CN101057349B - 用于控制有机材料的蒸发的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于控制蒸发的有机材料在基底表面上的沉积的方法，它包括提供具有至少一个缝隙的总管，蒸发的有机材料穿过该缝隙用以沉积在基底表面上；和提供一定体积的有机材料，并将该有机材料的温度维持在第一状态，使得其蒸汽压力低于在基底上有效地形成一层所需要的蒸汽压力，和在第二状态把占该有机材料的初始体积的一定体积百分数的有机材料加热，使得被加热的有机材料的蒸汽压力足以有效地形成一层。
Description
技术领域
本发明涉及物理蒸汽沉积的领域，在物理蒸汽沉积的场合，源材料被加热到一定温度以便引起蒸发并产生蒸汽卷流以在基底的表面上形成薄膜。
背景技术
真空环境中的物理蒸汽沉积是一种沉积薄的有机材料薄膜的通常使用的方式，例如在小的分子OLED装置中。这种方法是众所周知的，例如在Barr的美国专利2447789中和Tanabe等人的EP0982411中。当长期被维持在所需的由速度决定的蒸发温度或该蒸发温度附近时，有机材料常常会降解。敏感的有机材料暴露于较高的温度可能引起分子结构的变化和材料性质的相关变化。
在OLED装置中使用的有机材料的蒸发速度与源温度具有高度非线性的相关性。源温度的小的变化会导致蒸发速度(或速率)非常大的变化。尽管这样，现有技术的装置仍用源温度作为控制蒸发速度的唯一方式。为了获得良好的温度控制，现有技术的沉积源通常使用加热结构(或构件)，加热结构的实体积比由绝缘良好的高导热性材料构成的有机装料体积大得多。高导热性确保整个结构的良好的温度均匀性，并且通过减小温度波动，大的热质量帮助将温度维持在小的精确的范围内。这些措施对于稳态蒸发速度稳定性具有所希望的影响，但在启动时具有不利的影响。常见的是，在获得稳态温度分布且因而获得稳定的蒸发速度之前，这些装置必须在启动时工作很长时间(例如2-12小时)。同样常见的是，这些装置还需要很长时间冷却下来，且因此可能损失相当大量的有机材料，这些材料中的一些可能是昂贵的或难以合成的。此外，当从所述源消耗材料时，稳态慢慢地出现偏离，因而必须改变输入功率(以便改变温度分布)以维持恒定的蒸发速度。
通过将含有材料的源的启动和冷却时间减到最小来将高温下的材料时间减到最小和使机器工作时间达到最大的现行方法需要顺序使用同一材料的复制源。例如，通过重叠启动和冷却时间，能将两个源分别使用四天或能在连续的过程中将八个源分别使用一天，而不是连续使用一个源八天。然而，复制源增加了设备的尺寸和成本，特别是在复制源的数量或需要复制源的材料的数量很大的情况下。
Forrest等人(美国专利6337102B1)披露了一种用于蒸发有机材料和有机前体并将它们输送到反应容器的方法，基底位于反应容器中，且通过使用载气来实现产生自固体或液体的蒸汽的输送。有机材料被保持在恒定温度，该恒定温度高得足以在所有可能的流量下使进入的载气饱和。通过调节载气流量来控制沉积速度。在他们的发明的一个实施例中，Forrest等人使基底位于适当大的反应容器内，且被运载其上的蒸汽在基底上混合并反应或凝结。他们的发明的另一个实施例针对一些应用，这些应用涉及大面积基底的覆盖和以彼此连续的方式安置几个这种沉积过程。对于该实施例，Forrest等人披露了使用由一个气体总管(在该公开文献中定义为“具有一行孔的空心管”)供给的气帘，以便垂直于基底运行的方向形成一行连续的沉积材料。
一个由Forrest等人披露的方法中的主要问题是全部材料在高热质量系统中被连续加热以维持紧密的温度控制。以与Barr和Tanabe等人教导的方法相同的方式，该长期暴露于高温的情况增加了某些材料降解的可能性。Forrest等人披露的方法中的另一个问题是，由于系统的高热质量和在开始载气流动之前所有材料处于一个均匀温度的要求，所以重加载材料的冷却和启动时间长。
