KR102227546B1 - 대용량 증발원 및 이를 포함하는 증착장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대용량 증발원 및 이를 포함하는 증착장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 대용량 증발원은 하우징; 상기 하우징의 내부에 설치되고, 내부에 증발물질이 수용되며, 전후방으로 길게 형성되는 하부 도가니; 상기 하부 도가니의 상부에 결합되고, 상단에 상기 증발물질이 분사되는 분사노즐이 형성되는 상부 도가니; 및 상기 상부 도가니의 내부에 설치되고, 상기 증발물질 중 중앙부로 집중되어 증발되는 증발물질이 전후방으로 이동되도록 가이드하는 가이드 플레이트를 포함할 수 있다.

Description

대용량 증발원 및 이를 포함하는 증착장치{Large capacity evaporation source and Deposition apparatus including the same}
본 발명은 대용량 증발원 및 이를 포함하는 증착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도가니 내에서 대용량의 증발물질이 보다 균일하게 증발될 수 있도록 하여 균일도를 확보할 수 있는 대용량 증발원 및 이를 포함하는 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 장점이 있다.
유기 전계 발광소자는, 애노드 및 캐소드 전극을 제외한 나머지 구성층인 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등이 유기 박막으로 되어 있고, 이러한 유기 박막은 진공열 증착방법으로 기판 상에 증착된다.
진공열 증착방법은 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.
이러한 진공열 증착방법 시 선형 증발원의 경우 일반적으로 T자 형상의 증발원에 증발물질을 수용한 상태로 증착이 이루어진다. 하지만, T자 형상의 증발원은 증발물질의 이동경로가 길어 공간 활용의 효율성이 낮아지며, 최근에는 대면적 기판으로 인하여 증발물질의 용량이 증가하는데 이에 따라 도가니 및 진공 챔버의 길이 또한 증가하는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1057552호(2011.08.17. 공고)
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 도가니 내에서 대용량의 증발물질이 보다 균일하게 증발될 수 있도록 하여 균일도를 확보할 수 있는 대용량 증발원 및 이를 포함하는 증착장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 대용량 증발원은 하우징; 상기 하우징의 내부에 설치되고, 내부에 증발물질이 수용되며, 전후방으로 길게 형성되는 하부 도가니; 상기 하부 도가니의 상부에 결합되고, 상단에 상기 증발물질이 분사되는 분사노즐이 형성되는 상부 도가니; 및 상기 상부 도가니의 내부에 설치되고, 상기 증발물질 중 중앙부로 집중되어 증발되는 증발물질이 전후방으로 이동되도록 가이드하는 가이드 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 하부 도가니의 내부에는 복수개의 격벽이 구획되게 설치될 수 있다.
상기 격벽은 열전도가 가능한 핀으로 제작될 수 있다.
상기 상부 도가니와 하부 도가니의 외측에는 반사판이 설치될 수 있다.
상기 상부 도가니의 상부는 반원형상으로 형성될 수 있다.
상기 가이드 플레이트의 중앙부는 상방으로 볼록하게 형성될 수 있다.
상기 가이드 플레이트는 적어도 일부가 '∧' 형상을 가질 수 있다.
상기 가이드 플레이트는 전방으로 갈수록 높이가 높아지는 제1 가이드부; 및 상기 제1 가이드부와 대칭되게 형성되고, 후방으로 갈수록 높이가 높아지는 제2 가이드부를 포함할 수 있다.
상기 가이드 플레이트의 하면에는 상기 증발물질의 일부를 전후방으로 가이드하기 위한 가이드면이 형성될 수 있다.
상기 가이드면은 상기 가이드 플레이트의 중앙부에서 전방 및 후방으로 갈수록 상향 경사지게 형성될 수 있다.
상기 가이드 플레이트의 전후단 및 양측단은 상기 상부 도가니의 내벽과 이격될 수 있다.
상기 가이드 플레이트와 상기 하부 도가니의 사이에는 상기 가이드 플레이트를 지지하기 위한 한 쌍의 지지 플레이트가 이격되어 설치될 수 있다.
상기 가이드 플레이트는 상기 지지 플레이트에 설치된 복수개의 지지다리에 의해 지지될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명에 의한 증착장치는 기판에 유기박막을 형성하기 위한 증착장치에 있어서, 상기 기판이 내부에 안착되는 진공챔버; 및 상기 기판에 대향되도록 상기 진공챔버 내측에 배치되고, 상기 유기박막을 형성하기 위한 증발물질을 공급하는 대용량 증발원을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 도가니 내에서 증발물질이 균일하게 증발될 수 있어 기판의 증착공정 시 균일도를 충분히 확보할 수 있다. 따라서, 대면적 기판에 대하여도 증착 균일도가 높아져 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 증발원의 정단면도.
