KR20060031968A - 잉크젯 프린팅과 저분자 유기증착 방법을 겸용하는 대면적 유기 박막 증착장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 OLED 제조에 사용되는 각 챔버 들이 선형으로 연결되어 기판이 선형으로 이동되면서 OLED를 제조하는 인라인(in-line) OLED 제조장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 OLED 제조장치는 인 라인 장비로서, 다수개의 반송 챔버와 버퍼 챔버가 교대로 배치되어 라인을 형성하고, 양단에 배치되는 반송 챔버에는 각각 로딩 챔버 또는 언로딩 챔버가 배치되며, 각 반송 챔버에는 OLED 기판 제조를 위한 각 공정을 수행할 수 있는 공정 챔버들이 배치되는 구조를 가진다.
유기EL, OLED, 인라인, 제조장치, 레이아웃
Description
도 1은 OLED의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 제조장치의 레이아웃을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 OLED 제조장치의 레이아웃을 나타내는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 제조장치
100 : 본 발명의 다른 실시예에 따른 OLED 제조장치
11, 12, 13, 14, 15, 16, 111, 112, 113, 114, 115, 116 : 반송 챔버
21, 22, 23, 24, 25, 121, 122, 123, 124, 125 : 버퍼 챔버
30, 130 : 로딩 챔버 40, 140 : 언로딩 챔버
51, 151 : 전처리 챔버 52, 152 : 양극용 인쇄 챔버
53, 153 : 제1 히팅 챔버 54, 154 : 화소용 인쇄 챔버
55, 155 : 제2 히팅 챔버 56, 156 : 화소 패터닝 예비 챔버
58, 159 : 유기물 인쇄 챔버 59, 158 : 무기물 증착 챔버
60, 160 : 경화 챔버 G : 게이트 밸브
본 발명은 OLED 제조에 사용되는 각 챔버 들이 선형으로 연결되어 기판이 선형으로 이동되면서 OLED를 제조하는 인라인(in-line) OLED 제조장치에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광받고 있다. 이러한 평판표시소자로는 액정 표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 대표적이다.
그 중에서 유기발광소자는 빠른 응답속도, 기존의 액정표시소자 보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요없어서 초 박형으로 만들수 있는 점, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있어서 차세대 디스플레이 소자로서 각광받고 있다.
이러한 유기발광소자는 기판 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 순서대로 입히고, 양극과 음극사이에 전압을 걸어줌으로서 적당한 에너지의 차이가 유기 박막에 형성되어 스스로 발광하는 원리이다. 즉, 주입되는 전자와 정공(hole)이 재결합하며 남는 여기 에너지가 빛으로 발생되는 것이다. 이때 유기 물질의 도판트의 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현 이 가능하다.
유기발광소자의 자세한 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 상에 양극(anode), 정공 주입층(hole injection layer), 정공 운송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 전자 운송층(eletron transfer layer), 전자 주입층(eletron injection layer), 음극(cathode)이 순서대로 적층되어 형성된다. 여기에서 양극으로는 면저항이 작고 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)이 주로 사용된다. 그리고 유기 박막은 발광 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 운송층, 발광층, 전자 운송층, 전자 주입층의 다층으로 구성되며, 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이 있다. 또한 음극으로는 LiF-Al 금속막이 사용된다. 그리고 유기 박막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 봉합하는 봉지막이 최상부에 형성된다.
따라서 이러한 유기 발광소자를 제조하기 위해서는 전술한 여러가지 층을 모두 형성할 수 있도록 다수개의 챔버가 마련되어야 한다. 그리고 이 다수개의 챔버를 적절하게 배치하여 기판의 이동 경로 및 시간을 최소화하면서 짧은 공정 시간내에 유기 발광소자의 제조가 가능한 OLED 제조장치가 요구된다.
그런데 이러한 유기 발광소자는 전술한 여러가지 장점에도 불구하고, 아직 대면적 유기 발광소자에 대한 양산 장비가 확고하게 표준화되어 있지 않아 차세대 디스플레이 소자로서 확고한 자리를 확보하지 못하고 있는 실정이다. 즉, 액정표시소자나 플라즈마 디스플레이 소자가 급속히 대면적화되면서 그에 따라 대면적 패널 을 생산할 수 있는 양산 장비가 개발되어 표준화되고 있는 상황이므로, 유기 발광소자가 차세대 디스플레이 소자로서의 입지를 확고히 하기 위해서는, 대면적 유기 발광소자 양산 장비의 개발 필요성이 강하게 요구되고 있는 것이다.
본 발명의 목적은 대면적 유기발광소자의 제조에 적합하며, 기판의 이동거리를 최소화하여 전체 공정시간을 단축시키는 OLED 제조장치를 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 로딩 챔버, 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 반송 챔버, 언로딩 챔버가 일렬로 배치되며, 상기 각 반송 챔버 내에는 기판을 반송할 수 있는 반송 로봇이 마련되며, 상기 로딩 챔버 및 언로딩 챔버에는 기판을 적재할 수 있는 카세트가 마련되고, 상기 각 반송 챔버 사이에는 제1, 제2, 제3, 제4 버퍼 챔버가 순서대로 한 챔버 씩 개재되어 배치되며, 상기 제1 반송 챔버의 일 측면에는 플라즈마를 이용하여 기판에 전처리를 실시하는 전처리 챔버가 배치되며, 상기 제2 반송 챔버의 측면에는 기판 상에 양극(anode) 패턴을 인쇄하는 양극용 인쇄 챔버 및 기판을 가열하여 건조하는 제1 히팅(heating) 챔버가 배치되며, 상기 제3 반송 챔버의 일 측면에는 기판 상에 화소 패턴을 인쇄하는 화소용 인쇄 챔버 및 기판을 가열하여 건조하는 제2 히팅(heating) 챔버가 배치되며, 상기 제4 반송 챔버의 일 측면에는 기판에 음극(cathode) 층을 증착하는 음극용 증착 챔버가 배치되며, 상기 제5 반송 챔버의 측면에는 기판에 유기 봉지막을 인쇄하는 유기물 인쇄 챔버, 기판에 무기 봉지막을 증착하는 무기물 증착 챔버 및 상기 기판 상에 형성되는 상기 유기 봉지막을 경화시키는 경화 챔버가 배치되며, 상기 모든 챔버 사이에는 각 챔버에 형성되는 개구부를 열고 닫을 수 있는 게이트 밸브가 마련되는 OLED 제조장치를 제공한다.
