KR101448044B1 - 증발원 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기물질을 수용하는 수용 영역과 유기물질이 증발되는 증발 영역의 공간 구조를 개선한 증발원 조립체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 증발원 조립체는 유기물질을 수용하는 통 형상으로 마련되며 상측으로는 증발된 유기물질이 배출되는 배출구가 형성된 도가니, 도가니에 배치되어 도가니의 내부에 수용된 유기물질이 증발되도록 열을 제공하는 히터부 및 도가니 내부에 유기물질이 증발되는 증발 영역에 배치되어 증발 영역의 공간을 증발 영역의 공간보다 작은 복수개의 국소 증발 영역의 공간으로 형성시키는 열평형부를 포함하며, 히터부에 의해 발생된 열은 증발 영역의 공간보다 작은 공간으로 형성된 복수개의 국소 증발 영역으로 평형하게 전달되는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 도가니 내부에서 증발되는 유기물질의 증발 영역을 증발 영역의 공간 보다 작은 복수의 국소 증발 영역의 공간으로 형성하는 열평형부를 배치하여 도가니 내부의 열평형을 구현할 수 있으므로, 유기물질의 증발을 균일하게 유지하여 기판 상에 균일한 성막 공정을 수행할 수 있다.

Description

증발원 조립체{ORGANIC MATERIAL SOURCE ASSEMBLY}
본 발명은 증발원 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 상에 증착되는 유기물질을 수용하고 가열에 의해 유기물질을 증발시키는 증발원 조립체에 관한 것이다.
최근 차세대 디스플레이 산업으로 각광 받고 있는 OLED는 기판 상에 유기물질을 증착한 후 전압을 가하여 발광하는 장치이다. 이러한 OLED의 제조 공정 중 가장 중요한 공정은 기판 상에 유기물질을 증착시키는 공정이다. OLED를 생산하는 OLED 증착장비는 유기물질을 수용하고 수용된 유기물질에 열을 가하여 증발된 유기물질을 기판 상에 증착시키는 증발원 조립체를 포함한다.
여기서, 증발원 조립체는 크게 구분하면 유기물질을 수용하는 도가니와 도가니에 열을 가하여 도가니에 수용된 유기물질을 증발시키는 가열체를 포함한다. 또한, 증발원 조립체는 증발된 유기물질을 분출하는 분출구 또는 노즐 들이 더 포함될 수 있다.
한편, 종래의 증발원 조립체는 "대한민국등록특허공보 제1097708호"인 "유기박막 증착용 도가니 장치"에 개시되어 있다. 선행문헌인 "유기박막 증착용 도가니 장치"에는 도가니 본체, 도가니 본체의 상부와 결합수단을 매개로 하여 분리 가능하게 결합하며 상면으로부터 하부로 돌출되고 증기 상태의 유기물을 외부로 분출시키는 분출구가 형성된 캡부 및 유기박막 증착용 유기물을 수용하는 저장 공간을 가지며 유기물과 화학적으로 반응하지 않는 재질로 마련된 튜브를 포함한 기술적 구성이 개시되어 있다. 이러한 선행문헌에 개시된 저장 공간에 수용된 유기물은 가열체로부터 제공된 열에 의해 증발되어 분출된다.
그런데, 상술한 선행문헌인 "유기박막 증착용 도가니 장치"에 개시된 유기물질의 저장 공간은 유기물질의 수용 영역과 증발 영역이 큰 단일의 공간을 가지고 있기 때문에 수용 영역과 증발 영역에서 가열체로부터 제공된 열의 불균형이 발생될 수 있으므로, 증발률 저하와 함께 일부 영역의 유기물질의 증발이 보다 빨리 이루어지는 문제점이 있다.
이렇게, 수용 영역과 증발 영역이 단일의 공간을 가짐에 따라 증발률 저하와 유기물질 증발 불균형이 발생하여 실질적으로 기판 상의 유기물 성막 두께의 불균형을 초래할 수 있는 문제점도 함께 발생할 수 있다.
대한민국등록특허공보 제1097708호: 유기박막 증착용 도가니 장치
본 발명의 목적은 유기물질을 수용하는 수용 영역과 유기물질이 증발되는 증발 영역의 공간 구조를 개선한 증발원 조립체를 제공하는 것이다.
