CN101946562A - 蒸气产生装置及蒸镀装置 - Google Patents

Abstract

形成膜质良好的有机薄膜。本发明的蒸气产生装置(20)具有蒸发室(21)、吐出头(35)、箱(31)。蒸镀材料(39)为液状，容纳在箱(31)中，从箱(31)将蒸镀材料(39)向吐出头(35)供给。吐出头(35)将供给至内部的蒸镀材料(39)从吐出口(38)吐出，配置在蒸发室(21)内部的加热部件(25)。吐出头(35)正确地供给必要量的蒸镀材料(39)。由于仅加热必要量的蒸镀材料(39)，因而蒸镀材料(39)不劣化，形成膜质良好的有机薄膜。

Description

蒸气产生装置及蒸镀装置

技术领域

本发明涉及蒸气产生装置及使用该蒸气产生装置的蒸镀装置。

背景技术

有机电致发光(EL)元件是近年来最受注目的显示远件之一，具有高亮度且响应速度快的优异特性。有机电致发光元件在玻璃基板上配置有以红、绿、蓝三种不同的颜色来发色的发光区域。发光区域是阳极电极膜、空穴注入层、空穴输送层、发光层、电子输送层、电子注入层及阴极电极膜以此顺序层叠，通过在发光层中添加的发色剂，发出红、绿或蓝的颜色。

空穴输送层、发光层、电子输送层等一般由有机材料构成，在这样的有机材料的膜的成膜中，广泛地使用蒸镀装置。

图4的符号203是现有技术的蒸镀装置，在真空槽211的内部配置有蒸镀容器212。蒸镀容器212具有容器本体221，该容器本体221的上部由形成有一个乃至多个放出口224的盖部222堵塞。

蒸镀容器212的内部，配置有粉体的有机蒸镀材料200。在蒸镀容器212的侧面和底面，配置有加热器223，如果对真空槽211内进行真空排气且加热器223发热，则蒸镀容器212升温，蒸镀容器212内的有机蒸镀材料200被加热。

如果将有机蒸镀材料200加热到蒸发温度以上的温度，则在蒸镀容器212内充满着有机材料蒸气，从放出口224放出到真空槽211内。

在放出口224的上方配置有保持器210，如果将基板205保持在保持器210上，那么，从放出口224放出的有机材料蒸气到达基板205表面，形成空穴注入层或空穴输送层或发光层等的有机薄膜。如果一边放出有机材料蒸气，一边使基板205一片一片地通过放出口224上，那么，能够在多片基板205上逐次形成有机薄膜。

但是，为了在多片基板205上进行成膜，必须将大量的有机材料配置在蒸镀容器212内。在实际的生产现场，由于一边将有机材料加热到250℃～450℃，一边连续120小时以上地进行成膜处理，因而蒸镀容器212内的有机蒸镀材料200长时间暴露于高温，或者与蒸镀容器212中的水分发生反应而变质，或者因加热而进行分解。结果，与初始状态相比，有机蒸镀材料200劣化，有机薄膜的膜质变差。

专利文件1：日本特开平10-140334号公报

专利文件2：日本特开2006-307239号公报

专利文件3：日本特开2007-70687号公报

发明内容

本发明用于解决上述问题，其目的是形成膜质良好的薄膜。

为了解决上述问题，本发明是一种蒸气产生装置，具有蒸发室和将蒸镀材料供给至上述蒸发室内的供给装置，上述供给装置具有配置有液状的蒸镀材料的箱和连接至上述箱的吐出头，在上述吐出头设有吐出口，从上述箱将上述蒸镀材料供给至上述吐出头，并从上述吐出口将上述蒸镀材料向上述蒸发室内部空间吐出。

本发明是一种蒸气产生装置，其构造成具有配置在上述蒸发室的内部的加热部件和将上述加热部件加热的加热机构，从上述吐出口吐出的上述蒸镀材料配置在上述加热部件上。

本发明是一种蒸镀装置，其具有上述蒸气产生装置、与上述蒸发室相连接并被供给有在上述蒸发室内产生的蒸气的放出装置以及从上述放出装置将上述蒸气放出至内部空间的真空槽。

能够正确地使必要量的蒸镀材料蒸发。蒸镀材料不会因长时间加热而劣化，得到膜质良好的薄膜。

附图说明

图1是用于说明有机电致发光元件的制造装置的一个示例的平面图。

图2是用于说明本发明的蒸镀装置的一个示例的模式剖面图。

图3是用于说明本发明的蒸气产生装置的剖面图。

图4是用于说明现有技术的蒸镀装置的剖面图。

符号说明

10b蒸镀装置

11成膜槽(真空槽)

