KR101532740B1 - 증발원 노즐 - Google Patents

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최지현
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Abstract

본 발명은 증발원에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 분사홀이 환 형을 이루어 동심원 상으로 복수의 열로 형성되며, 도가니 상부를 커버하는 커버 플레이트와, 커버 플레이트에서 연장되며, 분사홀을 통해 분사되는 증발입자가 확산되도록 선단으로 갈수록 단면이 증가되는 용기 형상의 확산 가이드 및 커버 플레이트 중심에서 연장 형성되는 로드(rod)와 로드(rod)에 횡방향으로 결합되는 확산판을 포함하는 확산부를 포함하는, 증발원 노즐을 제공한다.

Description

증발원 노즐{NOZZLE FOR EVAPORATION SOURCE}
본 발명은 증발원 노즐에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 도가니에서 증발된 증발입자를 고르게 분산시켜 분사함으로써 기판에 증착되는 유기 박막의 증착 균일도를 향상시키는 증발원 노즐에 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.
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 진공열증착방법으로 기판 상에 증착된다.
진공열증착방법은 진공챔버 내에 기판을 배치하고, 일정 패턴이 형성된 쉐도우 마스크(shadow mask)를 기판에 정렬시킨 후, 증발물질이 담겨 있는 증발원에 열을 가하여 증발원에서 승화되는 증발입자를 기판 상에 증착하는 방식으로 이루어진다.
일반적으로, 이러한 방식에 의해 박막 증착을 하는 경우, 도가니에서 분출되는 증발입자의 분포는 도가니의 중심부에서 밀도가 높고 외측으로 갈수록 밀도가 낮아지는 가우스(Gauss) 분포를 나타낸다.
가우스(Gauss) 분포에 따른 증발입자의 분포에 의해 기판에 증착되는 유기 박막의 증착 균일도가 저하되며, 이는 유기 전계 발광소자의 수율을 저하시키는 문제를 야기한다.
한국공개특허 제10-2005-0083306호 (2005.08.26)
본 발명은, 도가니에서 증발된 증발입자를 고르게 분산시켜 분사함으로써 기판에 증착되는 유기 박막의 증착 균일도를 향상시키는 증발원 노즐을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 분사홀이 환 형을 이루어 동심원 상으로 복수의 열로 형성되며, 도가니 상부를 커버하는 커버 플레이트; 커버 플레이트에서 연장되며, 분사홀을 통해 분사되는 증발입자가 확산되도록 선단으로 갈수록 단면이 증가되는 용기 형상의 확산 가이드 및 커버 플레이트 중심에서 연장 형성되는 로드(rod)와 로드(rod)에 횡방향으로 결합되는 확산판을 포함하는 확산부를 포함하는, 증발원 노즐을 제공한다.
분사홀은 커버 플레이트의 중심부에서 외측으로 갈수록 면적이 커질 수 있다.
확산 가이드는 복수로 형성될 수 있다.
복수의 확산 가이드는, 확산 가이드의 측벽의 내측면과 커버 플레이트의 상면이 이루는 각도는 서로 다르도록 형성될 수 있다.
로드(rod)는 커버 플레이트의 상면에 대해 신축가능하게 결합될 수 있다.
로드(rod)의 단부에는 나사부가 형성되고, 커버 플레이트에는 나사부에 대응하는 나사홈이 형성되며, 로드(rod)는 나사 결합에 의해 회전함에 따라 커버 플레이트의 상면에 대해 신축될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 증발원 노즐은 도가니에서 증발된 증발입자를 고르게 분산시켜 분사함으로써 기판에 증착되는 유기 박막의 증착 균일도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 노즐을 포함하는 증착장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원 노즐의 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라서 취한 증발원 노즐의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발원 노즐의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발원 노즐의 사용상태를 설명하기 위한 도면이다.
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 노즐의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 증발원을 포함하는 증착장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증발원 노즐의 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라서 취한 증발원 노즐의 단면도이다.
도 1 내지 도 3에는, 증발원(1), 증발원 노즐(10), 커버 플레이트(11), 분사부(13A, 13B, 13C), 확산 가이드(15A, 15B), 확산부(16), 로드(rod, 17), 확산판(18), 도가니(20), 단턱부(21), 진공챔버(30), 기판 안착부(40), 기판(50)가 도시되어 있다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 실시예에 따른 증발원 노즐(10)을 구비하는 증발원(1)을 포함하는 증착장치에 대해 설명한다.
