KR20020092296A - 유기물 증착 장치 - Google Patents

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KR20020092296A
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Abstract

본 발명은 유기물 진공증착장치에 관한 것으로, 유기물 진공증착장치에 있어서, 내부에 유기물을 포함하며, 열을 전달받아 증발되는 증발 유기물이 배출되는 배출구(124a)가 하측에 형성된 증착소스(120)와; 상기 증착소스(120)의 하측에 이격 형성되며 상기 증착소스(120)의 배출구(124a)에서 배출되는 증발유기물이 증착되는 기판(100); 그리고, 상기 기판(100)의 상면에 접촉설치되어 패턴형성용 관통공이 형성된 마스크(130);를 포함하여 구성되는 유기물 증착장치를 기술적 요지로 한다. 그리고, 본 발명은 유기물 진공증착장치에 있어서, 내부에 유기물을 포함하며, 열을 전달받아 증발되는 증발 유기물이 배출되는 배출구(124a)가 측면에 형성된 증착소스와(120); 상기 증착소스(120)의 배출구(124a)가 형성된 쪽에 이격 형성되며, 상기 증착소스(120)의 배출구(124a)에서 배출되는 증발유기물이 증착되는 기판(100); 그리고, 상기 기판(100)의 전면에 접촉설치되어 패턴형성용 관통공이 형성된 마스크(130);를 포함하여 구성되는 유기물 증착장치를 또한 기술적 요지로 한다. 이에 따라, 기판이 휘어짐 현상이 없으며 기판과 마스크 정렬이 안정되게 유지되어 안정된 증착이 이루어진다는 이점이 있다.

Description

유기물 증착장치{apparatus for vapor deposition of organic layers}
본 발명은 유기물 증착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 증착물질인 유기물을 포함하는 소스의 하측에 기판을 형성시키거나, 소스의 측면에 기판을 설치하여 기판에 유기물을 증착하는 경우 기판의 처짐을 방지시켜 안정된 증착이 이루어지게 함과 동시에 마스크와의 안정된 정렬이 이루어지는 유기물 증착장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유기물 표시소자인 EL(Electro Luminescence) 표시소자는 반도체 평면표시소자의 하나로서, 다른 평면소자와는 달리 완전 고체막으로 구성되어 발열 등이 제한적인 이상적인 구조를 가지고 있으며, 자체 냉발광형이라는 장점으로 인하여 산업계에서의 수요가 증가하고 있는 평면소자이다.
현재 학계뿐만 아니라 일반산업에서의 R&D 분야 중에서도 그 개발경쟁이 치열히 가속화 되고 있는 분야 중에 하나가 유기물을 사용한 디스플레이 소자의 개발이다. 유기물질은 무기물질에 비해 디스플레이 소자로서 작은 구동전압, 높은 휘도 등의 많은 장점이 있고 차세대의 디스플레이 소자로서의 가능성과 응용가능성은 세계적으로 인정을 받았다.
하지만 기존의 무기물의 증착법을 사용하여서는 유기물질을 증착하는 것은 많은 어려움이 있고 특히 풀칼라(full color) 디스플레이소자의 개발에서는 유기물의 증착기술에 대한 개발이 현재 세계적으로 진행중에 있다.
지금까지 유기물을 사용한 총천연색 디스플레이소자에 대한 몇가지 문제점이 보고되었다. 그중에서도 가장 잘 알려진 난관은 유기물질은 무기물과는 달리 원자들의 집단인 분자들이 서로 연결되어 있어 유기분자들은 단원자 혹은 단분자의 무기물질에 비해 매우 무겁고 외부에서 전자선이나 이온들의 플라즈마 등을 사용할 경우 그 결합이 쉽게 깨어져 원래 유기물이 가지는 특성을 잃어버린다. 이러한 특성 등으로 인해 기존의 잘 정립된 무기물에서의 증착기술을 그대로 유기물의 증착에 사용하는 데는 많은 어려움이 있다.
현재 유기물의 증착에 사용되는 대표적인 기술은 유기물질을 가열하여 승화나 증발 등으로 전자선이나 플라즈마를 이용한 방법보다 비교적 작은 열에너지를 사용하여 유기물을 증착하는 열증착법이 사용되고 있다. 그 외에도 다른 잉크젯 프린팅(ink-jet printing)법을 사용하는 방법등 여러 가지 방법이 사용 되고 있지만 일반 양산 라인에서는 지금까지 열증착법이 가장 널리 사용 되고 있다.