상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 유기물질을 수용하는 통 형상으로 마련되며 상측으로는 증발된 유기물질이 배출되는 배출구가 형성된 도가니와, 상기 도가니에 배치되어 상기 도가니의 내부에 수용된 유기물질이 증발되도록 열을 제공하는 히터부와, 상기 도가니 내부에 유기물질이 증발되는 증발 영역에 배치되어 상기증발 영역의 공간을 상기 증발 영역의 공간보다 작은 복수개의 국소 증발 영역의 공간으로 형성시키는 열평형부를 포함하며, 상기 히터부에 의해 발생된 열은 상기 증발 영역의 공간보다 작은 공간으로 형성된 복수개의 상기 국소 증발 영역으로 평형하게 전달되는 것을 특징으로 하는 증발원 조립체에 의해 이루어진다.
여기서, 상기 열평형부는 상기 도가니의 중심의 바닥면으로부터 상기 배출구를 향해 기립 배치되는 지지폴과, 상기 지지폴의 자유단으로부터 상기 도가니의 내벽면을 향해 연장 형성되어, 상기 증발 영역을 복수의 상기 국소 증발 영역으로 형성하는 구획부를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 구획부에 의해 형성되는 복수의 국소 증발 영역은 상호 연통될 수 있다.
그리고, 상기 구획부는 상기 지지폴의 기립 방향에 대해 가로 방향으로 상기 지지폴로부터 상기 도가니의 내벽면을 향해 연장되는 원추 형상으로 마련되는 것이 바람직하다.
한편, 바람직하게 상기 구획부는 상기 지지폴의 기립 방향에 대해 가로 방향으로 상기 지지폴로부터 상기 도가니의 내벽면을 향해 연장되는 깔때기 형상으로 마련될 수 있다.
반면, 바람직하게 상기 구획부는 상기 지지폴의 기립 방향에 대해 가로 방향으로 상기 지지폴로부터 상기 도가니의 내벽면을 향해 연장되는 원판 형상으로 마련될 수 있다.
상기 히터부는 상기 도가니의 외부와 상기 열평형부의 내부 중 적어도 어느 하나에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 도가니의 상기 배출구 영역에 상기 열평형부의 기립 방향의 가로 방향으로 배치되며 증발된 유기물질을 분사하는 복수개의 분사구가 형성된 노즐유닛을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 노즐유닛은 상기 배출구에 연통되며 상기 배출구로부터 상기 열평형부의 기립 방향으로 연장되는 연결부와, 상기 연결부와 연통되고 상기 연결부의 외곽으로부터 상기 열평형부의 기립 방향의 가로 방향으로 연장되며 복수개의 상기 분사구가 일정 간격으로 형성된 공급부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 노즐유닛은 상기 연결부와 상기 공급부 중 적어도 어느 하나에 배치되어 열을 제공하는 노즐 히터를 더 포함할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 증발원 조립체는 도가니 내부에서 증발되는 유기물질의 증발 영역을 증발 영역의 공간보다 작은 복수의 국소 증발 영역으로 형성시키는 열평형부를 배치하여 도가니 내부의 열평형을 구현할 수 있고, 이에 따라 유기물질의 증발을 균일하게 유지하여 기판 상에 균일한 성막 공정을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 증발원 조립체의 단면 구성도,
도 2는 본 발명의 제2실시 예에 따른 증발원 조립체의 단면 구성도,
도 3은 본 발명의 제3실시 예에 따른 증발원 조립체의 단면 구성도,
도 4는 본 발명의 제4실시 예에 따른 증발원 조립체의 단면 구성도,
도 5는 본 발명의 제5실시 예에 따른 증발원 조립체의 단면 구성도이다.
이하, 본 발명의 제1 내지 제5실시 예에 따른 증발원 조립체에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
설명하기에 앞서, 본 발명의 제1 내지 제5실시 예에 따른 증발원 조립체의 구성 요소는 동일한 명칭에 대해 동일한 도면 부호로 기재하였음을 미리 밝혀둔다.
