CN103710682A

CN103710682A - 沉积装置以及使用该装置制造有机发光显示器的方法

Info

Publication number: CN103710682A
Application number: CN201310362008.8A
Authority: CN
Inventors: 李相信
Original assignee: Samsung Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2013-08-19
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2033-08-19
Also published as: TWI593816B; JP2014077193A; US9227203B2; EP2719792B1; KR20140045809A; JP6239286B2; EP2719792A1; KR102046440B1; TW201414862A; CN103710682B; US20140099740A1

Abstract

一种沉积装置，包括：沉积源，用于接收沉积材料；和多个喷嘴，沿着第一方向设置在沉积源的一侧以用于将沉积材料喷射到相对的基板上。沉积源包括：中心区域和外侧区域，其中外侧区域位于中心区域的、有关于第一方向的相应端部。喷嘴包括：第一喷嘴，设置在各个外侧区域并且从沉积源往向外延伸，形成第一喷嘴的一端部的表面在第一方向上与基板表面形成第一倾斜角。

Description

沉积装置以及使用该装置制造有机发光显示器的方法

技术领域

本实施方式涉及沉积装置以及使用该装置制造有机发光（OLED）显示器的方法。

背景技术

在显示设备中，有机发光显示器具有宽视角、优异的对比度和快的响应速度。因此，有机发光显示器作为下一代显示设备而备受瞩目。

通常，有机发光显示器具有将发光层插入到阳极与阴极之间以呈现色彩的结构。从阳极和阴极发射的空穴和电子在发光层中重新结合从而实现光发射。此外，为了提供更好的发光效率，可以选择性地将中间层插入到各个电极与发光层之间，例如选择性地将电子注入层（EIL）、电子传输层（ETL）、空穴传输层（HTL）和空穴注入层（HIL）插入到各个电极与发光层之间。

发明内容

实施方式涉及沉积装置，包括：用于接收沉积材料的沉积源；和沿着第一方向设置在沉积源的一侧以用于将沉积材料喷射到相对的基板上的多个喷嘴。沉积源包括中心区域和多个外侧区域，其中外侧区域位于中心区域在第一方向上的相应端部。多个喷嘴包括多个第一喷嘴，设置在所述多个外侧区域并且从沉积源向外延伸，用于形成第一喷嘴的一端部的表面在第一方向上与基板表面形成第一倾斜角。

基板在第一方向上的中心可以与沉积源在第一方向上的中心对齐。沉积源的中心区域在第一方向上可以具有满足如下条件的长度：

L_{1} = \frac{2 T}{\tan θ} - L_{2}

其中，L1为在第一方向上的中心区域的长度；L2为在第一方向上的基板的沉积区域长度；T为基板与喷嘴的一端部之间的距离；以及θ为入射角。

第一倾斜角可以在43至53度范围内。

第一倾斜角可以在25至35度范围内。

设置在中心区域的多个第二喷嘴可以在沉积源的外侧方向上倾斜，从而使得用于形成各个第二喷嘴的端部的表面在第一方向上相对于基板表面具有第二倾斜角。第二倾斜角可以小于第一倾斜角。

在第一方向上，多个第一喷嘴相对于所述沉积源的中心被对称地设置。

实施方式还涉及有机发光（OLED）显示器的制造方法，包括：提供沉积装置，其包括用于接纳沉积材料的沉积源和沿着第一方向设置在沉积源的一侧以用于将沉积材料喷射到基板上的多个喷嘴；将基板设置成与喷嘴相面对；以及当在与第一方向相交的第二方向上移动沉积源期间，通过喷嘴喷射沉积材料。沉积源包括中心区域和多个外侧区域，其中外侧区域位于中心区域在第一方向上的相应端部。多个喷嘴的多个第一喷嘴设置在各个外侧区域，在第一方向上以第一倾斜角从沉积源喷射沉积材料。

