KR20120081811A - 증착원 및 이를 구비하는 유기막 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면은 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있으며, 증착 공정 중에 발생할 수 있는 노즐 막힘 현상을 방지하여 제조 수율 및 증착 효율을 시킬 수 있는 증착원 및 이를 이용한 유기막 증착 장치를 제공한다.

Description

증착원 및 이를 구비하는 유기막 증착 장치{Deposition source and apparatus for organic layer deposition having the same}
본 발명은 증착원 및 유기막 증착 장치에 관한 것으로, 상세하게는 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있고, 증착 공정 중에 노즐이 막히는 것을 방지할 수 있는 증착원 및 유기막 증착 장치에 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 유기막 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 발명은 제조가 용이하고, 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있으며, 증착 공정 중에 노즐이 막히는 것을 방지할 수 있는 증착원 및 유기막 증착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증착원은, 일렬로 배열된 제1 증착원 및 제2 증착원과, 상기 제1 증착원의 일 측에 배치되며, 상기 제1 증착원과 상기 제2 증착원이 배열된 방향에 따라 복수 개의 제1 증착원 노즐들이 형성된 제1 증착원 노즐부와, 상기 제2 증착원의 일 측에 배치되며, 상기 제1 증착원과 상기 제2 증착원이 배열된 방향에 따라 복수 개의 제2 증착원 노즐들이 형성된 제2 증착원 노즐부와, 상기 복수 개의 제1 증착원 노즐들 사이에 두고 상기 제1 증착원 노즐들의 양측을 따라 배치되는 제1 돌출 리플렉터와 제2 돌출 리플렉터와, 상기 복수 개의 제2 증착원 노즐들 사이에 두고 상기 제2 증착원 노즐들의 양측을 따라 배치되는 제4 돌출 리플렉터 및 제5 돌출 리플렉터을 구비하며, 상기 제1 증착원 노즐들과 상기 제2 증착원 노즐들은 서로를 향하여 틸트될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 증착원은 호스트 물질을 방사하며, 상기 제2 증착원은 도펀트 물질을 방사할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 돌출 리플렉터의 일단과 상기 제2 돌출 리플렉터의 일단을 연결하는 제3 돌출 리플렉터를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제3 돌출 리플렉터는 상기 제2 증착원에 인접하는 상기 제1 및 제2 돌출 리플렉터의 일단을 연결할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제4 돌출 리플렉터의 일단과 상기 제5 돌출 리플렉터의 일단을 연결하는 제6 돌출 리플렉터를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제6 돌출 리플렉터는 상기 제1 증착원에 인접하는 상기 제4 및 제5 돌출 리플렉터의 일단을 연결할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 돌출 리플렉터와 제2 돌출 리플렉터의 높이는 상기 제1 증착원 노즐의 높이보다 크거나 같을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제4 돌출 리플렉터와 제5 돌출 리플렉터의 높이는 상기 제2 증착원 노즐의 높이보다 크거나 같을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 제1 증착원 노즐들 중 상기 제2 증착원에 가장 인접한 것은 더미 증착원 노즐이며, 상기 더미 증착원 노즐은 상기 제1 증착원 내의 증착물질이 방사되지 못하도록 개구가 형성되지 않을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 제2 증착원 노즐들 중 상기 제1 증착원에 가장 인접한 것은 더미 증착원 노즐이며, 상기 더미 증착원 노즐은 상기 제2 증착원 내의 증착물질이 방사되지 못하도록 개구가 형성되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기막 증착 장치는, 기판상에 박막을 형성하기 위한 유기막 증착 장치에 있어서, 증착 물질을 방사하는 증착원과, 상기 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 증착원 노즐들이 형성되는 증착원 노즐부와, 상기 증착원 노즐부와 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향에 대해 수직인 제2 방향을 따라 복수 개의 패터닝 슬릿들이 형성되는 패터닝 슬릿 시트를 포함하고, 상기 기판이 상기 유기막 증착 장치에 대하여 상기 제1 방향을 따라 이동하면서 증착이 수행되고, 상기 증착원, 상기 증착원 노즐부 및 상기 패터닝 슬릿 시트는 일체로 형성되며, 상기 증착원은, 서로 다른 증착물질은 방사하는 제1 증착원 및 제2 증착원을 포함하며, 상기 증착원 노즐부는, 상기 제1 증착원의 일 측에 배치되며 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 제1 증착원 노즐들이 형성되는 제1 증착원 노즐부와, 상기 제2 증착원의 일 측에 배치되며 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 제2 증착원 노즐들이 형성되는 제2 증착원 노즐부를 포함하고, 상기 제1 증착원 노즐부 및 상기 제2 증착원 노즐부 각각의 복수 개의 증착원 노즐들은 소정 각도 틸트 되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 증착원은 호스트 물질을 방사하며, 상기 제2 증착원은 도펀트 물질을 방사할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 증착원과 상기 제2 증착원은 상기 제1 방향을 따라 일렬로 배열될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 증착원 노즐부는 상기 복수 개의 제1 증착원 노즐들 사이에 두고 상기 제1 증착원 노즐들의 양측을 따라 배치되는 제1 돌출 리플렉터와 제2 돌출 리플렉터를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 돌출 리플렉터의 일단과 상기 제2 돌출 리플렉터의 일단을 연결하는 제3 돌출 리플렉터를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제3 돌출 리플렉터는 상기 제2 증착원에 인접하는 상기 제1 및 제2 돌출 리플렉터의 일단을 연결할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 증착원 노즐부는 상기 복수 개의 제2 증착원 노즐들 사이에 두고 상기 제2 증착원 노즐들의 양측을 따라 배치되는 제4 돌출 리플렉터 및 제5 돌출 리플렉터를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제4 돌출 리플렉터의 일단과 상기 제5 돌출 리플렉터의 일단을 연결하는 제6 돌출 리플렉터를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제6 돌출 리플렉터는 상기 제1 증착원에 인접하는 상기 제4 및 제5 돌출 리플렉터의 일단을 연결할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 돌출 리플렉터와 제2 돌출 리플렉터의 높이는 상기 제1 증착원 노즐의 높이보다 크거나 같을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제4 돌출 리플렉터와 제5 돌출 리플렉터의 높이는 상기 제2 증착원 노즐의 높이보다 크거나 같을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 제1 증착원 노즐들 중 상기 제2 증착원에 가장 인접한 것은 더미 증착원 노즐이며, 상기 더미 증착원 노즐은 상기 제1 증착원 내의 증착물질이 방사되지 못하도록 개구가 형성되지 않을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수 개의 제2 증착원 노즐들 중 상기 제1 증착원에 가장 인접한 것은 더미 증착원 노즐이며, 상기 더미 증착원 노즐은 상기 제2 증착원 내의 증착물질이 방사되지 못하도록 개구가 형성되지 않을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 증착원 및 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트는 연결 부재에 의해 결합되어 일체로 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 연결 부재는 상기 증착 물질의 이동 경로를 가이드 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 연결 부재는 상기 증착원 및 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 외부로부터 밀폐하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 유기막 증착 장치는 상기 기판과 소정 정도 이격되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 기판이 상기 유기막 증착 장치에 대하여 상기 제1 방향을 따라 이동하면서, 상기 기판상에 상기 증착 물질이 연속적으로 증착될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 유기막 증착 장치의 상기 패터닝 슬릿 시트는 상기 기판보다 작게 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 증착원에서 방사되는 상기 호스트 물질의 적어도 일부와 상기 제2 증착원에서 방사되는 상기 도펀트 물질의 적어도 일부가 혼합될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 증착원과 상기 제2 증착원은 상기 제1 방향을 따라 나란하게 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 증착원 노즐들과 상기 제2 증착원 노즐들은 서로 마주보는 방향으로 틸트될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 증착원 노즐들과 상기 제2 증착원 노즐들은 상기 기판 전체에 걸쳐서 상기 호스트 물질과 상기 도펀트 물질의 혼합비율이 균일해지도록 틸트될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 증착원과 상기 제2 증착원은 각각 선형 소스(linear source)로 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일측면에 따르면, 제조가 용이하고, 대형 기판 양산 공정에 용이하게 적용될 수 있으며, 증착 공정 중에 발생할 수 있는 노즐 막힘 현상을 방지하여 제조 수율 및 증착 효율을 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 증착원을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2a는 도 1의 I-I을 따라 취한 단면도이다.
