따라서, 디스플레이 장치가 대형화됨에 따라 마스크의 크기도 커져야 하는데, 이와 같은 대형 마스크를 형성하는 것이 용이하지 아니하다는 문제점이 존재하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)에서는 패터닝 슬릿 시트(150)가 피 증착체인 기판(400)과 소정 간격을 두고 이격되도록 배치되도록 한다. 이것은 차단판(131)을 구비하여, 기판(400)에 생성되는 음영(shadow)이 작아지게 됨으로써 실현 가능해진다.
이와 같은 본 발명에 의해서 마스크를 기판보다 작게 형성한 후, 마스크를 기판에 대하여 이동시키면서 증착을 수행할 수 있게 됨으로써, 마스크 제작이 용이해지는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 기판과 마스크 간의 접촉에 의한 불량을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 공정에서 기판과 마스크를 밀착시키는 시간이 불필요해지기 때문에, 제조 속도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
이하에서는, 차단판을 구비하였을 경우와 그렇지 않을 경우에 형성되는 음영(shadow)의 크기를 상세히 비교한다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치에서 증착 물질이 증착되고 있는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 4b는 도 4a와 같이 차단판에 의해 증착 공간이 분리된 상태에서 발생하는 음영(shadow)을 나타내는 도면이며, 도 4c는 증착 공간이 분리되지 아니한 상태에서 발생하는 음영(shadow)을 나타내는 도면이다.
도 4a를 참조하면, 증착원(110)에서 기화된 증착 물질은 증착원 노즐부(120) 및 패터닝 슬릿 시트(150)를 통과하여 기판(400)에 증착된다. 이때, 증착원 노즐부(120)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이의 공간은 차단판(131)들에 의하여 복수 개의 증착 공간(S)으로 구획되어 있으므로, 차단판(131)에 의해서 증착원 노즐부(120)의 각각의 증착원 노즐(121)에서 나온 증착 물질은 다른 증착원 노즐(121)에서 나온 증착 물질과 혼합되지 않는다.
증착원 노즐부(120)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이의 공간이 차단판 어셈블리(130)에 의하여 구획되어 있을 경우, 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 기판(400)에 생성되는 음영 영역의 폭(SH1)은 다음의 수학식 1에 의하여 결정된다.
[수학식 1]
SH1 = s * ds / h
(s= 패터닝 슬릿 시트와 기판 간의 거리,
ds= 증착원 노즐의 폭,
h= 증착원과 패터닝 슬릿 시트 사이의 거리)
한편, 증착원 노즐부와 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간이 차단판들에 의하여 구획되어 있지 않을 경우, 도 4c에 도시된 바와 같이, 증착 물질들은 도 4b에서보다 넓은 범위의 다양한 각도로 패터닝 슬릿 시트를 통과하게 된다. 즉, 이 경우 패터닝 슬릿의 직상방에 있는 증착원 노즐에서 방사된 증착 물질뿐 아니라, 다른 증착원 노즐로부터 방사된 증착 물질들까지 패터닝 슬릿을 통해 기판(400)에 증착되므로, 기판(400)에 형성된 음영 영역(SH2)의 폭은 차단판을 구비한 경우에 비하여 매우 크게 된다. 이때, 기판(400)에 생성되는 음영 영역의 폭(SH2)은 다음의 수학식 2에 의하여 결정된다.
[수학식 2]
SH2 = s * 2d / h
(s= 패터닝 슬릿 시트와 기판 간의 거리,
d= 이웃한 차단판 간의 간격,
h= 증착원과 패터닝 슬릿 시트 사이의 거리)
상기 수학식 1과 수학식 2를 비교하여 보았을 때, ds(증착원 노즐의 폭)보다 d(이웃한 차단판 간의 간격)가 수~수십 배 이상 월등히 크게 형성되므로, 증착원 노즐부(120)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이의 공간이 차단판(131)들에 의하여 구획되어 있을 경우, 음영이 훨씬 작게 형성됨을 알 수 있다. 여기서, 기판(400)에 생성되는 음영 영역의 폭(SH2)을 줄이기 위해서는, (1) 차단판(131)이 설치되는 간격을 줄이거나(d 감소), (2) 패터닝 슬릿 시트(150)와 기판(400) 사이의 간격을 줄이거나(s 감소), (3) 증착원(110)과 패터닝 슬릿 시트(150) 간 거리를 증가시켜야 한다(h 증가).
이와 같이, 차단판(131)을 구비함으로써, 기판(400)에 생성되는 음영(shadow)이 작아지게 되었고, 따라서 패터닝 슬릿 시트(150)를 기판(400)으로부터 이격시킬 수 있게 된 것이다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)의 차단 부재(161)(162)를 이용한 박막 증착 방법에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치는 기판(400)의 가장자리부와 대응하도록 차단 부재(161)(162)를 더 구비하여, 기판(400)의 비성막 영역에 유기물이 증착되는 현상을 방지하는 것을 일 특징으로 한다.
상세히, 기판(400)의 테두리 부분에는 애노드 전극 또는 캐소드 전극 패턴이 형성되어, 향후 제품 검사용 또는 제품 제작시 단자로 활용하기 위한 영역이 존재한다. 만약 이 영역에 유기물이 성막이 될 경우, 애노드 전극 또는 캐소드 전극이 제 역할을 하기 어렵데 되며, 따라서 이와 같은 기판(400)의 테두리 부분은 유기물 등이 성막되지 않아야 하는 비성막 영역이 되어야 한다. 그러나 상술한 바와 같이, 본 발명의 박막 증착 장치에서는 기판(400)이 박막 증착 장치에 대하여 이동하면서 스캐닝(scanning) 방식으로 증착이 수행되므로, 기판(400)의 비성막 영역에 유기물 증착을 방지하는 것이 용이하지 않았다.
