KR101455313B1 - 발광다이오드 제조용 증착 장비 - Google Patents

발광다이오드 제조용 증착 장비 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 내부 공간을 포함하는 챔버와; 상기 챔버의 상면에 위치하며 기판을 지지하는 기판 지지대와; 상기 챔버의 하면에 위치하며 제 1 소스를 포함하고 상기 기판에 수직한 제 1 도가니와; 상기 챔버의 하면에서 상기 제 1 도가니의 일측에 위치하며 제 2 소스를 포함하고 상기 기판에 제 1 각도 기울어진 제 2 도가니와; 상기 챔버의 하면에서 상기 제 1 도가니의 타측에 위치하며 제 3 소스를 포함하고 상기 기판에 제 2 각도 기울어진 제 3 도가니를 포함하는 발광다이오드 제조용 증착 장비를 제공한다.

Description

발광다이오드 제조용 증착 장비 {Deposition apparatus for fabricating emitting diode}
본 발명은 발광다이오드 제조용 증착 장비에 관한 것으로, 특히, 서로 다른 소스를 균일하게 증착할 수 있는 발광다이오드 제조용 증착 장비에 관한 것이다.
새로운 평판디스플레이 중 하나인 유기발광다이오드소자(Organic Light Emitting Diode Device: OELD Device)는 자체 발광형이기 때문에 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 비해 시야각, 대조비 등이 우수하며 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다. 그리고 직류 저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에 외부충격에 강하고 사용온도범위도 넓으며 특히 제조비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다. 이러한 유기전계발광 표시장치를 유기전계발광표시장치(Organic Electroluminescent Display Device: OELD Device)라고 부르기도 한다.
상기 유기발광다이오드소자는 액정표시장치나 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel Device: PDP Device)와 달리 공정이 매우 단순하기 때문에 증착 및 봉지(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있다.
특히, 액티브 매트릭스 방식(active matrix type)에서는 화소에 인가되는 전류를 제어하는 전압이 스토리지 커패시터(storage capacitor)에 충전되어 있어, 그 다음 프레임(frame) 신호가 인가될 때까지 전압을 유지해 줌으로써, 게이트 배선 수에 관계없이 한 화면이 표시되는 동안 발광상태를 유지하도록 구동되는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래 유기발광다이오드소자의 하나의 부화소영역을 도시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 유기발광다이오드소자에는, 서로 교차하여 부화소영역(SP)을 정의하는 게이트배선(GL), 데이터배선(DL) 및 파워배선(PL)이 형성되고, 부화소영역(SP)에는, 스위칭 박막트랜지스터(Ts), 구동 박막트랜지스터(Td), 스토리지 커패시터(Cst), 발광 다이오드(Del)가 형성된다.
스위칭 박막트랜지스터(Ts)는 게이트배선(GL) 및 데이터배선(DL)에 연결되고, 구동 박막트랜지스터(Td) 및 스토리지 커패시터(Cst)는 스위칭 박막트랜지스터(Ts)와 파워배선(PL) 사이에 연결되고, 발광 다이오드(Del)는 구동 박막트랜지스터(Td)에 연결된다.
이러한 유기발광다이오드소자의 영상표시 동작을 살펴보면, 게이트배선(GL)에 인가된 게이트신호에 따라 스위칭 박막트랜지스터(Ts)가 턴-온(turn-on) 되면, 데이터배선(DL)에 인가된 데이터신호가 스위칭 박막트랜지스터(Ts)를 통해 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트전극과 스토리지 커패시터(Cst)의 일 전극에 인가된다.
구동 박막트랜지스터(Td)는 게이트전극에 인가된 데이터신호에 따라 턴-온 되며, 그 결과 데이터신호에 비례하는 전류가 파워배선(PL)으로부터 구동 박막트랜지스터(Td)를 통하여 발광 다이오드(Del)로 흐르게 되고, 발광 다이오드(Del)는 구동 박막트랜지스터(Td)를 통하여 흐르는 전류에 비례하는 휘도로 발광한다.
이때, 스토리지 커패시터(Cst)에는 데이터신호에 비례하는 전압으로 충전되어, 일 프레임(frame) 동안 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트전극의 전압이 일정하게 유지되도록 한다.
따라서, 유기발광다이오드소자는 게이트신호 및 데이터신호에 의하여 원하는 영상을 표시할 수 있다.
발광 다이오드(Del)는 상기 구동 박막트랜지스터(Td)에 연결되는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 마주하는 제 2 전극 및 상기 제 1 및 제 2 전극 사이에 위치하는 유기발광층을 포함한다.
상기 유기발광층은 적, 녹, 청색의 유기박막패턴으로 이루어지며, 발광효율의 향상을 위해 다층구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 유기발광층은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 순차적으로 적층되는 정공 주입층(hole injection layer, HIL), 정공 수송층(hole transporting layer, HTL), 발광물질층(emitting material layer, EML), 전자 수송층(electron transporting layer, ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer, EIL)의 다층 구조일 수 있다.
상기 유기발광층의 물질은 챔버 내에서 소스를 가열하여 증착시키는 열증착 방법(thermal deposition)에 의해 형성되고 있다.
