CN104762600B - 蒸镀坩埚和蒸镀装置 - Google Patents

蒸镀坩埚和蒸镀装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蒸镀坩埚和蒸镀装置，用于解决现有技术中因蒸镀材料在蒸镀过程中冷却堵塞喷嘴所导致的生产成本增大和生产效率降低的问题，以及冷却的蒸镀材料回流所导致的膜层均匀性差的问题。其中，所述蒸镀坩埚包括坩埚本体和与坩埚本体连接的多个喷嘴，其中至少一个喷嘴的外围设置有喷嘴加热结构。

Description

蒸镀坩埚和蒸镀装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种适用于蒸镀线源的蒸镀坩埚和蒸镀装置。
背景技术
显示装置的显示方式包括液晶显示(Liquid Crystal Display，LCD)、有机发光二极管显示(Organic Light-Emitting Diode，OLED)，和等离子显示等多种方式，其中OLED显示具有轻薄、低功耗、高对比度、高色域以及柔性显示等优点，成为下一代显示器的发展趋势。OLED显示包括有源矩阵有机发光二级体面板(Active Matrix Organic LightEmittingDiode，AMOLED)和无源矩阵有机发光二极管(Passive Matrix Organic LightEmittingDiode，PMOLED)。实现OLED显示时，使用低温多晶硅面板(Low TemperaturePoly-silicon，LTPS)+高精度金属掩膜板(Fine Metal Mask，FMM)的方式已初步成熟。FMM模式是通过蒸镀方式将有机材料程度到LTPS背板上，利用FMM上的图形形成红、绿、蓝器件。蒸镀是在真空腔体中，使用线性蒸镀坩埚进行蒸镀。
显示器件中，蒸镀有机材料的线性蒸发源对于蒸镀有机材料的膜层起到至关重要的作用，所以现有技术对线性蒸发源的坩埚设计不多，现有的技术中，参见图1，蒸镀坩埚包括坩埚本体11和喷嘴12；其中坩埚本体中设置有加热装置，而喷嘴处没有加热装置，因此蒸镀过程中蒸镀材料容易沉积在喷嘴口处，导致喷嘴堵塞，影响到正常的蒸镀速率，使得蒸镀的时间变长。为了避免坩埚喷嘴阻塞，需要频繁对坩埚进行清洗，导致浪费大量的人力物力在更换和清洗坩埚上面，致使生产成本增大，生产效率降低。此外，在蒸镀过程中蒸镀材料在喷嘴口处冷却后，部分会回流到坩埚内，当再次被加热蒸发时，会以大分子或分子团的形式进行蒸镀，影响到膜层的均匀性，并且经过一次加热蒸发的材料，往往会部分变性，再次蒸镀这些回流材料会使显示器件中的膜层性能受到影响。
发明内容
本发明实施例提供了一种蒸镀坩埚和蒸镀装置，用于解决现有技术中因蒸镀材料在蒸镀过程中冷却堵塞喷嘴所导致的生产成本增大和生产效率降低的问题，以及冷却的蒸镀材料回流所导致的膜层均匀性差的问题。
本发明实施例提供了一种蒸镀坩埚，所述蒸镀坩埚包括坩埚本体和与坩埚本体连接的多个喷嘴，其中至少一个喷嘴的外围设置有喷嘴加热结构。
本发明实施例提供的蒸镀坩埚包括坩埚本体和与坩埚本体连接的多个喷嘴，其中至少一个喷嘴的外围设置有喷嘴加热结构；由于在所述喷嘴的外围设置了喷嘴加热结构，通过该喷嘴加热结构对喷嘴处加热，使得蒸镀过程中的材料不再沉积在喷嘴口，避免因沉积的材料堵塞喷嘴而影响蒸镀材料的喷出速率，从而所导致的蒸镀速率较低的问题。