如由Applied Films GmbH & Co.的Hoffman等人在他们的文章中教导的系统也是本领域中公知的，该文章在Society for InformationDisplay 2002International Symposium，SID Digest 02第891-893页。这些系统将与Barr和Tanabe等人所用的类型相似的大型受热远程源与总管结合起来以分配材料蒸汽，由于长期暴露于高温和由于加热系统的高热质量导致冷却与启动时间长，所以这些系统在材料降解方面遭受了与由Barr、Tanabe等人和Forrest等人教导的方法相同的问题。
如Forrest等人和Hoffman等人披露的蒸汽输送方法的特征可以描述为“远程蒸发”，其中在沉积区之外，更可能在沉积腔之外，在一设备中将材料转变成蒸汽。将有机物蒸汽单独或与载气结合传送到沉积腔中并最终将其传送到基底表面。使用该方法必须非常当心以通过利用合适的加热方法避免在输送管路中出现不需要的凝结。当打算使用无机材料时，无机材料在基本上更高的温度下蒸发到所希望的程度，该问题变得更加关键。此外，用于覆盖很大面积的蒸发的材料的输送一律需要使用气体总管。
当前的远程蒸发方法遇到的问题是由于高热质量的加热系统而导致材料长期暴露于高温和启动与冷却延迟；然而，就覆盖均匀性和瞬时沉积速度的控制而论，这些系统具有一些优于由Barr和Tanabe等人所教导方法的优点。尽管在Forrest等人的方法中通过关闭用于载气的阀或在Hoffman等人的方法中通过关闭用于有机物蒸汽的阀，这些远程蒸发方法能相当迅速地停止沉积，但阀下游的有机物蒸汽和载气将继续离开总管直到总管压力降到沉积腔压力为止。同样，该方法能相当迅速地开始沉积，但在总管达到稳态压力以前，有机物蒸汽和载气不会达到稳态沉积速度。这是一个问题，该问题由与结构如阀结合以控制有机物蒸汽流动的远程蒸发所引起，所述有机物蒸汽也远离且不靠近总管。这些远程结构没有迅速控制有机材料通过总管缝隙，导致开始和停止沉积的延迟。带有远程控制阀的远程蒸发系统没有解决由于这些系统的高热质量引起的用来加载新材料的启动和冷却时间长的重要问题，它们也没有解决由于在这些系统中长期暴露于高温下所引起的材料降解的主要问题。
Furukawa等人的日本未审查专利申请9-219289披露了一种通过闪蒸沉积方法形成有机薄膜电致发光元件的方法，尽管该方法能迅速开始和停止，但它不能如Furukawa等人所教导的那样作为一个连续过程进行。有机材料滴落在加热板上。Fu rakawa没有说明粉末输送系统的性质，和它怎样保证将所希望的粉末量实际地滴落在加热板上，和因而怎样控制蒸发速度、沉积膜厚度和厚度均匀性。在温度低于刚刚产生的蒸汽的凝结温度的情况下，怎样防止粉末输送系统充当冷冻指状件也是不清楚的，其中刚刚产生的蒸汽的一部分会凝结在该冷冻指状件上。
发明内容
因此，本发明的一个目的是获得在短的开始和停止时间的情况下处于稳态的物理蒸汽沉积。本发明进一步的目的是蒸汽沉积能连续地和在任何取向上进行。本发明再一个目的是在不采用大量复制源的情况下，将有机材料的由热促进的降解减到最小。本发明又一个目的是在不采用复制源的情况下，将用于再加载材料的启动和冷却时间减到最小。
上述目的通过一种用于控制蒸发的有机材料在基底表面上的沉积的方法来实现，该方法包括：一种用于控制蒸发的有机材料在基底表面上的沉积的方法，所述方法包括：a)提供具有至少一个缝隙的总管，蒸发的有机材料穿过所述缝隙用以沉积在所述基底表面上；b)提供一定体积的有机材料，并将所述有机材料维持在具有第一温度的第一温度受控区域，使得其蒸汽压力低于在所述基底上有效地蒸发所述有机材料并形成一层所需要的蒸汽压力；和c)提供可转动的螺旋结构并通过使用所述螺旋结构从所述第一温度受控区域到具有第二温度的第二温度受控区域计量所述有机材料，其中，所述第二温度是使得所述有机材料的蒸汽压力足够有效地蒸发被计量的有机材料，所述被计量的有机材料随即以受控的沉积速度在所述基底表面上形成一层。