第一喷嘴可以包括用于形成其一端部的表面，该表面相对于基板的表面在外侧方向上倾斜，并且在第一方向上具有第一倾斜角。

基板在第一方向上的中心可以与沉积源在第一方向上的中心对齐。中心区域在第一方向上可以具有满足如下条件的长度：

L_{1} = \frac{2 T}{\tan θ} - L_{2}

第一倾斜角可以在43至53度范围内。

第一倾斜角可以在25至35度范围内。

在第一方向上，第一喷嘴相对于沉积源的中心被对称地设置。

第二喷嘴可以设置在中心区域并且可以在所述沉积源的外侧方向上倾斜。形成第二喷嘴的一端部的表面在第一方向上相对于基板表面具有第二倾斜角。第二倾斜角可以小于第一倾斜角。

附图说明

通过参照附图详细描述的示例性实施方式，本技术领域的技术人员将明确本申请的技术特征。

图1为根据一示例性实施方式的沉积装置的立体图；

图2和图3为根据一示例性实施方式从沉积装置的喷嘴喷射的沉积材料的分布简要示意图；

图4为根据一示例性实施方式的沉积装置的喷嘴与入射到基板上的沉积材料的入射角之间的位置相关性的简要示意图；

图5为在根据一示例性实施方式的沉积装置中确定中心区域和外侧区域的方法简要示意图；以及

图6为根据一示例性实施方式的沉积装置的喷嘴的示例性变形（a）、（b）和（c）的侧视图。

具体实施方式

以下将参照附图更加详细地描述示例性实施方式；然而，可以以不同的方式实施该示例性实施方式，并且不应当解释为针对在本文中说明的实施方式的限定。相反，提供这些实施方式的目的在于，使得本公开充分和完整，并充分地向本技术领域的技术人员表达示例性实施方式。

为了清晰地说明，在附图中针对层和区域的尺寸可能进行了夸大。在全文中，相似的附图标记表示相似的构件。

此外，除非有明确相抵触的说明，术语“包括”以及其变形，例如“包括有”或“包括了”，应当被理解为包括所列构件的含义，而不是排除任何其它构件的含义。此外，在整个说明书中，术语“上”应当被理解为位于目标部分的上部或下部的意思，并且不应当被理解为位于基于重力方向的上侧。

图1为根据一示例性实施方式的沉积装置的立体图。

为了描述的方便，虽然未在各个附图中示出腔室，但是如图1所示的构成元素可以被设置于在其中适当地维持真空度的真空腔室中。根据处理的基板形状，真空腔室可以具有多种形状。例如，在处理的基板具有圆形形状的情况下，从整体上来看真空腔室可以具有圆柱体形状；并且在处理的基板具有矩形形状的情况下，真空腔室可以具有矩形状的平行六面体形状。此外，在真空腔室中可以进一步包括：用于从真空腔室排放气体以降低真空腔室中的压力的真空泵（未图示）；以及用于向真空腔室注入气体以增加真空腔室中的压力的通风口（未图示）；以及诸如此类的构件。

沉积源100排放沉积材料以将沉积材料沉积在基板210上。沉积源包括：用于储存沉积材料的空间部（未图示），例如在其中储存有机材料。可以由具有优异的热辐射和热电阻的适当材料制造沉积材料的储存空间部，例如氧化铝（Al₂O₃）或氮化铝（AlN）。加热器（未图示）被配置为接触并环绕外表面，可以设置在沉积材料的储存空间部的外表面。加热器可以用于加热和汽化所储存的沉积材料。沉积源100沿着与基板210相对的第一方向（例如，y轴方向）进行延伸。沉积源100被划分为中心区域102和外侧区域104a和104b，其中外侧区域104a及外侧区域104b位于中心区域102的、第一方向上的两侧端部。设置在中心区域102的喷嘴110的喷射角与设置在外侧区域104a以及外侧区域104b的喷嘴的喷射角可以相互不同，这将在下文中进行描述。