도 2b는 도 1의 II-II을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 과한 증착원을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 유기막 증착 장치의 개략적인 측면도이다.
도 6은 도 4의 유기막 증착 장치의 개략적인 평면도이다.
도 7는 본 발명의 증착 장치를 이용하여 제조된 액티브 매트릭스형 유기 발광 디스플레이 장치의 단면을 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 증착원을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2a는 도 1의 I-I을 따라 취한 단면도이며, 도 2b는 도 1의 II-II을 따라 취한 단면도이다.
도 1 내지 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착원(10)은 제1 증착원(110)과 제2 증착원(120)으로 이루어질 수 있다. 제1 증착원(110)과 제2 증착원(120)은 각각 증착 물질(117a, 117b)을 기화시켜서 피증착체(도 4의 400) 상에 박막을 형성한다.
상세하게는, 제1 증착원(110)은 증착 물질(117a)로서 호스트 물질을 구비하며, 제2 증착원(120)은 증착 물질(117b)로서 도펀트 물질을 구비할 수 있다. 호스트 물질(117a)과 도펀트 물질(117b)의 승화 온도가 서로 다르기 때문에, 호스트 물질(117a)과 도펀트 물질(117b)을 동시에 증착하기 위해서, 증착원 및 노즐부를 복수로 구성한다.
즉, 제1 증착원(110)은 그 내부에 호스트 물질(117a)이 채워지는 도가니(111)와, 도가니(111)를 가열시켜 도가니(111) 내부에 채워진 호스트 물질(117a)을 도가니(111)의 일 측, 상세하게는 피증착체를 향하여 증발시키기 위한 히터(112)를 포함한다. 한편, 제2 증착원(120)은 그 내부에 도펀트 물질(117b)이 채워지는 도가니(121)와, 도가니(121)를 가열시켜 도가니(121) 내부에 채워진 도펀트 물질(117b)을 도가니(121)의 일 측, 상세하게는 피증착체를 향하여 증발시키기 위한 히터(122)를 포함한다.
여기서, 상기 호스트 물질로는 트리스(8-히드록시-퀴놀리나토)알루미늄 (Alq3), 9,10-디(나프티-2-일)안트라센 (AND), 3-Tert-부틸-9,10-디(나프티-2-일)안트라센 (TBADN), 4,4'-비스(2,2-디페닐-에텐-1-일)-4,4'-디메틸페닐 (DPVBi), 4,4'-비스Bis(2,2-디페닐-에텐-1-일)-4,4'-디메틸페닐 (p-DMDPVBi), Tert(9,9-디아릴플루오렌)s (TDAF), 2-(9,9'-스피로비플루오렌-2-일)-9,9'-스피로비플루오렌(BSDF), 2,7-비스(9,9'-스피로비플루오렌-2-일)-9,9'-스피로비플루오렌 (TSDF), 비스(9,9-디아릴플루오렌)s (BDAF), 4,4'-비스(2,2-디페닐-에텐-1-일)-4,4'-디-(tert-부틸)페닐 (p-TDPVBi), 1,3-비스(카바졸-9-일)벤젠 (mCP), 1,3,5-트리스(카바졸-9-일)벤젠 (tCP), 4,4',4"-트리스(카바졸-9-일)트리페닐아민 (TcTa), 4,4'-비스(카바졸-9-일)비페닐 (CBP), 4,4'-비스Bis(9-카바졸일)-2,2'-디메틸-비페닐 (CBDP), 4,4'-비스(카바졸-9-일)-9,9-디메틸-플루오렌 (DMFL-CBP), 4,4'-비스(카바졸-9-일)-9,9-비스bis(9-페닐-9H-카바졸)플루오렌 (FL-4CBP), 4,4'-비스(카바졸-9-일)-9,9-디-톨일-플루오렌 (DPFL-CBP), 9,9-비스(9-페닐-9H-카바졸)플루오렌 (FL-2CBP) 등이 사용될 수 있다.
상기 도펀트 물질로는 DPAVBi (4,4'-비스[4-(디-p-톨일아미노)스티릴]비페닐), ADN (9,10-디(나프-2-틸)안트라센), TBADN (3-터트-부틸-9,10-디(나프-2-틸)안트라센) 등이 사용될 수 있다.
제1 및 제2 증착원(110, 120)의 일 측, 상세하게는 제1 및 제2 증착원(110, 120)에서 피증착체(도 4의 400)를 향하는 측에는 제1 및 제2 증착원 노즐부(130, 140)가 배치된다. 그리고, 제1 및 제2 증착원 노즐부(130, 140)에는, 피증착체(도 4의 400)의 이동 방향(A)을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(113, 123)들이 형성된다. 여기서, 상기 복수 개의 증착원 노즐(113, 123)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 증착원(110, 120) 내에서 기화된 증착 물질(117a, 117b)은 이와 같은 제1 및 제2 증착원 노즐부(130, 140)를 통과하여 피증착체인 기판(도 4의 400) 쪽으로 향하게 되는 것이다.
제1 및 제2 증착원 노즐부(130, 140) 상에는 A 방향 즉 기판(도 4의 400)의 스캔 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(113, 123)들이 형성된다. 다수 개의 증착원 노즐(113, 123)들이 스캔 방향으로 존재하므로, 개별 증착원 노즐 간 플럭스(flux) 차이가 발생하여도 그 차이가 상쇄되어 증착 균일도가 일정하게 유지되는 효과를 얻을 수 있다.
