CN103726017A

CN103726017A - 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: CN103726017A
Application number: CN201310361961.0A
Authority: CN
Inventors: 李相信
Original assignee: Samsung Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2013-08-19
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2033-08-19
Also published as: TWI611033B; US10344372B2; TW201414863A; KR102046441B1; CN103726017B; KR20140047346A; US20180212203A9; US20140106482A1

Abstract

一种沉积装置，包括：沉积源用于包含有沉积材料，该沉积源包括沿着第一方向位于两个外侧区域之间的中心区域，以及多个喷嘴沿着第一方向设置在沉积源的中心区域上，该多个喷嘴被配置为向着基板表面喷射沉积材料，其中，该喷嘴包括：第一喷嘴和第二喷嘴，第一喷嘴具有与基板表面平行并相对的末端，第二喷嘴具有相对于基板表面形成倾斜角的末端。

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

示例性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，尤其涉及配置为通过控制沉积材料的喷射角从而防止阴影现象的沉积装置和使用该装置制造有机发光显示器的方法。

背景技术

在显示设备中，有机发光显示器展现出宽视角、优异的对比度和快的响应速度，因此作为下一代显示设备而备受瞩目。通常，有机发光显示器包括设置在阳极与阴极之间的发光层，在发光层重新组合在阳极和阴极生成的空穴和电子以进行发光，进而呈现色彩。然而，在这种结构下，当未在各个电极与发光层之间选择性地增加和插入额外的中间层，例如电子注入层（EIL）、电子传输层（ETL）、空穴传输层（HTL）和空穴注入层（HIL）时，则很难实现高效率的发光。

在背景技术部分公开的上述信息仅用于增进对于本发明的背景技术的理解，并且，因此它可能包含本技术领域的本国普通技术人员已知的、并不构成现有技术的信息。

发明内容

示例性实施方式提供了一种在基板上增加沉积材料的入射角的沉积装置。

示例性实施方式还提供了一种增加沉积均匀性和沉积效率的有机发光显示器的制造方法。

根据示例性实施方式的沉积装置，包括：用于容纳沉积材料并包括沿着第一方向位于两个外侧区域之间的中心区域的沉积源，以及沿着第一方向设置在沉积源的中心区域上的多个喷嘴，该多个喷嘴被配置为向基板表面喷射所述沉积材料，其中，该喷嘴包括第一喷嘴和第二喷嘴，第一喷嘴具有与基板表面平行并面对基板的末端，所述第二喷嘴具有相对于基板表面形成倾斜角的末端。

可以对齐在第一方向上的基板的中心与在第一方向上的沉积源的中心，并且沉积源的中心区域可以具有长度L1：

L_{1} = \frac{2 T}{\tan θ} - L_{2}

其中，L2表示基板在第一方向上的沉积区域长度；T表示基板与喷嘴端部之间的距离；以及θ表示入射角。

可以以约43度至53度的角度形成倾斜角。

可以以约25度至35度的角度形成倾斜角。

喷嘴可以包括：沿第一方向设置的第一喷嘴的列；以及沿第一方向设置的第二喷嘴的列，可以第一喷嘴形成的列与第二喷嘴形成的列在与第一方向相交的第二方向上平行并相隔。

在第一方向上，多个喷嘴可以相对于沉积源的中心区域被对称地设置。

根据示例性实施方式的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基板上的多个喷嘴；将基板设置成面对喷嘴；以及通过喷嘴喷向基板射沉积材料，并且在与第一方向相交的第二方向上移动沉积源，其中，沉积源被划分为中心区域和以所述第一方向为基准位于中心区域两侧端部的外侧区域，喷嘴设置在中心区域并且包括第一喷嘴和第二喷嘴，其中第一喷嘴包括与基板表面平行的端表面，第二喷嘴包括与在第一方向上与基板表面形成倾斜角并且向着沉积源的外侧方向延伸的端表面。