用于喷射沉积材料的喷嘴110设置在沉积源100的与基板210相对的一侧。可以以圆形管形状形成喷嘴110并且可以与沉积源100的内部空间相连接，从而向基板210喷射在内部空间中被汽化或升华的沉积材料。

提供多个喷嘴110，多个喷嘴110在沉积源100延伸的第一方向上设置成一线。可以以矩形板形状形成用于接收沉积材料的基板210。在这种情况下，多个喷嘴110可以线性地设置在第一方向上以与基板210的一个边缘平行。如图1所示，例如可以将喷嘴110设置成一线。在其他实施方式中，可以将喷嘴110设置在两条线上或者更多的线上。分别设置在沉积源100的外侧区域104a和外侧区域104b的第一喷嘴114a和第一喷嘴114b被形成为具有这样的端部横截面，即，该端部横截面向着沉积源100的外侧方向倾斜、并且在第一方向上与基板210的表面形成第一倾斜角。设置在沉积源100的中心区域102的第二喷嘴112被形成为具有与基板210表面平行的端部横截面。

通过基板固定单元200将基板210固定为面向沉积源100。在基板210上形成薄层期间，基板固定单元200稳固地固定基板210，并且在工艺完成后取出基板。因此，基板固定单元200可以具有能够轻易地附着并分离基板210的结构。沿着用于在基板210上形成有机层图案的沉积掩膜220，将基板210固定于基板固定单元200。在沉积掩模220的遮挡部分之间形成开口，从而使得有机材料可以通过开口沉积在基板210上。基板固定单元200的结构可以与通常的沉积装置中所使用的结构相同。基板210的第一方向上的中心可以被设置为与沉积源100的第一方向上的中心相对应。

当沉积源100和基板210彼此相对地进行移动时，可以执行沉积。此时，当基板210被固定的情况下，可以在与第一方向相交的第二方向（例如，x轴方向）上移动沉积源100，从而使得沉积源100移动至从基板210相隔预定距离的位置。当沉积源100被设置为在垂直方向上射出沉积材料时，可以与沉积源100平行地设置基板210。当沉积源100被设置为在水平方向上射出沉积材料时，可以垂直设置基板210。在一示例性实施方式中，在真空腔室的底表面设置沉积源100，并且在沉积源100上部水平设置基板210。

在说明喷嘴110的喷射方向之前，将描述从喷嘴喷射的沉积材料的分布。

图2和图3为根据一示例性实施方式从沉积装置的喷嘴喷射的沉积材料的分布简要示意图。为了方便起见，省略靠近基板210的沉积掩模220。

从喷嘴110喷射的沉积材料DM是在真空下进行喷射的。如图2所示，在没有特定方向的情况下，以喷嘴10的端部横截面为基准、以0至90角度喷射沉积材料DM，即以端部侧的所有方向喷射沉积材料DM。因此，需要考虑喷嘴110的端部横截面的角度，而不是喷嘴110的形成角度。如果根据沉积材料DM的扩散角度和分布比例，将喷射有沉积材料DM的喷射区域划分为区域A和区域B，则表1被提供为如下。

表1

喷射区域的划分

扩散角度（°）

分布比例（%）

A	0-18	0.054
			B	18-90	99.946

随着喷射角度从0度增加，沉积材料的沉积量得到增加。当喷射角度为90度时沉积量为最大。从约18度的喷射角度开始，沉积材料的沉积量骤然增加。如图2和图3所示，区域A相对于喷嘴110的端部横截面具有0度至18度喷射角；区域B具有18度至90度喷射角。在从喷嘴110喷射的沉积材料DM中，分布在区域A的沉积材料DM相当于0.054%。在这种情况下，具有与区域A对应的喷射角度的沉积材料DM，对于基板210的影响相对较小。另一方面，具有与区域B对应的喷射角度的沉积材料DM主要被沉积在基板210上，从而可以将具有与18度至90度相当的喷射角的区域B定义为有效喷射区域。根据沉积材料的种类，有效喷射区域可能出现变化。在下文中将要描述如何通过考虑与区域A对应的角度λ，从而确定相对于基板210的喷嘴110端部横截面的角度。

