KR102021073B1 - 초고해상도 amoled 소자의 유기박막 증착용 패턴드 벨트면 증발원장치 - Google Patents

초고해상도 amoled 소자의 유기박막 증착용 패턴드 벨트면 증발원장치 Download PDF

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황창훈
김성수
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주식회사 올레드온
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Abstract

본 발명은 초고해상도 AMOLED 소자 제조용 패턴드 벨트면증발원 장치에 관한 것으로서, 2250ppi의 초고해상도를 가지는 AMOLED 소자를 제작함에 있어서 패턴드 금속시트 벨트면으로부터 재증발되는 유기물 기체의 세도우 현상을 0.5um 이하로 최소화하여 초미세 패턴 박막의 형성이 가능한 것으로, 패턴드 금속 시트 벨트; 패턴드 회전롤러; 회전축지지대; 테이블; 셔터고정대; 셔터; 면히터; 진공모터;를 포함하여 구성되고, 진공모터에 의한 패턴드 회전롤러의 회전이 가능하여 패턴드 금속시트 벨트의 이송과 위치제어가 용이하고, 이로 인하여 증착공정이 연속으로 가능하여 2250ppi의 해상도를 가지는 AMOLED 소자의 대량생산이 가능한 효과가 있다. 또한, 사각형 수직형 패턴드 금속시트 벨트증발원 장치에 의하여 대형기판의 처짐이 없이 수직으로 대면적의 OLED TV용 유기박막의 형성이 가능하다.

Description

초고해상도 AMOLED 소자의 유기박막 증착용 패턴드 벨트면 증발원장치{Patterned belt plane evaporation source for high resolution AMOLED device organic film deposition process}
본 발명은 초고해상도 AMOLED 소자의 증착 제조용 패턴드(patterned) 벨트면 증발원 장치에 관한 것으로서, 2250ppi 의 초고해상도 AMOLED 소자를 제작함에 있어서 초미세 유기박막의 패턴 형성을 위한 고진공 증착공정이 가능하도록 금속시트(sheet) 표면에 다수개의 곡면형 패턴이 형성된 패턴드(patterned) 벨트면 증발원 장치에 관한 것이다.
현재 생산되고 있는 스마트폰용 AMOLED 소자는 해상도가 약 600ppi에 이르고 있으나, 새로이 부상하고 있는 VR, AR 어플리케이션에 대응하기 위한 초고해상도 (예, 2250ppi) AMOLED의 대량생산을 아직 실현할 수 없으므로, 이에 대한 차세대 제조 기술이 필요한 시점이다. 특히, 많은 국가들은 모바일 어플리케이션을 위한 소형 AMOLED의 해상도를 향상하고자 경쟁적으로 노력하고 있다.
종래의 LCD 소자는 LED와 같은 광원이 별도로 필요한 구조로서 얇게 만들거나, 휘어지게 만드는 것에 한계를 가지고 있다. 또한, LCD 소자는 액정분자의 거동이 전기장에 대하여 느리기 때문에 반응속도가 느려서 빠른 동영상 구동이 어렵다. 무엇보다도, LCD는 여러 국가에서 보편화된 공정기술이므로 생산장비만 구입하면 대량생산이 가능하여 저렴한 생산이 가능하다. 이에 점차 상품의 차별성과 고부가가치성이 떨어져 가고 있는 상황이다.
반면에, AMOLED 소자는 유기물질에 전기를 공급하기만 하면 발광현상이 발생하는 자발광 소자로서, 반응속도가 매우 빠르고, 미세 패턴의 구성이 가능하여 back light unit이 필요없는 단순한 구조로, 모바일기기와 대형 TV에 응용되고 있다.
또한, AMOLED는 Active Matrix Organic Light Emitting Diode 소자로서, 기존의 LCD 디스플레이 소자를 대체하고 있는 차세대 디스플레이 소자로서, 박막형의 구성이 가능하여 매우 얇은 디스플레이가 가능하다. 특히, 소형 AMOLED는 폴더블 또는 롤러블 디스플레이 소자에 활용도가 매우 높아서 한국, 중국, 일본 등의 국가들이 경쟁적으로 생산을 시도하고 있다.
이를 테면, 현재 생산되는 6.4인치 크기의 AMOLED 소자의 해상도는 514ppi이므로, 이를 VR, AR에 적용 시, 저해상도에 따른 패턴간격이 눈에 보이는 매트릭스효과 (일명, 모기장 효과)가 발생한다. 이를 제거하려면, 적어도 2250ppi이상의 AMOLED 소자의 생산이 되어야 하며, 비로소 VR, AR 시대가 전성기를 맞이할 수 있게 된다.
