KR20120029895A - 박막 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법 - Google Patents

박막 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20120029895A
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Abstract

본 발명의 일 측면은 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있으며, 증착막의 두께 균일도를 향상시킬 수 있는 박막 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

박막 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법{Apparatus for thin layer deposition and method for manufacturing of organic light emitting display apparatus using the same}
본 발명은 박막 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치들 중, 유기 발광 디스플레이 장치는 시야각이 넓고 컨트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 장치로서 주목을 받고 있다.
일반적으로, 유기 발광 디스플레이 장치는 애노드와 캐소드에서 주입되는 정공과 전자가 발광층에서 재결합하여 발광하는 원리로 색상을 구현할 수 있도록, 애노드와 캐소드 사이에 발광층을 삽입한 적층형 구조를 가지고 있다. 그러나, 이러한 구조로는 고효율 발광을 얻기 어렵기 때문에, 각각의 전극과 발광층 사이에 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층 및 정공 주입층 등의 중간층을 선택적으로 추가 삽입하여 사용하고 있다.
그러나, 발광층 및 중간층 등의 유기 박막의 미세 패턴을 형성하는 것이 실질적으로 매우 어렵고, 상기 층에 따라 적색, 녹색 및 청색의 발광 효율이 달라지기 때문에, 종래의 박막 증착 장치로는 대면적(5G 이상의 마더 글래스(mother-glass))에 대한 패터닝이 불가능하여 만족할 만한 수준의 구동 전압, 전류 밀도, 휘도, 색순도, 발광 효율 및 수명 등을 가지는 대형 유기 발광 디스플레이 장치를 제조할 수 없는 바, 이의 개선이 시급하다.
한편, 유기 발광 디스플레이 장치는 서로 대향된 제1 전극 및 제2 전극 사이에 발광층 및 이를 포함하는 중간층을 구비한다. 이때 상기 전극들 및 중간층은 여러 방법으로 형성될 수 있는데, 그 중 한 방법이 증착이다. 증착 방법을 이용하여 유기 발광 디스플레이 장치를 제작하기 위해서는, 박막 등이 형성될 기판 면에, 형성될 박막 등의 패턴과 동일한 패턴을 가지는 파인 메탈 마스크(fine metal mask: FMM)를 밀착시키고 박막 등의 재료를 증착하여 소정 패턴의 박막을 형성한다.
본 발명의 주된 목적은 제조가 용이하고, 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있으며, 제조 수율 및 증착 효율이 향상되고, 물질의 재활용이 용이하며, 증착된 물질의 두께 균일도를 향상시킬 수 있는 박막 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치는, 기판상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 장치에 있어서, 증착 물질을 방사하는 증착원과, 상기 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 증착원 노즐들이 형성되는 증착원 노즐부와, 상기 증착원과 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 패터닝 슬릿들이 형성되는 패터닝 슬릿 시트와, 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이에 상기 제1 방향을 따라 배치되어, 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 복수 개의 차단판들을 구비하는 차단판 어셈블리를 구비하고, 상기 박막 증착 장치와 상기 기판은, 어느 일 측이 타 측에 대하여 상대적으로 이동가능하도록 형성되며, 상기 기판의 상대적인 이송 방향과 상기 제1 방향이 90°보다 크고 180°보다 작은 각도를 이룰 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 패터닝 슬릿의 길이 방향은 상기 차단판의 길이 방향과 동일할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단판의 길이 방향과 상기 제1 방향은 서로 수직일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단판의 길이 방향과 상기 제1 방향은 0°보다는 크고 180°보다 작은 각도를 이룰 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 패터닝 슬릿의 길이 방향은 상기 제1 방향과 수직일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 패터닝 슬릿의 길이 방향은 상기 기판의 이송 방향과 동일할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 패터닝 슬릿의 길이 방향과 상기 제1 방향이 90°보다 크고 180°보다 작은 각도를 이룰 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단판의 길이 방향과 상기 제1 방향은 서로 수직일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단판의 길이 방향과 상기 제1 방향은 0°보다는 크고 180°보다 작은 각도를 이룰 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 차단판들 각각은 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향으로 형성되어, 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 차단판들은 등간격으로 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단판들과 상기 패터닝 슬릿 시트는 소정 간격을 두고 이격되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단판 어셈블리는 복수 개의 제1 차단판들을 구비하는 제1 차단판 어셈블리와, 복수 개의 제2 차단판들을 구비하는 제2 차단판 어셈블리를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 제1 차단판들 및 상기 복수 개의 제2 차단판들 각각은 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향으로 형성되어, 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 제1 차단판들 및 상기 복수 개의 제2 차단판들 각각은 서로 대응되도록 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 서로 대응되는 제1 차단판 및 제2 차단판은 실질적으로 동일한 평면상에 위치하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법은, 기판상에 박막을 형성하는 박막 증착 장치를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 기판이 상기 박막 증착 장치에 대하여 소정 정도 이격되도록 배치되는 단계와, 상기 박막 증착 장치와 상기 기판 중 어느 일 측이 타 측에 대하여 상대적으로 이동하면서, 상기 박막 증착 장치에서 방사되는 증착 물질이 상기 기판상에 증착되는 단계를 구비하며, 상기 박막 증착 장치는 증착 물질을 방사하는 증착원과, 상기 증착원의 일 측에 배치되며 제1 방향을 따라 복수 개의 증착원 노즐들이 형성된 증착원 노즐부를 가지며, 상기 기판의 상대적인 이송 방향과 상기 제1 방향이 90°보다 크고 180°보다 작은 각도를 이룰 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 증착 물질이 상기 기판에 증착되는 단계는, 상기 기판이 상기 박막 증착 장치에 대하여 상대적으로 이동하면서, 상기 박막 증착 장치에서 방사되는 증착 물질이 상기 기판상에 연속적으로 증착될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 박막 증착 장치는, 상기 증착원과 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 패터닝 슬릿들이 형성되는 패터닝 슬릿 시트와, 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이에 상기 제1 방향을 따라 배치되어, 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 복수 개의 차단판들을 구비하는 차단판 어셈블리를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 패터닝 슬릿의 길이 방향은 상기 차단판의 길이 방향과 동일할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단판의 길이 방향과 상기 제1 방향은 서로 수직일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단판의 길이 방향과 상기 제1 방향은 0°보다는 크고 180°보다 작은 각도를 이룰 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 패터닝 슬릿의 길이 방향은 상기 제1 방향과 수직일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 패터닝 슬릿의 길이 방향은 상기 기판의 이송 방향과 동일할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 패터닝 슬릿의 길이 방향과 상기 제1 방향이 90°보다 크고 180°보다 작은 각도를 이룰 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단판의 길이 방향과 상기 제1 방향은 서로 수직일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 차단판의 길이 방향과 상기 제1 방향은 0°보다는 크고 180°보다 작은 각도를 이룰 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 박막 증착 장치에 따르면, 제조가 용이하고, 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있으며, 제조 수율 및 증착 효율이 향상되고, 증착 물질의 재활용이 용이해지며, 증착 박막의 균일도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치에 의해서 제조된 유기 발광 디스플레이 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 유기 발광 디스플레이 장치 중, 일 부화소를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 박막 증착 장치의 개략적인 측면도이다.
