CN103243302B - 挡板机构、薄膜沉积装置及薄膜沉积方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挡板机构及具有该挡板机构的薄膜沉积装置、方法，该挡板机构包括：第一挡板；第一驱动件，用于驱动该第一挡板沿第一方向直线运动，以增加或减小该挡板机构所形成的开孔在该第一方向上的长度；第二挡板；第二驱动件，用于驱动该第二挡板沿第二方向直线运动，以增加或减小该挡板机构所形成的开孔在该第二方向上的长度。本发明能够在同一基板的不同区域沉积不同厚度的材料，可以充分利用基板的有效面积，可以同时进行多组实验组合。

Description

挡板机构、薄膜沉积装置及薄膜沉积方法

技术领域

本发明涉及有机发光二极管显示面板制造领域，尤其涉及一种挡板机构及具有该挡板机构的薄膜沉积装置和该薄膜沉积装置的薄膜沉积方法。

背景技术

近年来，有机发光二极管（OLED）技术越来越受到人们的关注，由于其自发光的原理，其是更易于制作，轻薄、易携带的显示或照明装置。OLED除了具有阳极和阴极外，还具有包含在两电极间的多层有机化合物。该多层有机化合物各自具有不同的功能，有的用来传输电子和空穴，有的用来激发光子。

目前制作OLED的技术路线有很多种，有针对高分子材料的涂布或喷墨打印技术，有针对小分子材料的热蒸镀和激光转印技术。综合对比这些技术路线，各有优缺点，但是目前业内普遍采用并且真正实现量产的技术是热蒸镀技术。通常的薄膜沉积装置如图1所示，即将需要成膜的材料放入蒸发源601、602中，通过对蒸发源601、602施加能量，使得蒸发源601、602内的材料气化上升，最后沉积到位于蒸发源601、602上方的基板300上。通常为了在基板300上沉积所需要的图案，会在基板300下面朝向蒸发源601、602的一面增加一个遮罩400。

现有技术的薄膜沉积装置常用的挡板机构如图2所示，其包括挡板511和挡板512，挡板511和挡板512分别可绕挡板转轴701和挡板转轴702旋转，挡板511、512进行闭合时的旋转方向如图2中701和702标注的方向。挡板511和挡板512的状态组合只有两种，即同时开（打开状态）和同时关（闭合状态），挡板511和挡板512同时关时，两个半圆形的挡板511、512对合成圆形。挡板511和挡板512闭合时蒸发材料无法到达基板300上，只有将挡板511和挡板512同时打开，蒸发材料方可在基板300上面沉积。由于薄膜沉积的过程是在真空条件下进行，达到足够的真空条件及稳定的蒸发速率需要很长时间。现有技术的挡板机构的缺点是在基板300上面只能沉积一种厚度的材料，无法充分利用基板300的有效面积，进行多组实验组合。

因此，需要一个挡板机构，能够充分利用基板300有效面积，同时进行多组实验，以降低实验的成本并节约大量的时间。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的为提供一种用于薄膜沉积装置的挡板机构，以解决现有技术的薄膜沉积装置中的挡板机构存在的只能沉积一种厚度的材料，无法充分利用基板的有效面积，无法进行多组实验组合的技术问题。

本发明的另一目的为提供一种具有本发明挡板机构的薄膜沉积装置。

本发明的再一目的为提供一种具有本发明挡板机构的薄膜沉积装置的薄膜沉积方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种挡板机构，用于薄膜沉积装置，所述挡板机构包括：第一挡板；第一驱动件，用于驱动该第一挡板沿第一方向直线运动，以增加或减小该挡板机构所形成的开孔在该第一方向上的长度；第二挡板；第二驱动件，用于驱动该第二挡板沿第二方向直线运动，以增加或减小该挡板机构所形成的开孔在该第二方向上的长度。

