KR20160017671A - 박막형성용 증발원 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막형성용 증발원에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 박막형성용 증발원은 증착 물질이 담겨지는 도가니; 상기 도가니에 내접하면서 상기 도가니의 수직방향으로 이격되어 설치되며, 각각 적어도 하나의 개구부가 형성되는 복수 개의 이너플레이트;를 포함한다. 이에 의하여, 증기 상태로 분사되는 증착 물질의 분사압력을 용이하게 조절할 수 있고, 분사되는 증착 물질의 도가니 내에서의 이동거리를 증가시켜 증기 상태의 증착 물질의 성분이 고르게 섞여 성분비가 균일한 박막을 얻을 수 있으며, 도가니 내부의 압력을 조절하여 박막의 두께 프로파일을 균일하게 할 수 있다.

Description

박막형성용 증발원{EVAPORATING SOURCE FOR PRODUCING THIN FILM}

본 발명은 박막형성용 증발원에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도가니 내부에 위치하는 이너플레이트를 수직방향으로 복수 개로 이격배열하고, 각 이너플레이트의 개구율을 서로 다르게 형성하여 균일한 두께의 박막 증착이 가능한 박막형성용 증발원에 관한 것이다.

일반적으로, 유기 발광표시장치는 발광층에 음극과 양극을 통하여 주입된 전자와 정공이 재결합하여 여기자(exiton)를 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생하는 현상을 이용하는 자발광형 디스플레이 장치이다.

유기 발광표시장치는 저전압으로 구동이 가능하고, 경량의 박형이며, 시야각이 넓을 뿐만 아니라 응답속도 또한 빠르다는 장점을 구비한다.

유기 발광표시장치의 기판 상에 유기박막을 형성하는 일반적인 방법으로는 진공증착법, 이온 플래이팅법 및 스퍼터링법과 같은 물리 기상 증착(PVD)법과, 가스 반응에 의한 화학 기상 증착(CVD)법 등이 있다.

이 중, 가장 일반적으로 유기박막을 형성하는 방법인 진공증착법은 진공챔버의 하부에 증착장치와 그 상부에 성막용 기판을 설치하여 박막을 형성하는 것이다.

진공증착법을 이용하는 박막 증착장치의 개략적인 구성을 살펴보면, 진공챔버에 연결된 진공배기계가 존재하며, 이를 이용하여 진공챔버의 내부를 일정한 진공을 유지시킨 후, 진공챔버의 하부에 배치된 적어도 하나의 유기박막 증발원으로부터 유기박막의 재료인 유기물을 증발시키도록 구성된다.

도 1은 종래 박막형성용 증발원의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 종래 증발원은 가열부(미도시)가 구비된 도가니(110) 내부에 증착 물질(100)이 수용되고, 도가니(110)의 상부에 이너플레이트(120)가 구비되며, 이너플레이트(120)의 상부에 분사노즐(111)이 구비된다.

상기 이너플레이트(120)는 증발되는 증착 물질이 상향으로 이동가능하게 하는 개구부(121)가 적어도 하나가 형성된다.

그런데, 상기와 같이 구성되는 경우에는 박막 증착시 증기 상태의 증착 물질의 성분이 고르게 섞이지 못하여 성분비가 균일한 박막을 얻지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 증착되는 박막의 두께 프로파일에 따라 부분적으로 다른 분사압력을 가지도록 하여 증착할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명의 과제는 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 증기 상태로 분사되는 증착 물질의 분사압력을 용이하게 조절할 수 있는 유기 박막용 증발원을 제공함에 있다.

또한, 분사되는 증착 물질의 도가니 내에서의 이동거리를 증가시켜 증기 상태의 증착 물질의 성분이 고르게 섞여 성분비가 균일한 박막을 얻을 수 있는 박막형성용 증발원을 제공함에 있다.

또한, 도가니 내부의 압력을 조절하여 박막의 두께 프로파일을 균일하게 할 수 있는 박막형성용 증발원을 제공함에 있다.