제1 증착원 노즐부(130)와 제2 증착원 노즐부(140)에 형성된 복수 개의 증착원 노즐(113)(123)들이 소정 각도 틸트(tilt)되어 배치될 수 있다. 즉, 제1 증착원 노즐(113)은 제2 증착원 노즐(123)을 향하여 틸트되고, 제2 증착원 노즐(123)은 제1 증착원 노즐(113)을 향하여 틸트된다.
상세히, 도펀트의 함량은 박막 형성 재료에 따라 가변적이지만, 일반적으로 박막 형성 재료 (호스트와 도펀트의 총중량) 100 중량부를 기준으로 하여 3 내지 20 중량부인 것이 바람직하다. 만약 도펀트의 함량이 상기 범위를 벗어나면 유기 발광 소자의 발광 특성이 저하될 수 있다. 그런데, 만약 제1 및 제2 증착원 노즐(113)(123)들이 틸트되지 않고 피증착체를 향하여 서로 평행하게 배치된다면, 기판(400)에는 증착 초기에는 도펀트 물질이 증착되고, 증착 중반에는 도펀트 물질과 호스트 물질이 교차하여 증착되고, 증착 후반에는 호스트 물질이 증착된다. 즉, 각 영역별로 호스트 물질과 도펀트 물질의 혼합비율 차이가 균일하지 아니하게 된다.
따라서 본 실시예에서는 증착원 노즐(113)(123)들이 소정 각도 틸트되어 배치되도록 한다. 여기서, 제1 증착원 노즐부(130)의 제1 증착원 노즐(113)들과 제2 증착원 노즐부(140)의 제2 증착원 노즐(123)들은 서로 마주보도록 틸트될 수 있다. 즉, 제1 증착원 노즐부(130)의 증착원 노즐(113)들은 제2 증착원(120) 쪽을 바라보도록 틸트되고, 제2 증착원 노즐부(140)의 증착원 노즐(123)들은 제1 증착원(110) 쪽을 바라보도록 틸트될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 기판 전체에 걸쳐서 호스트 물질과 도펀트 물질의 혼합비율이 균일해지는 효과를 얻을 수 있다. 그리고 호스트 물질과 도펀트 물질이 균일한 비율로 함유된 혼합물로 박막층을 형성할 경우, 색 좌표, 광 효율, 구동 전압, 수명 모두의 면에서 향상된 특성을 나타낼 수 있다.
제1 증착원 노즐부(130) 및 제2 증착원 노즐부(140) 각각은 리플렉터(124, 124a, 124b; 224, 224a, 224b)와 냉각판(116, 126)을 구비할 수 있다.
상세하게는, 제1 증착원 노즐부(130)은 상부 리플렉터(114), 제1 돌출 리플렉터(114a), 제2 돌출 리플렉터(114b), 제3 돌출 리플렉터(114c) 및 냉각판(116)을 더 구비할 수 있다. 상부 리플렉터(114)는 제1 증착원(110)의 상부에 위치되며, 히터(112) 상에 배치된다. 상부 리플렉터(114)는 히터(112)에서 발생된 열이 외부로 발산되는 것을 차단할 수 있다. 제1 및 제2 돌출 리플렉터(114a, 114b)는 상부 리플렉터(114)의 일단에서 패터닝 슬릿 시트(150)을 향하여 연장되도록 형성된다. 제1 및 제2 돌출 리플렉터(114a, 114b)는 서로 일정한 간격을 두고 제1 증착원 노즐들(113)의 배열과 평형하게 형성된다. 제1 및 제2 돌출 리플렉터(114a, 114b) 사이에는 제1 증착원 노즐들(113)이 배치된다. 또한, 제3 돌출 리플렉터(114c)는 제1 돌출 리플렉터(114a)와 제2 돌출 리플렉터(114b) 각각의 일단에서 이들을 연결하도록 형성된다. 구체적으로는 제3 돌출 리플렉터(114c)는 제2 증착원(120)에 인접한 제1 및 제2 돌출 리플렉터(114a, 114b)의 단부를 연결하도록 형성된다. 제1, 2, 및 3 리플렉터(114a, 114b, 114c)의 높이는 제1 증착원 노즐(113)의 높이와 동일하거나 더 클 수 있다.
제1 증착원 노즐(113)을 통해 방출되는 증착물질(117a) 중 일부는 냉각판(116)으로 흘러나오게 된다. 냉각판(116)으로 흘러나온 증착물질(117a)은 응고되며, 증착 공정이 계속되면 냉각판(116, 126) 상에서 응고된 증착물질의 양이 증가하여 제1 증착원 노즐(113)을 막는 문제가 발생한다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 제1 증착원 노즐(113)이 제2 증착원 노즐(123)을 향하여 틸트되어 있으므로 냉각판(116)에서 응고되는 증착물질에 의해 제1 증착원 노즐(113)이 막히는 현상이 빈번히 일어난다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에서는 제1, 2, 및 3 리플렉터(114a, 114b, 114c)가 제1 증착원 노즐(113)의 주위를 둘러싸기 때문에 냉각판(116)에서 응고되어 자라는 증착물질이 제1 증착원 노즐(113)을 막는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제2 증착원 노즐부(140)은 상부 리플렉터(124), 제4 돌출 리플렉터(124a) , 제5 돌출 리플렉터(124b), 제6 돌출 리플렉터(124c) 및 냉각판(126)을 더 구비할 수 있다. 상부 리플렉터(124)는 제2 증착원(120)의 상부에 위치되며, 히터(122) 상에 배치된다. 상부 리플렉터(124)는 히터(122)에서 발생된 열이 외부로 발산되는 것을 차단할 수 있다. 제4 및 제5 돌출 리플렉터(124a, 124b)는 상부 리플렉터(124)의 일단에서 패터닝 슬릿 시트(150)을 향하여 연장되도록 형성된다. 제4 및 제5 돌출 리플렉터(124a, 124b)는 서로 일정한 간격을 두고 제2 증착원 노즐들(123)의 배열과 평형하게 형성된다. 제4 및 제5 돌출 리플렉터(124a, 124b) 사이에는 제2 증착원 노즐들(123)이 배치된다. 또한, 제6 돌출 리플렉터(124c)는 제4 돌출 리플렉터(124a)와 제5 돌출 리플렉터(124b) 각각의 일단에서 이들을 연결하도록 형성된다. 구체적으로는 제6 돌출 리플렉터(124c)는 제1 증착원(110)에 인접한 제4 및 제5 돌출 리플렉터(124a, 124b)의 단부를 연결하도록 형성된다. 제4, 5, 및 6 리플렉터(124a, 124b, 124c)의 높이는 제2 증착원 노즐(123)의 높이와 동일하거나 더 클 수 있다.
