CN104213078A - 一种低浓度掺杂的蒸发设备 - Google Patents

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周明杰
冯小明
陈吉星
王平
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Abstract

本发明公开了一种低浓度掺杂的蒸发设备，包括真空镀室、主蒸发源和掺杂蒸发源，蒸发设备还包括掩膜装置，掩膜装置包括至少一个掩膜板及蒸发腔体，蒸发腔体的上端开口并通向待制备器件；掩膜板水平安装在蒸发腔体内，掩膜板上开设多个通孔，多个通孔均匀分布于掩膜板；掺杂蒸发源设置在蒸发腔体内且位于掩膜板的下方。掺杂蒸发源蒸发的掺杂材料需通过掩膜装置才能到达待制备器件，由于掩膜板上设置有均匀分布的开孔，使在单位时间内通过掩膜板的掺杂材料速度发生变化，在不改变掺杂蒸发源蒸发热量的情况下，能够使掺杂材料的蒸发实现一个非常低的蒸发速度，能够有效降低掺杂材料的比例；同时掩膜装置结构简单，易于实现。

Description

一种低浓度掺杂的蒸发设备
技术领域
本发明涉及有机发光面板的制作设备，尤其涉及一种低浓度掺杂的蒸发设备。
背景技术
到目前为止，在待制备器件领域，尽管全世界各国的科研人员通过选择合适的有机材料和合理的器件结构设计，已使器件性能的各项指标得到了很大的提升，例如采用PN掺杂传输层的工艺，可以降低器件的启动电压以提高光效，并且有利于寿命的提高。对于P掺杂而言，目前OLED研究领域用的最多的是如F4-TCNQ，F4-TNAP一类的掺杂剂，掺杂在空穴传输材料如MeO-TPD,NPB中。对于这一类有机掺杂剂，经过掺杂后，有机物的导电率可以从10-9S/cm提高到10-4S/cm，经过理论计算，要实现传输材料电导率达到10-6-10-4S/cm量级之间，掺杂剂在有机物中的摩尔比仅需要在1‰的量就够了，但是对于其制备工艺而言，由于制备的传输层通常在几十纳米，如此低的掺杂量，很难进行控制。因为目前的膜厚监控设备一般采用石英晶振，通过质量的变化来评定薄膜厚度，在共蒸镀时，两种材料的蒸镀速度之比，即使掺杂的质量之比。目前通常采用F4-TCNQ掺杂在MeO-TPD中时，通常采用的摩尔比为2%-5%，其质量分数一般在1-4%之间，意味着单位之间内，F4-TCNQ的蒸镀速度是MeO-TPD的1-4%之间，其需要非常精确的蒸发设备，以保证两种材料的蒸发速度在一定的比值从而获得较稳定的掺杂比例。
对于发光层材料而言，同样也存在这样的问题，例如采用超低浓度掺杂，将发光材料掺杂在主体材料中，例如Rubrene掺杂在NPB中，其掺杂质量分数可以低至0.01%，DCTJB掺杂在Alq3中，其掺杂质量分数可以低至在0.02%。对于如此低的掺杂含量，需要采用非常精密的监控设备，而且对蒸发源有着精确的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种低浓度掺杂的蒸发设备，能够有效降低掺杂材料的比例，结构简单，易于实现。
为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种低浓度掺杂的蒸发设备，包括真空镀室，以及均设置在所述真空镀室内的主蒸发源和掺杂蒸发源，所述蒸发设备还包括掩膜装置，所述掩膜装置包括至少一个掩膜板及蒸发腔体，所述蒸发腔体的上端开口并通向待制备器件；所述掩膜板水平安装在所述蒸发腔体内，所述掩膜板上开设多个通孔，多个所述通孔均匀分布于所述掩膜板；所述掺杂蒸发源设置在所述蒸发腔体内且位于所述掩膜板的下方。