종래 열증착법에 이용되는 증착 장비를 도시한 도 2를 참조하면, 열증착장비(1)는 소스(10)가 증착장비의 하부에 위치하고 상기 소스(10) 상부에 제 1 거리만큼 이격되어 기판(20)이 위치하게 된다. 소스(10)와 기판(20)은 그 위치가 고정된 상태에서, 상기 기판(20)이 회전하면서 소스(10)가 가열되면 소스 물질이 기판(20)에 증착된다.
이때, 기판(20)의 일부 영역에만 증착이 이루어지도록 하기 위하여 다수의 개구부(32)를 갖는 마스크(30)가 이용될 수 있다.
전술한 종래의 열증착방법에 의하면 기판(20) 전체에 소스 물질이 증착되어야 하기 때문에 기판(20)과 소스(10) 사이의 제 1 거리(d1)가 커야만 한다. 따라서, 진공열증착장비(1)의 크기가 증가되는 문제가 발생한다. 또한, 이격 거리의 증가에 의해 증착장비의 측벽에 증착되는 소스 물질의 양이 증가하여 재료 낭비의 문제 또한 발생한다.
본 발명은 위와 같은 증착장비 크기의 증가 및 유기박막 재료 낭비의 문제를 해결하고자 한다.
또한, 불균일한 유기물질층에 의해 소자 특성이 저하되는 문제를 해결하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 내부 공간을 포함하는 챔버와; 상기 챔버의 상면에 위치하며 기판을 지지하는 기판 지지대와; 상기 챔버의 하면에 위치하며 제 1 소스를 포함하고 상기 기판에 수직한 제 1 도가니와; 상기 챔버의 하면에서 상기 제 1 도가니의 일측에 위치하며 제 2 소스를 포함하고 상기 기판에 제 1 각도 기울어진 제 2 도가니와; 상기 챔버의 하면에서 상기 제 1 도가니의 타측에 위치하며 제 3 소스를 포함하고 상기 기판에 제 2 각도 기울어진 제 3 도가니를 포함하는 발광다이오드 제조용 증착 장비를 제공한다.
상기 제 1 소스는 도펀트이고, 상기 제 2 소스는 정공 이동도가 전자 이동도보다 큰 제 1 호스트이며, 상기 제 3 소스는 전자 이동도가 전자 이동도보다 큰 제 2 호스트인 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 및 제 3 도가니 각각의 크기는 상기 제 1 도가니보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 소스는 호스트이고, 상기 제 2 및 제 3 소스는 서로 다른 발광 스펙트럼 피크를 갖는 제 1 및 제 2 도펀트인 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 및 제 3 도가니 각각의 크기는 상기 제 1 도가니보다 작은 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 및 제 2 각도 각각은 3~50°인 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 내지 제 3 도가니가 안치되는 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스테이지는 상기 제 1 도가니에 대응하여 평탄한 제 1 부분을 갖고, 상기 제 2 및 제 3 도가니에 대응하여 상기 제 1 부분으로부터 기울어지는 제 2 및 제 3 부분을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스테이지 및 상기 기판 지지대 중 어느 하나는 수평 이동하고 다른 하나는 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 도가니의 가장자리로부터 상기 중력 방향에 수평하게 연장되어 상기 제 1 도가니로부터 증발되는 상기 제 1 소스의 증발 각도를 조절하는 제 1 각도 조절판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 도가니와 상기 기판 사이에서 상기 중력 방향에 수직하게 연장되어 상기 제 2 도가니로부터 증발되는 상기 제 2 소스의 증발 각도를 조절하는 제 2 각도 조절판과, 상기 제 3 도가니와 상기 기판 사이에서 상기 중력 방향에 수직하게 연장되어 상기 제 3 도가니로부터 증발되는 상기 제 3 소스의 증발 각도를 조절하는 제 3 각도 조절판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 및 제 3 각도 조절판은 서로 대칭으로 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 발광다이오드에서는 기판 또는 소스가 이동하면서 증착되는 스캔타입의 증착 장비를 이용함으로써, 증착 장비의 크기를 줄일 수 있고 소스 재료의 낭비를 막을 수 있는 장점이 있다.
또한, 서로 다른 두 종류의 호스트를 이용하거나 또는 서로 다른 두 종류의 도펀트를 이용함으로써 소자의 특성을 향상시키는 경우에, 중앙에 위치하는 제 1 도가니는 기판과 수직하게 배치하고 제 1 도가니 양측의 제 2 및 제 3 도가니는 기울어지도록 배치함으로써, 서로 다른 종류의 물질이 균일하게 증착할 수 있다. 따라서, 증착 불균일에 의한 소자 특성 저하를 방지하는 효과를 갖는다.
도 1은 종래 유기발광다이오드소자의 하나의 부화소영역을 도시한 도면.
도 2는 종래 열증착에 이용되는 증착 장비의 개략적인 단면도.
도 3은 발광다이오드의 개략적인 단면도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광다이오드 제조용 증착 장비 개략적인 단면도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광다이오드 제조용 증착 장비를 이용하여 증착되는 발광물질층 내의 에너지 레벨을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광다이오드 제조용 증착 장비 개략적인 단면도.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광다이오드 제조용 증착 장비 개략적인 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
본 발명에서는 제조용 증착 장비는 소스인 도가니 또는 기판 중 어느 하나는 고정되어 있고, 다른 하나는 수평 이동하면서 기판에 소스 물질이 증착되는 스캔 타입의 발광다이오드 제조용 증착 장비를 제공하고자 한다.
