KR20070113044A - 유기 박막 증착을 위한 선형증발원 - Google Patents

Abstract

유기 박막 증착을 위한 선형증발원이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 유기 박막 증착을 위한 선형증발원은 상면은 개방되어 있고 내부에 증착용 물질을 담는 긴 형상의 도가니, 도가니의 상면을 덮고 다수의 증기 유출 노즐이 상면에 형성된 덮개부 및 노즐의 하부에 설치되는 배플부재를 포함하며 배플부재는 도가니의 길이 방향이 아닌 종방향으로 형성되거나 덮개부의 노즐 각각에 개별적으로 형성된다.

유기발광소자, 유기물질, 증착, 도가니

Description

유기 박막 증착을 위한 선형증발원 {Linear type evaporator for organic thin film vapor deposition}

도 1은 종래의 도가니의 길이방향으로 배블부재가 형성된 선형증발원의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 박막 증착을 위한 선형증발원 덮개부의 평면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 유기 박막 증착을 위한 선형증발원의 정면 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 유기 박막 증착을 위한 선형증발원의 측단면도이다.

도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 유기 박막 증착을 위한 선형증발원의 측단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 도가니 20 : 덮개부

22 : 노즐 24 : 가열 히터

30 : 배플부재 32 : 배플 지지대

50 : 증착물질

본 발명은 유기 박막 증착을 위한 선형증발원에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선형증발원으로부터 기판으로의 열전달을 줄이고 열분포를 균일화시키며, 증착물질이 기판으로 갑자기 튀는 현상을 방지하여 균일한 증착 박막을 형성하도록 하는 유기 박막 증착을 위한 선형증발원에 관한 것이다.

현재, 평판표시장치로서 액정표시작치(Liquid Crystal Display, LCD)가 주로 사용되고 있으나, 이는 별도의 광원을 필요로 하는 수광 소자로서 밝기, 시야각 및 대면적화 등에 한계가 있다. 이에 비하여, 저전압 구동, 자기발광, 경량 박형, 광시야각 및 빠른 응답속도 등의 장점을 갖는 전계발광소자(Electro Luminescent Display)의 개발이 활발하게 진행되고 있다.

전계발광소자는 발광층(emitter)의 물질에 따라 무기 EL(Electro Luminescent) 소자와 유기 EL 소자로 구분된다. 이 중에서, 유기 EL 소자는 무기 EL 소자에 비해서 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점이 있다.

유기 EL 소장에 있어서 유기 박막은 통상 기상 증착법을 통해 형성된다. 증착물질을 증발시켜 기판에 박막을 형성하는 기상 증착은 주로 열 증착 공정에 의하여 고진공 챔버 내에서 이루어진다. 즉, 고진공의 챔버 내 상부에는 기판이 설치되고 하부에는 증발원이 설치되어, 증발원에 담긴 증착물질을 가열하여 증착물질이 증발되도록 하여 기체가 고진공에서 상승하여 기판에 닿게 되면 응고되면서 기판상에 박막을 형성하게 되는 것이다. 이때, 증발원에서 증착물질을 가열하여 기화시킬 때, 승화된 유기물 또는 액체 및 고체 상태의 유기물이 가열에 의해 갑자기 기판으로 튀는 현상, 즉 스피팅(spitting)현상이 발생한다. 이를 방지 위하여 도가니 내에 노즐 아래에 배플(Baffle)부재를 형성하였다.

