CN104823294B - 有机薄膜形成装置及有机薄膜形成方法和利用其的有机薄膜元件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有机薄膜形成装置及有机薄膜形成方法和利用其的有机薄膜元件的制造方法，制造OLED或有机太阳能电池时，在基板能够形成有机发光层(光活性层)、电子输送层之中至少一个。本发明的有机薄膜形成装置包括：喷涂单元，其将溶液喷射于基板的表面，从而形成有机薄膜；高温气体喷射单元，其对从喷涂单元喷射出并为飞行中的微液滴喷射高温气体，从而使包含于微液滴的溶剂挥发，从而在溶液从喷嘴喷射出并为飞行中时，喷射高温气体使溶剂挥发，因此能够提高涂覆于基板的有机薄膜的表面粗糙度的精密度，并且无需用于使溶剂挥发的额外的热处理装置，从而能够缩短制造工艺的同时能够削减制造费用。

Description

有机薄膜形成装置及有机薄膜形成方法和利用其的有机薄膜 元件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种有机薄膜形成装置及有机薄膜形成方法和利用其的有机薄膜元件的制造方法，更详细地涉及一种有机薄膜形成装置及有机薄膜形成方法和利用其的有机薄膜元件的制造方法，其利用喷涂(spray)方式及高温气体喷射方式能够在柔性基板或具有三维曲线的基板形成具有均等厚度的有机薄膜，并且能够提升有机薄膜的表面粗糙度的精密度。
背景技术
通常，OLED(有机发光二极管：Organic Light Emitting Diodes)具有低功耗、响应速度快、视角广等优点。所述的OLED基本结构简单且容易制造，因此用于厚度为1nm以下的超薄型、超轻型显示器装置，更进一步，取代玻璃基板制造至如塑料一样的柔软的基板上，从而还用于更薄、更轻、不易碎的柔性显示器(flexible display)。
所述的OLED由阳极(anode)电极、空穴输送层、有机发光层、电子输送层、电子注入层及阴极(cathode)等的多层有机薄膜形成。
并且，有机太阳能电池由阳极(anode)电极、空穴输送层、光活性层、电子输送层、电子注入层及阴极(cathode)等的多层有机薄膜形成。
对于用于形成具有所述结构的OLED及有机太阳能电池，用于形成空穴输送层、有机发光层(光活性层)、电子注入层及电子输送层等的有机薄膜的方法，目前周知的方法为真空蒸镀法。
通过所述的喷溅涂覆法(sputtering)或真空蒸镀工艺制造有机薄膜的情况，真空室(chamber)是必要的，因此具有以下问题：制造工艺复杂且费用非常高昂，难以大量生产且不适于制造柔性(flexible)OLED，其利用范围不够广泛。
对于电子注入层的情况，对由LiF、CsF、NaF、Cs2CO3制作成的1nm左右的超有机薄膜进行蒸镀来形成，或者将由Ca、Li、Ba、Cs、Mg等制作成的20nm左右的层利用为电子注入层，但是所述的层在进行阴极的附加性蒸镀时也极其弱于外部空气中的氧气和水分等，从而存在以下大的问题：元件的寿命缩短，并且所述材料在进行工艺时不易处理(handling)。
此外，作为最近最常使用的作为电子注入层/阴极结构的如LiF/Al一样的结构中，对于超有机薄膜电子注入层的情况，利用0.5～2nm的有机薄膜，因此层叠有超有机薄膜电子注入层的下部层的涂布(coating)膜的表面状态非常重要。
因此，通过如卷对卷(roll-to-roll)印刷、喷墨(ink jet)印刷、丝网(screen)印刷、喷涂(spray coating)、浸涂(dip coating)一样的溶液工艺不易具有充分的涂布性能，所以很难将超有机薄膜电子注入层适用于溶液工艺。
为了解决所述的问题，目前，正积极开发利用喷涂方式的有机薄膜形成装置，所述装置通过喷涂方式将溶液喷射于基板，从而形成有机薄膜。
利用现有的喷涂方式的制造有机薄膜晶体管(transistor)的方法如登记专利公报10-1172187(2012年8月27日)所公示，包括：准备基板的步骤；制造溶液的步骤，所述溶液将涂覆于所述基板；使形成图案的荫罩(shadow mask)处于所述基板上的步骤；通过喷涂装置将所述制造的溶液涂覆于荫罩(shadow mask)的步骤；结束所述涂覆步骤后进行热处理使残留溶剂蒸发的步骤。
