KR20140039599A

KR20140039599A - 유기층 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140039599A
Application number: KR1020120105940A
Authority: KR
Inventors: 오재환; 김혜동; 이원규; 최재범
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2014-04-02

Abstract

본 발명은 유기층 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 대형 기판의 양산 공정에 더욱 적합하고, 고정세의 패터닝이 가능하도록 하는 유기층 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

유기층 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법 {Apparatus for organic layer deposition, and method for manufacturing of organic light emitting display apparatus using the same}

디스플레이 장치들 중, 유기 발광 디스플레이 장치는 시야각이 넓고 컨트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 장치로서 주목을 받고 있다.

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 독립 증착 방식이다. 증착 방법을 이용하여 유기 발광 디스플레이 장치를 제작하기 위해서는, 유기층 등이 형성될 기판 면에, 형성될 유기층 등의 패턴과 동일한 패턴을 가지는 파인 메탈 마스크(fine metal mask: FMM)를 밀착시키고 유기층 등의 재료를 증착하여 소정 패턴의 유기층을 형성한다.

그러나, 이러한 파인 메탈 마스크를 이용하는 방법은 대형의 마더 글래스(mother-glass)를 사용하여 유기 발광 디스플레이 장치를 대면적화하기에는 부적합하다는 한계가 있다. 왜냐하면, 대면적 마스크를 사용하면 자중에 의해 마스크의 휨 현상이 발생하는데, 이 휨 현상에 의한 패턴의 왜곡이 발생될 수 있기 때문이다. 이는 패턴에 고정세를 요하는 현 경향과도 배치되는 것이다.

더욱이, 기판과 파인 메탈 마스크를 얼라인하여 밀착시키고, 증착을 수행한 후, 다시 기판과 파인 메탈 마스크를 분리시키는 과정에서 상당한 시간이 소요되어, 제조 시간이 오래 걸리고 생산 효율이 낮다는 문제점이 존재하였다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 대형 기판의 양산 공정에 더욱 적합하고, 고정세의 패터닝이 가능하며, 척과 기판 사이의 정전기에 의한 기판 손상을 방지할 수 있는 유기층 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기층 증착 장치는, 기판을 고정하며 고정된 상기 기판과 함께 이동 가능하도록 형성된 이동부와, 상기 기판이 고정된 상기 이동부를 제1 방향으로 이동시키는 제1 이송부와, 증착이 완료되어 상기 기판이 분리된 상기 이동부를 상기 제1 방향의 반대 방향으로 이동시키는 제2 이송부를 포함하는 이송부; 상기 이동부에 상기 기판을 고정시키는 로딩부; 진공으로 유지되는 챔버와, 상기 로딩부로부터 이송된 상기 이동부에 고정된 상기 기판에 유기층을 증착하는 복수 개의 유기층 증착 어셈블리를 포함하는 증착부; 및 상기 증착부를 통과하면서 증착이 완료된 상기 기판을 상기 이동부로부터 분리시키는 언로딩부;를 포함하고, 상기 이동부는 상기 제1 이송부와 상기 제2 이송부 사이를 순환가능하도록 형성되고, 상기 이동부는 상기 증착원을 향하도록 상기 기판의 일면에 배치되는 패터닝 마스크를 자기력으로 고정시키며, 상기 이동부에 고정된 상기 기판과 상기 패터닝 마스크는 상기 제1 이송부에 의해 이동되는 동안 상기 유기층 증착 어셈블리와 소정 정도 이격되도록 형성될 수 있다.

상기 제1 이송부와 상기 제2 이송부는 상기 증착부를 통과할 때에 상기 증착부를 관통하도록 구비될 수 있다.

상기 제1 이송부와 상기 제2 이송부는 상하로 나란히 배치될 수 있다.

복수 개의 상기 증착부들이 서로 평행하게 배치되고, 서로 이웃한 두 개의 상기 증착부들 사이에는 시트 교체부가 구비되어, 서로 이웃한 두 개의 상기 증착부들의 패터닝 슬릿 시트가 상기 하나의 시트 교체부로 인입 및 인출될 수 있다.

상기 제1 이송부는 상기 이동부를 상기 로딩부, 증착부 및 언로딩부로 순차 이동시킬 수 있다.

상기 제2 이송부는 상기 이동부를 상기 언로딩부, 증착부 및 로딩부로 순차 이동시킬 수 있다.

상기 복수 개의 유기층 증착 어셈블리 각각은, 증착 물질을 방사하는 복수 개의 증착원; 및 상기 증착원의 일 측에 배치되며, 하나 또는 그 이상의 증착원 노즐들이 형성되는 증착원 노즐부; 를 구비하며, 상기 복수 개의 유기층 증착 어셈블리는 공통층을 형성하는 복수 개의 공통층 증착 어셈블리와 패턴층을 형성하는 복수 개의 패턴층 증착 어셈블리로 이루어지며, 복수 개의 상기 패턴층 증착 어셈블리 각각은 상기 증착원 노즐부와 대향되게 배치되고, 복수 개의 패터닝 슬릿들이 형성된 패터닝 슬릿 시트를 더 구비하며, 복수 개의 상기 공통층 증착 어셈블리 각각은 상기 증착원 노즐부와 대향되게 배치되고, 한 개의 개구부를 갖는 오픈 시트를 더 구비하며, 상기 증착원에서 방사된 상기 증착 물질은 상기 패터닝 슬릿 시트를 통과하여 상기 기판상에 패턴을 형성하면서 증착될 수 있다.

상기 박막 증착 어셈블리의 상기 패터닝 슬릿 시트 또는 상기 오픈 시트는 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향 중 적어도 어느 한 방항에 있어서, 상기 기판보다 작게 형성될 수 있다.

상기 기판이 상기 유기층 증착 장치에 대하여 상대적으로 이동하면서, 상기 기판상에 상기 각 유기층 증착 어셈블리들의 각 증착 물질들이 연속적으로 증착될 수 있다.

상기 유기층 증착 장치와 상기 기판은, 상기 기판에서 상기 증착 물질이 증착되는 면과 평행한 면을 따라, 어느 일 측이 타 측에 대하여 상대적으로 이동할 수 있다.

상기 이동부는, 상기 제1 이송부 및 상기 제2 이송부에 의해 이동되는 캐리어와, 상기 캐리어에 고정 결합되어 상기 기판과 상기 패터닝 마스크를 고정시킬 수 있다.

상기 척은 자기장을 발생시켜서 상기 자기장에 의한 자기력으로 상기 기판과 상기 패터닝 마스크를 고정시킬 수 있다.

상기 기판과 상기 패터닝 마스크는 상기 자기력에 의해 밀착될 수 있다.

상기 캐리어의 일 면에는 마그네틱 레일이 형성되고, 상기 제1 이송부 및 상기 제2 이송부 각각에는 복수 개의 코일이 형성되며, 상기 마그네틱 레일과 상기 코일이 결합하여 상기 이동부를 이동시킬 수 있도록 구동력을 발생하는 구동부를 형성할 수 있다.

상기 제1 이송부는 상기 이동부의 상기 제1 방향으로의 이동을 가이드 하기 위해 상기 이동부의 양측을 수용하는 수용홈이 형성된 가이드부와, 상기 이동부가 상기 수용홈과 비접촉으로 이동할 수 있도록 상기 수용홈으로부터 상기 이동부를 부상시키는 자기부상 베어링을 구비할 수 있다.

상기 자기부상 베어링은 상기 캐리어의 양 측면에 배치되는 측면 자기부상 베어링과 상기 캐리어의 상부에 배치되는 상부 자기부상 베어링을 포함할 수 있다.

상기 제1 이송부는 상기 가이드부와 상기 캐리어 사이의 간격을 측정하는 갭 센서를 더 구비할 수 있다.

상기 패터닝 마스크는 상기 기판 상에 형성되는 서브 픽셀에 대응되도록 복수 개의 개구를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법은, 기판상에 유기층을 형성하는 유기층 증착 장치를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법에 있어서, 로딩부에서 상기 기판과 패터닝 마스크를 이동부에 고정시키는 단계; 상기 패터닝 마스크와 기판이 고정된 이동부를, 챔버를 관통하도록 설치된 제1 이송부를 이용하여 상기 챔버 내로 이송하는 단계; 상기 챔버 내에 배치된 유기층 증착 어셈블리와 상기 기판이 소정 정도 이격된 상태에서, 상기 기판이 상기 유기층 증착 어셈블리에 대해 상대적으로 이동하면서 상기 유기층 증착 어셈블리로부터 발산된 증착 물질이 상기 기판에 증착되어 유기층이 형성되는 단계; 언로딩부에서 증착이 완료된 상기 패터닝 마스크와 상기 기판을 상기 이동부로부터 분리시키는 단계; 및 상기 패터닝 마스크 및 기판과 분리된 상기 이동부를, 챔버를 관통하도록 설치된 제2 이송부를 이용하여 상기 로딩부로 이송하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 챔버 내부에 복수의 박막 증착 어셈블리들이 구비되어 각 박막 증착 어셈블리들에 의해 상기 기판에 연속적으로 증착이 이루어질 수 있다.

상기 이동부는 상기 제1 이송부와 상기 제2 이송부 사이를 순환할 수 있다.

상기 이동부는 상기 제1 이송부와 비접촉 방식으로 상기 챔버 내에서 이송될 수 있다.

상기 유기층 증착 장치는 각각 별개의 증착 물질들을 방사하는 복수 개의 상기 유기층 증착 어셈블리들을 포함할 수 있다.

상기 증착 물질이 상기 기판에 증착되어 유기층이 형성되는 단계는, 상기 복수 개의 유기층 증착 어셈블리들에서 방사되는 각 증착 물질들이 동시에 상기 기판상에 증착되는 단계를 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의해서, 대형 기판의 양산 공정에 더욱 적합하고, 고정세의 패터닝이 가능하며, 척과 기판 사이의 정전기로 인한 기판의 손상을 방지할 수 있는 유기층 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법 을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기층 증착 장치를 개략적으로 도시한 시스템 구성의 평면도이다.
도 2는 도 1의 유기층 증착 장치의 증착부를 개략적으로 도시한 시스템 구성의 측면도이다.
도 3은 도 1의 증착부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 증착부의 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 3의 증착부의 증착원의 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 3의 증착부의 증착원의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 7는 도 3의 증착부의 이동부의 캐리어를 보다 상세히 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 3의 증착부의 제1 이송부와 이동부를 더욱 상세히 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 3의 패터닝 마스크를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 10은 증착원을 구비한 증착 어셈블리들을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유기층 증착 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11의 유기층 증착 어셈블리의 개략적인 측단면도이다.
도 13은 도 11의 유기층 증착 어셈블리의 개략적인 평단면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유기층 증착 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유기층 증착 어셈블리를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기층 증착 장치를 개략적으로 도시한 시스템 구성의 평면도이고, 도 2는 도 1의 유기층 증착 장치의 증착부를 개략적으로 도시한 시스템 구성의 측면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기층 증착 장치(1)는 증착부(100), 로딩부(200), 언로딩부(300) 및 이송부(400)를 포함한다.