在其他方面，把占有机材料的初始体积的一定体积百分数的有机材料加热包括对所述有机材料的暴露表面施加辐射线。所述方法还提供加热装置，和其中在第一温度受控区域期间使所述加热装置与所述有机材料分开，或减小施加到所述加热装置的电势，或上述两者同时进行。所述方法还包括通过在所述第二温度受控区域中提供渗透性加热部件和用加热的所述渗透性加热部件蒸发所述渗透性加热部件附近的有机材料来加热占初始体积的一定体积百分数的有机材料，使得所述蒸发的有机材料穿过所述渗透性加热部件并进入所述总管和通过所述总管缝隙出去。
本发明还提供一种用于控制蒸发源中的有机材料蒸发到基底表面上的设备，所述设备包括：a)第一加热装置，用于加热第一温度受控区域中的有机材料直到所述有机材料的温度低于所述有机材料的蒸发温度为止；b)第二加热装置，用于在第二温度受控区域中将所述有机材料加热到所述蒸发温度以上；c)用于计量从所述第一温度受控区域到所述第二温度受控区域的有机材料的可转动的螺旋结构，籍此所述有机材料蒸发并形成在所述基底表面上；和d)用于控制施加在所述第二温度受控区域的温度的装置。
在其他方面，所述温度控制装置包括用于使所述第二加热装置与所述有机材料分开的装置，或用于减少由所述第二加热装置提供的施加到所述有机材料的热量的装置，或上述两个装置。所述第二加热装置包括渗透性加热部件。所述第二加热装置包括用于在所述第二温度受控区域中对所述有机材料的表面施加辐射线的装置。
本发明的一个优点是能在大约几秒内开始和停止有机材料蒸汽的沉积以迅速获得稳定的蒸发速度，该特征将沉积腔壁的污染减到最小并在没有正在涂覆基底时保存有机材料。
本发明的另一个优点是本装置克服了现有技术装置的加热和体积限制，因为仅仅以受控的速度将一小部分有机材料加热到所希望的由速度决定的蒸发温度。因此，本发明的特征是在有机材料的装料大的情况下和在加热器温度稳定的情况下维持稳定的蒸发速度。本装置允许源的长期工作，甚至对于对温度非常敏感的有机材料也相当大地减小了降解的危险。该特征还允许具有不同蒸发速度和降解温度阈值的材料在同一源中共同升华。由于被加热材料的热质量低，该特征还使得材料再加载时间短。
本发明一些实施例进一步的优点是它允许更细腻的速度控制，另外还提供蒸发速度的独立测量。
本装置一些实施例进一步的优点是在没有材料降解的情况下实现了比现有技术装置基本上更高的蒸发速度。此外，当消耗源材料时，不需要改变加热器温度。
本发明一些实施例进一步的优点是它能在任何取向(或方位)上提供蒸汽源，对于现有技术装置来说这是不可能的。
附图说明
图1表示本发明的用于控制蒸发源中的有机材料蒸发到基底表面上的设备的横截面图；
图2表示本发明的处于用于控制有机材料蒸发的构形中的上述设备的横截面图；
图3表示本发明的用于控制蒸发源中的有机材料蒸发到基底表面上的另一个设备的横截面图；
图4表示本发明的用于控制蒸发的有机材料从蒸发源沉积到基底表面上的设备的横截面图；
图5表示本发明的用于控制蒸发的有机材料从蒸发源沉积到基底表面上的又一个设备的示意图；
图6表示本发明的用于控制蒸发的有机材料从蒸发源沉积到基底表面上的又一个设备的示意图；
图7a表示本发明的用于控制蒸发的有机材料从蒸发源沉积到基底表面上的处于关闭构形中的又一个设备的横截面图；
图7b表示处于打开构形中的上述设备的横截面图；和
图8表示本发明的用于控制蒸发的有机材料从蒸发源沉积到基底表面上的处于打开构形中的又一个设备的横截面图。
具体实施方式