이 열증착법은 유기물질 중에서도 비교적 가벼운 유기물질의 증착에 적용할 수 있으며 폴리머(polymer)를 비롯한 분자구조가 복잡하고 많은 분자를 함유하고 있는 고분자 폴리머(polymer)등의 증착에는 사용할 수 없고, 다른 스핀코팅(spin coating) 이나 잉크젯 프린팅(ink-jet printing) 방식 등이 도입되어 증착하고 있고 아직 산업화되지 못하고 있는 실정이다. 또한 유기물질의 열전도도가 다른 무기물질 등에 비해 1/1000배 정도 적다. 이러한 특성 등으로 인해 실제 증착시에 도가니와 히터의 형상 등이 유기물의 온도의 분포 등에 의해 많은 차이를 일으키며 이것은 유기물의 균일한 증착에 아주 중요한 역할을 한다.
종래기술에 따른 유기 EL막 증착장치는 도1에 나타난 바와 같이, 증착하고자 하는 유기물이 포함된 도가니(10)가 형성되며 상기 도가니(10) 상측에 상기 도가니에 열전달을 하여 도가니(10) 내부에 수용된 유기물을 증발시키는 히터(11)가 설치되어 있으며, 히터(11)의 상측에 히터(11)와 이격되어 기판(12)이 설치되고 기판(12) 바로 하면에는 패턴이 형성된 쉐도우 마스크(13)가 형성되어 상기 도가니(10)에서 증발된 유기물이 기판(12)에 증착됨에 의해 유기물 디스플레이 소자가 생산되는 것이다.
여기서 상기 기판(12)과 쉐도우 마스크(13)는 상호간에 접촉된 형상으로 양단부에 형성된 고정대(14)에 고정되어 상호간에 결합되게 된다.
그러나 상기 종래기술은 후술하는 문제점이 있다.
첫째, 상기 기판과 쉐도우 마스크인 경우 무게를 가지게 되는 바, 도2와 같이, 자체중량에 의해 중앙부가 하측으로 돌출된 형상으로 처짐에 의해 유기물의 안정된 증착이 이루어지지 못한다는 문제점이 있다. 상기한 문제점은 미세한 각각의 색을 구현시키는 ㎛ 대의 화소의 제작에서는 컬러를 표시하는 데 있어서 치명적인 결함이 된다.
둘째, 상기 기판과 쉐도우 마스크가 하측으로 처짐에 의해 상기 기판과 쉐도우 마스크 사이의 정렬에 불일치가 발생되며, 정렬 불일치는 상기 쉐도우 마스크에 의해 형성되는 증착패턴의 정확한 형성이 되지 못한다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기판과 마스크를 증착소스의 하측 또는 측면에 위치시켜 기판에 유기물을 증착시킴에 의해 기판의 마스크의 처짐 및 기판과 미스크가 정확하게 정렬되어 안정된 증착 및 증착패턴이 형성되는 유기물 증착장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1 - 종래기술에 따른 유기물 EL 진공증착장치의 개략도.
도2 - 종래기술에 따른 기판의 처짐형상을 나타낸 도.
도3 - 본 발명에 따른 기판이 소스의 하부에 설치된 형상을 나타낸 개략도.
도4 - 기판이 소스의 측면에 수직하게 설치된 형상을 나타낸 개략도.
도5 - 기판이 소스의 측면에 경사지게 설치된 형상을 나타낸 개략도.
도6 - 하부에 기판이 형성된 경우의 소스의 구성도.
도7 - 측면에 기판이 형성된 경우의 소스의 구성도.
도8 - 하부에 기판이 형성되며 두개의 소스가 형성된 소스의 구성도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 기판 120 : 증착소스
121 : 증발도가니 122 : 제1히터
123 : 제2히터 124 : 배출부재
124a : 배출구 125 : 유동공간부
130 : 마스크
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유기물 진공증착장치에 있어서, 내부에 유기물을 포함하며, 열을 전달받아 증발되는 증발 유기물이 배출되는 배출구가 하측에 형성된 증착소스와; 상기 증착소스의 하측에 이격 형성되며 상기 증착소스의 배출구에서 배출되는 증발유기물이 증착되는 기판; 그리고, 상기 기판의 상면에 접촉설치되어 패턴형성용 관통공이 형성된 마스크;를 포함하여 구성되는 유기물 증착장치를 기술적 요지로 한다.