로딩부(200)는 제1 래크(212)와, 도입실(214)과, 제1 반전실(218)과, 버퍼실(219)을 포함할 수 있다.

제1 래크(212)에는 증착이 이루어지기 전의 기판(2)이 다수 적재되어 있고, 도입실(214)에 구비된 도입로봇은 제1 래크(212)로부터 기판(2)을 잡아 제2 이송부(420)로부터 이송되어 온 이동부(430)에 기판(2)을 얹고, 상기 기판(2) 상에 패터닝 마스크(도 3의 137)를 얹는다. 기판(2)과 패터닝 마스크(도 3의 137)는 자기력에 의해 이동부(430)에 고정될 수 있다. 이에 대해 후술한다.

기판(2)과 패터닝 마스크(137)가 부착된 이동부(430)를 제1 반전실(218)로 옮긴다.

도입실(214)에 인접하게는 제1 반전실(218)이 구비되며, 제1 반전실(218)에 위치한 제1 반전 로봇이 이동부(430)를 반전시켜 이동부(430)를 증착부(100)의 제1 이송부(410)에 장착한다.

도 1에서 볼 때, 도입실(214)의 도입 로봇은 이동부(430)의 상면에 기판(2)을 얹게 되고, 기판(2) 상에 패터닝 마스크(137)을 얹게 되며, 이 상태에서 이동부(430)는 반전실(218)로 이송되며, 반전실(218)의 제1 반전 로봇이 반전실(218)을 반전시킴에 따라 증착부(100)에서는 패터닝 마스크(137)이 아래를 향하도록 위치하게 된다.

언로딩부(300)의 구성은 위에서 설명한 로딩부(200)의 구성과 반대로 구성된다. 즉, 증착부(100)를 거친 패터닝 마스크(137), 기판(2) 및 이동부(430)를 제2 반전실(328)에서 제2 반전 로봇이 반전시켜 반출실(324)로 이송하고, 반출 로봇이 반출실(324)에서 패터닝 마스크(137), 기판(2) 및 이동부(430)을 꺼낸 다음, 우선 패터닝 마스크(137)를 기판(2)에서 분리하고, 그 이후 기판(2)을 이동부(430)에서 분리하여 제2 래크(322)에 적재한다. 기판(2)과 분리된 이동부(430)는 제2 이송부(420)를 통해 로딩부(200)로 회송된다.

그러나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(2)이 이동부(430)에 최초 고정될 때부터 이동부(430)의 하면에 기판(2)을 고정시켜 그대로 증착부(100)로 이송시킬 수도 있다. 이 경우, 예컨대 제1 반전실(218)의 제1 반전 로봇과 제2 반전실(328)의 제2 반전 로봇은 필요없게 된다.

증착부(100)는 적어도 하나의 증착용 챔버(101)를 구비한다. 도 1 및 도 2에 따른 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 증착부(100)는 챔버(101)를 구비하며, 이 챔버(101) 내에 복수의 유기층 증착 어셈블리들(100-1)(100-2)...(100-n)이 배치된다. 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 챔버(101) 내에 제1 유기층 증착 어셈블리(100-1), 제2 유기층 증착 어셈블리(100-2) ~ 제11 유기층 증착 어셈블리(100-11)의 열한 개의 유기층 증착 어셈블리들이 설치되어 있으나, 그 숫자는 증착 물질 및 증착 조건에 따라 가변 가능하다. 상기 챔버(101)는 증착이 진행되는 동안 진공으로 유지된다. 본 발명의 일 실시예로서, 복수 개의 유기층 증착 어셈블리(도 7의 100-1, 100-2, ..., 100-11)는 공통층을 형성하는 복수 개의 공통층 증착 어셈블리(도 7의 100-1, ..., 100-4, 100-10, 100-11)와 패턴층을 형성하는 복수 개의 패턴층 증착 어셈블리(도 7의 100-5, 100-6, 100-7, 100-8, 100-9)로 이루질 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.

한편, 도 1에 따른 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판(2)이 고정된 이동부(430)는 제1 이송부(410)에 의해 적어도 증착부(100)로, 바람직하게는 상기 로딩부(200), 증착부(100) 및 언로딩부(300)로 순차 이동되고, 상기 언로딩부(300)에서 기판(2)과 분리된 이동부(430)는 제2 이송부(420)에 의해 로딩부(200)로 환송된다.

상기 제1 이송부(410)는 상기 증착부(100)를 통과할 때에 상기 챔버(101)를 관통하도록 구비되고, 상기 제2 이송부(420)는 기판(2)이 분리된 이동부(430)를 이송하도록 구비된다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기층 증착 장치(1)는 제1 이송부(410)와 제2 이송부(420)가 상하로 형성되어, 제1 이송부(410)를 통과하면서 증착을 마친 이동부(430)가 언로딩부(300)에서 기판(2)과 분리된 후, 그 하부에 형성된 제2 이송부(420)를 통해 로딩부(200)로 회송되도록 형성됨으로써, 공간 활용의 효율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도 1의 증착부(100)는 각 유기층 증착 어셈블리(100-1)의 일 측에 증착원 교체부(190)를 더 포함할 수 있다. 도면에는 자세히 도시되지 않았지만, 증착원 교체부(190)는 카세트 형식으로 형성되어, 각각의 유기층 증착 어셈블리(100-1)로부터 외부로 인출되도록 형성될 수 있다. 따라서, 유기층 증착 어셈블리(100-1)의 증착원(도 3의 110 참조)의 교체가 용이해질 수 있다.

한편, 도 1에는 로딩부(200), 증착부(100), 언로딩부(300) 및 이송부(400)로 구성된 유기층 증착 장치를 구성하기 위한 일련의 세트(set)가 나란히 두 세트가 구비된 것으로 도시되어 있다. 즉, 도 1의 위쪽과 아래쪽에 총 두 개의 유기층 증착 장치(1)가 구비된 것으로 이해할 수 있다. 이 경우, 두 개의 유기층 증착 장치(1) 사이에는 시트 교체부(500)가 더 구비될 수 있다. 즉, 두 개의 유기층 증착 장치(1) 사이에 시트 교체부(500)를 구비하여, 두 개의 유기층 증착 장치(1)가 시트 교체부(500)를 공동으로 사용하도록 함으로써, 각각의 유기층 증착 장치(1)가 시트 교체부(500)를 구비하는 것에 비하여 공간 활용의 효율성을 향상시킬 수 있는 것이다.

도 3은 도 1의 증착부를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 증착부의 개략적인 단면도이다.

먼저, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 유기층 증착 장치(1)의 증착부(100)는 복수 개의 유기층 증착 어셈블리(도 7의 100-1, 100-2, ..., 100-11)와, 이송부(400)를 포함한다. 복수 개의 유기층 증착 어셈블리(도 7의 100-1, 100-2, ..., 100-11)는 공통층을 형성하는 복수 개의 공통층 증착 어셈블리(도 7의 100-1, ..., 100-4, 100-10, 100-11)와 패턴층을 형성하는 복수 개의 패턴층 증착 어셈블리(도 7의 100-5, 100-6, 100-7, 100-8, 100-9)로 이루질 수 있다.

이하에서는 전체적인 증착부(100)의 구성에 대하여 설명하도록 한다.

챔버(101)는 속이 빈 상자 형상으로 형성되며, 그 내부에 하나 이상의 유기층 증착 어셈블리(100-1)와 이송부(400)가 수용된다. 이를 다른 측면에서 설명하면, 지면에 고정되도록 풋(foot)(102)이 형성되고, 풋(foot)(102) 상에 하부 하우징(103)이 형성되고, 하부 하우징(103)의 상부에 상부 하우징(104)이 형성된다. 그리고, 챔버(101)는 하부 하우징(103) 및 상부 하우징(104)을 모두 내부에 수용하도록 형성된다. 이때 하부 하우징(103)과 챔버(101)의 연결부는 밀봉처리되어 챔버(101) 내부가 외부와 완전히 차단되도록 할 수 있다. 이와 같이 하부 하우징(103)과 상부 하우징(104)이 지면에 고정된 풋(foot)(102) 상에 형성됨으로써, 챔버(101)가 수축/팽창을 반복하더라도 하부 하우징(103)과 상부 하우징(104)은 고정된 위치를 유지할 수 있으며, 따라서 하부 하우징(103)과 상부 하우징(104)이 증착부(100) 내에서 일종의 기준 프레임(reference frame)의 역할을 수행할 수 있는 것이다.

한편, 상부 하우징(104)의 내부에는 패턴층 증착 어셈블리(100-5)와 이송부(400)의 제1 이송부(410)가 형성되고, 하부 하우징(103)의 내부에는 이송부(400)의 제2 이송부(420)가 형성되는 것으로 기술할 수 있다. 그리고, 이동부(430)가 제1 이송부(410)와 제2 이송부(420) 사이를 순환 이동하면서 연속적으로 증착이 수행되는 것이다.

이하에서는 복수 개의 유기층 증착 어셈블리(도 7의 100-1, 100-2, ..., 100-11) 중 패턴층 증착 어셈블리(100-5)의 상세 구성에 대하여 설명한다.

각각의 패턴층 증착 어셈블리(100-5)는 증착원(110), 증착원 노즐부(120), 패터닝 슬릿 시트(130), 차단 부재(140), 제1 스테이지(150), 제2 스테이지(160), 카메라(170), 센서(180) 등을 포함한다. 여기서, 도 3 및 도 4의 모든 구성은 적절한 진공도가 유지되는 챔버(101) 내에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 증착 물질의 직진성을 확보하기 위함이다.

상세히, 증착원(110)에서 방출된 증착 물질(115)이 증착원 노즐부(120) 및 패터닝 슬릿 시트(130)를 통과하여 기판(2)에 원하는 패턴으로 증착되게 하려면, 기본적으로 챔버(미도시) 내부는 FMM 증착 방법과 동일한 고진공 상태를 유지해야 한다. 또한 패터닝 슬릿 시트(130)의 온도가 증착원(110) 온도보다 충분히 낮아야 한다. 왜냐하면, 패터닝 슬릿 시트(130)의 온도가 충분히 낮아야만 온도에 의한 패터닝 슬릿 시트(130)의 열팽창 문제를 최소화할 수 있기 때문이다.

