CN107916413A - 向有机发光二极管沉积钝化层的直列式原子层沉积设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种向OLED基板沉积钝化层的直列式原子层沉积设备，其中当OLED基板在相互平行地设置着多个线源的真空室中以直线方式水平移动时，执行沉积过程，以允许无极薄膜作为钝化层被沉积在速度大于3nm/min的每个OLED基板上。直列式原子层沉积设备包括：适于在其中形成真空状态的真空室；水平方向上的基板移动件，其被设置在真空室的下侧用于将OLED基板从真空室的一侧水平移动到真空室的另一侧；原子层沉积件，其设置在真空室的上侧，用于借助于原子层沉积向正在被基板移动件水平移动的OLED基板沉积钝化层。

Description

向有机发光二极管沉积钝化层的直列式原子层沉积设备
技术领域
本发明涉及一种直列式原子层沉积设备，更具体涉及一种向有机发光二极管(下文中，被称为OLED)基板沉积钝化层的直列式原子层沉积设备，其中当OLED基板在相互平行地设置着多个线源的真空室中以直线方式水平移动时，执行沉积过程，以允许无极薄膜作为钝化层被沉积在速度大于3nm/min的OLED基板上。
背景技术
OLED具有高可再现的色度范围、大观察角度、轻薄和明亮的特征，使其日益增加地用于移动式设备、大尺寸电视、柔性装置等。顺便一提的是，与LCD不同，OLED是有机薄膜并且因此对大水或氧起反应，因而削弱了其耐用性。因此，需要钝化层或封装层来保护OLED。
已经公开了一种传统技术，其中，玻璃基板或膜被用作钝化层或封装层，以将OLED用作柔性显示器，钝化层或封装层应具有薄层的形状。当前，通过多次层合金属氧化物和有机层而形成的薄层已经被建议作为具有薄层形状的钝化层或封装层。
在这种情况下，金属氧化物无机层通过利用喷溅、PECVD、ALD(原子层沉积)等沉积类似Al2O3的金属氧化物而形成，而金属氧化物有机层利用沉积设备、喷墨设备等形成。
这时，决定可渗透性的无机层利用具有极好薄层特征和高阶梯覆盖的ALD形成，然而，虽然具有极好的薄层特征，但沉积速度相对较低，因而不希望地导致低生产率。
发明内容
【技术问题】
相应地，本发明试图解决上述问题，本发明的目的是提供用于向OLED基板沉积钝化层的直列式原子层沉积设备，其中当OLED基板在相互平行地设置着多个线源的真空室中以直线方式水平移动时，执行沉积过程，以允许无极薄膜作为钝化层被沉积在速度大于3nm/min的OLED基板上。
【技术方案】
为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种向OLED沉积钝化层的直列式原子层沉积设备，所述设备包括：适于在其中形成真空状态的真空室；水平方向上的基板移动件，其被设置在真空室的下侧用于将OLED基板从真空室的一侧水平移动到真空室的另一侧；和原子层沉积件，其设置在真空室的上侧，用于借助于原子层沉积向正在被基板移动件水平移动的OLED基板沉积钝化层。
根据本发明，希望的是，所述原子层沉积件被配置为具有彼此间隔开一给定距离的多个线源。
根据本发明，希望的是，每个线源包括：竖立部，其被设置为在其中心处竖立放置以向下喷射前驱体；第一等离子喷嘴，其被以朝向竖立部倾斜一给定角度的方式设置在竖立部的左侧，并且适于通过利用从外面供应的电源将过程气体转变为等离子以及向下喷射等离子；和第二等离子喷嘴，其被以朝向竖立部倾斜一给定角度的方式设置在竖立部的右侧，并且适于通过利用从外面供应的电源将过程气体转变为等离子以及向下喷射等离子。
根据本发明，希望的是，所述第一等离子喷嘴包括：第一外壳；耦合到第一外壳的底侧的第一隔离体；耦合到第一隔离体的底侧的第一电极；在第一电极底侧的两侧上以相互面对的方式彼此间隔开的一对第一侧磁体安装部分；第一中心磁体安装部分，其设置在第一电极的底侧的中心，用于将由第一侧磁体安装部分形成的空间分成两个部分；第一侧磁体，其设置在第一侧磁体安装部分上；第一中心磁体，其设置在第一中心磁体安装部分上；和第一过程气体供应源，其设置在第一电极的底侧，用于向由第一侧磁体安装部分和第一中心磁体安装部分形成的空间供应过程气体。
根据本发明，希望的是，所述第一等离子喷嘴还包括：第一电极冷却器，其设置在第一电极上，用于借助于冷却剂的循环来冷却第一电极；和第一磁体冷却器，其设置在第一侧磁体安装部分的底侧，用于借助于冷却剂的循环来冷却第一侧磁体安装部分和第一侧磁体。