그리고 본 발명의 상기 전처리 챔버에서는, O2/Ar 또는 CF4 가스를 공급하여 기판에 전처리를 실시하며, 플라즈마 처리시 상부 전극과 하부 전극 사이의 거리를 조정하여 대면적 기판을 균일하게 처리할 수 있도록 하는 것이 대면적 기판의 전처리에 적합하여 바람직하다.
그리고 본 발명의 상기 양극용 인쇄 챔버에서는, 잉크 젯 프린터(ink-jet printer)를 사용하여 상기 양극 패턴을 인쇄함으로써 양극용 인쇄 챔버에서의 택트 타임(TACT time)을 최소화하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에서는 상기 제1 히팅 챔버 또는 제2 히팅 챔버에서 기판을 가열하여 건조하되, 그 공정 조건을 상압 또는 진공 조건 중에서 택일하여 진행할 수 있도록 함으로써, 최적의 조건에서 인쇄된 양극 패턴을 건조시키도록 한다.
또한 본 발명의 상기 화소용 인쇄 챔버에서는, 잉크 젯 프린터를 사용하여 알지비 화소 패턴을 인쇄하도록 함으로써, 화소용 인쇄 챔버에서의 택트 타임을 최소화하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에서는 상기 제1 히팅 챔버 및 제2 히팅 챔버에서는 열을 가하여 기판을 건조하기 때문에, 상기 제2 버퍼 챔버 또는 제3 버퍼 챔버에는 상기 기판을 냉각시키는 냉각수단이 더 마련되는 것이 전체 공정시간을 단축할 수 있어서 바람직하다.
또한 본 발명의 제3 버퍼 챔버 또는 제4 버퍼 챔버에는, 상기 기판을 반전시키는 기판 반전 수단이 더 마련되는 것이 바람직하며, 상기 제3 버퍼 챔버 및 제4 버퍼 챔버에 모두 기판 반전 수단이 마련될 수도 있다.
또한 본 발명에서는 봉지공정을 수행하기 위하여 유기막을 형성할 수 있는 유기물 인쇄 챔버와 무기막을 형성할 수 있는 무기물 증착 챔버, 유리 봉지막을 형성할 수 있는 경화 챔버를 동시에 마련함으로써, 대면적 유기 발광소자의 제조에 적합하도록 하는 것이 바람직하다.
이때 상기 유기물 인쇄 챔버에서는, 스크린 프린터(screen printer)를 사용하여 유기 봉지막을 인쇄하는 것이 택트 타임을 단축할 수 있어서 바람직하다.
그리고 상기 무기물 증착 챔버에서는, 스퍼터를 사용하여 무기 봉지막을 상기 기판 상에 증착하는 것이 바람직하며, 상기 경화 챔버에서는, 상기 유기 봉지막에 자외선을 조사하여 상기 유기 봉지막을 경화시키는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 경화 챔버에서는 유기물의 경화 뿐만아니라 봉지용 유리기판을 사용하여 유리 봉지막을 형성하는 공정도 진행되며, 상기 언로딩 챔버에는, 완성된 OLED 기판을 배출하기 위한 카세트 뿐만아니라, 봉지용 유리기판을 적재하는 봉지용 유리기판 카세트가 더 마련되는 것이 장치 전체의 풋 프린트(foot print)를 감소시킬 수 있어서 바람직하다.
따라서 본 발명에서는, 상기 언로딩 챔버가 완성된 OLED기판을 외부로 배출하는 기능 뿐만아니라, 봉지용 유리기판을 상기 제5 반송 챔버 내로 반입하는 기능도 수행하여 봉지용 유리기판 반입을 위한 별도의 챔버없이도 공정이 진행될 수 잇도록 하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에서는, 제3 반송 챔버와 제3 버퍼 챔버 사이에, 제5 버퍼 챔버 및, 기판을 반송할 수 있는 반송 수단이 내부에 구비되는 제6 반송 챔버가 순서대로 개재되어 마련되며, 상기 제6 반송 챔버의 일 측면에는 상기 기판 상에 저분자 유기물을 증착하는 화소 패터닝 보조 챔버가 배치되도록 함으로써, 고분자 유기물 뿐만이나라 저분자 유기물도 증착할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이때 상기 화소 패터닝 보조 챔버에서는, 쉐도우 마스크(shadow mask)를 사용하여 저분자 유기물 패턴을 기판 상에 증착하도록 한다.