이러한 챔버(101) 내에는 피 증착체인 기판(2)이 배치된다. 상기 기판(2)은 평판 표시장치용 기판이 될 수 있는데, 다수의 평판 표시장치를 형성할 수 있는 마더 글라스(mother glass)와 같은 40인치 이상의 대면적 기판이 적용될 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에서는, 기판(2)이 패턴층 증착 어셈블리(100-5)에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착이 진행되는 것을 일 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 관한 패턴층 증착 어셈블리(100-5)는, 패턴층 증착 어셈블리(100-5)와 기판(2)이 서로 상대적으로 이동하면서 증착이 이루어지는 것을 일 특징으로 한다. 다시 말하면, 패턴층 증착 어셈블리(100-5)와 마주보도록 배치된 기판(2)이 Y축 방향을 따라 이동하면서 연속적으로 증착을 수행하게 된다. 즉, 기판(2)이 도 3의 화살표 A 방향으로 이동하면서 스캐닝(scanning) 방식으로 증착이 수행되는 것이다. 여기서, 도면에는 기판(2)이 챔버(미도시) 내에서 Y축 방향으로 이동하면서 증착이 이루어지는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 기판(2)은 고정되어 있고 패턴층 증착 어셈블리(100-5) 자체가 Y축 방향으로 이동하면서 증착을 수행하는 것도 가능하다 할 것이다.

따라서, 본 발명의 패턴층 증착 어셈블리(100-5)에서는 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 패터닝 슬릿 시트(130)를 만들 수 있다. 즉, 본 발명의 패턴층 증착 어셈블리(100-5)의 경우, 기판(2)이 Y축 방향을 따라 이동하면서 연속적으로, 즉 스캐닝(scanning) 방식으로 증착을 수행하기 때문에, 패터닝 슬릿 시트(130)의 X축 방향 및 Y축 방향의 길이 중 적어도 한 방향의 길이는 기판(2)의 길이보다 훨씬 작게 형성될 수 있는 것이다. 이와 같이, 종래의 FMM에 비하여 훨씬 작게 패터닝 슬릿 시트(130)를 만들 수 있기 때문에, 본 발명의 패터닝 슬릿 시트(130)는 그 제조가 용이하다. 즉, 패터닝 슬릿 시트(130)의 에칭 작업이나, 그 이후의 정밀 인장 및 용접 작업, 이동 및 세정 작업 등 모든 공정에서, 작은 크기의 패터닝 슬릿 시트(130)가 FMM 증착 방법에 비해 유리하다. 또한, 이는 디스플레이 장치가 대형화될수록 더욱 유리하게 된다.

이와 같이, 패턴층 증착 어셈블리(100-5)와 기판(2)이 서로 상대적으로 이동하면서 증착이 이루어지기 위해서는, 패턴층 증착 어셈블리(100-5)와, 기판(2)의 하면에 배치된 패터닝 마스크(137)가 일정 정도 이격되는 것이 바람직하다. 이에 대하여는 뒤에서 상세히 기술하기로 한다.

한편, 챔버 내에서 상기 기판(2)과 대향하는 측에는, 증착 물질(115)이 수납 및 가열되는 증착원(110)이 배치된다. 상기 증착원(110) 내에 수납되어 있는 증착 물질(115)이 기화됨에 따라 기판(2)에 증착이 이루어진다.

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 포함한다.

증착원(110)의 일 측, 상세하게는 증착원(110)에서 기판(2)을 향하는 측에는 증착원 노즐부(120)가 배치된다. 여기서, 본 발명에 따른 유기층 증착 어셈블리는 공통층과 패턴층을 증착하는데 있어서 증착원 노즐이 서로 상이하게 형성될 수도 있다. 즉, 도면에는 도시되지 않았지만, 패턴층을 형성하기 위한 증착원 노즐부에는 Y축 방향 즉 기판(2)의 스캔 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(121)들이 형성될 수 있다. 이에 따라, X축 방향으로는 증착원 노즐(121)이 하나만 존재하도록 증착원 노즐(121)을 형성함으로써, 음영(shadow)의 발생을 크게 감소시킬 수 있는 것이다. 반면, 공통층을 형성하기 위한 증착원 노즐부에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(121)들이 형성될 수 있다. 이에 의해 공통층의 두께 균일도를 향상시킬 수 있는 것이다.

한편, 패턴층 증착 어셈블리(100-5, ..., 100-9)는 증착원(110)과 패터닝 마스크(137) 사이에는 패터닝 슬릿 시트(130)가 더 구비된다. 패터닝 슬릿 시트(130)는 대략 창문 틀과 같은 형태로 형성되는 프레임(135)을 더 포함하며, 패터닝 슬릿 시트(130)에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 패터닝 슬릿(131)들이 형성된다. 증착원(110) 내에서 기화된 증착 물질(115)은 증착원 노즐부(120) 및 패터닝 슬릿 시트(130)를 통과하여 피 증착체인 기판(2) 쪽으로 향하게 되는 것이다. 이때, 상기 패터닝 슬릿 시트(130)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(121)들의 총 개수보다 패터닝 슬릿(131)들의 총 개수가 더 많게 형성될 수도 있다.

여기서, 상술한 증착원(110)(및 이와 결합된 증착원 노즐부(120))과 패터닝 슬릿 시트(130)는 서로 일정 정도 이격되도록 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 관한 유기층 증착 어셈블리(100-1, ..., 100-11)는 기판(2)에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착을 수행하며, 이와 같이 유기층 증착 어셈블리(100-1, ..., 100-11)가 기판(2)에 대하여 상대적으로 이동하기 위해서 패터닝 슬릿 시트(130)는 기판(2)으로부터 일정 정도 이격되도록 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 관한 유기층 증착 어셈블리(100-1, ..., 100-11)에서는 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136))가 피 증착체인 기판(2)의 하면에 밀착된 패터닝 마스크(137)과 소정 간격을 두고 이격되도록 배치되도록 한다.

이와 같은 본 발명에 의해서 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136))를 기판보다 작게 형성한 후, 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136))를 기판에 대하여 이동시키면서 증착을 수행할 수 있게 됨으로써, 패터닝 슬릿 시트(130) 제작이 용이해지는 효과를 얻을 수 있다.

다음으로, 상부 하우징(104) 내에서의 각 구성요소의 구체적인 배치는 다음과 같다.

먼저, 상부 하우징(104)의 바닥 부분에는 상술한 증착원(110) 및 증착원 노즐부(120)가 배치된다. 그리고, 증착원(110) 및 증착원 노즐부(120)의 양측에는 안착부(104-1)가 돌출 형성되며, 안착부(104-1) 상에는 제1 스테이지(150), 제2 스테이지(160) 및 상술한 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136))가 차례로 배치된다.

여기서, 제1 스테이지(150)는 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능하도록 형성되어, 패터닝 슬릿 시트(130)를 X축 방향 및 Y축 방향으로 얼라인 하는 기능을 수행한다. 즉, 제1 스테이지(150)는 복수 개의 액츄에이터를 구비하여, 상부 하우징(104)에 대하여 제1 스테이지(150)가 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동하도록 형성되는 것이다.

한편, 제2 스테이지(160)는 Z축 방향으로 이동 가능하도록 형성되어, 패터닝 슬릿 시트(130)를 Z축 방향으로 얼라인 하는 기능을 수행한다. 즉, 제2 스테이지(160)는 복수 개의 액츄에이터를 구비하여, 제1 스테이지(150)에 대하여 제2 스테이지(160)가 Z축 방향으로 이동하도록 형성되는 것이다.

한편, 제2 스테이지(160) 상에는 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136))가 배치된다. 이와 같이, 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136))가 제1 스테이지(150) 및 제2 스테이지(160) 상에 배치되어 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136))가 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능하도록 형성됨으로써, 기판(2)과 패터닝 슬릿 시트(130) 간의 얼라인, 특히 리얼타임 얼라인(real-time align)을 수행할 수 있는 것이다.

나아가 상부 하우징(104), 제1 스테이지(150) 및 제2 스테이지(160)는 증착원 노즐(121)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않도록 증착 물질의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 동시에 수행할 수 있다. 즉, 상부 하우징(104), 제1 스테이지(150) 및 제2 스테이지(160)에 의해 증착 물질의 경로가 밀폐되어 증착 물질의 X축 방향 및 Y축 방향 이동을 동시에 가이드 할 수도 있다.

한편, 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136))와 증착원(110) 사이에는 차단 부재(140)가 더 구비될 수도 있다. 기판(2)이 유기층 증착 어셈블리(100-1, ..., 100-11)를 통과하지 아니할 때에는, 차단 부재(140)가 증착원(110)을 가림으로써, 증착원(110)에서 발산된 증착 물질(115)이 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136))에 묻지 않도록 한다. 이 상태에서 기판(2)이 유기층 증착 어셈블리(100-1, ..., 100-11)로 진입하기 시작하면, 증착원(110)을 가리고 있던 전방의 차단 부재(140)가 기판(2)의 이동과 함께 이동하면서 증착 물질의 이동 경로가 오픈되어, 증착원(110)에서 발산된 증착 물질(115)이 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(도 10의 136))를 통과하고, 패터닝 마스크(137)을 통과하여 기판(2)에 증착된다. 한편, 기판(2) 전체가 유기층 증착 어셈블리(100-1, ..., 100-11)를 통과하면, 후방의 차단 부재(140)가 기판(2)의 이동과 함께 이동하면서 증착 물질의 이동 경로를 다시 폐쇄하여 증착원(110)을 가림으로써, 증착원(110)에서 발산된 증착 물질(115)이 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136))에 묻지 않도록 한다.

이하에서는 피증착체인 기판(2)을 이송하는 이송부(400)에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 이송부(400)는 제1 이송부(410)와, 제2 이송부(420)와, 이동부(430)를 포함한다.

제1 이송부(410)는 유기층 증착 어셈블리(100-1, ..., 100-11)에 의해 기판(2) 상에 유기층이 증착될 수 있도록, 캐리어(431) 및 이와 결합된 척(432)을 포함하는 이동부(430)와, 이동부(430)에 부착되어 있는 기판(2)을 인라인(in-line)으로 이송하는 역할을 수행한다. 이와 같은 제1 이송부(410)는 코일(411), 가이드부(412), 상면 자기부상 베어링(413), 측면 자기부상 베어링(414), 갭 센서(415)(416)를 포함한다.

제2 이송부(420)는 증착부(100)을 통과하면서 1회의 증착이 완료된 후 언로딩부(300)에서 기판(2)이 분리된 이동부(430)를 로딩부(200)로 회송하는 역할을 수행한다. 이와 같은 제2 이송부(420)는 코일(421), 및 롤러 가이드(422)를 포함한다.

