KR101252756B1 - 복수의 증발특성을 갖는 점증발원의 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 점증발원을 이용하여 넓은 면적을 갖는 차세대 디스플레이인 OLED(Organic Light Emitting Diode) 소자에 균일하게 박막을 증착시킬 수 있도록 함에 있어서, 점증발원의 운동방향과 방사특성을 달리하여 넓은 면적의 유기박박 증착이 균일하게 이루어지도록 하는 복수의 증발특성을 갖는 점증발원의 노즐에 관한 것이다.
본 발명은 다수의 점증발원이 일체로 형성된 선형 증발원에 있어서, 점증발에서 가열되어 증발되는 유기재료가 점증발원의 입구 노즐에서 사방으로 동일 각도로 방사되지 않고, 증발원의 스캔 방향에 대하여 직각의 방향으로 방사가 이루어지도록 점증발원의 노즐을 형성시킴으로써 이루어지게 된다.

Description

복수의 증발특성을 갖는 점증발원의 노즐{Nozzle of point source}

본 발명은 다수의 점증발원을 이용하여 넓은 면적을 갖는 차세대 디스플레이인 OLED(Organic Light Emitting Diode) 소자에 균일하게 박막을 증착시킬 수 있도록 함에 있어서, 점증발원의 운동방향과 방사특성을 달리하여 넓은 면적의 유기박막 증착이 균일하게 이루어지도록 하는 복수의 증발특성을 갖는 점증발원의 노즐에 관한 것이다.

OLED(Organic Light Emitting Diode) 소자는 자발 발광형 표시 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어서 차세대 표시소자로써 주목받고 있으며, 일반적인 OLED(Organic Light Emitting Diode) 소자는 기판 상부에 소정패턴의 양극층이 형성되어 있고 이 양극층 상부에는 홀 수송층, 발광층, 전자 수송층이 순차적으로 형성되고, 상기 전자 수송층의 상면에는 상기 양극층과 직교하는 방향으로 소정 패턴의 음극층이 형성되어 있게 되고, 상기 홀 수송층, 발광층 및 전자 수송층은 유기 화합물로 이루어진 유기박막들이다.

대형 OLED(Organic Light Emitting Diode) 소자의 넓은 면적에 대한 유기박막의 균일한 두께를 갖는 유기박막을 증착하기 위해서는 증착원의 온도관리가 중요하고, 이를 위해서 점증발원을 사용하는 경우 증발원과 기판 사이의 거리가 멀고 많은 재료를 소모하는 한편 넓은 방사 특성(n 값이 작음)의 요인으로 인하여 점증발원을 사용하기가 쉽지 않고, 또한 선형 증발원(liner cell source)을 사용하는 경우에는 유기재료의 가열을 위한 히터선이 증발원의 외부에 위치하여 증발원의 균일한 온도제가 쉽지 않아 균일도의 유기박막 생성이 쉽지 않은 것이었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 다수의 점증발원을 조합한 선형 증발원을 사용함으로써 점증발원과 선형 증발원을 단독으로 사용할 때 발생하는 문제를 해결하고 있으나, 이러한 점증발원 일체형 선형 증발원의 경우 점증발원이 조합된 방향과 점증발원의 스캔 방향으로의 방사특성이 동일하여 균일한 유기박막의 형성이 쉽지 않은 문제와 함께 유기재료의 소비도 많은 것이었다.

일본국 특허공개 2007-123285호(2007.05.17 공개) 대한민국 특허등록 10-0758694호(2007.09.07 등록) 대한민국 특허등록 10-0473485호(2005.02.17 등록)

본 발명은 점증발원 일체형 선형 증발원에서 점증발원의 유기재료 방사가 사방으로 동일 각도를 갖도록 하는 경우 증발원의 스캔 방향으로의 방사 특성이 동일하여 균일한 유기박막의 형성이 쉽지 않고, 유기재료의 낭비가 이루어지는 문제를 해결하는 것이다.