像这样，现有利用喷涂方式的制造有机薄膜晶体管的方法，其利用喷涂方式因此能够形成均等的有机薄膜，但是将溶液涂覆于基板后，通过额外的高温热处理使包含于溶液的溶剂蒸发，因此需要额外的热处理装置及进行热处理工艺，由此制造工艺变复杂且增加制造费用。
此外，现有技术中为了控制溶剂的挥发速度，在基板上涂布了溶液的状态下，进行高温热处理，因此高温可能致使基板或者薄膜(溶质)产生热损伤，并且在基板和薄膜之间的热膨胀系数差异大的情况下，所涂覆的薄膜可能从基板剥离。此外，基板的温度升高，从而溶剂快速蒸发，则薄膜内产生封闭气孔，因此存在以下问题：气孔内的溶剂不能充分挥发或者溶剂快速蒸发的同时有机薄膜的表面粗糙度(roughness)增大。
另外，在现有的喷涂方式中，通过喷射的液滴所包含的溶剂，从而使得已经层叠于基板的薄膜得以溶解，因此存在以下问题：厚度的均等性降低且表面粗糙度增大。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种有机薄膜形成装置及有机薄膜形成方法和利用其的有机薄膜元件的制造方法，在通过喷涂方式喷射溶液，从而形成有机薄膜时，在喷射出的微液滴为飞行中时，喷射高温气体使溶剂挥发，因此可将有机薄膜厚度制造得薄，并可以调节有机薄膜的厚度，尤其，在柔软的基板及具有三维曲线的基板表面能够形成均等厚度的有机薄膜。
本发明的另一个目的在于提供一种有机薄膜形成装置及利用其的有机薄膜元件的制造方法，在溶液从喷嘴喷射出并为飞行中时，对微液滴喷射高温气体使溶剂挥发，因此能够提升涂覆于基板的有机薄膜的表面粗糙度的精密度，并且无需用于使溶剂挥发的额外的热处理工艺，因此能够缩短制造工艺。
本发明的另一个目的在于提供一种有机薄膜形成装置及利用其的有机薄膜元件的制造方法，其在所喷射的溶液为飞行中时，对微液滴喷射高温气体使包含于微液滴的大部分溶剂挥发，从而无需对基板进行加热，或者对基板进行加热也是以较低温进行加热即可，因此可以使用柔性基板，从而可以制造柔性OLED及有机太阳能电池。
本发明所要解决的课题并非限定于以上提出的技术性课题，未提出的其他技术性课题根据下述的内容可为本发明所属技术领域中具有一般知识的人所明确理解。
为了达成所述目的，本发明的有机薄膜形成装置作为在基板形成有机发光层(光活性层)、电子输送层之中至少一个的装置，其特征在于，包括：喷涂单元(spray unit)，其将溶液喷射于基板的表面，从而形成有机薄膜；高温气体喷射单元，其对从喷涂单元喷射出并为飞行中的微液滴喷射高温气体，从而使包含于微液滴的溶剂挥发。
本发明的喷涂单元包括：供给部，其与存储溶液的储罐连接并供给溶液；喷嘴(nozzle)，其安装至所述供给部的下侧，并将溶液喷射于基板的表面，并且所述喷涂单元可使用空气喷涂(air spray)方式、电喷涂方式及兼具空气喷涂方式和电喷涂方式的混合式喷涂(hybrid spray)方式之中的某一个方式。
本发明的高温气体喷射单元包括：壳(housing)，其设置于喷嘴的外面且具备高温气体流入的空间部，并且在下侧形成喷射高温气体的喷射通道；管(pipe)，其连接至所述壳的一侧，从而使得高温气体通过；加热单元(heating unit)，其设置于所述管并对通过管所供给的气体加热。
本发明的有机薄膜形成装置进一步包括控制部，所述控制部对高温气体喷射单元的气体的压力和温度进行控制，并且所述控制部可包括：输入部，其由使用者操作而输入温度和压力；温度传感器，其测量气体的温度；压力传感器，其测量气体的压力；控制单元，其基于从所述输入部、温度传感器及压力传感器所输入的数据，从而控制加热单元和压力调节单元，所述加热单元对气体进行加热，所述压力调节单元对气体的压力进行调节。
所述有机薄膜元件可包括OLED或者有机太阳能电池。
本发明的有机薄膜元件的制造方法包括：准备透明且具有柔软性的基板的步骤；在所述基板形成阳极电极的步骤；在所述阳极电极上形成空穴输送层的步骤；在所述空穴输送层上形成有机发光层或者光活性层的步骤；在所述有机发光层或者光活性层上形成电子输送层的步骤；在所述电子输送层上形成电子注入层的步骤；在所述电子注入层上形成阴极电极的步骤。
此外，形成所述空穴输送层的步骤和形成有机发光层或光活性层的步骤之中至少一个由喷涂方式形成，并且喷涂方式可包括：根据包含于溶液的溶剂的种类设定气体的压力和温度的步骤；从喷涂单元喷射溶液的步骤；对从所述喷涂单元喷射出并为飞行中的微液滴喷射高温气体，使包含于微液滴的溶剂挥发的步骤；所述微液滴层叠于基板的表面，从而形成有机薄膜的步骤。