이동부(430)는 제1 이송부(410) 및 제2 이송부(420)를 따라 이송되는 캐리어(431)와, 캐리어(431)의 일 면상에 결합되며 기판(2)이 부착되는 척(432)을 포함한다.

이하에서는 이송부(400)의 각 구성요소에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

먼저, 이동부(430)의 캐리어(431)에 대해 상세히 설명한다.

캐리어(431)는 본체부(431a), LMS 마그넷(Linear motor system Magnet)(431b), 및 가이드 홈(431e)을 포함한다.

본체부(431a)는 캐리어(431)의 기저부를 이루며, 철과 같은 자성체로 형성될 수 있다. 이와 같은 캐리어(431)의 본체부(431a)와 후술할 자기부상 베어링(413)(414)과의 척력에 의하여 캐리어(431)가 가이드부(412)에 대해 일정 정도 이격된 상태를 유지할 수 있다.

본체부(431a)의 양측면에는 가이드 홈(431e)이 형성될 수 있으며, 이와 같은 가이드 홈(431e) 내에는 가이드부(412)의 가이드 돌기(412e)가 수용될 수 있다.

본체부(431a)의 진행방향의 중심선을 따라 마그네틱 레일(431b)이 형성될 수 있다. 본체부(431a)의 마그네틱 레일(431b)과 후술할 코일(411)이 결합하여 리니어 모터를 구성할 수 있으며, 이와 같은 리니어 모터에 의하여 캐리어(431)가 A방향으로 이송될 수 있는 것이다.

척(Chuck, 432)은 자기장을 형성하며, 상기 자기장에 의한 자기력을 이용하여 기판(2)과 패터닝 마스크(137)를 고정시킨다.

다음으로, 이동부(430)의 구동에 대해 상세히 설명한다.

본체부(431a)의 마그네틱 레일(431b)과 코일(411)이 결합하여 구동부를 구성할 수 있다. 여기서, 구동부는 리니어 모터(Linear Motor)일 수 있다. 리니어 모터는 종래의 미끄럼 안내 시스템에 비하여 마찰 계수가 작고 위치 오차가 거의 발생하지 않아 위치 결정도가 매우 높은 장치이다. 상술한 바와 같이, 리니어 모터는 코일(411)과 마그네틱 레일(431b)로 이루어질 수 있으며, 마그네틱 레일(431b)이 캐리어(431) 상에 일렬로 배치되고, 코일(411)은 마그네틱 레일(431b)과 마주보도록 챔버(101) 내의 일 측에 다수 개가 일정 간격으로 배치될 수 있다. 이와 같이 이동 물체인 캐리어(431)에 코일(411)이 아닌 마그네틱 레일(431b)이 배치되므로 캐리어(431)에 전원을 인가하지 않아도 캐리어(431)의 구동이 가능해질 수 있다. 여기서, 코일(411)은 ATM 상자(atmosphere box) 내에 형성되어 대기 상태에 설치되고, 마그네틱 레일(431b)은 캐리어(431)에 부착되어 진공인 챔버(101) 내에서 캐리어(431)가 주행할 수 있게 되는 것이다.

다음으로, 제1 이송부(410) 및 이동부(430)에 대해 상세히 설명한다.

도 4를 참조하면, 제1 이송부(410)는 기판(2)을 고정하고 있는 척(432) 및 이를 이송하는 캐리어(431)를 이동시키는 역할을 수행한다. 여기서, 제1 이송부(410)는 코일(411), 가이드부(412), 상면 자기부상 베어링(413), 측면 자기부상 베어링(414), 갭 센서(415)(416)를 포함한다.

코일(411)과 가이드부(412)는 각각 상부 하우징(104)의 내부면에 형성되며, 이중 코일(411)은 상부 하우징(104)의 상측 내부면에 형성되고, 가이드부(412)는 상부 하우징(104)의 양측 내부면에 형성된다.

가이드부(412)는 캐리어(431)가 일 방향으로 이동되도록 가이드하는 역할을 수행한다. 이때, 가이드부(412)는 증착부(100)를 관통하도록 형성된다.

측면 자기부상 베어링(414)은 캐리어(431)의 양 측면에 대응되도록 가이드부(412) 내에 각각 배치된다. 측면 자기부상 베어링(414)은 캐리어(431)와 가이드부(412) 사이의 간격을 발생시켜, 캐리어(431)가 이동할 때 가이드부(412)와 접촉되지 않고 비접촉 방식으로 가이드부(412)를 따라 이동하도록 하는 역할을 한다. 즉, 좌측의 측면 자기부상 베어링(414)과 자성체인 캐리어(431) 사이에 발생하는 척력과, 우측의 측면 자기부상 베어링(414)과 자성체인 캐리어(431) 사이에 발생하는 척력이 서로 평형을 이루면서 캐리어(431)와 가이드부(412) 사이의 간격을 발생시키는 동시에 그 간격을 일정하게 유지하는 것이다.

한편, 상부 자기부상 베어링(413)은 캐리어(431)의 상부에 위치하도록 가이드부(412) 내에 각각 배치된다. 상부 자기부상 베어링(413)은 캐리어(431)가 제1 수용부(412a) 및 제2 수용부(412b)에 접촉하지 않고 이들과 일정한 간격을 유지하면서 가이드부(412)를 따라 이동하도록 하는 역할을 한다. 즉, 상부 자기부상 베어링(413)과 자성체인 캐리어(431) 사이에 발생하는 척력과 중력이 서로 평행을 이루면서 캐리어(431)와 가이드부(412) 사이의 간격을 발생시키는 동시에 그 간격을 일정하게 유지하는 것이다.

가이드부(412)는 갭 센서(415)를 더 구비할 수 있다. 갭 센서(415)는 캐리어(431)과 가이드부(412) 사이의 간격을 측정할 수 있다. 또한, 측면 자기부상 베어링(414)의 일 측에도 갭 센서(416)가 배치될 수 있다. 측면 자기부상 베어링(414)에 배치된 갭 센서(416)는 캐리어(431)의 측면과 측면 자기부상 베어링(414) 사이의 간격을 측정할 수 있다.

갭 센서(415)(416)에 의해 측정된 값에 따라 자기부상 베어링(413)(414)의 자기력이 변경되어 캐리어(431)와 가이드부(412) 사이의 간격이 실시간으로 조절될 수 있다. 즉, 자기부상 베어링(413)(414)과 갭 센서(415)(416)를 이용한 피드백 제어에 의해 캐리어(431)의 정밀 이동이 가능하다.

다음으로, 제2 이송부(420) 및 이동부(430)에 대해 상세히 설명한다.

다시 도 4를 참조하면, 제2 이송부(420)는 언로딩부(300)에서 기판이 분리되고 난 이후의 척(432) 및 이를 이송하는 캐리어(431)를 다시 로딩부(200)로 이동시키는 역할을 수행한다. 여기서, 제2 이송부(420)는 코일(421), 롤러 가이드(422), 차징 트랙(charging track)(423)을 포함한다.

상세히, 코일(421), 롤러 가이드(422) 및 차징 트랙(423)은 각각 하부 하우징(103)의 내부면에 형성되며, 이중 코일(421)과 차징 트랙(423)은 하부 하우징(103)의 상측 내부면에 형성되고, 롤러 가이드(422)는 하부 하우징(103)의 양측 내부면에 형성된다. 여기서, 코일(421)은 제1 이송부(410)의 코일(411)과 마찬가지로 ATM 상자(atmosphere box) 내에 형성될 수 있다.

한편, 제1 이송부(410)와 마찬가지로 제2 이송부(420) 역시 코일(421)을 구비하며, 캐리어(431)의 본체부(431a)의 마그네틱 레일(431b)과 코일(421)이 결합하여 구동부를 구성할 수 있으며, 여기서 구동부는 리니어 모터(Linear Motor)일 수 있다. 이와 같은 리니어 모터(Linear Motor)에 의해서 캐리어(431)가 도 3의 A방향의 반대 방향을 따라 이동할 수 있다.

한편, 롤러 가이드(422)는 캐리어(431)가 일 방향으로 이동되도록 가이드하는 역할을 수행한다. 이때, 롤러 가이드(422)는 증착부(100)를 관통하여 형성된다.

결과적으로, 제2 이송부(420)는 기판에 유기물을 증착하는 단계가 아닌, 비어있는 캐리어(431)를 회송하는 단계이기 때문에, 제1 이송부(410)에 비해 위치 정밀도가 크게 요구되지 아니한다. 따라서, 높은 위치 정밀도가 요구되는 제1 이송부(410)에는 자기 부상을 적용하여 위치 정밀도를 확보하고, 상대적으로 낮은 위치 정밀도가 요구되는 제2 이송부(420)에는 종래의 롤러 방식을 적용하여 제조 단가를 낮추고 유기층 증착 장치의 구성을 간결하게 하는 것이다. 물론, 도면에는 도시되지 않았지만, 제2 이송부(420)에도 제1 이송부(410)와 마찬가지로 자기 부상을 적용하는 것도 가능하다 할 것이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기층 증착 장치(1)의 유기층 증착 어셈블리(100-1, ..., 100-11)는 얼라인(align)을 위한 카메라(170) 및 센서(180)를 더 구비할 수 있다. 상세히, 카메라(170)는 패터닝 슬릿 시트(130)의 프레임(155)에 형성된 제1마크(미도시)와 기판(2)에 형성된 제2 마크(미도시)를 실시간으로 얼라인할 수 있다. 여기서, 카메라(170)는 증착이 진행중인 진공 챔버(101) 내에서 원활한 시야 확보를 할 수 있도록 구비된다. 이를 위해, 카메라(170)는 카메라 수용부(171) 내에 형성되어 대기 상태에 설치될 수 있다.

한편, 본 발명에서는 기판(2)과 패터닝 슬릿 시트(130)가 일정 정도 이격되어 있는바, 하나의 카메라(170)를 이용하여, 서로 다른 위치에 있는 기판(2)까지의 거리와 패터닝 슬릿 시트(130)까지의 거리를 함께 측정하여야 한다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기층 증착 장치(1)의 유기층 증착 어셈블리(100-1, ..., 100-11)는 센서(180)를 구비할 수 있다. 여기서, 센서(180)는 공초점 센서(Confocal sensor)일 수 있다. 공초점 센서는 고속으로 회전하는 스캐닝 미러(scanning mirror)를 이용하여 레이저 빔으로 측정 대상을 스캐닝하고 레이저 빔에 의해 발광된 형광 또는 반사광선을 이용하여 측정대상까지의 거리를 측정할 수 있다. 공초점 센서는 서로 다른 매질 사이의 경계면을 감지하여 거리를 측정할 수 있다.