其中，所述掩膜板的开孔率为9%-50%。
其中，所述掩膜板为两个或两个以上，各掩膜板沿竖直方向层叠排布于所述托架，且各所述掩膜板之间间隔设置。
其中，相邻两个所述掩膜板之间的间隔为5-10cm。
其中，所述掩膜板的周缘与所述蒸发腔体的内壁无缝贴合连接。
其中，所述掩膜板通过可拆卸式连接结构连接在所述蒸发腔体内。
其中，所述通孔为圆形、多边形、及不规则形状中的一种。
其中，所述掩膜板与所述所述掺杂蒸发源之间设有5-20cm的间隙。
其中，其特征在于，所述蒸发设备还包括用于监控所述掺杂蒸发源处的蒸发速度的晶振探头，且设置在所述掩膜板的下方。
其中，所述蒸发设备还包括用于监控到达所述待镀膜器件处的蒸发速度的晶振探头，且设置在所述掩膜板的上方。
本发明实施例提供的低浓度掺杂的蒸发设备，掺杂蒸发源蒸发的掺杂材料需通过掩膜装置才能到达待制备器件，由于掩膜板上设置有均匀分布的开孔，使在单位时间内通过掩膜板的掺杂材料速度发生变化，在不改变掺杂蒸发源蒸发热量的情况下，能够使掺杂材料的蒸发实现一个非常低的蒸发速度，能够有效降低掺杂材料的比例；同时掩膜装置结构简单，易于实现。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一实施方式提供的用于待制备器件的蒸发设备的示意图；
图2是图1的蒸发设备中蒸发掩膜装置与待制备器件配合的结构示意图；
图3是图2中蒸发掩膜装置的掩膜板的结构示意图；
图4是本发明第二实施方式提供的蒸发掩膜装置与待制备器件配合的结构示意图；
图5是本发明第三实施方式提供的蒸发掩膜装置与待制备器件配合的结构示意图；
图6是本发明第四实施方式提供的掩膜板的示意图；
图7是本发明第五实施方式提供的掩膜板的示意图；
图8是本发明第六实施方式提供的掩膜板的示意图；
图9是本发明第七实施方式提供的掩膜板的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图1至图3，为本发明中第一实施例提供的低浓度掺杂的蒸发设备，包括真空镀室100，以及均设置在所述真空镀室100内的主蒸发源200、掺杂蒸发源300和掩膜装置400。主蒸发源200用于蒸发主体材料，掺杂蒸发源300用于蒸发掺杂材料，二者数目均为至少一个，其具体数目可根据需要在待制备器件500生成的薄膜材料组成确定。
如图1及图2所示，掩膜装置400包括一蒸发腔体410及一掩膜板421。蒸发腔体410的上端开口且通向待制备器件500，掩膜板421水平安装在蒸发腔体410内，掺杂蒸发源300设置在蒸发腔体410内且位于掩膜板421的下方。掺杂蒸发源300产生的蒸发材料通过蒸发腔体410并经掩膜板421传输到待制备器件500上。主蒸发源200设置在蒸发腔体410外，其蒸发的主体材料可直接地道待制备器件500。
如图3所示，掩膜板421上开设多个通孔420，多个通孔420均匀分布于掩膜板421。通孔420的形状可以为圆形，以便于加工制备。掩膜板421的周缘与蒸发腔体410的内壁无缝贴合连接，使得掺杂材料仅能通过通孔420穿过掩膜板421。通过掩膜板421的通孔420可控制单位时间内通过掩膜板421的掺杂材料数目，从而得到较低的掺杂材料蒸发速度，从而能够有效降低掺杂材料的比例。同时多个通孔420均匀分布于掩膜板421，可使得蒸发材料分别均匀，保证器件的发光性能。单位时间内通过的掺杂材料数目由掩膜板421的开孔率决定，以达到不同的蒸发速度。作为优选，掩膜板421的开孔率为9%-50%，本实施方式中，掩膜板421的开孔率为9%。