图4为根据一示例性实施方式的沉积装置的沉积到基板上的沉积材料的入射角与喷嘴之间的相关性的简要示意图。

当沉积材料被沉积到基板210上时，入射的沉积材料以第一方向为基准、与基板210形成预定角度θ。在这种情况下，通过考虑基板210与沉积源100之间的距离、基板210的尺寸和沉积量，可以确定沉积材料的最小入射角。例如，确定的最小入射角度可以在43度至53度范围内。当沉积材料的最小入射角大于或等于43度时，将减少或防止沉积材料渗透到沉积掩模220与基板210之间的阴影现象。当最小角度小于53度时，使得入射的沉积材料量充足从而提高沉积效率。除非另有特别声明，都是以第一方向为基准确定入射角和与其相关的角度。

在基板210上以预定厚度沉积有沉积材料的区域被称为沉积区域。如图4所示，沉积区域在第一方向（y轴方向）上具有最外围位置N1和最外围位置N2。如果沉积材料的最小入射角被称为θ，则当从位置N1延伸的任意的线具有对应于最小入射角的入射角θ时，该任意的线与作为沉积源100的一个位置的位置P2重叠。相似地，针对位置N2而言，当具有角度θ的任意的线进行延伸时，该任意的线与作为沉积源100的一个位置的位置P1重叠。位置P1与位置P2之间的区域被称为中心区域102；在位置P1外侧确定的区域和在位置P2外侧确定的区域被称为外侧区域104a和外侧区域104b。

形成在中心区域的喷嘴112以大于或等于最小入射角θ的入射角，可以向着位置N1与位置N2之间的沉积区域的任意位置喷射沉积材料。另一方面，如图4所示，形成在位于位置P1和位置P2外侧的外侧区域的喷嘴114a和喷嘴114b具有小于预定的最小入射角θ的入射角θ'和入射角θ''。

因此，期望为从外侧区域104a和104b的喷嘴114a和114b喷射的沉积材料控制入射角。如上所述，在喷嘴的端部横截面前方的所有方向上喷射沉积材料。相应地，如图3所示，在喷嘴的端部横截面与基板之间的倾斜角Φ成为了沉积材料入射到基板210的入射角θ。设置在外侧区域104a和外侧区域104b的喷嘴114a和喷嘴114b被设置为端部横截面向着沉积源100的外侧方向倾斜。也就是说，当确定的入射角θ在43度至53度范围内时，喷嘴的端部横截面可以与基板210表面形成43度至53度范围内的倾斜角Φ。并且，如果对应于区域A的角度λ为18度，则喷嘴的端部横截面可以与基板210表面形成25度至35度范围内的倾斜角。喷嘴112可以倾斜地设置在中心区域102，以使得其端部横截面与沉积源100的外侧方向相对应。在这种情况下，设置在中心区域102的喷嘴112的倾斜角可以被确定为小于设置在外侧区域104a和外侧区域104b的喷嘴114a和喷嘴114b的倾斜角。

将在下文中描述确定沉积源100的中心区域102、外侧区域104a以及外侧区域104b的尺寸的方法。图5为在根据一示例性实施方式的沉积装置中确定中心区域和外侧区域的方法简要示意图。

可以设置基板210和沉积源100的位置，以使得基板210在第一方向上的中心与沉积源100在第一方向上的中心对齐。并且，当将中心区域102在第一方向上的长度称为L1、将基板210上的预定沉积区域在第一方向上的长度称为L2、将基板210与喷嘴端部之间的距离称为T、以及将预定入射角称为θ时；并且，进一步如图5所示，当将线段N1P2与线段N2P1的交点称为M、将交点M与喷嘴的端部之间的距离称为t₁、以及将交点M与基板210之间的距离称为t₂时，可以如下表示他们之间的关系。