较佳的，所述喷嘴加热结构为凹形，所述蒸镀坩埚还包括被所述凹形的喷嘴加热结构所包围的用于存储在蒸镀过程中冷却的蒸镀材料的存储装置。
当所述喷嘴加热结构为凹形时，将所述存储装置设置在凹形的喷嘴加热结构中，可增大所述存储装置的受热面积，通过所述喷嘴加热结构对存储装置内的蒸镀材料进行均匀加热，使蒸镀材料处于熔融状态，便于将蒸镀材料从存储装置中倒出。
较佳的，所述存储装置包括存储室和覆盖在所述存储室上方的导流板。
当所述存储装置包括存储室和覆盖在所述存储室上方的导流板时，所述导流板用于将蒸镀过程中在喷嘴外部冷却的蒸镀材料导流到存储室中，同时所述导流板遮挡在存储室的上方，可以防止存储室里面的蒸镀材料再次受热进行蒸镀；而存储室则用于保存蒸镀过程中冷却的蒸镀材料。
较佳的，所述导流板背向存储室的一侧设置有多个外部导流槽。
通过在所述导流板背向存储室的一侧设置多个外部导流槽，可使得喷嘴外部冷却的蒸镀材料沿着该外部导流槽迅速流到存储室中，避免蒸镀材料因长时间滞留在导流板上而冷却凝固在所述导流板上。
较佳的，所述多个外部导流槽呈辐射状。
当所述多个外部导流槽呈辐射状时，使得各个方向上的冷却的蒸镀材料都能够沿所述多个外部导流槽迅速流到存储室中，避免蒸镀材料因长时间滞留在导流板上而冷却凝固在所述导流板上。
较佳的，所述多个外部导流槽的宽度为所述喷嘴外直径的一半。
当所述多个外部导流槽的宽度为所述喷嘴外直径的一半，能够保证在蒸镀过程中喷嘴外部的蒸镀材料能充分的流入沟槽；此外，所述外部导流槽的宽度还可以大于或小于所述喷嘴外半径。
较佳的，所述蒸镀坩埚还包括与所述外部导流槽远离喷嘴的一端连接的呈环形的沟槽。
所述与外部导流槽远离喷嘴的一端连接的呈环形的沟槽用于收集各个导流槽中的蒸镀材料，并将该蒸镀材料输入到存储室。
较佳的，所述沟槽内部采用交错设置的方式进行设计。
通过对所述沟槽内部采用交错设置的方式进行设计，使得所述存储室上方完全被覆盖，有效避免了蒸镀材料因受热通过沟槽再次蒸发，从而对OLED膜层的均匀性造成影响。
较佳的，所述沟槽的外直径是所述喷嘴外直径的3-5倍。
当所述沟槽的外直径是所述喷嘴外直径的3-5倍时，既能保证存储室体积足够大，能够存储更多的蒸镀材料，避免频繁的将蒸镀材料从存储装置中倒出，同时又不会因存储室体积过大而占用与其它喷嘴对应的存储空间。
较佳的，在所述喷嘴内部且远离坩埚本体的一端设置有挡板，所述挡板与材料流出方向呈钝角；并且，在所述挡板与喷嘴的连接处设置有贯穿所述喷嘴的内部导流槽。
通过在喷嘴内部且远离坩埚本体的一端设置有挡板，且所述挡板与材料流出方向呈钝角时，能够通过该挡板阻止在接触喷嘴口内部冷却的蒸镀材料回流到坩埚内部，并通过贯穿所述喷嘴的内部导流槽将喷嘴内冷却的蒸镀材料引流到存储室内。
较佳的，在所述喷嘴横截面中，所述挡板和所述喷嘴远离蒸镀坩埚本体的一端所在的直线与水平面所成的夹角为第一夹角，所述横截面中对角线与水平面的夹角为第二夹角；其中，所述第一夹角大于所述第二夹角。
在所述喷嘴横截面中，所述挡板和所述喷嘴远离蒸镀坩埚本体的一端所在的直线与水平面所成的夹角为第一夹角，所述横截面中对角线与水平面的夹角为第二夹角；其中，所述第一夹角大于所述第二夹角时，所述挡板的设计不会影响蒸镀材料喷出的角度，确保该挡板不会影响蒸镀材料通过喷嘴正常蒸出。此外，为保证在喷嘴口内部冷却的材料不再回流到坩埚本体中，所述第一夹角应尽量接近第二夹角。