이와 같이 기판(400)의 비성막 영역에 유기물이 증착되는 것을 방지하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 증착 장치에서는 기판(400)의 테두리 부분에 별도의 차단 부재를 배치한다.
도 5a를 참조하면, 기판(400)의 아래쪽, 상세하게는 증착원(110)과 마주보는 기판(400) 하부 면의 아래쪽에는 차단 부재(161)(162)가 배치된다. 여기서, 제1 차단 부재(161)는 기판(400)의 제1 비성막 영역(401)에 대응하도록 제1 비성막 영역(401)의 직하방에 배치되고, 제2 차단 부재(162)는 기판(400)의 제2 비성막 영역(402)에 대응하도록 제2 비성막 영역(402)의 직하방에 배치된다. 이때, 제1 차단 부재(161) 및 제2 차단 부재(162)는 평평한 평판 플레이트 형상으로 구비될 수 있다.
상술한 바와 같이, 박막 증착 장치(100)와 마주보도록 배치된 기판(400)은 Y축 방향을 따라 이동하면서 연속적으로 증착을 수행하게 된다. 즉, 기판(400)이 도 화살표 A 방향으로 이동하면서 스캐닝(scanning) 방식으로 증착이 수행되는 것이다. 여기서, 제1 차단 부재(161)와 제2 차단 부재(162)는 기판(400)과 동일한 속도로 화살표 A 방향으로 이동하게 된다. 즉, 기판(400)에 대한 차단 부재(161)(162)의 상대적인 위치는 고정되어 있으며, 기판(400)의 제1 비성막 영역(401)의 하방에는 항상 제1 차단 부재(161)가 위치하고, 기판(400)의 제2 비성막 영역(402)의 하방에는 항상 제2 차단 부재(162)가 위치하게 되는 것이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 기판(400)이 화살표 A 방향으로 일정 정도 이동하여 기판(400)의 제1 비성막 영역(401)이 증착원(110)과 마주보도록 위치한 상태에서, 제1 차단 부재(161)가 차단판 어셈블리(130)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이에 배치되어, 증착원(110)으로부터 증발된 증착 물질이 제1 비성막 영역(401)에 증착되는 것을 막아준다.
그리고, 도 5c에 도시된 바와 같이, 기판(400)이 화살표 A 방향으로 더 이동하여 기판(400)의 제2 비성막 영역(402)이 증착원(110)과 마주보도록 위치한 상태에서는, 제2 차단 부재(162)가 차단판 어셈블리(130)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이에 배치되어, 증착원(110)으로부터 증발된 증착 물질이 제2 비성막 영역(402)에 증착되는 것을 막아준다.
이와 같은 차단 부재(161)(162)에 의해서 기판(400)의 비성막 영역(401)(402)이 가려짐으로써, 별도의 구조물 없이도 간편하게 기판(400)의 비성막 영역(401)(402)에 유기물이 증착되는 것이 방지되는 효과를 얻을 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시예의 일 변형예에 따른 박막 증착 장치(100)의 차단 부재(161)(162)를 이용한 박막 증착 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제1 실시예의 일 변형예에 관한 박막 증착 장치를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 일 변형예에 관한 박막 증착 장치는 기판(400)의 가장자리부와 대응하도록 차단 부재(161)(162)를 더 구비하여, 기판(400)의 비성막 영역에 유기물이 증착되는 현상을 방지하는 것을 일 특징으로 한다. 이때, 제1 차단 부재(161)와 제2 차단 부재(162)가 서로에 대하여 독립적으로 이동할 수 있도록 구비되는 동시에, 차단 부재(161)(162)는 기판(400)에 대하여 서로 독립적으로 이동할 수 있도록 구비된다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
챔버(미도시) 내의 공간은 한정되어 있기 때문에, 챔버 내에서 차단 부재가 차지하는 공간이 최소가 될수록 챔버 내 공간 활용도의 측면에서 유리하다. 이 경우, 기판(400)의 제1 비성막 영역(401)을 가려주는 제1 차단 부재(161)와 기판(400)의 제2 비성막 영역(402)을 가려주는 제2 차단 부재(162)의 기판(400)에 대한 상대적인 위치가 고정되어 있다면, 그만큼 차단 부재가 챔버 내의 공간을 많이 차지하게 된다.
따라서, 챔버 내에서 차단 부재가 차지하는 공간이 최소가 되도록 하기 위하여, 도 6a 및 도 6d에 도시된 바와 같이, 기판(400)에 박막이 증착되고 있지 아니할 때에는, 제1 차단 부재(161)와 제2 차단 부재(162)가 서로 겹쳐서 위치하게 된다. 즉, 기판(400)의 아래쪽, 상세하게는 증착원(110)과 마주보는 기판(400)의 하부 면의 아래쪽에는 차단 부재(161)(162)가 서로 겹쳐진 형태로 배치된다.
반면, 도 6b에 도시된 바와 같이, 기판(400)의 제1 비성막 영역(401)이 증착원(110) 상부를 통과하고 있는 동안에는 제1 차단 부재(161)가 기판(400)의 제1 비성막 영역(401)을 따라 기판(400)과 같은 속도로 이동하면서, 증착원(110)으로부터 증발된 증착 물질이 제1 비성막 영역(401)에 증착되는 것을 막아준다. 또한, 도 6c에 도시된 바와 같이, 기판(400)의 제2 비성막 영역(402)이 증착원(110) 상부를 통과하고 있는 동안에는 제2 차단 부재(162)가 기판(400)의 제2 비성막 영역(402)을 따라 기판(400)과 동일한 속도로 이동하면서, 증착원(110)으로부터 증발된 증착 물질이 제2 비성막 영역(402)에 증착되는 것을 막아준다. 즉, 제1 차단 부재(161)와 제2 차단 부재(162)의 서로에 대한 상대적인 위치가 연속적으로 변화하며, 동시에 제1 차단 부재(161) 및 제2 차단 부재(162)와 기판(400) 사이의 상대적인 위치 또한 연속적으로 변화하게 되는 것이다.