现在看图1，其表示一个本发明的通过控制蒸发源中的有机材料蒸发到基底表面上来控制蒸发的有机材料沉积到基底表面上的设备的横截面图。设备10是蒸发源，且包括初始体积的有机材料20和用于以受控的方式使有机材料20从第一温度受控区域30前进到第二温度受控区域50的计量装置60。计量装置60例如可以是螺旋螺杠或类似的螺旋结构，这种计量装置和向它们提供一定体积的有机材料的方式先前已经由Long等人在上面引用的共同受让的美国专利申请10/945940中描述过，其披露的内容结合于此作为参考。第一温度受控区域30可以是高热质量的区域，例如很大的基部，并可以包括材料，例如金属和陶瓷，以将有机材料20维持在低于其蒸发温度的所希望的温度。可以根据需要加热或冷却第一温度受控区域30，其包括第一加热装置，第一加热装置可以是任何众所周知的加热装置，例如加热线圈、感应加热器、加热/冷却管等等。为了清楚的原因没有示出第一加热装置。第一温度受控区域30被加热到并维持在有机材料20的蒸发温度以下。
将蒸发温度定义为有机材料20的蒸汽压力足以在基底上有效地形成一层有机材料的最低温度。我们通过有效地这个词所要表达的意思是以实际的制造速度。因为材料的蒸汽压力是关于温度的连续函数，所以在任何非零的绝对温度，材料都具有非零的蒸汽压力。蒸发温度的上述定义对于描述在实际的沉积装置内的各个区域的工作条件和相对温度是有用的。
相关内容是凝结温度的内容。在材料的特定局部压力，材料蒸汽将凝结在一个被保持于可测量温度或可测量温度以下的表面上。该温度被定义为凝结温度，且取决于材料蒸汽的局部压力。
设备10还提供了总管，总管的一部分由总管壁80表示。总管包括一个或多个缝隙，蒸发的有机材料将穿过缝隙用以沉积在基底表面上。Long等人在上面引用的共同受让的美国专利申请10/805847中论述了合适总管的例子，其披露的内容结合于此作为参考。总管也可以由单缝隙的壁被加热的结构构成，该结构与一般被称为点源的类型相似。
第二温度受控区域50是从第一温度受控区域30的端部到第二加热装置40的区域。第二加热装置40可以是具有非常低的热质量的加热部件，如由有机材料20看到的。这种加热部件包括渗透性加热部件，如金属网筛和包括细线的网状多孔结构，并可以通过感应、射频(RF)能量或通过沿其长度导入电流来加热。第二加热装置40在第二温度受控区域50中将有机材料20加热到其蒸发温度以上，使得被加热的有机材料的蒸汽压力足以在基底上有效地形成一个层，且与渗透性加热部件相邻的有机材料蒸发并被释放到总管中。以预定的受控速度对达到第二温度受控区域50的有机材料20进行计量，以便通过热量使有机材料20以受控速度蒸发，且蒸发的有机材料穿过渗透性加热部件，即第二加热装置40，进入总管中并通过总管缝隙出去。在本实施例中，第二加热装置40表示为处于总管之内，但对于第二加热装置40靠近总管的实施例而言，第二加热装置40可以在总管之外，只要第二加热装置40和总管之间的连接部的体积相对于总管的内部体积小。对于加热装置远离总管的实施例而言，连接部的体积不重要，只要连接部被维持在蒸发的有机材料的凝结温度以上。
实际上，可以通过控制有机材料20的计量，或者通过控制在第二温度受控区域50施加于有机材料20的温度、或者同时通过上面两种方式来控制有机材料20的蒸发。用于控制第二温度受控区域50的温度的控制器减小电势从而向第二加热装置40施加一电流，并使第二加热装置40和有机材料20分开，所述电流减小施加于第二加热装置40的射频能量。为了使第二加热装置40和有机材料20分开，提供一种机械结构用来使第二加热装置40移动远离有机材料20，并使向第二加热装置40给送有机材料20的计量装置倒退。在第一状态(或条件下)，有机材料20的温度维持在需要在基底上有效地形成一个层的温度以下，即维持在蒸发温度以下。在第二状态(或条件下)，将与第二加热装置40相邻的占有机材料20的初始体积中一个小体积百分数的材料(即，第一温度受控区域30和第二加热装置40之间的部分)加热到蒸发温度以上，使得被加热的有机材料的蒸汽压力足以在位于总管缝隙附近的基底上有效地形成一个层。当第二加热装置40如上所述地加热时，图1处于第二状态。因而，所有有机材料都被容纳在单个源中，而在任何时候都仅仅只是占有机材料的初始体积中一个小体积百分数(小于10％)的有机材料被加热到蒸发温度，这减小了材料降解的可能性。