根据本发明的有机薄膜形成方法，包括：准备喷射溶液的步骤；根据包含于所述溶液的溶剂的种类设定气体的压力和温度的步骤；从喷涂单元喷射所述溶液的步骤；对从所述喷涂单元喷射出并为飞行中的微液滴喷射高温气体，从而使包含于微液滴的溶剂挥发的步骤；所述微液滴层叠于基板的表面，从而形成有机薄膜的步骤。
如上所述，本发明中利用喷涂方式喷射溶液，溶液从喷嘴喷射出并为飞行中时，对微液滴喷射高温气体使溶剂挥发，因此具有以下优点：有机薄膜厚度能够制造得薄，并且能够调节有机薄膜的厚度，尤其，能够在柔软的基板及具有三维曲线的基板的表面形成均等厚度的有机薄膜。
此外，本发明在溶液从喷嘴喷射出并为飞行中时，喷射高温气体使溶剂挥发，因此具有以下优点：能够提高涂覆于基板的有机薄膜的表面粗糙度的精密度，并且无需用于使溶剂挥发的额外的热处理工艺，从而能够缩短制造工艺。
此外，本发明在溶液为飞行中时，对微液滴喷射高温气体，从而使包含于微液滴的大部分溶剂挥发，因此具有以下优点：不加热基板或者即使加热基板也以较低温加热即可，从而能够使用柔性基板并且能够制造柔性OLED及有机太阳能电池。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的有机薄膜形成装置的结构图。
图2是根据本发明的一个实施例的有机薄膜形成装置的截面图。
图3是根据本发明的一个实施例的控制有机薄膜形成装置的控制部的框图。
图4是表示根据本发明的一个实施例的有机太阳能电池的制造工艺的工艺流程图。
图5是表示根据本发明的一个实施例的OLED制造工艺的工艺流程图。
图6是表示根据本发明的一个实施例的有机薄膜形成方法的工艺流程图。
图7是表示根据实施例1制造的有机薄膜的照片的图。
图8是表示根据实施例2制造的有机薄膜的照片的图。
图9是表示根据实施例3制造的有机薄膜的照片的图。
图10是表示根据实施例4制造的有机薄膜的照片的图。
图11及图12是将通过本发明的有机薄膜形成装置制造的薄膜和通过现有的喷涂方式制造的薄膜的表面放大的照片。
具体实施方式
以下，参照附图对根据本发明的实施例进行详细说明。在此过程中，对示出于附图的构成要素的大小或形象等，因说明的明确性和简便性可能进行夸张表示。此外，鉴于本发明的构成及作用，特殊定义的术语可能根据使用者、操作者的目的或者惯例而变化。对所述术语的定义应以贯穿本说明书全文的内容为基础。
图1是根据本发明的一个实施例的利用喷涂方式的有机薄膜形成装置的结构图，图2是根据本发明的一个实施例的利用喷涂方式的有机薄膜形成装置的截面图。
参照图1及图2，根据本发明的一个实施例的有机薄膜形成装置可用于制造OLED及有机太阳能电池，其包括：喷涂单元(spray unit)20，其将溶液喷射于基板10的表面，从而形成有机薄膜；高温气体喷射单元30，其向从喷射单元20喷射出，从而作为飞行中的微液滴喷射高温气体，从而使包含于微液滴的溶剂挥发。
OLED由阳极(anode)电极、空穴输送层、有机发光层、电子输送层、电子注入层及阴极(cathode)等的多层有机薄膜形成，有机太阳能电池由阳极(anode)电极、空穴输送层、光活性层、电子输送层、电子注入层及阴极(cathode)等的多层有机薄膜形成。
根据一个实施例的有机薄膜形成装置在制造OLED及有机太阳能电池时是用于在基板上形成空穴输送层、有机发光层(光活性层)、电子注入层及电子输送层等的有机薄膜的装置。
喷涂单元20与基板10的上面间隔一定距离进行配置，以便从喷涂单元20喷射出的溶液均匀地分布于基板10的表面。并且，通过移动单元12使其能够在基板10的上面朝左右方向或者朝左右方向及前后方向移动。
基板可适用表面为平面形态的基板、具有三维曲线的基板、柔性(flexible)基板、不耐高温的基板等多种基板。
在基板10可具备加热部，所述加热部用于对基板10进行加热，从而使残留于微液滴的溶剂挥发，所述微液滴层叠于基板。换句话说，通过高温气体喷射单元30使包含于微液滴的溶剂进行第一轮挥发，并且针对通过高温气体喷射单元30未能挥发而剩余的溶剂，通过设置于基板10的加热部来对基板10进行加热，从而最终进行挥发。
此时，几乎大部分溶剂处于通过高温气体喷射单元得以挥发的状态，因此，涂覆于基板的溶液(即，微液滴)中含有的溶剂的量非常少，所以基板10的加热温度不高也可以。因此，本实施例中基板加热温度较低，从而能够使用不耐高温的基板。