제2 증착원 노즐(123)을 통해 방출되는 증착물질(117b) 중 일부는 냉각판(126)으로 흘러나오게 된다. 냉각판(126)으로 흘러나온 증착물질(117b)은 응고되며, 증착 공정이 계속되면 냉각판(126) 상에서 응고된 증착물질의 양이 증가하여 제2 증착원 노즐(123)을 막는 문제가 발생한다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 제2 증착원 노즐(123)이 제1 증착원 노즐(113)을 향하여 틸트되어 있으므로 냉각판(126)에서 응고되는 증착물질에 의해 제2 증착원 노즐(123)이 막히는 현상이 빈번히 일어난다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에서는 제4, 5, 및 6 리플렉터(124a, 124b, 124c)가 제2 증착원 노즐(123)의 주위를 둘러싸기 때문에 냉각판(126)에서 응고되어 자라는 증착물질이 제2 증착원 노즐(123)을 막는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 관한 증착원을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3에 도시된 증착원(20)은 제1 증착원 노즐(113) 양측에 제1 돌출 리플렉터(114a)와 제2 돌출 리플렉터(114b)가 배치되고, 제2 증착원 노즐(123) 양측에 제4 돌출 리플렉터(124a)와 제5 돌출 리플렉터(124b)가 배치된다는 점에서 도 1에 도시된 증착원(10)과 동일하지만, 도 3에 도시된 증착원(20)은 제3 리플렉터(114c)와 제6 리플렉터(124c)를 구비하지 않으며, 더미 증착원 노즐(113a, 123a)을 구비한다는 점에서 도 1에 도시된 증착원(10)과 차이가 있다.
즉, 제1 및 제2 돌출 리플렉터(114a, 114b)는 서로 일정한 간격을 두고 제1 증착원 노즐들(113)의 배열과 평형하게 형성된다. 제1 및 제2 돌출 리플렉터(114a, 114b) 사이에는 제1 증착원 노즐들(113)이 배치된다. 제1 및 제 2 리플렉터(114a, 114b)의 높이는 제1 증착원 노즐(113)의 높이와 동일하거나 더 클 수 있다.
복수 개의 제1 증착원 노즐(113) 중 제2 증착원(120)에 가장 인접한 개구가 형성되지 않은 더미 노즐(113a)이다. 더미 노즐(113a)은 개구가 형성되지 않았으므로 더미 노즐(113a)을 통해서 제1 증착원(110) 내의 증착물질이 방출되지 않는다. 복수 개의 제1 증착원 노즐(113) 중 가장 앞서서 배치되는 증착원 노즐에서 증착원 노즐이 막히는 문제가 빈번하게 발생하는데, 도 4에 도시된 증착원(20)은 복수 개의 제1 증착원 노즐(113) 중 가장 앞서서 배치되는 증착원 노즐이 더미 노즐(113a)이므로 증착원 노즐이 막히는 문제를 방지할 수 있다.
제4 및 제5 돌출 리플렉터(124a, 124b)는 서로 일정한 간격을 두고 제2 증착원 노즐들(123)의 배열과 평형하게 형성된다. 제4 및 제5 돌출 리플렉터(124a, 124b) 사이에는 제2 증착원 노즐들(123)이 배치된다. 제4 및 제5 리플렉터(124a, 124b)의 높이는 제2 증착원 노즐(123)의 높이와 동일하거나 더 클 수 있다.
복수 개의 제2 증착원 노즐(123) 중 제1 증착원(110)에 가장 인접한 개구가 형성되지 않은 더미 노즐(123a)이다. 더미 노즐(123a)은 개구가 형성되지 않았으므로 더미 노즐(123a)을 통해서 제2 증착원(120) 내의 증착물질이 방출되지 않는다. 복수 개의 제2 증착원 노즐(123) 중 가장 앞서서 배치되는 증착원 노즐에서 증착원 노즐이 막히는 문제가 빈번하게 발생하는데, 도 4에 도시된 증착원(20)은 복수 개의 제2 증착원 노즐(123) 중 가장 앞서서 배치되는 증착원 노즐이 더미 노즐(123a)이므로 증착원 노즐이 막히는 문제를 방지할 수 있다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기막 증착 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 유기막 증착 장치의 개략적인 측면도이고, 도 6은 도 4의 유기막 증착 장치의 개략적인 평면도이다.
도 4, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 유기막 증착 장치(100)는 제1 증착원(110), 제2 증착원(120), 제1 증착원 노즐부(130), 제2 증착원 노즐부(140) 및 패터닝 슬릿 시트(150)를 포함한다.
여기서, 도 4, 도 5 및 도 6에는 설명의 편의를 위해 챔버를 도시하지 않았지만, 도 4 내지 도 6의 모든 구성은 적절한 진공도가 유지되는 챔버 내에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 증착 물질의 직진성을 확보하기 위함이다.
상세히, 제1 및 제2 증착원(110, 120) 각각에서 방출된 증착 물질(117a, 117b)이 제1 및 제2 증착원 노즐부(130, 140) 및 패터닝 슬릿 시트(150)를 통과하여 기판(400)에 원하는 패턴으로 증착되게 하려면, 기본적으로 챔버(미도시) 내부는 FMM 증착 방법과 동일한 고진공 상태를 유지해야 한다. 또한 패터닝 슬릿 시트(150)의 온도가 제1 및 제2 증착원(110, 120) 온도보다 충분히 낮아야(약 100°이하) 한다. 왜냐하면, 패터닝 슬릿 시트(150)의 온도가 충분히 낮아야만 온도에 의한 패터닝 슬릿 시트(150)의 열팽창 문제를 최소화할 수 있기 때문이다.
이러한 챔버(미도시) 내에는 피 증착체인 기판(400)이 배치된다. 상기 기판(400)은 평판 표시장치용 기판이 될 수 있는데, 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 유기막 증착 장치(100)에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착이 진행되는 것을 일 특징으로 한다.
상세히, 기존 FMM 증착 방법에서는 FMM 크기가 기판 크기와 동일하게 형성되어야 한다. 따라서, 기판 사이즈가 증가할수록 FMM도 대형화되어야 하며, 이로 인해 FMM 제작이 용이하지 않고, FMM을 인장하여 정밀한 패턴으로 얼라인(align) 하기도 용이하지 않다는 문제점이 존재하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 유기막 증착 장치(100)는, 유기막 증착 장치(100)와 기판(400)이 서로 상대적으로 이동하면서 증착이 이루어지는 것을 일 특징으로 한다. 다시 말하면, 유기막 증착 장치(100)와 마주보도록 배치된 기판(400)이 Y축 방향을 따라 이동하면서 연속적으로 증착을 수행하게 된다. 즉, 기판(400)이 도 1의 화살표 A 방향으로 이동하면서 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 유기막 증착 장치(100) 자체가 Y축 방향으로 이동하면서 증착을 수행하는 것도 가능하다 할 것이다.