이와 같이 카메라(170) 및 센서(180)를 구비하여, 실시간으로 기판(2)과 패터닝 슬릿 시트(130) 간의 간격을 측정하는 것이 가능해지고 따라서 실시간으로 기판(2)과 패터닝 슬릿 시트(130)를 얼라인 하는 것이 가능해짐으로써, 패턴의 위치 정밀도가 더욱 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

도 5는 패턴층을 형성하기 위한 증착원 노즐을 나타내는 사시도이고, 도 6은 공통층을 형성하기 위한 증착원 노즐을 나타내는 사시도이다. 패턴층을 형성하는 유기층 증착 어셈블리는 패턴층 증착 어셈블리(도 7의 100-5, ..., 100-9)이며, 공통층을 형성하는 유기층 증착 어셈블리는 공통층 증착 어셈블리(100-1, ..., 100-4, 100-10, 100-11)이다.

먼저 도 5를 참조하면, 패턴층 증착 어셈블리(100-5) 내에는 세 개의 증착원(110)과 세 개의 증착원 노즐부(120)가 배치되며, 각각의 증착원 노즐부(120)에는 그 중심부에 하나의 증착원 노즐(121)이 형성된다. 그리고, 이와 같이 증착원(110) 내에서 기화된 증착 물질(115)은 증착원 노즐부(120)를 통과하여 피 증착체인 기판(2) 쪽으로 향하게 되는 것이다. 이와 같이, 증착원 노즐부(120) 상에 하나의 증착원 노즐(121)이 형성되고, 또한 하나의 패턴층 증착 어셈블리(100-5) 내에는 세 개의 증착원(110)이 기판(2)의 스캔 방향을 따라 배치되어, 결과적으로 하나의 패턴층 증착 어셈블리(100-5) 내에는 기판(2)의 스캔 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(121)들이 형성된다. 이 경우, X축 방향에 있어서 증착원 노즐(121)이 복수 개 구비된다면, 각 증착원 노즐(121)과 패터닝 슬릿(151)과의 거리가 각각 상이하게 되며, 이때 패터닝 슬릿(151)과 거리가 먼 증착원 노즐(121)에서 발산된 증착 물질에 의해 음영(shadow)이 발생하게 된다. 따라서, 본 발명과 같이 X축 방향으로는 증착원 노즐(121)이 하나만 존재하도록 증착원 노즐(121)을 형성함으로써, 음영(shadow)의 발생을 크게 감소시킬 수 있는 것이다. 또한, 다수 개의 증착원 노즐(121)들이 스캔 방향으로 존재하므로, 개별 증착원 노즐 간 플럭스(flux) 차이가 발생하여도 그 차이가 상쇄되어 증착 균일도가 일정하게 유지되는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 도면에는 도시되지 않았지만, 하나의 패턴층 증착 어셈블리(100-5, ..., 100-9) 내에 배치된 세 개의 증착원(110) 중 양단의 증착원들은 호스트 물질을 증착하고, 가운데 배치된 증착원은 도펀트 물질을 증착할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 유기층 증착 장치는 호스트 물질을 증착하는 증착원과 도펀트 물질을 증착하는 증착원을 함께 구비하여, 기판(2)상에 호스트 물질과 도펀트 물질을 동시에 증착할 수 있도록 함으로써, 공정이 더욱 간단하고 빨라지며, 소자 효율 또한 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 도 6은 공통층 증착 어셈블리(100-1, ..., 100-4, ..., 100-10, 100-11)의 증착원(110')을 나타내는 사시도이다. 도 6을 참조하면, 증착원(110')의 일 측, 상세하게는 증착원(110')에서 기판(2)을 향하는 측에는 증착원 노즐부(120')가 배치된다. 그리고, 증착원 노즐부(120')에는, X축 방향(즉 기판(2)의 스캔 방향과 수직인 방향)을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(121')들이 형성된다. 여기서, 상기 복수 개의 증착원 노즐(121')들은 등 간격으로 형성될 수도 있고, 양단부로 갈수록 간격이 좁아지도록 형성될 수도 있다. 증착원(110') 내에서 기화된 증착 물질은 이와 같은 증착원 노즐부(120')의 증착원 노즐(121')들을 통과하여 피 증착체인 기판(2) 쪽으로 향하게 되는 것이다. 이와 같이 공통층을 증착하는데 있어서는 X축 방향(즉 기판(2)의 스캔 방향과 수직인 방향)을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(121')들을 형성함으로써, 공통층의 두께 균일도를 향상시킬 수 있는 것이다.

한편, 패턴층 증착 어셈블리(100-5, ..., 100-9)는 증착원(110)과 패터닝 마스크(137) 사이에는 패터닝 슬릿 시트(130)를 구비한다. 패터닝 슬릿 시트(130)는 대략 창문 틀과 같은 형태로 형성되는 프레임(135)을 더 포함하며, 패터닝 슬릿 시트(130)에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 패터닝 슬릿(131)들이 형성된다. 증착원(110) 내에서 기화된 증착 물질(115)은 증착원 노즐부(120) 및 패터닝 슬릿 시트(130)를 통과하여 피 증착체인 기판(2) 쪽으로 향하게 되는 것이다. 이때, 상기 패터닝 슬릿 시트(130)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(121)들의 총 개수보다 패터닝 슬릿(131)들의 총 개수가 더 많게 형성될 수도 있다.

여기서, 상술한 증착원(110) 및 이와 결합된 증착원 노즐부(120))과 패터닝 슬릿 시트(130)는 서로 일정 정도 이격되도록 형성될 수 있다.

공통층 증착 어셈블리(100-1, ..., 100-4, ..., 100-10, 100-11)는 증착원(110')과 패터닝 마스크(137) 사이에 오픈 시트(도 10의 136)을 구비한다. 오픈 시트(136)는 그 중앙부가 관통된 한 개의 개구부를 갖는다. 증착원(110')에서 기화된 증착 물질이 개구부를 통과하고, 패터닝 마스크(137)를 지나 기판(2)에 증착된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 관한 유기층 증착 어셈블리(100-1, ..., 100-11)는 기판(2)에 대하여 상대적으로 이동하면서 증착을 수행하며, 이와 같이 유기층 증착 어셈블리(100-1, ..., 100-11)가 기판(2)에 대하여 상대적으로 이동하기 위해서 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136))는 패터닝 마스크(137)로부터 일정 정도 이격되도록 형성된다.

이와 같은 본 발명에 의해서 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136))를 기판보다 작게 형성한 후, 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136))를 기판에 대하여 이동시키면서 증착을 수행할 수 있게 됨으로써, 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136)) 제작이 용이해지는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 기판과 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136))의 접촉에 의한 불량을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

이하에서는 피증착체인 기판(2)을 이송하는 이송부(400)에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 도 3, 도 4, 도 7 및 도 8을 참조하면, 이송부(400)는 제1 이송부(410)와, 제2 이송부(420)와, 이동부(430)를 포함한다.

제1 이송부(410)는 유기층 증착 어셈블리(100-1)에 의해 기판(2) 상에 유기층이 증착될 수 있도록, 캐리어(431) 및 이와 결합된 척(432)을 포함하는 이동부(430)와, 이동부(430)에 부착되어 있는 기판(2)을 인라인(in-line)으로 이송하는 역할을 수행한다. 이와 같은 제1 이송부(410)는 코일(411), 가이드부(412), 상면 자기부상 베어링(413), 측면 자기부상 베어링(414), 갭 센서(415)(416)를 포함한다.

제2 이송부(420)는 증착부(100)을 통과하면서 1회의 증착이 완료된 후 언로딩부(300)에서 기판(2)이 분리된 이동부(430)를 로딩부(200)로 회송하는 역할을 수행한다. 이와 같은 제2 이송부(420)는 코일(421), 롤러 가이드(422) 및 차징 트랙(charging track)(423)을 포함한다.

먼저, 이동부(430)의 캐리어(431)에 대해 상세히 설명한다.

도 7를 참조하면, 캐리어(431)는 본체부(431a), LMS 마그넷(Linear motor system Magnet)(431b), 및 가이드 홈(431e)을 포함한다. 한편 캐리어(431)는 캠 팔로워(431f)를 더 포함할 수도 있다.

본체부(431a)의 양측면에는 가이드 홈(431e)이 형성될 수 있다. 그리고 이와 같은 가이드 홈(431e) 내에는 가이드부(412)의 가이드 돌기(412e)가 수용될 수 있다.

도 4 및 도 8을 참조하면, 제1 이송부(410)는 기판(2)을 고정하고 있는 척(432) 및 이를 이송하는 캐리어(431)를 이동시키는 역할을 수행한다. 여기서, 제1 이송부(410)는 코일(411), 가이드부(412), 상면 자기부상 베어링(413), 측면 자기부상 베어링(414), 갭 센서(415)(416)를 포함한다.

코일(411)과 가이드부(412)는 각각 상부 하우징(104)의 내부면에 형성되며, 이중 코일(411)은 상부 하우징(104)의 상측 내부면에 형성되고, 가이드부(412)는 상부 하우징(104)의 양측 내부면에 형성된다. 코일(411)에 대해서는 도 9 등에서 후술하도록 한다.

상세히, 가이드부(412)는 캐리어(431)의 양측을 수용하여 캐리어(431)가 도 3의 A방향을 따라 이동할 수 있도록 가이드 하는 역할을 수행한다. 여기서, 가이드부(412)는 캐리어(431)의 아래쪽에 배치되는 제1 수용부(412a), 캐리어(431)의 위쪽에 배치되는 제2 수용부(412b) 및 제1 수용부(412a)와 제2 수용부(412b)를 연결하는 연결부(412c)를 구비할 수 있다. 제1 수용부(412a), 제2 수용부(412b) 및 연결부(412c)에 의해 수용홈(412d)이 형성된다. 캐리어(431)의 양측이 수용홈(412d)에 각각 수용되고, 수용홈(412d)을 따라 캐리어(431)가 이동하게 된다.

측면 자기부상 베어링(414)은 캐리어(431)의 양 측면에 대응되도록 가이드부(412)의 연결부(412c) 내에 각각 배치된다. 측면 자기부상 베어링(414)은 캐리어(431)와 가이드부(412) 사이의 간격을 발생시켜, 캐리어(431)가 이동할 때 가이드부(412)와 접촉되지 않고 비접촉 방식으로 가이드부(412)를 따라 이동하도록 하는 역할을 한다. 즉, 좌측의 측면 자기부상 베어링(414)과 자성체인 캐리어(431) 사이에 발생하는 척력(R1)과, 우측의 측면 자기부상 베어링(414)과 자성체인 캐리어(431) 사이에 발생하는 척력(R2)이 서로 평형을 이루면서 캐리어(431)와 가이드부(412) 사이의 간격을 발생시키는 동시에 그 간격을 일정하게 유지하는 것이다.