掩膜板421可通过紧固件、卡扣、或插接等可拆卸式连接结构连接在蒸发腔体410内，以便于更换不同开孔率的掩膜板421，达到调节掺杂材料蒸发速度的目的。由于掩膜板421的周缘与蒸发腔体410的内壁无缝贴合连接，即掩膜板421的形状与蒸发腔体410的内腔横截面形状相同，在本实施方式中，如图3所示，掩膜板421的形状为方形，相应蒸发腔体410的内腔横截面形状为与之相配合的方形；当然，在其他的实施方式中，二者亦可均为圆形、三角形、或其他形状，或者，掩膜板421与蒸发腔体410的内壁之间亦可为略有间隙。
如图1所示，蒸发设备还包括三个晶振探头601、602、603。晶振探头601设置在蒸发腔体410内，且位于掩膜板421与掺杂蒸发源300之间，用于监控掺杂蒸发源300处的蒸发速度。晶振探头602设置在掩膜板421上方，用于监控到达待制备器件300处的蒸发速度，以便于调整掩膜板421从而控制蒸发速度。晶振探头603设置在主蒸发源200上方，用于监控主蒸发源200的蒸发速度。
掩膜板421与待制备器件500之间、及掩膜板421与掺杂蒸发源300之间均设有间隙，以便使掩膜板421能起到更好的减速作用。作为优选，掩膜板421与待制备器件500之间的间隙为5-10cm，掩膜板421与掺杂蒸发源300之间的间隙为5-20cm，具体地，本实施例中，掩膜板421与待制备器件500之间的间隙为10cm，掩膜板421与掺杂蒸发源300之间的间隙为20cm。
在进行制备过程中，可将待制备器件500防止在真空镀室100的顶部，且位于主蒸发源200与掺杂蒸发源300的上方。在主蒸发源200中设置有机材料MeO-TPD，通过晶振探头603监控到蒸发速度为1nm/s；在掺杂蒸发源300中的设置掺杂剂材料F4-TCNQ，处于掩膜板421下方的晶振探头601监控的蒸发速度为0.5nm/s，掺杂剂材料通过掩膜板421后，在掩膜板421上方的晶振探头602监控的蒸发速度约为0.04-0.05nm/s，这样就实现了F4-TCNQ与MeO-TPD的蒸发速度之比达到1:20。使F4-TCNQ的掺杂质量之比为5:100。
如图4所示，在本发明第二实施方式中，掩膜板为两个422a及422b，沿竖直方向层叠排布设置。处于下方的掩膜板422a的开孔率为50%，且与掺杂蒸发源300之间的间隙为5cm。处于上方的掩膜板422b的开孔率为16.7%，其与待制备器件500之间的间隙为5cm，该掩膜板422b上的通孔420为圆形。两个掩膜板422a、422b之间的间隙为5cm。其他部分与第一实施方式相同，在此不再赘述。
制备过程中，在主蒸发源200中设置有机材料MeO-TPD，通过晶振探头603监控到蒸发速度为1nm/s；在掺杂蒸发源300中的设置掺杂剂材料F4-TCNQ，处于掩膜板422a下方的晶振探头601监控的蒸发速度为1nm/s，掺杂剂材料通过掩膜板421后，在掩膜板422b上方的晶振探头602监控的蒸发速度约为0.04-0.05nm/s，这样就实现了F4-TCNQ与MeO-TPD的蒸发速度之比达到1:20。使F4-TCNQ的掺杂质量之比为5:100。
如图5所示，在本发明提供的第三实施方式中，掩膜板为三个423a、423b、423c，处于最下方的掩膜板423a的开孔率为50%，且与掺杂蒸发源300之间的间隙为5cm。处于中间位置的掩膜板423b的开孔率为50%，与最下方的掩膜板423a之间的间距为5cm。处于最上方的掩膜板423c的开孔为9%，其与中间位置的掩膜板423b之间的间距为5cm，掩膜板423c与待制备器件500之间的间距为10cm。其他部分与第一实施方式相同，在此不再赘述。