이때, 제1 차단 부재(161)와 제2 차단 부재(162)의 단면은, 대략 "∪"자 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 증착원(110)에서 방출된 증착 물질이 차단 부재(161)(162)의 정면으로 입사하여 차단 부재(161)(162)에 충돌할 수도 있지만, 차단 부재(161)(162)의 측면으로부터 입사할 수도 있기 때문이다. 따라서, 비성막 영역에 증착이 이루어지지 않도록 하기 위해서는 차단 부재(161)(162)의 측면으로부터 입사하는 증착 물질까지 막을 수 있도록 차단 부재(161)(162)의 단면이 대략 "∪"자 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
다만, 상술한 바와 같이, 챔버 내에서 차단 부재가 차지하는 공간이 최소가 되도록 하기 위하여, 제1 차단 부재(161)와 제2 차단 부재(162) 중 어느 하나는 일 측면이 개방되도록 형성될 수 있다. 즉, 도 6a 내지 도 6d에 도시된 바와 같이, 제1 차단 부재(161)는 대략 "∪"자 형상으로 형성되고, 제2 차단 부재(162)는 일 측면이 개방되도록 대략 "L"자 형상으로 형성될 수 있다. 이와 같은 제1 차단 부재(161)와 제2 차단 부재(162)의 구성에 의하여, 기판(400)에 박막이 증착되고 있지 아니할 때에는, 제1 차단 부재(161)와 제2 차단 부재(162)가 서로 겹쳐서 위치하게 된다.
이와 같은 차단 부재(161)(162)에 의해서 기판(400)의 비성막 영역(401)(402)이 가려짐으로써, 별도의 구조물 없이도 간편하게 기판(400)의 비성막 영역(401)(402)에 유기물이 증착되는 것이 방지되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 차단 부재(161)(162)의 이동 경로가 짧아지고, 챔버 내의 공간 활용도가 높아지는 효과를 얻을 수 있다.
(제2 실시예)
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7에 도시된 실시예에 관한 박막 증착 장치(500)는 증착원(510), 증착원 노즐부(520), 제1 차단판 어셈블리(530), 제2 차단판 어셈블리(540), 패터닝 슬릿 시트(550) 및 차단 부재(561)(562)를 포함한다.
여기서, 도 7에는 설명의 편의를 위해 챔버를 도시하지 않았지만, 도 7의 모든 구성은 적절한 진공도가 유지되는 챔버 내에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 증착 물질의 직진성을 확보하기 위함이다.
이러한 챔버(미도시) 내에는 피 증착체인 기판(400)이 배치된다. 그리고, 챔버(미도시) 내에서 기판(400)과 대향하는 측에는, 증착 물질(515)이 수납 및 가열되는 증착원(510)이 배치된다.
증착원(510) 및 패터닝 슬릿 시트(550)의 상세한 구성은 전술한 도 1에 따른 실시예와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다. 그리고 상기 제1 차단판 어셈블리(530)는 도 1에 따른 실시예의 차단판 어셈블리와 동일하므로 역시 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에서는 제1 차단판 어셈블리(530)의 일 측에 제2 차단판 어셈블리(540)가 구비된다. 상기 제2 차단판 어셈블리(540)는 복수 개의 제2 차단판(541)들과, 제2 차단판(541)들 외측에 구비되는 제2 차단판 프레임(542)을 포함한다.
상기 복수 개의 제2 차단판(541)들은 X축 방향을 따라서 서로 나란하게 구비될 수 있다. 그리고, 상기 복수 개의 제2 차단판(541)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 제2 차단판(541)은 도면에서 보았을 때 YZ평면과 나란하도록, 다시 말하면 X축 방향에 수직이 되도록 형성된다.
이와 같이 배치된 복수 개의 제1 차단판(531) 및 제2 차단판(541)들은 증착원 노즐부(520)과 패터닝 슬릿 시트(550) 사이의 공간을 구획하는 역할을 수행한다. 즉, 상기 제1 차단판(531) 및 제2 차단판(541)에 의하여, 증착 물질이 분사되는 각각의 증착원 노즐(521) 별로 증착 공간이 분리되는 것을 일 특징으로 한다.
여기서, 각각의 제2 차단판(541)들은 각각의 제1 차단판(531)들과 일대일 대응하도록 배치될 수 있다. 다시 말하면, 각각의 제2 차단판(541)들은 각각의 제1 차단판(531)들과 얼라인(align) 되어 서로 나란하게 배치될 수 있다. 즉, 서로 대응하는 제1 차단판(531)과 제2 차단판(541)은 서로 동일한 평면상에 위치하게 되는 것이다. 도면에는, 제1 차단판(531)의 길이와 제2 차단판(541)의 X축 방향의 폭이 동일한 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 패터닝 슬릿(551)과의 정밀한 얼라인(align)이 요구되는 제2 차단판(541)은 상대적으로 얇게 형성되는 반면, 정밀한 얼라인이 요구되지 않는 제1 차단판(531)은 상대적으로 두껍게 형성되어, 그 제조가 용이하도록 하는 것도 가능하다 할 것이다.
