KR20150081008A - 증착원 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 증착재료를 증발시켜 기판에 증착하는 데 사용되는 증착원에 관한 것으로, 증착재료가 수용되는 도가니, 상기 도가니의 개구부에 결합되며 서로 다른 분사각을 갖도록 배열된 복수의 노즐을 구비하는 두껑, 및 상기 증착재료를 증발시키기 위해 상기 도가니를 가열하는 히터를 포함한다.

Description

증착원 {Deposition source}

본 발명의 실시예는 증착원에 관한 것으로, 보다 상세하게는 재료를 증발시켜 기판에 증착하는 데 사용되는 증착원에 관한 것이다.

유기전계발광 소자는 애노드 전극, 캐소드 전극 및 유기 박막층을 포함하며, 애노드 전극을 통해 주입되는 정공과 캐소드 전극을 통해 주입되는 전자가 유기 박막층에서 재결합하는 과정에서 에너지 차이에 의해 빛을 방출한다.

유기 박막층은 전자 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함할 수 있으며, 이러한 유기층들은 대개 진공 증착법으로 형성할 수 있다.

유기층을 형성하기 위한 증착 장치는 유기물 재료를 가열하여 증발시키고, 증발된 재료가 기판에 증착되도록 하는 증착원을 포함한다.

최근 들어 표시 장치의 크기가 대형화됨에 따라 대형 기판에 재료를 증착하기 위한 공정이 개발되고 있다. 소형 기판에 재료를 증착하는 데 사용되는 증착원을 대형 기판에 적용할 경우 재료가 균일하게 증착되지 않는 등 불량이 발생될 수 있다.

본 발명의 실시예의 목적은 재료를 기판에 균일한 두께로 증착할 수 있는 증착원을 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시예의 다른 목적은 대형 기판에 재료를 증착하는 데 사용될 수 있는 증착원을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 증착원은 재료가 수용되는 도가니, 상기 도가니의 개구부에 결합되며 서로 다른 분사각을 갖도록 배열된 복수의 노즐을 구비하는 두껑, 및 상기 재료를 증발시키기 위해 상기 도가니를 가열하는 히터를 포함한다.

상기 도가니는 바닥면과 측벽을 포함하며, 상기 바닥면과 측벽에 의해 상기 재료가 수용되는 내부공간이 형성된다. 상기 바닥면은 구형의 볼록한 형태로 이루어질 수 있다.

상기 복수의 노즐은 상기 두껑의 상부면에 구비되고, 상기 복수의 노즐이 서로 다른 분사각을 갖도록 상기 두껑의 상부면이 구형의 볼록한 형태로 이루어질 수 있다. 상기 두껑의 상부면은 상기 도가니의 바닥면과 같은 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 히터는 상기 도가니를 둘러싸도록 배치되며, 코일 또는 판 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 히터를 둘러싸도록 냉각 하우징이 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 증착원은 서로 다른 분사각을 갖도록 배열된 복수의 노즐을 포함한다. 복수의 노즐의 분사각은 기판의 크기 또는 증착면적에 맞도록 조절될 수 있다. 도가니에서 증발된 재료가 서로 다른 분사각을 갖도록 배열된 복수의 노즐을 통해 분사됨으로써 재료가 증착되는 면적이 확대될 수 있으며, 도가니의 크기를 증가시키지 않고도 넓은 면적에 재료를 증착할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 증착원은 도가니의 바닥면이 볼록한 형태로 이루어진다. 도가니의 바닥면에서 복수의 노즐까지의 거리가 균일해짐으로써 각 노즐에 대응하는 도가니 내부의 압력이 균일해지고, 이에 의해 증발되는 재료의 양과 복수의 노즐을 통해 분사되는 재료의 양이 균일해져 박막이 균일한 두께로 증착될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착원을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 도가니를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 두껑을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착원을 설명하기 위한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서, 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착원을 설명하기 위한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 증착원은 재료(100)가 수용되는 도가니(10), 도가니(10)의 개구부에 결합되며 서로 다른 분사각을 갖도록 배열된 복수의 노즐(52)을 구비하는 두껑(50), 및 재료(100)를 증발시키기 위해 도가니(10)를 가열하는 히터(40)를 포함한다.