根据本发明，希望的是，所述第一侧磁体以允许N极部分和S极部分在上下方上彼此间隔开的方式设置在第一侧磁体安装部分的内表面上。
根据本发明，希望的是，所述第一中心磁体以允许N极部分和S极部分彼此相邻的方式设置在第一中心磁体安装部分上。
根据本发明，希望的是，所述第二等离子喷嘴包括：第二外壳；第二隔离体，其被耦合到第二外壳的底侧；第二电极，其被耦合到第二隔离体的底侧；在第二电极的底侧的两侧上以相互面对的方式彼此间隔开的一对第二侧磁体安装部分；第二中心磁体安装部分，其设置在第二电极的底侧的中心，用于将由第二侧磁体安装部分形成的空间分成两个部分；设置在第二侧磁体安装部分上的第二侧磁体；设置在第二中心磁体安装部分上的第二中心磁体；和第二过程气体供应源，其设置在第二电极的底侧上，用于向由第二侧磁体安装部分和第二中心磁体安装部分形成的空间供应过程气体。
根据本发明，希望的是，双隔壁设置在相邻的线源之间用于相互隔离相邻的线源之间的空间，从而将由双隔壁形成的屏蔽空间保持在比安装着线源的空间中的压力低的压力。
【有利效果】
根据本发明，用于向OLED基板沉积钝化层的直列式原子层沉积设备被构造成，当OLED基板在相互平行地设置着多个线源的真空室中以直线方式水平移动时，执行沉积过程，以允许无极薄膜作为钝化层被沉积在速度大于3nm/min的OLED基板上。
附图说明
图1是示出了根据本发明的向OLED基板沉积钝化层的直列式原子层沉积设备的断面图。
图2是示出了根据本发明的直列式原子层沉积设备的线源的构造的剖视图。
图3是示出了根据本发明的直列式原子层沉积设备的线源的操作状态的断面图。
图4至6是根据本发明的直列式原子层沉积设备的线源的紧固状态的透视图。
图7是示出了根据本发明的直列式原子层沉积设备的等离子喷嘴的内部构造的剖视图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述根据本发明的用于沉积OLED基板的钝化层的直列式原子层沉积设备的示例。
如图1中所示，用于向OLED基板沉积钝化层的直列式原子层沉积设备1总体上包括真空室200，水平方向上的基板移动件300，和原子层沉积件100。
首先，真空室200被构造成在其中形成真空状态并且具有根据本发明的直列式原子层沉积设备1的整个外部形状，同时提供设置其他部件的空间和执行沉积过程的环境。真空室200在其两个侧壁上设有闸门210和230，以将OLED基板S插入其内或从其拉出OLED基板S，并且闸门210和230通过闸门阀220和240进行控制。
下面，如图1中所示，水平方向上的基板移动件300被设置于真空室200的下侧，以将OLED基板S从真空室200的一侧水平地移动到另一侧。因此，在OLED基板S被基板移动件300水平移动时，原子层沉积过程被重复进行很多次。也就是说，在一个OLED基板S在一个真空室200中水平移动时，对一个OLED基板S重复进行很多次原子层沉积过程，因此，有利的是所沉积的无机薄膜的厚度可被显著增加。如在下面将要讨论的，这将借助于原子层沉积件100的独特配置实现。
下面，如图1中所示，原子层沉积件100设置于真空室200的上侧用于，借助于原子层沉积，在正由基板移动件300水平移动的OLED基板S上形成钝化层。
根据本发明，如图1中所示，原子层沉积件100被构造成在其中多个线源100彼此间隔开一给定距离。这样，对于一个OLED基板S来说，彼此相同的原子层沉积过程被重复进行。
根据本发明，原子层沉积件100设有线源100，相应地，下面将描述每个线源100。如图2中所示，每个线源100总体上包括竖立部110，第一等离子喷嘴120和第二等离子喷嘴130。
首先，如图3中所示，竖立部(ground)110被设置为通过中心竖立部116竖立放置，以向下喷射前驱体(precursor)。如图3和7中所示，相应地，竖立部110被连接到前驱体供应线140，前驱体供应线140被连接到设置于外面的前驱体供应源(未示出)，从而竖立部持续地接收前驱体和通过前驱体喷射嘴118向下喷射前驱体。
根据本发明，前驱体喷射嘴118具有能够向下喷射前驱体的细长管线形状。
下面，如图3和4中所示，第一等离子喷嘴120以朝向竖立部110倾斜一给定角度的方式设置在竖立部110的左侧，并且适于通过利用从外面供应的电源将过程气体转变为等离子并且向下喷射等离子。