한편, 상부 자기부상 베어링(413)은 캐리어(431)의 상부에 위치하도록 제2 수용부(412b)에 배치될 수 있다. 상부 자기부상 베어링(413)은 캐리어(431)가 제1 수용부(412a) 및 제2 수용부(412b)에 접촉하지 않고 이들과 일정한 간격을 유지하면서 가이드부(412)를 따라 이동하도록 하는 역할을 한다. 즉, 상부 자기부상 베어링(413)과 자성체인 캐리어(431) 사이에 발생하는 척력(R3)과 중력(G)이 서로 평행을 이루면서 캐리어(431)와 가이드부(412) 사이의 간격을 발생시키는 동시에 그 간격을 일정하게 유지하는 것이다.

가이드부(412)는 갭 센서(415)를 더 구비할 수 있다. 갭 센서(415)는 캐리어(431)과 가이드부(412) 사이의 간격을 측정할 수 있다. 도 8을 참조하면, 갭 센서(415)는 캐리어(431)의 하부에 대응되도록 제1 수용부(412a)에 배치될 수 있다. 제1 수용부(412a)에 배치된 갭 센서(415)는 제1 수용부(412a)와 캐리어(431) 사이의 간격을 측정할 수 있다. 또한, 측면 자기부상 베어링(414)의 일 측에도 갭 센서(416)가 배치될 수 있다. 측면 자기부상 베어링(414)에 배치된 갭 센서(416)는 캐리어(431)의 측면과 측면 자기부상 베어링(414) 사이의 간격을 측정할 수 있다. 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 갭 센서(416)는 연결부(412c)에 배치될 수도 있다.

다음으로, 이동부(430)의 구동에 대해 상세히 설명한다.

본체부(431a)의 마그네틱 레일(431b)과 코일(411)이 결합하여 구동부를 구성할 수 있다. 여기서, 구동부는 리니어 모터(Linear Motor)일 수 있다. 리니어 모터는 종래의 미끄럼 안내 시스템에 비하여 마찰 계수가 작고 위치 오차가 거의 발생하지 않아 위치 결정도가 매우 높은 장치이다. 상술한 바와 같이, 리니어 모터는 코일(411)과 마그네틱 레일(431b)로 이루어질 수 있으며, 마그네틱 레일(431b)이 캐리어(431) 상에 일렬로 배치되고, 코일(411)은 마그네틱 레일(431b)과 마주보도록 챔버(101) 내의 일 측에 다수 개가 일정 간격으로 배치될 수 있다. 이와 같이 이동 물체인 캐리어(431)에 코일(411)이 아닌 마그네틱 레일(431b)이 배치되므로 캐리어(431)에 전원을 인가하지 않아도 캐리어(431)의 구동이 가능해질 수 있다.

상세히, 코일(421), 롤러 가이드(422) 및 차징 트랙(423)은 각각 하부 하우징(103)의 내부면에 형성되며, 이중 코일(421)과 차징 트랙(423)은 하부 하우징(103)의 상측 내부면에 형성되고, 롤러 가이드(422)는 하부 하우징(103)의 양측 내부면에 형성된다. 여기서, 도면에는 도시되지 않았지만, 코일(421)은 제1 이송부(410)의 코일(411)과 마찬가지로 ATM 상자(atmosphere box) 내에 형성될 수 있다.

한편, 롤러 가이드(422)는 캐리어(431)가 일 방향으로 이동되도록 가이드하는 역할을 수행한다. 이때, 롤러 가이드(422)는 증착부(100)를 관통하도록 형성된다. 상세히, 롤러 가이드(422)는 캐리어(431)의 양측에 형성된 캠 팔로워(431f)를 지지하여, 캐리어(431)가 도 3의 A방향의 반대 방향을 따라 이동할 수 있도록 가이드 하는 역할을 수행한다. 즉, 캐리어(431)의 양측에 형성된 캠 팔로워(431f)가 롤러 가이드(422)를 따라 회전하면서 캐리어(431)가 이동하는 것이다. 여기서, 캠 팔로워(431f)는 베어링의 일종으로 특정한 동작을 정확히 반복하는데 사용된다. 이와 같은 캠 팔로워(431f)는 캐리어(431)의 측면에 복수 개가 형성되며, 캐리어(431)가 제2 이송부(420) 내에서 이송되는데 있어서 바퀴 역할을 수행한다. 이와 같은 캠 팔로워(431f)에 대한 상세한 설명은 본 명세서에서는 생략하도록 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기층 증착 장치(1)의 유기층 증착 어셈블리(100-1, ..., 100-11)는 얼라인(align)을 위한 카메라(170) 및 센서(180)를 더 구비할 수 있다.

상세히, 카메라(170)는 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136))의 프레임(155)에 형성된 제1마크(미도시)와 기판(2)에 형성된 제2 마크(미도시)를 실시간으로 얼라인할 수 있다. 여기서, 카메라(170)는 증착이 진행중인 진공 챔버(101) 내에서 원활한 시야 확보를 할 수 있도록 구비된다. 이를 위해, 카메라(170)는 카메라 수용부(171) 내에 형성되어 대기 상태에 설치될 수 있다. 즉, 도 9에서 기술한 ATM 상자(atmosphere box)(411a) 내에 수용된 코일(411)과 유사하게, 챔버(101)에서 카메라(170)에 대응하는 위치에는 홀(hall)이 형성되어 외부에 대해 개방되고, 이 홀(hall)로부터 카메라 수용부(171)가 연장 형성된다. 따라서 카메라(170)는 카메라 수용부(171) 내에 수용되어 대기 상태에 형성되며, 챔버(101) 내부는 여전히 진공 상태를 유지할 수 있게 된다. 이와 같은 구성에 의해, 챔버(101)가 수축/팽창을 반복하더라도 카메라 수용부(171) 및 그 내부에 수용된 카메라(170)는 고정된 위치를 유지할 수 있으며, 따라서 증착이 진행중인 진공 챔버(101) 내에서 원활한 시야 확보를 할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에서는 기판(2)과 패터닝 슬릿 시트(130)가 일정 정도 이격되어 있는바, 하나의 카메라(170)를 이용하여, 서로 다른 위치에 있는 기판(2)까지의 거리와 패터닝 슬릿 시트(130)까지의 거리를 함께 측정하여야 한다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기층 증착 장치(1)의 유기층 증착 어셈블리(100-1)는 센서(180)를 구비할 수 있다. 여기서, 센서(180)는 공초점 센서(Confocal sensor)일 수 있다. 공초점 센서는 고속으로 회전하는 스캐닝 미러(scanning mirror)를 이용하여 레이저 빔으로 측정 대상을 스캐닝하고 레이저 빔에 의해 발광된 형광 또는 반사광선을 이용하여 측정대상까지의 거리를 측정할 수 있다. 공초점 센서는 서로 다른 매질 사이의 경계면을 감지하여 거리를 측정할 수 있다.

즉, 공초점 센서와 같은 센서(180)는 챔버(101) 내에 배치되며, 기판(2) 상에 위치한다. 공초점 센서는 기판(2) 상면과 공간의 경계면을 감지하여 기판(2) 상면까지의 거리를 얻을 수 있으며, 기판(2) 하면과 공간 사이의 경계면을 감지하여 기판(2) 하면까지의 거리를 측정할 수 있다. 또한, 센서(180)는 공간과 패터닝 슬릿 시트(130) 상면의 경계면을 감지하여 패터닝 슬릿 시트(130) 상면까지의 거리를 측정할 수 있다. 결과적으로 기판(2)(또는 패터닝 마스크(137)) 하면까지의 거리와 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136)) 상면까지의 거리를 측정함으로써 센서(180)는 기판(2)(또는 패터닝 마스크(137))과 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136)) 사이의 거리를 얻을 수 있는 것이다.

이와 같이 카메라(170) 및 센서(180)를 구비하여, 실시간으로 기판(2)(또는 패터닝 마스크(137))과 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136)) 간의 간격을 측정하는 것이 가능해지고 따라서 실시간으로 기판(2)(또는 패터닝 마스크(137))과 패터닝 슬릿 시트(130)(또는 오픈 시트(136))를 얼라인 하는 것이 가능해짐으로써, 패턴의 위치 정밀도가 더욱 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

도 9는 패터닝 마스크(137)의 일 변형예를 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도 9를 참조하면, 패터닝 마스크(137)는 프레임(137a)과 분할 마스크(137b)를 구비한다. 분할 마스크(137b)는 증착용 패턴(137c)이 형성된 스틱 본체(137e)와, 스틱 본체(137e)의 양단에서 프레임(137a)와 용접되는 접합부(137d)로 이루어질 수 있다. 증착용 패턴(137c)은 기판(2) 상에 형성되는 서브 픽셀에 대응되도록 형성된다. 패터닝 마스크(137)가 기판(2)과 밀착되어 기판(2)과 함께 이동하면서 증착이 이루어지므로 R, G, B 패턴층이 서로 섞이는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 패턴층 뿐만 아니라 공통층 역시 기판(2) 상의 서브 픽셀 영역 상에 독립적으로 증착할 수 있어 발광 효율이 향상될 수 있다. 또한, 기판(2)과 패터닝 마스크(137)가 밀착되어 이동하면서 증착되므로 기판에 음영(shadow)가 생기는 것을 방지할 수 있다.

도 10은 증착원을 구비한 증착 어셈블리들을 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기층 증착 장치는 11개의 유기층 증착 어셈블리들(100-1, 100-2, ..., 100-11)로 이루어질 수 있다. 또한, 각각의 증착 어셈블리들(100-1, 100-2, ..., 100-11)은 3개의 증착원으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 증착 어셈블리(100-1)는 3개의 증착원(110-1a, 110-1b, 110-1c)을 포함하며, 증착 어셈블리(100-2)는 3개의 증착원(110-2a, 110-2b, 110-2c)을 포함할 수 있다.

유기층 증착 어셈블리들(100-1, 100-2, ..., 100-11)은 상술한 바와 같이 공통층 증착 어셈블리(100-1, ..100-4, 100-10, 100-11)와 패턴층 증착 어셈블리(100-5, ..., 100-9)로 이루어질 수 있다.