20蒸气产生装置

21蒸发室

25加热部件

30供给装置

31箱

35吐出头

39蒸镀材料

50放出装置

具体实施方式

图1的符号1表示用于制造有机电致发光元件的本发明的制造装置的一个示例。制造装置1具有搬送室2、一个或多个蒸镀装置10a～10c、溅射室7、搬入搬出室3a和3b、处理室6和8。各蒸镀装置10a～10c、溅射室7、搬入搬出室3a和3b、处理室6和8分别连接至搬送室2。

在搬送室2、各蒸镀装置10a～10c、溅射室7、搬入搬出室3a和3b、各处理室6和8连接有真空排气系统9。通过真空排气系统9，在搬送室2内部、蒸镀装置10a～10c的内部、处理室6和8内部、溅射室7内部、搬入室3a内部、搬出室3b内部形成真空氛围。

在搬送室2的内部，配置有搬送机械手5，基板在真空氛围中由搬送机械手5搬送，在处理室6和8内部被进行加热和清洗等的处理，在溅射室7，将透明导电膜(下部电极)形成在基板表面上，在蒸镀装置10a～10c，形成电子注入层、电子输送层、发光层、空穴输送层、空穴注入层等的有机薄膜，在溅射室7内部，将上部电极形成在有机薄膜上，从而得到有机电致发光元件。从搬出室3b将所得到的有机电致发光元件搬出到外部。

此外，也可以在搬入该制造装置1之前，利用其他制造装置预先在基板表面形成下部电极，如果有必要的话，那么，将该下部电极成形为指定形状的图案，再搬入上述制造装置1，依照所记载的顺序在下部电极上形成有机薄膜和上部电极，制造有机电致发光元件。

接下来，对于用于电子注入层、电子输送层、发光层、空穴输送层、空穴注入层等的有机薄膜的成膜的蒸镀装置进行说明。

在图1的蒸镀装置10a～10c之中，至少1台由本发明的蒸镀装置10b构成。图2是本发明的蒸镀装置10b的模式剖面图，蒸镀装置10b具有由真空槽形成的成膜槽11、放出装置50、一个或两个以上的蒸气产生装置20。

放出装置50的至少一部分配置在成膜槽11内部，在放出装置50的配置于成膜槽11内部的部分，形成有一个或多个放出口55。成膜槽11的内部空间和放出装置50的内部空间经由放出口55而相互连接。

配管71的一端连接于各蒸气产生装置20，配管71的另一端连接于放出装置50。在各配管71的一端和另一端之间，设有切换装置70。

如果使切换装置70成为开状态，则蒸气产生装置20与放出装置50连接，如果使切换装置70成为关状态，则蒸气产生装置20与放出装置50隔离。在蒸气产生装置20为多个的情况下，切换装置70能够个别地切换成开状态和关状态，能够个别地将各蒸气产生装置20与放出装置50连接或隔离。

图3是蒸气产生装置20的剖面图。蒸气产生装置20具有供给装置30、蒸发室21、加热部件25、加热机构48。加热部件25配置在蒸发室21的内部。加热机构48安装于蒸发室21和加热部件25的任一方或两方，如果从电源47对加热机构48通电，则热辐射和热传导使得未安装加热机构48的部件也升温，蒸发室21和加热部件25的两方均被加热。

供给装置30具有吐出头35、箱31、吐出室41。

在蒸发室21的顶板和吐出室41的底壁分别形成有开口。吐出室41以底壁的开口与蒸发室21的顶板的开口气密地连通的方式安装于蒸发室21。

吐出头35具有一个或两个以上的吐出口38。吐出头35以吐出口38经由上述连通的开口而与加热部件25的表面相对的方式配置在吐出室41的内部。在吐出室41和蒸发室21之间，配置有隔热部件，热难以向吐出头35传导，在加热蒸发室21和加热部件25时，吐出头35也不会成为如同该蒸发室21和该加热部件25那样的高温。