도 2는 본 발명에 의한 하부 도가니의 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 가이드 플레이트의 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 가이드 플레이트의 측면도.
도 5는 본 발명에 의한 가이드 플레이트의 정면도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 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 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 본 발명에 의한 대용량 증발원 및 이를 포함하는 증착장치의 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 증발원의 정단면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 하부 도가니의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 가이드 플레이트의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 가이드 플레이트의 측면도이며, 도 5는 본 발명에 의한 가이드 플레이트의 정면도이다.
이에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 의한 대용량 증발원은 하우징(10); 상기 하우징(10)의 내부에 설치되고, 내부에 증발물질이 수용되며, 전후방으로 길게 형성되는 하부 도가니(20); 상기 하부 도가니(20)의 상부에 결합되고, 상단에 상기 증발물질이 분사되는 분사노즐(34)이 형성되는 상부 도가니(30); 및 상기 상부 도가니(30)의 내부에 설치되고, 상기 증발물질 중 중앙부로 집중되어 증발되는 증발물질이 전후방으로 이동되도록 가이드하는 가이드 플레이트(40)를 포함할 수 있다.
하우징(10)은 상부 도가니(30) 및 하부 도가니(20)의 외관에 대응되는 크기를 가지는 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. 본 도면에는 구체적으로 도시되지 않았으나, 하우징(10)의 외벽 내부에는 상부 도가니(30) 및 하부 도가니(20)의 냉각을 위한 쿨링 재킷이 구비될 수 있다.
본 실시예에서 도가니는 하부 도가니(20) 및 상부 도가니(30)의 결합에 의해 이루어진다. 하부 도가니(20)의 형상은 도 2에 잘 도시되어 있다. 이를 참조하면, 하부 도가니(20)는 대략 직육면체 형상으로 형성되고, 내부에 소정의 공간이 형성된다. 그리고, 하부 도가니(20)의 외측을 감싸도록 복수개의 반사판(22)이 적층되어 설치될 수 있다.
하부 도가니(20)는 전후방으로 길게 형성되며, 내부에는 복수개의 격벽(24)이 구획되게 설치된다. 격벽(24)은 하부 도가니(20)의 전후방으로 일정 간격만큼 이격되어 설치되며, 격벽(24)은 열전도가 가능한 핀으로 제작될 수 있다. 이와 같이 격벽(24)이 열전도가 가능한 핀으로 제작되면 하부 도가니(20) 내의 복사열이 보다 용이하게 전달될 수 있다. 또한, 격벽(24)은 열전도율을 증가시키시 위해 하부 도가니(20)의 내벽에 용접될 수 있다.
이와 같이 하부 도가니(20)는 'T' 형상이 아닌 직육면체의 박스 형상을 가지기 때문에, 증발물질의 이동경로가 길지 않고 대면적에서 동시에 상방으로 증발이 이루어질 수 있다. 따라서, 대면적 기판의 제조에도 충분한 증착이 가능한 장점이 있다.
다시 도 1을 참조하면, 하부 도가니(20)와 상부 도가니(30)의 양측에는 각각 도가니 결합부(26)가 구비된다. 도가니 결합부(26)는 하부 도가니(20)와 상부 도가니(30)의 양측 단부를 서로 밀착되게 각각 연장한 부분으로서 양자는 볼트 등에 의해 결합될 수 있다.
다음으로, 상부 도가니(30)는 하부 도가니(20)에 상부에 결합되는 것으로서, 증발된 증발물질이 통과하는 영역을 형성한다. 본 실시예에서 상부 도가니(30)는 하부 도가니(20)에서 증발된 물질이 분사노즐(34) 쪽으로 이동될 수 있도록 상부가 반원형상을 가질 수 있다. 물론, 상부 도가니(30)의 형상은 상술한 형상에 제한되는 것은 아니고 사각형상 등 다양한 형상을 가질 수 있음은 당연하다.
또한, 상부 도가니(30)도 하부 도가니(20)와 마찬가지로 외측에 복수개의 반사판(32)이 적층될 수 있다. 그리고, 상부 도가니(30)의 상단에는 증발물질이 기판 쪽으로 분사되기 위한 분사노즐(34)이 구비된다.