较佳的，所述蒸镀坩埚还包括设置在所述存储装置外侧的温度感应器。
通在所述存储装置外侧设置温度感应器，对存储室内的温度进行实时检测，便于及时通过喷嘴加热结构存储室中的蒸镀材料一直处于熔融状态，便于将蒸镀材料从存储室中倒出，同时也可以确保不会因温度过高使得蒸镀材料升华而影响蒸镀的均匀性。
较佳的，所述坩埚本体包括栅状结构分隔板和位于所述栅状结构分隔板上方的气流平衡板，所述栅状结构分隔板和气流平衡板均采用铜镍合金材料。
因为铜镍合金材料相对于现有技术中制作栅状结构分隔板和气流平衡板的纯铜材料来说，具有导热性好、硬度大等优点，因此采用铜镍合金材料的制作的栅状结构分隔板和气流平衡板具有导热性好、蒸镀材料不易在其上冷却凝固，且不易发生形变等特定。此外，还可以采用其他的导热性好、不易形变的材料来制备所述栅状结构分隔板和气流平衡板。
本发明实施例还提供了一种蒸镀装置，所述蒸镀装置包括上述的蒸镀坩埚。
附图说明
图1为现有技术中蒸镀坩埚的剖面结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的蒸镀坩埚的剖面结构示意图；
图3为本发明实施例二提供的蒸镀坩埚的剖面结构示意图；
图4为本发明实施例二提供的蒸镀坩埚的喷嘴处的剖面结构示意图；
图5为导流板上设置多个导流槽时喷嘴处的剖面结构示意图；
图6为本发明实施例中喷嘴处的俯视结构图；
图7为本发明实施例三提供的蒸镀坩埚的喷嘴处的剖面结构示意图；
图8为本发明实施例四提供的蒸镀坩埚的喷嘴处的剖面结构示意图；
图9为本发明实施例提供的蒸镀坩埚本体的剖面结构示意图；
图10为本发明实施例提供的气流平衡板的平面结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种蒸镀坩埚和蒸镀装置，用于解决现有技术中因蒸镀材料在蒸镀过程中冷却堵塞喷嘴所导致的生产成本增大和生产效率降低的问题，以及冷却的蒸镀材料回流所导致的膜层均匀性差的问题。
本发明实施例一提供了一种蒸镀坩埚，参见图2；所述蒸镀坩埚包括坩埚本体11和与坩埚本体连接的多个喷嘴12，其中至少一个喷嘴的外围设置有喷嘴加热结构13。
通过所述喷嘴加热结构13对喷嘴进行加热时，加热温度为蒸镀材料熔点的温度。例如，坩埚本体中的蒸镀材料的熔点为200℃，所述喷嘴加热结构13的加热温度也应控制在200℃，这样保证蒸镀材料在喷嘴处是处于熔融状态的，不会因为喷嘴过冷而凝固堵塞喷嘴口，同时也不会因为喷嘴过热而再次蒸发影响蒸镀膜层的均匀性。并且，本发明实施例中所述喷嘴加热结构13采用的是加热网，相比于通常采用的加热圈，加热网会使喷嘴处受热更加均匀。
本发明实施例一提供的蒸镀坩埚包括坩埚本体和与坩埚本体连接的多个喷嘴，其中至少一个喷嘴的外围设置有喷嘴加热结构；由于在所述喷嘴的外围设置有喷嘴加热结构，通过该喷嘴加热结构对喷嘴处加热，使得蒸镀过程中的材料不再沉积在喷嘴口，避免因沉积的材料堵塞喷嘴而影响蒸镀材料的喷出速率，从而所导致的蒸镀速率较低的问题。