도 5는 도 3의 박막 증착 장치의 개략적인 평면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치에서 증착 물질이 증착되고 있는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6b는 도 6a와 같이 차단판에 의해 증착 공간이 분리된 상태에서 발생하는 음영(shadow)을 나타내는 도면이다.
도 6c는 증착 공간이 분리되지 아니한 상태에서 발생하는 음영(shadow)을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 기판, 증착원, 및 패터닝 슬릿 시트의 배치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 박막 증착 장치에 의해 기판에 증착된 증착막의 분포 형태를 나타내는 그래프이다.
도 9는 기판의 이송 방향과 증착원의 배열방향이 동일한 박막 증착 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 박막 증착 장치에 의해 기판에 증착된 증착막의 분포 형태를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치의 기판, 증착원, 및 패터닝 슬릿 시트의 배치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 박막 증착 장치에 의해 기판에 증착된 증착막의 분포 형태를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치에 의해서 제조된 유기 발광 디스플레이 장치의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 유기 발광 디스플레이 장치는 화소 영역(30)과, 화소 영역(30)의 가장자리에 회로 영역(40)으로 이루어질 수 있다. 화소 영역(30)은 복수 개의 화소(pixel)들로 구비되며, 각 화소들은 소정의 화상을 구현해 내도록 발광하는 발광부를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 발광부는 유기 전계 발광 소자를 각각 구비한 복수 개의 부화소(sub-pixel)들로 이루어질 수 있다. 풀 칼라 유기 발광 디스플레이 장치의 경우에는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 부화소들이 라인상, 모자이크상, 격자상 등 다양한 패턴으로 배열되어 화소를 구비할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치에 의해서 제조된 유기 발광 디스플레이 장치는 풀 칼라 평판표시장치가 아닌 모노 칼라 평판표시장치일 수 있다.
회로 영역(40)은 화소 영역(30)으로 입력되는 화상 신호 등을 제어할 수 있다. 이러한 유기 발광 디스플레이 장치에 있어서, 화소 영역(30)과 회로 영역(40)에는 각각 적어도 하나 이상의 박막 트랜지스터가 설치될 수 있다.
화소 영역(30)에 설치되는 박막 트랜지스터로는 게이트 라인의 신호에 따라 발광 소자에 데이터 신호를 전달하여 그 동작을 제어하는 스위칭용 박막 트랜지스터와, 데이터 신호에 따라 유기 전계 발광 소자에 소정의 전류가 흐르도록 구동시키는 구동용 박막 트랜지스터 등 화소부 박막 트랜지스터가 있을 수 있다. 또한, 회로 영역(40)에 설치되는 박막 트랜지스터로는 소정의 회로를 구현하도록 구비된 회로부 박막 트랜지스터가 있을 수 있다.
물론 이러한 박막 트랜지스터의 수와 배치는 디스플레이의 특성 및 구동 방법 등에 따라 다양한 수가 존재할 수 있으며, 그 배치 방법도 다양하게 존재할 수 있다.
도 2는 도 1의 유기 발광 디스플레이 장치 중, 일 부화소(sub-pixel)를 도시한 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 글라스재 또는 플라스틱재의 기판(50)상에 버퍼층(51)이 형성되어 있고, 이 위에 박막 트랜지스터(TFT)와, 유기 전계 발광 소자(OLED)가 형성될 수 있다.
기판(50)의 버퍼층(51) 상에는 소정 패턴의 활성층(52)이 배치될 수 있다. 활성층(52)의 상부에는 게이트 절연막(53)이 배치되고, 게이트 절연막(53) 상부의 소정 영역에는 게이트 전극(54)이 배치될 수 있다. 게이트 전극(54)은 박막 트랜지스터 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결될 수 있다. 게이트 전극(54)의 상부로는 층간 절연막(55)이 형성되고, 컨택 홀을 통해 소스/드레인 전극(56)(57)이 각각 활성층(52)의 소스/드레인 영역(52b)(52c)에 접하도록 형성될 수 있다. 소스/드레인 전극(56)(57) 상부로는 SiO2, SiNx 등으로 이루어진 패시베이션막(58)이 형성되고, 패시베이션막(58)의 상부에는 아크릴(acryl), 폴리 이미드(polyimide), BCB(Benzocyclobutene) 등의 유기물질로 평탄화막(59)이 형성될 수 있다. 평탄화막(59)의 상부에는 유기 전계 발광 소자(OLED)의 애노드 전극이 되는 화소 전극(61)이 형성되고, 이를 덮도록 유기물로 화소 정의막(Pixel Define Layer: 60)이 형성될 수 있다. 화소 정의막(60)에 소정의 개구를 형성한 후, 화소 정의막(60)의 상부 및 개구가 형성되어 외부로 노출된 화소 전극(61)의 상부에 유기막(62)을 형성할 수 있다. 유기막(62)은 발광층을 포함할 수 있다. 본 발명은 반드시 이와 같은 구조로 한정되는 것은 아니며, 다양한 유기 발광 디스플레이 장치의 구조가 그대로 적용될 수 있다.
유기 전계 발광 소자(OLED)는 전류의 흐름에 따라 적, 녹, 청색의 빛을 발광하여 소정의 화상 정보를 표시하는 것으로, 박막 트랜지스터의 드레인 전극(56)에 연결되어 이로부터 플러스 전원을 공급받는 화소 전극(61)과, 전체 화소를 덮도록 구비되어 마이너스 전원을 공급하는 대향 전극(63), 및 이들 화소 전극(61)과 대향 전극(63)의 사이에 배치되어 발광하는 유기막(62)으로 이루어질 수 있다.
화소 전극(61)과 대향 전극(63)은 유기막(62)에 의해 서로 절연되어 있으며, 유기막(62)에 서로 다른 극성의 전압을 가해 유기막(62)에서 발광이 이뤄지도록 한다.
유기막(62)은 저분자 또는 고분자 유기막이 사용될 수 있는 데, 저분자 유기막을 사용할 경우 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 발광층(EML: Emission Layer), 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있으며, 사용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다. 이들 저분자 유기막은 진공증착의 방법으로 형성될 수 있다.
고분자 유기막의 경우에는 대개 홀 수송층(HTL) 및 발광층(EML)으로 구비된 구조를 가질 수 있으며, 이때, 홀 수송층으로 PEDOT를 사용하고, 발광층으로 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 유기물질을 사용하며, 이를 스크린 인쇄나 잉크젯 인쇄방법 등으로 형성할 수 있다.