따라서, 본 발명의 유기막 증착 장치(100)에서는 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 패터닝 슬릿 시트(150)를 만들 수 있다. 즉, 본 발명의 유기막 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 방향 및 Y축 방향의 길이는 기판(400)의 길이보다 훨씬 작게 형성될 수 있는 것이다. 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, 유기막 증착 장치(100)와 기판(400)이 서로 상대적으로 이동하면서 증착이 이루어지기 위해서는, 유기막 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(117a, 117b)이 수납 및 가열되는 제1 및 제2 증착원(110, 120)이 배치된다. 상기 제1 및 제2 증착원(110, 120) 내에 수납되어 있는 증착 물질(117a, 117b)이 기화됨에 따라 기판(400)에 증착이 이루어진다.
상세하게는, 제1 증착원(110)은 증착 물질(117a)로서 호스트 물질을 구비하며, 제2 증착원(120)은 증착 물질(117b)로서 도펀트 물질을 구비할 수 있다. 호스트 물질(117a)과 도펀트 물질(117b)의 승화 온도가 서로 다르기 때문에, 호스트 물질(117a)과 도펀트 물질(117b)을 동시에 증착하기 위해서, 증착원 및 노즐부를 복수로 구성한다.
즉, 챔버 내에서 기판(400)과 대향하는 측에는, 증착 물질이 수납 및 가열되는 제1 증착원(110) 및 제2 증착원(120)이 배치된다. 제1 증착원(110) 및 제2 증착원(120) 내에 수납되어 있는 증착 물질이 기화됨에 따라 기판(400)에 증착이 이루어진다. 다시 말해, 제1 증착원(110)은 그 내부에 호스트 물질(117a)이 채워지는 도가니(111)와, 도가니(111)를 가열시켜 도가니(111) 내부에 채워진 호스트 물질(117a)을 도가니(111)의 일 측, 상세하게는 제1 증착원 노즐부(130) 측으로 증발시키기 위한 히터(112)를 포함한다. 한편, 제2 증착원(120)은 그 내부에 도펀트 물질(117b)이 채워지는 도가니(121)와, 도가니(121)를 가열시켜 도가니(121) 내부에 채워진 도펀트 물질(117b)을 도가니(121)의 일 측, 상세하게는 제2 증착원 노즐부(140) 측으로 증발시키기 위한 히터(122)를 포함한다.
여기서, 상기 호스트 물질로는 트리스(8-히드록시-퀴놀리나토)알루미늄 (Alq3), 9,10-디(나프티-2-일)안트라센 (AND), 3-Tert-부틸-9,10-디(나프티-2-일)안트라센 (TBADN), 4,4'-비스(2,2-디페닐-에텐-1-일)-4,4'-디메틸페닐 (DPVBi), 4,4'-비스Bis(2,2-디페닐-에텐-1-일)-4,4'-디메틸페닐 (p-DMDPVBi), Tert(9,9-디아릴플루오렌)s (TDAF), 2-(9,9'-스피로비플루오렌-2-일)-9,9'-스피로비플루오렌(BSDF), 2,7-비스(9,9'-스피로비플루오렌-2-일)-9,9'-스피로비플루오렌 (TSDF), 비스(9,9-디아릴플루오렌)s (BDAF), 4,4'-비스(2,2-디페닐-에텐-1-일)-4,4'-디-(tert-부틸)페닐 (p-TDPVBi), 1,3-비스(카바졸-9-일)벤젠 (mCP), 1,3,5-트리스(카바졸-9-일)벤젠 (tCP), 4,4',4"-트리스(카바졸-9-일)트리페닐아민 (TcTa), 4,4'-비스(카바졸-9-일)비페닐 (CBP), 4,4'-비스Bis(9-카바졸일)-2,2'-디메틸-비페닐 (CBDP), 4,4'-비스(카바졸-9-일)-9,9-디메틸-플루오렌 (DMFL-CBP), 4,4'-비스(카바졸-9-일)-9,9-비스bis(9-페닐-9H-카바졸)플루오렌 (FL-4CBP), 4,4'-비스(카바졸-9-일)-9,9-디-톨일-플루오렌 (DPFL-CBP), 9,9-비스(9-페닐-9H-카바졸)플루오렌 (FL-2CBP) 등이 사용될 수 있다.
상기 도펀트 물질로는 DPAVBi (4,4'-비스[4-(디-p-톨일아미노)스티릴]비페닐), ADN (9,10-디(나프-2-틸)안트라센), TBADN (3-터트-부틸-9,10-디(나프-2-틸)안트라센) 등이 사용될 수 있다.
Figure pat00001
DPAVBi
Figure pat00002
ADN
Figure pat00003
TBADN
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 관한 유기막 증착 장치(100)는 호스트 물질(117a)을 증착하는 제1 증착원(110)과 도펀트 물질(117b)을 증착하는 제2 증착원(120)을 구비하여, 기판(400)상에 호스트 물질과 도펀트 물질을 동시에 증착할 수 있도록 하는 것을 일 특징으로 한다. 이와 같이 호스트 물질과 도펀트 물질을 동시에 증착하는 것이 가능해짐으로써, 공정이 더욱 간단하고 빨라지며, 소자 효율 또한 향상하는 효과를 얻을 수 있다.
제1 및 제2 증착원(110, 120)의 일 측, 상세하게는 제1 및 제2 증착원(110, 120)에서 기판(400)을 향하는 측에는 제1 및 제2 증착원 노즐부(130, 140)가 배치된다. 그리고, 제1 및 제2 증착원 노즐부(130, 140)에는, Y축 방향 즉 기판(400)의 스캔 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(113, 123)들이 형성된다. 여기서, 상기 복수 개의 증착원 노즐(113, 123)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 증착원(110, 120) 내에서 기화된 증착 물질(117a, 117b)은 이와 같은 제1 및 제2 증착원 노즐부(130, 140)를 통과하여 피 증착체인 기판(400) 쪽으로 향하게 되는 것이다. 이와 같이, 제1 및 제2 증착원 노즐부(130, 140) 상에 Y축 방향 즉 기판(400)의 스캔 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(113, 123)들이 형성될 경우, 패터닝 슬릿 시트(150)의 각각의 패터닝 슬릿(151)들을 통과하는 증착 물질에 의해 형성되는 패턴의 크기는 증착원 노즐(113, 123) 하나의 크기에만 영향을 받으므로(즉, X축 방향으로는 증착원 노즐(113, 123)이 하나만 존재하는 것에 다름 아니므로), 음영(shadow)이 발생하지 않게 된다. 또한, 다수 개의 증착원 노즐(113, 123)들이 스캔 방향으로 존재하므로, 개별 증착원 노즐 간 플럭스(flux) 차이가 발생하여도 그 차이가 상쇄되어 증착 균일도가 일정하게 유지되는 효과를 얻을 수 있다.