在此，优选地，基板10的加热温度设定为70～180℃。
喷涂单元20包括：供给部24，其与存储用于喷射的溶液的储罐22连接，从而供给溶液；喷嘴26，其安装于供给部24的下侧并将溶液喷射于基板10的表面。
在此，喷涂单元20可使用空气喷涂方式、电喷涂方式、空气喷涂方式和电喷涂方式兼具的混合(Hybrid)喷涂方式之中某一个方式。
溶液使用将溶质和溶剂以适于喷射的比例进行混合的溶液，溶质可使用能够形成有机薄膜的有机物、高分子、无机物、金属基(metal-based)有机高分子及混合有一种以上的混合物，溶剂可使用水、苯(benzene)系列、乙醇(alcohol)系列、氯仿(chloroform)等具有挥发性的溶剂。
供给部24的上端与储罐22连接，下端连接为能够与喷嘴26密封。并且，使用电喷涂方式的情况，在供给部24的一侧安装与高压产生部50连接的阳极(plus)端子52，以使溶液带电。
换句话说，使用电喷涂方式的情况，通过高压产生部50将高压施加于喷涂单元20和基板10之间，从而溶液从喷涂单元20喷射出，以便涂覆至基板10的表面。
喷嘴26的下端形成为其内径越向下侧越窄，并且使用电喷涂方式的情况，在其末端设置有导电体喷嘴尖头(nozzle tip)28，所述导电体喷嘴尖头28使涂覆溶液带电。
在此，施加于喷涂单元和基板之间的电压为8～14kV，喷嘴和基板之间的距离为6～12cm，溶液喷出量为40～1000ul/min。
高温气体喷射单元30包括：壳(housing)34，其设置于喷嘴26的外面且具备高温气体流入的空间部32，并且在下侧形成喷射高温气体的喷射通道36；管40，其连接于壳34的一侧并使气体流入至壳的空间部32；加热单元42，其设置于管40并对通过管40的气体进行加热。
若加热单元42只要为可对通过管40的气体进行加热的结构，则能够使用任何结构。并且，就气体加热方法而言，能够使用以下加热方式之中的任何方式：通过传导的加热方式、通过对流的加热方式、通过辐射的加热方式。
例如，加热单元42由包围管40的外周面而设置的加热线圈(heating coil)构成，通过加热线圈施加电源，从而可以使用对通过管的气体进行加热的方法。
并且，管40与存储气体的气体储罐连接，并且具备压力调节单元44，所述压力调节单元44对存储于气体储罐的气体的喷射压力进行调节。
在此，气体可使用空气、氮气、氧气惰性气体及至少混合两个以上的混合气体。
壳34与喷嘴26的外面间隔一定间隙(gap)而固定，从而在壳的内面和喷嘴26的外面之间形成空间部。因此，流入至空间部的高温气体与喷嘴26的外面直接接触，并由此对通过喷嘴26的溶液进行加热。
像这样，高温气体喷射单元30对通过喷嘴26的溶液进行加热，因此使溶液能够维持适于喷射的粘度，并由此能够提升溶液的喷射性能。
在壳34的一侧安装密封环(seal ring)46，从而维持壳和喷嘴26之间的气密，所述壳34安装于喷嘴26。
并且，形成为喷嘴26的末端通过形成于壳34的下侧的喷射通道36的中央，从而以包围喷嘴的状态喷射高温气体。由此，以包围从喷嘴喷射出的溶液的外侧的形态喷射出高温气体，因此使包含于溶液的溶剂精确地进行挥发。
并且，朝与喷嘴26喷射的方向相同的方向喷射出高温气体，从而可以赋予微液滴直线性，并由此防止微液滴飞散的同时使溶液喷射于基板的准确位置，因此有机薄膜的厚度能够形成得更均等。
优选地，气体的压力设定为0.04～0.12Mpa左右，气体温度设定为80～150℃左右。
在此，若气体的压力为0.06Mpa以下，则气体压力太低，溶剂难以挥发，若气体的压力为0.12Mpa以上，则气体压力太高，阻碍溶剂喷射于基板。并且，气体温度为80℃以下时，溶剂无法挥发，若为150℃以上，则对溶质造成损伤。
图3是根据本发明的一个实施例的控制有机薄膜形成装置的控制部的框图。
控制部包括：输入部66，其由使用者输入气体的温度和喷射压力；温度传感器62，其设置于壳34的一侧并测量流入壳34内部的气体的温度；压力传感器64，其设置于壳的一侧并测量气体的喷射压力；控制单元60，其接收从压力部66施加的温度及压力信号，并接收从温度传感器62及压力传感器64施加的信号，从而控制加热单元42及压力调节单元44。
使用者根据包含于溶液的溶剂的种类或性质，输入适于溶剂挥发的最佳温度及压力，则控制单元60将输入的温度和压力设定为基准值。