이와 같은 유기막은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 실시예들이 적용될 수 있다.
화소 전극(61)은 애노드 전극의 기능을 하고, 대향 전극(63)은 캐소드 전극의 기능을 하는 데, 물론, 이들 화소 전극(61)과 대향 전극(63)의 극성은 반대로 될 수도 있다.
화소 전극(61)은 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는 데, 투명전극으로 사용될 때에는 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3로 구비될 수 있고, 반사형 전극으로 사용될 때에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, 및 이들의 화합물 등으로 반사막을 형성한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3를 형성할 수 있다.
한편, 대향 전극(63)도 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는 데, 투명전극으로 사용될 때에는 대향 전극(63)이 캐소드 전극으로 사용되므로, 일함수가 작은 금속 즉, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg, 및 이들의 화합물이 유기막(62)의 방향을 향하도록 증착한 후, 그 위에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 보조 전극층이나 버스 전극 라인을 형성할 수 있다. 그리고, 반사형 전극으로 사용될 때에는 위 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg, 및 이들의 화합물을 전면 증착하여 형성할 수 있다.
이와 같은 유기 발광 디스플레이 장치에서, 발광층을 포함하는 유기막(62) 등은 후술할 박막 증착 장치(도 3의 100 참조)에 의해서 형성될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 박막 증착 장치의 개략적인 측면도이고, 도 5는 도 3의 박막 증착 장치의 개략적인 평면도이다.
도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는 증착원(110), 증착원 노즐부(120), 차단판 어셈블리(130) 및 패터닝 슬릿 시트(150)를 포함한다.
여기서, 도 3, 도 4 및 도 5에는 설명의 편의를 위해 챔버를 도시하지 않았지만, 도 3 내지 도 5의 모든 구성은 적절한 진공도가 유지되는 챔버 내에 배치될 수 있다. 이는 증착 물질의 직진성을 확보하기 위함이다.
상세히, 증착원(110)에서 방출된 증착 물질(115)이 증착원 노즐부(120) 및 패터닝 슬릿 시트(150)를 통과하여 기판(400)에 원하는 패턴으로 증착되게 하려면, 기본적으로 챔버(미도시) 내부는 FMM(Fine matel mask) 증착 방법과 동일한 고진공 상태를 유지해야 한다. 또한 차단판(131) 및 패터닝 슬릿 시트(150)의 온도가 증착원(110) 온도보다 충분히 낮아야(약 100°이하) 증착원 노즐부(120)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이의 공간을 고진공 상태로 유지할 수 있다. 이와 같이, 차단판 어셈블리(130)와 패터닝 슬릿 시트(150)의 온도가 충분히 낮으면, 원하지 않는 방향으로 방사되는 증착 물질(115)은 모두 차단판 어셈블리(130) 면에 흡착되어서 고진공을 유지할 수 있기 때문에, 증착 물질 간의 충돌이 발생하지 않아서 증착 물질의 직진성을 확보할 수 있게 되는 것이다. 이때 차단판 어셈블리(130)는 고온의 증착원(110)을 향하고 있고, 증착원(110)과 가까운 곳은 최대 167℃ 가량 온도가 상승하기 때문에, 필요할 경우 부분 냉각 장치가 더 구비될 수 있다. 이를 위하여, 차단판 어셈블리(130)에는 냉각 부재(미도시)가 형성될 수 있다.
이러한 챔버(미도시) 내에는 피 증착체인 기판(400)이 배치된다. 상기 기판(400)은 평판 표시장치용 기판이 될 수 있는 데, 다수의 평판 표시장치를 형성할 수 있는 마더 글라스(mother glass)와 같은 대면적 기판이 적용될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서는, 기판(400)이 박막 증착 장치(100)에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착이 진행되는 것을 일 특징으로 한다.
상세히, 기존 FMM 증착 방법에서는 FMM 크기가 기판 크기와 동일하게 형성되어야 하므로, 기판 사이즈가 증가할수록 FMM도 대형화되어야 한다. 그러나, 대형화된 FMM의 제작이 용이하지 않고, FMM을 인장하여 정밀한 패턴으로 얼라인(align) 하기도 용이하지 않다는 문제점이 존재하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는, 박막 증착 장치(100)와 기판(400)이 서로 상대적으로 이동하면서 증착이 이루어지는 것을 일 특징으로 한다. 다시 말하면, 박막 증착 장치(100)와 마주보도록 배치된 기판(400)이 Y축 방향을 따라 이동하면서 연속적으로 증착을 수행할 수 있다. 즉, 스캐닝(scanning) 방식으로 증착이 수행되는 것이다. 여기서, 도면에는 기판(400)이 챔버(미도시) 내에서 Y축 방향으로 이동하면서 증착이 이루어지는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 기판(400)은 고정되어 있고 박막 증착 장치(100) 자체가 Y축 방향으로 이동하면서 증착을 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 박막 증착 장치(100)에서는 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 패터닝 슬릿 시트(150)를 만들 수 있다. 즉, 본 발명의 박막 증착 장치(100)의 경우, 기판(400)이 Y축 방향을 따라 이동하면서 연속적으로, 즉 스캐닝(scanning) 방식으로 증착을 수행하기 때문에, 패터닝 슬릿 시트(150)의 X축 방향으로의 폭과 기판(400)의 X축 방향으로의 폭만 실질적으로 동일하게 형성되면, 패터닝 슬릿 시트(150)의 Y축 방향의 길이는 기판(400)의 길이보다 훨씬 작게 형성될 수 있다. 이와 같이, 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 패터닝 슬릿 시트(150)를 만들 수 있기 때문에, 본 발명의 패터닝 슬릿 시트(150)는 그 제조가 용이하다. 즉, 패터닝 슬릿 시트(150)의 에칭 작업이나, 그 이후의 정밀 인장 및 용접 작업, 이동 및 세정 작업 등 모든 공정에서, 작은 크기의 패터닝 슬릿 시트(150)가 FMM 증착 방법에 비해 유리하다. 또한, 이는 디스플레이 장치가 대형화될수록 더욱 유리하게 된다.
이와 같이, 박막 증착 장치(100)와 기판(400)이 서로 상대적으로 이동하면서 증착이 이루어지기 위해서는, 박막 증착 장치(100)와 기판(400)이 일정 정도 이격되는 것이 바람직하다. 이에 대하여는 뒤에서 상세히 기술하기로 한다.
한편, 챔버 내에서 상기 기판(400)과 대향하는 측에는, 증착 물질(115)이 수납 및 가열되는 증착원(110)이 배치될 수 있다. 상기 증착원(110) 내에 수납되어 있는 증착 물질(115)이 기화됨에 따라 기판(400)에 증착이 이루어질 수 있다.