箱31配置在吐出室41的外部。图3显示了在箱31收容液状的蒸镀材料39的状态。供给管32的一端连接至箱31，供给管32的另一端连接至吐出头35。在供给管32的一端和另一端之间，设有阀33。

如果开启阀33，则箱31的内部空间与吐出头35的内部空间连接，箱31内的蒸镀材料39向吐出头35移动。反之，如果关闭阀33，则箱31的内部空间与吐出头35的内部空间隔离，箱31内的蒸镀材料39不向吐出头35移动。

在吐出头35安装有压力产生装置36，压力产生装置36与控制装置37连接。如果从控制装置37对压力产生装置36施加驱动该压力产生装置36的驱动电压，则压力产生装置36对吐出头35的内部的蒸镀材料39施加压力，将吐出头35的内部的蒸镀材料39从吐出口38挤出，使其成为液滴而被吐出。

在未对压力产生装置36施加驱动电压的情况下，蒸镀材料39不从吐出口38漏出，而是保持在吐出头35内。

如上所述，由于各吐出口38与加热部件25的表面相对，因而从吐出口38吐出的蒸镀材料39的液滴着陆于加热部件25的表面。此时，如果将加热部件25加热至蒸镀材料39的蒸发温度以上，那么，所着陆的蒸镀材料39蒸发，产生蒸气。

配管71与蒸气产生装置20中的蒸发室21连接。如果预先使切换装置70成为开状态，则蒸发室21的内部空间与放出装置50的内部空间连接，在蒸发室21中产生的蒸气向放出装置50移动，再从放出口55被放出至成膜槽11内部。

接下来，对于使用该蒸镀装置10b来形成有机薄膜的工序进行说明。

使在发光性有机材料等的主成分(基质)中添加了着色剂等的添加剂(掺杂剂)的有机材料溶解或扩散在溶剂中，准备液状的蒸镀材料39。将该蒸镀材料39收容在箱31中。

至少在成膜槽11和箱31分别连接有真空排气系统9。关闭箱31和吐出头35之间的阀33，在吐出头35成为空的状态下，对箱31的比蒸镀材料39的液面更上方的空间进行真空排气，对成膜槽11的内部进行真空排气，在箱31内部的比蒸镀材料39液面更上方的空间、成膜槽11内部、蒸发室21内部、从蒸发室21至放出口55的蒸气的移动路径(在此，为放出装置50、切换装置70、配管71)的内部，形成指定压力(例如10⁵Pa)的真空氛围。

一边维持上述真空氛围，一边通过加热机构48而对加热部件25、蒸发室21、蒸气的移动路径进行加热，在上述真空氛围下，成为蒸镀材料39的各种成分(有机材料、溶剂)能够蒸发的加热温度(250℃以上400℃以下)。

在一边维持该加热温度，一边将真空排气系统9直接与蒸发室21连接的情况下，关闭该真空排气系统9和蒸发室21之间的阀29，将蒸发室21与放出装置50连接之后，将蒸镀材料39吐出至加热部件25。

在蒸发室21的内部，分别产生作为蒸镀材料39的构成成分的有机材料和溶剂的蒸气。由于将蒸发室21和蒸气的移动路径维持在上述加热温度，因而在蒸发室21中产生的蒸气不在途中析出，而是从放出口55被放出。

在成膜槽11的内部，配置有保持器15。在维持真空氛围的状态下，将基板81搬入成膜槽11内部，至少到开始从放出口55放出蒸气为止，预先将基板81保持在保持器15上，并使表面与放出装置50的放出口55相对。从放出口55放出的有机材料的蒸气和溶剂的蒸气到达基板81表面。

用于蒸镀材料39的溶剂以分子量小于有机材料的酒精为主成分，溶剂的蒸气压大于有机材料的蒸气压。

将基板81的表面的温度和成膜槽11内部的真空氛围设定成，即使有机材料在基板81的表面析出，溶剂的蒸气也不析出，溶剂不在基板81的表面析出，被真空排气系统9排出，有机材料的薄膜(有机薄膜)在基板81的表面上成长。