공통층 증착 어셈블리들(100-1, 100-2, 100-3, 100-4, 100-5, 100-10, 100-11) 각각은 유기층에서 공통층을 형성할 수 있다. 즉, 공통층 증착 어셈블리(100-1)의 증착원들(110-1a, 110-1b, 110-1c)는 홀 주입층을 형성하는 증착 물질을 구비할 수 있으며, 공통층 증착 어셈블리(100-2)의 증착원들(110-2a, 110-2b, 110-2c)는 버퍼층을 형성하는 증착 물질을 구비할 수 있으며, 공통층 증착 어셈블리(100-3)의 증착원들(110-3a, 110-3b, 110-3c)는 홀 수송층을 형성하는 증착 물질을 구비할 수 있으며, 공통층 증착 증착 어셈블리(100-4)의 증착원들(110-4a, 110-4b, 110-4c)는 홀 주입층을 형성하는 증착 물질을 구비할 수 있다. 또한, 공통층 증착 어셈블리(100-10)의 증착원들(110-10a, 110-10b, 110-10c)는 전공 수송층을 형성하는 증착 물질을 구비할 수 있으며, 공통층 증착 어셈블리(100-11)의 증착원들(110-11a, 110-11b, 110-11c)는 전공 주입층을 형성하는 증착 물질을 구비할 수 있다. 공통층 증착 어셈블리들(100-1, 100-2, 100-3, 100-4, 100-5, 100-10, 100-11)에 의해 형성되는 증착층들은 서브 픽셀에 관계없이 모두 공통적으로 형성될 수 있다. 따라서, 일부 증착 어셈블리들(100-1, 100-2, 100-3, 100-4, 100-5, 100-10, 100-11)의 증착원들 상에는 오픈 마스크(136)가 배치될 수 있다.

패턴층 증착 어셈블리들(100-5, 100-6, 100-7, 100-8, 100-9) 각각은 유기층(63)에서 서브픽셀 별 패터닝된 층을 형성할 수 있다. 즉, 패턴층 증착 어셈블리(100-5)의 증착원들(110-5a, 110-5b, 110-5c)은 적색 및 녹색 서브 픽셀의 보조층을 형성하는 증착 물질을 구비할 수 있으며, 증착 어셈블리(100-6)의 증착원들(110-6a, 110-6b, 110-6c)은 적색 서브 픽셀의 보조층을 형성하는 증착 물질을 구비할 수 있으며, 패턴층 증착 어셈블리(100-7)의 증착원들(110-7a, 110-7b, 110-7c)은 적색 발광층을 형성하는 증착 물질을 구비할 수 있으며, 패턴층 증착 어셈블리(100-8)의 증착원들(110-8a, 110-8b, 110-8c)은 녹색 발광층을 형성하는 증착 물질을 구비할 수 있으며, 패턴층 증착 어셈블리(100-9)의 증착원들(110-9a, 110-9b, 110-9c)은 청색 발광층을 형성하는 증착 물질을 구비할 수 있다.

패턴층 증착 어셈블리들(100-5, 100-6, 100-7, 100-8, 100-9)의 증착원들 상에는 복수 개의 패터닝 슬릿(131)들이 형성된 패터닝 슬릿 시트(130)이 배치될 수 있다.

본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기층 증착 장치는 2개의 이상의 증착 어셈블리를 구비할 수 있으며, 각각의 증착 어셈블리는 하나 또는 그 이상의 증착원을 구비할 수 있다. 또한, 소자 구조에 따라 다양한 종류의 증착 물질이 증착원에 포함될 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유기층 증착 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 12은 도 11의 유기층 증착 어셈블리의 개략적인 측단면도이고, 도 13은 도 11의 유기층 증착 어셈블리의 개략적인 평단면도이다.

도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 관한 유기층 증착 어셈블리(700)는 증착원(710), 증착원 노즐부(720), 차단판 어셈블리(730) 및 패터닝 슬릿 시트(750)를 포함한다.

여기서, 증착원(710)은 그 내부에 증착 물질(715)이 채워지는 도가니(711)와, 도가니(711)를 가열시켜 도가니(711) 내부에 채워진 증착 물질(715)을 증착원 노즐부(720) 측으로 증발시키기 위한 히터(712)를 포함한다. 한편, 증착원(710)의 일 측에는 증착원 노즐부(720)가 배치되고, 증착원 노즐부(720)에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(721)들이 형성된다.

한편, 증착원 노즐부(720)의 일 측에는 차단판 어셈블리(730)가 구비된다. 상기 차단판 어셈블리(730)는 복수 개의 차단판(731)들과, 차단판(731)들 외측에 구비되는 차단판 프레임(732)을 포함한다. 상기 복수 개의 차단판(731)들은 X축 방향을 따라서 서로 나란하게 배치될 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 차단판(731)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 차단판(731)들은 도면에서 보았을 때 YZ평면을 따라 연장되어 있고, 바람직하게는 직사각형으로 구비될 수 있다. 이와 같이 배치된 복수 개의 차단판(731)들은 증착원 노즐부(720)와 패터닝 슬릿 시트(750) 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간(S)으로 구획한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 관한 유기층 증착 어셈블리(700)는 상기 차단판(731)들에 의하여, 도 8에서 볼 수 있듯이, 증착 물질이 분사되는 각각의 증착원 노즐(721) 별로 증착 공간(S)이 분리된다. 이와 같이, 차단판(731)이 증착원 노즐부(720)와 패터닝 슬릿 시트(750) 사이의 공간을 복수 개의 증착 공간(S)으로 구획함으로써, 하나의 증착원 노즐(721)로부터 배출되는 증착 물질은 다른 증착원 노즐(721)로부터 배출된 증착 물질들과 혼합되지 않고, 패터닝 슬릿(751)을 통과하여 기판(2)에 증착되는 것이다. 즉, 상기 차단판(731)들은 각 증착원 노즐(721)을 통해 배출되는 증착 물질이 분산되지 않고 Z축 방향으로 직진하도록 증착 물질의 이동 경로를 가이드 하는 역할을 수행한다.

이와 같이, 차단판(731)들을 구비하여 증착 물질의 직진성을 확보함으로써, 기판에 형성되는 음영(shadow)의 크기를 대폭적으로 줄일 수 있으며, 따라서 유기층 증착 어셈블리(700)와 기판(2)을 일정 정도 이격시키는 것이 가능해진다.

한편, 증착원(710)과 기판(2) 사이에는 패터닝 슬릿 시트(750)가 더 구비된다. 패터닝 슬릿 시트(750)는 대략 창문 틀과 같은 형태로 형성되는 프레임(755)을 더 포함하며, 패터닝 슬릿 시트(750)에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 패터닝 슬릿(751)들이 형성된다. 증착원(710) 내에서 기화된 증착 물질(715)은 증착원 노즐부(720) 및 패터닝 슬릿 시트(750)를 통과하여 피 증착체인 기판(2) 쪽으로 향하게 되는 것이다.

도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 관한 유기층 증착 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 14에 도시된 실시예에 관한 유기층 증착 어셈블리(800)는 증착원(810), 증착원 노즐부(820), 제1 차단판 어셈블리(830), 제2 차단판 어셈블리(840), 패터닝 슬릿 시트(850)를 포함한다. 여기서, 증착원(810), 제1 차단판 어셈블리(830) 및 패터닝 슬릿 시트(850)의 상세한 구성은 전술한 도 8에 따른 실시예와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다. 본 실시예에서는 제1 차단판 어셈블리(830)의 일 측에 제2 차단판 어셈블리(840)가 구비된다는 점에서 전술한 실시예와 구별된다.

상세히, 상기 제2 차단판 어셈블리(840)는 복수 개의 제2 차단판(841)들과, 제2 차단판(841)들 외측에 구비되는 제2 차단판 프레임(842)을 포함한다. 상기 복수 개의 제2 차단판(841)들은 X축 방향을 따라서 서로 나란하게 구비될 수 있다. 그리고, 상기 복수 개의 제2 차단판(841)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 제2 차단판(841)은 도면에서 보았을 때 YZ평면과 나란하도록, 다시 말하면 X축 방향에 수직이 되도록 형성된다.

이와 같이 배치된 복수 개의 제1 차단판(831) 및 제2 차단판(841)들은 증착원 노즐부(820)과 패터닝 슬릿 시트(850) 사이의 공간을 구획하는 역할을 수행한다. 즉, 상기 제1 차단판(831) 및 제2 차단판(841)에 의하여, 증착 물질이 분사되는 각각의 증착원 노즐(821) 별로 증착 공간이 분리되는 것을 일 특징으로 한다.

여기서, 각각의 제2 차단판(841)들은 각각의 제1 차단판(831)들과 일대일 대응하도록 배치될 수 있다. 다시 말하면, 각각의 제2 차단판(841)들은 각각의 제1 차단판(831)들과 얼라인(align) 되어 서로 나란하게 배치될 수 있다. 즉, 서로 대응하는 제1 차단판(831)과 제2 차단판(841)은 서로 동일한 평면상에 위치하게 되는 것이다. 도면에는, 제1 차단판(831)의 길이와 제2 차단판(841)의 X축 방향의 폭이 동일한 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 패터닝 슬릿(851)과의 정밀한 얼라인(align)이 요구되는 제2 차단판(841)은 상대적으로 얇게 형성되는 반면, 정밀한 얼라인이 요구되지 않는 제1 차단판(831)은 상대적으로 두껍게 형성되어, 그 제조가 용이하도록 하는 것도 가능하다 할 것이다.

도 15는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유기층 증착 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 15를 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유기층 증착 어셈블리(900)는 증착원(910), 증착원 노즐부(920) 및 패터닝 슬릿 시트(950)를 포함한다.

여기서, 증착원(910)은 그 내부에 증착 물질(915)이 채워지는 도가니(911)와, 도가니(911)를 가열시켜 도가니(911) 내부에 채워진 증착 물질(915)을 증착원 노즐부(920) 측으로 증발시키기 위한 히터(912)를 포함한다. 한편, 증착원(910)의 일 측에는 증착원 노즐부(920)가 배치되고, 증착원 노즐부(920)에는 Y축 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(921)들이 형성된다. 한편, 증착원(910)과 기판(2) 사이에는 패터닝 슬릿 시트(950) 및 프레임(955)이 더 구비되고, 패터닝 슬릿 시트(950)에는 X축 방향을 따라서 복수 개의 패터닝 슬릿(951)들 및 스페이서(952)들이 형성된다. 그리고, 증착원(910) 및 증착원 노즐부(920)와 패터닝 슬릿 시트(950)는 연결 부재(935)에 의해서 결합된다.

본 실시예는 전술한 실시예들에 비하여 증착원 노즐부(920)에 구비된 복수 개의 증착원 노즐(921)들의 배치가 상이한바, 이에 대하여 상세히 설명한다.