상세히, 증착원(110)은 그 내부에 증착 물질(115)이 채워지는 도가니(111)와, 도가니(111)를 가열시켜 도가니(111) 내부에 채워진 증착 물질(115)을 도가니(111)의 일 측, 상세하게는 증착원 노즐부(120) 측으로 증발시키기 위한 히터(112)를 구비할 수 있다.
증착원(110)의 일 측, 상세하게는 증착원(110)에서 기판(400)을 향하는 측에는 증착원 노즐부(120)가 배치될 수 있다. 그리고, 증착원 노즐부(120)에는, X축 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(121)들이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 증착원 노즐들(121) 각각은 동일한 간격으로 형성될 수 있다. 증착원(110) 내에서 기화된 증착 물질(115)은 이와 같은 증착원 노즐부(120)를 통과하여 피 증착체인 기판(400) 쪽으로 향하게 된다.
증착원 노즐부(120)의 일 측에는 차단판 어셈블리(130)가 배치될 수 있다. 상기 차단판 어셈블리(130)는 복수 개의 차단판(131)들과, 차단판(131)들 외측에 구비되는 차단판 프레임(132)을 구비할 수 있다. 상기 복수 개의 차단판(131)들은 X축 방향을 따라서 서로 나란하게 배치될 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 차단판(131)들 각각은 동일한 간격으로 배치될 수 있다. 또한, 각각의 차단판(131)들은 도면에서 보았을 때 YZ평면과 나란하도록, 다시 말하면 X축 방향에 수직이 되도록 배치될 수 있다. 이와 같이 배치된 복수 개의 차단판(131)들은 증착원 노즐부(120)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간(S)으로 구획하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는 상기 차단판(131)들에 의하여, 증착 물질이 분사되는 각각의 증착원 노즐(121) 별로 증착 공간(S)이 분리되는 것을 일 특징으로 한다.
여기서, 각각의 차단판(131)들은 서로 이웃하고 있는 증착원 노즐(121)들 사이에 배치될 수 있다. 이는 다시 말하면, 서로 이웃하고 있는 차단판(131)들 사이에 하나의 증착원 노즐(121)이 배치된다고 볼 수도 있다. 바람직하게, 증착원 노즐(121)은 서로 이웃하고 있는 차단판(131) 사이의 정 중앙에 위치할 수 있다. 이와 같이, 차단판(131)이 증착원 노즐부(120)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간(S)으로 구획함으로써, 하나의 증착원 노즐(121)으로 배출되는 증착 물질은 다른 증착원 노즐(121)에서 배출된 증착 물질들과 혼합되지 않고, 패터닝 슬릿(151)을 통과하여 기판(400)에 증착될 수 있다. 다시 말하면, 차단판(131)들은 증착원 노즐(121)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않고 직진성을 유지하도록 증착 물질의 X축 방향의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 수행할 수 있다.
이와 같이, 차단판(131)들을 구비하여 증착 물질의 직진성을 확보함으로써, 기판에 형성되는 음영(shadow)의 크기를 대폭적으로 줄일 수 있으며, 따라서 박막 증착 장치(100)와 기판(400)을 일정 정도 이격시키는 것이 가능해진다. 이에 대하여는 뒤에서 상세히 기술하기로 한다.
한편, 상기 복수 개의 차단판(131)들의 외측으로는 차단판 프레임(132)이 더 구비될 수 있다. 차단판 프레임(132)은, 복수 개의 차단판(131)들의 상하면에 각각 구비되어, 복수 개의 차단판(131)들의 위치를 지지하는 동시에, 증착원 노즐(121)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 Y축 방향의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 도면에는 증착원 노즐부(120)와 차단판 어셈블리(130)가 일정 정도 이격되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 증착원(110)으로부터 발산되는 열이 차단판 어셈블리(130)에 전도되는 것을 방지하기 위하여 증착원 노즐부(120)와 차단판 어셈블리(130)를 일정 정도 이격시켜 형성할 수도 있고, 증착원 노즐부(120)와 차단판 어셈블리(130) 사이에 적절한 단열 수단이 구비될 경우 증착원 노즐부(120)와 차단판 어셈블리(130)가 결합하여 접촉할 수도 있다.
한편, 차단판 어셈블리(130)는 박막 증착 장치(100)로부터 분리 가능하도록 형성될 수 있다. 상세히, 종래의 FMM 증착 방법은 증착 효율이 낮다는 문제점이 존재하였다. 여기서 증착 효율이란 증착원에서 기화된 재료 중 실제로 기판에 증착된 재료의 비율을 의미한다. 종래의 FMM 증착 방법에서의 증착 효율은 대략 32% 정도로 낮을 뿐만 아니라, 종래의 FMM 증착 방법에서는 증착에 사용되지 아니한 대략 68% 정도의 유기물이 증착기 내부의 여기저기에 증착되기 때문에, 그 재활용이 용이하지 아니하다는 문제점이 존재하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)에서는 차단판 어셈블리(130)를 이용하여 증착 공간을 외부 공간과 분리하였기 때문에, 기판(400)에 증착되지 않은 증착 물질은 대부분 차단판 어셈블리(130) 내에 증착될 수 있다. 따라서, 차단판 어셈블리(130)를 박막 증착 장치(100)로부터 분리가능하도록 형성하여, 장시간 증착 후 차단판 어셈블리(130)에 증착 물질이 많이 쌓이게 되면, 차단판 어셈블리(130)를 분리하여 별도의 증착 물질 재활용 장치에 넣어서 증착 물질을 회수할 수 있다. 이와 같은 구성을 통하여, 증착 물질 재활용률을 높임으로써 제조 비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 증착원(110)과 기판(400) 사이에는 패터닝 슬릿 시트(150) 및 패터닝 슬릿 시트 프레임(155)이 더 구비될 수 있다. 패터닝 슬릿 시트 프레임(155)은 대략 창문 틀과 같은 형태로 형성되며, 그 내측에 패터닝 슬릿 시트(150)가 결합될 수 있다. 그리고, 패터닝 슬릿 시트(150)에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 패터닝 슬릿(151)들과 복수 개의 패터닝 바(152)들이 교대로 형성될 수 있다. 한 개의 증착 공간(S)에 대응되는 패터닝 슬릿들(151)의 길이는 도 1에 도시된 바와 같이 동일하지 않을 수 있다. 이는 증착 박막의 두께 균일도를 향상시키기 위한 것이다. 이에 관하여는 후술한다.
증착원(110) 내에서 기화된 증착 물질(115)은 증착원 노즐부(120) 및 패터닝 슬릿 시트(150)를 통과하여 피 증착체인 기판(400) 쪽으로 향할 수 있다. 이때, 상기 패터닝 슬릿 시트(150)는 종래의 파인 메탈 마스크(FMM) 특히 스트라이프 타입(stripe type)의 마스크의 제조 방법과 동일한 방법인 에칭을 통해 제작될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는 증착원 노즐(121)들의 총 개수보다 패터닝 슬릿(151)들의 총 개수가 더 많게 형성될 수 있다. 또한, 서로 이웃하고 있는 두 개의 차단판(131) 사이에 배치된 증착원 노즐(121)의 개수보다 패터닝 슬릿(151)들의 개수가 더 많게 형성될 수 있다.