본 발명은 또한, 로딩 챔버, 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 반송 챔버, 언로딩 챔버가 일렬로 배치되며, 상기 각 반송 챔버 내에는 기판을 반송할 수 있는 반송 로봇이 마련되며, 상기 로딩 챔버 및 언로딩 챔버에는 기판을 적재할 수 있는 카세트가 마련되고, 상기 각 반송 챔버 사이에는 제1, 제2, 제3, 제4 버퍼 챔버가 순서대로 한 챔버 씩 개재되어 배치되며, 상기 제1 반송 챔버의 일 측면에는 플라즈마를 이용하여 기판에 전처리를 실시하는 전처리 챔버가 배치되며, 상기 제2 반송 챔버의 측면에는 기판 상에 양극(anode) 패턴을 인쇄하는 양극용 인쇄 챔버 및 기판을 가열하여 건조하는 제1 히팅(heating) 챔버가 배치되며, 상기 제3 반송 챔버의 일 측면에는 기판 상에 화소 패턴을 인쇄하는 화소용 인쇄 챔버 및 기판을 가열하여 건조하는 제2 히팅(heating) 챔버가 배치되며, 상기 제4 반송 챔버의 일 측면에는 기판에 음극(cathode) 층을 증착하는 음극용 증착 챔버 및 기판에 무기 봉지막을 증착하는 무기물 증착 챔버가 배치되며, 상기 제5 반송 챔버의 측면에는 기판에 유기 봉지막을 인쇄하는 유기물 인쇄 챔버 및 상기 기판 상에 형성되는 상기 유기 봉지막을 경화시키는 경화 챔버가 배치되며, 상기 모든 챔버 사이에는 각 챔버에 형성되는 개구부를 열고 닫을 수 있는 게이트 밸브가 마련되는 OLED 제조장치를 제공한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예들을 상세하게 설명한다.
< 실시예 1 >
본 실시예에 따른 OLED 제조장치(1)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 인 라인 장비로서 다수개의 반송 챔버와 버퍼 챔버가 교대로 배치되어 라인을 형성하고, 양단에 배치되는 반송 챔버에는 각각 로딩 챔버 또는 언로딩 챔버가 배치되며, 각 반송 챔버에는 OLED 기판 제조를 위한 각 공정을 수행할 수 있는 공정 챔버들이 배치되는 구조를 가진다.
먼저 본 발명에 따른 반송 챔버는 다수개의 반송 챔버가 일렬로 배치된다. 본 실시예에서 반송 챔버는, 이웃하여 배치된 일 챔버에서 기판을 전달받아서 이웃하여 배치된 타 챔버로 기판을 전달하는 중간 경로 역할을 한다. 이때 각 반송 챔버 내에는 기판을 반송할 수 있는 반송 로봇(도면에 미도시)이 마련된다. 이 반송 로봇은 기판을 적재할 수 있는 로봇 팔과 이 로봇 팔을 전후 방향 또는 회전 구동 시킬 수 있는 구동 축으로 구성된다. 따라서 이 반송 로봇은 특정한 챔버에 적재되어 있는 기판을 들고 나와서 다른 챔버로 옮겨서 적재할 수 있는 것이다. 본 실시예에서는 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 반송 챔버의 다섯 반송 챔버(11, 12, 13, 15, 16)가 일렬로 배치된다.
그리고 각 반송 챔버의 사이에는 하나의 버퍼 챔버가 개재되어 마련된다. 따 라서 본 실시예에서는 제1, 제2, 제3, 제4 버퍼 챔버의 네 버퍼 챔버(21, 22, 24, 25)가 순서대로 각 반송 챔버 사이에 배치된다. 본 실시예에서 이 버퍼 챔버는 이웃하는 반송 챔버 사이에 개재되어서 어느 하나의 반송 챔버 또는 그 반송 챔버에 인접하여 배치된 공정 챔버에 고장이 발생하는 경우 다른 챔버의 고진공상태를 깨뜨리지 않고, 고장이 발생한 챔버를 유지 보수할 수 있는 완충지대의 역할을 한다. 이 버퍼 챔버 내에는 기판을 임시로 적재할 수 있는 기판 적재대가 마련된다.
그리고 버퍼 챔버 중 제3 버퍼 챔버(24)에는 기판의 위치를 반전시키는 기판 반전수단(도면에 미도시)이 더 마련되는 것이 바람직하다. 그리고 기판의 이동 경로를 최소화하여 전체 공정시간을 단축하기 위해서 상기 제4 버퍼 챔버(25)에도 기판 반전수단을 마련하는 것이 바람직하다.
다음으로 상기 로딩 챔버(30)는 OLED 제조장치내로 기판을 반입시키는 역할을 한다. 본 실시예에 따른 로딩 챔버(30) 내부에는 다수장의 기판을 적재할 수 있는 카세트(도면에 미도시)가 마련된다. 따라서 여러장의 기판을 동시에 반입함으로써, 기판을 한장씩 반입하는 것에 비하여 공정시간을 대폭 단축할 수 있다. 그리고 이 로딩 챔버(30)는 외부와 연통되어 있으므로 챔버 내부를 진공 상태와 대기압 상태로 신속하고 용이하게 변경할 수 있어야만 전체 공정시간을 단축할 수 있어서 바람직하다. 따라서 본 실시예에 따른 로딩 챔버(30)에는 챔버 내부의 기체를 배출시켜 챔버 내부를 진공 상태로 만드는 펌핑 수단과 진공 상태의 챔버 내부에 질소 가스 등을 주입하여 대기압 상태로 만드는 벤팅(venting) 수단이 동시에 마련되는 것 이 바람직하다.
