KR102152147B1 - 증발유닛 및 이를 구비한 증착장치 - Google Patents

증발유닛 및 이를 구비한 증착장치 Download PDF

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Abstract

증발유닛 및 이를 구비한 증착장치가 개시된다. 증발원과 상기 증발원에 연결되고, 증발물질을 압착하여 형성되는 펠릿을 상기 증발원에 공급하는 펠릿 공급부와 파쇄된 증발물질이 상기 증발원에 투입되도록 상기 펠릿을 파쇄하는 펠릿 파쇄부를 포함하는, 증발유닛은 정량의 증발물질을 증발원에 공급할 수 있고, 증착의 균일도를 높일 수 있다.

Description

증발유닛 및 이를 구비한 증착장치{Evaporation unit and Apparatus of deposition having the same}
본 발명은 증발유닛 및 이를 구비한 증착장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 분말 형태의 증발물질을 펠릿 형태로 가공하여 공급함으로써 정량의 증발물질을 공급할 수 있고, 증발원에 공급되는 펠릿을 다시 파쇄함으로써 증착의 균일도를 높일 수 있는 증발유닛 및 이를 구비한 증착장치에 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 액정표시장치 보다 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 진공열증착방법으로 기판 상에 증착된다.
진공열증착방법은 진공 챔버 내에 기판을 배치하고, 일정 패턴이 형성된 쉐도우 마스크(shadow mask)를 기판에 정렬시킨 후, 증발물질이 담겨 있는 증발원에 열을 가하여 증발원에서 승화되는 증발물질을 기판 상에 증착하는 방식으로 이루어진다.
그런데, 기판에 대한 증착과정에서 증발원의 증발물질이 소진된 경우 진공 챔버의 진공를 해제하지 않고 증발물질을 지속적으로 공급하기 위한 증발물질 공급장치가 개발되고 있으나, 공급과정에서 분말 형태의 증발물질이 서로 엉키거나 압착되어 정량의 증발물질을 공급하지 못하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 증발물질을 압착하여 정량의 펠릿의 형태로 제조하여 증발물질을 공급하는 방식을 고려해 볼 수 있으나, 고형의 펠릿을 가열하여 기판 상에 증착을 수행하는 경우 불균일한 증발 물질의 발생으로 인하여 증착의 균일도가 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 분말 형태의 증발물질을 펠릿 형태로 가공하여 공급함으로써 정량의 증발물질을 공급할 수 있는 증발유닛을 제공한다.
그리고, 증발원에 공급되는 펠릿을 파쇄하여 알갱이 또는 분말 형태의 증발물질을 가열함으로써 증착의 균일도를 높일 수 있는 증발유닛을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 증발원과; 상기 증발원에 연결되고, 증발물질을 압착하여 형성되는 펠릿을 상기 증발원에 공급하는 펠릿 공급부와; 파쇄된 증발물질이 상기 증발원에 투입되도록 상기 펠릿을 파쇄하는 펠릿 파쇄부를 포함하는, 증발유닛이 제공된다.
상기 펠릿 공급부는, 일단이 상기 증발원에 연결되어 상기 펠릿이 이동하는 통로를 제공하는 공급관과; 상기펠릿이 저장되며, 상기 공급관에 연결되어 상기 펠릿을 공급하는 펠릿 저장부를 포함할 수 있다.
상기 증발원은, 상기 파쇄된 증발물질이 투입되는 도가니와; 상기 도가니와 연결되며, 상기 파쇄된 증발물질이 가열되어 형성되는 증발입자를 분출하는 노즐부를 포함하며, 상기 공급관의 일단은 상기 노즐부에 연결될 수 있다.
상기 펠릿 파쇄부는, 상기 공급관의 일단에 대향하여 배치되며 회전에 따라 상기 펠릿을 파쇄하는 회전스크류를 포함할 수 있다.