<제1 내지 제3실시 예>
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 증발원 조립체의 단면 구성도, 도 2는 본 발명의 제2실시 예에 따른 증발원 조립체의 단면 구성도, 그리고 도 3은 본 발명의 제3실시 예에 따른 증발원 조립체의 단면 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시 예에 따른 증발원 조립체(10)는 도가니(100), 히터부(300) 및 열평형부(500)를 포함한다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시 예에 따른 증발원 조립체(10)는 본 발명의 제1실시 예의 구성 요소와 함께 노즐유닛(700)을 더 포함한다. 더불어, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시 예에 따른 증발원 조립체(10)는 본 발명의 제1 및 제2실시 예의 구성 요소와 함께 추가적으로 노즐유닛(700)의 하위 구성 요소에 노즐 히터(780)를 더 포함한다.
도가니(100)는 통 형상으로 제작되며, 내부에 기판 상에 증착되는 유기물질(1)을 수용하는 수용 영역을 형성한다. 여기서, 도가니(100)의 수용 영역에 수용되는 유기물질(1)은 고체의 분말 형태로 수용된다. 도가니(100)는 원형의 통 형상 또는 사각형의 통 형상과 같은 다양한 단면 형상을 갖는 통 형상으로 제작된다. 본 발명의 일 실시 예로서, 도가니(100)는 몸체(120) 및 배출구(140)를 포함한다.
몸체(120)는 유기물질(1)이 수용하는 수용 영역과 히터부(300)의 가열에 의해 수용된 유기물질(1)이 증발되는 증발 영역을 형성한다. 몸체(120)는 통 형상으로 제작되고 열 전도율이 높은 알루미늄 합금과 같은 재질로 마련된다.
배출구(140)는 몸체(120) 내부에서 증발된 유기물질(1)이 배출된다. 배출구(140)는 몸체(120)의 상부에 형성된다. 실질적으로 배출구(140)를 통해 배출된 유기물질(1)은 기판에 증착된다.
히터부(300)는 도가니(100)의 몸체(120) 외부에 배치되어 도가니(100)의 몸체(120)에 유기물질(1)을 증발하기 위한 열을 제공한다. 히터부(300)는 본 발명의 일 실시 예로서 도가니(100)의 몸체(120) 외부에 배치되어 있으나, 히터부(300)는 도가니(100)의 몸체(120) 외부와 내부 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있다. 히터부(300)가 도가니(100)의 몸체(120) 내부에 배치될 경우, 열평형부(500)에 수용되는 것이 바람직하다.
다음으로 열평형부(500)는 도가니(100) 내부에 유기물질(1)이 증발되는 증발 영역의 형상에 대응되도록 배치되고 증발 영역의 공간을 복수의 국소 증발 영역(Pe)의 공간으로 형성한다. 여기서, 열평형부(500)에 의해 형성된 복수의 국소 증발 영역(Pe)은 상호 연통된다. 열평형부(500)는 증발 영역을 복수의 국소 증발 영역(Pe)으로 형성하여 온도를 평형하게 유지, 즉 증발 영역의 공간 보다 작은 복수의 국소 증발 영역(Pe)의 공간으로 형성하여 전체적으로 증발 영역의 온도를 평형하게 만드는 것이다.
열평형부(500)는 본 발명의 실시 예로서, 지지폴(520)과 구획부(540)를 포함한다. 지지폴(520)은 도가니(100)의 중심 바닥면으로부터 배출구(140)를 향해 기립 배치된다. 구획부(540)는 지지폴(520)의 자유단으로부터 도가니(100)의 내벽면을 향해 연장 형성되어, 유기물질(1)의 증발 영역을 복수의 국소 증발 영역(Pe)으로 형성시킨다. 이렇게, 단일 공간인 증발 영역을 증발 영역보다 더 작은 공간으로 형성하면 도가니(100) 내부의 온도를 평형하게 만들 수 있어 유기물질(1)의 증발량을 균형 있게 유지할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 제1 내지 제3실시 예의 열평형부(500)의 구획부(540)는 지지폴(520)의 기립 방향의 가로 방향으로 상기 지지폴(520)의 자유단으로부터 도가니(100)의 내벽면을 향해 연장되는 원추 형상으로 마련된다. 원추형의 구획부(540)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 단면도 상에서 도가니(100)의 증발 영역의 공간을 증발 영역의 공간 보다 작은 4개의 국소 증발 영역(Pe)의 공간으로 형성시킨다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 증발원 조립체(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 도가니(100)의 배출구(140)에 연결되는 노즐유닛(700)을 포함한다. 노즐유닛(700)은 도가니(100)의 배출구(140) 영역에 열평형부(500)의 기립 방향의 가로 방향으로 배치되어 증발된 유기물질(1)을 선형으로 분사한다.