이상 설명한 바와 같은 박막 증착 장치(500)는 기판(400)과 함께 이동하며 기판(400)의 비성막 영역(401)(402)을 가리도록 배치되는 차단 부재(561)(562)를 더 구비하여, 기판(400)의 비성막 영역(401)(402)에 유기물이 증착되는 현상을 방지하는 역할을 수행한다. 이와 같은 차단 부재(561)(562)는 도 5에 따른 실시예 및 도 6에 따른 실시예의 변형예의 차단 부재와 동일하므로 역시 상세한 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 증착 장치를 이용하여 제조된 액티브 매트릭스형 유기 발광 디스플레이 장치의 단면을 도시한 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 글라스재 또는 플라스틱재의 기판(50)상에 버퍼층(51)이 형성되어 있고, 이 위에 박막 트랜지스터(TFT)와, 유기 전계 발광 소자(OLED)가 형성된다.
기판(50)의 버퍼층(51) 상에 소정 패턴의 활성층(52)이 구비된다. 활성층(52)의 상부에는 게이트 절연막(53)이 구비되고, 게이트 절연막(53) 상부의 소정 영역에는 게이트 전극(54)이 형성된다. 게이트 전극(54)은 박막 트랜지스터 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결되어 있다. 게이트 전극(54)의 상부로는 층간 절연막(55)이 형성되고, 컨택 홀을 통해 소스/드레인 전극(56)(57)이 각각 활성층(52)의 소스/드레인 영역(52b)(52c)에 접하도록 형성된다. 소스/드레인 전극(56)(57) 상부로는 SiO2, SiNx 등으로 이루어진 패시베이션막(58)이 형성되고, 패시베이션막(58)의 상부에는 아크릴(acryl), 폴리 이미드(polyimide), BCB(Benzocyclobutene) 등의 유기물질로 평탄화막(59)이 형성되어 있다. 평탄화막(59)의 상부에 유기 전계 발광 소자(OLED)의 애노드 전극이 되는 화소 전극(61)이 형성되고, 이를 덮도록 유기물로 화소 정의막(Pixel Define Layer: 60)이 형성된다. 화소 정의막(60)에 소정의 개구를 형성한 후, 화소 정의막(60)의 상부 및 개구가 형성되어 외부로 노출된 화소 전극(61)의 상부에 유기막(62)을 형성한다. 유기막(62)은 발광층을 포함한 것이 된다. 본 발명은 반드시 이와 같은 구조로 한정되는 것은 아니며, 다양한 유기 발광 디스플레이 장치의 구조가 그대로 적용될 수 있음은 물론이다.
유기 전계 발광 소자(OLED)는 전류의 흐름에 따라 적, 녹, 청색의 빛을 발광하여 소정의 화상 정보를 표시하는 것으로, 박막 트랜지스터의 드레인 전극(56)에 연결되어 이로부터 플러스 전원을 공급받는 화소 전극(61)과, 전체 화소를 덮도록 구비되어 마이너스 전원을 공급하는 대향 전극(63), 및 이들 화소 전극(61)과 대향 전극(63)의 사이에 배치되어 발광하는 유기막(62)으로 구성된다.
화소 전극(61)과 대향 전극(63)은 유기막(62)에 의해 서로 절연되어 있으며, 유기막(62)에 서로 다른 극성의 전압을 가해 유기막(62)에서 발광이 이뤄지도록 한다.
유기막(62)은 저분자 또는 고분자 유기막이 사용될 수 있는 데, 저분자 유기막을 사용할 경우 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 발광층(EML: Emission Layer), 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있으며, 사용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다. 이들 저분자 유기막은 진공증착의 방법으로 형성된다.
고분자 유기막의 경우에는 대개 홀 수송층(HTL) 및 발광층(EML)으로 구비된 구조를 가질 수 있으며, 이때, 홀 수송층으로 PEDOT를 사용하고, 발광층으로 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 유기물질을 사용하며, 이를 스크린 인쇄나 잉크젯 인쇄방법 등으로 형성할 수 있다.
이와 같은 유기막은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 실시예들이 적용될 수 있음은 물론이다.
화소 전극(61)은 애노드 전극의 기능을 하고, 대향 전극(63)은 캐소드 전극의 기능을 하는 데, 물론, 이들 화소 전극(61)과 대향 전극(63)의 극성은 반대로 되어도 무방하다.
화소 전극(61)은 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는 데, 투명전극으로 사용될 때에는 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3로 구비될 수 있고, 반사형 전극으로 사용될 때에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, 및 이들의 화합물 등으로 반사막을 형성한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3를 형성할 수 있다.
한편, 대향 전극(63)도 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는 데, 투명전극으로 사용될 때에는 대향 전극(63)이 캐소드 전극으로 사용되므로, 일함수가 작은 금속 즉, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg, 및 이들의 화합물이 유기막(62)의 방향을 향하도록 증착한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 보조 전극층이나 버스 전극 라인을 형성할 수 있다. 그리고, 반사형 전극으로 사용될 때에는 위 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg, 및 이들의 화합물을 전면 증착하여 형성한다.
이와 같은 유기 발광 디스플레이 장치에서, 발광층을 포함하는 유기막(62) 등은 상술한 박막 증착 장치(도 1의 100 참조)에 의해서 형성될 수 있다. 본 발명은 이 외에도, 유기 TFT의 유기막 또는 무기막 등의 증착에도 사용할 수 있으며, 기타, 다양한 소재의 성막 공정에 적용 가능하다.
(제3 실시예)
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 10은 도 9의 박막 증착 장치의 개략적인 측면도이고, 도 11은 도 9의 박막 증착 장치의 개략적인 평면도이다.
도 9, 도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 관한 박막 증착 장치(900)는 증착원(910), 증착원 노즐부(920), 패터닝 슬릿 시트(950) 및 차단 부재(961)(962)를 포함한다.