상기 과제는, 박막형성용 증발원에 있어서, 증착 물질이 담겨지는 도가니; 상기 도가니에 내접하면서 상기 도가니의 수직방향으로 이격되어 설치되며, 각각 적어도 하나의 개구부가 형성되는 복수 개의 이너플레이트;를 포함하는 유기박막용 증발원에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 복수 개의 이너플레이트에 형성되는 각각의 개구부는 수직방향으로 서로 중첩되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 최상층 이너플레이트는 복수 개의 영역으로 구획되며, 상기 복수 개의 영역에 형성되는 개구부는 서로 다른 크기로 형성될 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 영역은 개별적인 이너플레이트로 형성될 수 있다.

또한, 하나의 이너플레이트에 형성되는 개구부는 동일한 크기로 형성되고, 서로 다른 이너플레이트에 형성되는 개구부는 서로 다른 크기로 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 증기 상태로 분사되는 증착 물질의 분사압력을 용이하게 조절할 수 있는 유기 박막용 증발원이 제공된다.

또한, 분사되는 증착 물질의 도가니 내에서의 이동거리를 증가시켜 증기 상태의 증착 물질의 성분이 고르게 섞여 성분비가 균일한 박막을 얻을 수 있는 박막형성용 증발원이 제공된다.

또한, 도가니 내부의 압력을 조절하여 박막의 두께 프로파일을 균일하게 할 수 있는 박막형성용 증발원이 제공된다.

도 1은 종래 유기 박막용 증발원의 개략도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 유기 박막용 증발원의 개략도,
도 3은 도 2의 3개의 이너플레이트의 평면도,
도 4는 본 발명의 제1실시예의 변형예에 따른 제1이너플레이트의 개략도,
도 5는 본 발명에 따른 박막형성용 증발원을 이용한 증기이동상태도,
도 6은 본 발명에 따른 박막 형성용 증발원을 이용하여 실험한 박막의 두께 프로파일이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 박막형성용 증발원에 대하여 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 박막형성용 증발원의 개략도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 박막형성용 증발원은 도가니(10)와 가열부 및 이너플레이트를 포함하여 구성된다.

상기 도가니(10)는 흑연, SiO2, BN 등의 비금속 재질 또는 티타늄 등의 금속재질로 마련되어, 내부에는 증착 물질(1)인 금속, 유기물 또는 무기물이 수용되도록 형성되며, 상단에는 유기물 또는 무기물의 증기가 상향으로 분사되도록 하는 분사노즐(11)이 형성된다.

증착 물질(1)이 금속인 경우는, 유기 전계 발광 소자의 애노드 전극 및 캐소드 전극과 같은 전극 형성과 같은 전극을 형성하는 경우이며, 캐소드 전극에 이용되는 금속은 Mg, Ca, Ag, Al 및 이들의 합금으로 이루어진 물질 등이다.

증착 물질(1)이 무기물 또는 유기물인 경우는 유기 전계 발광 소자를 이루는 유기막층 또는 무기막층을 성막하는 경우이다.

본 실시예에서는 증착 물질(1)이 유기물인 경우에 대해서 설명한다.

상기 가열부(미도시)는 소정의 히팅코일 등으로 마련되어 도가니(10) 내부에 수용되는 유기물을 가열하는 부재로서, 도가니(10)를 형성하는 벽면을 따라 설치될 수도 있고, 도가니(10)의 외부에 별도로 마련될 수도 있다.

도 3은 도 2의 3개의 이너플레이트의 평면도이다. 도 3을 참조하면, 상기 이너플레이트는 본 발명의 핵심적인 요소로서, 복수 개로 마련되어 도가니(10)의 내부에서 수직방향으로 이격되어 설치되며, 각각의 이너플레이트는 도가니(10)의 내측면에 내접하도록 설치된다.

본 실시예에서는 3개의 이너플레이트 즉, 제1이너플레이트(21), 제2이너플레이트(22), 제3이너플레이트(23)가 수직방향으로 이격설치된 것이 도시되어 있다.

각 이너플레이트에는 적어도 하나의 개구부가 형성되며, 각 이너플레이트에 형성된 개구부는 수직방향으로 서로 중첩되지 않도록 형성된다.

도시된 바는 설명의 편의상 일렬로 형성된 개구부를 도시하고 있으나 랜덤하게 형성될 수도 있다.

한편, 하나의 이너플레이트에 형성되는 개구부는 동일한 크기로 형성되고, 서로 다른 이너플레이트에 형성되는 개구부는 서로 다른 크기로 형성될 수 있다.