우선, 유기발광다이오드소자의 일부 부화소영역을 개략적으로 도시한 단면도인 도 3을 참조하면, 유기발광다이오드소자(100)는 제 1 기판(110)과, 제 1 기판(110)과 마주하는 제 2 기판(120)으로 구성되며, 제 1 및 제 2 기판(110, 120) 사이에는 발광다이오드(Del)가 위치한다. 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 120)의 가장자리에는 씰패턴(seal pattern, 140)이 형성되며, 상기 씰패턴(140)에 의해 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 120)은 합착된다.
이를 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 기판(110)의 상부에는 각 서브픽셀(SP) 별로 스위칭 박막트랜지스터(도 1의 Ts)와 구동 박막트랜지스터(Td), 스토리지 캐패시터(도 1의 Cst)가 형성되어 있고, 각각의 구동 박막트랜지스터(Td)와 연결되는 발광다이오드(Del)가 형성된다. 도면에 나타나지 않았지만, 구동 박막트랜지스터(Td)는 게이트전극과 반도체층 그리고 소스 및 드레인전극으로 이루어진다.
상기 발광 다이오드(Del)는 상기 구동 박막트랜지스터(Td)에 연결되는 제 1 전극(132)과, 상기 제 1 전극(132)과 마주하는 제 2 전극(136) 및 상기 제 1 및 제 2 전극(132, 136) 사이에 위치하는 유기발광층(134)을 포함한다.
상기 제 1 전극(132)은 애노드(anode)의 역할을 하도록 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어지고, 상기 제 2 전극(136)은 캐소드(cathode)의 역할을 하도록 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어진다.
상기 제 1 및 제 2 전극(132, 136)에 전압이 인가되면, 이들 각각으로부터 정공과 전자가 상기 유기발광층(134)으로 이동하여 상기 유기발광층(134)에서 발광이 이루어진다.
상기 유기발광층(134)은 적(R), 녹(G), 청색(B)의 유기박막패턴으로 이루어지며, 발광효율의 향상을 위해 다층구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 유기발광층(134)은 상기 제 1 전극(132)과 상기 제 2 전극(136) 사이에 순차적으로 적층되는 정공 주입층(hole injection layer, HIL), 정공 수송층(hole transporting layer, HTL), 발광물질층(emitting material layer, EML), 전자 수송층(electron transporting layer, ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer, EIL)의 다층 구조일 수 있다.
상기 유기발광층(134)의 발광물질층은 호스트(host)와 도펀트(dopant)로 이루어지는데, 본 발명에서는 발광 특성의 향상을 위해 하나 이상의 호스트 또는 하나 이상의 도펀트를 이용하여 발광물질층을 형성한다.
예를 들어, 상기 유기발광층은 정공 이동도가 우수한 제 1 호스트와 전자 이동도가 우수한 제 2 호스트 및 하나의 도펀트를 이용하여 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 1 호스트는 정공 이동도가 전자 이동도보다 큰 물질이고, 상기 제 2 호스트는 전자 이동도가 정공 이동도보다 큰 물질이다. 이에 의해, 유기발광층 내 정공과 전자 특성이 균형을 이루게 되며, 발광 특성을 향상시킬 수 있다.
한편, 유기발광층은 제 1 도펀트 및 제 2 도펀트와 하나의 호스트를 이용하여 형성될 수 있다. 하나의 도펀트를 이용하는 경우, 도펀트의 발광 스펙트럼(photoluminescence) 피크(peak)와 발광다이오드의 전계발광 스펙트럼(electroluminescent spectrum)의 피크의 불일치에 의해 화이트 색상이 시야각에 따라 변하는 문제가 발생하는데, 이를 보완할 수 있는 또 하나의 도펀트를 함께 이용함으로써, 이와 같은 문제를 해결할 수 있다. 즉, 서로 다른 발광 스펙트럼 피크를 갖는 제 1 및 제 2 도펀트를 이용한다.
위와 같은 발광다이오드의 제조에 이용되는 증착 장비에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광다이오드 제조용 증착 장비의 개략적인 단면도이다.
도시된 바와 같이, 발광다이오드 제조용 증착 장비(150)는 내부 공간을 제공하는 챔버(151)와, 상기 챔버(151) 내에 위치하는 제 1 내지 제 3 도가니(162, 164, 166)와, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(162, 164, 166) 상부에 위치하며 기판(180)을 지지하는 기판 지지대(170)를 포함하여 이루어진다.
예를 들어, 상기 제 1 도가니(162)는 도펀트를 포함하고, 상기 제 2 및 제 3 도가니(164, 166) 각각은 제 1 및 제 2 호스트를 포함할 수 있다. 상기 제 2 및 제 3 도가니(164, 166)는 상기 제 1 도가니(162)의 양 측에 위치한다. 상기 제 1 내지 제 3 도가니(162, 164, 166)는 가열수단(미도시)에 의해 가열됨으로써, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(162, 164, 166) 내의 소스 물질이 증발되어 상기 기판(180)에 소스 물질이 증착된다.
상기 기판 지지대(170)는 기판(180)을 지지하여, 상기 기판(180)이 상기 챔버(151)의 저면과 일정한 거리를 유지하도록 한다. 즉, 도 4에서 기판(180)과 제 1 내지 제 3 도가니(162, 164, 166)가 일정한 거리만큼 이격될 수 있도록 한다.