도 1은 종래의 도가니(10)의 길이방향으로 배플부재(30)가 배치된 선형증발원의 단면도이다. 종래의 배플구조는 도가니의 횡 방향, 즉 길이 방향으로 설치되었다. 그리고 열공급부(25)에 의해 노즐(22)이 형성된 덮개부(20)를 가열하는데, 이는 배플부재(30)와 연결되어 있어서 배플부재(30)도 가열하게 된다. 횡 방향으로 길게 배플부재(30)가 형성되고 배플의 끝부분에서 중앙으로 열이 전달되므로 배플의 중심과 끝부분에 온도차가 발생하게 된다. 배플에 응고된 증착물질(50)은 다시 배플에 의해 재 가열되어 증발하기도 하는데 위치마다 배플의 온도가 차이가 남으로 증발량이 달라지게 된다. 따라서, 대면적 기판에 대하여 박막의 균일도가 저하된다. 또한, 배플부재(30)가 가열장치와 연결되어 가열되므로 배플로부터 기판으로의 복사열 전달을 증가시키게 된다. 이 역시, 대면적 기판에 대하여 박막의 균일도를 저하시키며 기판을 손상시키는 원인이 된다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 배플부재를 도가니의 종방향 또는 개별적으로 형성하여 중심과 끝부분의 배플 온도차를 감소시키는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 배플부재를 덮개부 또는 도가니를 가열하는 가열 장치와 연결하지 않고 증발원 자체의 열전도만을 이용함으로써 기판으로의 열전달을 방지하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 유기 박막 증착을 위한 선형증발원은 상면은 개방되어 있고 내부에 증착용 물질을 담는 긴 형상의 도가니, 도가니의 상면을 덮고 다수의 증기 유출 노즐이 상면에 형성된 덮개부 및 상기 노즐의 하부에 설치되는 배플부재를 포함하는 유기 박막 증착을 위한 선형증발원에 있어서, 배플부재는 도가니의 길이 방향이 아닌 종방향으로 형성되거나 상기 덮개부의 노즐 각각에 개별적으로 형성된다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 유기 박막 증착을 위한 선형증발원을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 박막 증착을 위한 선형증발원 덮개부(20)의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 유기 박막 증착을 위한 선형증발원의 정면 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 유기 박막 증착을 위한 선형증발원의 측단면도이다. 도 2, 도 3, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명하면, 본 발명의 유기 박막 증착을 위한 선형증발원은 증착용 물질을 담는 도가니(10), 도가니(10)의 상면을 덮고 노즐(22)이 형성된 덮개부(20), 노즐(22)의 하부에 형성된 배플부재(30)를 포함하며 구성된다.

도가니(10)는 상면은 개방되어 있고 측면과 하면은 닫혀진 형상으로 도가니(10)의 내부에 증착용 유기물질이 저장 또는 유지될 수 있도록 내부 공간을 구비한다. 대면적 기판 또는 선형증발원이 움직여서 기판의 전면적에 대해서 증착이 이루어질 수 있도록 도가니(10)는 한 쪽 방향으로 긴 형상이며 그 폭은 기판의 폭보다는 조금 더 큰 것이 바람직하다.

덮개부(20)는 도가니(10)의 형상과 같은 형상으로 한 쪽 방향으로 긴 형상이며 도가니(10)의 상면을 덮는다. 덮개부(20)의 하부 형상을 도가니(10) 상부의 형상과 같이 하여 도가니(10)의 상부 위에 올려놓고 도가니(10)의 상부와 덮개부(20) 의 하부 사이를 밀폐처리 하여 증발된 유기물질이 도가니(10)와 덮개부(20) 사이로 빠져나가지 않도록 한다. 또는, 덮개부(20)는 도가니(10)의 상부 면적보다 약간 더 크게 하여 도가니(10)의 상면을 수용하여 덮어 증발된 유기물질이 도가니(10)와 덮개부(20) 사이로 빠져나가지 않도록 할 수도 있다. 덮개부(20)의 상면에는 도가니(10)의 길이 방향으로 다수의 노즐(22)이 형성되어있다. 노즐(22) 주변에는 노즐(22)의 온도를 높이는 수단이 형성되어 있는 데, 이는 후술하기로 한다. 도가니(10)에서 증발된 유기물질은 노즐(22)을 통과하여 지나 기판에 도달하여 증착이 이루어지게 된다.

배플부재(30)는 덮개부(20)의 상면과 일정한 간격을 가지면서 배플 지지대(32)와 함께 덮개부(20)의 아래에 형성된다. 도면에 도시된 바와 같이, 배플 지지대(32)는 덮개부(20)에 연결되고 다시 배플부재(30)는 배플 지지대(32)에 전기적 또는 기계적으로 연결되어 형성된다.