진공챔버(30)의 내부는 진공 펌프(미도시) 등에 의해 진공의 분위기가 유지되며, 진공 분위기 하에 증발원(1)으로부터 분출되는 증발입자가 기판(50)에 증착된다.
기판(50)은 진공챔버(30) 내부에 구비되는 기판 안착부(40)에 의해 안착되어 지지된다.
기판(50)의 하면과 대향하는 위치에 도가니(20) 및 증발원 노즐(10)을 포함하는 증발원(1)이 배치된다.
도가니(20)는 가열히터(미도시)에 의해 가열되어 내부에 수용되는 증발물질이 기화되고, 기화된 증발입자가 증발원 노즐(10)을 통해 분출되어 기판(50)상에 증착된다.
이하에서는 본 실시예에 따른 증발원 노즐(10)의 구성에 대해서 자세히 살펴보기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 증발원 노즐(10)은, 복수의 분사홀이 환 형을 이루어 동심원 상으로 복수의 열로 형성되며, 도가니(20) 상부를 커버하는 커버 플레이트(11); 커버 플레이트(11)에서 연장되며, 분사홀을 통해 분사되는 증발입자가 확산되도록 선단으로 갈수록 단면이 증가되는 용기 형상의 확산 가이드(15A) 및 커버 플레이트(11) 중심에서 연장 형성되는 로드(rod, 17)와 로드(17)에 횡방향으로 결합되는 확산판(18)을 포함하는 확산부(16)를 포함하여, 도가니(20)에서 증발된 증발입자를 분산시켜 분사함으로써 기판(50)에 증착되는 유기 박막의 증착 균일도를 향상시킨다.
커버 플레이트(11)는 도가니(20)에 안착되어 도가니(20) 상부를 커버한다.
도가니(20)는 밑면이 폐합되는 대략 중공의 실린더 형상으로, 내부에 증발물질이 수용된다.
커버 플레이트(11)는 도가니(20) 상단에 안착되어 도가니(20) 상부를 커버하거나, 도가니(20) 내주면에 돌출 형성되는 단턱부(21)에 안착되어 도가니(20) 상부를 커버할 수 있다. 본 실시예에서는 증발원 노즐(10)이 단턱부(21)에 안착되는 경우를 중심으로 설명한다.
커버 플레이트(11)에는 복수(複數)의 분사홀이 환 형을 이루어 동심원상으로 복수(複數)의 열(列)로 배치된다.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여 복수의 분사홀이 환 형으로 배치된 것 각각을 ‘분사부(13A, 13B, 13C)’라 한다.
본 실시예에서는 분사부(13A, 13B, 13C)가 3열로 형성되는 경우를 중심으로 서술하나, 분사부(13A, 13B, 13C)는 2열 또는 4열 이상으로 형성될 수도 있다.
커버 플레이트(11)는 원형의 판 상이며, 분사부(13A, 13B, 13C)는 동심원 상으로 커버 플레이트(11)에 형성된다. 분사부(13A, 13B, 13C)는 커버 플레이트(11)에 일정한 간격으로 이격되어 복수의 열로 배치될 수 있다.
분사부(13A, 13B, 13C)를 통해 도가니(20)내에서 기화된 증발입자가 기판(50)으로 분사된다.
확산 가이드(15A)는, 선단으로 갈수록 단면이 증가되는 일면이 개방된 용기 형상으로, 커버 플레이트(11)에서 연장되어 형성되며, 분사부(13A, 13B, 13C)를 통해 분사되는 증발입자를 기판(50)을 향하여 확산시킨다.
확산 가이드(15A)는, 커버 플레이트(11)의 상면과 확산 가이드(15A)의 측벽의 내측면이 일정한 각도(θA)를 이루도록 커버 플레이트(11) 상면에서 연장 형성될 수 있다.
커버 플레이트(11)의 상면과 확산 가이드(15A)의 측벽의 내측면이 이루는 각도(θA)가 클수록 분사부(13A, 13B, 13C)을 통해 분사되는 증발입자의 확산 정도가 커진다.