为了迅速减少有机材料20的蒸发，使设备10进入第一状态，这能通过减少来自第二加热装置40的热量(例如，通过减小施加于它的电势以便减小通过它的电流)，或者通过将第二加热装置40与有机材料20分开，或者同时通过上面两种方式来实现。图2表示上述设备10的横截面图，其中加热装置40已经移离开有机材料20，使得设备10处于第一状态，且有机材料没有蒸发。作为选择，加热装置40可以是静止的，且例如可以通过使计量装置倒退来使得有机材料20移离开加热装置。这能在不到5分钟的时间内将蒸发速度从大于最大速度的90％改变成小于最大速度的10％，并能实现不到3秒的时间。人们例如也能通过冷却第一温度受控区域30来冷却有机材料20。人们能用这些技术的任意组合来迅速减小有机材料20的蒸发速度。
通过本发明的几个特征实现迅速减小蒸发速度的能力，这些特征提供一秒左右的蒸发过程的热时间常数。加热装置40是薄的，因此加热装置40具有与有机材料20接触的低的热质量。计量装置60给送呈薄圆筒形状的有机材料20，所以有机材料20在第二温度受控区域50中具有小的横截面积，但与第一温度受控区域30接触的面积大得多，该第一温度受控区域30能充当散热器。
现在看图3，其表示本发明的用于控制蒸发源中的有机材料蒸发到基底表面上的另一个设备的横截面图，表示向有机材料20施加热量的备选方式。将聚焦辐射线70应用于有机材料20的暴露表面上，且聚焦辐射线70在设备10的第二状态将占有机材料20的初始体积的一个小体积百分数的有机材料加热到蒸发。因此，所有有机材料都被容纳在单个源中，而在任何时候都仅仅只是占有机材料的初始体积中的一个小体积百分数(小于10％)的有机材料被加热到蒸发温度。这减小了材料降解的可能性。可以通过微波装置、红外线装置等等施加辐射线70。在第一状态，关掉辐射线70。能在一转眼的工夫关掉或打开辐射线70，从而在大约几秒内停止或开始有机材料20的蒸发。因而通过迅速控制蒸发源中的有机材料20的蒸发，该方法能迅速控制蒸发的有机材料向基底表面上的施加。
现在看图4，其表示本发明的用于控制蒸发的有机材料从蒸发源沉积到基底表面上的设备的横截面图。设备100是蒸发源，其包括用于容纳一些蒸发的有机材料的总管110。总管110包括一个或多个缝隙150，蒸发的有机材料穿过缝隙150用以沉积在基底160的表面上。基底160能沿方向170移动以便顺序地覆盖整个基底表面。设备100还包括有机材料120和加热装置130，例如辐射加热器，以将有机材料120的一部分加热到其蒸发温度以上。尽管设备100被表示为带有一定装料量的有机材料120，但例如通过螺旋结构和渗透性加热部件，能改为将它构造成计量进入总管110中的有机材料并加热计量的材料，如在本发明的其它实施例中所示的。因此，所有有机材料都容纳在单个源中，而在任何时候都仅仅只是占有机材料的初始体积中的一个小体积百分数(小于10％)的有机材料被加热到蒸发温度。这减小了材料降解的可能性。
在蒸发的有机材料的流动路径中，设备100还设有位于总管110中的中空件140。中空件140是与加热装置130无关地工作的结构，且在第一状态生效用以限制蒸发的有机材料穿过缝隙150，和在第二状态生效用以帮助有机材料穿过缝隙150。中空件140的外表面是温度控制表面，我们通过温度控制表面这个词所要表达的意思是能通过温度控制材料(例如，致冷流体，如含氯氟烃)控制中空件140的外表面的温度从而控制其临近环境，能通过用于输送这种温度控制材料的结构(例如，泵或压缩机)将温度控制材料在受控温度下输送通过中空件140内部，以便从中空件140吸热或向中空件140传热。