KR20050024548A - 유기 전계 발광층 증착용 증착원 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 개구가 형성된 상부 부재로 전달된 열을 효과적으로 확보하여 상부 부재상에 형성된 증기 배출용 개구의 막힘을 해소하기 위한 적합한 온도를 유지할 수 있는 구조를 가진 증착원을 개시하며, 본 발명에 따른 증착원은 가열 수단이 장착되어 증착 재료로 열을 공급하는 측벽 부재; 바닥 부재; 재료 증기 배출용 개구가 형성된 상부 부재; 및 상기 상부 부재의 저면에 형성된 열전도도가 높은 금속층을 포함한다.
Description
본 발명은 유기 전계 발광층의 증착을 위한 증착원에 관한 것으로서, 특히 개구가 형성된 상부 부재로 전달된 열을 효과적으로 확보하여 상부 부재에 형성된 재료 증기가 배출되는 개구의 막힘 현상을 방지할 수 있는 증착원에 관한 것이다.
열적 물리적 기상 증착은 증착 재료(유기물)의 증기로 기판 표면에 발광층을 형성하는 기술로서, 용기(vessel) 내에 수용된 증착 재료는 기화 온도까지 가열되며, 증착 재료의 증기는 수용된 용기 밖으로 이동한 후 코팅될 기판 상에서 응축된다. 이러한 증착 공정은 증착 재료를 수용하는 용기 및 코팅될 기판을 구비한 10-7
내지 10-2 Torr 범위의 압력 상태의 챔버 내에서 진행된다.
일반적으로, 증착 재료를 수용하는 용기인 증착원(deposition source)은 전류가 벽(부재)들을 통과할 때 온도가 증가되는 전기적 저항 재료로 만들어진다. 증착원에 전류가 인가되면, 그 내부의 증착 재료는 증착원의 벽으로부터의 방사열 및 벽과의 접촉으로부터의 전도열에 의하여 가열된다. 증착원의 상부 부재에는 기화된 재료 증기가 외부로 배출되는 증기 배출 개구(vapor efflux aperture)가 형성되어 있다.
도 1은 증착원이 장착된 증착 장치의 내부 구성을 도시한 단면도로서, 증착 장치의 챔버(3) 내부에 장착된 증착원(1) 및 증착원(1) 상부에 장착되어 있는 기판(2)을 도시하고 있다.
발광층이 증착되는 기판(2)은 챔버의 상부 플레이트(3-1)에 장착되어 있으나, 이 기판(2)은 고정된 상태로 장착될 수도 있으나, 전술한 바와 같이 그 폭 방향으로 이동 가능하게 장착될 수 있다. 기판(2)을 상부 플레이트(3-1)에 대하여 수평 운동(직선 운동)이 가능하게 장착시키는 구성은 일반적이며, 따라서 그에 대한 설명은 생략한다.
증착원(1)은 챔버(3)의 바닥면(3-2)에 고정된 절연 구조체(4) 위에 장착되어 있으며, 전원을 공급하기 위한 케이블이 연결되어 있다. 한편, 이 증착원(1)은 절연 구조체(4) 상에 고정된 상태로 장착될 수도 있으나, 전술한 바와 같이 기판(2)의 폭 방향으로 수평 운동(직선 운동)이 가능하게 장착될 수 있다. 증착원(1)을 절연 구조체(4)에 대하여 수평 운동이 가능하게 장착시키는 구성은 일반적이며, 따라서 그에 대한 설명은 생략한다.
도 1에서는 증착원(1)의 내부 공간에서 기화된 재료 증기가 기판을 향하여 외부로 배출되는 증기 배출 개구(1A-1)가 상부 부재에 형성되어 있음을 도시하고 있다. 도 1과 같이 재료 증기의 효과적인 증착을 위해 상부 부재의 증기 배출 개구 하단에 증기 배출 조절판을 형성할 수도 있다. 일반적으로, 상기 구조 및 기능을 수행하는 증착원(1)은 전체 형상 및 증기 배출 개구(1A; 이하, 편의상 "개구"로 칭함)의 형상에 따라 포인트 증착원(point deposition source) 및 선형 증착원(linear deposition source)로 구분된다.