노즐유닛(700)은 연결부(720), 공급부(740) 및 분사구(760)를 포함한다. 연결부(720)는 도가니(100)의 배출구(140)에 연통되며 배출구(140)로부터 열평형부(500)의 기립 방향으로 연장된다. 그리고, 공급부(740)는 연결부(720)와 연통되고 연결부(720)의 외곽으로부터 열평형부(500)의 기립 방향의 가로 방향으로 연장된다. 즉, 연결부(720)와 공급부(740)는 도가니(100)의 배출구(140)로부터 'T'자 형상으로 배치된다.
공급부(740)에는 배출구(140) 및 연결부(720)를 통해 증발되어 유입된 유기물질(1)을 기판으로 분사하는 복수개의 분사구(760)가 형성된다. 복수개의 분사구(760)는 공급부(740)의 길이 방향을 따라 상호 간격을 두고 형성된다.
한편, 본 발명의 제3실시 예에 따른 증발원 조립체(10)는 본 발명의 제2실시 예에 따른 증발원 조립체(10)의 구성 요소와 더불어 노즐유닛(700)의 하위 구성요소인 노즐 히터(780)를 더 포함한다.
노즐 히터(780)는 연결부(720)와 공급부(740) 중 적어도 어느 하나에 배치되어 열을 제공하는 노즐 히터(780)를 포함한다. 노즐 히터(780)는 연결부(720) 및 공급부(740)에 전부 배치되는 것이 바람직하다. 이렇게, 노즐 히터(780)가 연결부(720) 및 공급부(740) 전 영역에 배치됨으로써, 연결부(720) 및 공급부(740)로 유동되는 유기물질(1)의 유동을 원활하게 할 수 있다.
<제4실시 예>
도 4는 본 발명의 제4실시 예에 따른 증발원 조립체의 단면 구성도이다.
설명하기에 앞서, 본 발명의 제4실시 예에 따른 증발원 조립체는 본 발명의 제2실시 예의 구성으로 도시하고 있으나, 제1 및 제3실시 예도 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
본 발명의 제4실시 예에 따른 증발원 조립체(10)는 도가니(100), 히터부(300), 열평형부(500) 및 노즐유닛(700)을 포함한다. 여기서, 도가니(100), 히터부(300) 및 노즐유닛(700)은 본 발명의 제2실시 예에서 설명하였으므로 상세한 설명은 이하에서 생략하기로 한다.
본 발명의 제4실시 예의 열평형부(500)는 지지폴(520)과 구획부(540)를 포함한다. 구획부(540)는 본 발명의 제1 내지 제3실시 예와 달리, 지지폴(520)의 기립 방향에 대해 가로 방향으로 지지폴(520)의 자유단으로부터 도가니(100)의 내벽면을 향해 연장되는 깔때기 형상으로 마련된다. 즉, 본 발명의 제4실시 예의 구획부(540)는 본 발명의 제1 내지 제3실시 예의 원추 형상을 180도 회전시킨 깔때기 형상으로 마련된다. 구획부(540)는 도가니(100) 내부의 증발 영역을 복수의 국소 증발 영역(Pe)으로 형성하여 도가니(100) 내부의 열평형을 구현한다.
<제5실시 예>
마지막으로 도 5는 본 발명의 제5실시 예에 따른 증발원 조립체의 단면 구성도이다.
설명하기에 앞서, 본 발명의 제5실시 예의 증발원 조립체는 상술한 제4실시 예와 같이 본 발명의 제2실시 예의 구성으로 도시하고 있으나, 본 발명의 제1 및 제3실시 예에도 적용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시 예에 따른 증발원 조립체(10)는 도가니(100), 히터부(300), 열평형부(500) 및 노즐유닛(700)을 포함한다.
도가니(100), 히터부(300) 및 노즐유닛(700)의 상세한 설명은 상술한 본 발명의 제4실시 예에서와 같이 이하에서 생략하기로 한다.