在第一状态，中空件140被冷却以便使蒸发的有机材料沉积在中空件140的该表面上而不沉积在基底160的表面上。在这些条件下，有机材料不会逸出缝隙150，且因此不会沉积在基底160的表面上。在第二状态，将中空件140保持在与总管110内部容积近似相同的温度，且中空件140是生效的以便最低限度地影响蒸发的有机材料向缝隙150的流动，从而最低限度地影响蒸发的有机材料向基底160的表面的流动。当中空件140在其第一状态生效时，可以通过减小来自加热装置130的热量来实现额外控制，并且当中空件140在其第二状态生效时，增加来自加热装置130的热量。
现在看图5，其表示本发明的用于控制蒸发的有机材料从蒸发源沉积到基底表面上的另一个设备的示意图。向设备200中提供一些有机材料，设备200是蒸发源。能通过计量装置230如已经描述的螺旋结构提供有机材料。将会理解，在其它实施例中，也可以将有机材料设在装料舱中，在给定的时间仅仅将有机材料的一部分加热到蒸发温度，如上所述，或者能从远离蒸发源的加热装置提供蒸发的有机材料。在后者的情况下，将蒸发源和加热装置之间的连接部维持在蒸发的有机材料的凝结温度以上。在本实施例中，例如通过利用螺旋结构使有机材料移动到渗透性加热部件，将来自加热装置240的热量施加到有机材料上。因而，所有有机材料都容纳在单个源中，而在任何时候都仅仅只是占有机材料的初始体积中的一个小体积百分数(小于10％)的有机材料被加热到蒸发温度。这减小了材料降解的可能性。通过加热装置240使有机材料蒸发到总管210中，从而有机材料从缝隙220出去，沉积在位置靠近缝隙220的基底160的表面上，缝隙220在总管210的外侧上。设备200构造成使得总管210中的有机物蒸汽的传导迅速而穿过缝隙220的有机物蒸汽的传导较慢。流动路径260和阀250代表能靠近或远离总管210的结构，其与加热装置240无关地工作，且在第一状态生效用以限制蒸发的有机材料穿过缝隙220，而在第二状态生效用以帮助有机材料穿过缝隙220。通过打开阀250，蒸发的有机材料的流动可以迅速地从总管210转移到第一流动路径260。在第一状态，通过打开阀250打开第一流动路径260使得蒸发的有机材料不会沉积在基底160的表面上。在第二状态，关闭阀250以便允许有机材料沉积在基底160上。能迅速地开始和停止蒸发的有机材料在基底160表面上的沉积。
现在看图6，其表示本发明的用于控制蒸发的有机材料从蒸发源沉积到基底表面上的另一个设备的示意图。向设备270中提供一些有机材料，设备270是蒸发源。设备270包括总管210，总管210带有一个或多个缝隙220、用于将靠近或远离总管的有机材料加热到有机材料的蒸发温度以上的装置、贮存器310、用于确定将贮存器310连接到总管210的流动路径290的结构，而另一个构件将流动路径290连接到贮存器310，使得能减小总管210中蒸发的有机材料的压力。将更详细地描述这些。可以通过计量装置230提供有机材料，如已经描述的螺旋结构。将会理解，也可以将有机材料设在装料舱中，在给定的时间仅仅将有机材料的一部分加热到蒸发温度，如上所述。例如通过利用螺旋结构使有机材料移动到渗透性加热部件，将来自加热装置240的热量施加到有机材料上。因而，所有有机材料都容纳在单个源中，而在任何时候都仅仅只是占有机材料的初始体积中的一个小体积百分数(小于10％)的有机材料被加热到蒸发温度。这减小了材料降解的可能性。通过加热装置240使有机材料蒸发到总管210中，从而有机材料从缝隙220出去，沉积在位置靠近缝隙220的基底160的表面上，缝隙220在总管210的外侧上。设备270构造成使得总管210中的有机物蒸汽的传导迅速而穿过缝隙220的有机物蒸汽的传导较慢。流动路径290、阀295、贮存器310、惰性气体入口280和阀285代表与加热装置240无关地工作的结构，且在第一状态生效用以限制蒸发的有机材料穿过缝隙220，而在第二状态生效用以帮助有机材料穿过缝隙220。第一流动路径290设置成与总管210相连。贮存器310设置成可与第一流动路径290相连，并且例如通过使贮存器310的温度低于转移的有机材料的凝结温度，贮存器310能用来存储从总管210转移的蒸发有机材料。