본 발명은 L. Holland, W. Steckelmacher (1952), H. A. MacLeod (1969) 등의 실험 및 관찰로부터 진공 증착 공정에서 점증발원의 증발 현상은 cosine 함수의 n제곱으로 도 1과 같이 표현할 수 있음이 알려져 있으며, 상기 연구의 결과로 증발원으로부터 방사 각도에 대한 증발 입자의 방향에 따른 입자분포는 고체각(solid angle, α)에 대하여 다음 식과 같이 표현될 수 있음을 알 수 있다.

상기 된 식에 의거 본 발명은 증발 입자의 분포는 고체각에 종속되어 증발원의 중심을 기준으로 축대칭 볼록 형상(symmetric lobe-shaped)을 갖는 증발 입자 분포가 형성되며, n값이 증가할수록 증발 입자의 분포 특성이 증발원 중심으로 집중됨을 확인할 수 있는 것을 이용하는 것이다.

본 발명은 다수의 점증발원이 일체로 형성된 선형 증발원에 있어서, 점증발에서 가열되어 증발되는 유기재료가 점증발원의 입구 노즐에서 사방으로 동일 각도로 방사되지 않고, 증발원의 스캔 방향에 대하여 직각의 방향으로 방사가 이루어지도록 노즐의 형태를 긴 쪽과 짧은 쪽으로 다르게 비대칭 구조로 하여 스캔방향과 스캔의 수직 방향으로 방사되는 특성을 다르게 점증발원의 노즐을 형성시킴으로써 이루어지는 것으로, 노즐에서의 방사가 다른 각도로 이루어지되 스캔되는 방향과 직각인 방향으로 방사가 이루어지게 한다.

본 발명은 점증발원의 노즐에 관한 것으로, 노즐캡의 벤추리관 형태로 하되 상부 양쪽으로 슬롯을 형성시키거나, 하부가 원통형을 갖고 상부는 점차 1자 형태로 가늘어지도록 하거나, 소형의 원통형 노즐을 일렬로 배치하거나, 상측으로 1자형의 구멍을 형성함으로써 이루어지게 된다.

본 발명은 다수의 점증발원을 결합한 일체형 선형 증발원에 있어서, 점증발원에서 노즐의 형태를 긴 쪽과 짧은 쪽으로 다르게 비대칭 구조로 하여 증발되는 유기재료가 전후 좌우 방향으로 방사특성을 다르게 하되 증발원이 스캔되는 방향으로의 방사량보다 스캔되는 방향의 직각 방향으로의 방사량이 크게 하여 넓은 면적의 기판에 균일한 증착이 이루어지도록 하는 것이다.

도 1은 기존 증발원의 사용상태 단면도
도 2는 본 발명의 노즐캡 평면도
도 3은 도 5의 A-A선 단면도
도 4는 도 5의 B-B선 단면도
도 5는 본 발명의 노즐캡 사용상태 단면도
도 6은 본 발명의 노즐캡 실시예 사시도
도 7은 본 발명의 노즐캡 실시예 사용상태 단면도
도 8은 본 발명의 노즐캡 다른 실시예 평면도
도 9는 본 발명의 노즐캡 다른 실시예 사용상태 단면도
도 10은 본 발명의 노즐캡 또 다른 실시예 평면도
도 11은 본 발명의 노즐캡 또 다른 실시예 정단면도
도 12는 본 발명의 노즐캡 또 다른 실시예 사용상태 단면도
도 13은 본 발명의 선형 증발원 스캔 방향을 보인 평면도

본 발명은 진공챔버에서 유기재료를 증발시켜 기판에 증착시키되 다수의 점증발원을 일체로 설치한 선형 증발원을 스캔방식으로 이동시켜 증착이 이루어지도록 함에 있어서, 상기 점증발원의 상부에 방사특성을 달리하는 노즐을 설치함으로써 균일한 유기박막의 형성이 이루어지도록 하는 것으로, 기존과 같이 스캔 방향의 방사특성과 스캔방향의 직각 방향으로의 방사특성이 동일하게 하는 경우 나타나는 문제를 해결하는 것이다.

