KR101456657B1 - 증발원 가열 장치 - Google Patents

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KR101456657B1
KR101456657B1 KR1020120153085A KR20120153085A KR101456657B1 KR 101456657 B1 KR101456657 B1 KR 101456657B1 KR 1020120153085 A KR1020120153085 A KR 1020120153085A KR 20120153085 A KR20120153085 A KR 20120153085A KR 101456657 B1 KR101456657 B1 KR 101456657B1
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김윤호
윤건용
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Abstract

증발원 가열 장치가 제공된다. 본 실시예에 따른 증발원 가열 장치는, 내부에 도가니가 삽입되며 상기 도가니의 외주면을 둘러싸는 관 상의 리플렉터(reflector)와; 횡방향으로 배치되는 수평부와, 상기 수평부의 단부에서 하향으로 연장되는 연결부가 지그재그 형태로 반복적으로 형성되는 제1 열 스트립이 가열면을 형성하며, 상기 가열면이 상기 도가니의 외주면을 감싸도록 리플렉터의 내부에 배치되는 가열체와; 상기 가열체를 상기 리플렉터의 내부에 고정하는 가열체 고정부를 포함한다.

Description

증발원 가열 장치{HEATING DEVICE OF EVAPORATION SOURCE}
본 발명은 증발원 가열 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 열선의 팽창에 따른 열선의 손상을 방지할 수 있으며 도가니를 보다 효율적으로 가열할 수 있는 증발원 가열 장치에 관한 것이다.
유기 전계 발광소자(Organic Light Emitting Diodes: OLED)는 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용하는 스스로 빛을 내는 자발광소자로서, 비발광소자에 빛을 가하기 위한 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량이고 박형의 평판표시장치를 제조할 수 있다.
이러한 유기 전계 발광소자를 이용한 평판표시장치는 응답속도가 빠르며, 시야각이 넓어 차세대 표시장치로서 대두 되고 있다. 특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치보다 많이 절감할 수 있는 장점이다.
유기 전계 발광 소자는, 애노드 및 캐소드 전극을 제외한 나머지 구성층인 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등이 유기 박막으로 되어 있고, 이러한 유기 박막은 진공열증착법으로 기판 상에 증착된다.
진공열증착법은 진공의 챔버 내에 기판을 배치하고, 일정 패턴이 형성된 쉐도우 마스크(shadow mask)를 기판에 정렬시킨 후, 증발원의 도가니를 가열하여 도가니에서 승화되는 유기물을 기판 상에 증착하는 방식으로 이루어진다. 최근에는 기판이 대면적화됨에 따라 대면적 기판에 유기 박막을 균일하게 증착하기 위해 선형 증발원이 사용되고 있다.
도가니를 가열하기 위해서 도가니의 외벽에는 열선이 고정되어 있는 히터가 마련되는데, 이러한 히터는 도가니 전체를 고온으로 가열할 수 있어야 하며, 증착 과정에서 일정한 발열량이 지속적으로 유지되어야 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 증발원 가열 장치를 설명하기 위한 도면으로서, 종래 기술에 따른 증발원 가열 장치는, 상하로 이격되어 있는 링 상의 절연판(12)과, 상하로 이격되어 있는 링 상의 절연판(12)에 지그재그 형태로 배치되는 원형의 금속 열선(14)으로 구성된다. 링 상의 절연판(12)은 세라믹과 같은 내열 절연체로 이루어지며, 링 상의 절연판(12)에 열선(14)을 지그재그 형태로 배치하기 위해 링 상의 절연판(12)에는 일정 간격으로 홀이 형성된다.
그런데, 도가니를 고온으로 가열함에 따라 원형의 금속열선은 열적 팽창이 일어나게 되며 이러한 금속열선의 팽창에 따라 금속열선이 단선되거나 인접한 금속열선과의 단락이 발생할 수 있다.
또한, 금속열선의 변형에 따라 균일한 온도 제어가 어려운 단점이 있다.