즉, 서로 이웃하고 있는 두 개의 차단판(131) 사이에는 하나의 증착원 노즐(121)이 배치될 수 있다. 동시에, 서로 이웃하고 있는 두 개의 차단판(131) 사이에는 복수 개의 패터닝 슬릿(151)들이 배치될 수 있다. 그리고, 서로 이웃하고 있는 두 개의 차단판(131)에 의해서 증착원 노즐부(120)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이의 공간이 구획되어서, 각각의 증착원 노즐(121) 별로 증착 공간(S)이 분리된다. 따라서, 하나의 증착원 노즐(121)에서 방사된 증착 물질은 대부분 동일한 증착 공간(S)에 있는 패터닝 슬릿(151)들을 통과하여 기판(400)에 증착될 수 있다.
한편, 상술한 차단판 어셈블리(130)와 패터닝 슬릿 시트(150)는 서로 일정 정도 이격되도록 형성될 수 있으며, 차단판 어셈블리(130)와 패터닝 슬릿 시트(150)는 연결 부재(135)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 상세히, 고온 상태의 증착원(110)에 의해 차단판 어셈블리(130)의 온도는 대략 100℃ 이상 상승하기 때문에, 상승된 차단판 어셈블리(130)의 온도가 패터닝 슬릿 시트(150)로 전도되지 않도록 차단판 어셈블리(130)와 패터닝 슬릿 시트(150)를 일정 정도 이격시키는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)는 기판(400)에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착을 수행하며, 이와 같이 박막 증착 장치(100)가 기판(400)에 대하여 상대적으로 이동하기 위해서 패터닝 슬릿 시트(150)는 기판(400)으로부터 일정 정도 이격되도록 형성될 수 있다. 그리고, 패터닝 슬릿 시트(150)과 기판(400)을 이격시킬 경우 발생하는 음영(shadow) 문제를 해결하기 위하여, 증착원 노즐부(120)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이에 차단판(131)들을 구비하여 증착 물질의 직진성을 확보함으로써, 기판에 형성되는 음영(shadow)의 크기를 대폭적으로 감소시킬 수 있다.
상세히, 종래의 FMM 증착 방법에서는 기판에 음영(shadow)이 생기지 않도록 하기 위하여 기판에 마스크를 밀착시켜서 증착 공정을 진행하였다. 그러나, 이와 같이 기판에 마스크를 밀착시킬 경우, 기판과 마스크 간의 접촉에 의한 불량 문제가 발생한다는 문제점이 존재하였다. 또한, 마스크를 기판에 대하여 이동시킬 수 없기 때문에, 마스크가 기판과 동일한 크기로 형성되어야 한다. 따라서, 디스플레이 장치가 대형화됨에 따라 마스크의 크기도 커져야 하는데, 이와 같은 대형 마스크를 형성하는 것이 용이하지 아니하다는 문제점이 존재하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치(100)에서는 패터닝 슬릿 시트(150)가 피 증착체인 기판(400)과 소정 간격을 두고 이격되도록 배치되도록 한다. 이것은 차단판(131)을 구비하여, 기판(400)에 생성되는 음영(shadow)이 작아지게 됨으로써 실현 가능해진다.
이와 같은 본 발명에 의해서 마스크를 기판보다 작게 형성한 후, 마스크를 기판에 대하여 이동시키면서 증착을 수행할 수 있게 됨으로써, 마스크 제작이 용이해지는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 기판과 마스크 간의 접촉에 의한 불량을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 공정에서 기판과 마스크를 밀착시키는 시간이 불필요해지기 때문에, 제조 속도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
이하에서는, 차단판을 구비하였을 경우와 그렇지 않을 경우에 형성되는 음영(shadow)의 크기를 상세히 비교한다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 관한 박막 증착 장치에서 증착 물질이 증착되고 있는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 6b는 도 6a와 같이 차단판에 의해 증착 공간이 분리된 상태에서 발생하는 음영(shadow)을 나타내는 도면이며, 도 6c는 증착 공간이 분리되지 아니한 상태에서 발생하는 음영(shadow)을 나타내는 도면이다.
도 6a를 참조하면, 증착원(110)에서 기화된 증착 물질은 증착원 노즐부(120) 및 패터닝 슬릿 시트(150)를 통과하여 기판(400)에 증착된다. 이때, 증착원 노즐부(120)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이의 공간은 차단판(131)들에 의하여 복수 개의 증착 공간(S)으로 구획되어 있으므로, 차단판(131)에 의해서 증착원 노즐부(120)의 각각의 증착원 노즐(121)에서 나온 증착 물질은 다른 증착원 노즐(121)에서 나온 증착 물질과 혼합되지 않는다.
증착원 노즐부(120)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이의 공간이 차단판 어셈블리(130)에 의하여 구획되어 있을 경우, 도 6b에 도시된 바와 같이, 증착 물질들은 약 55°~ 90°의 각도로 패터닝 슬릿 시트(150)를 통과하여 기판(400)에 증착된다. 즉, 차단판 어셈블리(130) 바로 옆의 패터닝 슬릿(151)을 지나는 증착 물질의 입사 각도는 약 55°가 되고, 중앙 부분의 패터닝 슬릿(151)을 지나는 증착 물질의 입사 각도는 기판(400)에 거의 수직이 된다. 이때, 기판(400)에 생성되는 음영 영역의 폭(SH1)은 다음의 수학식 1에 의하여 결정된다.
Figure pat00001
(s는 패터닝 슬릿 시트와 기판 간의 거리, ds는 증착원 노즐의 폭, h는 증착원과 패터닝 슬릿 시트 사이의 거리)
한편, 증착원 노즐부와 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간이 차단판들에 의하여 구획되어 있지 않을 경우, 도 6c에 도시된 바와 같이, 증착 물질들은 도 6b에서보다 넓은 범위의 다양한 각도로 패터닝 슬릿 시트를 통과하게 된다. 즉, 이 경우 패터닝 슬릿의 직상방에 있는 증착원 노즐에서 방사된 증착 물질뿐 아니라, 다른 증착원 노즐로부터 방사된 증착 물질들까지 패터닝 슬릿을 통해 기판(400)에 증착되므로, 기판(400)에 형성된 음영 영역(SH2)의 폭은 차단판을 구비한 경우에 비하여 매우 크게 된다. 이때, 기판(400)에 생성되는 음영 영역의 폭(SH2)은 다음의 수학식 2에 의하여 결정된다.