본 발명의 노즐은 점증발원의 상부를 덮어주되 유기재료의 증발이 이루어지도록 하는 것으로, 점증발원이 스캔되는 방향으로는 방사특성이 좁아 적은 량의 방사가 이루어지고, 점증발원이 스캔되는 방향과 직각 방향으로는 방사특성이 넓어 많은 량의 증발이 이루어지도록 함으로써 진공챔버의 내부에서 점증발원 일체형 선형 증발원을 스캔 방식으로 이동시켜 기판에 유기 박막이 형성되게 하는 경우 넓은 면적의 기판에 균일한 두께의 유기박막을 형성하는 것이다.

즉 본 발명은 노즐의 형태를 긴 쪽과 짧은 쪽으로 다르게 비대칭 구조로 하여 스캔방향과 스캔의 수직 방향으로 방사되는 특성을 다르게 하는 것이다.

본 발명의 노즐은 다양한 형태로 실시 가능한 것으로, 이하 본 발명을 첨부된 실시예 도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1과 같이 진공챔버(10)의 내부에 다수의 점증발원(20)을 설치하여 이루어지는 일체형 선형 증발원(30)을 스캔방식으로 구동시켜 기판(11)에 유기박막을 형성시킴에 있어서, 상기 점증발원(20)의 유기재료 방사가 이루어지는 노즐(50)에 관한 것으로, 노즐(50)을 다양한 구조로 제작하여 넓은 기판에 균일한 유기박막이 형성되게 하는 것이다.

본 발명은 도 2내지 도 5와 같이 점증발원(20)의 상부에 헤어 드라이기의 캡과 같은 형태의 노즐(60)을 씌워줄 수 있는 것으로, 본 발명의 노즐(60)은 하부가 원형을 이루어 점증발원(20)에 끼워지게 하고, 그 상측으로는 점점 외측으로 벌어지게 하되 길이 방향으로 길게 벌어지도록 하며, 상기 노즐(60)의 상측은 길이 방향으로 갸름한 상태에서 길이 방향으로 길게 장홈의 슬롯(61)이 형성되게 한다.

본 발명의 노즐(60)은 원통형의 점증발원(20)에 끼워지게 되나, 상측은 길이 방향으로 길게 하되 중앙으로 장홈 형태의 슬롯(61)을 형성시키는 것으로, 점증발원(20)에서 증발되는 유기재료는 상기 노즐(60)의 슬롯(61)을 통하여 방사되게 되나, 상기 슬롯(61)이 장홈의 길이 방향으로는 점증발원(20)의 직경보다 길게 형성되고, 장홈의 폭이 좁은 쪽에서는 점증발원(20)의 직경보다 짧게 형성되게 되어, 노즐(60)에서 방사되는 방사특성이 이원화 되므로, 슬롯(61)의 방향에 따라 유기재료의 방사량이 달라지게 된다.

즉, 본 발명은 점증발원(20)의 유기재료 증발이 노즐(60)의 슬롯(61)을 통하여 이루어지게 되나 슬롯(61)은 장홈 형태를 갖게 되어 노즐(60)에서 방사되는 유기재료의 방사특성이 슬롯(61)을 통하여 스캔방향으로 짧은 방사특성을 보이며, 스캔방향의 수직 방향으로 넓은 방사특성을 보이므로, 기판(11)이 넓더라도 균일한 두께로 유기재료를 증착시킬 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 노즐(60)은 하부가 원통형의 점증발원(20)에 끼워질 수 있도록 하되 그 상부를 오므려 길게 슬롯(61)을 형성시킨 것으로, 마치 헤어드라이어의 캡과 같은 형태를 갖게 되고, 이로 인하여 방사량이 방향에 따라 달리하게 된다.

본 발명은 도 6및 도 7 같이 점증발원(20)의 상부에 원통형의 노즐(70)을 씌워주되 상기 노즐(70)의 상부에는 적은 크기의 원형 슬롯(71)을 일렬로 다수 개를 형성시키는 것으로, 원형 슬롯(71)이 길게 형성되는 방향은 선형 증발원(30)이 스캔되는 방향과 직각의 방향을 갖도록 한다.

본 발명의 노즐(70)은 원통형의 점증발원(20)에 끼워지게 되나, 상측은 길이 적은 크기의 원형 슬롯(71)을 일렬로 형성시키는 것으로, 점증발원(20)에서 증발되는 유기재료는 상기 노즐(70)에서 수 개의 원형 슬롯(71)을 통하여 방사되게 되고, 상기 원형 슬롯(71)이 일렬로 설치되는 방향이 증발원의 스캔 방향과 직각의 방향으로 길게 형성되게 되므로, 방향에 따라 유기재료의 방사량이 달라지게 된다.