(方程1)

L 1 = \frac{{2 t}_{1}}{\tan θ}

因t₁+t₂=T，如果将t₁=T-t₂代入方程1，则可以以如下方程表示方程2。

(方程2)

L 1 = \frac{2 (T - t_{2})}{\tan θ}

如图5所示，可以以如下方程3表示t₂。

(方程3)

t_{2} = \frac{L_{2} \tan θ}{2}

如果将方程3代入方程2，则可以以如下方程表示方程4。

(方程4)

L_{1} = \frac{2 T}{\tan θ} - L_{2}

也就是说，可以由与预定入射角θ、基板210与喷嘴112、喷嘴114之间的距离T以及基板210的沉积区域长度L₂相关的关联方程来表示在中心区域102的第一方向上的长度L₁。

在沉积源100的中心区域102的第一方向上，与长度L₁的部分对应的部分的其余部分成为外侧区域104a和外侧区域104b。

如图6（a）所示，对于设置在外侧区域104a和外侧区域104b的喷嘴114而言，其方向可以被倾斜地设置从而使得端部横截面相对于基板210表面具有倾斜角Φ。如图6（b）所示，当将喷嘴被设置为与基板210垂直时，可以使端部形状不对称，从而使得在第一方向上的喷射量不同。当延伸用于连接第一方向上的端部的虚线时，线的角度可表示为相对于基板210表面的倾斜角Φ。如图6（c）所示，可以与基板210垂直地设置喷嘴114，但是端部横截面相对于基板210表面可以具有倾斜角Φ。根据其他实施方式，喷嘴114的形状可以有所不同。当喷嘴114的端部横截面的角度倾斜于第一方向时，可以对喷嘴进行多种变形。

接着，在下文中，将参照附图描述根据一示例性实施方式的沉积装置的操作和有机发光（OLED）显示器的制造方法。

首先，将基板210插入到真空腔室（未图示）内，并且将基板210与用于射出沉积材料的沉积源100相对地进行设置。此时，控制沉积源100与基板210之间的距离，以使得沉积材料以预定入射角θ入射。可以将基板210设置为满足方程4。

当沉积源100在与第一方向相交的第二方向（x轴方向）上移动期间，通过喷嘴110喷射沉积材料。第一喷嘴114设置在外侧区域，在第一方向上以倾斜角Φ喷射沉积材料。如图5所示，沉积材料以入射角θ附着到基板210上，其中，入射角θ的尺寸大于或等于倾斜角。

沉积材料可用于有机发光（OLED）显示器中的有机发光层。也就是说，沉积材料可以为用于形成表示红色（red）、绿色（green）和蓝色（blue）的子像素的有机材料。

综上所述，在制造如有机发光（OLED）显示器的平板显示器时，可以使用真空沉积方法。在真空环境下，可以在平板上通过沉积相应的材料形成有机材料或电极材料的薄膜。根据真空沉积方法，可以在真空腔室设置将要形成有机膜的基板，可以附着具有与将要形成的薄膜图案相同的图案的精细金属掩膜（FMM），并且可以使用沉积源单元汽化或升华有机材料从而沉积到基板上。

然而，当沉积材料喷射并到达基板上时，可能产生有机材料渗透到沉积掩模与基板之间的阴影现象。

相反，本申请的上述实施方式将提供一种沉积装置和制造有机发光（OLED）显示器的方法，其中沉积材料的喷射角度得到了控制。上述实施方式提供了能够增加沉积材料入射到基板上的入射角的沉积装置及其方法。通过增加入射到基板上的沉积材料的入射角，可以减少或防止沉积材料渗透到沉积掩模与基板之间的阴影现象，可以减少沉积余量，并且可以增加沉积均匀性和沉积效率。相应地，可以实现有机发光（OLED）显示器的高分辨率。