다음으로 언로딩 챔버(40)는 공정이 완료된 기판을 외부로 배출하는 역할을 한다. 따라서 본 실시예에 따른 언로딩 챔버(40) 내부에도 다수장의 기판을 적재할 수 있는 카세트가 마련되며, 펌핑 수단과 벤팅 수단이 마련된다. 그리고 본 실시예에서는 상기 언로딩 챔버(40)가 봉지용 유리기판을 반입하는 역할도 수행하여야 한다. 따라서 상기 언로딩 챔버(40) 내부에는 다수장의 봉지용 유리기판을 적재하는 봉지용 유리기판 카세트가 더 마련되는 것이 바람직하다.
다음으로 상기 제1 반송 챔버(11)의 일 측면에는 전처리 챔버(51)가 마련된다. 이 전처리 챔버(51)는 본 실시예에 따른 OLED 제조장치(1)내로 반입된 기판에 대하여 플라즈마를 이용하여 처리함으로써, 기판 상의 불순물을 제거하고 기판 상태를 공정 처리에 적합한 상태로 만드는 역할을 한다. 그리고 본 실시예에서는 상기 전처리 챔버(51) 내의 하부 전극을 상하 방향으로 구동할 수 있게 함으로써, 대면적 기판의 모든 영역이 균일하게 처리될 수 있는 조건에서 기판이 전처리 되도록 한다. 따라서 본 실시예에 따른 OLED 제조장치(1)는 대면적 기판의 처리에 적합한 장점이 있다. 본 실시예에서는 이 전처리 챔버(51) 내에 O2/Ar 또는 CF4 가스를 공급하여 기판에 전처리를 실시한다.
다음으로 상기 제2 반송 챔버(12)의 양 측면에는 양극용 인쇄 챔버(52)와 제1 히팅 챔버(53)가 각각 마련된다. 여기에서 양극용 인쇄 챔버(52)는 양극 패턴을 인쇄하는 역할을 하며, 본 실시예에서는 상기 양극용 인쇄 챔버(52)에서 잉크 젯 프린터(ink-jet printer)를 사용하여 상기 양극 패턴을 인쇄하도록 한다. 따라서 본 실시예에서는 대면적 기판에 대해서도 매우 신속하게 양극 패턴을 인쇄할 수 있으며, 대면적 기판의 모든 영역에 대하여 균일한 두께로 양극 패턴을 형성시킬 수 있다. 따라서 양극용 인쇄 챔버(52)에서의 택트 타임을 최소화할 수 있어서, 본 실시예에 따른 OLED 제조장치(1)는 대면적 기판의 제조에 적합한 장점이 있다.
그리고 제1 히팅 챔버(53)는 상기 양극용 인쇄 챔버(52)에 의하여 인쇄된 양극 패턴을 건조하는 역할을 하는 챔버이다. 본 실시예에서는 이 제1 히팅 챔버(53)에서 기판에 열을 가하여 인쇄된 패턴을 건조시키도록 한다. 따라서 상기 제1 히팅 챔버(53) 내에는 가열수단이 마련되며, 그 결과 신속하게 양극 패턴을 건조시킬 수 있는 장점이 있다. 그리고 건조 공정 진행 중에 상기 제1 히팅 챔버(53)는 상압으로 유지될 수도 있고, 진공 상태로 유지될 수도 있다.
다음으로 상기 제3 반송 챔버(13)의 양 측면에는 화소용 인쇄 챔버(54) 및 제2 히팅 챔버(55)가 각각 배치된다. 여기에서 화소용 인쇄 챔버(54)는 기판 상에 알지비(R.G.B) 패턴을 인쇄하는 역할을 하며, 본 실시예에서는 상기 화소용 인쇄 챔버(54)에서 잉크 젯 프린터(ink-jet printer)를 사용하여 상기 알지비 화소 패턴을 인쇄하도록 한다. 따라서 본 실시예에서는 고분자 유기물을 사용하여 대면적 기판에 대해서도 매우 신속하게 화소 패턴을 인쇄할 수 있으며, 대면적 기판의 모든 영역에 대하여 균일한 두께로 화소 패턴을 형성시킬 수 있다. 그러므로 화소용 인쇄 챔버(54)에서의 택트 타임을 최소화할 수 있어서, 본 실시예에 따른 OLED 제조 장치(1)는 대면적 기판의 제조에 적합하다.
그리고 제2 히팅 챔버(55)는 상기 화소용 인쇄 챔버(54)에 의하여 인쇄된 화소 패턴을 건조하는 역할을 하는 챔버이다. 본 실시예에서는 상기 제1 히팅 챔버(53)와 마찬가지로, 이 제2 히팅 챔버(55)에서 열을 가하여 기판에 인쇄된 패턴을 건조시킨다. 따라서 상기 제2 히팅 챔버(55) 내에는 가열수단이 마련되며, 신속하게 화소 패턴을 건조시킬 수 있는 장점이 있다. 그리고 건조 공정 진행 중에 상기 제2 히팅 챔버(55) 내부는 상압으로 유지될 수도 있고, 진공 상태로 유지될 수도 있다.
그리고 상기 제2 버퍼 챔버(22)와 제3 버퍼 챔버(23)에는 상기 기판을 냉각시키는 냉각수단이 더 마련되는 것이 바람직하다. 상기 제2 버퍼 챔버(22) 및 제3 버퍼 챔버(23)는 상기 제1 히팅 챔버(53) 및 제2 히팅 챔버(55)에서 건조 처리된 기판이 통과하는 챔버이다. 따라서 고온으로 가열된 기판이 반입된다. 그런데 다음 공정을 진행하기 위해서는 기판이 정상온도로 냉각되어야 하므로 상기 제2, 제3 버퍼 챔버 내에 기판을 냉각 시킬 수 있는 냉각수단을 마련하여 기판이 자연 냉각되는 것보다 신속하게 공정을 진행시킬 수 있도록 하는 것이다.