포인트 증착원은 전체적인 형상이 원통형으로서, 상부 부재에 형성된 개구는 원형으로 이루어진다. 또한, 선형 증착원은 육면체의 형상을 가지며, 상부 부재에는 부재의 길이 방향으로 소정 폭의 개구가 형성되어 있다.
포인트 증착원과 선형 증착원은 증착 공정 조건, 기판의 조건 또는 형성될 증착막의 형태 등을 고려하여 그 사용이 결정된다. 이하에서는 편의상 포인트 증착원을 예를 들어 설명하기로 한다.
도 2는 일반적인 포인트 증착원의 단면도로서, 원통형의 측벽 부재(1B), 원판형의 바닥 부재(1C) 및 상부 부재(1A)로 이루어진 포인트 증착원(1)의 내부 구성을 도시하고 있다. 상부 부재(1A), 측벽 부재(1B) 및 바닥 부재(1D)로 인하여 형성되는 내부 공간에는 증착 재료(M)인 유기물이 수용되어 있다.
측벽 부재(1B) 내부에는 내부 공간에 수용된 증착 재료(M)를 가열하기 위한 수단(1B-1; 예를 들어, 전원에 연결된 발열 코일)이 위치하고 있다. 이 가열 수단(1B-1)은 측벽 부재(1B)의 전 높이에 걸쳐 장착되어 있으며, 따라서 모든 증착 재료(M)에 열을 공급할 수 있다.
상부 부재(1A)의 중앙부에는 개구(1A-1)가 형성되어 있으며, 측벽 부재(1B)에 장착된 가열 수단(1B-1)에서 발생된 열에 의하여 가열, 기화된 증착 재료(M)의 증기는 이 개구(1A-1)를 통하여 외부, 즉 기판(도 1의 2)을 향하여 배출된다. 이 개구(1A-1)의 직경은 증착원(1)의 직경에 비하여 극히 작기 때문에 유체를 고속으로 분산시키는 노즐의 기능을 수행하게 된다. 즉, 단면적이 넓은 내부 공간에서 발생된 증착 재료(M)의 증기는 좁은 면적의 개구(1A-1)를 통과하는 과정에서 그 유속이 빨라지고 압력이 낮아지게 되며, 따라서 효율적인 재료 증기의 분산이 이루어질 수 있다. 상기 개구(1A-1)는 도 3과 같이 V자 형태로 경사진 개구에 약간의 돌기가 형성될 수도 있고, 돌기 없이 V자 형태만으로 이루어질 수 있다. 편의상, 이하는 약간의 돌기가 형성된 개구의 형상을 사용하여 설명한다.
이와 같이 재료 증기가 배출되는 개구(1A-1)에서의 온도는 재료 증기가 생성되는 내부 공간의 온도보다 현저히 낮아지게 된다. 즉, 상부 부재(1A)에는 별도의 가열 수단이 설치되어 있지 않고 또한 외부로 노출된 상태이기 때문에 내부 공간으로부터 상부 부재(1A)로 전달된 열이 외부로 발산될 수 밖에 없으며, 따라서 내부 공간의 온도와 비교하여 낮은 온도를 나타낼 수 밖에 없다.
개구(1A-1) 주변의 낮은 온도로 인하여 개구(1A-1)를 통하여 배출되는 재료 증기의 일부가 개구(1A-1) 주변에서 응고되는 현상이 발생된다. 증착 공정이 진행됨에 따라 개구(1A-1) 주변에서의 재료 증기의 응고가 누적되어 재료 증기의 원활한 배출이 이루어지지 않으며, 이는 기판(2) 표면에서의 증착막 형성에 큰 영향을 미치게 된다. 특히, 심한 경우 재료 증기의 응고물에 의하여 개구(1A-1)가 막히는 현상이 발생되기도 한다.
이와 같은 개구(1A-1) 주변에서의 재료 증기 응고 현상을 방지하기 위해서 개구 주변, 즉 상부 부재(1A)의 온도를 일정한 수준 이상으로 유지시켜야 하며, 이를 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 측벽 부재(1B) 상단에 금속성 재질의 원판형 커버(11)를 설치한 구조를 이용하고 있다.