Figure pat00002
(s는 패터닝 슬릿 시트와 기판 간의 거리, d는 이웃한 차단판 간의 간격, h는 증착원과 패터닝 슬릿 시트 사이의 거리)
상기 수학식 1과 수학식 2를 비교하여 보았을 때, ds(증착원 노즐의 폭)보다 d(이웃한 차단판 간의 간격)가 수~수십 배 이상 월등히 크게 형성되므로, 증착원 노즐부(120)와 패터닝 슬릿 시트(150) 사이의 공간이 차단판(131)들에 의하여 구획되어 있을 경우, 음영이 훨씬 작게 형성됨을 알 수 있다. 여기서, 기판(400)에 생성되는 음영 영역의 폭(SH2)을 줄이기 위해서는, (1) 차단판(131)이 설치되는 간격을 줄이거나(d 감소), (2) 패터닝 슬릿 시트(150)과 기판(400) 사이의 간격을 줄이거나(s 감소), (2) 차단판(131)의 높이를 높여야 한다(h 증가).
이와 같이, 차단판(131)을 구비함으로써, 기판(400)에 생성되는 음영(shadow)이 작아지게 되었고, 따라서 패터닝 슬릿 시트(150)를 기판(400)으로부터 이격시킬 수 있게 된 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치의 기판, 증착원, 및 패터닝 슬릿 시트의 배치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 7을 참조하면, 증착원 노즐부(120)의 증착원 노즐(121)들이 배열된 방향, 차단판(131)들이 배열된 방향, 및 패터닝 슬릿(151)들이 배열된 방향은 동일하다. 이하에서는 증착원 노즐부(120)의 증착원 노즐(121)들이 배열된 방향, 차단판(131)들이 배열된 방향, 및 패터닝 슬릿(151)들이 배열된 방향을 제1 방향(121a)이라 한다. 예를 들면, 제1 방향(121a)은 도 7에서와 같이 X축 방향일 수 있다.
이에 반하여, 기판(400)의 이송 방향(A)은 제1 방향(121a)과 서로 교차하며, 바람직하게는 기판(400)의 이송 방향(A)과 제1 방향(121a)이 이루는 각도(θ1)는 90°보다는 크고 180°보다는 작을 수 있다. 증착원 노즐(121)들이 배열된 방향, 차단판(131)들이 배열된 방향, 및 패터닝 슬릿(151)들이 배열된 방향은 제1 방향(121a)으로서 서로 동일하므로, 차단판(131)들이 배열된 방향 및 패터닝 슬릿(151)들이 배열된 방향 각각은 기판(400)의 이송 방향(A)과 90°보다는 크고 180°보다는 작은 각도를 이룰 수 있다.
또한, 차단판(131)의 길이 방향(131a)과 패터닝 슬릿(151)의 길이 방향(151a)은 동일할 수 있으며, 차단판(131)의 길이 방향(131a)(또는 패터닝 슬릿(151)의 길이 방향(151a))은 제1 방향(121a)과 서로 수직일 수 있다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 차단판(131)의 길이 방향(131a)과 증착원 노즐(121)이 배열된 방향(121a)은 0°보다는 크고 180°보다는 작은 각도를 이룰 수 있다.
이와 같이 기판(400)이 제1 방향(121a)(증착원 노즐(121)들이 배열된 방향, 차단판(131)들이 배열된 방향, 및 패터닝 슬릿(151)들이 배열된 방향)에 대해 기울어지도록 이송되며 증착 물질이 증착되는 경우, 기판(400) 상에 증착되는 증착 박막의 두께 균일도를 향상시킬 수 있으며, 차단판(131)에 대응되는 기판(400) 상의 영역에서의 스티치 현상을 방지할 수 있다.
상세하게는, 도 7을 참조하면, 기판(400) 상의 B 영역에는 증착원 노즐(L), 증착원 노즐(M), 및 증착원 노즐(N)에서 방출된 증착 물질이 증착되므로 차단판(131)에 의해 증착 박막의 두께가 감소하는 현상이 발생하지 않는다.
도 8은 도 7에 도시된 박막 증착 장치에 의해 기판에 증착된 증착막의 분포 형태를 나타내는 그래프이다.
도 8을 참조하면, 기판(400)에 증착된 증착 박막은 차단판(131)에 의해 두께의 높낮이가 발생하지 않으며, 기판(400) 전체에 고르게 증착 박막이 형성됨을 볼 수 있다.
이에 반하여, 도 9는 기판의 이송 방향과 증착원의 배열방향이 동일한 박막 증착 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 9를 참조하면, 증착원 노즐(121)의 배열 방향(121a)과 기판(400)의 이송 방향(A)은 서로 수직이며, 기판의 이송 방향(A)과 차단판(131)의 배열 방향(131a)이 서로 평행하다. 이와 같이 증착원 노즐(121), 차단판(131), 기판(400)이 배열되어 기판(400) 상에 증착 물질이 증착된다면, 증착원 노즐(121)에 대응되는 기판(400) 상의 영역에 증착되는 증착 물질의 양보다 차단판(131)에 대응되는 기판(400) 상의 영역에 증착되는 증착 물질의 양이 적게 되어, 증착원 노즐(121)에 대응되는 기판(400) 상의 영역에는 증착 박막의 두께가 높고, 차단판(131)에 대응되는 기판(400) 상의 영역에는 증착 증착 박막의 두께가 낮게 형성될 수 있다. 이에 따라 기판(400) 상에 증착된 증착 박막은 증착원 노즐(121)에 대응되는 기판(400) 상에서는 높게, 차단판(131)에 대응되는 기판(400) 상에서는 낮게 형성되는 것이 서로 교차하면 반복적으로 나타나게 된다.
도 10은 이와 같은 현상을 나타내는 시뮬레이션 그래프이다. 즉, 도 10은 도 9에 도시된 박막 증착 장치에 의해 기판에 증착된 증착막의 분포 형태를 나타내는 그래프이다.