본 발명은 열선의 팽창에 따른 열선의 손상을 방지할 수 있으며 도가니를 보다 효율적으로 가열할 수 있는 증발원 가열 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 도가니가 삽입되며 상기 도가니의 외주면을 둘러싸는 관 상의 리플렉터(reflector)와; 횡방향으로 배치되는 수평부와, 상기 수평부의 단부에서 하향으로 연장되는 연결부가 지그재그 형태로 반복적으로 형성되는 제1 열 스트립이 가열면을 형성하며, 상기 가열면이 상기 도가니의 외주면을 감싸도록 리플렉터의 내부에 배치되는 가열체와; 상기 가열체를 상기 리플렉터의 내부에 고정하는 가열체 고정부를 포함하는, 증발원 가열 장치가 제공된다.
상기 가열체는, 상기 수평부에서 연장되며 상기 제1 열 스트립과 병렬로 배치되는 제2 열 스트립을 구비하여 상기 가열면이 형성될 수 있다.
상기 가열체 고정부는, 링 상의 지지부와; 상기 지지부에서 수직으로 연장되며, 서로 이격되어 배치되는 복수의 지지바와; 상기 복수의 지지바에 각각 대응하여 압착에 따라 상기 가열체를 고정하는 복수의 고정바를 포함할 수 있다.
상기 가열체 고정부는, 상기 리플렉터의 내면에 길이 방향으로 결합되며, 서로 이격되어 배치되는 복수의 지지바와; 상기 복수의 지지바에 각각 대응하여 압착에 따라 상기 가열체를 고정하는 복수의 고정바를 포함할 수 있다.
상기 열 스트립은, 상기 리플렉터의 높이 방향을 따라 상기 열 스트립의 폭이 변경될 수 있다.
상기 열 스트립은, 상기 리플렉터의 상단에서 하단으로 갈수록 상기 열 스트립의 폭이 증가될 수 있다.
상기 가열체는, 상기 리플렉터의 내부에 길이 방향으로 복수 개로 배치될 수 있으며, 상기 복수 개의 가열체의 상기 열 스트립의 폭이 서로 다를 수 있다.
상기 리플렉터의 하부 측에 배치되는 상기 가열체의 상기 열 스트립의 폭이, 상부 측에 배치되는 상기 가열체의 상기 열 스트립의 폭보다 클 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 열선의 팽창에 따른 열선의 손상을 방지할 수 있으며 도가니를 보다 효율적으로 가열할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 증발원 가열 장치의 열선을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 가열 장치의 가열체의 전개 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 가열 장치의 일부를 도시한 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 가열 장치의 가열체의 변형예를 설명하기 위한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 가열 장치의 가열체 고정부를 설명하기 위한 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 가열 장치의 가열체 고정부의 변형예를 설명하기 위한 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 증발원 가열 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 가열 장치의 가열체의 전개 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 가열 장치의 일부를 도시한 분해 사시도이다. 그리고 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 가열 장치의 가열체의 변형예를 설명하기 위한 도면이다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 가열 장치의 가열체 고정부를 설명하기 위한 도면이며, 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 가열 장치의 가열체 고정부의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 8에는, 리플렉터(12), 가열체(14), 수평부(16), 연결부(18), 열 스트립(20), 가열면(22), 단자부(24), 가열체 고정부(25, 25'), 지지바(26), 고정바(28), 지지부(30)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 증발원 가열 장치는, 내부에 도가니가 삽입되며 상기 도가니의 외주면을 둘러싸는 관 상의 리플렉터(12)(reflector)와; 횡방향으로 배치되는 수평부(16)와, 상기 수평부(16)의 단부에서 하향으로 연장되는 연결부(18)가 지그재그 형태로 반복적으로 형성되는 제1 열 스트립(20)이 가열면(22)을 형성하며, 상기 가열면(22)이 상기 도가니의 외주면을 감싸도록 리플렉터(12)의 내부에 배치되는 가열체(14)와; 상기 가열체(14)를 상기 리플렉터(12)의 내부에 고정하는 가열체 고정부(25)를 포함한다.
본 실시예에 따른 증발원 가열 장치는, 열선의 팽창에 따른 열선의 손상을 방지할 수 있으며 도가니를 보다 효율적으로 가열할 수 있다.