本发明的薄膜沉积装置，具有本发明的挡板机构。

本发明的薄膜沉积方法，包括：步骤S1：对蒸发源施加能量，使得该蒸发源内的蒸发材料气化上升，并使该蒸发材料的速率稳定；步骤S3：移动该第一挡板和/或第二挡板，使气化的蒸发材料能够通过该第一挡板与该第二挡板形成的第一开孔，沉积到该薄膜沉积装置的基板的与该第一开孔对应的一第一范围上；步骤S4：移动该第一挡板和/或第二挡板，使气化的蒸发材料能够通过该第一挡板与该第二挡板形成的第二开孔，沉积到该基板与该第二开孔对应的一第二范围上。

本发明的有益效果在于，本发明的挡板机构及具有该挡板机构的薄膜沉积装置及薄膜沉积方法，能够沉积不同厚度的材料，可以充分利用基板的有效面积，可以同时进行多组实验组合，大大降低实验的成本并节约大量的时间。

附图说明

图1为本发明实施例的薄膜沉积装置的截面示意图；

图2为常用的薄膜沉积装置挡板工作原理俯视示意图；

图3为本发明实施例的薄膜沉积方法的步骤S2中的挡板位置示意图；

图4为本发明实施例的薄膜沉积方法的步骤S3中的挡板位置示意图；

图5为本发明实施例的薄膜沉积方法的步骤S4中的挡板位置示意图；

图6为沉积后的基板上不同厚度区域的示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明实施例的薄膜沉积方法，可以由本发明实施例的薄膜沉积装置实现，本发明实施例的薄膜沉积装置，具有本发明实施例的挡板机构。

下面先介绍本发明实施例的薄膜沉积装置及其挡板机构。

本发明实施例的薄膜沉积装置，用于制作OLED照明或者显示器件，也可以说是一种沉积有机、无机薄膜的镀膜装置。

如图1所示，本发明实施例的薄膜沉积装置，主要由真空腔体100、基板夹具200、蒸发源600和挡板机构组成。通常，为了在基板300上沉积所需要的图案，会在基板300下面朝向蒸发源601、602的一面增加一个遮罩400。

如图1所示，薄膜沉积的过程在真空腔体100内完成。蒸发源601、602内装设需要成膜的材料，即蒸发材料。蒸发材料可为有机材料或无机材料。另外，基板由基板夹具200支撑并固定，基板夹具（或为基板支架）200可携带基板300一起旋转。除挡板机构外，本发明实施例的薄膜沉积装置的其余部件均可与现有技术的薄膜沉积装置相同。

本发明实施例的挡板机构，如图3-图5所示，包括挡板501、挡板502、驱动件503和驱动件504。驱动件503用于驱动挡板501沿图3-图5中所示的Y方向直线运动，其直线运动的作用是增加或减小挡板501、502所形成的开孔在Y方向上的长度；驱动件504用于驱动挡板502沿图3-图5中所示的X方向直线运动，其直线运动的作用是增加或减小挡板501、502所形成的开孔在X方向上的长度。其中，X方向优选的是垂直于Y方向。

如图1所示挡板501和502可重叠但并不接触，这样避免摩擦产生颗粒，即挡板501与挡板502在垂直方向上具有一定间隙，且该间隙在不发生相互摩擦的前提下，越小越好。

为了支撑挡板501、502的直线运动，本发明实施例的挡板机构，还可包括两导轨（图中未示出），其中一导轨用于支撑挡板501的直线运动，另一导轨用于支撑挡板502的直线运动。在挡板机构中，导轨的数量与挡板的数量相一致，依据挡板的数量来设置导轨的数量，挡板可以固定在导轨上，由驱动件提供动力源，沿轨道按照指令进行精确位移。挡板的面积，优选的是与基板的面积相同。

在进行薄膜沉积时，对蒸发源601、602的其中一个或者两个同时施加能量（例如加热），使得蒸发源601、602内的蒸发材料气化上升。待蒸发材料的速率稳定后，移动挡板501、502中的一个或者两个，使得蒸发材料能够通过挡板501、502形成的开孔，然后蒸发材料通过遮罩400沉积到基板300上。

驱动挡板501和502行进的驱动件503、504可以是伺服电机、线性马达、步进马达、气缸或者其它能够精确控制位移量的动力源。挡板501只可以沿Y方向进行直线运动，挡板502只可以沿X方向进行直线运动，且行程和速度均可实现精确控制。

