CN103194724B - 蒸镀遮罩、蒸镀系统及材料的提纯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸镀遮罩，配置于蒸镀源和基板之间，包括：管状的主体部，包括一开口部；部分遮挡所述开口部的遮挡部，用以控制来自蒸镀源的蒸发物质在开口部的辐射角度。本发明还公开了一种蒸镀系统及材料的提纯方法。本发明的蒸镀遮罩，不仅可以控制蒸镀材料的辐射角度，还可以对蒸镀材料进行提纯回收，节约材料。

Description

蒸镀遮罩、蒸镀系统及材料的提纯方法

技术领域

本发明涉及一种蒸镀遮罩，以及应用该遮罩的系统和采用该蒸镀遮罩进行材料提纯的方法。

背景技术

蒸镀工艺被广泛应用于电子器件的生产过程，例如有机电致发光器件（OLED），而在有机电致发光显示器或者OLED照明面板中，各个有机发光单元就是以蒸镀工艺所制成。通常是在一基板上（例如是玻璃）设置由氧化铟锡（indium tin oxide,ITO）等透明电极所构成的阳极，以及铝、镁或钙合金等低功函数的金属电极所构成的阴极，在两个电极之间一次沉积有机功能层和发光层等有机材料；其中，该有机发光层与金属电极均采用蒸镀方法形成。

传统的镀膜设备大多是采用单点蒸镀源技术，其材料利用率仅5%，换言之，100公克的有机发光材料进入使用单点蒸镀源技术的设备后，将只有5公克可真正被应用到AMOLED面板中，而剩下的95%材料则在制程中被浪费掉，对面板厂而言无疑是增加成本。

有鉴于此，有必要提供一种新型的蒸镀遮罩。

发明内容

本发明的目的是提供一种蒸镀遮罩、蒸镀系统及材料的提纯方法，不仅可以控制蒸镀材料的辐射角度，还可以对蒸镀材料进行提纯并二次回收，节约材料。

为了实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种蒸镀遮罩，配置于蒸镀源和基板之间，包括：

管状的主体部，包括一开口部；

部分遮挡所述开口部的遮挡部，用以控制来自蒸镀源的蒸发物质在开口部的辐射角度。

作为本发明的进一步改进，所述的蒸镀遮罩的材料为玻璃、石英、氟化镁或氟化钙。

作为本发明的进一步改进，所述的主体部的截面为环形或矩形。

作为本发明的进一步改进，所述的主体部的侧壁的厚度为1～7mm，所述的主体部的高度为15～50mm。

作为本发明的进一步改进，所述遮挡部的面积为所述开口部面积的1/8到2/5。

作为本发明的进一步改进，所述的遮挡部包括多个遮挡件，所述的多个遮挡件遮挡于所述开口部的不同位置。

作为本发明的进一步改进，所述的遮挡部转动连接于所述主体部。

本发明还提供了一种材料的提纯方法，包括：

（1）将上述的蒸镀遮罩置于蒸镀源和基板之间；

（2）对蒸镀源的材料进行加热，蒸发的物质一部分从开口部辐射至基板上，另一部分沉积在蒸镀遮罩的内壁上；

（3）收集沉积在蒸镀遮罩内壁上的材料。

优选的，在上述的材料提纯方法中，所述蒸镀源材料为有机小分子材料。

本发明还提供一种蒸镀系统，包括：

蒸镀源；

加热器，对蒸镀源进行加热；

上述的蒸镀遮罩，位于所述蒸镀源的上方。

与现有技术相比，本发明至少有以下优点：

（1）蒸镀遮罩采用热膨胀系数与基板相当的材质，利于有机材料刮取，蒸镀遮罩收集的有机材料性能优于蒸镀源的材料，该方法对材料提纯有明显效果，同时该发明也极大提高了材料的利用率；