그리고 본 발명은 유기물 진공증착장치에 있어서, 내부에 유기물을 포함하며, 열을 전달받아 증발되는 증발 유기물이 배출되는 배출구가 측면에 형성된 증착소스와; 상기 증착소스의 배출구가 형성된 쪽에 이격 형성되며, 상기 증착소스의 배출구에서 배출되는 증발유기물이 증착되는 기판; 그리고, 상기 기판의 전면에 접촉설치되어 패턴형성용 관통공이 형성된 마스크;를 포함하여 구성되는 유기물 증착장치를 또한 기술적 요지로 한다.
여기서, 상기 기판은 수직하게 형성되거나, 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 증착소스는, 상부가 개구되고, 증착될 유기물이 수용되는 증발도가니와; 상부가 개구되고, 상기 증발도가니를 수용하며 외부의 전원과 연결되어 발열되는 제1히터와; 상기 제1히터와 이격되어 상기 제1히터 전체를 감싸도록 형성되며, 개구부가 형성된 제2히터와; 상기 제1히터와 제2히터의 이격공간부이며, 상기 증발도가니에서 증발된 증발 유기물이 유동되는 유동공간부와; 상기 제2히터의 개구부에 설치되며, 상기 유동공간부를 유동한 증발유기물이 외부로 배출되는 배출구가 형성된 배출부재;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 기판이 휘어짐 현상이 없으며 기판과 마스크 정렬이 안정되게 유지되어 안정된 증착이 이루어진다는 이점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 상세히 설명한다.
도3은 본 발명에 따른 기판이 소스의 하부에 설치된 형상을 나타낸 개략도이고, 도4는 기판이 소스의 측면에 수직하게 설치된 형상을 나타낸 개략도이고, 도5는 기판이 소스의 측면에 경사지게 설치된 형상을 나타낸 개략도이고, 도6은 하부에 기판이 형성된 경우의 소스의 구성도이고, 도7은 측면에 기판이 형성된 경우의 소스의 구성도이며, 도8은 하부에 기판이 형성되며 두개의 소스가 형성된 소스의 구성도이다.
본 발명에 따른 유기물 진공증착장치는 도3과 같이 기판(100)인 글래스와 마스크(130)를 하부에 두고 증착소스(120)가 상부에서 하부로 증착하게 하면 기판(100) 및 마스크(130)가 처지지 않는다는 것을 이용한 것이다.
그리고 도4와 도5와 같이, 기판(100)인 글래스와 마스크(130)를 증착소스(120)의 측면에 두고 증착물이 측면에서 증발되어 증착되면 기판(100) 및 마스크(130)가 처지지 않을 뿐 만아니라 기판(100)과 마스크(130)의 정렬이 흐트러 지지 않는 것을 이용한 것이다.
여기서 본원발명의 마스크(130) 및 기판(100)은 공지의 것을 사용하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명한다.
< 제1실시예 >
본 발명의 제1실시에는 기판(100)이 증착소스(120)의 하부에 놓여지는 경우로 제1실시예에 따른 증착소스(120)는 크게 증발도가니(121)와, 제1히터(122)와, 제2히터(123)와, 배출부재(124)로 형성된다.
먼저 증발도가니(121)에 대해 설명한다.
상기 증발도가니는 상부가 개구된 통형상으로 형성되며 내부에 증발을 위한 유기물이 소정 충전된다. 상기 증발도가니(121)의 재질은 주로 수정(quartz)이나, 금속, 세라믹, 반도체 등으로 제작되며, 증착되는 유기물의 증착온도 부근에서 다른 물질과의 반응성이 없어야 된다는 점을 고려하여 선택된다.
상기 증발도가니(121)의 외표면은 증발도가니(121)를 감싸는 형상이며, 상부가 개구되고 외부전원과 연결되어 발열되는 통형상의 제1히터(122)가 상기 증발도가니(121)를 수용하게 된다. 상기 제1히터(122)는 지지대에 의해 연결되어 상측으로 소정 설치되게 된다.
상기에서는 증발도가니(121)와 제1히터(122)를 따로이 구성하였으나, 상기 증발도가니(121)를 전도체인 발열체로 가공하는 경우에는, 상기 증발도가니(121)를 제1히터(122)겸 도가니로 사용 가능하므로 따로이 제1히터(122)를 구비할 필요가 없게 되며 이 또한 본 발명의 범주에 속한다.
상기 제2히터(123)는 하측에 상하관통된 개구부가 형성되고 내부가 빈 통형상으로 형성되며, 상기 제1히터(122)를 외부에서 감싸는 형상으로 형성되며 외부의 전원과 연결된다.