本文中公开了示例性实施方式，虽然采用了特定术语但它们仅仅被用于和被解释为通用和描述性的意义，而不是旨在限定。在一些情况下，本申请技术领域的普通技术人员应当理解，除非另有特别注明，在相关的特定实施方式中描述的功能、特性和/或构件可以单独使用或者与相关的其他实施方式中描述的功能、特性和/或构件组合使用。相应地，应当理解，在不脱离所附权利要求书中记载的精神和范围的情况下，本技术领域的技术人员可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims

1.一种沉积装置，包括：

沉积源，用于接纳沉积材料；以及

多个喷嘴，沿着第一方向设置在所述沉积源的一侧以用于将所述沉积材料喷射到相对的基板上，

其中，

所述沉积源包括中心区域和多个外侧区域，其中所述外侧区域位于所述中心区域在所述第一方向上的相应端部；并且

所述多个喷嘴包括多个第一喷嘴，所述第一喷嘴设置在所述多个外侧区域并且从所述沉积源向外延伸，其中用于形成每个所述第一喷嘴的一端部的表面在所述第一方向上与基板表面形成第一倾斜角。

2.根据权利要求1所述的沉积装置，其中，

在所述第一方向上的所述基板的中心与在所述第一方向上的所述沉积源的中心对齐，并且

所述沉积源的所述中心区域在所述第一方向的长度满足如下条件：

L_{1} = \frac{2 T}{\tan θ} - L_{2}

其中，L1为在所述第一方向上的所述中心区域的长度；L2为在所述第一方向上的所述基板的沉积区域长度；T为所述基板与所述喷嘴的一端部之间的距离；以及θ为入射角。

3.根据权利要求1所述的沉积装置，其中，

所述第一倾斜角在43至53度范围内。

4.根据权利要求1所述的沉积装置，其中，

所述第一倾斜角在25至35度范围内。

5.根据权利要求3所述的沉积装置，其中，

设置在所述中心区域的所述多个第二喷嘴在所述沉积源的外侧方向上倾斜，从而使得用于形成各个所述第二喷嘴的一端部的表面在所述第一方向上相对于所述基板表面具有第二倾斜角，并且

所述第二倾斜角小于所述第一倾斜角。

6.根据权利要求1所述的沉积装置，其中，

在所述第一方向上，多个所述第一喷嘴相对于所述沉积源的中心被对称地设置。

7.一种有机发光显示器的制造方法，包括：

提供沉积装置，其包括用于接纳沉积材料的沉积源和沿着第一方向设置在所述沉积源的一侧以用于将所述沉积材料喷射到基板上的多个喷嘴；

将所述基板设置成面对所述喷嘴；以及

当在与第一方向相交的第二方向上移动所述沉积源期间，通过所述喷嘴喷射所述沉积材料，

其中，

所述多个喷嘴的多个第一喷嘴设置在各个外侧区域，在所述第一方向上以第一倾斜角从所述沉积源喷射所述沉积材料。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，

所述第一喷嘴包括：用于形成其一端部的表面，所述表面相对于所述基板的表面在外侧方向上倾斜，并且在所述第一方向上具有第一倾斜角。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，

所述基板在所述第一方向上的中心与所述沉积源在所述第一方向上的中心对齐，并且

所述中心区域在所述第一方向上具有满足如下条件的长度：

L_{1} = \frac{2 T}{\tan θ} - L_{2}

10.根据权利要求8所述的方法，其中，

所述第一倾斜角在43至53度范围内。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，

所述第一倾斜角在25至35度范围内。

12.根据权利要求7所述的方法，其中，

在所述第一方向上，所述第一喷嘴相对于所述沉积源的中心被对称地设置。

13.根据权利要求7所述的方法，其中，

第二喷嘴设置在所述中心区域并且在所述沉积源的外侧方向上倾斜，

形成所述第二喷嘴的一端部的表面在所述第一方向上相对于所述基板表面具有第二倾斜角，并且

所述第二倾斜角小于所述第一倾斜角。