（2）蒸镀遮罩上方的遮挡部可以控制蒸镀材料的辐射角度；

（3）蒸镀遮罩设置为管状，蒸镀材料除了从开口部辐射至基板的部分外，其他均沉积在管状的侧壁上，收集后可再次利用，避免了蒸镀材料的浪费。管状结构的高度应于腔体大小相对应，保证通过管状结构辐射出去的材料能够有效的覆盖所需要蒸镀的区域内，同时保证非辐射区域外的材料尽可能多的附着在管状结构内壁上。防止过多的材料蒸镀到腔壁上，使得在蒸镀过程中有可能造成污染，同时在高功率蒸镀时，腔壁上的材料也会“放气”从而影响腔体真空度。因此尽可能好的保持腔体的洁净度，能有有利于维护腔体的本底真空度，提高蒸镀质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所述为本发明实施例1中蒸镀系统的结构示意图；

图2所示为实施例1中蒸镀遮罩的俯视图；

图3所示为实施例1中的蒸镀遮罩上设有1个遮挡部的结构示意图；

图4所示为实施例1中的蒸镀遮罩上设有2个遮挡部的结构示意图；

图5所述为本发明实施例2中蒸镀系统的结构示意图；

图6所示为实施例2中蒸镀遮罩的俯视图；

图7所示为实施例2中的蒸镀遮罩上设有1个遮挡部的结构示意图；

图8所示为实施例2中的蒸镀遮罩上设有2个遮挡部的结构示意图；

图9所示为本发明具体实施例中器件1和器件2的电压-电流密度曲线；

图10所示为本发明具体实施例中器件1和器件2的电流密度-亮度曲线；

图11所示为本发明具体实施例中器件1和器件2的亮度-电流效率-功率效率曲线；

图12所示为本发明具体实施例中器件1和器件2的光谱曲线。

具体实施方式

在蒸镀时，利用在蒸镀源之上，设置具有特定形状、材质和规格的蒸镀遮罩，可以有效控制材料蒸发角度，一方面提高蒸镀薄膜均匀性；另一方面通过蒸镀遮罩对于有机材料蒸镀过程中，部分材料会沉积在蒸镀遮罩上，这对于蒸镀材料来说起到二次升华、提纯的作用，回收的材料也可以提高有机材料利用率，节约成本。

通常蒸镀过程是在真空室内，一基板的ITO面作为蒸镀面，而将蒸镀遮罩配置于基本的蒸镀面与蒸发源之间，进行蒸镀时，将蒸发源加热使蒸镀材料蒸发，并经由遮罩上的开口使其附着于基板的蒸镀面。

在蒸镀的过程中，为了在基板上形成均匀的薄膜，除了控制蒸发源到基板的距离，包括水平距离和垂直距离外，还包括蒸发源的蒸镀材料的辐射角度，过大的辐射角度，会造成材料不必要的浪费；辐射角度过小，又会引起薄膜厚度不均等问题。而且由于蒸镀遮罩是配置于较靠近加热的蒸发源处，而且蒸发物质会以较高的温度状态辐射过来，故遮蔽正读物的蒸镀遮罩必须承受该蒸发物质的温度，所以蒸镀遮罩必须具有耐热性及低热变形的特性。

为解决材料利用率过低的问题，本发明采用蒸镀遮罩作为材料收集的媒介，在现有技术的蒸镀遮罩设计上，没有考虑过蒸镀材料的二次升华的作用，蒸镀遮罩的材质也大多不利于材料的沉积和收集。因此，本发明主要从这些问题出发找到解决方案。