제1 증착원 노즐부(130)와 제2 증착원 노즐부(140)에 형성된 복수 개의 증착원 노즐(113)(123)들이 소정 각도 틸트(tilt)되어 배치될 수 있다. 즉, 증착원 노즐(113)(123)들은 YZ 평면상에서 소정 각도 기울어지도록 틸트(tilt)되어 형성될 수 있다.
상세히, 도펀트의 함량은 박막 형성 재료에 따라 가변적이지만, 일반적으로 박막 형성 재료 (호스트와 도펀트의 총중량) 100 중량부를 기준으로 하여 3 내지 20 중량부인 것이 바람직하다. 만약 도펀트의 함량이 상기 범위를 벗어나면 유기 발광 소자의 발광 특성이 저하될 수 있다. 그런데, 만약 증착원 노즐(113)(123)들이 Z축과 평행하게 배치된다면, 기판(400)에는 증착 초기에는 도펀트 물질이 증착되고, 증착 중반에는 도펀트 물질과 호스트 물질이 교차하여 증착되고, 증착 후반에는 호스트 물질이 증착된다. 즉, 각 영역별로 호스트 물질과 도펀트 물질의 혼합비율 차이가 균일하지 아니하게 된다.
따라서 본 실시예에서는 증착원 노즐(113)(123)들이 소정 각도 틸트되어 배치되도록 한다. 여기서, 제1 증착원 노즐부(130)의 증착원 노즐(113)들과 제2 증착원 노즐부(140)의 증착원 노즐(123)들은 서로 마주보도록 틸트될 수 있다. 즉, 제1 증착원 노즐부(130)의 증착원 노즐(113)들은 제2 증착원(120) 쪽을 바라보도록 틸트되고, 제2 증착원 노즐부(140)의 증착원 노즐(123)들은 제1 증착원(110) 쪽을 바라보도록 틸트될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 기판 전체에 걸쳐서 호스트 물질과 도펀트 물질의 혼합비율이 균일해지는 효과를 얻을 수 있다. 그리고 호스트 물질과 도펀트 물질이 균일한 비율로 함유된 혼합물로 박막층을 형성할 경우, 색 좌표, 광 효율, 구동 전압, 수명 모두의 면에서 향상된 특성을 나타낼 수 있다.
제1 증착원 노즐부(130) 및 제2 증착원 노즐부(140) 각각은 리플렉터(124, 124a, 124b; 224, 224a, 224b)와 냉각판(116, 126)을 구비할 수 있다.
상세하게는, 제1 증착원 노즐부(130)은 상부 리플렉터(114), 제1 돌출 리플렉터(114a), 제2 돌출 리플렉터(114b), 제3 돌출 리플렉터(114c) 및 냉각판(116)을 더 구비할 수 있다. 상부 리플렉터(114)는 제1 증착원(110)의 상부에 위치되며, 히터(112) 상에 배치된다. 상부 리플렉터(114)는 히터(112)에서 발생된 열이 외부로 발산되는 것을 차단할 수 있다. 제1 및 제2 돌출 리플렉터(114a, 114b)는 상부 리플렉터(114)의 일단에서 패터닝 슬릿 시트(150)을 향하여 연장되도록 형성된다. 제1 및 제2 돌출 리플렉터(114a, 114b)는 서로 일정한 간격을 두고 제1 증착원 노즐들(113)의 배열과 평형하게 형성된다. 제1 및 제2 돌출 리플렉터(114a, 114b) 사이에는 제1 증착원 노즐들(113)이 배치된다. 또한, 제3 돌출 리플렉터(114c)는 제1 돌출 리플렉터(114a)와 제2 돌출 리플렉터(114b) 각각의 일단에서 이들을 연결하도록 형성된다. 구체적으로는 제3 돌출 리플렉터(114c)는 제2 증착원(120)에 인접한 제1 및 제2 돌출 리플렉터(114a, 114b)의 단부를 연결하도록 형성된다. 제1, 2, 및 3 리플렉터(114a, 114b, 114c)의 높이는 제1 증착원 노즐(113)의 높이와 동일하거나 더 클 수 있다.
제1 증착원 노즐(113)을 통해 방출되는 증착물질(117a) 중 일부는 냉각판(116)으로 흘러나오게 된다. 냉각판(116)으로 흘러나온 증착물질(117a)은 응고되며, 증착 공정이 계속되면 냉각판(116, 126) 상에서 응고된 증착물질의 양이 증가하여 제1 증착원 노즐(113)을 막는 문제가 발생한다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 제1 증착원 노즐(113)이 제2 증착원 노즐(123)을 향하여 틸트되어 있으므로 냉각판(116)에서 응고되는 증착물질에 의해 제1 증착원 노즐(113)이 막히는 현상이 빈번히 일어난다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에서는 제1, 2, 및 3 리플렉터(114a, 114b, 114c)가 제1 증착원 노즐(113)의 주위를 둘러싸기 때문에 냉각판(116)에서 응고되어 자라는 증착물질이 제1 증착원 노즐(113)을 막는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제2 증착원 노즐부(140)은 상부 리플렉터(124), 제4 돌출 리플렉터(124a) , 제5 돌출 리플렉터(124b), 제6 돌출 리플렉터(124c) 및 냉각판(126)을 더 구비할 수 있다. 상부 리플렉터(124)는 제2 증착원(120)의 상부에 위치되며, 히터(122) 상에 배치된다. 상부 리플렉터(124)는 히터(122)에서 발생된 열이 외부로 발산되는 것을 차단할 수 있다. 제4 및 제5 돌출 리플렉터(124a, 124b)는 상부 리플렉터(124)의 일단에서 패터닝 슬릿 시트(150)을 향하여 연장되도록 형성된다. 제4 및 제5 돌출 리플렉터(124a, 124b)는 서로 일정한 간격을 두고 제2 증착원 노즐들(123)의 배열과 평형하게 형성된다. 제4 및 제5 돌출 리플렉터(124a, 124b) 사이에는 제2 증착원 노즐들(123)이 배치된다. 또한, 제6 돌출 리플렉터(124c)는 제4 돌출 리플렉터(124a)와 제5 돌출 리플렉터(124b) 각각의 일단에서 이들을 연결하도록 형성된다. 구체적으로는 제6 돌출 리플렉터(124c)는 제1 증착원(110)에 인접한 제4 및 제5 돌출 리플렉터(124a, 124b)의 단부를 연결하도록 형성된다. 제4, 5, 및 6 리플렉터(124a, 124b, 124c)의 높이는 제2 증착원 노즐(123)의 높이와 동일하거나 더 클 수 있다.