制备过程中，在主蒸发源200中设置有机材料MeO-TPD，通过晶振探头603监控到蒸发速度为1nm/s；在掺杂蒸发源300中的设置掺杂剂材料F4-TCNQ，处于掩膜板423a下方的晶振探头601监控的蒸发速度为1nm/s，掺杂剂材料通过掩膜板421后，在掩膜板423b上方的晶振探头602监控的蒸发速度约为0.02-0.03nm/s，这样就实现了F4-TCNQ与MeO-TPD的蒸发速度之比达到1:50。使F4-TCNQ的掺杂质量之比为2:100。
在此处，需要说明的是，掩膜板的数目并不局限于上述实施方式，亦可为四个或四个以上，且沿竖直方向层叠排布设置。当掩膜板的数目为两个或两个以上时，相邻两个掩膜板之间的通孔错位配合，已达到更好的减速效果。当掩膜板的数目为三个或三个以上时，各掩膜板可以等间隔排布设置，以便于装配。
如图6所示，在本发明提供的第四实施方式中，掩膜板421上所开设的通孔420为方孔，掩膜板42的开孔率为23%，其他部分与第一实施方式相同，在此不再赘述。
如图7所示，在本发明提供的第五实施方式中，掩膜板421上所开设的通孔420为圆孔，掩膜板42的开孔率为16.7%，其他部分与第一实施方式相同，在此不再赘述。
如图8所示，在本发明提供的第六实施方式中，掩膜板421上所开设的通孔420为圆孔，掩膜板42的开孔率为13%，其他部分与第一实施方式相同，在此不再赘述。
如图9所示，在本发明提供的第七实施方式中，掩膜板421上所开设的通孔420为三角形孔，掩膜板42的开孔率为50%，其他部分与第一实施方式相同，在此不再赘述。
在此处，需要说明的是，通孔420的形状还可以为长方形、菱形、三角形等多边形，或为其他不规则形状。本发明第四实施方式至第七实施方式中提供的掩膜板亦可运用到第二或第三实施方式中。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低浓度掺杂的蒸发设备，包括真空镀室，以及均设置在所述真空镀室内的主蒸发源和掺杂蒸发源，其特征在于，所述蒸发设备还包括掩膜装置，所述掩膜装置包括至少一个掩膜板及蒸发腔体，所述蒸发腔体的上端开口并通向待制备器件；所述掩膜板水平安装在所述蒸发腔体内，所述掩膜板上开设多个通孔，多个所述通孔均匀分布于所述掩膜板；所述掺杂蒸发源设置在所述蒸发腔体内且位于所述掩膜板的下方。
2.根据权利要求1所述的低浓度掺杂的蒸发设备，其特征在于，所述掩膜板的开孔率为9%-50%。
3.根据权利要求1所述的低浓度掺杂的蒸发设备，其特征在于，所述掩膜板为两个或两个以上，各掩膜板沿竖直方向层叠排布于所述托架，且各所述掩膜板之间间隔设置。
4.根据权利要求3所述的低浓度掺杂的蒸发设备，其特征在于，相邻两个所述掩膜板之间的间隔为5-10cm。
5.根据权利要求1所述的低浓度掺杂的蒸发设备，其特征在于，所述掩膜板的周缘与所述蒸发腔体的内壁无缝贴合连接。
6.根据权利要求1所述的低浓度掺杂的蒸发设备，其特征在于，所述掩膜板通过可拆卸式连接结构连接在所述蒸发腔体内。
7.根据权利要求1所述的低浓度掺杂的蒸发设备，其特征在于，所述通孔为圆形、多边形、及不规则形状中的一种。
8.根据权利要求1所述的低浓度掺杂的蒸发设备，其特征在于，所述掩膜板与所述掺杂蒸发源之间设有5-20cm的间隙。
9.根据权利要求1所述的低浓度掺杂的蒸发设备，其特征在于，其特征在于，所述蒸发设备还包括用于监控所述掺杂蒸发源处的蒸发速度的晶振探头，且设置在所述掩膜板的下方。
10.根据权利要求1所述的低浓度掺杂的蒸发设备，其特征在于，所述蒸发设备还包括用于监控到达所述待镀膜器件处的蒸发速度的晶振探头，且设置在所述掩膜板的上方。
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