도 10을 참조하면, 증착원 노즐(121)에 대응되는 기판(400) 상의 영역에서는 골을 형성하고, 차단판(131)에 대응되는 기판(400) 상의 영역에서는 마루를 형성하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 차단판(131)에 대응되는 기판(400) 상의 영역에서 증착 박막이 불연속적인 경계가 발생하게 되어 스티치 불량이 발생된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치는 기판(400)을 제1 방향(121a)과 90°보다는 크고 180°보다는 작은 각도를 유지하면서 이송하므로 차단판(131)에 대응되는 기판(400) 상의 영역에서 증착 박막이 불연속적인 경계가 발생하는 것을 방지하며, 기판(400)에 증착되는 증착 박막의 두께 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치의 기판, 증착원, 및 패터닝 슬릿 시트의 배치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 11을 참조하면, 증착원 노즐부(120)의 증착원 노즐(121)들이 배열된 방향(121a), 차단판(131)들이 배열된 방향, 및 패터닝 슬릿(151)들이 배열된 방향은 동일하다. 증착원 노즐부(120)의 증착원 노즐(121)들이 배열된 방향, 차단판(131)들이 배열된 방향, 및 패터닝 슬릿(151)들이 배열된 방향을 제1 방향(121a)이라 한다. 예를 들면, 제1 방향(121a)은 도 11에서와 같이 X축 방향일 수 있다. 이에 반하여, 기판(400)의 이송 방향(A)은 제1 방향(121a)은 서로 교차하며, 바람직하게는 기판(400)의 이송 방향(A)과 제1 방향(121a)은 90°보다는 크고 180°보다는 작은 각도를 이룰 수 있다. 또한, 패터닝 슬릿(151)의 길이 방향(151a)은 기판(400)의 이송 방향(A)과 동일하며, 패터닝 슬릿(151)의 길이 방향(151a)은 기판(400)의 이송 방향(A)과 같이 제1 방향(121a)과 서로 교차하며, 바람직하게는 패터닝 슬릿(151)의 길이 방향(151a)은 제1 방향(121a)은 90°보다는 크고 180°보다는 작은 각도(θ1)를 이룰 수 있다. 또한, 패터닝 슬릿(151)의 길이 방향(151a)과 차단판(131a)의 길이 방향(131a)은 0°보다는 크고 180°보다는 작은 각도를 이룰 수 있다.
도 11에 도시된 실시예는 패터닝 슬릿(151)의 길이 방향(151a)이 기판(400)의 이송 방향과 동일하며 제1 방향(121a)과 소정의 각도(θ1)를 이루면서 틸트된다는 점에서 도 7에 도시된 실시예와 차이가 있다.
이와 같이 패터닝 슬릿(151)의 길이 방향(151a)이 제1 방향(121a)과 소정의 각도를 이루면서 틸트되고, 기판(400)이 증착원 노즐(121)들이 배열된 방향에 대해 기울어지도록 이송되며 기판(400) 상에 증착되는 증착 박막의 두께 균일도를 더욱 향상시킬 수 있다.
상세하게는, 도 11을 참조하면, 기판(400) 상의 B 영역에는 증착원 노즐(L) 및 증착원 노즐(M)에서 방출된 증착 물질이 증착되므로 차단판(131)에 의해 증착 박막의 두께가 감소하는 현상이 발생하지 않는다. 또한, 패터닝 슬릿(151)의 길이 방향(151a)이 증착원 노즐(121)들이 배열된 방향(121a)과 소정의 각도를 이루며 패터닝 슬릿(151)의 길이 방향(151a)이 기판(400)의 이송 방향(A)과 동일하므로, 증착원 노즐(N)에서 방출되는 증착 물질은 기판(400) 상의 B 영역에 증착되는 것이 제한된다. 이와 같이, 패터닝 슬릿(151)의 길이 방향(151a)이 증착원 노즐(121)들이 배열된 방향(121a)과 소정의 각도를 이루어지므로 일부 증착원 노즐에서 방출되는 증착 물질의 증착이 제한되는바 기판(400) 상에 증착되는 증착 박막의 두께 균일도가 향상된다.
도 12는 도 11에 도시된 박막 증착 장치에 의해 기판에 증착된 증착막의 분포 형태를 나타내는 그래프이다.
도 12를 참조하면, 기판(400)에 증착된 증착 박막은 두께 균일도가 향상된 것을 볼 수 있다. 즉, 기판(400)에 증착된 증착 박막의 두께가 골과 마루를 형성하는 것으로 보이나, 증착 박막 두께의 골과 마루는 그 높이 차이가 0.5% 이하이므로 증착 균일도는 현저하게 향상된 것임을 알 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 관한 박막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 관한 박막 증착 장치(500)는 증착원(510), 증착원 노즐부(520), 제1 차단판 어셈블리(530), 제2 차단판 어셈블리(540), 패터닝 슬릿 시트(550) 및 기판(400)을 구비할 수 있다.
여기서, 도 13에는 설명의 편의를 위해 챔버를 도시하지 않았지만, 도 13의 모든 구성은 적절한 진공도가 유지되는 챔버 내에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 증착 물질의 직진성을 확보하기 위함이다.
이러한 챔버(미도시) 내에는 피 증착체인 기판(400)이 배치될 수 있다. 그리고, 챔버(미도시) 내에서 기판(400)과 대향하는 측에는, 증착 물질(515)이 수납 및 가열되는 증착원(510)이 배치될 수 있다. 증착원(510)은 도가니(511)와, 히터(512)를 구비할 수 있다.
증착원(510)의 일 측, 상세하게는 증착원(510)에서 기판(400)을 향하는 측에는 증착원 노즐부(520)가 배치될 수 있다. 그리고, 증착원 노즐부(520)에는, X축 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(521)들이 형성될 수 있다.
증착원 노즐부(520)의 일 측에는 제1 차단판 어셈블리(530)가 구비될 수 있다. 상기 제1 차단판 어셈블리(530)는 복수 개의 제1 차단판(531)들과, 제1 차단판(531)들 외측에 구비되는 제1 차단판 프레임(532)을 포함할 수 있다.
제1 차단판 어셈블리(530)의 일 측에는 제2 차단판 어셈블리(540)가 구비될 수 있다. 상기 제2 차단판 어셈블리(540)는 복수 개의 제2 차단판(541)들과, 제2 차단판(541)들 외측에 구비되는 제2 차단판 프레임(542)을 포함할 수 있다.
그리고, 증착원(510)과 기판(400) 사이에는 패터닝 슬릿 시트(550) 및 패터닝 슬릿 시트 프레임(555)이 더 구비될 수 있다. 패터닝 슬릿 시트 프레임(555)은 대략 창문 틀과 같은 격자 형태로 형성되며, 그 내측에 패터닝 슬릿 시트(550)이 결합될 수 있다. 그리고, 패터닝 슬릿 시트(550)에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 패터닝 슬릿(551)들이 형성될 수 있다.
여기서, 본 발명의 제2 실시예에 관한 박막 증착 장치(500)는 차단판 어셈블리가 제1 차단판 어셈블리(530)와 제2 차단판 어셈블리(540)로 분리되어 있는 것을 일 특징으로 한다.
상세히, 상기 복수 개의 제1 차단판(531)들은 X축 방향을 따라서 서로 나란하게 구비될 수 있다. 그리고, 상기 복수 개의 제1 차단판(531)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 제1 차단판(531)은 도면에서 보았을 때 YZ평면과 나란하도록, 다시 말하면 X축 방향에 수직이 되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 제2 차단판(541)들은 X축 방향을 따라서 서로 나란하게 구비될 수 있다. 그리고, 상기 복수 개의 제2 차단판(541)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 제2 차단판(541)은 도면에서 보았을 때 YZ평면과 나란하도록, 다시 말하면 X축 방향에 수직이 되도록 형성될 수 있다.