이와 같은 AMOLED 소자는 TFT 기판 상에 아노드(Anode) 박막과 캐소드(Cathode) 박막 사이에 7개층의 유기박막(HIL, HTL, Blue, Red, Green, EIL, ETL)이 형성되어 전기를 흘려주면 Red, Green, Blue 유기물 발광층들이 발광하게 되는 것으로, AMOLED 소자의 제조에는 적어도 7개 이상의 유기박막 증착이 필요하다.
이와 관련하여 종래에 제안되고 개발된 OLED 소자용 유기박막을 증착하는 벨트면증발원 증착기는, 도1에 도시된 바와 같이, 고진공의 챔버내 상부에 TFT기판(10)이 수평으로 놓이고, 그 밑에 금속시트로 구성된 평벨트 면증발원(12)이 놓이는 구조이다.
도1에서와 같이, 고진공 챔버의 내측 하부에는 다수개의 선형증발원 (일명, 리니어 소스)(15)이 설치되며, 선형증발원(15) 내부에는 유기물 파우더가 담겨 있다. 선형증발원(15)의 가열에 의하여 유기물 기체는 상향 분사되고, 상향 분사되는 유기물 기체는 금속시트 평벨트(B) 면증발원(12)의 하부면에 증착코팅되어 도너박막(16)이 형성된다. 다음, 회전롤러(14)의 회전작동에 의하여 금속시트 평벨트 면증발원(12)이 이송되고, 상향으로 이송된 도너박막(16)이 TFT기판(10)을 마주보도록 위치하게 되면, 하부의 면가열장치(13)에 의하여 도너박막(16)이 가열되게 되고 재증발이 이루어지게 된다. 도너박막(16)으로부터 재증발된 유기물 기체는 TFT기판(10)에 최종 증착되어 타겟박막(17)으로 형성되게 된다.
이렇게, 금속시트 평벨트 면증발원(12)으로부터 재증발되어 증착된 유기박막은, 수직성 면증발에 의해 세도우현상이 현격히 줄어들어, FMM(Fine Metal Mask)마스크를 TFT기판(10)하부에 부착하여 패턴박막을 형성할 경우, 세도우거리는 0.8㎛ - 1.5㎛으로 줄어들게 되고, 그 결과 AMOLED의 해상도는 800ppi 에서 1200ppi 까지 향상하게 된다. 참고로, 면증발원 장치 없이 선형증발원만으로 AMOLED 소자를 제작하면, 세도우거리는 약 4㎛가 형성되며, 그에 따른 해상도는 최대 570ppi에 그치고 있는 실정이다. (참고논문1 : 고해상도 AMOLED 제조용 고진공 증착기술, 물리학과 첨단기술 pp 29 - 37, APRIL (2018). 참고논문2 : Plane source evaporation techniques for super ultra high resolution flexible AMOLED, pp523-526, 37-2, SID 2017.)
하지만, 이러한 금속시트 평벨트 면증발원 장치에 의해 제작되는 AMOLED 소자의 해상도는 2250ppi 이상의 VR, AR용 초고해상도를 실현하기에는 매우 부족한 실정이다. 또한 종래의 벨트면 증발원은 회전 장치들이 챔버벽에 부착되어 고정되는 개념이므로, 기존의 양산용 증착챔버에 바로 설치가 불가능하므로 새로이 고가의 증착챔버를 제작하여야 하는 단점을 가지고 있다.
한국등록특허공보 제10-0767026호
본 발명은 초고해상도를 가지는 AMOLED를 제조하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 벨트면 증발시 세도우현상을 더욱 저감하도록 하여, 0.3㎛ - 0.8㎛의 세도우 거리를 확보하여, 이로 인하여 2250ppi의 해상도를 가지는 초미세 패턴박막의 증착형성이 가능한 패턴드(Patterned) 금속시트 벨트면 증발원(일명 패턴드 벨트면소스)장치의 구조를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 곡면증발원에 의한 유기물증발의 경우, 곡면에서 재증발되는 유기물기체의 포커싱(Focusing)현상으로 인하여 세도우 현상이 더욱 줄어드는 것을 이용하여(논문3 : Novel plane source FMM evaporation techniques for manufacturing of 2250ppi flexible AMOLEDs, pp1003 - 1006, 75-2, SID 2018.), 유기 패턴 박막의 세도우거리가 0.18㎛ - 0.5㎛를 가져 2250ppi 이상의 초고해상도 AMOLED 소자 제작이 가능한 곡면형 패턴을 가지는 금속시트 벨트면증발원 장치의 구조를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 새로이 증착챔버를 제작하지 않고도 기존의 대량생산용 증착챔버에 바로 설치하여 사용이 가능한 독립형(stand alone type) 패턴드 금속시트 벨트면증발원 장치를 통해, 초고해상도의 AMOLED 소자를 대량생산할 수 있도록 하는 것이다.