다음으로 상기 제4 반송 챔버(15)의 일 측면에는 음극용 증착 챔버(57)가 배치된다. 이 음극용 증착 챔버(57)는 기판 상에 금속 음극막을 증착하는 역할을 한다. 본 실시예에서는 이 음극용 증착 챔버(57)에서 LiF-Al막을 기판 상에 증착시킨다.
다음으로 상기 제5 반송 챔버(16)의 측면에는 유기물 인쇄 챔버(58), 무기물 증착 챔버(59) 및 경화 챔버(60)가 배치된다. 여기에서 유기물 인쇄 챔버(58)는 금속 음극막까지 증착되어 모든 소자의 형성이 완료된 기판 상에 유기물 봉지막을 형성시키는 공정을 진행한다. 본 실시예에서는 이 유기물 인쇄 챔버(58)에 스크린 프린터(screen printer)를 설치하여 대면적 기판에 대하여 신속하면서도 정밀하게 유기물 봉지막을 형성시킬 수 있도록 한다.
그리고 무기물 증착 챔버(59)는 유기물 봉지막이 형성되어 있는 기판 상에 무기물 봉지막을 더 형성시키는 역할을 한다. 본 실시예에서는 상기 무기물 증착 챔버(59) 내에 스퍼터(sputter)를 마련하여 스퍼터링 방법을 이용하여 무기물 봉지막을 형성시킨다.
그리고 경화 챔버(60)는 상기 유기물 인쇄 챔버(58)에 의하여 형성된 유기물 봉지막을 경화시키는 역할을 한다. 본 실시예에서는 이 경화 챔버(60) 내에 자외선 조사 수단을 마련하고, 상기 유기물 봉지막에 자외선을 조사하여 경화시킨다. 또한 본 실시예에서는 이 경화 챔버(60)가 외부로 부터 봉지용 유리기판을 공급받아서 유리 봉지막을 형성시키는 역할도 병행하여 수행한다. 따라서 별도의 챔버를 마련하지 않고 유리 봉지막을 형성시킬 수 있어서, 장치 전체의 풋 프린트가 증가하지 않는 장점이 있다.
본 실시예에서는 전술한 바와 같이, 봉지막을 유기물 봉지막, 무기물 봉지막, 유리 봉지막을 적층하여 형성시킨다. 종래에는 유리 봉지막만을 사용하였는데, 이 경우 기판이 대면적화 되면서 유리 봉지막의 중간 부분이 자중에 의하여 처지면서 금속 음극막과 접촉되는 문제점이 발생한다. 따라서 본 실시예에서는 금속 음극 막 상에 유기물 봉지막, 무기물 봉지막, 유기물 봉지막의 3층의 봉지막을 먼저 형성시킨 후에, 유리 봉지막을 형성시킴으로써 대면적 기판에 있어서, 유리 봉지막과 금속 음극막이 접촉되는 것을 방지할 수 있는 것이다. 따라서 본 실시예에 따른 OLED 제조장치는 차세대 디스플레이 소자인 대면적 유기 발광 소자를 제조하는데 적합한 장점이 있는 것이다.
한편 본 실시예에 따른 OLED 제조장치(1)에는, 저분자 유기물을 증착하여 화소 패턴을 형성시키는 화소 패터닝 보조 챔버(56)가 더 마련되는 것이 바람직하다. 상기 화소용 인쇄 챔버(54)는 고분자 유기물을 사용하여 화소 패턴을 형성시키는 경우에 사용된다. 반면에 상기 화소 패터닝 보조 챔버(56)는 저분자 유기물을 사용하여 화소 패턴을 형성시킨다. 따라서 본 실시예에 따른 OLED 제조장치(1)는 고분자 유기물과 저분자 유기물을 모두 사용할 수 있는 장점이 있다.
본 실시예에서는 상기 화소 패터닝 보조 챔버(56)를 배치하기 위하여 상기 제3 반송 챔버(13)와 제3 버퍼 챔버(24) 사이에 제5 버퍼 챔버(23) 및 제6 반송 챔버(14)를 순서대로 개재시킨다. 그리고 상기 제6 반송 챔버(14)의 일 측면에 화소 패터닝 보조 챔버(56)를 배치하는 것이다. 여기에서 상기 제5 버퍼 챔버(23)와 제6 반송 챔버(14)는 다른 버퍼 챔버 및 반송 챔버와 동일한 구조 및 기능을 가진다. 한편 상기 화소 패터닝 보조 챔버(56)에서는 쉐도우 마스크를 사용하여 화소 패턴을 형성시킨다.
그리고 본 실시예에 따른 모든 챔버 사이에는 게이트 밸브(G)가 개재되어 마 련된다. 즉, 각 챔버의 측면 중 다른 챔버와 마주보는 면에는 소정 크기의 개구부가 형성되고, 상기 게이트 밸브(G)가 상기 개구부보다 큰 면적을 가지도록 형성되어 상기 개구부를 열고 닫는 역할을 하는 것이다. 여기서 상기 개구부는 각 챔버 사이에서 기판이 이동되는 통로 역할을 하며, 상기 게이트 밸브(G)는 각 공정 처리 중에 각 챔버를 격리시키는 역할을 한다.