상기 펠릿 공급부는, 상기 공급관의 일단에 배치되며 상기 공급관을 개폐하는 밸브를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 펠릿 저장부에서 상기 공급관으로 투입된 펠릿을 상기 공급관의 일단을 향하여 전진시키는 이송부를 포함할 수 있다.
상기 펠릿 파쇄부는, 상기 공급관의 일단에 결합되는 메쉬망을 포함할 수 있다.
상기 증발물질을 압착하여 상기 펠릿을 형성하고, 상기 펠릿 공급부에 상기 펠릿을 제공하는 펠릿 제조부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판에 박막을 형성하기 위한 증착장치로서, 상기 기판이 내부에 안착되는 진공 챔버와; 상기 증발원이 상기 기판에 대항하도록 상기 진공 챔버에 결합되는 상기 증발유닛을 포함하는, 증착장치가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명은 분말 형태의 증발물질을 펠릿 형태로 가공하여 공급함으로써 정량의 증발물질을 공급할 수 있다.
그리고, 증증발원에 공급되는 펠릿을 파쇄하여 알갱이 형태의 증발물질을 가열함으로써 증착의 균일도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발유닛의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발유닛이 구비된 증착장치의 구성을 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발유닛의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발유닛의 펠릿 파쇄부를 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 증발물질 공급장치의 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발유닛의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발유닛이 구비된 증착장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2에는, 증발원(10), 펠릿(12), 펠릿 공급부(14), 펠릿 파쇄부(16), 공급관(18), 펠릿 저장부(20), 도가니(22), 노즐부(24), 회전스크류(26), 밸브(28), 이송부(30), 진공챔버(32), 안착부(34), 이송관(36), 기판(38)이 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 증착장치는, 기판(38)에 박막을 형성하기 위한 증착장치로서, 상기 기판(38)이 내부에 안착되는 진공챔버(32)와; 상기 증발원(10)이 상기 기판(38)에 대항하도록 상기 진공챔버(32)에 결합되는 증발유닛을 포함할 수 있다.
진공챔버(32)의 내부는 증발입자의 증착을 위하여 진공 분위기가 유지되며, 기판(38)이 진공챔버(32)의 안착부(34)에 안착된다. 기판(38)의 대향하는 위치에는 증발원(10)이 배치되고 가열부(미도시)에 의한 도가니(22)의 가열에 따라 기판(38)에 대한 증발입자의 증착이 이루어진다.
본 실시예에 따른 증발유닛은, 증발원(10)과 상기 증발원(10)에 연결되고, 증발물질을 압착하여 형성되는 펠릿(12)을 상기 증발원(10)에 공급하는 펠릿 공급부(14)와; 파쇄된 증발물질이 상기 증발원(10)에 투입되도록 상기 펠릿(12)을 파쇄하는 파쇄부(16)를 포함하여, 진공챔버(32)의 진공분위기를 유지하면서 증발물질을 연속적으로 공급받을 수 있어 공정 택 타임을 줄일 수 있다.
증발원(10)의 내부에는 증발물질이 수용되고, 가열에 따라 증발물질이 기화 또는 승화되어 증발입자가 증발원(10)으로부터 분출되며, 분출된 증발입자는 기판(38) 상에 증착된다.
펠릿 공급부(14)는, 증발원(10)에 연결되고, 증발물질을 압착하여 형성되는 펠릿(12)을 증발원(10)에 공급한다.
기판(38)에 대한 증착 과정에서 증발물질이 소진되면 증발물질을 증발원(10)에 공급하여야 하는데, 분말 형태의 증발물질을 증발원(10)에 공급하는 경우, 증발물질이 서로 엉켜 붙어 정밀한 계량이 어렵고 이에 따라 정량의 증발물질을 증발원(10)에 공급하기 어려운 문제점이 있다.
본 실시예에서는 이러한 분말 형태의 증발물질을 압착하여 정량의 펠릿(12) 형태로 가공하여 이를 증발원(10)에 공급함으로써, 정량의 증발물질을 공급할 수 있도록 한다.