선형증발원에서 증착물질(50)을 가열하여 기화시킬 때, 유기물이 가열에 의해 갑자기 기판으로 튀는 현상을 막기 위해 배플부재(30)는 덮개부(20)의 노즐(22) 아래에 형성된다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 있어서 배플부재(30)는 도가니(10)의 길이 방향이 아닌 종방향으로 연결되어 형성된다. 그리고 배플부재(30)는 별도의 가열 장치와 연결되지 않고 선형증발원 자체의 열전도만을 이용해서 가열된다. 양 끝단에 가열 장치가 연결되어 있고 긴 길이 방향으로 열전도에 의해 배플부재(30)가 가열된다면 가열 장치가 연결된 끝부분은 배플부재(30)의 온도가 높고 중앙부로 갈수록 점차적으로 배플부재(30)의 온도가 낮아지게 된다. 본 발명의 일 실 시예에 있어서 배플부재는 길이 방향이 아닌 종방향으로 형성되므로 그 길이가 상대적으로 짧다. 따라서, 배플부재(30)의 양 끝단과 가운데 부분의 온도차가 크게 발생하지 않게 된다. 배플부재(30)에 응고된 증착물질(50)은 다시 배플부재(30)의 열에 의해 재증발하기도 하는데, 도가니(10)의 길이방향으로 배플부재(30)를 형성하였을 때보다 온도차이를 크게 줄일 수 있으므로 기판에 증착되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있다. 그리고 본 발명 배플부재(30)에 별도의 가열 장치를 연결하지 않고 증발원 자체의 열전도만을 이용해서 배플부재(30)가 가열되므로 배플부재(30)에서 기판으로 전달되는 열전달을 크게 줄일 수 있다. 따라서, 기판의 손상을 막을 수 있고 기판에 증착되는 박막을 균일도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서는 덮개부(20)나 배플부재(30)에 별도의 가열 장치를 연결하지 않는다. 증착물질(50)이 증발하는 순간의 온도와 노즐(22)을 통과하는 온도는 다르기 때문에 노즐(22)을 통과할 때 온도가 낮으면 노즐(22) 주변에 증착물질(50)이 다시 응고된다. 이러한 현상이 반복되면 노즐(22) 구멍이 막힐 수도 있게 된다. 따라서, 노즐(22)의 온도를 높이는 수단을 노즐(22) 주변에 형성하여 증착물질(50)이 다시 응고되어 노즐(22)이 막히는 것을 방지할 수 있다. 바람직하게는 도면에 도시된 것처럼 노즐(22) 주변에 가열 히터(24)를 형성하여 노즐(22) 주변의 온도를 조절한다. 또는, 도면에 도시하지 않았지만 노즐(22) 주변에 단열 부재를 형성하여 증발원으로부터 전달되는 열을 모아서 노즐(22) 주변의 온도를 높일 수 있도록 할 수도 있다. 노즐(22) 주변의 온도를 높이는 수단은 응고되는 온도 이상으로 노즐(22)의 온도를 높일 수만 있다면 상기 제시한 방법뿐만 아니라 다양 한 방법으로 형성할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 유기 박막 증착을 위한 선형증발원의 측단면도이다. 증착용 물질을 담는 도가니(10), 도가니(10)의 상면을 덮고 노즐(22)이 형성된 덮개부(20), 노즐(22)의 하부에 형성된 배플부재(30)를 포함하여 구성되는데, 이러한 구성요소는 전술한 실시예와 동일하므로 설명을 생략하기로 한다. 다만, 본 실시예에 있어서는 배플부재(30)가 덮개부(20)에 형성된 노즐(22)의 방향을 따라 연결되어 형성되는 것이 아니라 개별적으로 각각의 노즐(22) 아래에 형성된다. 각 노즐(22)마다 배플 지지대(32)가 덮개부(20)에 형성되고 다시 배플 지지대(32)에 각각 배플부재(30)가 형성된다. 따라서 본 실시예에 있어서도 배플부재(30)의 온도차를 줄일 수 있으면서 증착물질(50)이 기판에 직접적으로 액세스하는 것을 막을 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 유기 박막 증착을 위한 선형증발원에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 배플부재의 끝부분과 중앙의 온도차이를 줄이므로 기판에 증착되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

둘째, 배플부재는 도가니 또는 덮개부를 가열하는 가열 장치와 연결되지 않으므로 배플부재에서 기판으로 전달되는 열전달을 줄일 수 있어 기판의 손상을 막을 수 있는 장점도 있다.

셋째, 노즐 주변의 온도를 높이는 수단을 형성하여 노즐 주변에 증착물질이 다시 응고되어 노즐 구멍이 막히지 않게 할 수 있다는 장점도 있다.

Claims (4)

1. 상면은 개방되어 있고 내부에 증착용 물질을 담는 긴 형상의 도가니,

   상기 도가니의 상면을 덮고 다수의 증기 유출 노즐이 상면에 형성된 덮개부 및;

   상기 노즐의 하부에 설치되는 배플부재를 포함하는 유기 박막 증착을 위한 선형증발원에 있어서,

   상기 배플부재는 도가니의 길이 방향이 아닌 종방향으로 형성되거나 상기 덮개부의 노즐 각각에 개별적으로 형성되는 유기 박막 증착을 위한 선형증발원.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 덮개부의 노즐에 증착물질이 응고되는 것을 방지하기 위해 상기 노즐 주변에 가열 히터를 더 포함하는 유기 박막 증착을 위한 선형증발원.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 덮개부의 노즐에 증착물질이 응고되는 것을 방지하기 위해 상기 노즐 주변에 단열부재를 더 포함하는 유기 박막 증착을 위한 선형증발원.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 배플부재는 덮개부 또는 도가니를 가열하는 장치와 연결되어 있지 않 고, 증발원 자체의 열전도만을 이용하는 유기 박막 증착을 위한 선형증발원.

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