상술한 해상도 향상의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 초고해상도 AMOLED 소자의 유기박막 증착용 패턴드 벨트면 증발원 장치,
패턴드 금속시트 벨트에 증착된 유기박막으로 구성된 패턴드 금속시트 벨트면증발원을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 패턴드 벨트면 증발원 장치에서,
상기 패턴드 금속시트 벨트는,
외측표면에 다수개의 오목한 원형 패턴이 형성되거나, 또는
외측표면에 다수개의 오목한 원형 패턴 및 내측표면에 대응되는 다수개의 볼록 또는 오목한 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 패턴드 벨트면 증발원 장치에서,
상기 패턴드 금속시트 벨트면증발원은, 상기 패턴드 금속시트 벨트의 외측표면에 형성된 다수개의 오목한 원형 패턴에 도너 유기박막이 오목한 형태로 증착코팅되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 패턴드 벨트면 증발원 장치에서,
상기 패턴드 벨트면 증발원 장치는 패턴드 회전롤러를 더 포함하며,
상기 패턴드 회전롤러는,
원통형 표면에 다수개의 오목 또는 볼록한 패턴이 형성되고, 회전롤러축과 이탈방지 날개가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 패턴드 벨트면 증발원 장치는,
유기박막이 증착되어 패턴드 금속시트 벨트면증발원을 이루는 패턴드 금속시트 벨트;
상기 패턴드 금속시트 벨트를 회전시키는 패턴드 회전롤러;
상기 패턴드 회전롤러를 지지하는 회전축지지대; 및
상기 패턴드 금속시트 벨트의 내측면을 면가열하는 면히터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 패턴드 벨트면 증발원 장치에서,
상기 패턴드 벨트면 증발원 장치는,
테이블; 셔터고정대; 셔터; 및 진공모터;를 더 포함하여 구성되며,
상기 테이블은 중앙에 증발개구부가 형성되고, 상기 테이블의 하부에 위치한 상기 셔터의 개폐를 통하여 하방향에서 증발되는 유기물 기체가 상기 증발개구부를 관통하여 상기 패턴드 금속시트 벨트의 하부면에 도너 유기박막으로 증착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 패턴드 벨트면 증발원 장치에서,
상기 패턴드 금속시트 벨트는,
적어도 2개이상의 패턴드 회전롤러에 의하여 무한궤도를 형성하고, 진공모터에 의하여 적어도 1개의 패턴드 회전롤러가 회전하며, 이송 속도와 위치가 제어되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 패턴드 벨트면 증발원 장치에서,
상기 회전축 지지대는,
세라믹 베어링 위치부가 형성되어 있고, 하부에는 XY 위치보정기가 부착되어 좌우 위치의 조정과 잠금이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 패턴드 벨트면 증발원 장치에서,
상기 패턴드 금속시트 벨트는,
적어도 2개 이상의 패턴드 회전롤러를 사용하여 전체적으로 직선형, 삼각형 또는 사각형의 형태를 가지며, 증착코팅된 도너 유기박막을 수평한 기판에 수평상태로 유기물을 증착하거나 또는 수직한 기판에 수직상태로 유기물을 증착하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 패턴드 벨트면 증발원 장치에서,
상기 패턴드 금속시트 벨트의 내측면에는 적어도 1개 이상의 냉각판이 구비되어 패턴드 금속시트 벨트를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 패턴드 벨트면 증발원 장치에서,
상기 패턴드 회전롤러내에는 냉각수 라인이 연결되어 냉각수가 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 패턴드 벨트면 증발원 장치에서,
상기 테이블에는,
증발기체 센서인 QCM 센서가 설치되어 재증발하는 유기물 기체의 증발상태를 조사하고, 벨트위치센서가 설치되어 금속시트벨트의 위치를 조사 및 제어가 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 패턴드 벨트면 증발원 장치에서,
상기 패턴드 금속시트 벨트면 증발원은,
선형 증발원에 의해 분출된 유기물 기체가 상기 패턴드 금속시트 벨트의 하부면에 호스트 유기도너박막(23)과 도판트 유기도너박막(22)으로 차례로 적층되어 증착되었다가, 상기 패턴드 금속시트 벨트가 회전 이송이 이루어진 후, 면히터의 가열에 의하여 상기 도너 유기박막들이 동시에 재증발되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 초고해상도 AMOLED 증착제조용 패턴드 벨트면 증발원 장치를 사용함으로써, 다수의 원형 곡면 패턴들을 가지는 금속시트 벨트면에 증착된 유기도너박막들이 금속시트 벨트면으로부터 재증발 시, 포커싱 증발하는 유기물 기체에 의한 세도우현상의 최소화가 용이하고, 이로 인하여 패턴박막의 세도우 거리를 더욱 적게 형성하게 되어 초미세한 패턴 박막을 TFT 기판상에 증착하는 것이 가능하고, 패턴드 금속시트 벨트의 연속 공정에 의하여 초고해상도의 AMOLED 소자의 대량생산이 가능하다.