펠릿 파쇄부(16)는 파쇄된 증발물질이 증발원(10)에 투입되도록 펠릿(12)을 파쇄한다.
분발의 증발물질을 압착하여 형성되는 고형의 펠릿(12)을 증발원(10)에서 가열하여 기판(38) 상에 증발입자를 증착하는 경우, 펠릿(12)의 형상으로 인해 펠릿(12)에 대한 열의 전달이 불균일하여 펠릿(12)의 표면 위치에 따라 증발입자의 발생이 불균일하게 되고 이에 따라 기판(38)에 대한 증착의 균일도가 떨어질 우려가 있다. 따라서, 펠릿(12) 형태로 증발원(10)에 증발물질을 공급한 후, 이를 펠릿 파쇄부(16)에 의해 다시 파쇄하여 알갱이 또는 분말 형태로 증발원(10)에 충전하여 가열에 따른 증착의 균일도를 높이게 된다.
이하에서는 본 실시예에 따른 증발유닛을 자세히 살펴 보기로 한다.
본 실시예에서는 분말 형태의 증발물질을 압착하여 펠릿(12) 형태로 가공함으로써, 정량의 증발물질을 공급할 수 있다. 펠릿(12)의 형태는 펠릿 공급부(14), 증발원(10), 회전스크류(26)의 형상에 따라 다양한 형태로 제작할 수 있다.
본 실시예에 따른 증발원(10)은, 상단이 개방되고, 증발물질이 수용되며 가열에 따라 증발물질이 증발되어 증발입자가 분출되는 도가니(22)와, 상기 도가니(22)와 연결되며 파쇄된 증발물질이 가열되어 형성되는 증발입자를 분출하는 노즐부(24)를 포함한다. 노즐부(24)는, 도가니(22)와 연통되도록 하단이 도가니(22) 상단에 결합되는 이송관(36)과, 이송관(36)과 연통되도록 이송관(36)의 상단에 횡방향으로 결합되며, 상측에 길이 방향으로 형성되는 노즐이 형성되는 분배관을 구비한다.
도가니(22)의 외주에는, 가열부(미도시)가 구비되어 있어, 가열부에 의해 도가니(22)의 증발물질이 가열 되면서 증발입자가 분출되고, 도가니(22)의 상단에서 분출되는 증발입자는 이송관(36)을 거쳐 분배관의 노즐을 통해 기판을 향해 분출된다.
펠릿 공급부(14)는 증발원(10)에 연결되고, 증발물질을 압착하여 형성되는 펠릿(12)을 상기 증발원(10)에 공급한다. 펠릿(12)이 후술 할 펠릿 파쇄부(16)에 의해 파쇄되기 전까지 펠릿 공급부(14)에 의해 펠릿(12)의 형태로 증발원(10)에 공급되기 때문에 정량의 증발물질 공급이 이루어 질 수 있다.
본 실시예에 따른 펠릿 공급부(14)는, 일단이 증발원(10)에 연결되어 펠릿(12)이 이동하는 통로를 제공하는 공급관(18)과, 펠릿(12)이 저장되며 공급관(18)에 연결되어 펠릿(12)을 공급하는 펠릿 저장부(20)가 포함될 수 있다.
공급관(18)의 일단은 이송관(36)의 측단에 연결되어 공급관(18)을 통해 공급된 펠릿(12)은 펠릿 파쇄부(16)에 의해 파쇄되면서 도가니(22)에 알갱이 또는 분말 형태로 충전된다.
공급관(18)은 펠릿(12)의 이동을 원할하게 하기 위해 펠릿(12)의 크기에 따라 다양한 형태로 제작 될 수 있다.
공급관(18) 타단에는, 공급관(18)의 일단 방향으로 펠릿(12)을 이동시키는 이송부(30)가 결합될 수 있다. 이송부(30)는 펠릿 저장부(20)에서 공급관(18)으로 투입된 펠릿(12)을 공급관(18)의 일단을 향하여 전진시킬 수 있다. 이를 통해 공급관(18) 내부의 펠릿(12)이 공급관(18)에서 원할하게 증발원(10)으로 전달될 수 있다.