根据本发明，如图3和4中所示，第一等离子喷嘴120包括第一外壳121，第一隔离体122，第一电极123，第一侧磁体安装部分124，第一中心磁体安装部分125，第一侧磁体126，第一中心磁体127，和第一过程气体供应源128。
首先，如图3和4中所示，第一外壳121具有形成于其下侧的空间用于在其中设置第一隔离体122，并且还提供用于将电源线、冷却剂线、以及被连接到外面的过程气体供应线安装于其中的空间。此外，如图3中所示，如下面所讨论的，第一外壳121的顶侧被耦合到安装板150以便将第一外壳121设置在真空室200内。
下面，如图3和4中所示，第一隔离体122被耦合到第一外壳121的底侧，并且用于使被耦合到其底侧的第一电极123与被耦合到其顶部的第一外壳121隔离开。此外，如图4中所示，第一隔离体122具有形成于其中的通孔以使冷却剂线经过。
下面，如图3和4中所示，第一电极123被耦合到第一隔离体122的底侧，以与从外面供给的交流电源连接。根据本发明，第一电极123具有形成在其顶部上的冷却器安装槽以如在下面讨论地在上面安装第一电极冷却器171，和形成在其底侧上的中心磁体安装槽以被耦合到第一中心磁体安装部分125。
下面，如图3中所示，第一侧磁体安装部分124在第一电极123底侧的两侧上以彼此面对的方式彼此间隔开。如图3和4中所示，一给定内部空间通过所述一对第一侧磁体安装部分124形成，并且等离子于该给定内部空间中产生。
此外，如图3和4中所示，第一侧磁体126被置于第一侧磁体安装部分124的内表面上用于产生磁场。更详细地，如图4中所示，第一侧磁体126以允许N极部分126a和S极部分126b在上下方向上彼此间隔开的方式设置在第一侧磁体安装部分124的内表面上，从而，希望的是，磁场可以以在上下方向上延伸的方式产生。
下面，如图3和4中所示，第一中心磁体安装部分125设置在第一电极123底侧的中心，并且如图7中所示，其被构造成将通过第一侧磁体安装部分124形成的空间分成两个部分。相应地，如在下面讨论的第一中心磁体127和第一过程气体供应源128被安装在第一中心磁体安装部分125上。
第一中心磁体127被安装在第一中心磁体安装部分125上，并且如图3中所示，其被构造成与第一侧磁体126一起产生磁场。更详细地，如图3中所示，第一中心磁体127以允许N极部分127a和S极部分127b彼此相邻的方式设置在第一中心磁体安装部分125上，所以，希望的是，第一中心磁体127能够在过程气体供应的初始步骤产生相当强密度的磁场。
下面，如2和3图中所示，第一过程气体供应源128设置在第一电极123的底侧以向通过第一侧磁体安装部分124和第一中心磁体安装部分125形成的空间供应过程气体。过程气体被借助于第一过程气体供应源128从外面引向等离子产生空间，借助于由施加于第一电极123的电源产生的电场以及从第一侧磁体126和第一中心磁体127产生的磁场，被引入的过程气体被转变成具有高反应性的等离子，然后被喷射到OLED基板S内。
此外，根据本发明，希望的是第一等离子喷嘴120包括第一电极冷却器171和第一磁体冷却器172，如图2和3中所示。第一电极冷却器171设置在第一电极123上，如图3中所示，它们被构造成借助于冷却剂的循环冷却第一电极123。第一磁体冷却器172设置在第一侧磁体安装部分124的底侧上，如图3中所示，它们被构造成借助于从单独设置的冷却剂供应线174供应的冷却剂的循环来冷却第一侧磁体安装部分124和第一侧磁体126，如图5中所示。根据本发明，冷却器170被分成第一电极冷却器171和第一磁体冷却器172，从而更有效地冷却各个构件。
下面，如图2和3中所示，第二等离子喷嘴130被以朝向竖立部110倾斜一给定角度的方式设置在竖立部110的右侧，并且被适于通过利用从外面供应的电源将过程气体转变成等离子以及向下喷射等离子。根据本发明，第二等离子喷嘴130的构造与第一等离子喷嘴120相同，并且因此，不再重复对第二等离子喷嘴130进行与第一等离子喷嘴120相同的解释。
如图3中所示，用于根据本发明的直列式原子层沉积设备的线源100的第一等离子喷嘴120和第二等离子喷嘴130被朝向设置在线源100的中心处的竖立部110倾斜设置。如图2中所示，从第一等离子喷嘴120和第二等离子喷嘴130喷射的等离子被收集在第一等离子喷嘴120和第二等离子喷嘴130下面的一给定区域P，相应地，OLED基板S被传送经过该区域P，从而实现有效的沉积。