일반적으로 본 실시예에서와 같은 박스 형태의 하부 도가니(20)에서는 증발물질이 주로 중앙부에서 집중적으로 증발하게 된다. 다시 말해, 도 2를 기준으로 좌측 또는 우측에 배치된 증발물질보다 중앙부에 배치된 증발물질로 전달되는 복사열이 많기 때문에 중앙부에서 증발이 보다 잘 이루어진다. 이와 같이, 하부 도가니(20) 전체적으로 보았을 때 모든 부분에서 균일하게 증발이 이루어지지 않고 중앙부를 중심으로 포물선 형태로 증발이 이루어지는 형태를 가지기 때문에 실질적으로 기판에 증착이 불균일하게 이루어지게 된다.
따라서, 본 실시예에서는 증발물질 중 중앙부로 집중되어 증발되는 증발물질을 전후방으로 분산시키기 위해 가이드 플레이트(40)를 두어 증착의 균일도를 높이도록 하였다. 가이드 플레이트(40)는 실질적으로 상부 도가니(30)의 내부에 위치하게 된다.
가이드 플레이트(40)의 구체적인 형상은 도 3에 잘 도시되어 있다. 이를 참조하면, 가이드 플레이트(40)는 전체적으로 대략 삿갓 형태의 '∧' 형상을 가질 수 있다. 물론, 이는 가이드 플레이트(40)의 일 형상을 예시한 것에 불과하고 다양한 형태의 다른 형상을 가질 수 있음은 당연하다. 즉, 가이드 플레이트(40)는 전방, 중앙부, 후방으로 나누었을 때 중앙부로 증발되는 증발물질을 전후방으로 가이드할 수 있는 형태라면 어떠한 형태라도 채용이 가능하다. 예를 들어, 가이드 플레이트(40)는 중앙부가 상방으로 볼록하게 형성되면 증발물질이 상대적으로 오목한 하면을 타고 전후방으로 가이드될 수 있다. 이때, 볼록한 형상은 상술한 삿갓 형태일 수도 있고 반원 형태일 수도 있다.
또한, 가이드 플레이트(40)는 전방으로 갈수록 높이가 높아지는 제1 가이드부(42); 및 제1 가이드부(42)와 대칭되게 형성되고, 후방으로 갈수록 높이가 높아지는 제2 가이드부(44)를 포함할 수 있다. 그리고, 제1 가이드부(42) 및 제2 가이드부(44)가 연결되는 부분에는 평면부(45)가 평평하게 형성될 수 있다. 평면부(45)는 경사지게 형성된 제1 가이드부(42)와 제2 가이드부(44)의 사이에 형성되는 것으로서 보다 넓은 면적의 하면과 충돌하여 전후방으로 가이드될 수 있도록 한다.
이상에서는 가이드 플레이트(40)에 대하여 제1 가이드부(42) 및 제2 가이드부(44)로 나누어 설명하였지만, 가이드 플레이트(40)의 하면에는 증발물질의 일부를 전후방으로 가이드하기 위한 가이드면(48)이 형성될 수 있다. 가이드면(48)은 중앙부가 상방으로 볼록한 가이드 플레이트(40)의 하면으로서, 가이드 플레이트(40)의 하부에 형성된 증발공간(46)으로 유입된 증발물질을 가이드하는 역할을 할 수 있다. 가이드면(48)은 가이드 플레이트(40)의 중앙부에서 전방 및 후방으로 갈수록 상향 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 가이드 플레이트(40)의 전후단 및 양측단은 상부 도가니(30)의 내벽과 일정한 간격으로 이격되어 형성된다. 이와 같이 이격된 부분으로는 하부 도가니(20)에서 증발된 증발물질이 통과하게 된다.
그리고, 가이드 플레이트(40)와 하부 도가니(20)의 사이에는 가이드 플레이트(40)를 지지하기 위한 한 쌍의 지지 플레이트(50)가 이격되어 설치된다. 지지 플레이트(50)는 도가니 결합부(26)에서 내측으로 연장되도록 설치된 부분으로서, 도가니(20,30)의 전후방을 따라 길게 형성될 수 있다.
또한, 가이드 플레이트(40)는 지지 플레이트(50)에 설치된 복수개의 지지다리(52)에 의해 지지된다. 지지다리(52)는 한 쌍의 지지 플레이트(50)의 내측 단부에 각각 설치되는 것으로서, 가이드 플레이트(40)의 전후방을 따라 복수개가 소정의 간격으로 이격된다.
한편, 본 도면에는 구체적으로 도시되지 않았지만, 본 발명에 의한 증착장치는 기판에 유기박막을 형성하기 위한 증착장치에 있어서, 상기 기판이 내부에 안착되는 진공챔버; 및 상기 기판에 대향되도록 상기 진공챔버 내측에 배치되고, 상기 유기박막을 형성하기 위한 증발물질을 공급하는 대용량 증발원을 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량 증발원에 의해 증발물질이 증발되는 과정을 살펴본다.