并且，控制单元60将从温度传感器62及压力传感器64所施加的温度和压力与基准值比较，从而控制加热单元42及压力调节单元44使气体的温度和压力维持在基准值范围。
对于像这样构成的本发明的有机薄膜元件，举例说明，有机太阳能电池及OLED的制造工艺的说明如下。
图4是表示根据本发明的一个实施例的有机太阳能电池的制造方法的工艺流程图。
对有机太阳能电池制造方法进行如下说明。
首先，准备基板S110。为了具有柔软性，基板为柔性(flexible)形态，并且是由形成有多个凹凸的三维基板，使用光能够透过的高分子薄膜(film)。
并且，在基板表面形成阳极(anode)S120。为使光能够透过，阳极由透光性材料形成，使用如ITO(导电玻璃)一样的金属氧化物等导电性金属材料，可使用丝网印刷方式、喷溅涂覆方式、真空蒸镀方式等。
导电性高分子物质包括在PEDOT:PSS(聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)：聚对苯乙烯磺酸)(poly(3,4-ethylenedioxythiophere poly(styrene sulfonate)中添加DMSO(二甲基亚砜，dimethyl sulfoxide)、PC(聚碳酸酯，polycarbonates)、DMF(二甲基甲酰胺，dimethyl formamide)、HMPA(六甲基磷酰三胺，hexamethyl phosphorotriamide)、THF(四氢呋喃，tetrahydrofuran)、EG(乙二醇，ethylene glycol)、NMP(N-甲基吡咯烷酮，N-Methyl-2-pyrrolidone)之中某一个的物质。
并且，在阳极上形成空穴输送层S130。在此，空穴输送层通过利用如上所述的有机薄膜形成装置的有机薄膜形成方法而形成。
换句话说，如果形成空穴输送层的溶液通过喷涂单元来喷射，并从高温气体喷射单元将高温气体喷射于飞行中的微液滴，从而使溶剂挥发，则在阳极的表面涂覆有几乎去除溶剂的有机薄膜，由此形成空穴输送层。在此，优选地，空穴输送层的厚度设定为50～150nm。
并且，为了将未能通过高温气体喷射单元所去除，且残留在所涂覆的有机薄膜的溶剂挥发，从而实施退火(annealing)。在此，优选地，退火以130℃实施约10分钟。
并且，在空穴输送层上形成光活性层S140。在此，光活性层通过利用如上所述的有机薄膜形成装置的有机薄膜形成方法而形成。
换句话说，如果形成光活性层的溶液通过喷涂单元喷射出，并且从高温气体喷射单元将高温气体喷射于飞行中的微液滴，从而使溶剂挥发，则在空穴输送层的表面涂覆有几乎去除溶剂的有机薄膜，由此形成光活性层。在此，优选地，光活性层的厚度设定为100～200nm。
并且，实施光活性层的退火。在此，优选地，退火在75℃下实施24小时。
并且，在光活性层形成电子输送层S150。电子输送层可通过真空蒸镀方式形成。并且，在电子输送层涂布及掺杂(doping)有机离子(ion)物质，从而形成电子注入层S160。
并且，最终，完成有机太阳能电池的制造S170，将导电性金属蒸镀于电子输送层，从而形成阴极(cathode)。
接下来，对OLED制造工艺进行说明。图5是表示本发明的OLED制造工艺的工艺流程图。
OLED制造工艺与上述的有机太阳能电池制造工艺相同，只是取代形成光活性层的工艺S140，实施形成有机发光层的工艺S140a。
在此，有机发光层通过利用如上所述的有机薄膜形成装置的有机薄膜形成方法而形成。
换句话说，如果形成有机发光层的溶液通过喷涂单元喷射出，从高温气体喷射单元将高温气体喷射于飞行中的微液滴，从而使溶剂挥发，则在空穴输送层涂覆有几乎去除溶剂的有机薄膜，由此形成有机发光层。在此，优选地，有机发光层的厚度设定为50～150nm。
此时，作为有机发光层，通过喷涂单元可将RGB各自分别进行喷射或混合进行喷射。
图6是表示根据本发明的一个实施例的有机薄膜形成方法的工艺流程图。
对于上述的制造有机太阳能电池及OLED时通过喷涂方式形成有机薄膜的过程进行更详细的说明。
首先，输入气体的压力和温度S10。换句话说，使用者根据使用的溶液的性质及溶剂的种类输入使溶剂挥发的最佳温度和压力。那么，控制单元60控制加热单元42，从而调节气体的加热温度，并且控制单元60控制压力调节单元44，从而调节气体的喷射压力。