本发明实施例二提供了一种蒸镀坩埚，参见图3；所述蒸镀坩埚不仅包括坩埚本体11和与坩埚本体连接的多个喷嘴12，以及设置在喷嘴外围的喷嘴加热结构13，所述蒸镀坩埚还包括一个用于存储在蒸镀过程中冷却的蒸镀材料的存储装置14。并且，所述喷嘴加热结构为凹形，所述存储装置14被所述凹形的喷嘴加热结构所包围的存储装置。
当所述喷嘴加热结构为凹形时，将所述存储装置设置在凹形的喷嘴加热结构中，可增大所述存储装置的受热面积，通过所述喷嘴加热结构对存储装置内的蒸镀材料进行均匀加热，使蒸镀材料处于熔融状态，便于将蒸镀材料从存储装置中倒出。
进一步的，参见图4；所述存储装置14包括存储室141和覆盖在所述存储室141上方的导流板142。同时，为了便于蒸镀材料流入到存储室中，所述导流板为倾斜设置，导流板与水平面的倾斜角为θ，一般情况下，3°≤θ≤8°。
当所述存储装置包括存储室和覆盖在所述存储室上方的导流板时，所述导流板用于将蒸镀过程中在喷嘴外部冷却的蒸镀材料导流到存储室中，同时所述导流板遮挡在存储室的上方，可以防止存储室里面的蒸镀材料再次受热进行蒸镀；而存储室则用于保存蒸镀过程中冷却的蒸镀材料。
进一步的，参见图5；所述导流板142背向存储室的一侧设置有多个外部导流槽15。通过在导流板背向存储室的一侧设置多个外部导流槽，可使得喷嘴外部冷却的蒸镀材料沿着该外部导流槽迅速流到存储室中，避免蒸镀材料因长时间滞留在导流板上而冷却凝固在所述导流板上。
所述多个外部导流槽15导流槽呈辐射状分布在所述导流板上；当所述多个外部导流槽呈辐射状时，使得各个方向上的冷却的蒸镀材料都能够沿所述多个外部导流槽迅速流到存储室中，避免蒸镀材料因长时间滞留在导流板上而冷却凝固在所述导流板上。
进一步的，所述多个外部导流槽15的宽度为所述喷嘴12外直径的一半。当所述多个外部导流槽的宽度为所述喷嘴外直径的一半，能够保证在蒸镀过程中喷嘴外部的蒸镀材料能充分的流入沟槽。此外，所述外部导流槽的宽度还可以大于或小于所述喷嘴外半径；但是，当所述外部导流槽的宽度过小时，可能冷却的蒸镀材料会从所述外部导流槽中溢出，进而冷却后凝固在所述导流板上面，或者当所述外部导流槽的宽度过大时，所述冷却后的蒸镀材料通过外部导流槽时与导流板及空气的接触表面积变大，可能会使得蒸镀材料的温度迅速降低，进而有可能会凝固在外部导流槽中，影响外部导流槽的导流速率。
进一步的，参见图5和图6，所述蒸镀坩埚还包括与所述外部导流槽15远离喷嘴12的一端连接的呈环形的沟槽16。所述与外部导流槽远离喷嘴的一端连接的呈环形的沟槽用于收集各个导流槽中的蒸镀材料，并将该蒸镀材料输入到存储室。
进一步的，从图6中还可以看出所述沟槽内部采用交错设置的方式进行设计。通过对所述沟槽内部采用交错设置的方式进行设计，使得所述存储室上方完全被覆盖，有效避免了蒸镀材料因受热通过沟槽再次蒸发，从而对OLED膜层的均匀性造成影响。
进一步的，为了既能保证存储室体积足够大，能够存储更多的蒸镀材料，避免频繁的将蒸镀材料从存储装置中倒出，同时又不会因存储室体积过大而占用与其它喷嘴对应的存储空间，一般的所述沟槽的外直径是喷嘴外直径的3-5倍。具体的，可采用下列参数设计所述坩埚，所述存储室的高度为10mm，坩埚的沟槽深度为6mm，外部导流槽15的宽度为喷嘴外直径的一半，深度为2.5mm。