그리고 상기 제2히터(123)와 제1히터(122) 사이에는 상호간에 이격된 유동공간부(125)가 형성되어 상기 제1히터(122) 및 제2히터(123)의 발열에 의해 상기 증발도가니(121)에서 증발된 유기물이 상기 유동공간부(125)를 따라 하측으로 유동되어 상기 제2히터(123)의 하부에 형성된 개구부를 통하여 후술하는 배출부재(124)의 배출구(124a)를 통하여 상기 증착소스의 하측에 설치된 기판(100)에 증착되는 것이다.
상기 배출부재(124)는 관 형상으로 구성되고, 일측은 상기 제2히터(123)의 개구부측에 설치되며 타측에는 배출구(124a)가 형성되어 상기 제2히터(123)의 개구부를 통하여 유입된 증발유기물을 배출구(124a)를 통하여 외부로 배출시킨다.
상기의 구성에 의한 작동효과는 후술하는 바와 같다.
상기 제1히터(122)와 제2히터(123)가 작동되면 상기 증발도가니(121) 내부에 수용된 유기물은 증발하게 되고 증발된 유기물은 상기 유동공간부(125)로 유동하게 된다. 즉, 유기물 시료의 표면에서 승화나 증발 등을 통하여 분자들이 생성되게 되고 이들은 온도조건이나 분자량 등에 따라 조금씩 틀리겠지만 음속의 범위에서 운동하게 된다.
각각의 분자들은 열에너지로 흡수한 에너지를 이용하여 운동하게 되고 그들간의 충돌 및 외벽과의 충돌등을 통하여 에너지를 주고받으며 운동을 하면서 유동공간부(125)를 운동한 후, 상기 제2히터(123)의 개구부를 통과한 후 배출부재(124)의 배출구(124a)를 통과하여 최종적으로 기판(100)위에 증착된다.
이때 증착비는 증착소스내의 분자들의 압력에 의해서 결정되며 외부에서 증착비는 온도의 조절로 할수 있다.
증착의 효율성을 높이기 위해서 증착소스내의 부피는 가능한 줄이는 것이 좋고 증착소스내의 온도분포에서 히터의 불균일 등이 있을 경우에는 과도한 히팅이 발생하여 증착면의 균질성에 나쁜 영향을 끼칠수 있으므로 증착소스내의 온도균일성이 유지되어야 한다.
< 제2실시예 >
본 발명의 제2실시예는 기판(100)이 증착소스(120)의 측면에 수직하게 또는 경사지게 설치되어 있는 경우에 관한 것으로, 본 발명의 제2실시예에 따른 증착소스(120)는 상기 제1실시예와 같이 크게 증발도가니(121)와, 제1히터(122)와, 제2히터(123)와, 배출부재(124)로 형성된다.
상기 증발도가니(121)는 상기 제1실시예와 동일한 형상으로 구성된다.
상기 제1히터(122)는 상기 제1실시예의 제1히터(122)와 동일한 형상으로 형성되며, 외부의 전원과 연결되어 발열되어 상기 증발도가니(121) 내부에 형성된 유기물에 열을 전달하여 유기물을 증발시킨다.
상기 제2히터(123)는 측면일측에 개구부가 형성되며 내부가 빈 통형상으로 형성되어 상기 제1히터(122)를 내부에 수용하는 형상으로 구성된다.
그리고 상기 제2히터(123)의 측면 및 하부면은 상기 제1히터(122)와 밀착된 형태로 형성되며 상기 제1히터(122)와 제2히터(123) 사이에는 물론 절연체가 삽입된다.
그리고 상기 제1히터(122)의 상부에는 상기 제2히터(123)의 내부공간부인 유동공간부(125)가 형성되어 상기 제1,제2히터(122)(123)의 발열에 의해 증발된 유기물이 상기 유동공간부(125)로 유동된다.
상기 배출부재(124)는 상기 제1실시예와 마찬가지로 일측은 상기 제2히터(123)의 개구부에 연결되고 타측에는 배출구(124a)가 형성되어 상기 유동공간부(125)로 유동된 증발 유기물이 제2히터(123)의 개구부를 통하고 배출구(124a)를 통하여 외부로 배출되어 증착소스의 측면에 형성된 기판(100)에 증착되게 된다.
여기서 상기 증발도가니(121)와 제1히터(122)를 따로이 구성하는 것으로 설명하였으나, 제1실시예와 마찬가지로 상기 증발도가니(121)를 발열재질로 형성하여 제1히터(122)의 역할과 도가니의 역할을 동시에 할 수 있도록 구성도 가능하며 본 발명의 범주에 속한다.