在此，优选地，气体的压力设定为0.04～0.12Mpa，气体的温度设定为80～150℃。
并且，完成输入气体的压力和温度后，启动喷涂单元20，将溶液喷射于基板10的表面S20。此时，在基板10可能为涂覆有阳极或空穴输送层等其他层的状态。
喷涂单元为空气喷涂方式的情况，将空气喷射至溶液，从而产生喷射压力，并且喷涂单元为电喷涂方式的情况，启动(on)高压产生部50，从而将高压施加于喷涂单元20和基板10之间，从而使溶液带电，并且喷涂单元为混合方式的情况，喷射空气的同时施加高压，从而喷射溶液。
在此，喷涂单元和基板之间的施加电压设定为8～14kV，喷涂单元和基板的距离设定为6～12cm，喷出量设定为40～1000ul/min。
像这样，本实施例中通过喷涂方式将溶液喷射于基板10来形成有机薄膜，由此可以将有机薄膜的厚度制作得薄的同时，可以自由调节有机薄膜的厚度。
并且，溶液喷射出，从而微液滴到达基板10之前，换句话说，溶液从喷嘴26喷射出，从而对飞行中的微液滴喷射高温气体，进而使包含于微液滴的溶剂挥发S30。
换句话说，启动加热单元42将气体加热至设定温度，通过压力调节单元44将通过管40的气体的压力调节为设定压力。并且，通过管40流入至壳34内部的高温气体通过喷射通道36喷射出，从而使包含于飞行中的微液滴的溶剂挥发。
此时，温度传感器62对壳34内部温度进行测量并施加至控制单元60，则控制单元60将从温度传感器62施加的气体温度和基准温度进行比较，从而控制加热单元42使气体温度维持在基准温度范围。
并且，压力传感器64对从壳34喷射出的气体的压力进行测量并施加至控制单元60，则控制单元60将气体压力和基准压力进行比较，从而控制压力调节单元44使气体压力维持在基准压力范围。
并且，对基板以较低的温度进行加热，最终使未能通过高温气体喷射单元去除而残留的溶剂挥发。
在此，基板的加热温度可以以70～190℃且与现有相比较低的温度进行加热，因此能够使用柔性基板、不耐高温的基板、厚度薄的基板等多种基板，并且防止溶质因热而产生损伤。
现有的有机薄膜形成装置在对基板进行加热而使溶剂挥发时，在涂覆于基板的状态下使得溶剂得以挥发，因此有机薄膜的品质降低，并且需要对基板加热至溶剂能够挥发的温度，因此存在难以使用不耐高温的基板的问题。
本实施例中对从喷嘴喷射出，从而作为飞行中的微液滴直接喷射高温气体，进而使溶剂挥发，因此在涂覆于基板的微液滴中，溶剂为几乎被去除的状态，由此可以提高有机薄膜的表面精密度并且由此可以提高产品的品质。
并且，无需对基板进行加热，从而也能够使用不耐高温的基板。因其用途在于即使对基板加热也能使残留的溶剂挥发，因此为使残留在涂覆于基板的微液滴的溶剂挥发，无需将加热温度设定得高，从而能够使用不耐高温的基板。
以下，通过实施例对本发明进行更具体的说明。但是，下述的实施例仅仅是本发明的示例，本发明的范围并非限定于此。
(实施例1)
首先，将作为导电性高分子的Orgacon.TM(Agfa，PEDOT:PSS)以0.8wt％溶解于水，利用6um和0.8um注射式过滤器(syringe filter)进行过滤，从而制造喷射溶液。并且，基板准备在表面具有三维曲线的基板。
通过将制造的喷射溶液利用有机薄膜形成装置进行喷射，从而制造纳米(nano)薄膜，所述有机薄膜形成装置采用将电喷涂和空气喷涂方式混合的混合式喷涂方式。
换句话说，将施加电压设定为12kV、氮压设定为0.1Mpa、喷嘴和基板的距离设定为6cm、喷出量设定为700ul/min、基板的温度设定为130℃、气体温度设定为100℃，并且从喷涂单元喷射溶液，与此同时从高温气体喷射单元对飞行中的微液滴喷射高温气体，从而在具有三维曲线的基板的表面形成纳米有机薄膜。
如图7所示的照片一样，根据实施例1制造的纳米有机薄膜利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope)拍摄后，对各部分的纳米有机薄膜的厚度进行测量，则上部(top)厚度为437nm、侧面(side)厚度为421nm、下部(bottom)厚度为433nm。因此，上部(top)/下部(bottom)的比例几乎近似1，侧面(side)/下部(bottom)的比例为0.97。
如实施例1所示，在具有三维曲线的基板的表面利用本发明的有机薄膜形成装置制造，则能够得到整体上具有均等厚度的有机薄膜，并且能够确认基板的加热温度是可以降低的，所述本发明的有机薄膜形成装置利用喷涂方式。