本发明实施例三提供了一种蒸镀坩埚，参见图7；与本发明实施例二提供的蒸镀坩埚相比，本发明实施例三提供的蒸镀坩埚还包括在所述喷嘴内部且远离坩埚本体的一端设置的挡板17，所述挡板17与材料流出方向的夹角为β，所述β为钝角；并且，在所述挡板17与喷嘴12的连接处设置有贯穿所述喷嘴的内部导流槽18。
通过在喷嘴内部且远离坩埚本体的一端设置有挡板，且所述挡板与材料流出方向呈钝角时，能够通过该挡板阻止在接触喷嘴口内部冷却的蒸镀材料回流到坩埚内部，并通过贯穿所述喷嘴的内部导流槽将喷嘴内冷却的蒸镀材料引流到存储室内，避免因蒸镀材料容易沉积在喷嘴口处而导致喷嘴堵塞，进而影响到正常的蒸镀速率，使得蒸镀的时间变长。喷嘴堵塞的问题得到了解决后，可减少了投放到更换和清洗坩埚上面的人力物力，进而降低了生产成本，提高生产效率。同时，由于冷却的蒸镀材料不再回流到坩埚内部，因此现有技术中因回流的蒸镀材料的再次被加热蒸发所导致的蒸镀膜层性能受到影响的问题也得到有效解决。
从图7中还可以看出，在所述喷嘴横截面中，所述挡板17和所述喷嘴12远离蒸镀坩埚本体的一端所在的直线与水平面所成的夹角为第一夹角α1，所述横截面中对角线与水平面的夹角为第二夹角α2；其中，所述第一夹角α1大于所述第二夹角α2。因为在蒸镀的过程中，蒸镀材料从喷嘴中蒸出的时候是具有一定角度的，所以为保证不影响蒸镀的品质和速度，所述挡板不应对蒸镀材料产生阻挡，而当所述第一夹角大于所述第二夹角时，所述保证挡板的设计不会影响蒸镀材料喷出的角度，确保该挡板不会影响蒸镀材料通过喷嘴正常蒸出。此外，为保证在喷嘴口内部冷却的材料不再回流到坩埚本体中，所述第一夹角应尽量接近第二夹角，或者说所述挡板17和所述喷嘴12远离蒸镀坩埚本体的一端所在的直线应尽量靠近所述横截面中与其倾斜方向一致的对角线。
本发明实施例四还提供了一种坩埚，参见图8；与本发明实施例三提供的坩埚相比，本发明实施例四提供的坩埚还包括设置在所述存储装置外侧的温度感应器19，用于检测所述存储装置内部的温度。
通过在所述存储装置外侧设置温度感应器，对存储室内的温度进行实时检测，便于及时通过喷嘴加热结构对存储室中的蒸镀材料加热而使其一直处于熔融状态，便于将蒸镀材料从存储室中倒出，同时也可以确保不会因温度过高使得蒸镀材料升华而影响蒸镀的均匀性。
进一步的，参见图9；所述坩埚本体包括栅状结构分隔板20，所述栅状结构分隔板20将坩埚本体内部隔离层小区室，栅状纵向条在两个喷嘴下方的中间位置。为了防止蒸镀材料因导热不好而凝固，通过现有技术中通常采用具有良好的导热系数的金属铜来制作所述栅状结构分隔板20。但由于金属铜的硬度低，在正常清洗的时候容易形变，因此本发明中采用铜镍合金来制作所述栅状结构分隔板，由于铜镍合金具有导热性好、硬度大等特点，所述采用铜镍合金有利于增加栅状结构分隔板的导热性和稳定性，有利于提高蒸镀膜层的均匀性和延迟蒸镀坩埚的使用寿命。此外，所述栅状结构分隔板还可以采用其他的导热系数高、不易形变的金属或合金材料。
同时，所述坩埚本体还包括位于所述栅状结构分隔板上方的气流平衡板21，参见图9；所述气流平衡板21同样采用铜镍合金以增大导热性，防止蒸镀材料因导热不好而受冷凝结在气流平衡板上而影响蒸镀膜层的均匀性。并且所述气流平衡板21采用多孔状设计，参见图10，该设计不仅能够使蒸镀材料大量蒸出，同时还可以有效避免产生蒸镀材料蒸发过于剧烈的问题。