분사부(13A, 13B, 13C)는 확산 가이드(15A)의 측벽을 중심으로 확산 가이드(15A)의 내측과 외측에 각각 형성될 수 있다.
분사부(13A, 13B, 13C)를 통해 분사되는 증발입자는, 확산 가이드(15A)의 내측면 또는 외측면에 부딪혀 유동하며, 도가니(20)의 외측 방향으로 확산되도록 가이드된다.
확산부(16)는 커버 플레이트(11) 중심에서 연장 형성되는 로드(17)와, 로드(17)에 횡방향으로 결합되는 확산판(18)을 포함한다.
로드(17)는 커버 플레이트(11) 중심에서 상측으로 일정한 길이로 연장 형성되며, 후술할 확산판(18)이 결합된다.
확산판(18)은 판 형태로서, 로드(17) 상단에 횡방향으로 결합된다.
커버 플레이트(11)의 중심부의 분사홀(13A)을 통해 분사되는 증발입자는 확산판(18)의 하면에 부딪히면서 외측으로 유동하며, 이러한 증발입자의 확산은 도가니(20)의 중심부의 증발입자의 밀도 분포를 완화시킨다.
한편, 가열히터(미도시)에 의한 도가니(20)의 가열에 따라 복사열이 기판(50), 기판 안착부(40) 등의 온도를 상승시키게 되는데, 이러한 온도 상승은 기판(50), 기판 안착부(40) 등의 열팽창을 유발하고, 이러한 열팽창은 균일한 증발입자의 증착을 방해하는 요소가 된다.
확산판(18)은 도가니(20) 상부에 위치하여 기판(50), 기판 안착부(40)등으로 복사열이 전달되는 것을 차단함으로써, 복사열에 의한 기판(50), 기판 안착부(40)등의 열팽창을 방지한다.
한편, 각 분사부(13A, 13B, 13C)의 분사홀은 커버 플레이트(11)의 중앙에서 외측으로 갈수록 단면이 커지도록 형성될 수 있다.
도가니(20)에서 분출되는 증발입자의 분포는 도가니(20)의 중심부에서 밀도가 높고 외측으로 갈수록 밀도가 낮아지는 가우스(Gauss) 분포를 나타내기 때문에, 커버 플레이트(11)의 중심에서 외측으로 갈수록 분사부(13A, 13B, 13C)의 분사홀의 단면이 증가하도록 구성하여 분사홀을 통한 분사량을 증가시킴으로써, 기판(50)을 향하여 증발입자가 균일하게 분출되도록 할 수 있다.
본 실시예에 따른 증발원 노즐(10)은 확산 가이드(15A, 15B)가 복수로 형성될 수 있다.
제1확산 가이드(15A)는 제1확산 가이드(15A)의 측벽의 내측면과 커버 플레이트(11)의 상면과 일정한 각도(θA)를 갖고, 제2확산 가이드(15B)는 제2확산 가이드(15B)의 측벽의 내측면과 커버 플레이트(11)의 상면과 일정한 각도(θB)를 갖도록 커버 플레이트(11) 상면에서 각각 연장 형성될 수 있다.
이때, 복수의 분사부(13A, 13B, 13C)는 확산 가이드(15A, 15B)의 측벽을 중심으로 내측과 외측에 각각 배치될 수 있다. 즉, 제1확산 가이드(15A)의 측벽을 중심으로 내측과 외측에 분사부(13A, 13B)이 각각 배치되며, 제2확산 가이드(15B)의 측벽을 중심으로 내측과 외측에 분사부(13B, 13C)이 각각 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 복수의 확산 가이드(15A, 15B)는 커버 플레이트(11)의 상면과 확산 가이드(15A, 15B)의 측벽의 내측면 사이의 각도(θA, θB)가 서로 다르도록 형성될 수 있다.