(实施例2)
作为OLED发光层，将PVK(聚(9-乙烯基咔唑))、PBD(2-(4-联苯基)-5-苯基-1,3,4-恶二唑)、Ir(ppy)3(三(2-苯基吡啶-C2，N)铱(Ⅲ))以10:4:1的比例混合并在氯苯(monochlorobenzene)中以0.2wt％的比例溶解，从而制造喷射溶液。
利用6um、0.4um的注射式过滤器对如上所制造的溶液实施过滤之后，利用有机薄膜形成装置制造纳米薄膜，所述有机薄膜形成装置采用将电喷涂和空气喷涂方式混合的混合式喷涂方式。
换句话说，将施加电压设定为10kV、氮压设定为0.06Mpa、喷嘴和基板的距离设定为6cm、喷出量设定为88ul/min、基板的温度设定为130℃、气体温度设定为100℃，并且从喷涂单元喷射喷射溶液，并与此同时从高温气体喷射单元对飞行中的微液滴喷射高温气体(100℃)，从而在具有三维曲线的基板的表面形成纳米有机薄膜。并且将喷射至基板的有机薄膜利用75℃的干燥炉处理24小时，从而进行交联。
如图8所示的照片一样，通过实施例2所制造的纳米有机薄膜，利用扫描电子显微镜拍摄后，对各部分的纳米有机薄膜的厚度进行测量，则上部(top)厚度为133nm、侧面(side)厚度为117nm、下部(bottom)厚度为123nm。因此，上部(top)/下部(bottom)的比例为1.18，侧面(side)/下部(bottom)的比例为0.95。
如实施例2所示，在具有三维曲线的基板的表面利用本发明的有机薄膜形成装置制造，则能够得到整体上具有均等厚度的有机薄膜，并且能够确认基板的加热温度是可以降低的，所述本发明的有机薄膜形成装置利用喷涂方式。
(实施例3)
作为OPV光活性层，将PCBM(1-(3-甲氧羰基)-丙基-1-苯基-(6,6)C61)和P3HT(聚(3-己基噻吩))以1:1的比例混合并在氯苯(monochlorobenzene)以0.2wt％的比例溶解，从而制造喷射溶液。
利用6nm、0.4nm的注射式过滤器对如上所制造的溶液实施过滤之后，利用有机薄膜形成装置制造纳米薄膜，所述有机薄膜形成装置采用将电喷涂和空气喷涂方式混合的混合式喷涂方式。
换句话说，将施加电压设定为10kV、氮压设定为0.06Mpa、喷嘴和基板的距离设定为6cm、喷出量设定为350ul/min、基板的温度设定为130℃、气体温度设定为120℃之后，从喷涂单元喷射喷射溶液，并与此同时从高温气体喷射单元对飞行中的微液滴喷射高温气体(120℃)，从而在具有三维曲线的基板的表面形成纳米有机薄膜。并且将喷射至基板的有机薄膜利用75℃的干燥炉处理24小时，从而进行交联。
如图9所示的照片一样，根据实施例3制造的纳米有机薄膜利用扫描电子显微镜拍摄后，对各部分的纳米有机薄膜的厚度进行测量，则上部(top)厚度为595nm、侧面(side)厚度为560nm、下部(bottom)厚度为551nm。因此，上部(top)/下部(bottom)的比例为1.07，侧面(side)/下部(bottom)的比例为1.02。
如实施例3所示，在具有三维曲线的基板的表面利用本发明的有机薄膜形成装置制造，则能够得到整体上具有均等厚度的有机薄膜，并且能够确认基板的加热温度是可以降低的，所述本发明的有机薄膜形成装置利用喷涂方式。
(实施例4)
作为OPV光活性层，将PCBM(1-(3-甲氧羰基)-丙基-1-苯基-(6,6)C61)和P3HT(聚(3-己基噻吩))以1:1的比例混合并在氯仿(chloroform)分别以0.15wt％的比例溶解，从而制造喷射溶液。
利用6um、0.4um的注射式过滤器对如上所制造的溶液实施过滤之后，利用有机薄膜形成装置制造纳米薄膜，所述有机薄膜形成装置采用将电喷涂和空气喷涂方式混合的混合式喷涂方式。
换句话说，将施加电压设定为10kV、氮压设定为0.06Mpa、喷嘴和基板的距离设定为6cm、喷出量设定为350ul/min、基板的温度设定为70℃、气体温度设定为90℃，并且从喷涂单元喷射喷射溶液，并与此同时从高温气体喷射单元对飞行中的微液滴喷射高温气体(90℃)，从而在具有三维曲线的基板的表面形成纳米有机薄膜。并且将喷射至基板的有机薄膜利用75℃的干燥炉处理24小时，从而进行交联。