L_{1} = \frac{2 T}{\tan θ} - L_{2}

可以以43度至53度的角度形成倾斜角。

可以以25度至35度的角度形成倾斜角。

喷嘴可以包括：沿第一方向设置的第一喷嘴的列；以及沿第一方向设置的第二喷嘴的列，第一喷嘴形成列与第二喷嘴形成的列可以在与第一方向相交的第二方向上平行并相隔。

可以对于沉积源的中心区域，在第一方向上对称地设置喷嘴。

附图说明

图1为根据示例性实施方式的沉积装置的立体图。

图2和图3为根据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示意图。

图4为根据示例性实施方式的沉积装置的喷嘴与沉积到基板上的沉积材料的入射角之间的位置相关性示意图。

图5为在根据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示意图。

图6为根据示例性实施方式的沉积装置的喷嘴排列的示例性变形的示意图。

图7为根据示例性实施方式的沉积装置的喷嘴的示例性变形的侧视图。

具体实施方式

下面将参照附图描述根据示例性实施方式的沉积装置和有机发光显示器的制造方法。本技术领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以以多种不同方式修改所描述的实施方式。相反，在本文中提出的示例性实施方式，其目的在于使得本公开充分和完整并且向本领域的技术人员充分传达本发明的精神。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在真空腔室中，其中该真空腔室适当地维持真空度。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，真空腔室具有圆柱体形状；并且在处理的基板具有矩形形状的情况下，真空腔室具有立方体形状。此外，在真空腔室可以进一步包括：用于排放真空腔室中的气体以降低真空腔室中的压力的真空泵（未图示）；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装置（未图示）；以及诸如此类的构件。

如图1所示，沉积源100是用于排放沉积材料的装置，以使得沉积材料沉积到基板210上。沉积源100包括用于储存沉积材料的空间部（未图示），例如在空间部中储存有机材料。可以由具有优异的热辐射的陶瓷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），但并不限定于此，可以由具有优异的热辐射和热电阻的多种材料制造沉积材料的储存空间部。加热器（未图示）被配置为接触并环绕外表面，其可以设置在沉积材料的储存空间部的外表面；并且加热器可以加热和汽化所储存的沉积材料。沉积源100沿着面向基板210的第一方向延伸，例如沿着y轴方向延伸。沉积源100被划分为中心区域102，并位于中心区域102在第一方向上的两侧端部的外侧区域104。

用于喷射沉积材料的喷嘴110形成在与基板210面对的沉积源100的一侧。喷嘴110具有圆形管形状，并且与沉积源100的内部空间相连接，因此从沉积源100的内部空间向基板210喷射被汽化或升华的沉积材料。提供有多个喷嘴110并设置在沉积源100的中心区域102。将在下文中详细描述喷嘴110。

例如，沿着第一方向，例如沿着y轴方向在沉积源100上设置多个喷嘴110。例如，可以以板状，例如以矩形形状形成基板210，并且沿着第一方向线性设置多个喷嘴110以与基板210的一个边缘平行。

根据设置位置，喷嘴110被划分为第一喷嘴112和第二喷嘴114。例如，第一喷嘴112可以基本垂直于基板210，以使得其末端与基板210表面平行。也就是说，第一喷嘴112的管状部分基本垂直于基板210，以使得管状部分的开口，即用于射出沉积材料的部分，可以面对基板210并与基板210平行。例如，还可以使第二喷嘴114以相对于基板210的倾斜角倾斜。例如，可以使第二喷嘴114的管状部分倾斜，以使得其末端可以相对于基板210具有倾斜角，即管状部分的开口可以相对于基板210具有倾斜角。由此，第二喷嘴114可以向着沉积源100的外侧方向，同时与基板210形成倾斜角。

通过基板固定单元200，基板210被固定成与沉积源100相面对。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，从而在基板210上形成薄层期间使得基板固定单元200稳固地固定基板210，并且在工艺完成后取出基板。沿着沉积掩膜220，将基板210固定于基板固定单元200，从而在基板210上形成有机层图案。在沉积掩模的遮蔽部分之间形成开口，从而使得有机材料可以通过开口沉积在基板210上。因为基板固定单元200的结构可以与通常的沉积装置中所使用的结构相同，所以省略其详细描述。将沿着第一方向确定的、基板210的中心进行排列并设置，从而使其与沿着第一方向确定的、沉积源100的中心相对应，即相对齐。

在执行沉积期间，沉积源100和基板210可以彼此相对地进行移动。例如，当基板210被固定时，可以在与第一方向相交的第二方向上，即在x轴方向上移动沉积源100，从而使得沉积源100在与基板210相隔预定距离的位置进行移动。当沉积源100被布置为在垂直方向上射出沉积材料时，可以与沉积源100平行地布置基板210。当沉积源100被布置为在水平方向上射出沉积材料时，可以垂直地布置基板210。例如，可以在真空腔室的底表面布置沉积源100，并且可以与沉积源100平行地、横向布置基板210，但并不限定于此。