이하에서는 본 실시예에 따른 OLED 제조장치(1)를 사용하여 유기발광 소자를 형성시키는 과정을 설명한다.
우선 로딩 챔버(30)를 사용하여 기판을 로딩시킨다. 이때 본 실시예에서는 다수장의 기판을 동시에 적재할 수 있는 카세트를 사용하므로 한번에 다수장의 기판을 OLED 제조장치 내로 반입할 수 있으므로 공정시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.
그리고 로딩 챔버(30) 내의 기체를 배출하여 로딩 챔버 내를 진공으로 만든다. 그 후 제1 반송 챔버(11)와 로딩 챔버(30) 간의 게이트 밸브가 열리고, 제1 반송 챔버(11) 내에 마련되어 있는 제1 반송 로봇이 로딩 챔버(30) 내에 배치되어 있는 카세트에 적재되어 있는 기판 한 장을 들고 나와서 전처리 챔버(51)로 반입시킨다.
그러면 전처리 챔버(51)에서 공정 가스를 주입하고, RF 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시켜 기판에 대하여 전처리를 실시한다. 전처리 공정이 마무리되면, 상기 전처리 챔버(51)와 제1 반송 챔버(11) 사이의 게이트 밸브가 열리고, 상기 제1 반송 로봇이 기판을 들고 나와서 제1 버퍼 챔버(21)로 반입시킨다.
상기 제1 버퍼 챔버(21) 내에서 기판이 회전 된 후 상기 제2 반송 챔버(12) 내에 마련된 제2 반송 로봇에 의하여 기판이 양극용 인쇄 챔버(52)로 반입된다. 이 양극용 인쇄 챔버(52)에서는 기판 상에 양극 패턴을 잉크 젯 프린터를 사용하여 인쇄한다. 그리고 나서 상기 제2 반송 로봇이 기판을 제1 히팅 챔버(53)로 이동시킨다. 그러면 제1 히팅 챔버(53)에서 기판에 열을 가하여 인쇄된 양극 패턴을 건조시킨다.
그리고 나서 상기 제2 반송 보롯이 상기 기판을 제2 버퍼 챔버(22)로 이동시킨다. 이때 상기 제2 버퍼 챔버(22)에서는 냉각 수단을 구동하여 상기 기판을 냉각시킨다.
그리고 상기 제3 반송 챔버(13) 내에 마련되어 있는 제3 반송 로봇이 기판을 화소용 인쇄 챔버(54)로 이동시킨다. 그러면 이 화소용 인쇄 챔버(54)에서는 잉크 젯 프린터를 사용하여 기판 상에 알지비 화소 패턴을 인쇄한다. 그 후 상기 제3 반송 로봇이 기판을 제2 히팅 챔버(55)로 이동시킨다. 이 제2 히팅 챔버(55)에서는 기판에 열을 가하여 인쇄된 화소용 인쇄 패턴을 건조시킨다.
그리고 나서 상기 제3 반송 로봇이 기판을 제3 버퍼 챔버(23)로 이동시킨다. 이 제3 버퍼 챔버(23)에서는 냉각 수단을 가동시켜 기판을 냉각시킨다. 그 후 기판을 반전시킨 후, 상기 제4 반송 챔버(15) 내에 마련되어 있는 제4 반송 로봇이 기판을 음극용 증착 챔버(57)로 이동시킨다. 이 음극용 증착 챔버(57)에서는 기판 상 에 금소 음극막을 증착시킨다.
그리고 나서 상기 제4 반송 로봇(15)이 기판을 제4 버퍼 챔버(25)로 이동시킨다. 이 제4 버퍼 챔버(25)에서는 기판을 반전시킨 후, 상기 제5 반송 챔버(16) 내에 마련되어 있는 제5 반송 로봇(16)이 기판을 유기물 인쇄 챔버(58)로 이동시킨다. 이 유기물 인쇄 챔버(58)에서 유기물 봉지막을 스크린 프린터를 사용하여 기판 상에 형성시킨다. 그 후 상기 제5 반송 로봇이 기판을 경화 챔버(60) 내로 이동시킨다. 이 경화 챔버(60)에서는 자외선을 조사하여 유기물 봉지막을 경화시킨다.
그 후 상기 제5 반송 로봇이 기판을 무기물 증착 챔버(59) 내로 이동시킨다. 이 무기물 증착 챔버(59)에서는 상기 유기물 봉지막 상에 무기물 봉지막을 스퍼터를 사용하여 증착한다. 그리고 나서 상기 제5 반송 로봇이 기판을 다시 유기물 인쇄 챔버(58)로 이동시켜서 유기물 봉지막을 한층 더 형성시킨다. 그리고 기판을 경화 챔버(60)로 이동시키고, 자외선을 조사하여 유기물 봉지막을 경화시킨다.
그리고 나서 상기 제5 반송 로봇이 상기 언로딩 챔버(40) 내에 적재되어 있는 봉지용 유리기판을 경화 챔버(60) 상의 기판 상측으로 이동시킨다. 그리고 나서 이 봉지용 유리기판을 사용하여 유리 봉지막을 형성시킨다.
이렇게 하여 봉지막 형성이 완료되면 제5 반송 로봇이 기판을 언로딩 챔버(40) 내의 기판 적재용 카세트에 적재시켜 공정이 완료된다.