如图10所示的照片一样，根据实施例4制造的纳米有机薄膜利用扫描电子显微镜拍摄后，对各部分的纳米有机薄膜的厚度进行测量，则上部(top)厚度为130nm、侧面(side)厚度为145nm、下部(bottom)厚度为144nm。因此，上部(top)/下部(bottom)的比例为0.90，侧面(side)/下部(bottom)的比例为1.01。
如实施例4所示，在具有三维曲线的基板的表面利用本发明的有机薄膜形成装置制造，则能够得到整体上具有均等厚度的有机薄膜，并且能够确认基板的加热温度是可以降低的，所述本发明的有机薄膜形成装置利用喷涂方式。
图11及图12是分别将通过现有的喷涂方式制造的有机薄膜和通过本发明的有机薄膜形成装置制造的有机薄膜的表面放大的照片。
如图11所示，利用现有的喷涂喷射方式在基板的表面喷射溶液，从而形成有机薄膜，将基板加热至200℃且在使包含于溶液的溶剂挥发的情况，可以确认基板的表面为粗糙状态并且对溶质造成热损伤。
如图12所示，如本发明的实施例1至3，利用高温气体使溶剂挥发的情况，可以确认即使将基板的温度略降低为130℃，也形成了光滑的基板表面，并且对溶质未产生热损伤。
以上，例举并示出特定的优选实施例对本发明进行说明，但本发明并非限定于所述的实施例，并且在未超出本发明的思想的范围内并在本发明所属的技术领域中具有一般知识的人能够进行多种变更和修正。
产业上利用可能性
本发明利用喷涂方式及高温气体喷射方式能够在柔软的基板或具有三维曲线的基板形成具有均等厚度的有机薄膜，并且涉及一种有机薄膜形成装置及有机薄膜形成方法和利用其的有机薄膜元件的制造方法，其能够提升有机薄膜的表面粗糙度的精密度，尤其，能够适用于制造OLED及有机太阳能电池。

Claims (4)

1.一种有机薄膜形成装置，其特征在于，包括：
喷涂单元，其将溶液喷射于基板，其向基板的表面喷射含有导电性高分子的溶液、含有形成有机发光二极管的发光层的物质的溶液、或含有形成有机太阳能电池的光活性层的物质的溶液，从而形成有机薄膜；以及
高温气体喷射单元，为了使得所述溶液中所含的溶剂挥发，其对从所述喷涂单元喷射出并为飞行中的微液滴喷射高温气体；以及
控制部，其对从所述高温气体喷射单元所喷射的高温气体的压力和温度进行控制，
所述喷涂单元包括：供给部，其与存储有溶液的存储罐相连接，从而供给溶液；喷射喷嘴，其安装于所述供给部的下侧，从而向基板的表面喷射溶液，
高温气体喷射单元包括：外壳，其安装于所述喷射喷嘴的外面，并具有使得高温气体流入的空间部，下侧形成有喷射高温气体的喷射通路；管，其与所述外壳的一侧相连接，从而使得高温气体通过；加热单元，其设置于所述管，并对通过管所供给的气体进行加热；压力调节单元，其对高温气体的压力进行调节，
所述控制部包括：输入部，其通过使用者的操作来输入温度和压力；温度传感器，其测定高温气体的温度；压力传感器，其测定高温气体的压力；控制单元，其以从所述输入部、温度传感器及压力传感器所输入的数据为基础，对所述加热单元和压力调节单元进行控制。
2.根据权利要求1所述的有机薄膜形成装置，其特征在于，所述喷涂单元包括：
所述喷涂单元使用空气喷涂方式、电喷涂方式及兼具所述空气喷涂方式和电喷涂方式的混合式喷涂方式之中某一个方式。
3.根据权利要求1所述的有机薄膜形成装置，其特征在于，
所述空间部形成于外壳的内面和喷射喷嘴的外面之间，以便流入至所述外壳的空间部的高温气体能够对喷射喷嘴加热。
4.根据权利要求3所述的有机薄膜形成装置，其特征在于，
喷射喷嘴的末端形成为通过形成于所述外壳的下侧的喷射通道的中央。
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Inventor after: Li Zhenheng

Inventor after: Zhao Genzhi

Inventor after: Wen Yishou

Inventor after: Song Rongxie

Inventor before: Li Zhenheng

Inventor before: Jin Dongzhu

Inventor before: Zhang Daxun

Inventor before: Wen Yishou

Inventor before: Song Rongxie

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