리플렉터(12)는, 그 내부에 도가니(미도시)가 삽입되며 도가니의 외주면을 둘러싸는 관 상의 부재이다. 참고로, 도가니는 기판에 증착되는 유기물 등의 증발물질을 담는 용기로서 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
리플렉터(12)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상단부와 하단부가 개방된 형태의 실린더 형상을 가질 수 있다. 리플렉터(12)의 내부에는 후술할 가열체(14)가 위치한다.
리플렉터(12)는, 그 내부에 위치한 가열체(14)에서 방출되는 복사열을 도가니 측으로 반사시키게 된다. 이를 통해, 가열체(14)에서 방출되는 복사열 에너지의 낭비를 최소화할 수 있으며, 복사열 에너지가 도가니를 향해 집중적으로 방출됨으로써 도가니 내 유기물의 증발 작용을 보다 촉진할 수 있다.
본 실시예의 경우, 관 상의 리플렉터(12)는, 예를 들어 사각형 금속판을 둥글게 말아서 상호 접하는 양단부를 용접 등의 방법으로 접합시키는 방식으로 제작될 수도 있다.
가열체(14)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 횡방향으로 배치되는 수평부(16)와, 수평부(16)의 단부에서 하향으로 연장되는 연결부(18)가 지그재그 형태로 반복적으로 형성되는 제1 열 스트립(20)이 가열면(22)을 형성하며, 가열면(22)이 도가니의 외주면을 감싸도록 리플렉터(12)의 내부에 배치된다.
본 실시예에서는, 제1 열 스트립(20)과, 제1 열 스트립(20)의 수평부(16)에서 연장되어 제1 열 스트립(20)과 병렬로 배치되는 제2 열 스트립(20)이 가열체(14)를 구성하여, 도가니의 외주면을 감싸도록 구성된 형태를 제시하고 있으나, 하나의 열 스트립(20)이 가열체(14)를 구성하여 도가니의 외주면을 감싸도록 구성하는 것도 가능하다.
열 스트립(20)은, 일정한 폭을 갖는 긴 띠 형태로서, 종래의 원형 단면을 갖는 열선에 비해 도가니와 대향되게 배치되는 표면적(즉, 열복사표면적)이 훨씬 증가할 수 있어 동일한 조건에서 보다 많은 복사열을 도가니에 방출할 수 있다. 즉, 가열체(14)를 구성하는 열 스트립(20)은 복사열이 넓은 면을 통해 방사될 수 있으므로 도가니를 보다 효과적으로 가열할 수 있다.
열 스트립(20)은, 도 2의 전개도에 도시된 바와 같이, 스트립 형태로서, 횡방향으로 배치되는 수평부(16)와, 수평부(16)의 일단에서 하향으로 연장되는 연결부(18)가 지그재그 형태로 반복적으로 형성되며, 열 스트립(20)이 외주가 형성하는 면이 도가니의 외주면을 가열하는 가열면(22)을 형성하게 된다. 이러한 가열면(22)이 도가니의 외주면을 감싸도록 둥글게 말려 리플렉터(12)의 내부에 배치된다.
본 실시예에 따른 가열체(14)는 두 개의 열 스트립(20)이 두 개의 가열면(22)을 형성하게 되는데, 제1 열 스트립(20)에서 제1 가열면(22)을 형성하고, 제1 열 스트립(20)의 수평부(16)의 타단에서 연장되어 전기적으로 연결되고, 수평부(16)와 연결부(18)가 지그재그 형태로 반복적으로 형성되는 제2 열 스트립(20)이 제2 가열면(22)을 형성하게 된다. 이러한 형태는 단자부(24)가 리플렉터(12)의 하단으로 연장되도록 구성할 수 있으므로, 전원부와의 연결을 용이하게 할 수 있다.
도 2에 도시된 전개도와 같이, 패턴화된 가열체(14)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 가열면(22)이 도가니의 외주면을 감싸도록 둥글게 말려 리플렉터(12)의 내부에 배치된다.