측벽 부재(1B) 상단에 고정된 커버(11)는 상부 부재(1A) 상에 위치하되, 상부 부재(1A)와는 일정한 간격을 유지한다. 커버(11)에는 상부 부재(1A)에 형성된 개구(1A-1)와 대응하는 위치에 재료 증기 배출용 개구(11-1)가 형성되어 있다. 따라서, 내부 공간으로부터 상부 부재(1A)로 전달된 열이 이 커버(11)에 의하여 외부로발산되는 것이 차단되어 상부 부재(1A)는 어느 정도 온도를 유지할 수 있는 것으로 고려되어 왔다.
그러나, 이 커버(11)는 금속성 재료로 이루어져 있기 때문에 상부 부재(1A)로부터 전달받은 열은 외부로 발산될 수 밖에 없으며, 따라서 상부 부재(1A)로부터 계속적으로 열 전달이 이루어진다. 결국 열 발산 차단을 위한 커버(11)를 설치하였음에도 불구하고 상부 부재(1A)는 적절한 온도를 유지할 수 없으며, 상부 부재(1A)의 개구(1A) 주변에 재료 증기가 응고되는 현상을 완벽하게 방지할 수 없는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 개구 주변에 재료 증기가 응고되는 현상을 방지하기 위한 것으로서, 개구가 형성된 상부 부재로 전달된 열을 효과적으로 확보하여 상부 부재의 증기 배출용 개구의 막힘을 해소하기 위한 적합한 온도를 유지할 수 있는 증착원을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 증착원은 가열 수단이 장착되어 증착 재료로 열을 공급하는 측벽 부재; 바닥 부재; 재료 증기 배출용 개구가 형성된 상부 부재; 및 상기 상부 부재의 저면에 형성된 열전도도가 높은 금속층을 포함한다.
상기 상부 부재의 저면에 형성된 열전도도가 높은 금속층은 Au(금), Ag(은) 또는 Al(알루미늄)을 사용하여 측벽 부재에서 공급되는 열을 개구로 효과적으로 전도하는 것이 바람직하며, 또한 상기 증착원의 상부 부재는 열 전도도가 낮은 티타늄을 사용하여 외부로의 열의 발산을 방지하는 것이 바람직하다.
또한 상기 Au, Ag 또는 Al의 금속층 저면에 Ta(탄탈륨) 또는 W(텅스텐)을 사용한 금속층을 추가로 코팅하여 유기물의 부착을 방지하는 것이 바람직하다.
첨부된 도면을 참고로 한 바람직한 실시예의 상세한 설명에 의하여 본 발명은 보다 완전하게 이해될 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 포인트 증착원의 상부 부재의 일부 단면도로서, 본 발명에 따른 포인트 증착원 역시 가열 수단(발열 코일)이 장착된 원통형의 측벽 부재(미도시), 원판형의 바닥 부재(미도시) 및 재료 증기 배출용 개구(100A-1)가 형성된 상부 부재(100A)로 이루어진다.
또한 측벽 부재 상단에 고정될 수 있는 원판형의 커버(도시되지 않음)가 상부 부재(100A) 상에 추가적으로 위치할 수 있으며, 상부 부재(100A)와 일정한 간격을 유지하는 것이 바람직하다. 상부 부재(100A)에 형성된 증기 배출용 개구(100A-1)와 상기 커버에 형성된 개구는 서로 대응한 상태이다.
본 발명에 따른 증착원의 가장 큰 특징은 상기 상부 부재(100A)의 저면에 열전도도가 높은 금속층을 형성하는 것이다. 상기 금속층은 열전도도가 높은 Au, Ag 또는 Al으로 이루어질 수 있고, Au의 경우 열전도도는 약 317 W/m-K(300K, 1기압에서)로서 열전도도가 매우 높아 측벽 부재에서 전달되는 열을 효율적으로 개구(100A-1)로 전달하므로써, 재료 증기의 응고를 방지하여 개구(100A-1)의 막힘 현상을 막을 수 있다.
또한 상기 증착원에 있어, 상기 상부 부재(100A)는 티타늄으로 이루어질 수 있다. 티타늄의 열전도도는 21.9 W/m-K(300K, 1기압에서)로서 열전도가 낮다. 따라서 티타늄으로 이루어진 상부 부재(100A)는 열을 증착원의 외부로 발산하지 못하며, 따라서 상부 부재(100A)는 적절한 온도를 유지할 수 있으며, 그 개구(100A-1) 주변부의 온도 역시 일정한 값을 유지함으로서 개구(100A-1) 주변에 재료 증기가 응고되는 현상을 방지할 수 있다.