并且，所述坩埚本体还包括位于所述栅状结构分隔板20上方的顶部加热环22，以及位于所述栅状结构分隔板20下方的底部加热环23，通过所述顶部加热环22和底部加热环23对位于坩埚本体内的蒸镀材料进行加热并使其蒸发。
此外，为保证所述蒸镀材料的喷出速度恒定，应控制的温度，使蒸镀材料在恒定的温度下进行蒸发，因此所述坩埚本体还可以包括用于检测坩埚本体内部温度的温度感应器，
综上，本发明实施例提供了一种蒸镀坩埚，所述蒸镀坩埚包括坩埚本体和与坩埚本体连接的多个喷嘴，其中至少一个喷嘴的外围设置有喷嘴加热结构。由于在所述喷嘴的外围设置了喷嘴加热结构，通过该喷嘴加热结构对喷嘴处加热，使得蒸镀过程中的材料不再沉积在喷嘴口，避免因沉积的材料堵塞喷嘴而影响蒸镀材料的喷出速率，并且通过内部导流槽将冷却的蒸镀材料导流到存储室中，避免因冷却的蒸镀材料回流而影响蒸镀膜层的均匀性，从根本上解决现有技术中因蒸镀材料冷却而堵塞喷嘴而造成的蒸镀速率较低的问题，以及因冷却后的蒸镀材料回流所导致的膜层均匀性差的问题。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种蒸镀坩埚，所述蒸镀坩埚包括坩埚本体和与坩埚本体连接的多个喷嘴，其特征在于，至少一个喷嘴的外围设置有喷嘴加热结构，所述喷嘴加热结构为加热网；
其中，所述喷嘴加热结构为凹形，所述蒸镀坩埚还包括被所述凹形的喷嘴加热结构所包围的用于存储在蒸镀过程中冷却的蒸镀材料的存储装置。
2.如权利要求1所述的蒸镀坩埚，其特征在于，所述存储装置包括存储室和覆盖在所述存储室上方的导流板。
3.如权利要求2所述的蒸镀坩埚，其特征在于，所述导流板背向存储室的一侧设置有多个外部导流槽。
4.如权利要求3所述的蒸镀坩埚，其特征在于，所述多个外部导流槽呈辐射状。
5.如权利要求3所述的蒸镀坩埚，其特征在于，所述多个外部导流槽的宽度为所述喷嘴外直径的一半。
6.如权利要求3所述的蒸镀坩埚，其特征在于，所述蒸镀坩埚还包括与所述外部导流槽远离喷嘴的一端连接的呈环形的沟槽。
7.如权利要求6所述的蒸镀坩埚，其特征在于，所述沟槽内部采用交错设置的方式进行设计。
8.如权利要求6所述的蒸镀坩埚，其特征在于，所述沟槽的外直径是所述喷嘴外直径的3-5倍。
9.如权利要求2所述的蒸镀坩埚，其特征在于，在所述喷嘴内部且远离坩埚本体的一端设置有挡板，所述挡板与材料流出方向呈钝角；并且，在所述挡板与喷嘴的连接处设置有贯穿所述喷嘴的内部导流槽。
10.如权利要求9所述的蒸镀坩埚，其特征在于，在所述喷嘴横截面中，所述挡板和所述喷嘴远离蒸镀坩埚本体的一端所在的直线与水平面所成的夹角为第一夹角，所述横截面中对角线与水平面的夹角为第二夹角；其中，所述第一夹角大于所述第二夹角。
11.如权利要求1所述的蒸镀坩埚，其特征在于，所述蒸镀坩埚还包括设置在所述存储装置外侧的温度感应器。
12.如权利要求1所述的蒸镀坩埚，所述坩埚本体包括栅状结构分隔板和位于所述栅状结构分隔板上方的气流平衡板，其特征在于，所述栅状结构分隔板和气流平衡板均采用铜镍合金材料。
13.一种蒸镀装置，其特征在于，所述蒸镀装置包括权利要求1-12任一权项所述的蒸镀坩埚。
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