제1확산 가이드(15A) 및 제2확산 가이드(15B)의 각도(θA, θB)에 따라 증발원 노즐(10)을 통해 분사되는 증발입자의 분사각이 정해지므로, 제1확산 가이드(15A)와 제2확산 가이드(15B)의 각도(θA, θB)를 적절히 조절하여 도가니(20)에서 증발된 증발입자를 도가니(20)의 외측으로 고르게 분산시킴으로써, 기판(50)에 증착되는 유기 박막의 증착 균일도를 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발원 노즐의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발원 노즐의 사용상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5에는, 증발원 노즐(10), 커버 플레이트(11), 나사홈(12), 분사부(13A, 13B, 13C), 확산 가이드(15A, 15B), 확산부(16), 로드(rod, 17), 확산판(18), 나사부(19)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 증발원 노즐(10)은 확산부(16)의 결합 구조를 제외하고는 앞선 실시예와 동일하며, 동일한 구성에 관하여는 앞선 실시예의 설명에 갈음한다.
본 실시예에 따른 증발원 노즐(10)의 로드(17)는 커버 플레이트(11)의 상면에 신축가능하게 결합된다.
로드(17)의 상단에는 횡방향으로 확산판(18)이 결합되어 있고, 로드(17)의 신축에 따라 확산판(18)이 승강하여, 커버 플레이트(11)의 중심부에 형성되는 분사부(13A)를 통해 분사되는 증발입자의 분사각을 조절할 수 있다.
로드(17)가 수축하여 확산판(18)이 커버 플레이트(11)에 가깝게 위치하면 중심부에 형성되는 분사부(13A)를 통해 분사되는 증발입자의 유동이 확산판(18)의 외측으로 급격하게 변경되고 증발입자가 도가니(20)의 외측으로 분사되어 증발입자의 분사각이 커진다.
로드(17)가 신장하여 확산판(18)이 커버 플레이트(11)로부터 멀어지게 위치하면, 앞선 경우에 비해 증발입자가 도가니(20)의 내측으로 분사되어 증발입자의 분사각이 작아진다.
따라서, 확산판(18)의 승강에 의해 증발입자의 분사각을 조절하여 도가니(20)에서 증발된 증발입자를 고르게 분산시킴으로써 기판(50)에 증착되는 유기 박막의 증착 균일도를 향상시킬 수 있다.
본 실시예는, 로드(17)의 단부에 나사부(19)를 형성하고, 커버 플레이트(11)에 나사부(19)에 대응하는 나사홈(12)이 형성하여, 로드(17)를 나사홈(12)에 나사결합 함에 따라 신축되도록 구성한 형태이다. 나사부(19)의 정회전 또는 역회전에 의해 로드(17)가 커버 플레이트(11)의 상면을 기준으로 신장되거나 수축될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
1: 증발원 10: 증발원 노즐
11: 커버 플레이트 12: 나사홈
13A, 13B, 13C: 분사부 15A: 제1확산 가이드
15B: 제2확산 가이드 16: 확산부
17: 로드(rod) 18: 확산판
19: 나사부 20: 도가니
21: 단턱부 30: 진공챔버
40: 기판 안착부 50: 기판

Claims (6)

  1. 복수의 분사홀이 환 형을 이루어 동심원 상으로 복수의 열로 형성되며, 도가니 상부를 커버하는 커버 플레이트;
    상기 커버 플레이트에서 연장되며, 상기 분사홀을 통해 분사되는 증발입자가 확산되도록 선단으로 갈수록 단면이 증가되는 용기 형상의 확산 가이드; 및
    상기 커버 플레이트 중심에서 연장 형성되는 로드(rod)와 상기 로드(rod)에 횡방향으로 결합되는 확산판을 포함하는 확산부를 포함하는, 증발원 노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분사홀은,
    상기 커버 플레이트의 중심부에서 외측으로 갈수록 면적이 커지는 것을 특징으로 하는, 증발원 노즐.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 확산 가이드는 복수로 형성되는 것을 특징으로 하는, 증발원 노즐.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 확산 가이드는,
    상기 확산 가이드의 측벽의 내측면과 상기 커버 플레이트의 상면이 이루는 각도는 서로 다르도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 증발원 노즐.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로드(rod)는 상기 커버 플레이트의 상면에 대해 신축가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는, 증발원 노즐.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 로드(rod)의 단부에는 나사부가 형성되고, 상기 커버 플레이트에는 상기 나사부에 대응하는 나사홈이 형성되며, 상기 로드(rod)는 나사 결합에 의해 회전함에 따라 상기 커버 플레이트의 상면에 대해 신축되는 것을 특징으로 하는, 증발원 노즐.
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