도 2를 참조하면, 도가니(10)는 바닥면(12)과 측벽(14)으로 이루어지며, 일 측이 개방된 형태로서, 개구부(18)를 구비한다. 바닥면(12)은 원형, 사각형 또는 다각형으로 제작될 수 있으며, 바닥면(12)과 측벽(14)에 의해 형성되는 내부공간(16)에 재료(100)가 수용된다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 두껑(50)은 도가니(10)의 개구부(18)에 결합되어 도가니(10)의 내부공간(16)을 밀폐시키며, 상부면에 복수의 노즐(52)이 구비된다. 두껑(50)은 도가니(10)의 바닥면(12)과 같은 형태로 이루어지며, 두껑(50)의 상부면은 복수의 노즐(52)이 서로 다른 분사각을 갖도록 구형 또는 뿔형과 같이 중앙부가 주변부보다 높은 볼록한 형태로 이루어질 수 있다.

복수의 노즐(52)은 두껑(50)의 상부면에 구멍 형태로 형성되거나, 상기 구멍에서 외측으로 돌출되는 분사구 형태로 이루어질 수 있다.

도 3a는 원형으로 이루어진 두껑(50)을 도시한다. 상부면이 구형으로 볼록한 형태를 가지며, 볼록한 상부면을 따라 복수의 노즐(52)이 규칙적으로 배열되거나 불규칙적으로 배열될 수 있다. 상부면의 경사도를 조절하면 복수의 노즐(52)의 분사각을 서로 다르게 조절할 수 있고, 복수의 노즐(52)에 의해 증착되는 면적을 조절할 수 있다.

도 3b는 직사각형으로 이루어진 두껑(50)을 도시한다. 상부면이 구형으로 볼록한 형태를 가지며, 볼록한 상부면을 따라 복수의 노즐(52)이 규칙적으로 배열되거나 불규칙적으로 배열될 수 있다. 상부면의 경사도를 조절하면 복수의 노즐(52)의 분사각을 서로 다르게 조절할 수 있고, 복수의 노즐(52)에 의해 증착되는 면적을 조절할 수 있다.

도 1을 참조하면, 도가니(10)의 외부에는 히터(40)가 설치된다. 히터(40)는 도가니(10)의 외부를 감싸도록 설치되거나, 도가니(10)의 바닥면(12) 및(또는) 측벽(14)에 내장될 수 있다. 또한, 두껑(50)의 외부에도 히터(60)가 설치될 수 있다.

히터(40 및 60)는 판(plate) 형태나 코일(coil) 형태로서, 도가니(10)나 두껑(50)의 형태나 구조에 적합한 형태로 적용될 수 있으며, 직류 또는 교류 전압이 인가됨으로써 가열될 수 있다. 일정한 온도가 유지되도록 상기 전압을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 도가니(10) 및 두껑(50)의 외측에 히터(40 및 60)의 열이 외부로 방출되는 것을 방지하기 위해 냉각 하우징(70)이 설치될 수 있다.

냉각 하우징(70)은 도가니(10) 및 두껑(50)의 형태나 구조에 적합하도록 각각 제작된 후 서로 결합되거나 일체형으로 제작될 수 있으며, 방열 효과를 위해 내부에 냉각수가 흐르는 유로나 방열부재가 내장될 수 있다. 또한, 냉각 하우징(70)과 히터(40 및 60) 사이에 외부로 방출되는 열을 내부로 반사시키는 반사판(도시안됨)이 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 증착원을 이용하여 기판 상에 박막을 증착하는 과정을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 도가니(10)의 내부공간(16)에 증착하기 위한 재료(100)를 수납하고, 도가니(10)의 개구부(18)에 두껑(50)을 결합하여 내부공간(16)을 밀폐시킨다. 유기전계발광 소자를 제조할 경우 유기 박막층의 재료(100)로서, 유기물이 사용될 수 있다. 재료(100)는 예를 들어, 분말과 같은 고체 재료, 액체 재료 또는 젤(gel) 상태의 재료를 사용할 수 있다.

복수의 노즐(52)과 대응하도록 기판(도시안됨)을 위치시킨 후 히터(40)를 동작시켜 도가니(10)를 가열하면 재료(100)가 증발(기화 또는 승화)된다. 증발된 재료(100)는 두껑(50)의 복수의 노즐(52)을 통해 외부로 분사되어 기판 상에 증착된다. 이 때 증발되는 재료(100)의 온도가 떨어지지 않도록 히터(60)를 동작시켜 두껑(50)과 노즐(52)을 일정한 온도로 가열하는 것이 바람직하다.

증발된 재료(100)가 복수의 노즐(52)을 통해 외부로 분사되는 과정에서 재료(100)의 온도가 떨어지면 분사되는 재료(100)의 양이 감소하거나, 재료(100)의 부착에 의해 노즐(52)이 막히는 현상이 발생될 수 있다. 이에 의해 기판에 증착되는 박막의 두께가 불균일해진다. 따라서 히터(60)의 온도를 히터(40)의 온도와 유사하게 유지시키는 것이 바람직하다.