도1은 종래의 벨트면증발원 구조를 나타낸 도면.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 패턴드 벨트면 증발원장치에서, 선형증발원과 패턴드 금속시트 벨트면 증발원에 의해 TFT기판에 미세 유기박막 패턴을 증착하는 것을 개념적으로 나타낸 도면.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른, 패턴드 금속시트 벨트면 증발원을 나타내는 도면.
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 패턴드 금속시트 벨트면증발원 이송용 패턴드 회전롤러를 나타내는 도면.
도5는 본 발명의 일실시예에 따른, 독립형(stand alone) 패턴드 금속시트 벨트면 증발원 장치를 나타내는 도면.
도6은 도 5의 회전축 지지대의 일실시예를 나타낸 도면.
도7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다수개의 패턴드 회전롤러를 이용하는 삼각형 및 사각형 구조의 수직형 패턴드 금속시트 벨트면 증발원을 포함하는 대면적 OLED 증착장치를 각각 개략적으로 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른, 패턴드 금속시트 벨트면 증발원의 증착상태를 표시한 확대 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 패턴드 벨트면 증발원장치에서, 선형증발원과 패턴드 금속시트 벨트면 증발원에 의해 TFT기판에 미세 유기박막 패턴을 증착하는 것을 개념적으로 나타낸 도면, 도3은 본 발명의 일실시예에 따른, 패턴드 금속시트 벨트면 증발원을 나타내는 도면, 도4는 본 발명의 일실시예에 따른 패턴드 금속시트 벨트면증발원 이송용 패턴드 회전롤러를 나타내는 도면, 도5는 본 발명의 일실시예에 따른, 독립형(stand alone) 패턴드 금속시트 벨트면 증발원 장치를 나타내는 도면, 도6은 도 5의 회전축 지지대의 일실시예를 나타낸 도면, 도7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다수개의 패턴드 회전롤러를 이용하는 삼각형 및 사각형 구조의 수직형 패턴드 금속시트 벨트면 증발원을 포함하는 대면적 OLED 증착장치를 각각 개략적으로 나타낸 도면, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른, 패턴드 금속시트 벨트면 증발원의 증착상태를 표시한 확대 도면이다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 패턴드 금속시트 벨트면 증발원의 하부면에 호스트와 도판트 도너유기박막을 적층하여 증착하고, 패턴드 금속시트 벨트면을 이송시킨 뒤, 기판을 향해 호스트와 도판트 유기박막을 동시에 재증발시키는 과정을 나타낸 것으로서, 도2에 도시된 바와 같이, 초고해상도의 AMOLED 소자의 유기박막 제조용 고진공의 증착챔버내 상부에는 TFT 기판(20)이 놓여있고, 바로 아래에는 FMM 마스크(21)가 놓이고, 그 아래에는 패턴드 벨트면 증발원 장치가 놓이게 된다.
본 발명에 따른 패턴드 벨트면 증발원 장치는, 패턴드 금속시트 벨트(PB)에 증착된 유기박막으로 구성된 패턴드 금속시트 벨트면증발원을 포함하여 구성되며, 패턴드 금속시트 벨트(PB)는 패턴드 회전롤러(26)의 회전에 의하여 증착된 유기박막이 수평상태 또는 수직상태로 놓이도록 금속시트 벨트(PB)의 이송이 가능하다.
챔버(미도시)의 내측 하부에 놓인 호스트 선형증발원(27)과 도판트 선형증발원(28)으로부터 상향으로 분출되는 각 유기물 기체는 패턴드 금속시트 벨트면증발원(30)의 패턴드 금속시트 벨트(PB) 하부면에 차례로 증착코팅되어 호스트 유기도너박막(23)과 도판트 유기도너박막(22)을 형성한다.
패턴드 회전롤러(26)의 회전에 의하여 패턴드 금속시트 벨트면증발원(30)이 이송하여 패턴드 금속시트 벨트면증발원(30)에 형성된 호스트 유기도너박막(23)과 도판트 유기도너박막(22)이 수평상태 또는 수직상태의 TFT기판(20)을 향하도록 위치하면, 패턴드 금속시트 벨트(PB)의 내측에 구비된 면히터(24)에 의해, 패턴드 금속시트 벨트면증발원(30)이 가열되고, 그로 인해 유기도너박막(22, 23)의 유기물들은 동시에 상향(도 2 참조) 또는 수평(도7 및 도 8 참조)으로 재증발하게 되어 FMM마스크(21)를 관통한 후 TFT 기판(20)상에 미세 패턴 박막을 형성하게 된다.
본 발명에서는 패턴드 금속시트 벨트면증발원(30)에 호스트 유기도너박막(23)과 도판트 유기도너박막(22)을 모두 증착코팅한 후 재가열하여 동시에 상향으로 재증발하는 것만을 도시하였으나, 이에 국한되는 것이 아님은 물론이며, 하나씩 순차적으로 증착코팅하고 재증발하는 공정으로 수행될 수 있음은 물론이다.