또한, 상기 기판(180)과 상기 제 1 내지 제 3 도가니(162, 164, 166) 사이에는 다수의 개구부(192)를 갖는 마스크(190)가 위치하여, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(162, 164, 166)로부터 증발된 물질이 상기 개구부(192)를 통하여 상기 기판(180)에 증착된다.
상기 제 1 내지 제 3 도가니(162, 164, 166)는 스테이지(160) 상에 위치하여 상기 스테이지(160)의 이동에 따라 수평 방향으로 이동하며, 상기 기판(180)은 상기 기판 지지대(170)에 의해 지지되어 그 위치가 고정된다.
즉, 본 발명의 발광다이오드 제조용 증착 장비(150)는 소스 물질이 저장되어 있는 제 1 내지 제 3 도가니(162, 164, 166)가 수평 이동하고 기판(180)은 고정된 상태로 증착이 이루어지는 스캔 타입니다. 상기 제 1 내지 제 3 도가니(162, 164, 166)는 수평 왕복 이동할 수 있다. 이와 달리, 상기 제 1 내지 제 3 도가니가 고정되고 상기 기판이 수평 이동하면서 증착될 수도 있다.
전술한 구성의 발광다이오드 제조용 증착 장비(150)에서, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(162, 164, 166)는 상기 기판(180)에 대하여 수직한 위치를 갖는다. 즉, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(162, 164, 166)의 상부면과 상기 기판(180)을 잇는 가상선은 중력 방향과 평행하다.
따라서, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(162, 164, 166)로부터 증발되어 증착되는 도펀트와 제 1 및 제 2 호스트는 서로 다른 증착 영역을 갖게 된다. 즉, 상기 제 1 도가니(162)로부터 증발되는 도펀트는 제 1 증착 영역(D1)을 갖고, 상기 제 2 도가니(164)로부터 증발되는 제 1 호스트는 제 2 증착 영역(D2)을 가지며, 상기 제 3 도가니(166)로부터 증발되는 제 2 호스트는 제 3 증착 영역(D3)을 갖게 된다.
상기 제 1 내지 제 3 도가니(162, 164, 166)는 제 1 방향에 따라 제 2 도가니(164), 제 1 도가니(162) 및 제 3 도가니(166)의 순서로 배열되어 있기 때문에, 수평 방향으로 제 1 내지 제 3 도가니(162, 164, 166)가 이동하면서 증착 공정이 진행되면, 제 2 도가니(164)의 제 1 호스트가 증착되는 영역, 제 2 도가니(164)의 제 1 호스트와 제 1 도가니(162)의 도펀트가 증착되는 영역, 제 2 도가니(164)의 제 1 호스트와 제 1 도가니(162) 및 제 3 도가니(166)의 제 2 호스트가 증착되는 영역, 제 1 도가니(162) 및 제 3 도가니(166)의 제 2 호스트가 증착되는 영역, 제 3 도가니(166)의 제 2 호스트가 증착되는 영역으로 나뉘게 된다. 또한, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(162, 164, 166)가 왕복 이동하게 되면, 역 순의 증착이 이루어진다.
즉, 스캔 타입의 발광다이오드 제조용 증착장비를 이용하여, 두 가지의 호스트를 포함하여 이루어지는 유기발광층을 형성하고자 하면, 제 1 및 제 2 호스트와 도펀트가 균일하게 증착되지 못하는 문제가 발생한다. 이러한 문제는 두 가지의 도펀트와 하나의 호스트를 이용하는 경우에도 동일하게 발생한다.
발광물질층 내의 에너지 레벨을 보여주는 도 5를 참조하면, 위와 같이 발광물질층을 이루는 제 1 및 제 2 호스트와 도펀트가 불균일하게 증착되면, 정공과 전자의 이동 경로에 HOMO (highest occupied molecular orbital) 및 LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) 에너지 레벨을 달리하는 우물(well)을 형성하게 된다. 따라서, 정공과 전자의 이동이 방해되고 발광물질층 내에서 정공과 전자가 편재화되어 소자 특성을 저하시킨다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광다이오드 제조용 증착 장비의 개략적인 단면도이다.
도시된 바와 같이, 발광다이오드 제조용 증착 장비(200)는 내부 공간을 제공하는 챔버(210)와, 상기 챔버(210) 내에 위치하는 제 1 내지 제 3 도가니(222, 224, 226)와, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(222, 224, 226) 상부에 위치하며 기판(240)을 지지하는 기판 지지대(230)를 포함하여 이루어진다.
예를 들어, 상기 제 1 도가니(222)는 도펀트를 포함하고, 상기 제 2 및 제 3 도가니(224, 226) 각각은 제 1 및 제 2 호스트를 포함할 수 있다. 상기 도펀트의 함량은 상기 제 1 및 제 2 호스트의 함량보다 작기 때문에, 상기 제 1 도가니(222)의 크기는 상기 제 2 및 제 3 도가니(224, 226)의 크기보다 작을 수 있다.
이와 달리, 상기 제 1 도가니(222)는 호스트를 포함하고, 상기 제 2 및 제 3 도가니(224, 226) 각각은 제 1 및 제 2 도펀트를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 1 도가니(222)의 크기는 상기 제 2 및 제 3 도가니(224, 226)의 크기보다 클 수 있다.