挡板501、502的材质可以是不锈钢、或者其它能够在真空设备中使用的金属或非金属材质。

本发明实施例的挡板装置，其挡板的数量还可以为三个或四个，并且均由相应的驱动件驱动。如果有三个挡板，则除去挡板501、502之外的第三个挡板，既可以设置在X方向，也可以设置在Y方向，以与同方向上的挡板501或挡板502来配合，以改变该挡板机构所形成的开孔的位置及增加或减小该开孔在该其所处方向上的长度。

如果有四个挡板，则除去挡板501、502之外的另两个挡板，需分别设置在X方向和Y方向，以与同方向上的挡板501或挡板502来配合，以改变该挡板机构所形成的开孔的位置及增加或减小该开孔在该其所处方向上的长度。

多个挡板时，各挡板是在垂向上依次设置，因此上下相邻的两个挡板之间的间隙，在不发生相互摩擦的前提下，越小越好。

下面再介绍本发明实施例的薄膜沉积方法。

以图6所示的基板300上沉积三种不同厚度的薄膜为例，介绍本发明实施例的薄膜沉积方法，其中，基板300的右半部301所需沉积的薄膜厚度为50nm，基板300的左下部302所需沉积的薄膜厚度为100nm，基板300的左上部303所需沉积的薄膜厚度为150nm。本实施例中，如图5所示，假设挡板501的初始位置是位于基板300的相对下侧，而假设挡板502的初始位置是位于基板300的相对右侧，但本发明并不以此为限。

本发明实施例的薄膜沉积方法，其包括以下步骤：

步骤S1：对蒸发源601、602施加能量，使得该蒸发源内的蒸发材料气化上升，并使得蒸发材料的速率稳定。

步骤S2：蒸发材料的速率稳定后，如图3所示，保持挡板501、502在初始位置，使气化的蒸发材料能够通过遮罩400，直接沉积到整个基板300上，且使膜厚为50nm；因此，基板300上均已具有50nm膜厚。

步骤S3：移动挡板502至基板300的X方向的中间位置，如图4所示，使气化的蒸发材料能够通过挡板501与挡板502形成的开孔，沉积到基板300的左半部，因此，此步骤的薄膜沉积的范围为基板300的左半部。本步骤中，沉积的膜厚仍为50nm，所以本步骤后，基板300的左半部膜厚为100nm，右半部301的膜厚为50nm。

步骤S4，移动挡板501至基板300的Y方向的中间位置，如图5所示，使气化的蒸发材料能够通过挡板501与挡板502形成的开孔，仅沉积到基板300的左上部303，因此，此步骤的薄膜沉积的范围为基板300的左上部303。本步骤中，沉积的膜厚仍为50nm，所以本步骤之后，基板300的左上部303的膜厚为150nm，而基板300的左下部302的膜厚为100nm，基板300的右半部301的膜厚为50nm。

本发明实施例的薄膜沉积方法，在步骤S2-步骤S4中，可以同时移动两个挡板501、502，也可以仅移动其中的一个。如果有四个不同的膜厚要求，则本发明实施例的薄膜沉积方法，步骤S4之后还可包括步骤S5，继续移动挡板501和/或挡板502，使气化的蒸发材料能够通过挡板501和挡板502形成的开孔，沉积到该薄膜沉积装置的基板300的与此时的开孔对应的一薄膜沉积的范围上。

本发明实施例的薄膜沉积方法，在前后步骤之间，薄膜沉积的范围既可以自小变大，也可以自大变小。例如上述实施例中，也可以先在左上部303沉积50nm的膜厚，再在基板300的左半部（包括左上部303和左下部302）沉积50nm的膜厚，最后在整个基板上均沉积50nm的膜厚。同样能到达到膜厚要求。