또한, 도3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 패턴드 금속시트(sheet) 벨트면증발원(30)은, 패턴드 금속시트 벨트(PB)의 외측표면에 상면이 개구된 소정곡률로 오목한 원형 또는 구형의 패턴(31)들이 다수개 정렬되어 형성되고(절개선 AA'참조), 패턴드 회전롤러(32)의 회동에 의해 무한궤도를 이루며 회전하고 증착코팅된 유기박막이 이송되는 구성이다.
이와 같이, 패턴드 금속시트 벨트면증발원(30)의 다수개가 정렬된 오목한 원형 패턴(31)면에 유기도너박막(22,23)들이 증착되는 경우, 증착된 유기도너박막의 형태는 도9에 도시된 바와 같이 원형 패턴에 맞추어 도너 유기박막이 오목한 형태로 증착되어 있는 바, 패턴드 금속시트 벨트(PB)의 오목한 원형 패턴에 오목 형태로 증착된 유기도너박막(22, 23)들은 재증발시 포커싱되는 효과를 가지고, 이는 인접한 TFT 기판(20)을 향하여 수직 증발하는 효과를 가지므로 결과적으로 미세패턴의 세도우거리가 매우 작아지는 효과를 나타내게 된다. 그로 인하여, 초고해상도의 유기박막 패턴이 증착하게 되는 효과는 물론, 유기물질기체의 퍼짐이 줄어들게 되어 유기물질의 사용효율이 증가 되는 효과를 가지게 되는 것이다.
또한, 다수개 오목한 원형 패턴(31)면에 유기도너박막(22,23)들이 증착됨으로써, 도7 및 도 8에서와 같이 패턴드 금속시트 벨트면증발원(30)으로부터 수직형으로 재증발시 패턴드 금속시트 벨트면증발원(30)의 유기도너박막(22,23)들이 면가열에 따라 중력에 의해 하방향으로 흘러내리는 것을 방지하여 기판 상부쪽에 타겟박막 형성이 상대적으로 소한 것을 방지할 수 있는 효과도 있게 된다.
비록 도3에서는 본 발명에 따른 패턴드 금속시트 벨트면증발원(30)의 패턴드 금속시트 벨트(PB)의 외측표면에만 상면이 개구된 소정곡률로 오목한 원형 또는 구형의 패턴(31)들이 다수개 정렬되어 형성된 것으로 도시하였으나, 외측표면에 다수개의 오목한 원형 패턴 및 내측표면에 대응되는 다수개의 볼록 또는 오목한 패턴이 형성되는 것과 같이 내측표면은 평평하거나 또는 내측표면도 외측표면과 대응되도록 소정곡률로 볼록한 원형 또는 다각형 패턴들이 형성될 수 있다.
도4에는 원통형 몸체를 가지는 패턴드 회전롤러(32)의 원통형 표면에 다수개의 원형 또는 구형의 패턴(32a)들이 정렬되어 형성되어 있다. 이때, 원통형 표면에는 다수개의 오목 또는 볼록한 패턴이 형성될 수 있으며, 패턴의 형태가 제한되는 것이 아님은 물론이다. 또한, 패턴드 회전롤러(32)에는 회전롤러축(34)과 이탈 방지 날개(35)가 좌우에 구성되어 있어, 회전축지지대(40)로부터 이탈이 방지 되어 회전이 가능하고 그로 인해 패턴드 금속시트 벨트면증발원(30)을 구성하는 패턴드 금속시트 벨트(PB)가 이송된다.
이때, 패턴드 금속시트 벨트면증발원(30)에 형성된 원형패턴(31)이 패턴드 회전 롤러(32)에 형성된 원형 패턴(32a)들은 서로 대응되도록 구비된다. 이와 같이, 패턴드 금속시트 벨트면증발원(30)에 형성된 원형패턴(31)과 패턴드 회전 롤러(32)에 형성된 원형 패턴(32a)들이 서로 얼라인먼트됨으로써 회전력을 전달하기도 하고, 패턴드 금속시트 벨트면증발원(30)이 회전 이송시 미크럼이 방지 되기도 한다.
또한, 패턴드 회전롤러(32)내에는 냉각수를 공급하는 냉각수라인(미도시)을 구비하여 회전롤러를 항상 상온으로 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 패턴드 회전롤러(32)의 표면에 형성된 다수개의 오목한 원형 패턴(32a)들에 의해 증가된 표면적에 의해 패턴드 금속시트 벨트증발원(30)과 접촉하는 면적이 증가하게 되어, 가열된 패턴드 금속시트 벨트(PB)의 냉각이 용이하게 된다.
도5는 본 발명에 따른 독립형(stand alone) 패턴드 벨트면증발원 장치에 관한 것으로서, 도5에 도시된 바와 같이, 패턴드 금속시트 벨트면증발원(30)의 패턴드 금속시트(sheet) 벨트(PB), 패턴드 회전롤러(32), 회전축지지대(40), 테이블(45), 테이블 다리(46), 셔터고정대(47), 셔터(48)로 구성될 수 있다.