제2 증착원 노즐(123)을 통해 방출되는 증착물질(117b) 중 일부는 냉각판(126)으로 흘러나오게 된다. 냉각판(126)으로 흘러나온 증착물질(117b)은 응고되며, 증착 공정이 계속되면 냉각판(126) 상에서 응고된 증착물질의 양이 증가하여 제2 증착원 노즐(123)을 막는 문제가 발생한다. 또한, 본 발명의 일 실시예는 제2 증착원 노즐(123)이 제1 증착원 노즐(113)을 향하여 틸트되어 있으므로 냉각판(126)에서 응고되는 증착물질에 의해 제2 증착원 노즐(123)이 막히는 현상이 빈번히 일어난다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에서는 제4, 5, 및 6 리플렉터(124a, 124b, 124c)가 제2 증착원 노즐(123)의 주위를 둘러싸기 때문에 냉각판(126)에서 응고되어 자라는 증착물질이 제2 증착원 노즐(123)을 막는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제1 및 제2 증착원(110, 120)과 기판(400) 사이에는 패터닝 슬릿 시트(150) 및 프레임(155)이 더 구비된다. 프레임(155)은 대략 창문 틀과 같은 형태로 형성되며, 그 내측에 패터닝 슬릿 시트(150)가 결합된다. 그리고, 패터닝 슬릿 시트(150)에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 패터닝 슬릿(151)들이 형성된다. 제1 및 제2 증착원(110, 120) 내에서 기화된 증착 물질(117a, 117b)은 제1 및 제2 증착원 노즐부(130, 140) 및 패터닝 슬릿 시트(150)를 통과하여 피 증착체인 기판(400) 쪽으로 향하게 되는 것이다. 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. 이때, 증착원 노즐(113, 123)들의 총 개수보다 패터닝 슬릿(151)들의 총 개수가 더 많게 형성될 수 있다.
한편, 상술한 제1 및 제2 증착원(110, 120)(및 이와 결합된 제1 및 제2 증착원 노즐부(130, 140))과 패터닝 슬릿 시트(150)는 서로 일정 정도 이격되도록 형성될 수 있으며, 제1 및 제2 증착원(110, 120)(및 이와 결합된 제1 및 제2 증착원 노즐부(130, 140))과 패터닝 슬릿 시트(150)는 연결 부재(135)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 증착원(110, 120), 제1 및 제2 증착원 노즐부(130, 140) 및 패터닝 슬릿 시트(150)가 연결 부재(135)에 의해 연결되어 서로 일체로 형성될 수 있는 것이다. 여기서 연결 부재(135)들은 증착원 노즐(113, 123)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 이동 경로를 가이드 할 수 있다. 도면에는 연결 부재(135)가 제1 및 제2 증착원(110, 120), 제1 및 제2 증착원 노즐부(130, 140) 및 패터닝 슬릿 시트(150)의 좌우 방향으로만 형성되어 증착 물질의 X축 방향만을 가이드 하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 도시의 편의를 위한 것으로, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 연결 부재(135)가 박스 형태의 밀폐형으로 형성되어 증착 물질의 X축 방향 및 Y축 방향 이동을 동시에 가이드 할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 관한 유기막 증착 장치(100)는 기판(400)에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착을 수행하며, 이와 같이 유기막 증착 장치(100)가 기판(400)에 대하여 상대적으로 이동하기 위해서 패터닝 슬릿 시트(150)는 기판(400)으로부터 일정 정도 이격되도록 형성된다.
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 유기막 증착 장치(100)에서는 패터닝 슬릿 시트(150)가 피 증착체인 기판(400)과 소정 간격을 두고 이격되도록 배치되도록 한다.
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.
도 7는 본 발명의 증착 장치를 이용하여 제조된 액티브 매트릭스형 유기 발광 디스플레이 장치의 단면을 도시한 것이다.
도 7에 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 형성된다.
기판(50)의 버퍼층(51) 상에 소정 패턴의 활성층(52)이 구비된다. 활성층(52)의 상부에는 게이트 절연막(53)이 구비되고, 게이트 절연막(53) 상부의 소정 영역에는 게이트 전극(54)이 형성된다. 게이트 전극(54)은 박막 트랜지스터 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결되어 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 형성된다. 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 형성되어 있다. 평탄화막(59)의 상부에 유기 전계 발광 소자(OLED)의 애노드 전극이 되는 화소 전극(61)이 형성되고, 이를 덮도록 유기물로 화소 정의막(Pixel Define Layer: 60)이 형성된다. 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 형성한다. 유기막(62)은 발광층을 포함한 것이 된다. 본 발명은 반드시 이와 같은 구조로 한정되는 것은 아니며, 다양한 유기 발광 디스플레이 장치의 구조가 그대로 적용될 수 있음은 물론이다.
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 구성된다.
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 형성된다.
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 있음은 물론이다.
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 되어도 무방하다.
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 형성한다.
이와 같은 유기 발광 디스플레이 장치에서, 발광층을 포함하는 유기막(62) 등은 상술한 유기막 증착 장치(도 1의 100 참조)에 의해서 형성될 수 있다. 본 발명은 이 외에도, 유기 TFT의 유기막 또는 무기막 등의 증착에도 사용할 수 있으며, 기타, 다양한 소재의 성막 공정에 적용 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10, 20: 증착원 110: 제1 증착원
120: 제 2증착원 111, 121: 도가니
112, 122: 히터 116, 126: 냉각판
114, 124: 상부 리플렉터 113: 제1 증착원 노즐
123: 제2 증착원 노즐 130: 제1 증착원 노즐부
140: 제2 증착원 노즐부 114a: 제1 돌출 리플렉터
114b: 제2 돌출 리플렉터 114c: 제3 돌출 리플렉터
124a: 제4 돌출 리플렉터 124b: 제5 돌출 리플렉터
124c: 제6 돌출 리플렉터 150: 패터닝 슬릿 시트
151: 패터닝 슬릿

Claims (34)

  1. 일렬로 배열된 제1 증착원 및 제2 증착원;
    상기 제1 증착원의 일 측에 배치되며, 상기 제1 증착원과 상기 제2 증착원이 배열된 방향에 따라 복수 개의 제1 증착원 노즐들이 형성된 제1 증착원 노즐부;
    상기 제2 증착원의 일 측에 배치되며, 상기 제1 증착원과 상기 제2 증착원이 배열된 방향에 따라 복수 개의 제2 증착원 노즐들이 형성된 제2 증착원 노즐부;
    상기 복수 개의 제1 증착원 노즐들 사이에 두고 상기 제1 증착원 노즐들의 양측을 따라 배치되는 제1 돌출 리플렉터와 제2 돌출 리플렉터; 및
    상기 복수 개의 제2 증착원 노즐들 사이에 두고 상기 제2 증착원 노즐들의 양측을 따라 배치되는 제4 돌출 리플렉터 및 제5 돌출 리플렉터;을 구비하며,
    상기 제1 증착원 노즐들과 상기 제2 증착원 노즐들은 서로를 향하여 틸트된 것을 특징으로 하는 증착원
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 증착원은 호스트 물질을 방사하며, 상기 제2 증착원은 도펀트 물질을 방사하는 것을 특징으로 하는 증착원.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 돌출 리플렉터의 일단과 상기 제2 돌출 리플렉터의 일단을 연결하는 제3 돌출 리플렉터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 증착원.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3 돌출 리플렉터는 상기 제2 증착원에 인접하는 상기 제1 및 제2 돌출 리플렉터의 일단을 연결하는 것을 특징으로 하는 증착원.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제4 돌출 리플렉터의 일단과 상기 제5 돌출 리플렉터의 일단을 연결하는 제6 돌출 리플렉터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 증착원.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제6 돌출 리플렉터는 상기 제1 증착원에 인접하는 상기 제4 및 제5 돌출 리플렉터의 일단을 연결하는 것을 특징으로 하는 증착원.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 돌출 리플렉터와 제2 돌출 리플렉터의 높이는 상기 제1 증착원 노즐의 높이보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 증착원.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제4 돌출 리플렉터와 제5 돌출 리플렉터의 높이는 상기 제2 증착원 노즐의 높이보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 증착원.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 제1 증착원 노즐들 중 상기 제2 증착원에 가장 인접한 것은 더미 증착원 노즐이며, 상기 더미 증착원 노즐은 상기 제1 증착원 내의 증착물질이 방사되지 못하도록 개구가 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 증착원.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 제2 증착원 노즐들 중 상기 제1 증착원에 가장 인접한 것은 더미 증착원 노즐이며, 상기 더미 증착원 노즐은 상기 제2 증착원 내의 증착물질이 방사되지 못하도록 개구가 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 증착원.