设备270还包括用于向总管210提供惰性气体供给物如氮气的惰性气体入口280和阀285。通过打开阀295，蒸发的有机材料的流动能迅速地从总管210转移到第一流动路径290。在第一状态，通过打开阀295打开第一流动路径290，而通过打开阀285将惰性气体供给物通过惰性气体入口280供给到总管210，以便将蒸发的有机材料输送到贮存器310。这能从总管210内部迅速地清扫蒸发的有机材料。在第二状态，关闭阀285和295，关闭通向贮存器310的第一流动路径290，以便允许有机材料沉积在基底160上。能迅速地开始和停止蒸发的有机材料在基底160表面上的沉积。本设备的一个优点是它不必关掉热源240来停止有机材料向外部基底的流动，因而，当人们准备重新开始涂覆外部基底时，他们可以仅仅关闭阀285和295并用有机材料蒸汽迅速地重新填充总管210。
现在看图7a和7b，其表示本发明的用于控制蒸发的有机材料从蒸发源沉积到基底表面上的设备的横截面图。设备300是蒸发源，其包括用于容纳一些蒸发的有机材料的总管110。总管110包括一个或多个缝隙150，蒸发的有机材料穿过缝隙150用以沉积在基底160的表面上。基底160能沿方向170移动以便顺序涂覆基底160的整个表面。设备300还包括有机材料120和加热装置130，例如辐射加热器，以将有机材料120的一部分加热到其蒸发温度以上。尽管设备300被表示为带有一定装料量的有机材料120，但例如通过螺旋结构和渗透性加热部件，能将它构造成计量进入总管110中的有机材料并加热计量的材料，如在本发明其它实施例中所示的。因而，所有有机材料都容纳在单个源中，而在任何时候都仅仅只是占有机材料的初始体积中的一个小体积百分数(小于10％)的有机材料被加热到蒸发温度。这减小了材料降解的可能性。
蒸发设备300还包括靠近总管的可移动部件330。可移动部件330是与加热装置130无关地工作的结构，且在第一状态生效用以限制蒸发的有机材料穿过缝隙150，和在第二状态生效用以帮助有机材料穿过缝隙150。在图7a中所示的第一位置中，部件330限制蒸发的有机材料流过缝隙150。在这些条件下，蒸发的有机材料不会逸出缝隙150，因而不会沉积在基底160的表面上。在图7b中所示的第二位置中，当希望有机材料涂覆基底310时，可移动部件330允许蒸发的有机材料流过缝隙150。当可移动部件330在其第一状态生效时，可以通过减小来自加热装置130的热量来实现额外控制，并且当可移动部件330在其第二状态生效时，增加来自加热装置130的热量。
现在看图8，其表示本发明的用于控制蒸发的有机材料从蒸发源沉积到基底表面上的另一个设备的横截面图。除了在总管110中包括内部可移动部件340之外，设备350是与上面的设备300相似的蒸发源。可以通过总管110内部的机构或通过部分地位于总管110之外的挡板操纵器使可移动部件340移动。可以使可移动部件340移动到一个位置中，在该位置，可移动部件340阻挡缝隙150，从而阻止有机材料流过缝隙。
除单个可移动部件之外，人们也可以在微型机电系统(MEMS)中使用多个可移动部件，其中每个单独的缝隙150具有其本身的可移动部件以限制蒸发的有机材料的流动。这种MEMS系统可以包括活塞、柱塞、双金属带等等。