공급관(18)과 이송관(36) 사이에는 밸브(28)가 개재되어 공급관(18)을 개폐할 수 있다. 증발물질의 충전시 밸브(28)을 열어 펠릿(12)을 공급하고, 펠릿(12)의 공급이 완료되면 증발입자가 공급관(18)으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 밸브(28)를 닫아 공급관(18)을 폐쇄한다.
펠릿 저장부(20)는, 증발물질을 압착하여 제조한 펠릿(12)을 저장하고 있다가 충전 시 공급관(18)으로 공급되며, 공급관(18)의 펠릿(12)은 공급관(18)을 통해 증발원(10)으로 공급된다.
본 실시예에 따른 증발유닛은, 증발물질을 압착하여 펠릿(12)을 형성하고, 펠릿 공급부(14)에 펠릿(12)을 제공하는 펠릿 제조부(미도시)를 포함할 수 있다. 펠릿 제조부에 의해 제조된 펠릿은 펠릿 공급부(14)로 공급될 수 있다. 펠릿 제조부에 증발물질이 투입되고 펠릿 제조부에서 증발물질이 압착되어 펠릿(12)이 제조되면 펠릿 공급부(14)를 거쳐 증발원(10)에 투입된다.
한편, 펠릿 제조부를 펠릿 공급부(14)에 직접 연결하여, 펠릿 제조부에서 제조된 펠릿(12)을 직접 펠릿 공급부(14)에 제공하는 것도 가능하다.
펠릿 파쇄부(16)는 공급관(18)의 일단에 대향하여 배치되며 회전에 따라 펠릿(12)을 파쇄하는 회전스크류(26)를 포함할 수 있다. 공급관(18)을 통해 펠릿(12)이 공급되면, 펠릿 파쇄부(16)의 회전스크류(26)를 회전시켜 펠릿(12)을 파쇄하고, 파쇄된 알갱이는 중량에 의해 도가니(22) 내로 떨어지면서 도가니(22)에 충전된다.
한편, 회전스크류(26)가 도가니(22)의 바닥에 결합되어 공급관(18)을 통하여 도가니(22)로 투입된 펠릿(12)을 파쇄하는 것도 가능하다.
상기와 같이, 증발물질을 펠릿(12) 형태로 공급함으로써, 정량의 증발물질을 공급할 수 있고, 이를 다시 파쇄하여 가열함으로써, 기판(38)에 증발입자를 균일하게 증착할 수 있다.
펠릿 파쇄부(16)의 회전스크류(26)는 펠릿 파쇄부(16)의 회전축에 결합될 수 있고, 이러한 회전축에는 모터가 결합되어 모터의 회전력에 의해 회전스크류(26)가 회전될 수 있다.
회전스크류(26)는 펠릿(12)의 형상과, 공급관(18)의 단면, 증발원(10)의 구조에 따라 펠릿(12)이 효과적으로 파쇄되기 위해 다양한 형태로 구성될 수 있다.
도 1을 참조하여 증발물질의 공급과정을 살펴 보면, 펠릿 저장부(20)는 가공된 펠릿(12)을 저장하고 있다가, 공급관(18)으로 펠릿(12)을 전달한다. 공급관(18)으로 펠릿(12)이 전달되면 공급관(18) 타단의 이송부(30)에 의해 펠릿(12)을 공급관(18)의 일단 방향으로 펠릿(12)을 전진시킨다. 밸브(28)가 개방되면서, 펠릿(12)이 공급관(18)의 일단까지 전진하고, 대향하여 위치하는 회전스크류(26)가 회전하면서 펠릿(12)을 파쇄한다. 파쇄된 알갱이는 중량에 의해 도가니(22) 내로 유입되고, 이와 같은 과정을 반복하여 도가니(22) 내에 충분한 증발물질을 충전한다.