  11. 기판상에 박막을 형성하기 위한 유기막 증착 장치에 있어서,
    증착 물질을 방사하는 증착원;
    상기 증착원의 일 측에 배치되며, 제1 방향을 따라 복수 개의 증착원 노즐들이 형성되는 증착원 노즐부; 및
    상기 증착원 노즐부와 대향되게 배치되고, 상기 제1 방향에 대해 수직인 제2 방향을 따라 복수 개의 패터닝 슬릿들이 형성되는 패터닝 슬릿 시트를 포함하고,
    상기 기판이 상기 유기막 증착 장치에 대하여 상기 제1 방향을 따라 이동하면서 증착이 수행되고,
    상기 증착원, 상기 증착원 노즐부 및 상기 패터닝 슬릿 시트는 일체로 형성되며,
    상기 증착원은, 서로 다른 증착물질은 방사하는 제1 증착원 및 제2 증착원을 포함하며,
    상기 증착원 노즐부는, 상기 제1 증착원의 일 측에 배치되며 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 제1 증착원 노즐들이 형성되는 제1 증착원 노즐부와, 상기 제2 증착원의 일 측에 배치되며 상기 제1 방향을 따라 복수 개의 제2 증착원 노즐들이 형성되는 제2 증착원 노즐부를 포함하고,
    상기 제1 증착원 노즐부 및 상기 제2 증착원 노즐부 각각의 복수 개의 증착원 노즐들은 소정 각도 틸트 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 증착원은 호스트 물질을 방사하며, 상기 제2 증착원은 도펀트 물질을 방사하는 것을 특징으로 하는 유기막 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 증착원과 상기 제2 증착원은 상기 제1 방향을 따라 일렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 증착원 노즐부는 상기 복수 개의 제1 증착원 노즐들 사이에 두고 상기 제1 증착원 노즐들의 양측을 따라 배치되는 제1 돌출 리플렉터와 제2 돌출 리플렉터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 돌출 리플렉터의 일단과 상기 제2 돌출 리플렉터의 일단을 연결하는 제3 돌출 리플렉터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제3 돌출 리플렉터는 상기 제2 증착원에 인접하는 상기 제1 및 제2 돌출 리플렉터의 일단을 연결하는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제2 증착원 노즐부는 상기 복수 개의 제2 증착원 노즐들 사이에 두고 상기 제2 증착원 노즐들의 양측을 따라 배치되는 제4 돌출 리플렉터 및 제5 돌출 리플렉터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제4 돌출 리플렉터의 일단과 상기 제5 돌출 리플렉터의 일단을 연결하는 제6 돌출 리플렉터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제6 돌출 리플렉터는 상기 제1 증착원에 인접하는 상기 제4 및 제5 돌출 리플렉터의 일단을 연결하는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 제1 돌출 리플렉터와 제2 돌출 리플렉터의 높이는 상기 제1 증착원 노즐의 높이보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 제4 돌출 리플렉터와 제5 돌출 리플렉터의 높이는 상기 제2 증착원 노즐의 높이보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 복수 개의 제1 증착원 노즐들 중 상기 제2 증착원에 가장 인접한 것은 더미 증착원 노즐이며, 상기 더미 증착원 노즐은 상기 제1 증착원 내의 증착물질이 방사되지 못하도록 개구가 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  23. 제17항에 있어서,
    상기 복수 개의 제2 증착원 노즐들 중 상기 제1 증착원에 가장 인접한 것은 더미 증착원 노즐이며, 상기 더미 증착원 노즐은 상기 제2 증착원 내의 증착물질이 방사되지 못하도록 개구가 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  24. 제11항에 있어서,
    상기 증착원 및 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트는 연결 부재에 의해 결합되어 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 연결 부재는 상기 증착 물질의 이동 경로를 가이드 하는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 연결 부재는 상기 증착원 및 상기 증착원 노즐부와 상기 패터닝 슬릿 시트 사이의 공간을 외부로부터 밀폐하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  27. 제11항에 있어서,
    상기 유기막 증착 장치는 상기 기판과 소정 정도 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  28. 제11항에 있어서,
    상기 기판이 상기 유기막 증착 장치에 대하여 상기 제1 방향을 따라 이동하면서, 상기 기판상에 상기 증착 물질이 연속적으로 증착되는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  29. 제11항에 있어서,
    상기 유기막 증착 장치의 상기 패터닝 슬릿 시트는 상기 기판보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  30. 제12항에 있어서,
    상기 제1 증착원에서 방사되는 상기 호스트 물질의 적어도 일부와 상기 제2 증착원에서 방사되는 상기 도펀트 물질의 적어도 일부가 혼합되는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  31. 제11항에 있어서,
    상기 제1 증착원과 상기 제2 증착원은 상기 제1 방향을 따라 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  32. 제11항에 있어서,
    상기 제1 증착원 노즐들과 상기 제2 증착원 노즐들은 서로 마주보는 방향으로 틸트되어 있는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  33. 제12항에 있어서,
    상기 제1 증착원 노즐들과 상기 제2 증착원 노즐들은 상기 기판 전체에 걸쳐서 상기 호스트 물질과 상기 도펀트 물질의 혼합비율이 균일해지도록 틸트되어 있는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
  34. 제11항에 있어서,
    상기 제1 증착원과 상기 제2 증착원은 각각 선형 소스(linear source)로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기막 증착 장치.
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