상기와 같이 상부의 티타늄층은 열을 보존하고, 하부의 Au, Ag 또는 Al층은 상기 개구(100A-1)로의 열의 전도를 높힘으로서 재료 증기에 의한 개구의 막힘을 효율적으로 차단할 수 있다.
또한 보다 바람직하게는 상기 열전도도가 높은 금속층의 저면에 유기물이 잘 붙지 않는 성질을 갖는 Ta 또는 W으로 이루어진 금속층을 추가적으로 형성할 수 있다(Ta의 경우 열전도도는 57.5 W/m-K(300K, 1기압에서)임). 이로서 재료 증기에 의한 개구의 막힘을 더 효율적으로 차단할 수 있다.
상기 열전도도가 높은 금속층 및 Ta 또는 W으로 이루어진 금속층은 예컨대, 프레임 스프레이 방법, 플라즈마 스프레이 방법 또는 HVOF(high velocity oxygen-fuel)와 같은 열 스프레이 방법 또는 ECM(electro chemical metalizing) 또는 일렉트로 플레이팅 방법을 이용하여 상기 재료를 커버 표면에 코팅할 수 있다.
한편, 본 설명에서는 포인트 증착원을 예를 들어 설명하였지만, 상부 부재가 히터로서 작용하지 않는 선형 증착원에도 동일하게 적용할 수 있음은 물론이다.
이상과 같은 본 발명은 증착원의 상부 부재의 저면에 열전도도가 높은 금속층을 형성함으로서 상부 부재로 전달된 열을 효과적으로 확보하여 개구 주변의 온도를 적절한 값으로 유지시킬 수 있다. 따라서 개구를 통하여 외부로 배출되는 증기가 개구 주변에 응고되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 증착원이 장착된 증착 장치의 내부 구성을 도시한 단면도.
도 2는 일반적인 포인트 증착원의 단면도.
도 3은 상기 포인트 증착원의 상부 부재의 일부 확대 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 포인트 증착원의 상부 부재의 일부 확대 단면도.
Claims (5)
- 인가된 전원에 의하여 가열되어 그 내부에 수용된 증착 재료로 열을 전달, 가열하며, 발생된 재료 증기를 외부로 배출시켜 기판 표면에 증착 재료층을 형성하는 증착원에 있어서,가열 수단이 장착되어 증착 재료로 열을 공급하는 측벽 부재;바닥 부재;재료 증기 배출용 개구가 형성된 상부 부재; 및상기 상부 부재의 저면에 형성된 열전도도가 높은 금속층을 포함하는 증착원.
- 제 1 항에 있어서, 열전도도가 높은 금속층은 Au, Ag 또는 Al으로 이루어진 것을 특징으로 하는 증착원.
- 제 1 항에 있어서, 상기 상부 부재는 티타늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 증착원.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열전도도가 높은 금속층의 저면에 Ta 또는 W로 이루어진 금속층을 추가로 형성된 증착원.
- 제 4 항에 있어서, 상기 금속층은 프레임 스프레이 방법, 플라즈마 스프레이 방법 또는 HVOF(high velocity oxygen-fuel)와 같은 열 스프레이 방법 또는 ECM(electro chemical metalizing) 또는 일렉트로 플레이팅 방법을 이용하여 상기 상부 부재의 저면에 코팅한 것을 특징으로 하는 증착원.
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| KR20110066814A (ko) * | 2009-12-11 | 2011-06-17 | 엘지디스플레이 주식회사 | 유기전계발광소자 증착용 증착원 |
| KR101238001B1 (ko) * | 2005-12-26 | 2013-03-04 | 엘지디스플레이 주식회사 | 증착원 및 그를 장착한 증착 장치 |
-
2003
- 2003-09-03 KR KR1020030061350A patent/KR100656847B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101238001B1 (ko) * | 2005-12-26 | 2013-03-04 | 엘지디스플레이 주식회사 | 증착원 및 그를 장착한 증착 장치 |
| KR20110066814A (ko) * | 2009-12-11 | 2011-06-17 | 엘지디스플레이 주식회사 | 유기전계발광소자 증착용 증착원 |
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