在说明喷嘴110的喷射方向之前，将参照附图2和附图3描述从喷嘴喷射的沉积材料的分布。图2和图3为根据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示意图。为了方便起见，省了略在基板210上的沉积掩模220。

如图2所示，从喷嘴110喷射的沉积材料DM是在真空下进行喷射的，从而在前侧的所有方向上参照喷嘴10的端部横截面以约0度至90度的角度喷射沉积材料DM。例如，如图2所示，端部横截面是指面向沉积材料DM的喷嘴110边缘的实线部分。相应地，优选为考虑喷嘴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，则在下面的表1中提供了其说明。

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

随着喷射角从0度增加，沉积材料的沉积量得到增加。当喷射角为90度时，沉积量最大。如表1所示，一旦喷射角大于约18度，沉积材料的沉积量骤然增加。因此，区域A为相对于喷嘴110的端部横截面具有0度至18度的喷射角的区域；区域B为具有18度至约90度的喷射角的区域。分布在区域A的沉积材料DM约相当于喷射的沉积材料DM的0.054%，并且在区域A的沉积材料DM对于基板210的影响相对较小。另一方面，分布在区域B的沉积材料DM约相当于喷射的沉积材料DM的99.946%，即对应于沉积到基板210上的沉积材料DM的主要部分。因此，具有约18度至90度的喷射角的区域B被定义为有效喷射区域。有效喷射区域并不限定于此，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，从而确定喷嘴110的端部横截面相对于基板210的角度。

图4为沉积到基板210上的沉积材料DM的入射角与沉积装置中的喷嘴110位置之间的相关性示意图。

当沉积材料DM被沉积到基板210上时，沉积的沉积材料DM参照第一方向与基板210形成预定角度θ。在这种情况下，可以通过考虑基板210与沉积源100之间的距离、基板210的尺寸和沉积量确定沉积材料的最小入射角。优选为，最小确定角度θ为约43度至53度。当沉积材料DM的最小确定角度θ小于43度时，将产生沉积材料渗透到沉积掩模220与基板210之间的阴影现象。当最小确定角度θ大于53度时，沉积材料的量太少，从而导致沉积效率下降。除非另有特别声明，都是参照第一方向确定角度θ和与其相关的任何角度。

如图4所示，当把在基板210上以预定厚度沉积有沉积材料DM的区域称为沉积区域时，该沉积区域在第一方向（y轴方向）上具有最外侧位置N1和最外侧位置N2。如图4所示，如果沉积材料的最小入射角被称为最小的确定角度θ，当具有与最小入射角对应的入射角θ的任意的线从基板210上的位置N1向着沉积源100延伸时，该任意的线与沉积源在位置P2相交。相似地，当具有角度θ的任意的线从基板210上的位置N2向着沉积源100延伸时，该任意的线与沉积源100在位置P1相交。在沉积源100上的位置P1与位置P2之间的区域被定义为沉积源100的中心区域102；如图4所示，中心区域102的外侧区域，即位置P1的左侧和位置P2的右侧被定义为外侧区域，即位于位置P1左侧的区域104a和位于位置P2右侧的区域104b。

对于位置N1与位置N2之间的沉积区域的任意位置，形成在中心区域102的第一喷嘴112具有大于或等于θ的入射角。另一方面，如图4所示，形成在外侧区域104a以及外侧区域104b的第一喷嘴112具有小于角度θ的入射角。

形成在中心区域102的第一喷嘴112，可以以大于或等于最小入射角θ的沉积材料的入射角向着在位置N1与位置N2之间的沉积区域的任意位置喷射沉积材料DM。另一方面，如图4所示，喷嘴形成在位置P2外侧的外侧区域，其具有小于预定最小入射角θ的入射角θ'和入射角θ''。因为布置在外侧区域104b的喷嘴的入射角小于预定角度，所以仅仅在中心区域102布置喷嘴以使得入射角大于预定角度。

如参照图3的如上所述，由于在喷嘴的端部横截面的前侧的所有方向上喷射沉积材料，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上的入射角θ。相应地，布置在外侧区域104b的第二喷嘴114被布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度范围的倾斜角Φ。并且，如果对应于区域A的角度λ为18度时，喷嘴的端部横截面可以与基板210表面形成25度至35度范围的倾斜角。第二喷嘴114可以具有在上述范围的不同的倾斜角。