알갱이 형태로 도가니(22)에 충전된 증발물질은 가열부의 가열에 따라 승화되면서 증발입자가 기판(38)에 증착된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발유닛의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발유닛의 펠릿 파쇄부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4에는, 증발원(10), 펠릿(12), 펠릿 공급부(14), 공급관(18), 펠릿 저장부(20), 도가니(22), 노즐부(24), 이송부(30), 메쉬망(40)이 도시되어 있다.
상기 일 실시예에서는 회전스크류를 이용하여 펠릿을 파쇄하는 형태를 제시하고 있으나, 본 실시예에서는 메쉬망(40)에 펠릿(12)을 압착함으로써 펠릿(12)을 파쇄하는 형태를 제시한다.
즉, 본 실시예에 따른 증발유닛의 펠릿 파쇄부는, 공급관(18)의 일단에 결합되는 메쉬망(40)을 포함하는데, 펠릿 저장부(20)에서 공급관(18)에 전달된 펠릿(12)이 이송부(30)에 의해 메쉬망(40)으로 전진하고, 이송부(30)에 의해 메쉬망(40)까지 전진된 펠릿(12)은 이송부(30)의 압착에 따라 메쉬망(40)의 메쉬에 의해 알갱이로 파쇄되어 도가니(22)로 증발물질을 공급하게 된다.
한편, 메쉬망(40)에 의해 파쇄된 펠릿(12)을 다시 회전스크류로 파쇄하여 보다 조밀한 증발물질을 형성하여 이를 도가니(22)에 공급할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 특정의 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 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.
10 : 증발원 12 : 펠릿
14 : 펠릿 공급부 16 : 펠릿 파쇄부
18 : 공급관 20 : 펠릿 저장부
22 : 도가니 24 : 노즐부
26 : 회전스크류 28 : 밸브
30 : 이송부 32 : 진공챔버
34 : 안착부 36 : 이송관
38 : 기판 40 : 메쉬망

Claims (9)

  1. 증발원과;
    상기 증발원에 연결되고, 분말 형태의 증발물질을 압착하여 정량의 덩이 형태로 형성되는 펠릿을 상기 증발원에 공급하는 펠릿 공급부와;
    상기 펠릿을 파쇄하여 알갱이 또는 분말 형태로 파쇄된 상기 증발물질을 상기 증발원에 투입시키는 펠릿 파쇄부를 포함하며,
    상기 펠릿 공급부는,
    일단이 상기 증발원에 연결되어 상기 펠릿이 이동하는 통로를 제공하는 공급관과;
    상기 펠릿이 저장되며, 상기 공급관에 연결되어 상기 펠릿을 공급하는 펠릿 저장부를 포함하며,
    상기 증발원은,
    상기 파쇄된 증발물질이 투입되는 도가니와;
    상기 도가니와 연결되어 상기 파쇄된 증발물질이 가열되어 형성되는 증발입자를 분출하며, 상기 공급관의 일단이 연결되는 노즐부를 포함하며,
    상기 펠릿 파쇄부는,
    상기 공급관의 일단에 대향하여 배치되며 회전에 따라 상기 펠릿을 파쇄하는 회전스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증발유닛.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 펠릿 공급부는,
    상기 공급관의 일단에 배치되며 상기 공급관을 개폐하는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 증발유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 펠릿 저장부에서 상기 공급관으로 투입된 펠릿을 상기 공급관의 일단을 향하여 전진시키는 이송부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증발유닛.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 증발물질을 압착하여 상기 펠릿을 형성하고, 상기 펠릿 공급부에 상기 펠릿을 제공하는 펠릿 제조부를 더 포함하는, 증발유닛.
  9. 기판에 박막을 형성하기 위한 증착장치로서
    상기 기판이 내부에 안착되는 진공 챔버와;
    상기 증발원이 상기 기판에 대항하도록 상기 진공 챔버에 결합되는 제1항, 제5항, 제6항 및 제8항 중 어느 한 항에 따른 증발유닛을 포함하는, 증착장치.
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