여기서, 도 9, 도 10 및 도 11에는 설명의 편의를 위해 챔버를 도시하지 않았지만, 도 9 내지 도 11의 모든 구성은 적절한 진공도가 유지되는 챔버 내에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 증착 물질의 직진성을 확보하기 위함이다.
상세히, 증착원(910)에서 방출된 증착 물질(915)이 증착원 노즐부(920) 및 패터닝 슬릿 시트(950)를 통과하여 기판(400)에 원하는 패턴으로 증착되게 하려면, 기본적으로 챔버(미도시) 내부는 FMM 증착 방법과 동일한 고진공 상태를 유지해야 한다. 또한 패터닝 슬릿 시트(950)의 온도가 증착원(910) 온도보다 충분히 낮아야(약 100°이하) 한다. 왜냐하면, 패터닝 슬릿 시트(950)의 온도가 충분히 낮아야만 온도에 의한 패터닝 슬릿 시트(950)의 열팽창 문제를 최소화할 수 있기 때문이다.
이러한 챔버(미도시) 내에는 피 증착체인 기판(400)이 배치된다. 상기 기판(400)은 평판 표시장치용 기판이 될 수 있는데, 다수의 평판 표시장치를 형성할 수 있는 마더 글라스(mother glass)와 같은 대면적 기판이 적용될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서는, 기판(400)이 박막 증착 장치(900)에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착이 진행되는 것을 일 특징으로 한다.
상세히, 기존 FMM 증착 방법에서는 FMM 크기가 기판 크기와 동일하게 형성되어야 한다. 따라서, 기판 사이즈가 증가할수록 FMM도 대형화되어야 하며, 이로 인해 FMM 제작이 용이하지 않고, FMM을 인장하여 정밀한 패턴으로 얼라인(align) 하기도 용이하지 않다는 문제점이 존재하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(900)는, 박막 증착 장치(900)와 기판(400)이 서로 상대적으로 이동하면서 증착이 이루어지는 것을 일 특징으로 한다. 다시 말하면, 박막 증착 장치(900)와 마주보도록 배치된 기판(400)이 Y축 방향을 따라 이동하면서 연속적으로 증착을 수행하게 된다. 즉, 기판(400)이 도 9의 화살표 A 방향으로 이동하면서 스캐닝(scanning) 방식으로 증착이 수행되는 것이다. 여기서, 도면에는 기판(400)이 챔버(미도시) 내에서 Y축 방향으로 이동하면서 증착이 이루어지는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 기판(400)은 고정되어 있고 박막 증착 장치(900) 자체가 Y축 방향으로 이동하면서 증착을 수행하는 것도 가능하다 할 것이다.
따라서, 본 발명의 박막 증착 장치(900)에서는 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 패터닝 슬릿 시트(950)를 만들 수 있다. 즉, 본 발명의 박막 증착 장치(900)의 경우, 기판(400)이 Y축 방향을 따라 이동하면서 연속적으로, 즉 스캐닝(scanning) 방식으로 증착을 수행하기 때문에, 패터닝 슬릿 시트(950)의 X축 방향 및 Y축 방향의 길이는 기판(400)의 길이보다 훨씬 작게 형성될 수 있는 것이다. 이와 같이, 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 패터닝 슬릿 시트(950)를 만들 수 있기 때문에, 본 발명의 패터닝 슬릿 시트(950)는 그 제조가 용이하다. 즉, 패터닝 슬릿 시트(950)의 에칭 작업이나, 그 이후의 정밀 인장 및 용접 작업, 이동 및 세정 작업 등 모든 공정에서, 작은 크기의 패터닝 슬릿 시트(950)가 FMM 증착 방법에 비해 유리하다. 또한, 이는 디스플레이 장치가 대형화될수록 더욱 유리하게 된다.
이와 같이, 박막 증착 장치(900)와 기판(400)이 서로 상대적으로 이동하면서 증착이 이루어지기 위해서는, 박막 증착 장치(900)와 기판(400)이 일정 정도 이격되는 것이 바람직하다. 이에 대하여는 뒤에서 상세히 기술하기로 한다.
한편, 챔버 내에서 상기 기판(400)과 대향하는 측에는, 증착 물질(915)이 수납 및 가열되는 증착원(910)이 배치된다. 상기 증착원(910) 내에 수납되어 있는 증착 물질(915)이 기화됨에 따라 기판(400)에 증착이 이루어진다.
상세히, 증착원(910)은 그 내부에 증착 물질(915)이 채워지는 도가니(911)와, 도가니(911)를 가열시켜 도가니(911) 내부에 채워진 증착 물질(915)을 도가니(911)의 일 측, 상세하게는 증착원 노즐부(920) 측으로 증발시키기 위한 히터(912)를 포함한다.