为实现上述目的，本发明提供了一种蒸镀遮罩及材料提纯方法，采用玻璃、石英、氟化镁（MgF₂）或氟化钙（CaF₂）等，其热膨胀系数与加热基板相同或在其之下的材料作为蒸镀遮罩。该蒸镀遮罩置于蒸镀源之上，主体为管状结构，该管状结构之上加有相应的遮挡部，遮挡部的目的是控制蒸发源的辐射角度，使辐射角度控制在比蒸镀基板尺寸稍大的范围内，防止有机材料蒸镀到真空腔壁上，造成腔体污染，该管状结构适用于点源或者线源。所述提纯方法为：当蒸镀遮罩至于蒸发源之上时，除出射范围之外的有机材料会沉积于管状结构上，对管壁上的材料进行回收，可以起到提纯和提高材料利用率的作用。因此，该蒸镀遮罩即可以保持腔体相对洁净，在提高材料利用率的同时，对蒸镀材料进行提纯，提高材料纯度。

优选的，所述蒸镀遮罩管状结构的侧壁厚度为1～7mm，高度为15～50mm；蒸镀遮罩管状结构为圆柱形管或矩形管，即截面为圆环形或矩形；遮挡部的面积为蒸镀遮罩开口部面积的1/8到2/5之间，具体遮挡位置可选择一处遮挡或多处遮挡，多处遮挡优选为对称遮挡，即开口部的对称两侧分别设有遮挡部。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例1

参图1所示，蒸镀系统包括蒸镀源11、用于对蒸镀源进行加热的加热器12以及位于蒸镀源11上方的蒸镀遮罩13。

蒸镀源11为有机小分子材料。

蒸镀遮罩13采用玻璃、石英、氟化镁（MgF₂）或氟化钙（CaF₂）等热膨胀系数与加热基板相同或在其之下的材料作为蒸镀遮罩。该蒸镀遮罩13置于蒸镀源之上，主体为管状结构，其截面为圆形，参图2所示。蒸镀遮罩13包括一开口部131。

参图3所示，在其他实施例中，开口部131还遮挡有一个遮挡部132，遮挡部132遮挡了开口部131的部分空间，其用以控制来自蒸镀源的蒸发物质在开口部的辐射角度，遮挡部形状和大小与真空腔体尺寸和玻璃基板大小有关，使辐射角度控制在比蒸镀基板尺寸大2%-5%的范围内。

遮挡部132可以固定于蒸镀遮罩13的主体部（管状侧壁）上，也可以与主体部转动连接，当为转动连接时，可以控制遮挡开口部131的面积，进而可以自由调整辐射的角度。

参图4所示，遮挡部132也可以设置有多个，以在开口部的多个位置进行遮挡，进而起到控制开口部的辐射角度。图4中所示为两个遮挡部，该两个遮挡部对称设于圆环的两侧。易于想到的是，在其他实施例中，遮挡部亦可为大于两个。

该实施例中的蒸镀遮罩13可应用于点源形式的蒸镀源11。

实施例2

参图5所示，蒸镀系统包括蒸镀源21、用于对蒸镀源进行加热的加热器22以及位于蒸镀源21上方的蒸镀遮罩23。

蒸镀源21为有机小分子材料。

蒸镀遮罩23采用玻璃、石英、氟化镁（MgF₂）或氟化钙（CaF₂）等热膨胀系数与加热基板相同或在其之下的材料作为蒸镀遮罩。该蒸镀遮罩23置于蒸镀源之上，主体为管状结构，其截面为矩形，参图6所示。蒸镀遮罩23包括一开口部231。

参图7所示，在其他实施例中，开口部231还遮挡有一个遮挡部232，遮挡部232遮挡了开口部231的部分空间，其用以控制来自蒸镀源的蒸发物质在开口部的辐射角度，遮挡部形状和大小与真空腔体尺寸和玻璃基板大小有关，使辐射角度控制在比蒸镀基板尺寸大2%-5%的范围内。

遮挡部232可以固定于蒸镀遮罩23的主体部（管状侧壁）上，也可以与主体部转动连接，当为转动连接时，可以控制遮挡开口部231的面积，进而可以自由调整辐射的角度。

参图8所示，遮挡部232也可以设置有多个，以在开口部的多个位置进行遮挡，进而起到控制开口部的辐射角度。图8中所示为两个遮挡部，该两个遮挡部对称设于矩形的两侧。易于想到的是，在其他实施例中，遮挡部亦可为大于两个。