상기 제 2 및 제 3 도가니(224, 226)는 상기 제 1 도가니(222)의 양 측에 위치한다. 상기 제 1 내지 제 3 도가니(222, 224, 226)는 가열수단(미도시)에 의해 가열됨으로써, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(222, 224, 226) 내의 소스 물질이 증발되어 상기 기판(240)에 소스 물질이 증착된다.
또한, 상기 제 1 도가니(222)는 상기 기판(240)에 수직하고 위치하고, 상기 제 2 및 제 3 도가니(224, 226)는 상기 기판(240)에 비스듬하게 위치한다. 즉, 제 1 도가니(222)와 상기 기판(240)을 잇는 가상선은 중력 방향과 평행하고, 상기 제 2 도가니(224)와 상기 기판(240)을 잇는 가상선은 중력 방향과 제 1 각도(θ1)를 가지며, 상기 제 3 도가니(226)와 상기 기판(240)을 잇는 가상선은 중력 방향과 제 2 각도(θ2)를 갖는다. 즉, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(222, 224, 226)의 중심을 지나는 가상선이 마스크(250)에서 일치하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 및 제 2 각도(θ1, θ2)는 약 3~50°일 수 있으며, 상기 제 1 및 제 2 각도(θ1, θ2)는 서로 다를 수도 있다.
상기 제 1 및 제 2 각도(θ1, θ2)는 상기 제 2 및 제 3 도가니(224, 226)와 상기 기판(240) 사이의 거리 및/또는 상기 제 2 및 제 3 도가니(224, 226)의 분사 각도 등에 따라 조절된다.
상기 기판 지지대(230)는 상기 챔버(251)의 상면에서 기판(240)을 지지하여, 상기 기판(240)이 상기 챔버(210)의 저면과 일정한 거리를 유지하도록 한다. 즉, 도 6에서 기판(240)과 제 1 내지 제 3 도가니(222, 224, 226)가 일정한 거리만큼 이격될 수 있도록 한다.
또한, 상기 기판(240)과 상기 제 1 내지 제 3 도가니(222, 224, 226) 사이에는 다수의 개구부(252)를 갖는 마스크(250)가 위치하여, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(222, 224, 226)로부터 증발된 물질이 상기 개구부(252)를 통하여 상기 기판(240)에 증착된다.
상기 제 1 내지 제 3 도가니(222, 224, 226)는 스테이지(220) 상에 위치하여 상기 스테이지(220)의 이동에 따라 수평 방향으로 이동하며, 상기 기판(240)은 상기 기판 지지대(230)에 의해 지지되어 그 위치가 고정된다.
상기 스테이지(220)는 상기 제 1 도가니(222)에 대응하는 제 1 부분은 평탄하고, 상기 제 2 및 제 3 도가니(224, 226) 각각에 대응하는 제 2 및 제 3 부분은 상기 제 1 부분에 기울어지도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 제 2 및 제 3 도가니(224, 226)가 상기 기판(240)에 대하여 기울어지도록 배치된다.
즉, 본 발명의 발광다이오드 제조용 증착 장비(200)는 소스 물질이 저장되어 있는 제 1 내지 제 3 도가니(222, 224, 226)가 수평 이동하고 기판(240)은 고정된 상태로 증착이 이루어지는 스캔 타입니다. 상기 제 1 내지 제 3 도가니(222, 224, 226)는 수평 왕복 이동할 수 있다. 이와 달리, 상기 제 1 내지 제 3 도가니가 고정되고 상기 기판이 수평 이동하면서 증착될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광다이오드 제조용 증착장비(200)에서, 제 1 도가니(222)와 상기 기판(240)을 잇는 가상선은 중력 방향과 평행하고, 상기 제 2 도가니(224)와 상기 기판(240)을 잇는 가상선은 중력 방향과 제 1 각도(θ1)를 가지며, 상기 제 3 도가니(226)와 상기 기판(240)을 잇는 가상선은 중력 방향과 제 2 각도(θ2)를 갖도록 배치된다.
따라서, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(222, 224, 226)로부터 증발되어 증착되는 도펀트와 제 1 및 제 2 호스트는 중첩되는 증착 영역을 갖게 된다. 즉, 상기 제 1 도가니(222)로부터 증발되는 도펀트는 제 1 증착 영역(D1)을 갖고, 상기 제 2 도가니(224)로부터 증발되는 제 1 호스트는 제 2 증착 영역(D2)을 가지며, 상기 제 3 도가니(226)로부터 증발되는 제 2 호스트는 제 3 증착 영역(D3)을 갖는데, 상기 제 1 내지 제 3 증착 영역(D1, D2, D3)은 서로 중첩하게 된다.
본 발명의 발광다이오드 제조용 증착 장비는 수평 방향을 따라 배열된 제 1 내지 제 3 도가니(222, 224, 226)가 수평 방향을 따라 이동하면서 증착 공정이 진행되더라도, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(222, 224, 226)의 제 1 내지 제 3 증착 영역(D1, D2, D3)이 서로 중첩되도록 상기 제 1 도가니(222)의 양 측에 위치하는 상기 제 2 및 제 3 도가니(224, 226)가 기울어져 배치되기 때문에, 상기 제 1 도가니(222)의 도펀트와 상기 제 2 및 제 3 도가니(224, 226)의 제 1 및 제 2 호스트가 균일하게 증착된다. 이러한 증착 균일도는 제 1 도가니(222)에 호스트가 포함되고, 상기 제 2 및 제 3 도가니(224, 226)에 제 1 및 제 2 도펀트가 포함되어 증착이 진행되는 경우에도 동일하게 일어난다.