즉, 상기 패턴드 벨트면 증발원 장치는, 유기박막이 증착되어 패턴드 금속시트 벨트면증발원을 이루는 패턴드 금속시트 벨트; 상기 패턴드 금속시트 벨트를 회전시키는 패턴드 회전롤러; 상기 패턴드 회전롤러를 지지하는 회전축지지대; 및 상기 패턴드 금속시트 벨트의 내측면을 면가열하는 면히터;를 포함하여 구성되며, 테이블; 셔터고정대; 셔터; 및 진공모터;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
테이블(45)의 하부 모서리에는 적어도 4개의 테이블다리(46)가 형성되어 패턴드 금속시트 벨트(PB)가 선형 증발원(미도시)과 일정 높이를 유지하도록 되고, 테이블(45) 중앙부에는 증발개구부(49)가 형성되어 있어, 선형 증발원에서 분출된 유기물 기체가 증발 개구부(49)를 관통하여 패턴드 금속시트 벨트(PB)의 하부면에 도너 유기박막으로 증착코팅이 가능하게 된다.
테이블(45)의 4개의 모서리부분에는 각 4개의 회전축지지대(40)가 고정되어 회전롤러축(34)과 맞물리게 된다. 하나의 회전축지지대(40)에는 진공모터(53)가 부착되어 있어 전기력으로 진공모터(53)가 회전하면, 회전롤러축(34)이 회전을 하게 되며, 그로 인해 결국 패턴드 금속시트 벨트(PB)가 이송하게 되는 것이다.
패턴드 금속시트 벨트(PB)의 안쪽 상부에는 면히터(50)가 설치되어, 패턴드 금속시트벨트(PB)를 가열하게 된다.
이와 같은 독립형 패턴드 벨트면증발원 장치는 기존의 선형 증발원 증착기에 바로 설치될 수 있으며, 생산되는 AMOLED 소자의 해상도를 2250ppi 까지 향상하는 효과를 가지게 된다.
회전롤러축(34)은 회전축지지대(40)에 고정되어 회전하는 것으로, 회전축지지대(40)에는 XY위치보정기, 테이블(45)의 적당한 위치에 면히터 고정대(미도시), 면히터 지지축(미도시), 증발기체 센서인 QCM 센서(미도시), 벨트위치센서(미도시) 등이 추가로 설치될 수 있다.
증발기체 센서인 QCM 센서는 설치되어 재증발하는 유기물 기체의 증발상태를 조사하고, 벨트위치센서는 설치되어 금속시트벨트의 위치를 조사 및 제어가 가능하게 한다.
본 발명에 따른 패턴드 금속시트 벨트는, 적어도 2개이상의 패턴드 회전롤러에 의하여 전체적으로 직선형, 삼각형 또는 사각형의 형태의 무한궤도를 형성하고, 진공모터에 의하여 적어도 1개의 패턴드 회전롤러가 회전하여, 이송 속도와 위치가 제어될 수 있게 된다. 또한, 증착코팅된 도너 유기박막을 수평한 기판에 수평상태로 도너 유기물을 타겟 유기물로 증착하거나 또는 수직한 기판에 수직상태로 유기물을 도너 유기물을 타겟 유기물로 증착한다.
도 6은 회전축지지대(43)에 대한 일실시예를 나타낸 것으로, 물론 이와 같은 구조에 한정되는 것은 아니다.
도 6에 도시된 바와 같이, 직육면체형의 구조를 가지는 회전축지지대(40)의 측벽에는 원통형의 구멍인 세라믹 베어링 위치부(41)가 형성되어 이곳에 세라믹 베어링을 설치하게 된다. 세라믹 베어링을 사용하면, 회전롤러축(34)과의 회전 시 마찰에 의한 파티클 발생을 방지할 수가 있다. 또한, 회전축지지대(40)의 하부에는 회전축 지지대 고정부(42)가 형성되고, 그 하부에 연결되는 XY위치보정기(43)에는 X축보정기(43a), Y축보정기(43b)가 설치되어, 회전축지지대(40)의 좌우 위치의 보정이 용이하다. 적어도 4개의 XY위치보정기(43)에 의하여 패턴드 벨트면증발원이 회전 이송 시 벨트의 틸팅(tilting)현상(벨트구동시 금속시트의 쏠림현상)을 방지할 수 있게 된다. XY위치보정기(43)는 하부 테이블(45)면에 고정하기 위한 테이블 고정부(44)를 더 구비할 수 있다.
이와 같은 XY위치보정기(43)에 의해 회전축지지대(40) 및 이에 의해 지지되는 회전축의 좌우 위치의 조정과 잠금이 가능하게 된다.