가열체 고정부(25)는, 리플렉터(12)의 내부에 배치되는 가열체(14)를 고정한다.
본 실시예에 따른 가열체 고정부(25)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 리플렉터(12)의 내면에 길이 방향으로 결합되며, 서로 이격되는 배치되는 복수의 지지바(26) 및 복수의 지지바(26)에 각각 대응하여 압착에 따라 가열체(14)를 고정하는 복수의 고정바(28)를 포함할 수 있다. 참고로, 도 5에서는 하나의 고정바(28)를 도시하고 있으나, 복수의 지지바(26)에 각각 대응하여 복수 개의 고정바(28)가 지지바(26)에 각각 결합된다.
지지바(26)는, 리플렉터(12)의 내면을 따라 서로 이격되어 리플렉터(12)의 내면에 결합된다. 지지바(26)의 전면에는 둥글게 말린 가열체(14)가 배치되고 가열체(14)의 내측에 고정바(28)가 배치된 상태에서 지지바(26)에 고정바(28)를 나사 등으로 고정하면 가열체(14)가 압착되면서 리플렉터(12)의 내부에 고정된다.
지지바(26)와 고정바(28)는 세라믹과 같은 내열 절연체로 이루어질 수 있다.
도 4는 본 실시예에 따른 증발원 가열 장치의 가열체(14)의 변형예를 도시하고 있다. 필요에 따라 도가니의 길이 방향에 대해 가열 온도를 달리하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 가열체(14)를 구성하는 열 스트립(20)의 폭을 리플렉터(12)의 높이 방향을 따라 달리하는 것이다.
본 변형례에서는 리플렉터(12)의 상부의 온도를 높게 하고 하부의 온도를 낮게 하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 가열체(14)의 길이 방향을 따라 일정거리까지 열 스트립(20)의 폭을 작게 하고(도 4의 A 부분), 나머지는 열 스트립(20)의 폭을 크게 하여(도 4의 B 부분) 도가니의 외주면을 감싸도록 둥글게 말아 리플렉터(12)의 내부에 배치되도록 구성하였다. 이에 따라, 열 스트립(20)의 폭이 상대적으로 넓은 하부 측의 가열체(14)에 비해, 열 스트립(20)의 폭이 상대적으로 좁은 상부 측의 가열체(14)에서 전자의 이동을 방해하는 전기 저항이 상대적으로 크므로, 도가니의 상부에서 가열체(14)의 가열 온도를 보다 높게 유지할 수 있다.
한편, 리플렉터(12)의 높이 방향을 따라 열 스트립(20)의 폭을 연속적으로 증가되도록 구성하여 리플렉터(12)의 높이 방향으로 연속적인 온도 구배를 갖도록 할 수 있다.
리플렉터(12)의 높이 방향에 대해 열 스트립(20)의 폭을 달리함으로써, 리플렉터(12)의 높이 방향을 따라 가열 온도의 높낮이를 조절할 수 있으며, 이를 통해 도가니에 다양한 온도 구배를 형성할 수 있다.
본 변형예는 리플렉터(12)의 상부의 온도를 높게 하고 하부의 온도를 낮게 하기 위한 가열체(14)의 예시를 제시하고 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 도가니를 효율적으로 가열하기 위한 온도구배에 따라 열 스트립(20)의 폭을 다양하게 변경할 수 있다.
한편, 상기와 같은 이유로, 리플렉터(12)의 내부에 길이 방향으로 가열체(14)를 복수 개로 배치하되, 도가니의 높이 방향을 따라 온도 구배를 달리하기 위해, 복수 개의 가열체(14)의 열 스트립(20)의 폭을 서로 달리할 수 있다. 일 예로, 리플렉터(12)의 상부의 온도를 높게 하고 하부의 온도를 낮게 하기 위해, 리플렉터(12)의 하부 측에 배치되는 가열체(14)의 열 스트립(20)의 폭이, 상부 측에 배치되는 가열체(14)의 열 스트립(20)의 폭보다 크게 할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 실시예에 따른 증발원 가열 장치의 가열체 고정부(25 )의 변형예를 도시하고 있다. 일 실시예에서는 가열체(14)가 리플렉터(12)의 내면에 고정되는 방식을 제시하고 있으나, 본 변형례는 가열체(14)의 리플렉터(12)의 내면에 고정하지 않고, 가열체(14)가 리플렉터(12)와 이격되도록 고정하는 방식을 제시한다.