즉, 스캔 타입의 발광다이오드 제조용 증착 장비를 이용하여 두 가지의 호스트와 한 가지의 도펀트를 증착하여 발광물질층을 형성하는 경우, 서로 다른 특성의 호스트를 이용함으로써 발광 효율 및 수명을 향상시키면서 소스 물질의 불균일한 증착에 의한 발광 특성 저하를 방지할 수 있다. 또한, 두 가지의 도펀트와 한 가지의 호스트를 증착하여 발광물질층을 형성하는 경우, 서로 다른 특성의 도펀트를 이용함으로써 시야각에 따른 화이트 색상의 변화를 방지하면서 소스 물질의 불균일한 증착에 의한 발광 특성 저하 역시 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광다이오드 제조용 증착 장비의 개략적인 단면도이다.
도시된 바와 같이, 발광다이오드 제조용 증착 장비(300)는 내부 공간을 제공하는 챔버(310)와, 상기 챔버(310) 내에 위치하는 제 1 내지 제 3 도가니(322, 324, 326)와, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(322, 324, 326) 상부에 위치하며 기판(340)을 지지하는 기판 지지대(330)와, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(322, 324, 326)의 증발 각도를 조절하기 위한 제 1 내지 제 3 각도 조절판(362, 364, 366)을 포함하여 이루어진다.
예를 들어, 상기 제 1 도가니(322)는 호스트를 포함하고, 상기 제 2 및 제 3 도가니(324, 326)는 제 1 및 제 2 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 호스트의 함량은 상기 제 1 및 제 2 도펀트의 함량보다 크기 때문에, 상기 제 1 도가니(322)의 크기는 상기 제 2 및 제 3 도가니(324, 326)의 크기보다 클 수 있다.
이와 달리, 상기 제 1 도가니(322)는 도펀트를 포함하고, 상기 제 2 및 제 3 도가니(324, 326)는 제 1 및 제 2 호스트를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 1 도가니(322)의 크기는 상기 제 2 및 제 3 도가니(324, 326)의 크기보다 작을 수 있다.
상기 제 2 및 제 3 도가니(324, 326)는 상기 제 1 도가니(322)의 양 측에 위치한다. 상기 제 1 내지 제 3 도가니(322, 324, 326)는 가열수단(미도시)에 의해 가열됨으로써, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(322, 324, 326) 내의 소스 물질이 증발되어 상기 기판(340)에 소스 물질이 증착된다.
또한, 상기 제 1 도가니(322)는 상기 기판(340)에 수직하고 위치하고, 상기 제 2 및 제 3 도가니(324, 326)는 상기 기판(340)에 비스듬하게 위치한다. 즉, 제 1 도가니(322)와 상기 기판(340)을 잇는 가상선은 중력 방향과 평행하고, 상기 제 2 도가니(324)와 상기 기판(340)을 잇는 가상선은 중력 방향과 제 1 각도(도 6의 θ1)를 가지며, 상기 제 3 도가니(326)와 상기 기판(340)을 잇는 가상선은 중력 방향과 제 2 각도(도 6의 θ2)를 갖는다. 예를 들어, 상기 제 1 및 제 2 각도(θ1, θ2)는 약 3~50°일 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 각도(θ1, θ2)는 상기 제 2 및 제 3 도가니(324, 326)와 상기 기판(340) 사이의 거리 및/또는 상기 제 2 및 제 3 도가니(324, 326)의 분사 각도 등에 따라 조절된다.
상기 기판 지지대(330)는 기판(340)을 지지하여, 상기 기판(340)이 상기 챔버(310)의 저면과 일정한 거리를 유지하도록 한다. 즉, 도 7에서 기판(340)과 제 1 내지 제 3 도가니(322, 324, 326)가 일정한 거리만큼 이격될 수 있도록 한다.
또한, 상기 기판(340)과 상기 제 1 내지 제 3 도가니(322, 324, 326) 사이에는 다수의 개구부(352)를 갖는 마스크(350)가 위치하여, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(322, 324, 326)로부터 증발된 물질이 상기 개구부(352)를 통하여 상기 기판(340)에 증착된다.
상기 제 1 내지 제 3 도가니(322, 324, 326)는 스테이지(320) 상에 위치하여 상기 스테이지(320)의 이동에 따라 수평 방향으로 이동하며, 상기 기판(340)은 상기 기판 지지대(330)에 의해 지지되어 그 위치가 고정된다.
상기 스테이지(320)는 상기 제 1 도가니(322)에 대응하는 제 1 부분은 평탄하고, 상기 제 2 및 제 3 도가니(324, 326) 각각에 대응하는 제 2 및 제 3 부분은 상기 제 1 부분에 기울어지도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 상기 제 2 및 제 3 도가니(324, 326)가 상기 기판(340)에 대하여 기울어지도록 배치된다.
상기 제 1 각도 조절판(362)은 상기 제 1 도가니(322)의 둘레에 위치하여, 상기 제 1 도가니(322)에 포함되어 있는 물질의 증발 각도를 조절하게 된다. 즉, 상기 제 1 도가니(322)의 증발 각도가 너무 큰 경우, 제 2 및 제 3 도가니(324, 326)에서 증발되는 물질의 증착 영역(D2, D3)와 완전히 중첩될 수 없는 경우가 발생한다. 이러한 경우, 상기 제 1 도가니(322)의 물질만이 증착되는 영역이 발생하여 증착 불균일이 발생할 수 있기 때문에, 상기 제 1 각도 조절판(362)을 이용하여 상기 제 1 도가니(322)의 증발 각도를 줄인다. 결과적으로, 상기 제 1 도가니(322)의 호스트는 제 1 증착 영역(D1)에 증착된다.