在下文中，将参照图5描述确定沉积源100的中心区域102和外侧区域104的尺寸的方法。图5为在根据示例性实施方式的沉积装置中确定中心区域102和外侧区域104的方法示意图。

如图5所示，彼此平行且相互面对地设置基板210和沉积源100，从而使得沿着第一方向确定的它们的中心相互对齐，即，使得基板210的中心与沉积源100的中心相互对齐。如图5所示，沿着第一方向的沉积源100的中心区域102的长度被称为L1；沿着第一方向的基板210的预定沉积区域（如中心部分）的长度，如位置N1与位置N2之间的距离被称为L2。此外，基板210与喷嘴110最外侧边缘之间的距离被称为T；预定入射角被称为θ；线段N1P2与线段N2P1的交点为M；交点M与喷嘴110的最外侧边缘之间的距离被称为t₁；以及交点M与基板210之间的距离被称为t₂。应当注意，喷嘴110的最外侧边缘是指最远离沉积源100且最靠近基板210的边缘。

方程1：

L 1 = \frac{{2 t}_{1}}{\tan θ}

基于图5，在方程1中通过t₁和θ表示L1。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}

基于图5，以如下的方程3中通过L2和θ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，可以通过与预定入射角θ、基板210与喷嘴112和喷嘴114之间的距离T以及基板210上的沉积区域长度L₂相关的关联方程表示在中心区域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的对应的部分的其余部分成为外侧区域104a和外侧区域104b。

图6为根据示例性实施方式的沉积装置的喷嘴排列形状的示例性变形的示意图。

喷嘴110包括：沿着第一方向设置在第一列的第一喷嘴112；沿着第一方向设置在第二列的第二喷嘴114。第一列与第二列可以沿着与第一方向相交的第二方向（x轴方向）平行且相隔。

例如，如图1所示，第二喷嘴114可以包括：第一分组114a和第二分组114b，其中第一分组114a中的喷嘴朝向第一方向，第二分组114b中的喷嘴朝向不同于第一方向的第二方向。第一分组114a和第二分组114b可以排列在同一列中，并且可以在第一方向上彼此相隔。

例如，如图6（a）所示，第一喷嘴112可以形成第一列；第二喷嘴114a和第二喷嘴114b可以形成第二列同时向着沉积源的外侧方向进行布置。在另一示例中，如图6（b）至图6（e）所示，第二喷嘴114a和第二喷嘴114b可以形成在两个或多个列中。如图6（b）所示，可以在第二方向上彼此不重叠地设置第二喷嘴114a和第二喷嘴114b；或者如图6（c）所示，可以在第二方向上彼此对齐或重叠地设置第二喷嘴114a和第二喷嘴114b。并且，如图6（d）和图6（e）所示，第二喷嘴114a可以设置为多个分组并靠近左侧；第二喷嘴114b可以设置为多个分组并靠近右侧。第二喷嘴114a和第二喷嘴114b并不限定于图6所示的排列，并且可以以任意合适的图案进行设置。

如图7（a）所示，对于布置在外侧区域104a和外侧区域104b的喷嘴114，其方向是倾斜的。也就是说，可以倾斜设置管状部分以使得开口，即喷嘴的端部横截面的边缘与基板210表面具有入射角θ。

如图7（b）所示，可以垂直地布置喷嘴114，即，垂直于基板210。然而，端部为不对称的形状，即，管的一半高于管的另一半，从而可以改变在第一方向上的喷射量。当延伸用于连接第一方向上的端部的虚线时，线的角度可以具有相对于基板210表面的入射角θ。

如图7（c）所示，可以与基板210垂直布置喷嘴114。然而，端部横截面可以相对于基板210表面具有入射角θ。喷嘴114并不限定于此，也就是说，可以改变喷嘴114的形状或改变喷嘴114的端部横截面的角度以使其在第一方向上倾斜，并且可以对喷嘴进行多种变形和实施。

接着，在下文中，将参照附图描述根据一个示例性实施方式的沉积装置的操作和有机发光显示器的制造方法。

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相对地进行布置。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布置为满足方程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。设置在中心区域102的第一喷嘴112在第一方向上以最小倾斜角喷射沉积材料。如图5所示，以大于或等于入射角θ的入射角喷射沉积材料以使其附着到基板210上。