즉, 본 변형례에 따른 가열체 고정부(25')는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 링 상의 지지부(30)와, 지지부(30)에서 수직으로 연장되며, 서로 이격되어 배치되는 복수의 지지바(26)와, 복수의 지지바(26)에 각각 대응하여 압착에 따라 가열체(14)를 고정하는 복수의 고정바(28)를 포함할 수 있다. 참고로, 도 7에서는 하나의 고정바(28)를 도시하고 있으나, 복수의 지지바(26)에 각각 대응하여 복수 개의 고정바(28)가 지지바(26)에 각각 결합된다.
링 상의 지지부(30)는 리플렉터(12)의 하단에 결합되고, 복수의 지지바(26)는, 링 상의 지지부(30)에서 수직으로 연장되도록 결합되며, 링의 외주를 따라 서로 이격되어 배치된다.
지지바(26)의 전면에는 둥글게 말린 가열체(14)가 배치되고 가열체(14)의 내측에 고정바(28)가 배치된 상태에서 지지바(26)에 고정바(28)를 나사 등으로 고정하면 가열체(14)가 압착되면서 지지바(26)에 고정된다.
지지부(30), 지지바(26) 및 고정바(28)는 세라믹과 같은 내열 절연체로 이루어질 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
12: 리플렉터 14: 가열체
16: 수평부 18: 연결부
20:열 스트립 22: 가열면
24: 단자부 25, 25': 가열체 고정부
26: 지지바 28: 고정바
30: 지지부

Claims (8)

  1. 내부에 도가니가 삽입되며 상기 도가니의 외주면을 둘러싸는 관 상의 리플렉터(reflector)와;
    횡방향으로 배치되는 수평부와, 상기 수평부의 단부에서 하향으로 연장되는 연결부가 지그재그 형태로 반복적으로 형성되며 상기 리플렉터의 높이 방향을 따라 폭이 변경되는 제1 열 스트립이 가열면을 형성하며, 상기 가열면이 상기 도가니의 외주면을 감싸도록 리플렉터의 내부에 배치되는 가열체와;
    상기 가열체를 상기 리플렉터의 내부에 고정하는 가열체 고정부를 포함하는, 증발원 가열 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열체는,
    상기 수평부에서 연장되며 상기 제1 열 스트립과 병렬로 배치되는 제2 열 스트립을 구비하여 상기 가열면이 형성되는 것을 특징으로 하는, 증발원 가열 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가열체 고정부는,
    링 상의 지지부와;
    상기 지지부에서 수직으로 연장되며, 서로 이격되어 배치되는 복수의 지지바와;
    상기 복수의 지지바에 각각 대응하여 압착에 따라 상기 가열체를 고정하는 복수의 고정바를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증발원 가열 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가열체 고정부는,
    상기 리플렉터의 내면에 길이 방향으로 결합되며, 서로 이격되어 배치되는 복수의 지지바와;
    상기 복수의 지지바에 각각 대응하여 압착에 따라 상기 가열체를 고정하는 복수의 고정바를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증발원 가열 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 열 스트립은,
    상기 리플렉터의 상단에서 하단으로 갈수록 상기 제1 열 스트립의 폭이 증가하는 것을 특징으로 하는, 증발원 가열 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가열체는,
    상기 리플렉터의 내부에 길이 방향으로 복수 개로 배치되며,
    상기 복수 개의 가열체의 상기 제1 열 스트립의 폭이 서로 다른 것을 특징으로 하는, 증발원 가열 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 리플렉터의 하부 측에 배치되는 상기 가열체의 상기 제1 열 스트립의 폭이, 상부 측에 배치되는 상기 가열체의 상기 제1 열 스트립의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는, 증발원 가열 장치.
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