상기 제 1 각도 조절판(362)은 상기 제 1 도가니(322)의 가장자리에서 중력 방향에 평행하게 돌출된다. 상기 제 1 각도 조절판(362)이 상기 제 1 도가니(322)의 입구에 수평하게 형성될 수도 있으나, 상기 제 1 각도 조절판(362)을 중력 방향에 평행하게 돌출시킴으로써, 상기 제 1 도가니(322) 양측에 위치하는 제 2 및 제 3 도가니(324, 326)에서의 증발 각도를 동시에 조절할 수 있다.
또한, 상기 제 2 각도 조절판(364)은 상기 제 2 도가니(324)와 상기 기판(340) 사이에 위치하며 상기 챔버(310)의 저면과 평행하게 연장된다. 상기 제 2 각도 조절판(364)은 상기 챔버(310)의 측면에서 연장될 수 있다. 상기 제 2 각도 조절판(364)과 상기 제 1 각도 조절판(322)에 의해 상기 제 2 도가니(324)에서 증발되는 물질의 각도가 조절되어 상기 제 2 도가니(324)의 제 1 도펀트는 상기 제 1 증착 영역(D1)과 중첩되는 제 2 증착 영역(D2)에 증착된다.
또한, 상기 제 3 각도 조절판(366)은 상기 제 3 도가니(326)와 상기 기판(340) 사이에 위치하며 상기 챔버(310)의 저면과 평행하게 연장된다. 상기 제 3 각도 조절판(366)은 상기 챔버(310)의 측면에서 연장될 수 있으며, 상기 제 2 각도 조절판(364)과 대칭을 이룰 수 있다. 상기 제 3 각도 조절판(366)과 상기 제 1 각도 조절판(322)에 의해 상기 제 3 도가니(326)에서 증발되는 물질의 각도가 조절되어 상기 제 3 도가니(326)의 제 2 도펀트는 상기 제 1 및 제 2 증착 영역(D1, D2)과 중첩되는 제 3 증착 영역(D3)에 증착된다.
한편, 상기 제 1 각도 조절판(362) 없이도 상기 제 1 도가니(322)의 제 1 증착 영역(D1) 상기 제 2 및 제 3 증착 영역(D2, D3)과 완전히 중첩한다면, 상기 제 1 각도 조절판(362) 없이 제 2 및 제 3 각도 조절판(364, 366)만이 구비될 수 있다. 이와 달리, 제 1 각도 조절판(362)만이 구성되거나, 제 1 각도 조절판(362)과 함께 제 2 각도 조절판(364, 366) 중 어느 하나만이 구성될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광다이오드 제조용 증착장비(300)에서, 제 1 도가니(322)의 양 측에 위치하는 제 2 및 제 3 도가니(324, 326)를 상기 제 1 도가니(322)에 비스듬하게 배치하고, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(322, 324, 326)에서의 증발 각도를 조절할 수 있는 제 1 내지 제 3 각도 조절판(362, 364, 366)이 구비된다.
따라서, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(322, 324, 326)로부터 증발되어 증착되는 호스트와 제 1 및 제 2 도펀트는 중첩되는 증착 영역을 갖게 된다. 즉, 상기 제 1 도가니(322)로부터 증발되는 호스트는 제 1 증착 영역(D1)을 갖고, 상기 제 2 도가니(324)로부터 증발되는 제 1 도펀트는 제 2 증착 영역(D2)을 가지며, 상기 제 3 도가니(326)로부터 증발되는 제 2 도펀트는 제 3 증착 영역(D3)을 갖는데, 상기 제 1 내지 제 3 증착 영역(D1, D2, D3)은 서로 중첩하게 된다.
본 발명의 발광다이오드 제조용 증착 장비는 수평 방향을 따라 배열된 제 1 내지 제 3 도가니(322, 324, 326)가 수평 방향을 따라 이동하면서 증착 공정이 진행되더라도, 상기 제 1 내지 제 3 도가니(322, 324, 326)의 제 1 내지 제 3 증착 영역(D1, D2, D3)이 서로 중첩되도록 상기 제 1 도가니(322)의 양 측에 위치하는 상기 제 2 및 제 3 도가니(324, 326)이 기울어져 배치되고 상기 제 1 내지 제 3 도가니(322, 324, 326)에서의 증발 각도를 조절할 수 있는 제 1 내지 제 3 각도 조절판(362, 364, 366)을 이용함으로써, 상기 제 1 도가니(322)의 호스트와 상기 제 2 및 제 3 도가니(324, 326)의 제 1 및 제 2 도펀트가 균일하게 증착된다. 이러한 증착 균일도는 제 1 도가니(322)에 도펀트가 포함되고, 상기 제 2 및 제 3 도가니(324, 326)에 제 1 및 제 2 호스트가 포함되어 증착이 진행되는 경우에도 동일하게 일어난다.