도7 및 도8에는 본 발명에 따른 패턴드 벨트면증발원 장치의 다른 실시예로서, 삼각형 구조 및 사각형구조의 수직형 패턴드 금속시트 벨트면 증발원의 구조를 나타내었다.
삼각형 수직형 패턴드 금속시트 벨트(80)는 적어도 3개의 패턴드 회전 롤러(81), 면히터(82), 적어도 1개의 냉각판(86)과 함께 구성된다. 삼각형 수직형 패턴드 금속시트 벨트(80)의 하부에는 선형증발원(84)이 놓이고, 측부에는 기판(83)이 수직으로 세워져 놓이게 된다. 삼각형 수직형 패턴드 금속시트 벨트(80)의 하부면에 증착된 도너박막(85)이 이송되어, 측벽에 수직으로 놓인 기판(83)에 수직상태에서 재증발되게 된다. 이와 같은 수직형의 패턴드 벨트면 증발원 장치를 이용하면, 대면적의 기판(83)을 수직으로 설치가 가능하여 처짐을 방지하는 효과를 가지게 되므로 대형의 OLED TV소자를 제작하는 것이 용이하다.
또한, 사각형 수직형 패턴드 금속시트 벨트(90)는 적어도 4개의 패턴드 회전 롤러(91), 면히터(92), 적어도 2개의 냉각판(96)과 함께 구성된다. 사각형 수직형 패턴드 금속시트 벨트(90)의 하부에는 선형증발원(94)이 놓이고, 측부에는 기판(93)이 세워져 놓이게 된다. 사각형 수직형 패턴드 금속 시트 벨트(90)의 하부면에 증착된 도너박막(95)이 이송되어, 측벽에 놓인 기판(93)에 수직으로 재증발되게 된다. 이와 같은 전체적으로 사각형이면서 수직형의 패턴드 벨트면 증발원 장치를 이용하면, 대면적의 기판(93)을 수직으로 설치가 가능하여 처짐을 방지하는 효과를 가지게 되므로 대형의 OLED TV소자를 제작하는 것이 용이하다.
또한, 패턴드 금속시트 벨트표면과 선형증발원사이의 거리(TS1)와 패턴드 금속시트 벨트면증발원 표면과 기판사이의 거리(TS2)를 충분히 짧게 유지하면, 유기물질의 사용율을 획기적으로 향상(예, 80퍼센트)하는 효과를 가지게 된다. 참고 논문1에 따르면, TS거리가 50mm의 경우 증착에 활용되는 유기물질 사용율이 90퍼센트 이상이므로, 2번의 유기물 증발에 따른 총 유기물질 사용율은 약 80퍼센트에 해당하는 유기물의 고 물질 사용율에 도달할 수가 있다. 참고로 WOLED와 QD-OLED와 같이, 대형 OLED TV소자의 경우에는 FMM마스크를 사용하지 않으며, 칼라필터 기술을 이용한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수 도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들로 결합된 형태로 실시될 수 있다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : TFT 기판 B: 금속시트 평벨트
12 : 금속시트 평벨트 증발원 13 : 면가열 장치
14 : 회전롤러 15 : 선형 증발원
16 : 도너 박막 17 : 타겟 박막
20 : TFT 글라스 기판 21 : FMM 마스크
22 : 도판트 유기 도너 박막 23 : 호스트 유기 도너 박막
24 : 면히터 PB : 패턴드 금속시트 벨트
27 : 호스트 선형 증발원 28 : 도판트 선형 증발원 30 : 패턴드 금속시트 벨트면 증발원 31 : 원형 패턴
32 : 패턴드 회전롤러 32a : 원형(구형) 패턴
34 : 회전 롤러축 35 : 이탈방지 날개
40 : 회전축 지지대 41 : 세라믹 베어링 위치부
42 : 회전축 지지대 고정부 43 : XY 위치 보정기
43a : X축 보정기 43b : Y축 보정기
44 : 테이블 고정부 45 : 테이블
46 : 테이블다리 47 : 셔터고정대
48 : 셔터 49: 증발 개구부
50 : 면히터 53 : 진공모터
80,90 : 삼각형 및 사각형 수직형 패턴드 금속시트 벨트
81,91 : 패턴드 회전 롤러 82,92 : 면히터
83,93 : 기판 84,94 : 선형 증발원
85,95 : 도너 박막 86,96 : 냉각판

Claims (13)

  1. 패턴드 금속시트 벨트에 증착된 유기박막으로 구성된 패턴드 금속시트 벨트면증발원을 포함하여 구성되되,
    상기 패턴드 금속시트 벨트는,
    외측표면에 다수개의 오목한 원형 패턴이 형성되거나, 또는
    외측표면에 다수개의 오목한 원형 패턴 및 내측표면에 대응되는 다수개의 볼록 또는 오목한 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 초고해상도 AMOLED 소자의 유기박막 증착용 패턴드 벨트면 증발원 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴드 금속시트 벨트면증발원은, 상기 패턴드 금속시트 벨트의 외측표면에 형성된 다수개의 오목한 원형 패턴에 도너 유기박막이 오목한 형태로 증착코팅되어 형성되는 것을 특징으로 하는 초고해상도 AMOLED 소자의 유기박막 증착용 패턴드 벨트면 증발원 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 패턴드 벨트면 증발원 장치는 패턴드 회전롤러를 더 포함하며,
    상기 패턴드 회전롤러는,
    원통형 표면에 다수개의 오목 또는 볼록한 패턴이 형성되고, 회전롤러축과 이탈방지 날개가 구비되는 것을 특징으로 하는 초고해상도 AMOLED 소자의 유기박막 증착용 패턴드 벨트면 증발원 장치.