如果挡板机构具有三个挡板或四个挡板，则不仅可以改变开孔的大小，还可以更灵活的改变开孔的位置，例如，之前的实施例中，具有四分之一的基本面积的开孔，只能形成在基板的左上部，如果是有三个挡板，例如两个X方向运动的挡板，则该四分之一基板面积的开孔，可以形成在X方向任何位置的上部。如果是有四个挡板，分布于基板的四面，则该四分之一基板面积的开孔，可以形成在基板的任何位置。

本发明实施例的薄膜沉积方法，在前后步骤之间，薄膜沉积的范围既可以是相互包含的关系（即小范围全部落入大范围之内），也可以不是相互包含的关系。

本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种挡板机构，用于薄膜沉积装置，其中，所述挡板机构包括：

第一挡板；

第一驱动件，用于驱动该第一挡板沿第一方向直线运动，以增加或减小该挡板机构所形成的开孔在该第一方向上的长度；

第二挡板；

第二驱动件，用于驱动该第二挡板沿第二方向直线运动，以增加或减小该挡板机构所形成的开孔在该第二方向上的长度；以及

第一导轨和第二导轨，该第一导轨用于支撑该第一挡板的该直线运动，该第二导轨用于支撑该第二挡板的该直线运动；

其中，该第一方向垂直于该第二方向，该第一挡板与该第二挡板在垂直方向上具有一定间隙。

2.如权利要求1所述的挡板机构，其特征在于，还包括第三挡板和第三驱动件，该第三驱动件用于驱动该第三挡板沿第一方向直线运动，以使第三挡板与第一挡板配合来改变该开孔的位置及增加或减小该开孔在该第一方向上的长度。

3.如权利要求2所述的挡板机构，其特征在于，还包括第四挡板和第四驱动件，该第四驱动件用于驱动该第四挡板沿第二方向直线运动，以使第四挡板与第二挡板配合来改变该开孔的位置及增加或减小该开孔在该第二方向上的长度。

4.如权利要求1所述的挡板机构，其特征在于，该第一挡板和该第二挡板均为不锈钢材质。

5.如权利要求1所述的挡板机构，其特征在于，各所述驱动件均为伺服电机、线性马达、步进马达或者气缸。

6.一种薄膜沉积装置，其特征在于，所述薄膜沉积装置具有权利要求1-5任一所述的挡板机构。

7.如权利要求6所述的薄膜沉积装置，其特征在于，该薄膜沉积装置包括真空腔体、基板夹具、遮罩、蒸发源及该挡板机构，基板由该基板夹具支撑并固定，该基板夹具能够携带该基板一起旋转。

8.一种薄膜沉积方法，用于权利要求6或7所述的薄膜沉积装置，其中，所述薄膜沉积方法包括：

步骤S1：对蒸发源施加能量，使得该蒸发源内的蒸发材料气化上升，并使该蒸发材料的速率稳定；

步骤S3：移动该第一挡板和/或第二挡板，使气化的蒸发材料能够通过该第一挡板与该第二挡板形成的第一开孔，沉积到该薄膜沉积装置的基板的与该第一开孔对应的一第一范围上；

步骤S4：移动该第一挡板和/或第二挡板，使气化的蒸发材料能够通过该第一挡板与该第二挡板形成的第二开孔，沉积到该基板与该第二开孔对应的一第二范围上。

9.如权利要求8所述的薄膜沉积方法，其特征在于，步骤S4之后还包括步骤S5，继续移动该第一挡板和/或第二挡板，使气化的蒸发材料能够通过该第一挡板与该第二挡板形成的第三开孔，沉积到该薄膜沉积装置的基板的与该第三开孔对应的一第三范围上。

10.如权利要求9所述的薄膜沉积方法，其特征在于，步骤S1与步骤S3之间还包括步骤S2，该第一挡板和第二挡板保持在初始位置，使气化的蒸发材料沉积到该薄膜沉积装置的整个基板上。

11.如权利要求9所述的薄膜沉积方法，其特征在于，该第一范围包含该第二范围，该第二范围包含该第三范围。

12.如权利要求8所述的薄膜沉积方法，其特征在于，该蒸发材料为有机材料或无机材料。

13.如权利要求8所述的薄膜沉积方法，其特征在于，该第一范围大于该第二范围，或该第一范围小于该第二范围。