즉, 스캔 타입의 발광다이오드 제조용 증착 장비를 이용하여 두 가지의 호스트와 한 가지의 도펀트를 증착하여 발광물질층을 형성하는 경우, 서로 다른 특성의 호스트를 이용함으로써 발광 효율 및 수명을 향상시키면서 소스 물질의 불균일한 증착에 의한 발광 특성 저하를 방지할 수 있다. 또한, 두 가지의 도펀트와 한 가지의 호스트를 증착하여 발광물질층을 형성하는 경우, 서로 다른 특성의 도펀트를 이용함으로써 시야각에 따른 화이트 색상의 변화를 방지하면서 소스 물질의 불균일한 증착에 의한 발광 특성 저하 역시 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
200, 300: 증착 장비
222, 224, 226, 322, 324, 326: (제 1, 제 2, 제 3) 도가니
230, 330: 기판 지지대 240, 340: 기판
362, 364, 366: (제 1, 제 2, 제 3) 각도 조절판

Claims (12)

  1. 내부 공간을 포함하는 챔버와;
    상기 챔버의 상면에 위치하며 기판을 지지하는 기판 지지대와;
    상기 챔버의 하면에 위치하며 제 1 소스를 포함하고 상기 기판에 수직한 제 1 도가니와;
    상기 챔버의 하면에서 상기 제 1 도가니의 일측에 위치하며 제 2 소스를 포함하고 상기 기판에 제 1 각도 기울어진 제 2 도가니와;
    상기 챔버의 하면에서 상기 제 1 도가니의 타측에 위치하며 제 3 소스를 포함하고 상기 기판에 제 2 각도 기울어진 제 3 도가니를 포함하고,
    상기 제 1 도가니의 가장자리로부터 중력 방향에 수평하게 연장되어 상기 제 1 도가니로부터 증발되는 상기 제 1 소스의 증발 각도를 조절하는 제 1 각도 조절판을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조용 증착 장비.
  2. 내부 공간을 포함하는 챔버와;
    상기 챔버의 상면에 위치하며 기판을 지지하는 기판 지지대와;
    상기 챔버의 하면에 위치하며 제 1 소스를 포함하고 상기 기판에 수직한 제 1 도가니와;
    상기 챔버의 하면에서 상기 제 1 도가니의 일측에 위치하며 제 2 소스를 포함하고 상기 기판에 제 1 각도 기울어진 제 2 도가니와;
    상기 챔버의 하면에서 상기 제 1 도가니의 타측에 위치하며 제 3 소스를 포함하고 상기 기판에 제 2 각도 기울어진 제 3 도가니를 포함하고,
    상기 제 1 소스는 도펀트이고, 상기 제 2 소스는 정공 이동도가 전자 이동도보다 큰 제 1 호스트이며, 상기 제 3 소스는 전자 이동도가 전자 이동도보다 큰 제 2 호스트인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조용 증착 장비.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 도가니 각각의 크기는 상기 제 1 도가니보다 큰 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조용 증착 장비.
  4. 내부 공간을 포함하는 챔버와;
    상기 챔버의 상면에 위치하며 기판을 지지하는 기판 지지대와;
    상기 챔버의 하면에 위치하며 제 1 소스를 포함하고 상기 기판에 수직한 제 1 도가니와;
    상기 챔버의 하면에서 상기 제 1 도가니의 일측에 위치하며 제 2 소스를 포함하고 상기 기판에 제 1 각도 기울어진 제 2 도가니와;
    상기 챔버의 하면에서 상기 제 1 도가니의 타측에 위치하며 제 3 소스를 포함하고 상기 기판에 제 2 각도 기울어진 제 3 도가니를 포함하고,
    상기 제 1 소스는 호스트이고, 상기 제 2 및 제 3 소스는 서로 다른 발광 스펙트럼 피크를 갖는 제 1 및 제 2 도펀트인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조용 증착 장비.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 도가니 각각의 크기는 상기 제 1 도가니보다 작은 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조용 증착 장비.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 각도 각각은 3~50°인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조용 증착 장비.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 도가니가 안치되는 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조용 증착 장비.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스테이지는 상기 제 1 도가니에 대응하여 평탄한 제 1 부분을 갖고, 상기 제 2 및 제 3 도가니에 대응하여 상기 제 1 부분으로부터 기울어지는 제 2 및 제 3 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조용 증착 장비.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 스테이지 및 상기 기판 지지대 중 어느 하나는 수평 이동하고 다른 하나는 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조용 증착 장비.
  10. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 제 1 도가니의 가장자리로부터 중력 방향에 수평하게 연장되어 상기 제 1 도가니로부터 증발되는 상기 제 1 소스의 증발 각도를 조절하는 제 1 각도 조절판을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조용 증착 장비.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 도가니와 상기 기판 사이에서 상기 중력 방향에 수직하게 연장되어 상기 제 2 도가니로부터 증발되는 상기 제 2 소스의 증발 각도를 조절하는 제 2 각도 조절판과, 상기 제 3 도가니와 상기 기판 사이에서 상기 중력 방향에 수직하게 연장되어 상기 제 3 도가니로부터 증발되는 상기 제 3 소스의 증발 각도를 조절하는 제 3 각도 조절판을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조용 증착 장비.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 각도 조절판은 서로 대칭으로 위치하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 제조용 증착 장비.
KR1020110132753A 2011-10-28 2011-12-12 발광다이오드 제조용 증착 장비 KR101455313B1 (ko)

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