본 발명의 제5실시 예의 열평형부(500)는 도가니(100)의 바닥 중심에서 기립 배치되는 지지폴(520)과 지지폴(520)의 자유단에 연장 형성되는 구획부(540)를 포함한다.
구획부(540)는 지지폴(520)의 기립 방향에 대해 가로 방향으로 지지폴(520)의 자유단으로부터 도가니(100)의 내벽면을 향해 연장되는 원판 형상으로 마련된다. 구획부(540)는 제1 내지 제4실시 예와 같이, 도가니(100) 내부의 증발 영역을 증발 영역의 공간보다 작은 복수의 국소 증발 영역(Pe)의 공간으로 형성한다.
이에, 본 발명의 제1 내지 제5실시 예에 따른 열평형부는 도가니 내부에서 증발되는 유기물질의 증발 영역을 증발 영역의 공간 보다 작은 복수의 국소 증발 영역 공간으로 형성시켜 도가니 내부의 열평형을 구현할 수 있고, 이에 따라 유기물질의 증발을 균일하게 유지하여 기판 상에 균일한 성막 공정을 수행할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 증발원 조립체 100: 도가니
120: 몸체 140: 배출구
300: 히터부 500: 열평형부
520: 지지폴 540: 구획부
700: 노즐유닛 720: 연결부
740: 공급부 760: 분사구
780: 노즐히터

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 유기물질을 수용하는 통 형상으로 마련되며, 상측으로는 증발된 유기물질이 배출되는 배출구가 형성된 도가니와;
    상기 도가니에 배치되어, 상기 도가니의 내부에 수용된 유기물질이 증발되도록 열을 제공하는 히터부와;
    상기 도가니 내부에 유기물질이 증발되는 증발 영역에 배치되어, 상기 증발 영역의 공간을 상기 증발 영역의 공간보다 작은 복수개의 국소 증발 영역의 공간으로 형성시키는 열평형부를 포함하며,
    상기 히터부에 의해 발생된 열은 상기 증발 영역의 공간보다 작은 공간으로 형성된 복수개의 상기 국소 증발 영역으로 평형하게 전달되고,
    상기 열평형부는,
    상기 도가니의 중심의 바닥면으로부터 상기 배출구를 향해 기립 배치되는 지지폴과;
    상기 지지폴의 자유단으로부터 상기 도가니의 내벽면을 향해 연장 형성되어, 상기 증발 영역을 복수의 상기 국소 증발 영역으로 형성하는 구획부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발원 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구획부에 의해 형성되는 복수의 국소 증발 영역은 상호 연통되는 것을 특징으로 하는 증발원 조립체.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 구획부는 상기 지지폴의 기립 방향에 대해 가로 방향으로 상기 지지폴로부터 상기 도가니의 내벽면을 향해 연장되는 원추 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 증발원 조립체.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 구획부는 상기 지지폴의 기립 방향에 대해 가로 방향으로 상기 지지폴로부터 상기 도가니의 내벽면을 향해 연장되는 깔때기 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 증발원 조립체.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 구획부는 상기 지지폴의 기립 방향에 대해 가로 방향으로 상기 지지폴로부터 상기 도가니의 내벽면을 향해 연장되는 원판 형상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 증발원 조립체.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 히터부는 상기 도가니의 외부와 상기 열평형부의 내부 중 적어도 어느 하나에 배치되는 것을 특징으로 하는 증발원 조립체.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 도가니의 상기 배출구 영역에 상기 열평형부의 기립 방향의 가로 방향으로 배치되며, 증발된 유기물질을 분사하는 복수개의 분사구가 형성된 노즐유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증발원 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 노즐유닛은,
    상기 배출구에 연통되며, 상기 배출구로부터 상기 열평형부의 기립 방향으로 연장되는 연결부와;
    상기 연결부와 연통되고 상기 연결부의 외곽으로부터 상기 열평형부의 기립 방향의 가로 방향으로 연장되며, 복수개의 상기 분사구가 일정 간격으로 형성된 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발원 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 노즐유닛은,
    상기 연결부와 상기 공급부 중 적어도 어느 하나에 배치되어, 열을 제공하는 노즐 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증발원 조립체.
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