가령, 제1이너플레이트의 개구부(21a)는 동일한 크기로 형성되고, 제1이너플레트의 개구부와 제2이너플레이트의 개구부(22a) 및 제3이너플레이트의 개구부(23a)는 서로 다른 크기로 형성될 수 있다.

이를 통해, 상향으로 이동하는 유기물 증기의 이동거리를 증가시켜 증착 물질의 성분들의 혼합도가 향상되어 증착된 유기 박막을 구성하는 성분들의 성분비 의 균일성이 향상될 수 있다.

또한, 개구부의 크기를 서로 다르게 형성함으로써 도가니(10) 내부의 압력 조절이 용이해져 증착되는 유기 박막의 두께 프로파일에 따른 증착이 가능할 수 있다.

한편, 본 발명의 제1실시예의 변형예로서, 도 4에서와 같이, 최상층 이너플레이트인 제1이너플레이트(21)는 복수 개의 영역으로 구획되며, 각 영역에 형성되는 개구부는 서로 다른 크기로 형성될 수 있다. 도시된 바는 3개의 영역으로 구획되어 있는 것이 도시되어 있다.

상기와 같이, 최상층인 제1이너플레이트(21)가 각 영역별로 서로 다른 개구율을 가지도록 형성되면 각 영역별로 분사압력 조절이 가능하게 된다. 이를 통해, 증착되는 박막의 두께 프로파일의 균일성을 향상시킬 수 있다.

본 실시예에서는 단일 플레이트에서 3개의 영역으로 구분된 형태로 설명하였으나, 제1이너플레이트(21)의 3개로 구분된 영역은 개별적인 플레이트로 각각 형성하여 결합될 수도 있다.

도 5는 본 발명에 따른 박막형성용 증발원을 이용한 증기이동상태도이다. 도 5를 참조하면, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 박막형성용 증발원을 이용하면, 유기물 증기의 상향으로의 이동거리를 증가시킬 수 있으며, 부분적으로 분사압력을 조절가능하다.

실험예

종래 단일의 이너플레이트가 설치된 증발원과 본 발명에 따른 복수 개가 상향으로 이격설치된 증발원으로 유기 박막을 증착하였다. 이외 실험 조건 및 사용되는 증착 물질은 모두 동일하게 하였다.

실험 결과, 도 6에서와 같이, 단일의 이너플레이트가 설치된 증발원을 통해서 형성된 유기 박막의 두께 그래프는 a에서와 같이 부분별로 편차가 심하게 발생하였으며, 본 발명에 따른 증발원을 통해 형성된 유기 박막의 두께 그래프는 b에서와 같이 부분적 편차가 현저하게 감소하면서 균일한 형태의 두께로 형성되었다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
10 : 도가니 11 : 분사노즐
21 : 제1이너플레이트 21a : 제1이너플레이트의 개구부
22 : 제2이너플레이트 22a : 제2이너플레이트의 개구부
23 : 제3이너플레이트 23a : 제3이너플레이트의 개구부

Claims (5)

1. 박막형성용 증발원에 있어서,
   증착 물질이 담겨지는 도가니;
   상기 도가니에 내접하면서 상기 도가니의 수직방향으로 이격되어 설치되며, 각각 적어도 하나의 개구부가 형성되는 복수 개의 이너플레이트;를 포함하는 유기박막용 증발원.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 복수 개의 이너플레이트에 형성되는 각각의 개구부는 수직방향으로 서로 중첩되지 않도록 형성되는 박막형성용 증발원.
3. 제 1항에 있어서,
   최상층 이너플레이트는 복수 개의 영역으로 구획되며, 상기 복수 개의 영역에 형성되는 개구부는 서로 다른 크기로 형성되는 박막형성용 증발원.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 복수 개의 영역은 개별적인 이너플레이트로 형성되는 박막형성용 증발원.
5. 제 1항에 있어서,
   하나의 이너플레이트에 형성되는 개구부는 동일한 크기로 형성되고, 서로 다른 이너플레이트에 형성되는 개구부는 서로 다른 크기로 형성되는 박막형성용 증발원.
   
   
   
   
   

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