증착원(910)의 일 측, 상세하게는 증착원(910)에서 기판(2)을 향하는 측에는 증착원 노즐부(920)가 배치된다. 그리고, 증착원 노즐부(920)에는, Y축 방향 즉 기판(2)의 스캔 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(921)들이 형성된다. 여기서, 상기 복수 개의 증착원 노즐(921)들은 등 간격으로 형성될 수 있다. 증착원(910) 내에서 기화된 증착 물질(915)은 이와 같은 증착원 노즐부(920)를 통과하여 피 증착체인 기판(2) 쪽으로 향하게 되는 것이다. 결과적으로 하나의 유기층 증착 어셈블리(900-1) 내에는 기판(2)의 스캔 방향을 따라서 복수 개의 증착원 노즐(921)들이 형성된다. 이 경우, X축 방향에 있어서 증착원 노즐(921)이 복수 개 구비된다면, 각 증착원 노즐(921)과 패터닝 슬릿(951)과의 거리가 각각 상이하게 되며, 이때 패터닝 슬릿(951)과 거리가 먼 증착원 노즐(921)에서 발산된 증착 물질에 의해 음영(shadow)이 발생하게 된다. 따라서, 본 발명과 같이 X축 방향으로는 증착원 노즐(921)이 하나만 존재하도록 증착원 노즐(921)을 형성함으로써, 음영(shadow)의 발생을 크게 감소시킬 수 있는 것이다. 또한, 다수 개의 증착원 노즐(921)들이 스캔 방향으로 존재하므로, 개별 증착원 노즐 간 플럭스(flux) 차이가 발생하여도 그 차이가 상쇄되어 증착 균일도가 일정하게 유지되는 효과를 얻을 수 있다.

본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

1: 유기층 증착 장치
100: 증착부
200: 로딩부
300: 언로딩부
400: 이송부

Claims

기판을 고정하며 고정된 상기 기판과 함께 이동 가능하도록 형성된 이동부와, 상기 기판이 고정된 상기 이동부를 제1 방향으로 이동시키는 제1 이송부와, 증착이 완료되어 상기 기판이 분리된 상기 이동부를 상기 제1 방향의 반대 방향으로 이동시키는 제2 이송부를 포함하는 이송부;
상기 이동부에 상기 기판을 고정시키는 로딩부;
진공으로 유지되는 챔버와, 상기 로딩부로부터 이송된 상기 이동부에 고정된 상기 기판에 유기층을 증착하는 복수 개의 유기층 증착 어셈블리를 포함하는 증착부; 및
상기 증착부를 통과하면서 증착이 완료된 상기 기판을 상기 이동부로부터 분리시키는 언로딩부;를 포함하고,
상기 이동부는 상기 제1 이송부와 상기 제2 이송부 사이를 순환가능하도록 형성되고,
상기 이동부는 상기 증착원을 향하도록 상기 기판의 일면에 배치되는 패터닝 마스크를 자기력으로 고정시키며,
상기 이동부에 고정된 상기 기판과 상기 패터닝 마스크는 상기 제1 이송부에 의해 이동되는 동안 상기 유기층 증착 어셈블리와 소정 정도 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유기층 증착 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 이송부와 상기 제2 이송부는 상기 증착부를 통과할 때에 상기 증착부를 관통하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 유기층 증착 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 이송부와 상기 제2 이송부는 상하로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 유기층 증착 장치.
제 1 항에 있어서,
복수 개의 상기 증착부들이 서로 평행하게 배치되고, 서로 이웃한 두 개의 상기 증착부들 사이에는 시트 교체부가 구비되어, 서로 이웃한 두 개의 상기 증착부들의 패터닝 슬릿 시트가 상기 하나의 시트 교체부로 인입 및 인출되는 것을 특징으로 하는 유기층 증착 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 이송부는 상기 이동부를 상기 로딩부, 증착부 및 언로딩부로 순차 이동시키는 것을 특징으로 하는 유기층 증착 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 이송부는 상기 이동부를 상기 언로딩부, 증착부 및 로딩부로 순차 이동시키는 것을 특징으로 하는 유기층 증착 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수 개의 유기층 증착 어셈블리 각각은,
증착 물질을 방사하는 복수 개의 증착원; 및
상기 증착원의 일 측에 배치되며, 하나 또는 그 이상의 증착원 노즐들이 형성되는 증착원 노즐부; 를 구비하며,
상기 복수 개의 유기층 증착 어셈블리는 공통층을 형성하는 복수 개의 공통층 증착 어셈블리와 패턴층을 형성하는 복수 개의 패턴층 증착 어셈블리로 이루어지며,
복수 개의 상기 패턴층 증착 어셈블리 각각은 상기 증착원 노즐부와 대향되게 배치되고, 복수 개의 패터닝 슬릿들이 형성된 패터닝 슬릿 시트를 더 구비하며,
복수 개의 상기 공통층 증착 어셈블리 각각은 상기 증착원 노즐부와 대향되게 배치되고, 한 개의 개구부를 갖는 오픈 시트를 더 구비하며,
상기 증착원에서 방사된 상기 증착 물질은 상기 패터닝 슬릿 시트를 통과하여 상기 기판상에 패턴을 형성하면서 증착되는 것을 특징으로 하는 유기층 증착 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 박막 증착 어셈블리의 상기 패터닝 슬릿 시트 또는 상기 오픈 시트는 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향 중 적어도 어느 한 방항에 있어서, 상기 기판보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 유기층 증착 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 기판이 상기 유기층 증착 장치에 대하여 상대적으로 이동하면서, 상기 기판상에 상기 각 유기층 증착 어셈블리들의 각 증착 물질들이 연속적으로 증착되는 것을 특징으로 하는 유기층 증착 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 유기층 증착 장치와 상기 기판은, 상기 기판에서 상기 증착 물질이 증착되는 면과 평행한 면을 따라, 어느 일 측이 타 측에 대하여 상대적으로 이동하는 것을 특징으로 하는 유기층 증착 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 이동부는,
상기 제1 이송부 및 상기 제2 이송부에 의해 이동되는 캐리어와,
상기 캐리어에 고정 결합되어 상기 기판과 상기 패터닝 마스크를 고정시키는 척을 포함하는 유기층 증착 장치.
제11항에 있어서,
상기 척은 자기장을 발생시켜서 상기 자기장에 의한 자기력으로 상기 기판과 상기 패터닝 마스크를 고정시키는 것을 특징으로 하는 유기층 증착 장치.
제12항에 있어서,
상기 기판과 상기 패터닝 마스크는 상기 자기력에 의해 밀착되는 것을 특징으로 하는 유기층 증착 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 캐리어의 일 면에는 마그네틱 레일이 형성되고,
상기 제1 이송부 및 상기 제2 이송부 각각에는 복수 개의 코일이 형성되며,
상기 마그네틱 레일과 상기 코일이 결합하여 상기 이동부를 이동시킬 수 있도록 구동력을 발생하는 구동부를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기층 증착 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 제1 이송부는 상기 이동부의 상기 제1 방향으로의 이동을 가이드 하기 위해 상기 이동부의 양측을 수용하는 수용홈이 형성된 가이드부와,
상기 이동부가 상기 수용홈과 비접촉으로 이동할 수 있도록 상기 수용홈으로부터 상기 이동부를 부상시키는 자기부상 베어링을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기층 증착 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 자기부상 베어링은 상기 캐리어의 양 측면에 배치되는 측면 자기부상 베어링과 상기 캐리어의 상부에 배치되는 상부 자기부상 베어링을 포함하는 유기층 증착 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 제1 이송부는 상기 가이드부와 상기 캐리어 사이의 간격을 측정하는 갭 센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유기층 증착 장치.
제1항에 있어서,
상기 패터닝 마스크는 상기 기판 상에 형성되는 서브 픽셀에 대응되도록 복수 개의 증착용 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기층 증착 장치.
기판상에 유기층을 형성하는 유기층 증착 장치를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법에 있어서,
로딩부에서 상기 기판과 패터닝 마스크를 이동부에 고정시키는 단계;
상기 패터닝 마스크와 기판이 고정된 이동부를, 챔버를 관통하도록 설치된 제1 이송부를 이용하여 상기 챔버 내로 이송하는 단계;
상기 챔버 내에 배치된 유기층 증착 어셈블리와 상기 기판이 소정 정도 이격된 상태에서, 상기 기판이 상기 유기층 증착 어셈블리에 대해 상대적으로 이동하면서 상기 유기층 증착 어셈블리로부터 발산된 증착 물질이 상기 기판에 증착되어 유기층이 형성되는 단계;
언로딩부에서 증착이 완료된 상기 패터닝 마스크와 상기 기판을 상기 이동부로부터 분리시키는 단계; 및
상기 패터닝 마스크 및 기판과 분리된 상기 이동부를, 챔버를 관통하도록 설치된 제2 이송부를 이용하여 상기 로딩부로 이송하는 단계;를 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 챔버 내부에 복수의 박막 증착 어셈블리들이 구비되어 각 박막 증착 어셈블리들에 의해 상기 기판에 연속적으로 증착이 이루어지는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 이동부는 상기 제1 이송부와 상기 제2 이송부 사이를 순환하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 제1 이송부와 상기 제2 이송부는 상하로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 이동부는 상기 제1 이송부와 비접촉 방식으로 상기 챔버 내에서 이송되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법 .
제 19 항에 있어서,
상기 유기층 증착 장치는 각각 별개의 증착 물질들을 방사하는 복수 개의 상기 유기층 증착 어셈블리들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 증착 물질이 상기 기판에 증착되어 유기층이 형성되는 단계는,
상기 복수 개의 유기층 증착 어셈블리들에서 방사되는 각 증착 물질들이 동시에 상기 기판상에 증착되는 단계를 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
제 19 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수 개의 유기층 증착 어셈블리 각각은,
증착 물질을 방사하는 복수 개의 증착원; 및
상기 증착원의 일 측에 배치되며, 하나 또는 그 이상의 증착원 노즐들이 형성되는 증착원 노즐부; 를 구비하며,
상기 복수 개의 유기층 증착 어셈블리는 공통층을 형성하는 복수 개의 공통층 증착 어셈블리와 패턴층을 형성하는 복수 개의 패턴층 증착 어셈블리로 이루어지며,
복수 개의 상기 패턴층 증착 어셈블리 각각은 상기 증착원 노즐부와 대향되게 배치되고, 복수 개의 패터닝 슬릿들이 형성된 패터닝 슬릿 시트를 더 구비하며,
복수 개의 상기 공통층 증착 어셈블리 각각은 상기 증착원 노즐부와 대향되게 배치되고, 한 개의 개구부를 갖는 오픈 시트를 더 구비하며,
상기 증착원에서 방사된 상기 증착 물질은 상기 패터닝 슬릿 시트를 통과하여 상기 기판상에 패턴을 형성하면서 증착되는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
제 26 항에 있어서,
상기 박막 증착 어셈블리의 상기 패터닝 슬릿 시트 또는 상기 오픈 시트는 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향 중 적어도 어느 한 방항에 있어서, 상기 기판보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.