将成膜结束的基板81从保持器15取下，将新的基板81搬入成膜槽11并安装在保持器15(基板81的更换)。在更换基板81之后，如果将蒸镀材料39吐出至加热部件25，那么，也能够在新的基板81上形成有机薄膜。如果反复进行基板81的更换和有机薄膜的成膜，那么，能够在多片基板81上连续地形成有机薄膜。

也可以在成膜结束至下一次成膜开始之间，通过真空排气系统9对蒸发室21的内部进行真空排气，除去残留蒸气。

在多个蒸气产生装置20与放出装置50连接的情况下，如果将不同的蒸镀材料39分别收容在蒸气产生装置20中，那么，能够在基板81的表面上形成2种以上的不同的有机薄膜。具体而言，在形成一种有机薄膜后，不更换基板81，而是在保持于保持器15上的状态下，将成膜结束的蒸发室21与放出装置50隔离，将其他蒸气产生装置20的蒸发室21与放出装置50连接，通过该蒸发室21来产生不同的蒸镀材料的蒸气。

例如，在形成3种颜色以上的不同的颜色的有机薄膜(着色层)的情况下，在基板81和放出装置50之间配置掩模，如果在从1种颜色的着色层的成膜结束至下一个着色层的成膜开始的期间，改变掩模和基板81的相对的位置关系，那么，在基板81的表面上的不同区域形成各色的着色层。

如果对上部电极和下部电极的任一方或两方进行图案成形，使得能够对各着色层个别地施加电压，那么，通过对所选择的位置的所选择的颜色的着色层施加电压并使其发光，从而能够全彩地显示图像和文字。

另外，如果不使用掩模或者不改变掩模和基板81的位置关系，那么，各色的着色层层叠在相同位置，得到白光用的有机电致发光元件。

压力产生装置36没有特别的限定，例如为压电元件(piezoelectric element)或加热器。

在压力产生装置36为压电元件的情况下，如果施加驱动电压，则压电元件变形，挤出蒸镀材料39(压电方式)。

在压力产生装置36为加热器的情况下，如果施加驱动电压，则加热器升温，吐出头35内的蒸镀材料39被加热而产生气泡，该气泡将蒸镀材料39挤出(加热方式)。

压力产生装置36分别配置在各吐出口38的附近。控制装置37能够个别地对压力产生装置36施加电压。从各吐出口38一次吐出的蒸镀材料39的量为少量，由于能够选择多个之中的一个或两个以上的吐出口38而吐出，因而容易控制蒸镀材料39配置在加热部件25上的量。

如果将箱31的高度设定为吐出头35内的蒸镀材料39不因重力而从吐出口38洒落的高度，那么，在不对压力产生装置36施加驱动电压的状态下，蒸镀材料39不从吐出口38漏出。

即使加热蒸发室21和加热部件25，吐出头35也不成为高温，而是维持在低于加热温度(低于240℃)，在吐出头35内部，蒸镀材料39不蒸发。所以，吐出头35内的蒸镀材料39不变质，而且，由于弯液面(meniscus)不紊乱，因而不引起吐出头35的吐出不良。

如果在吐出室41设置隔热部件57和冷却机构49的任一方或两方，那么，吐出头35更难以被加热。隔热部件57例如由陶瓷等的隔热材料形成，配置在吐出室41和蒸发室21之间，防止来自蒸发室21的热传导。

此外，箱31在蒸发室21的外部远离蒸发室21而配置，因而不被加热，箱31内的蒸镀材料39不劣化。

在预先决定应当成膜的有机薄膜的膜厚的情况下，在实际的成膜工序之前，进行在与实际的成膜工序相同的条件下成膜而求出蒸镀材料39的量和膜厚的关系的预备实验，从所求出的关系求出设定的膜厚的成膜所需要的蒸镀材料39的必要量。

已知从吐出口38一次吐出的蒸镀材料39的吐出量。选择吐出的吐出口38，从所选择的吐出口38的数量和一次的吐出量，对于每个所选择的各吐出口38求出吐出量的合计成为必要量的吐出次数。