优选地，沉积材料为有机发光显示器中的有机发光层，即，沉积材料可以为用于形成表示红色（red）、绿色（green）和蓝色（blue）子像素的有机材料。

根据示例性实施方式，通过增加沉积到基板上的沉积材料的入射角，可以抑制沉积材料渗透到沉积掩模与基板之间的阴影现象并且可以减少沉积余量。由此可以增加沉积均匀性和沉积效率。相应地，可以轻易实现有机发光显示器的高分辨率。

相对地，在传统的平板显示器中，例如传统的有机发光显示器中，可以通过真空沉积方法沉积有机材料或作为电极的金属，即，可以在真空环境下沉积相应的材料从而在平板上形成薄膜。例如，可以在真空腔室布置支承有机或金属薄膜的基板；在基板上布置具有所需图案的精细金属掩膜（FMM），即在基板上布置具有将要形成在薄膜上的图案的精细金属掩膜（FMM）；并且可以通过沉积源单元汽化或升华有机材料或金属材料以沉积到基板上。然而，根据沉积材料的喷射角度，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。

虽然以当前可实施的示例性实施方式说明了本发明，但是应当理解，本发明并不限定于所公开的实施方式，相反，其目的在于使多种变形和等同的设置包括在所附的权利要求书的精神和范围之内。

Claims

1.一种沉积装置，包括：

沉积源，用于容纳沉积材料，并包括沿着第一方向位于两个外侧区域之间的中心区域；以及

多个喷嘴，沿着所述第一方向设置在所述沉积源的所述中心区域上，所述多个喷嘴被配置为向基板表面喷射所述沉积材料，

其中，所述喷嘴包括第一喷嘴和第二喷嘴，所述第一喷嘴具有与所述基板表面平行并面对所述基板的末端，所述第二喷嘴具有相对于所述基板表面形成倾斜角的末端。

2.根据权利要求1所述的沉积装置，其中，

所述沉积源和所述基板的中心在所述第一方向上是对齐的，并且所述沉积源的所述中心区域具有长度L1：

L_{1} = \frac{2 T}{\tan θ} - L_{2}

其中，L2表示所述基板在所述第一方向上的沉积区域长度；T表示所述基板与所述喷嘴末端之间的距离；以及θ表示入射角。

3.根据权利要求1所述的沉积装置，其中，

所述倾斜角为43度至53度。

4.根据权利要求1所述的沉积装置，其中，

所述倾斜角为25度至35度。

5.根据权利要求1所述的沉积装置，其中，所述喷嘴包括：

沿所述第一方向设置的所述第一喷嘴的列；以及

沿所述第一方向设置的所述第二喷嘴的列，

所述第一喷嘴形成的列与所述第二喷嘴形成的列在与所述第一方向相交的第二方向上平行并相隔。

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，所述多个喷嘴相对于所述沉积源的所述中心区域被对称地设置。

7.一种有机发光显示器的制造方法，包括：

提供沉积装置，所述沉积装置包括：

沉积源，被配置为用于容纳沉积材料，并包括沿着第一方向位于两个外侧区域之间的中心区域，以及

多个喷嘴，沿着所述第一方向设置在所述沉积源的所述中心区域上，所述多个喷嘴包括：具有与基板表面平行并面对所述基板的末端的第一喷嘴、以及具有相对于所述基板表面形成倾斜角的末端的第二喷嘴；

将所述基板设置成面对所述喷嘴；以及

通过所述喷嘴向所述基板喷射所述沉积材料，并且在与所述第一方向相交的第二方向上移动所述沉积源。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，设置所述基板的步骤包括：

在所述第一方向上对齐所述沉积源和所述基板的中心，并且所述中心区域具有长度L1：

L_{1} = \frac{2 T}{\tan θ} - L_{2}

9.根据权利要求7所述的方法，其中，

以43度至53度的角度形成所述倾斜角。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，

以25度至35度的角度形成所述倾斜角。

11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述喷嘴包括：

沿所述第一方向设置的所述第一喷嘴的列；以及

沿所述第一方向设置的所述第二喷嘴的列，

12.根据权利要求7所述的方法，其中，

相对于所述沉积源的所述中心区域，在所述第一方向上对称地设置所述多个喷嘴。