상기의 실시예에 의한 작동효과는 후술하는 바와 같다.
상기 제1히터(122)와 제2히터(123)가 작동되면 상기 증발도가니(121) 내부에 수용된 유기물은 증발하게 되고 증발된 유기물은 상기 유동공간부(125)로 유동하게 된다. 즉, 유기물 시료의 표면에서 승화나 증발 등을 통하여 분자들이 생성되게 되고 이들은 온도조건이나 분자량 등에 따라 조금씩 틀리겠지만 음속의 범위에서 운동하게 된다.
각각의 분자들은 열에너지로 흡수한 에너지를 이용하여 운동하게 되고 그들간의 충돌 및 외벽과의 충돌등을 통하여 에너지를 주고받으며 운동을 하면서 유동공간부(125)를 운동한 후, 상기 제2히터(123)의 개구부를 통과한 후 배출부재(124)의 배출구(124a)를 통과하여 최종적으로 기판(100)위에 증착된다.
다른 실시예로는 발광의 효율증대를 위해서 한가지의 유기물만 증착되는 것이 아니라 종류에 따라서는 2가지 이상의 유기물이 동시에 증착되는 경우도 있다.
일반적으로 증착되는 유기물의 종류에 따라 그 증착온도가 다르므로 두가지 이상의 유기물을 증착할때는 각각의 온도가 다른 독립된 증착소스(120)를 사용하는 것이 바람직하며 이에 대한 개략도는 도8에 나타내었다. 도8에서와 같이, 2개이상의 유기물에 대해서는 각각의 증착소스를 배치하고 증착물질이 최후로 배출되는 부분에서 서로 혼합되어 증착되는 것이 바람직하다.
유기물을 동시에 2개이상 증착하는 이유는 도핑효과를 얻고자 하는 것으로, 도핑을 함으로서 발광의 특성이 향상되기 때문이다. 기타 자세한 것은 제1실시예와 동일하다.
상기의 구성에 의한 본 발명은, 유기물 소자의 대면적 기판을 이용한 생산공정시 발생하는 기판과 마스크의 포물선 형태의 처짐현상을 기판과 마스크의 배치를 소스의 상부에 수평하게 정렬하는 것을 하부를 비롯한 임의의 위치에 위치시킬 수있게 됨에 의해 대면적 기판에서의 정확한 패터닝(patterning)과 풀칼라(full-color) 디스플레이 소자 개발과 생산성 향상이 이루어지는 효과가 있다.
또한 기판인 글라스의 처짐이 방지됨과 더불어 마스크와 기판의 정배열이 이루어진 효과가 또한 있다.

Claims (6)

  1. 유기물 진공증착장치에 있어서,
    내부에 유기물을 포함하며, 열을 전달받아 증발되는 증발 유기물이 배출되는 배출구가 하측에 형성된 증착소스와;
    상기 증착소스의 하측에 이격 형성되며 상기 증착소스의 배출구에서 배출되는 증발유기물이 증착되는 기판; 그리고,
    상기 기판의 상면에 접촉설치되어 패턴형성용 관통공이 형성된 마스크;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
  2. 유기물 진공증착장치에 있어서,
    내부에 유기물을 포함하며, 열을 전달받아 증발되는 증발 유기물이 배출되는 배출구가 측면에 형성된 증착소스와;
    상기 증착소스의 배출구가 형성된 쪽에 이격 형성되며, 상기 증착소스의 배출구에서 배출되는 증발유기물이 증착되는 기판; 그리고,
    상기 기판의 전면에 접촉설치되어 패턴형성용 관통공이 형성된 마스크;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기판은 수직하게 형성됨을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 기판은 경사지게 형성됨을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 증착소스는,
    상부가 개구되고, 증착될 유기물이 수용되는 증발도가니와;
    상부가 개구되고, 상기 증발도가니를 수용하며 외부의 전원과 연결되어 발열되는 제1히터와;
    상기 제1히터와 이격되어 상기 제1히터 전체를 감싸도록 형성되며, 개구부가 형성된 제2히터와;
    상기 제1히터와 제2히터의 이격공간부이며, 상기 증발도가니에서 증발된 증발 유기물이 유동되는 유동공간부와;
    상기 제2히터의 개구부에 설치되며, 상기 유동공간부를 유동한 증발유기물이 외부로 배출되는 배출구가 형성된 배출부재;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 증착소스는 두개 이상이 나란히 배열됨을 특징으로 하는 유기물 증착장치.
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