< 실시예 2 >
본 실시예에 따른 OLED 제조장치(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 인 라인 장비로서 다수개의 반송 챔버와 버퍼 챔버가 교대로 배치되어 라인을 형성하고, 양단에 배치되는 반송 챔버에는 각각 로딩 챔버 또는 언로딩 챔버가 배치되며, 각 반송 챔버에는 OLED 기판 제조를 위한 각 공정을 수행할 수 있는 공정 챔버들이 배치되는 구조를 가진다.
이때 본 실시예에 따른 OLED 제조장치(100)의 각 반송 챔버 및 버퍼 챔버, 공정 챔버들은 실시예 1에 따른 OLED 제조장치의 그것과 동일한 구조 및 기능을 가지므로 여기에서 반복하여 설명하지 않는다.
다만, 본 실시예에 따른 OLED 제조장치(100)에서는 실시예 1과 달리, 무기물 증착 챔버(158)가 제4 반송 챔버(115)의 측면에 배치된다. 그리고 제5 반송 챔버(115)의 측면에는 유기물 인쇄 챔버(159), 경화 챔버(160) 및 언로딩 챔버(140)가 배치된다.
따라서 본 실시예에 따른 OLED 제조장치(100)를 사용하여 대면적 유기발광 소자를 제조하는 경우 봉지막을 형성시키기 위해서는, 유기물 인쇄 챔버(159)에 의해 유기물 봉지막을 인쇄하고, 경화 챔버(160)에 의해 경화시킨 후에, 기판을, 제4 버퍼 챔버(125)를 경유하여 상기 무기물 증착 챔버(158)로 반입시키서 무기물 봉지막을 형성시킨다. 그리고 나서 다시 제4 버퍼 챔버(125)를 경유하여 기판을 상기 유기물 인쇄 챔버(159)로 반입시켜 유기물 봉지막을 형성시키는 과정을 거친다. 따라서 전술한 봉지막 형성 과정만 제외하면 실시예 1에 따른 OLED 제조장치(1)의 사용방법과 동일하다.
본 발명에 따른 OLED 제조장치에 의하면 대면적 기판에 대해서도 각 층의 형성 공정이 신속하면서도 대면적 기판의 모든 영역에 대하여 균일하게 이루어지므로, 본 발명에 따른 OLED 제조장치는 차세대 디스플레이소자로서의 대면적 유기 발광소자를 제조하는데 적합한 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 OLED 제조장치는 봉지막 형성 과정을 유기물 봉지막, 무기물 봉지막, 유리 봉지막의 다층으로 형성되도록 함으로써, 대면적 유기발광소자에 있어서도 유리 봉지막이 금속 음극막과 접촉되지 않는 장점이 있다. 따라서 본 발명에 따른 OLED 제조장치는 대면적 유기발광소자의 제조에 적합하다.
Claims (30)
- 로딩 챔버, 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 반송 챔버, 언로딩 챔버가 일렬로 배치되며,상기 각 반송 챔버 내에는 기판을 반송할 수 있는 반송 로봇이 마련되며, 상기 로딩 챔버 및 언로딩 챔버에는 기판을 적재할 수 있는 카세트가 마련되고,상기 각 반송 챔버 사이에는 제1, 제2, 제3, 제4 버퍼 챔버가 순서대로 한 챔버 씩 개재되어 배치되며,상기 제1 반송 챔버의 일 측면에는 플라즈마를 이용하여 기판에 전처리를 실시하는 전처리 챔버가 배치되며,상기 제2 반송 챔버의 측면에는 기판 상에 양극(anode) 패턴을 인쇄하는 양극용 인쇄 챔버 및 기판을 가열하여 건조하는 제1 히팅(heating) 챔버가 배치되며,상기 제3 반송 챔버의 일 측면에는 기판 상에 화소 패턴을 인쇄하는 화소용 인쇄 챔버 및 기판을 가열하여 건조하는 제2 히팅(heating) 챔버가 배치되며,상기 제4 반송 챔버의 일 측면에는 기판에 음극(cathode) 층을 증착하는 음극용 증착 챔버가 배치되며,상기 제5 반송 챔버의 측면에는 기판에 유기 봉지막을 인쇄하는 유기물 인쇄 챔버, 기판에 무기 봉지막을 증착하는 무기물 증착 챔버 및 상기 기판 상에 형성되는 상기 유기 봉지막을 경화시키는 경화 챔버가 배치되며,상기 모든 챔버 사이에는 각 챔버에 형성되는 개구부를 열고 닫을 수 있는 게이트 밸브가 마련되는 OLED 제조장치.