즉, 본 발명은 점증발원(20)의 유기재료 증발이 노즐(70)의 원형슬롯(71)을 통하여 이루어지게 되나 원형 슬롯(71)은 일렬로 설치되게 되므로, 스캔 되는 방향으로 방사되는 유기재료의 량보다 증발원의 스캔 방향과 직각의 방향으로 방사되는 유기재료의 량이 많아, 증발원(20)을 스캔 방식으로 사용하는 경우 노즐(70)의 원형 슬롯(71)에서 방사되는 유기재료의 방사량이 스캔 방향에 따라 달라지게 되므로, 기판(11)이 넓더라도 균일한 두께로 유기재료를 증착시킬 수 있게 된다.

본 발명은 도 8및 도 9와 같이 점증발원(20)의 상부에 원통형의 노즐(80)을 씌워주되 상기 노즐(80)의 상부에는 장홈 형태의 슬롯(81)을 형성시키는 것이다.

본 발명의 노즐(80)은 원통형의 점증발원(20)에 끼워지게 되나, 상측은 장홈 형태의 슬롯(81)을 형성시키되 길이가 긴 쪽에서 내측으로 경사지게 형성시키는 것으로, 점증발원(20)에서 증발되는 유기재료는 상기 노즐(80)에서 슬롯(81)을 통하여 방사되게 되고, 상기 장홈 형태의 슬롯(81)은 길이가 긴 쪽과 짧은 쪽의 증발원(20) 방사특성을 다르게 하여 스캔 방향과 직각의 방향으로 길게 형성되게 되므로, 방향에 따라 유기재료의 방사량이 달라지게 된다.

즉, 본 발명은 점증발원(20)의 유기재료 증발이 노즐(80)의 슬롯(81)을 통하여 이루어지게 되나 상기 슬롯(81)은 길이가 긴 쪽에서 내측의 경사진 장홈 형태를 갖게 되고, 이러한 장홈 형태의 슬롯(81)의 길이 방향에 따라 증발되는 증발 특성이 달라지므로, 스캔 되는 방향으로 방사되는 유기재료의 량보다 증발원의 스캔 방향과 직각의 방향으로 방사되는 유기재료의 량이 많아, 증발원(20)을 스캔 방식으로 사용하는 경우 노즐(80)의 슬롯(81)에서 방사되는 유기재료의 방사량이 스캔 방향에 따라 달라지게 되므로, 기판(11)이 넓더라도 균일한 두께로 유기재료를 증착시킬 수 있으며, 슬롯(81)의 내측으로 경사진 부분에 의해 유기물질이 최대한 기판(11)으로 증착되게 한다

본 발명의 노즐(50)은 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이 벤추리관 형태를 갖도록 하여 점증발원(20)의 상부에 씌워지게 되고, 상기 노즐(50)의 구멍을 통하여 배출되는 유기재료의 증발은 노즐(50)의 중앙과 양쪽으로 형성된 슬롯(51)에 의하여 서로 다른 방사특성을 갖게 된다.

본 발명의 노즐(50)은 점증발원(20)과 같은 직경을 갖되 중간이 오목한 형태를 갖게 되고, 상측으로는 양쪽으로 슬롯(51)을 형성하게 되므로, 점증발원(20)에서 증발되는 유기재료는 상기 노즐(50)의 슬롯(51)과 중앙을 통하여 방사가 이루어지게 되고, 이때 노즐(50)의 형상에 따라 슬롯(51)이 형성된 방향으로 방사특성이 높아 보다 많은 량의 방사가 이루어지게 된다.

이때 일체형 선형 증발원(30)은 스캔 방식으로 이동하게 되므로, 슬롯(51)의 방향은 스캔되는 방향과 직각의 방향을 갖도록 한다.