증착원(910)의 일 측, 상세하게는 증착원(910)에서 기판(400)을 향하는 측에는 증착원 노즐부(920)가 배치된다. 그리고, 증착원 노즐부(920)에는, Y축 방향 즉 기판(400)의 스캔 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(921)들이 형성된다. 여기서, 상기 복수 개의 증착원 노즐(921)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 증착원(910) 내에서 기화된 증착 물질(915)은 이와 같은 증착원 노즐부(920)를 통과하여 피 증착체인 기판(400) 쪽으로 향하게 되는 것이다. 이와 같이, 증착원 노즐부(920) 상에 Y축 방향 즉 기판(400)의 스캔 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(921)들이 형성할 경우, 패터닝 슬릿 시트(950)의 각각의 패터닝 슬릿(951)들을 통과하는 증착 물질에 의해 형성되는 패턴의 크기는 증착원 노즐(921) 하나의 크기에만 영향을 받으므로(즉, X축 방향으로는 증착원 노즐(921)이 하나만 존재하는 것에 다름 아니므로), 음영(shadow)이 발생하지 않게 된다. 또한, 다수 개의 증착원 노즐(921)들이 스캔 방향으로 존재하므로, 개별 증착원 노즐 간 플럭스(flux) 차이가 발생하여도 그 차이가 상쇄되어 증착 균일도가 일정하게 유지되는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 증착원(910)과 기판(400) 사이에는 패터닝 슬릿 시트(950) 및 프레임(955)이 더 구비된다. 프레임(955)은 대략 창문 틀과 같은 형태로 형성되며, 그 내측에 패터닝 슬릿 시트(950)가 결합된다. 그리고, 패터닝 슬릿 시트(950)에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 패터닝 슬릿(951)들이 형성된다. 증착원(910) 내에서 기화된 증착 물질(915)은 증착원 노즐부(920) 및 패터닝 슬릿 시트(950)를 통과하여 피 증착체인 기판(400) 쪽으로 향하게 되는 것이다. 이때, 상기 패터닝 슬릿 시트(950)는 종래의 파인 메탈 마스크(FMM) 특히 스트라이프 타입(stripe type)의 마스크의 제조 방법과 동일한 방법인 에칭을 통해 제작될 수 있다. 이때, 증착원 노즐(921)들의 총 개수보다 패터닝 슬릿(951)들의 총 개수가 더 많게 형성될 수 있다.
한편, 상술한 증착원(910) 및 이와 결합된 증착원 노즐부(920)과 패터닝 슬릿 시트(950)는 서로 일정 정도 이격되도록 형성될 수 있으며, 증착원(910) 및 이와 결합된 증착원 노즐부(920)와 패터닝 슬릿 시트(950)는 연결 부재(935)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 즉, 증착원(910), 증착원 노즐부(920) 및 패터닝 슬릿 시트(950)가 연결 부재(935)에 의해 연결되어 서로 일체로 형성될 수 있는 것이다. 여기서 연결 부재(935)들은 증착원 노즐(921)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 이동 경로를 가이드 할 수 있다. 도면에는 연결 부재(935)가 증착원(910), 증착원 노즐부(920) 및 패터닝 슬릿 시트(950)의 좌우 방향으로만 형성되어 증착 물질의 X축 방향만을 가이드 하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 도시의 편의를 위한 것으로, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 연결 부재(935)가 박스 형태의 밀폐형으로 형성되어 증착 물질의 X축 방향 및 Y축 방향 이동을 동시에 가이드 할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(900)는 기판(400)에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착을 수행하며, 이와 같이 박막 증착 장치(900)가 기판(400)에 대하여 상대적으로 이동하기 위해서 패터닝 슬릿 시트(950)는 기판(400)으로부터 일정 정도 이격되도록 형성된다.
상세히, 종래의 FMM 증착 방법에서는 기판에 음영(shadow)이 생기지 않도록 하기 위하여 기판에 마스크를 밀착시켜서 증착 공정을 진행하였다. 그러나, 이와 같이 기판에 마스크를 밀착시킬 경우, 기판과 마스크 간의 접촉에 의한 불량 문제가 발생한다는 문제점이 존재하였다. 또한, 마스크를 기판에 대하여 이동시킬 수 없기 때문에, 마스크가 기판과 동일한 크기로 형성되어야 한다. 따라서, 디스플레이 장치가 대형화됨에 따라 마스크의 크기도 커져야 하는데, 이와 같은 대형 마스크를 형성하는 것이 용이하지 아니하다는 문제점이 존재하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(900)에서는 패터닝 슬릿 시트(950)가 피 증착체인 기판(400)과 소정 간격을 두고 이격되도록 배치되도록 한다.
이와 같은 본 발명에 의해서 마스크를 기판보다 작게 형성한 후, 마스크를 기판에 대하여 이동시키면서 증착을 수행할 수 있게 됨으로써, 마스크 제작이 용이해지는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 기판과 마스크 간의 접촉에 의한 불량을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 공정에서 기판과 마스크를 밀착시키는 시간이 불필요해지기 때문에, 제조 속도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 증착 장치(900)는 기판(400)과 함께 이동하며 기판(400)의 비성막 영역(401)(402)을 가리도록 배치되는 차단 부재(961)(962)를 더 구비하여, 기판(400)의 비성막 영역(401)(402)에 유기물이 증착되는 현상을 방지하는 것을 일 특징으로 한다. 이에 대하여는 제1 실시예에서 상세히 설명하였는바, 본 실시예에서는 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
(제4 실시예)
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 박막 증착 장치를 나타내는 도면이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 박막 증착 장치는 증착원(910), 증착원 노즐부(920) 및 패터닝 슬릿 시트(950)를 포함한다. 여기서, 증착원(910)은 그 내부에 증착 물질(915)이 채워지는 도가니(911)와, 도가니(911)를 가열시켜 도가니(911) 내부에 채워진 증착 물질(915)을 증착원 노즐부(920) 측으로 증발시키기 위한 히터(912)를 포함한다. 한편, 증착원(910)의 일 측에는 증착원 노즐부(920)가 배치되고, 증착원 노즐부(920)에는 Y축 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(921)들이 형성된다. 한편, 증착원(910)과 기판(400) 사이에는 패터닝 슬릿 시트(950) 및 프레임(955)이 더 구비되고, 패터닝 슬릿 시트(950)에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 패터닝 슬릿(951)들이 형성된다. 그리고, 증착원(910) 및 증착원 노즐부(920)와 패터닝 슬릿 시트(950)는 연결 부재(935)에 의해서 결합된다.