- 제1항에 있어서, 상기 전처리 챔버에서는,O2/Ar 또는 CF4 가스를 공급하여 기판에 전처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제1항에 있어서, 상기 양극용 인쇄 챔버에서는,잉크 젯 프린터(ink-jet printer)를 사용하여 상기 양극 패턴을 인쇄하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 히팅 챔버 또는 제2 히팅 챔버에서는,상압 또는 진공 조건하에서 기판을 가열하여 건조하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제1항에 있어서, 상기 화소용 인쇄 챔버에서는,잉크 젯 프린터를 사용하여 알지비(R.G.B) 화소 패턴을 인쇄하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 버퍼 챔버 또는 제3 버퍼 챔버에는,상기 기판을 냉각시키는 냉각수단이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제3 버퍼 챔버에는,상기 기판을 반전시키는 기판 반전 수단이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제7항에 있어서, 상기 제4 버퍼 챔버에는,상기 기판을 반전시키는 기판 반전 수단이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제1항에 있어서, 상기 유기물 인쇄 챔버에서는,스크린 프린터(screen printer)를 사용하여 유기물 봉지막을 인쇄하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제1항에 있어서, 상기 경화 챔버에서는,상기 유기물 봉지막에 자외선을 조사하여 상기 유기물 봉지막을 경화시키는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제1항에 있어서, 상기 무기물 증착 챔버에서는,스퍼터를 사용하여 무기물 봉지막을 상기 기판 상에 증착하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제1항에 있어서, 상기 언로딩 챔버에는,봉지용 유리기판을 적재하는 봉지용 유리기판 카세트가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제12항에 있어서, 상기 언로딩 챔버는,봉지용 유리기판을 상기 제5 반송 챔버 내로 반입하는 경로로 사용되는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제1항에 있어서, 제3 반송 챔버와 제3 버퍼 챔버 사이에는,제5 버퍼 챔버 및, 기판을 반송할 수 있는 반송 수단이 내부에 구비되는 제6 반송 챔버가 순서대로 개재되어 마련되며,상기 제6 반송 챔버의 일 측면에는 상기 기판 상에 저분자 유기물을 증착하는 화소 패터닝 보조 챔버가 배치되는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제14항에 있어서, 상기 화소 패터닝 보조 챔버에서는,쉐도우 마스크(shadow mask)를 사용하여 저분자 유기물 패턴을 기판 상에 증착하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 로딩 챔버, 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 반송 챔버, 언로딩 챔버가 일렬로 배치되며,상기 각 반송 챔버 내에는 기판을 반송할 수 있는 반송 로봇이 마련되며, 상기 로딩 챔버 및 언로딩 챔버에는 기판을 적재할 수 있는 카세트가 마련되고,상기 각 반송 챔버 사이에는 제1, 제2, 제3, 제4 버퍼 챔버가 순서대로 한 챔버 씩 개재되어 배치되며,상기 제1 반송 챔버의 일 측면에는 플라즈마를 이용하여 기판에 전처리를 실시하는 전처리 챔버가 배치되며,상기 제2 반송 챔버의 측면에는 기판 상에 양극(anode) 패턴을 인쇄하는 양극용 인쇄 챔버 및 기판을 가열하여 건조하는 제1 히팅(heating) 챔버가 배치되며,상기 제3 반송 챔버의 일 측면에는 기판 상에 화소 패턴을 인쇄하는 화소용 인쇄 챔버 및 기판을 가열하여 건조하는 제2 히팅(heating) 챔버가 배치되며,상기 제4 반송 챔버의 일 측면에는 기판에 음극(cathode) 층을 증착하는 음극용 증착 챔버 및 기판에 무기 봉지막을 증착하는 무기물 증착 챔버가 배치되며,상기 제5 반송 챔버의 측면에는 기판에 유기 봉지막을 인쇄하는 유기물 인쇄 챔버 및 상기 기판 상에 형성되는 상기 유기 봉지막을 경화시키는 경화 챔버가 배치되며,상기 모든 챔버 사이에는 각 챔버에 형성되는 개구부를 열고 닫을 수 있는 게이트 밸브가 마련되는 OLED 제조장치.
- 제16항에 있어서, 상기 전처리 챔버에서는,O2/Ar 또는 CF4 가스를 공급하여 기판에 전처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제16항에 있어서, 상기 양극용 인쇄 챔버에서는,잉크 젯 프린터(ink-jet printer)를 사용하여 상기 양극 패턴을 인쇄하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제16항에 있어서, 상기 제1 히팅 챔버 또는 제2 히팅 챔버에서는,상압 또는 진공 조건하에서 기판을 가열하여 건조하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제16항에 있어서, 상기 화소용 인쇄 챔버에서는,잉크 젯 프린터를 사용하여 알지비(R.G.B) 화소 패턴을 인쇄하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제16항에 있어서, 상기 제2 버퍼 챔버 또는 제3 버퍼 챔버에는,상기 기판을 냉각시키는 냉각수단이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제16항에 있어서, 상기 제3 버퍼 챔버에는,상기 기판을 반전시키는 기판 반전 수단이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제22항에 있어서, 상기 제4 버퍼 챔버에는,상기 기판을 반전시키는 기판 반전 수단이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제16항에 있어서, 상기 유기물 인쇄 챔버에서는,스크린 프린터(screen printer)를 사용하여 유기물 봉지막을 인쇄하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제16항에 있어서, 상기 경화 챔버에서는,상기 유기물 봉지막에 자외선을 조사하여 상기 유기물 봉지막을 경화시키는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제16항에 있어서, 상기 무기물 증착 챔버에서는,스퍼터를 사용하여 무기물 봉지막을 상기 기판 상에 증착하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제16항에 있어서, 상기 언로딩 챔버에는,봉지용 유리기판을 적재하는 봉지용 유리기판 카세트가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제27항에 있어서, 상기 언로딩 챔버는,봉지용 유리기판을 상기 제5 반송 챔버 내로 반입하는 경로로 사용되는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제16항에 있어서, 제3 반송 챔버와 제3 버퍼 챔버 사이에는,제5 버퍼 챔버 및, 기판을 반송할 수 있는 반송 수단이 내부에 구비되는 제6 반송 챔버가 순서대로 개재되어 마련되며,상기 제6 반송 챔버의 일 측면에는 상기 기판 상에 저분자 유기물을 증착하는 화소 패터닝 보조 챔버가 배치되는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
- 제29항에 있어서, 상기 화소 패터닝 보조 챔버에서는,쉐도우 마스크(shadow mask)를 사용하여 저분자 유기물 패턴을 기판 상에 증착하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조장치.
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