이와 같이 배치된 복수 개의 제1 차단판(531) 및 제2 차단판(541)들은 증착원 노즐부(520)와 패터닝 슬릿 시트(550) 사이의 공간을 구획하는 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 본 발명의 제2 실시예에 관한 박막 증착 장치(500)는 상기 제1 차단판(531) 및 제2 차단판(541)에 의하여, 증착 물질이 분사되는 각각의 증착원 노즐(521) 별로 증착 공간이 분리되는 것을 일 특징으로 한다.
여기서, 각각의 제2 차단판(541)들은 각각의 제1 차단판(531)들과 일대일 대응하도록 배치될 수 있다. 다시 말하면, 각각의 제2 차단판(541)들은 각각의 제1 차단판(531)들과 얼라인(align) 되어 서로 나란하게 배치될 수 있다. 즉, 서로 대응하는 제1 차단판(531)과 제2 차단판(541)은 서로 동일한 평면상에 배치될 수 있다. 이와 같이, 서로 나란하게 배치된 제1 차단판(531)들과 제2 차단판(541)들에 의하여, 증착원 노즐부(520)와 후술할 패터닝 슬릿 시트(550) 사이의 공간이 구획됨으로써, 하나의 증착원 노즐(521)으로부터 배출되는 증착 물질은 다른 증착원 노즐(521)에서 배출된 증착 물질들과 혼합되지 않고, 패터닝 슬릿(551)을 통과하여 기판(400)에 증착될 수 있다. 다시 말하면, 제1 차단판(531)들 및 제2 차단판(541)들은 증착원 노즐(521)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 X축 방향의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 수행할 수 있다.
도면에는, 제1 차단판(531)의 길이와 제2 차단판(541)의 X축 방향의 폭이 동일한 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 패터닝 슬릿 시트(550)과의 정밀한 얼라인(align)이 요구되는 제2 차단판(541)은 상대적으로 얇게 형성되는 반면, 정밀한 얼라인이 요구되지 않는 제1 차단판(531)은 상대적으로 두껍게 형성되어, 그 제조가 용이하도록 하는 것도 가능하다 할 것이다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
30: 화소 영역 40: 회로 영역
50: 기판 51: 버퍼층
52: 활성층 53 게이트 절연막
54: 게이트 전극 55: 층간 절연막
56/57: 소스/드레인 전극
61: 화소 전극 63: 대향 전극
62: 유기막 100: 박막 증착 장치
110: 증착원 120: 증착원 노즐부
130: 차단판 어셈블리 150: 패터닝 슬릿 시트
400: 기판

Claims (27)

  1. 기판상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 장치에 있어서,
    증착 물질을 방사하는 증착원;
    상기 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 증착원 노즐들이 형성되는 증착원 노즐부;
    상기 증착원과 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 패터닝 슬릿들이 형성되는 패터닝 슬릿 시트; 및
    상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이에 상기 제1 방향을 따라 배치되어, 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 복수 개의 차단판들을 구비하는 차단판 어셈블리;를 구비하고,
    상기 박막 증착 장치와 상기 기판은, 어느 일 측이 타 측에 대하여 상대적으로 이동가능하도록 형성되며,
    상기 기판의 상대적인 이송 방향과 상기 제1 방향이 90°보다 크고 180°보다 작은 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패터닝 슬릿의 길이 방향은 상기 차단판의 길이 방향과 동일한 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차단판의 길이 방향과 상기 제1 방향은 서로 수직인 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차단판의 길이 방향과 상기 제1 방향은 0°보다는 크고 180°보다 작은 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 패터닝 슬릿의 길이 방향은 상기 제1 방향과 수직인 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 패터닝 슬릿의 길이 방향은 상기 기판의 이송 방향과 동일한 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 패터닝 슬릿의 길이 방향과 상기 제1 방향이 90°보다 크고 180°보다 작은 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 차단판의 길이 방향과 상기 제1 방향은 서로 수직인 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 차단판의 길이 방향과 상기 제1 방향은 0°보다는 크고 180°보다 작은 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 차단판들 각각은 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향으로 형성되어, 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 차단판들은 등간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 차단판들과 상기 패터닝 슬릿 시트는 소정 간격을 두고 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 차단판 어셈블리는 복수 개의 제1 차단판들을 구비하는 제1 차단판 어셈블리와, 복수 개의 제2 차단판들을 구비하는 제2 차단판 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수 개의 제1 차단판들 및 상기 복수 개의 제2 차단판들 각각은 상기 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향으로 형성되어, 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 복수 개의 제1 차단판들 및 상기 복수 개의 제2 차단판들 각각은 서로 대응되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 서로 대응되는 제1 차단판 및 제2 차단판은 실질적으로 동일한 평면상에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 증착 장치.
  17. 기판상에 박막을 형성하는 박막 증착 장치를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법에 있어서,
    상기 기판이 상기 박막 증착 장치에 대하여 소정 정도 이격되도록 배치되는 단계; 및
    상기 박막 증착 장치와 상기 기판 중 어느 일 측이 타 측에 대하여 상대적으로 이동하면서, 상기 박막 증착 장치에서 방사되는 증착 물질이 상기 기판상에 증착되는 단계;를 구비하며,
    상기 박막 증착 장치는 증착 물질을 방사하는 증착원과, 상기 증착원의 일 측에 배치되며 제1 방향을 따라 복수 개의 증착원 노즐들이 형성된 증착원 노즐부를 가지며,
    상기 기판의 상대적인 이송 방향과 상기 제1 방향이 90°보다 크고 180°보다 작은 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 증착 물질이 상기 기판에 증착되는 단계는,
    상기 기판이 상기 박막 증착 장치에 대하여 상대적으로 이동하면서, 상기 박막 증착 장치에서 방사되는 증착 물질이 상기 기판상에 연속적으로 증착되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 박막 증착 장치는,
    상기 증착원과 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 패터닝 슬릿들이 형성되는 패터닝 슬릿 시트; 및
    상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이에 상기 제1 방향을 따라 배치되어, 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간들로 구획하는 복수 개의 차단판들을 구비하는 차단판 어셈블리;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 패터닝 슬릿의 길이 방향은 상기 차단판의 길이 방향과 동일한 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 차단판의 길이 방향과 상기 제1 방향은 서로 수직인 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 차단판의 길이 방향과 상기 제1 방향은 0°보다는 크고 180°보다 작은 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 패터닝 슬릿의 길이 방향은 상기 제1 방향과 수직인 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 패터닝 슬릿의 길이 방향은 상기 기판의 이송 방향과 동일한 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 패터닝 슬릿의 길이 방향과 상기 제1 방향이 90°보다 크고 180°보다 작은 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 차단판의 길이 방향과 상기 제1 방향은 서로 수직인 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
  27. 제24항에 있어서,
    상기 차단판의 길이 방향과 상기 제1 방향은 0°보다는 크고 180°보다 작은 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
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