본 실시예에서는, 증착원 노즐부(920)에 형성된 복수 개의 증착원 노즐(921)들이 소정 각도 틸트(tilt)되어 배치된다는 점에서 전술한 제3 실시예와 구별된다. 상세히, 증착원 노즐(921)은 두 열의 증착원 노즐(921a)(921b)들로 이루어질 수 있으며, 상기 두 열의 증착원 노즐(921a)(921b)들은 서로 교번하여 배치된다. 이때, 증착원 노즐(921a)(921b)들은 XZ 평면상에서 소정 각도 기울어지도록 틸트(tilt)되어 형성될 수 있다.
즉, 본 실시예에서는 증착원 노즐(921a)(921b)들이 소정 각도 틸트되어 배치되도록 한다. 여기서, 제1 열의 증착원 노즐(921a)들은 제2 열의 증착원 노즐(921b)들을 바라보도록 틸트되고, 제2 열의 증착원 노즐(921b)들은 제1 열의 증착원 노즐(921a)들을 바라보도록 틸트될 수 있다. 다시 말하면, 왼쪽 열에 배치된 증착원 노즐(921a)들은 패터닝 슬릿 시트(950)의 오른쪽 단부를 바라보도록 배치되고, 오른쪽 열에 배치된 증착원 노즐(921b)들은 패터닝 슬릿 시트(950)의 왼쪽 단부를 바라보도록 배치될 수 있는 것이다.
도 13은 본 발명에 따른 박막 증착 장치에서 증착원 노즐을 틸트시키지 아니하였을 때 기판에 증착된 증착막의 분포 형태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 14는 본 발명에 따른 박막 증착 장치에서 증착원 노즐을 틸트시켰을 때 기판에 증착된 증착막의 분포 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 13과 도 14를 비교하면, 증착원 노즐을 틸트시켰을 때 기판의 양단부에 성막되는 증착막의 두께가 상대적으로 증가하여 증착막의 균일도가 상승함을 알 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 기판의 중앙과 끝 부분에서의 성막 두께 차이가 감소하게 되어 전체적인 증착 물질의 두께가 균일하도록 증착량을 제어할 수 있으며, 나아가서는 재료 이용 효율이 증가하는 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 박막 증착 장치(900)는 기판(400)과 함께 이동하며 기판(400)의 비성막 영역(401)(402)을 가리도록 배치되는 차단 부재(961)(962)를 더 구비하여, 기판(400)의 비성막 영역(401)(402)에 유기물이 증착되는 현상을 방지하는 것을 일 특징으로 한다. 이에 대하여는 제1 실시예에서 상세히 설명하였는바, 본 실시예에서는 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 박막 증착 장치 110: 증착원
120: 증착원 노즐부 130: 차단판 어셈블리
131: 차단판 132: 차단판 프레임
150: 패터닝 슬릿 시트 155: 프레임
161: 제1 차단 부재 162: 제2 차단 부재
400: 기판

Claims (44)

  1. 기판상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 장치에 있어서,
    증착 물질을 방사하는 증착원;
    상기 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 증착원 노즐들이 형성되는 증착원 노즐부;
    상기 증착원 노즐부와 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 패터닝 슬릿들이 형성되는 패터닝 슬릿 시트;
    상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이에 상기 제1 방향을 따라 배치되어, 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 복수 개의 차단판들을 구비하는 차단판 어셈블리; 및
    상기 기판과 상기 증착원 사이에 배치되는 차단 부재;를 포함하고,
    상기 박막 증착 장치는 상기 기판과 소정 정도 이격되도록 형성되고,
    상기 기판은 상기 박막 증착 장치에 대하여 상대적으로 이동가능하도록 형성되며,
    상기 차단 부재는 상기 기판의 적어도 일부를 가리도록 상기 기판과 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단 부재는 상기 기판의 비성막 영역을 가리도록 구비되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단 부재는 상기 기판의 테두리 영역을 가리도록 구비되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단 부재는 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간에서 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단 부재는, 상기 기판의 일 단부의 제1 비성막 영역을 가리도록 배치된 제1 차단 부재와, 상기 기판의 타 단부의 제2 비성막 영역을 가리도록 배치된 제2 차단 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재는 각각 평판 플레이트 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 차단 부재는 상기 제1 비성막 영역의 직하방에 위치하고, 상기 제2 차단 부재는 상기 제2 비성막 영역의 직하방에 위치하도록, 상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재가 상기 기판과 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 차단 부재와 상기 제2 차단 부재는 상기 기판과 동일한 속도로 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판에 대한 상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재의 상대적인 위치가 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재의 단면은 "∪" 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재 중 어느 하나의 단면은 "∪" 형상으로 형성되고, 다른 하나의 단면은 "L" 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판에 증착이 이루어지지 아니하는 동안, 상기 제1 차단 부재와 상기 제2 차단 부재는 서로 중첩하여 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  13. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 차단 부재는 상기 제1 비성막 영역이 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 제1 비성막 영역을 가리고, 상기 제2 차단 부재는 상기 제2 비성막 영역이 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 제2 비성막 영역을 가리도록, 상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재가 상기 기판과 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 비성막 영역이 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 제1 차단 부재는 상기 기판과 동일한 속도로 이동하고,
    상기 제2 비성막 영역이 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 제2 차단 부재는 상기 기판과 동일한 속도로 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 비성막 영역이 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 기판에 대한 상기 제1 차단 부재의 상대적인 위치가 일정하게 유지되고,
    상기 제2 비성막 영역이 상기 차단판 어셈블리와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 기판에 대한 상기 제2 차단 부재의 상대적인 위치가 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막 증착 장치의 상기 패터닝 슬릿 시트는 상기 기판보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 차단판들 각각은 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향을 따라 연장되도록 형성된 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단판 어셈블리는, 복수 개의 제1 차단판들을 구비하는 제1 차단판 어셈블리와, 복수 개의 제2 차단판들을 구비하는 제2 차단판 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 상기 박막 증착 장치에 대하여 상대적으로 이동하면서, 상기 기판상에 상기 각 박막 증착 장치들의 각 증착 물질들이 연속적으로 증착되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막 증착 장치와 상기 기판은, 상기 기판에서 상기 증착 물질이 증착되는 면과 평행한 면을 따라, 어느 일 측이 타 측에 대하여 상대적으로 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  21. 기판상에 박막을 형성하기 위해 챔버 내에 구비되는 박막 증착 장치에 있어서,