该实施例中的蒸镀遮罩23可应用于线源形式的蒸镀源21。

利用上述的蒸镀遮罩进行材料的提纯方法，包括：

（1）将蒸镀遮罩置于蒸镀源和基板之间；

（2）对蒸镀源的材料进行加热，蒸发的物质一部分从开口部辐射至基板上，另一部分沉积在蒸镀遮罩的内壁上；

（3）收集沉积在蒸镀遮罩内壁上的材料。

以下通过具体实验对其效果进行验证：

对ITO玻璃基板分别用丙酮，乙醇和蒸馏水进行超声清洗，再用蒸馏水冲洗一遍并干燥。转移基板至真空热蒸镀腔室中。在ITO基板上分别热升华蒸镀HAT-CN10nm,NPB75nm,Alq₃60nm,Liq2nm;最后热升华蒸镀铝150nm形成阴极。沉积速度对NPB和Alq₃保持在2埃/秒，对HAT-CN和Liq保持在0.5埃/秒，对铝保持在8埃/秒，最后形成器件结构如下：

ITO/HAT-CN(10nm)/NPB(75nm)/Alq₃(60nm)/Liq(2nm)/Al(150nm)

其中，HAT-CN为空穴注入层，NPB为空穴传输层，Alq₃为发光层兼电子传输层，Liq为电子注入层，该器件为绿色荧光器件。本实施例通过对NPB和Alq₃这两个材料使用本发明提纯方法蒸镀后，对两种材料进行收集，并制备成器件2，而提纯前用于蒸镀的NPB和Alq₃制备为器件1。

图9所示为器件1和器件2的电压-电流密度曲线；图10所示为器件1和器件2的电流密度-亮度曲线；图11所示为器件1和器件2的亮度-电流效率-功率效率曲线；图12所示为器件1和器件2的光谱曲线。

图9-12说明收集的材料制备出来的器件性能更加优越，因为收集的材料纯度更高，并且没有出现材料分解的情况，收集到的材料具有较高的纯度和稳定性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种蒸镀遮罩，配置于蒸镀源和基板之间，其特征在于，包括：

管状的主体部，包括一开口部；

部分遮挡所述开口部的遮挡部，所述遮挡部与所述主体部转动连接，所述遮挡部用以控制来自蒸镀源的蒸发物质在开口部的辐射角度；

所述的蒸镀遮罩的材料为玻璃、石英、氟化镁或氟化钙。

2.根据权利要求1所述的蒸镀遮罩，其特征在于：所述的主体部的截面为环形或矩形。

3.根据权利要求2所述的蒸镀遮罩，其特征在于：所述的主体部的侧壁的厚度为1～7mm，所述的主体部的高度为15～50mm。

4.根据权利要求1或2所述的蒸镀遮罩，其特征在于：所述遮挡部的面积为所述开口部面积的1/8到2/5。

5.根据权利要求1所述的蒸镀遮罩，其特征在于：所述的遮挡部包括多个遮挡件，所述的多个遮挡件遮挡于所述开口部的不同位置。

6.一种材料的提纯方法，其特征在于，包括：

(1)将权利要求1至5任一所述的蒸镀遮罩置于蒸镀源和基板之间；

(2)对蒸镀源的材料进行加热，蒸发的物质一部分从开口部辐射至基板上，另一部分沉积在蒸镀遮罩的内壁上；

(3)收集沉积在蒸镀遮罩内壁上的材料。

7.根据权利要求6所述的材料的提纯方法，其特征在于:所述蒸镀源材料为有机小分子材料。

8.一种蒸镀系统，其特征在于，包括：

蒸镀源；

加热器，对蒸镀源进行加热；

权利要求1至5任一所述的蒸镀遮罩，位于所述蒸镀源的上方。