본 발명에서 점증발원(20)의 노즐(50)은 벤추리관 형태를 갖게 되므로, 점증발원(20)에서 증발되는 유기재료는 통로가 좁은 곳에서 압력이 국부적으로 증가되고, 그에따라 평균자유행로(mean free pass)가 감소하여 유기재료 분자들 간의 많은 충돌이 발생하며, 그로 인하여 유기재료가 넓은 범위로 방사하게 된다.

노즐(50)의 슬롯(51)은 증발되는 유기재료의 증발이 이루어지게 되는 것으로, 기존에는 노즐(50)의 중앙에서 사방으로 동일한 방사량을 갖고 방사가 이루어졌으나, 본 발명에서는 벤추리 형태의 노즐(50)과, 상기 노즐(50)의 양쪽으로 형성된 슬롯(51)에 의해 유기재료의 방사 특성이 방향에 따라 달라지게 된다.

여기서 스캔 방식으로 일체형 선형 증발원(30)이 이동하게 되므로, 슬롯(51)의 방향이 스캔 이동방식과 직각의 방향을 향하도록 하면, 선형 증발원(30)의 스캔이 이루어질 때 스캔이 이루어지는 방향보다 스캔이 이루어지는 방향과 직각의 방향으로 많은 량의 유기재료 방사가 이루어지게 되므로, 기판(11)이 넓더라도 균일한 두께로 유기재료를 증착시킬 수 있게 된다.

10 : 진공챔버 11 : 기판
20 : 점증발원 30 : 선형 증발원
50,60,70,80 : 노즐 51,61,71,81 : 슬롯

Claims (4)

1. 다수 개의 점증발원(20)을 일체로 설치하는 선형 증발원(30)을 스캔 방식으로 구동시켜 기판(11)에 유기박막을 증착시킴에 있어서,
   상기 점증발원(20)의 상부에 노즐(60)을 씌워 증발하는 유기재료의 방사특성을 조절하되 상기 노즐(60)은 상부가 좁고 긴 장홈 형태를 갖는 비대칭 구조의 슬롯(61)을 형성하고,
   상기 슬롯(61)은 폭이 좁은 쪽에서는 점증발원(20)의 직경보다 짧게 형성하는 한편 상기 슬롯(61)의 폭이 넓은 쪽에서는 점증발원(20)의 직경보다 길게 형성하며,
   상기 노즐(60)의 방사특성이 좁은 슬롯(61)의 폭이 좁은 쪽이 점증발원(20)의 스캔방향으로 이동하며 스캔되게 하는 것을 점증발원의 노즐.
2. 삭제
3. 다수 개의 점증발원(20)을 일체로 설치하는 선형 증발원(30)을 스캔 방식으로 구동시켜 기판(11)에 유기박막을 증착시킴에 있어서,
   상기 점증발원(20)의 상부에 장홈 형태의 슬롯(81)이 형성된 노즐(80)을 씌워 증발하는 유기재료의 방사특성을 조절하고,
   상기 노즐(80)의 슬롯(81)은 길이가 긴 쪽에서 내측으로 경사지게 형성하며,
   상기 슬롯(81)의 장홈은 점증발원(20)이 스캔되는 방향과 직각의 방향을 갖는 쪽이 길게 방사특성을 갖게 하는 것을 특징으로 하는 복수의 증발특성을 갖는 점증발원의 노즐.
4. 다수 개의 점증발원(20)을 일체로 설치하는 선형 증발원(30)을 스캔 방식으로 구동시켜 기판(11)에 유기박막을 증착시킴에 있어서,
   상기 점증발원(20)의 상부에 노즐(50)을 씌워 증발하는 유기재료의 방사특성을 조절하되 상기 노즐(50)은 긴 쪽과 짧은 쪽으로 다르게 비대칭 구조의 벤추리관 형태를 갖고 증발원(20)에 씌워지고,
   상기 노즐(50)은 점증발원(20)과 같은 직경을 갖도록 하되 수직 방향으로 양쪽에서 슬롯(51)을 형성하며,
   상기 노즐(50)의 슬롯(51)은 점증발원(20)이 스캔되는 방향과 직각의 방향을 갖는 쪽으로 형성하는 것을 특징으로 하는 복수의 증발특성을 갖는 점증발원의 노즐.

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