    상기 챔버 내의 일 측에 형성되며, 증착 물질을 방사하는 증착원;
    상기 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 증착원 노즐들이 형성되는 증착원 노즐부;
    상기 챔버 내에 상기 증착원 및 상기 증착원 노즐부와 서로 마주보도록 형성되고, 상기 제1 방향에 대해 수직인 제2 방향을 따라 복수 개의 패터닝 슬릿들이 형성되는 패터닝 슬릿 시트; 및
    상기 기판과 상기 증착원 사이에 배치되는 차단 부재;를 포함하고,
    상기 기판이 상기 박막 증착 장치에 대하여 상기 제1 방향을 따라 이동하면서 증착이 수행되고,
    상기 증착원, 상기 증착원 노즐부 및 상기 패터닝 슬릿 시트는 일체로 형성되고,
    상기 차단 부재는 상기 기판의 적어도 일부를 가리도록 상기 기판과 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 차단 부재는 상기 기판의 비성막 영역을 가리도록 구비되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 차단 부재는 상기 기판의 테두리 영역을 가리도록 구비되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 차단 부재는 상기 증착원과 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간에서 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 차단 부재는, 상기 기판의 일 단부의 제1 비성막 영역을 가리도록 배치된 제1 차단 부재와, 상기 기판의 타 단부의 제2 비성막 영역을 가리도록 배치된 제2 차단 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재는 각각 평판 플레이트 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 제1 차단 부재는 상기 제1 비성막 영역의 직하방에 위치하고, 상기 제2 차단 부재는 상기 제2 비성막 영역의 직하방에 위치하도록, 상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재가 상기 기판과 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제1 차단 부재와 상기 제2 차단 부재는 상기 기판과 동일한 속도로 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 기판에 대한 상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재의 상대적인 위치가 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  30. 제 25 항에 있어서,
    상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재의 단면은 "∪" 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  31. 제 25 항에 있어서,
    상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재 중 어느 하나의 단면은 "∪" 형상으로 형성되고, 다른 하나의 단면은 "L" 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 기판에 증착이 이루어지지 아니하는 동안, 상기 제1 차단 부재와 상기 제2 차단 부재는 서로 중첩하여 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  33. 제 25 항에 있어서,
    상기 제1 차단 부재는 상기 제1 비성막 영역이 상기 증착원과 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 제1 비성막 영역을 가리고, 상기 제2 차단 부재는 상기 제2 비성막 영역이 상기 증착원과 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 제2 비성막 영역을 가리도록, 상기 제1 차단 부재 및 상기 제2 차단 부재가 상기 기판과 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 제1 비성막 영역이 상기 증착원과 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 제1 차단 부재는 상기 기판과 동일한 속도로 이동하고,
    상기 제2 비성막 영역이 상기 증착원과 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 제2 차단 부재는 상기 기판과 동일한 속도로 이동하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 제1 비성막 영역이 상기 증착원과 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 기판에 대한 상기 제1 차단 부재의 상대적인 위치가 일정하게 유지되고,
    상기 제2 비성막 영역이 상기 증착원과 상기 패터닝 슬릿 시트 사이를 지나는 동안 상기 기판에 대한 상기 제2 차단 부재의 상대적인 위치가 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  36. 제 21 항에 있어서,
    상기 증착원 및 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트는 연결 부재에 의해 결합되어 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 연결 부재는 상기 증착 물질의 이동 경로를 가이드 하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  38. 제 36 항에 있어서,
    상기 연결 부재는 상기 증착원 및 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 외부로부터 밀폐하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  39. 제 21 항에 있어서,
    상기 박막 증착 장치는 상기 기판과 소정 정도 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  40. 제 21 항에 있어서,
    상기 기판이 상기 박막 증착 장치에 대하여 상기 제1 방향을 따라 이동하면서, 상기 기판상에 상기 증착 물질이 연속적으로 증착되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  41. 제 21 항에 있어서,
    상기 박막 증착 장치의 상기 패터닝 슬릿 시트는 상기 기판보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  42. 제 21 항에 있어서,
    상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 각각에 대해 수직인 제3 방향에 있어서,
    상기 복수 개의 증착원 노즐들은 상기 제3 방향과 평행하지 아니하도록 상기 제3 방향에 대해 틸트되어 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 복수 개의 증착원 노즐들은 상기 제1 방향을 따라 형성된 두 열(列)의 증착원 노즐들을 포함하며, 상기 두 열(列)의 증착원 노즐들은 서로 마주보는 방향으로 틸트되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  44. 제 42 항에 있어서,
    상기 복수 개의 증착원 노즐들은 상기 제1 방향을 따라 형성된 두 열(列)의 증착원 노즐들을 포함하며,
    상기 두 열(列)의 증착원 노즐들 중 제1 측에 배치된 증착원 노즐들은 패터닝 슬릿 시트의 제2 측 단부를 바라보도록 배치되고,
    상기 두 열(列)의 증착원 노즐들 중 제2 측에 배치된 증착원 노즐들은 패터닝 슬릿 시트의 제1 측 단부를 바라보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
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