决定一层有机薄膜的成膜所需要的成膜时间。使所选择的各吐出口38的、从吐出开始至经过成膜时间为止的吐出次数为预先求出的次数。经过成膜时间，完成预先求出的吐出次数之后，停止吐出。吐出至加热部件25的蒸镀材料39的合计由于成为设定的膜厚的成膜所需要的必要量，因而在基板81的表面上成长的有机薄膜成为设定的膜厚。

如果将各吐出口38的吐出次数设定为多次，并将必要量的蒸镀材料39分成多次供给，那么，由于不对加热部件25一次性地供给大量的蒸镀材料39，因而蒸镀材料39在加热部件25上不飞散。另外，如果将各吐出口38的吐出间隔设定成使成膜速度一定的间隔，那么，与成膜速度变动的情况相比，有机薄膜的膜厚分布和膜质良好。

加热部件25的加热方法并没有特别的限定。例如，也能够由高电阻的导电材料构成加热部件25，在蒸发室21的内部形成电磁场，对加热部件25进行感应加热。

而且，也可以在蒸发室21设置激光可透过的窗，经由该窗，从外部的激光产生装置将激光照射至加热部件25的表面，将加热部件25加热。

如果将加热部件25的与吐出口38相对的表面(载置面)从水平面倾斜，那么，着陆在载置面上的液滴在载置面扩散，因而蒸镀材料39在短时间内蒸发。

如果将从载置面的液滴的着陆位置至下端为止的距离设定成，在将加热部件25加热到加热温度时，着陆的液滴在到达下端之前全部蒸发，那么，蒸镀材料39不从加热部件25洒落，而是蒸发。

加热部件25的构成材料并没有特别的限定，优选为金属、合金、无机物等的热传导率高的材料。其中，碳化硅(SiC)在热传导率和机械强度的两方面均优异，因而尤其优选。

蒸气产生装置20的设置位置并没有特别的限定，也可以将蒸气产生装置20的一部分或全部与放出装置50相同地设置在真空槽11内部。

虽然也可以使蒸发室21和成膜槽一体化而将基板81配置在蒸发室21内进行成膜，但是，与成膜槽11和蒸发室21分离的情况相比，成膜槽11大型化。所以，优选如图2所示，将成膜槽11和蒸发室21分离，将在蒸发室21中产生的蒸气引导至放出装置50之后，再放出到成膜槽11内。

预先将气体供给系统连接至蒸发室21，一边供给惰性气体(Ar、Ne、Xe等)，一边产生蒸气，那么，蒸气被惰性气体挤压，因而蒸气的移动效率上升。

用于蒸镀材料39的溶剂并没有特别的限定，但是，为了减少有机薄膜中的溶剂残留量，优选以低级酒精(碳原子数为1以上6以下)为主成分的溶剂。如果不对有机薄膜的膜质产生影响，那么，也能够在蒸镀材料39中添加界面活性剂。

本发明的蒸气产生装置20和蒸镀装置10也能够用于有机电致发光元件的有机薄膜的成膜以外的成膜。

Claims (4)

1.一种蒸气产生装置，具有：

蒸发室；以及

供给装置，将蒸镀材料供给至所述蒸发室内，

其中，所述供给装置具有配置有液状的蒸镀材料的箱和连接至所述箱的吐出头，

在所述吐出头设有吐出口，

从所述箱将所述蒸镀材料供给至所述吐出头，并从所述吐出口将所述蒸镀材料向所述蒸发室内部空间吐出。

2.根据权利要求1所述的蒸气产生装置，其特征在于，所述蒸气产生装置构造成具有配置在所述蒸发室的内部的加热部件和将所述加热部件加热的加热机构，从所述吐出口吐出的所述蒸镀材料配置在所述加热部件上。

3.一种蒸镀装置，具有：

根据权利要求1或2中任一项所述的蒸气产生装置；

与所述蒸发室连接并被供给有在所述蒸发室内产生的蒸气的放出装置；

从所述放出装置将所述蒸气放出至内部空间的真空槽。

4.根据权利要求1所述的蒸气产生装置，其特征在于，所述吐出头具有对所述吐出头的内部的所述蒸镀材料施加压力的压力产生装置，被施加了压力的所述蒸镀材料从所述吐出口被吐出。

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