특히, 본 발명의 실시예는 복수의 노즐(52)이 서로 다른 분사각을 갖도록 배열되기 때문에 도가니(10)의 크기나 구조를 변경하지 않고도 재료(100)가 증착되는 면적을 자유롭게 확대할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 증착원을 이용하면 소형 기판뿐만 아니라 대형 기판에도 박막을 증착할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착원을 설명하기 위한 단면도이다. 본 실시예의 증착원은 도 1에 도시된 증착원에서 도가니의 형태가 변경된 구조이다. 그러므로 변경된 도가니의 구조에 대해서만 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 도가니(20)는 바닥면(22)과 측벽(24)으로 이루어지며, 일 측이 개방된 형태로서, 바닥면(22)과 측벽(24)에 의해 형성되는 내부공간(26)에 재료(100)가 수용된다. 바닥면(22)은 원형, 사각형 또는 다각형으로 제작될 수 있으며, 중앙부가 주변부보다 높은 구형 또는 뿔형과 같이 볼록한 형태로 이루어진다.

상기와 같이 이루어진 도가니(20)는 바닥면(22)에서 복수의 노즐(52)까지의 거리가 위치에 관계없이 거의 일정하다. 도가니(20) 중앙의 바닥면(22)에서 노즐(52)까지의 거리(D1)와 도가니(20) 주변의 바닥면(22)에서 노즐(52)까지의 거리(D2 및 D3)가 거의 같기 때문에 내부공간(26)의 중앙부와 주변부에서의 압력이 거의 균일해질 수 있다. 내부공간(26)의 압력은 재료(100)의 증발되는 양과 관련이 있다.

내부공간(26)의 중앙부와 주변부에서의 압력이 서로 다를 경우 증발되는 재료(100)의 양이 위치에 따라 달라지기 때문에 박막이 불균일한 두께로 증착되지만, 본 실시예의 도가니(20)는 중앙부와 주변부에서의 압력이 거의 균일하기 때문에 균일한 두께의 박막이 증착될 수 있다.

본 실시예의 효과를 극대화하기 위해서는 도가니(20)의 바닥면(22)과 두껑(50)의 상부면이 같은 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도가니(20)의 바닥면(22)과 두껑(50)의 상부면을 구형으로 형성한 경우 바닥면(22)과 상부면의 반경이 서로 유사한 것이 바람직하다. 또한, 도가니(20)의 바닥면(22)에 대하여 일정한 두께로 충진될 수 있는 분말 형태의 재료(100)를 사용하는 것이 바람직하다.

이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 최적 실시예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10, 20: 도가니
12, 22: 바닥면
14. 24: 측벽
16, 26: 내부공간
18: 개구부
40, 60: 히터
50: 두껑
52: 노즐
100: 재료

Claims (11)

1. 재료가 수용되는 도가니;
   상기 도가니의 개구부에 결합되며 서로 다른 분사각을 갖도록 배열된 복수의 노즐을 구비하는 두껑; 및
   상기 재료를 증발시키기 위해 상기 도가니를 가열하는 히터를 포함하는 증착원.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 도가니는 바닥면과 측벽을 포함하며, 상기 바닥면과 측벽에 의해 상기 재료가 수용되는 내부공간이 형성되는 증착원.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 바닥면이 볼록한 형태로 이루어진 증착원.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 바닥면이 구형으로 볼록한 증착원.
   
5. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 노즐은 상기 두껑의 상부면에 구비된 증착원.
   
6. 제 5 항에 있어서, 상기 복수의 노즐이 서로 다른 분사각을 갖도록 상기 두껑의 상부면이 볼록한 형태로 이루어진 증착원.
   
7. 제 6 항에 있어서, 상기 상부면이 구형으로 볼록한 증착원.
   
8. 제 6 항에 있어서, 상기 두껑의 상부면이 상기 도가니의 바닥면과 같은 형태로 이루어진 증착원.
   
9. 제 1 항에 있어서, 상기 히터는 상기 도가니를 둘러싸도록 배치된 증착원.
   
10. 제 9 항에 있어서, 상기 히터는 코일 또는 판 형태로 이루어진 증착원.
    
11. 제 1 항에 있어서, 상기 히터를 둘러싸도록 배치된 냉각 하우징을 더 포함하는 증착원.
    

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