먼저, 도 5를 참조하면, 하부 도가니(20)에서 증발된 증발물질은 기본적으로 가이드 플레이트(40)의 양측단과 상부 도가니(30) 사이의 이격된 공간으로 증발될 수 있다.
다음으로, 도 4를 참조하면, 이와 같이 증발물질이 증발되는 과정에서 증발물질이 가이드 플레이트(40)의 전후방 전체에 걸쳐 균일하게 증발되지 않고 가이드 플레이트(40)의 중앙부를 중심으로 증발이 활발하게 발생할 수 있다. 이때, 본 실시예에서는 가이드 플레이트(40)를 구비토록 함으로써, 증발물질이 중앙부로만 집중되지 않고 전방 및 후방으로 가이드하여 증발물질이 가이드 플레이트(40)의 전후단과 상부 도가니(30) 사이의 이격된 공간으로 증발될 수 있도록 한다.
이와 같이 증발물질이 가이드 플레이트(40)의 전후방으로 가이드되면 중앙부에 증발물질이 집중되어 기판의 증착 시 불균일이 해소될 수 있다. 특히, 대면적 기판의 경우 증착 불균일이 심해지기 때문에 본 발명의 구성에 의하면 증착 불균일을 충분히 해소할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 다양한 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10 : 하우징 20 : 하부 도가니
22 : 반사판 24 : 격벽
26 : 도가니 결합부 30 : 상부 도가니
32 : 반사판 34 : 분사노즐
40 : 가이드 플레이트 42 : 제1 가이드부
44 : 제2 가이드부 45 : 평면부
46 : 증발공간 48 : 가이드면
50 : 지지 플레이트 52 : 지지다리

Claims (14)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 내부에 설치되고, 내부에 증발물질이 수용되며, 전후방으로 길게 형성되는 하부 도가니;
    상기 하부 도가니의 상부에 결합되고, 상단에 상기 증발물질이 분사되는 분사노즐이 형성되는 상부 도가니; 및
    상기 상부 도가니의 내부에 설치되고, 상기 증발물질 중 중앙부로 집중되어 증발되는 증발물질이 전후방으로 이동되도록 가이드하는 가이드 플레이트를 포함하고,
    상기 가이드 플레이트는 상기 하부 도가니의 상면에 대하여 상방으로 이격되게 배치되며,
    상기 가이드 플레이트의 전후단 및 양측단은 상기 상부 도가니의 내벽과 이격되는 것을 특징으로 하는 대용량 증발원.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 도가니의 내부에는 복수개의 격벽이 구획되게 설치되는 것을 특징으로 하는 대용량 증발원.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 격벽은 열전도가 가능한 핀으로 제작되는 것을 특징으로 하는 대용량 증발원.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 도가니와 하부 도가니의 외측에는 반사판이 설치되는 것을 특징으로 하는 대용량 증발원.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 도가니의 상부는 반원형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 대용량 증발원.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 플레이트의 중앙부는 상방으로 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 하는 대용량 증발원.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 플레이트는 적어도 일부가 '∧' 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 대용량 증발원.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 플레이트는 전방으로 갈수록 높이가 높아지는 제1 가이드부; 및
    상기 제1 가이드부와 대칭되게 형성되고, 후방으로 갈수록 높이가 높아지는 제2 가이드부를 포함하는 대용량 증발원.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 플레이트의 하면에는 상기 증발물질의 일부를 전후방으로 가이드하기 위한 가이드면이 형성되는 것을 특징으로 하는 대용량 증발원.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가이드면은 상기 가이드 플레이트의 중앙부에서 전방 및 후방으로 갈수록 상향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 대용량 증발원.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 플레이트와 상기 하부 도가니의 사이에는 상기 가이드 플레이트를 지지하기 위한 한 쌍의 지지 플레이트가 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 대용량 증발원.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가이드 플레이트는 상기 지지 플레이트에 설치된 복수개의 지지다리에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 대용량 증발원.
  14. 기판에 유기박막을 형성하기 위한 증착장치에 있어서,
    상기 기판이 내부에 안착되는 진공챔버; 및
    상기 기판에 대향되도록 상기 진공챔버 내측에 배치되고, 상기 유기박막을 형성하기 위한 증발물질을 공급하는 제 1 항 내지 제 10 항, 제 12 항 또는 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 대용량 증발원을 포함하는 증착장치.
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