应当理解，如这些实施例中所示的可移动部件不同于在现有技术中实施的关闭器的用途。用来防止基底的涂覆的关闭器是用来提供一阻碍件以阻止蒸发的有机材料向基底的流动，然而，有机材料的蒸发依旧未减少，材料蒸汽继续离开源区域(即，流出)并沉积在关闭器和未被关闭器保护的其它表面上。在本发明中，可移动部件阻挡住缝隙，蒸发的有机材料通过该缝隙被释放以沉积在基底上，从而减少材料从源区域的流出率，同时维持其中的工作压力。
零件目录
10 设备
20 有机材料
30 第一温度受控区域
40 加热装置
50 第二温度受控区域
60 计量装置
70 辐射线
80 总管壁
100 设备
110 总管
120 有机材料
130 热装置
140 中空件
150 缝隙
160 基底
170 方向
200 设备
210 总管
220 缝隙
230 计量装置
240 加热装置
250 阀
260 流动路径
270 设备
280 惰性气体入口
285 阀
290 流动路径
295 阀
300 设备
310 贮存器
330 部件
340 部件
350 设备
Claims (8)
1.一种用于控制蒸发的有机材料在基底表面上的沉积的方法，所述方法包括：
a)提供具有至少一个缝隙的总管，蒸发的有机材料穿过所述缝隙用以沉积在所述基底表面上；
b)提供一定体积的有机材料，并将所述有机材料维持在具有第一温度的第一温度受控区域，使得其蒸汽压力低于在所述基底上有效地蒸发所述有机材料并形成一层所需要的蒸汽压力；和
c)提供可转动的螺旋结构并通过使用所述螺旋结构从所述第一温度受控区域到具有第二温度的第二温度受控区域计量所述有机材料，其中，所述第二温度是使得所述有机材料的蒸汽压力足够有效地蒸发被计量的有机材料，所述被计量的有机材料随即以受控的沉积速度在所述基底表面上形成一层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其还提供加热装置，和其中在第一温度受控区域期间使所述加热装置与所述有机材料分开，或减小施加到所述加热装置的电势，或上述两者同时进行。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，把占有机材料的初始体积的一定体积百分数的有机材料加热包括对所述有机材料的暴露表面施加辐射线。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括通过在所述第二温度受控区域中提供渗透性加热部件和用加热的所述渗透性加热部件蒸发所述渗透性加热部件附近的有机材料来加热占初始体积的一定体积百分数的有机材料，使得所述蒸发的有机材料穿过所述渗透性加热部件并进入所述总管和通过所述总管缝隙出去。
5.一种用于控制蒸发源中的有机材料蒸发到基底表面上的设备，所述设备包括：
a)第一加热装置，用于加热第一温度受控区域中的有机材料直到所述有机材料的温度低于所述有机材料的蒸发温度为止；
b)第二加热装置，用于在第二温度受控区域中将所述有机材料加热到所述蒸发温度以上；
c)用于计量从所述第一温度受控区域到所述第二温度受控区域的有机材料的可转动的螺旋结构，籍此所述有机材料蒸发并形成在所述基底表面上；和
d)用于控制施加在所述第二温度受控区域的温度的装置。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述温度控制装置包括用于使所述第二加热装置与所述有机材料分开的装置，或用于减少由所述第二加热装置提供的施加到所述有机材料的热量的装置，或上述两个装置。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二加热装置包括渗透性加热部件。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二加热装置包括用于在所述第二温度受控区域中对所述有机材料的表面施加辐射线的装置。
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