此外，根据本发明，第一等离子喷嘴120和第二等离子喷嘴130在线源100的左右两侧对称设置，使OLED基板S向左侧和右侧往复移动，将沉积过程重复很多次。
此外，根据本发明的直列式原子层沉积设备1包括使相邻的线源100之间的空间彼此隔离的多个双隔壁400。通过双隔壁400的形成，也就是相邻的线源100之间的空间被彼此隔离，使从一个线源产生的气体不再移动到设置相邻线源的空间。
因此，如图1中所示，借助于双隔壁400，屏蔽空间C被形成在相邻的线源100之间。屏蔽空间C被泵气(pump)的压力低于安装着线源100的、泵气到达的空间O的压力，在真空室200内部，空间O也就是进行沉积过程的空间。这成为差动泵浦(differential pumping)，屏蔽空间C的压力低于真空室200的空间O的压力，这样过程气体不会通过屏蔽空间C移动到其它的空间。
虽然本发明已经参考特殊的示例性实施例进行了描述，但本发明不会被这些实施例限制，而是由附属的权利要求限制。本领域内的技术人员应了解在不偏离本发明的范围和实质的情况下可以改变或修改这些实施例。

Claims (9)

1.一种向OLED基板沉积钝化层的直列式原子层沉积设备，所述设备包括：
适于在其中形成真空状态的真空室；
水平方向上的基板移动件，其被设置在真空室的下侧用于将OLED基板从真空室的一侧水平移动到真空室的另一侧；和
原子层沉积件，其设置在真空室的上侧，用于借助于原子层沉积向正在被基板移动件水平移动的OLED基板沉积钝化层。
2.根据权利要求1所述的直列式原子层沉积设备，其中，所述原子层沉积件被配置为具有彼此间隔开一给定距离的多个线源。
3.根据权利要求1所述的直列式原子层沉积设备，其中，每个线源包括：
竖立部，其被设置为在其中心处竖立放置以向下喷射前驱体；
第一等离子喷嘴，其被以朝向竖立部倾斜一给定角度的方式设置在竖立部的左侧，并且适于通过利用从外面供应的电源将过程气体转变为等离子以及向下喷射等离子；和
第二等离子喷嘴，其被以朝向竖立部倾斜一给定角度的方式设置在竖立部的右侧，并且适于通过利用从外面供应的电源将过程气体转变为等离子以及向下喷射等离子。
4.根据权利要求3所述的直列式原子层沉积设备，其中，所述第一等离子喷嘴包括：
第一外壳；
耦合到第一外壳的底侧的第一隔离体；
耦合到第一隔离体的底侧的第一电极；
在第一电极底侧的两侧上以相互面对的方式彼此间隔开的一对第一侧磁体安装部分；
第一中心磁体安装部分，其设置在第一电极的底侧的中心，用于将由第一侧磁体安装部分形成的空间分成两个部分；
第一侧磁体，其设置在第一侧磁体安装部分上；
第一中心磁体，其设置在第一中心磁体安装部分上；和
第一过程气体供应源，其设置在第一电极的底侧，用于向由第一侧磁体安装部分和第一中心磁体安装部分形成的空间供应过程气体。
5.根据权利要求4所述的直列式原子层沉积设备，其中，所述第一等离子喷嘴还包括：
第一电极冷却器，其设置在第一电极上，用于借助于冷却剂的循环来冷却第一电极；和
第一磁体冷却器，其设置在第一侧磁体安装部分的底侧，用于借助于冷却剂的循环来冷却第一侧磁体安装部分和第一侧磁体。
6.根据权利要求5所述的直列式原子层沉积设备，其中，所述第一侧磁体以允许N极部分和S极部分在上下方上彼此间隔开的方式设置在第一侧磁体安装部分的内表面上。
7.根据权利要求5所述的直列式原子层沉积设备，其中，所述第一中心磁体以允许N极部分和S极部分彼此相邻的方式设置在第一中心磁体安装部分上。
8.根据权利要求3所述的直列式原子层沉积设备，其中，所述第二等离子喷嘴包括：
第二外壳；
第二隔离体，其被耦合到第二外壳的底侧；
第二电极，其被耦合到第二隔离体的底侧；
在第二电极的底侧的两侧上以相互面对的方式彼此间隔开的一对第二侧磁体安装部分；
第二中心磁体安装部分，其设置在第二电极的底侧的中心，用于将由第二侧磁体安装部分形成的空间分成两个部分；
设置在第二侧磁体安装部分上的第二侧磁体；
设置在第二中心磁体安装部分上的第二中心磁体；和
第二过程气体供应源，其设置在第二电极的底侧上，用于向由第二侧磁体安装部分和第二中心磁体安装部分形成的空间供应过程气体。
9.根据权利要求2所述的直列式原子层沉积设备，其中，双隔壁设置在相邻的线源之间用于相互隔离相邻的线源之间的空间，从而将由双隔壁形成的屏蔽空间保持在比安装着线源的空间中的压力低的压力。
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