  5. 유기박막이 증착되어 패턴드 금속시트 벨트면증발원을 이루는 패턴드 금속시트 벨트;
    상기 패턴드 금속시트 벨트를 회전시키는 패턴드 회전롤러;
    상기 패턴드 회전롤러를 지지하는 회전축지지대; 및
    상기 패턴드 금속시트 벨트의 내측면을 면가열하는 면히터;를 포함하여 구성되고,
    상기 패턴드 금속시트 벨트는,
    외측표면에 다수개의 오목한 원형 패턴이 형성되거나, 또는
    외측표면에 다수개의 오목한 원형 패턴 및 내측표면에 대응되는 다수개의 볼록 또는 오목한 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 초고해상도 AMOLED 소자의 유기박막 증착용 패턴드 벨트면 증발원 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 패턴드 벨트면 증발원 장치는,
    테이블; 셔터고정대; 셔터; 및 진공모터;를 더 포함하여 구성되며,
    상기 테이블은 중앙에 증발개구부가 형성되고, 상기 테이블의 하부에 위치한 상기 셔터의 개폐를 통하여 하방향에서 증발되는 유기물 기체가 상기 증발개구부를 관통하여 상기 패턴드 금속시트 벨트의 하부면에 도너 유기박막으로 증착되는 것을 특징으로 하는 초고해상도 AMOLED 소자의 유기박막 증착용 패턴드 벨트면 증발원 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 패턴드 금속시트 벨트는,
    적어도 2개이상의 패턴드 회전롤러에 의하여 무한궤도를 형성하고, 진공모터에 의하여 적어도 1개의 패턴드 회전롤러가 회전하며, 이송 속도와 위치가 제어되는 것을 특징으로 하는 초고해상도 AMOLED 소자의 유기박막 증착용 패턴드 벨트면 증발원 장치
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 회전축 지지대는,
    세라믹 베어링 위치부가 형성되어 있고, 하부에는 XY 위치보정기가 부착되어 좌우 위치의 조정과 잠금이 가능한 것을 특징으로 하는 초고해상도 AMOLED 소자의 유기박막 증착용 패턴드 벨트면 증발원 장치.
  9. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 패턴드 금속시트 벨트는,
    적어도 2개 이상의 패턴드 회전롤러를 사용하여 전체적으로 직선형, 삼각형 또는 사각형의 형태를 가지며, 증착코팅된 도너 유기박막을 수평한 기판에 수평상태로 유기물을 증착하거나 또는 수직한 기판에 수직상태로 유기물을 증착하는 것을 특징으로 하는 초고해상도 AMOLED 소자의 유기박막 증착용 패턴드 벨트면 증발원 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 패턴드 금속시트 벨트의 내측면에는 적어도 1개 이상의 냉각판이 구비되어 패턴드 금속시트 벨트를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 초고해상도 AMOLED 소자의 유기박막 증착용 패턴드 벨트면 증발원 장치.
  11. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 패턴드 회전롤러내에는 냉각수 라인이 연결되어 냉각수가 공급되는 것을 특징으로 하는 초고해상도 AMOLED 소자의 유기박막 증착용 패턴드 벨트면 증발원 장치.
  12. 제 6항에 있어서,
    상기 테이블에는,
    증발기체 센서인 QCM 센서가 설치되어 재증발하는 유기물 기체의 증발상태를 조사하고, 벨트위치센서가 설치되어 금속시트벨트의 위치를 조사 및 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 초고해상도 AMOLED 소자의 유기박막 증착용 패턴드 벨트면 증발원 장치.
  13. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 패턴드 금속시트 벨트면 증발원은,
    선형 증발원에 의해 분출된 유기물 기체가 상기 패턴드 금속시트 벨트의 하부면에 호스트 유기도너박막(23)과 도판트 유기도너박막(22)으로 차례로 적층되어 증착되었다가, 상기 패턴드 금속시트 벨트가 회전 이송이 이루어진 후, 면히터의 가열에 의하여 상기 유기도너박막들이 동시에 재증발되는 것을 특징으로 하는 초고해상도 AMOLED 소자의 유기박막 증착용 패턴드 벨트면 증발원 장치.
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