CN1818127A - 沉积源和包括沉积源的沉积设备 - Google Patents

Abstract

一种具有稳定沉积速度和高重现性的沉积源，以及一种包括沉积源的沉积设备，其中该沉积源包括：具有线形开孔部分的加热室；和包括多个孔并与加热室线形开孔部分相连的盖。盖上形成的孔之间的距离沿加热室的线形开孔部分的长边方向变化。盖上形成的孔的数量沿加热室的线形开孔部分的长边方向也可发生变化。

Description

沉积源和包括沉积源的沉积设备

技术领域

本申请涉及一种沉积源和一种包括沉积源的沉积设备，更特别地，涉及一种具有稳定沉积速度和高重现性的沉积源。

背景技术

电致发光(EL)显示设备是自发射式显示设备，并且具有如视角宽、对比度高和响应速度快的优点，并因此被认作是显示设备的换代产品。

EL(电致发光)显示设备根据形成其发射层(EML)的材料可被分成无机EL显示设备和有机EL显示设备。有机EL(电致发光)显示设备相对于无机EL(电致发光)显示设备来说在亮度、驱动电压、和响应速度、以及能显示多种色彩方面具有更优异的性能。

用在有机EL显示设备中的有机EL装置包括中间层，该中间层具有至少一层在电极之间的面对面的EML(发射层)。中间层可包括不同的层，例如，空子注射层、空穴传输层、EML、电子传输层和电子注入层。在有机EL装置中，中间层是由有机材料形成的有机薄膜。

在制造有机EL装置期间，如空子注射层、空穴传输层、EML、电子传输层和电子注入层的有机薄膜或者在衬底上形成的电极是通过使用沉积设备沉积形成的。

根据沉积方法，衬底被安装在真空室中，并且包含待沉积材料的室被加热，以便蒸发该室中的材料并形成薄膜。

形成有机EL装置的薄膜的有机材料在10^-6-10^-7托的环境下以及约250℃-450℃的温度范围内蒸发或升华。形成电极的材料在高于有机材料蒸发温度的温度下蒸发，蒸发温度可以根据材料种类变化。Mg在大约500℃-600℃温度下蒸发，Ag在1000℃或更高温度下蒸发。此外，用于形成电极的Al在大约1000℃温度下蒸发，以及Li在300℃温度下蒸发。

在衬底上沉积有机材料或电极材料时最重要的是使得沉积在整个衬底上的膜厚均匀。因此，对于优化沉积在衬底上的薄膜均匀性已经进行了各种努力。

线形沉积源包括在其前表面形成的多个孔。沉积源中的材料被蒸发并通过这些孔排出。在沉积源上形成的孔以相等的距离彼此相隔开排列，因此，由沉积源沉积的薄膜厚度不均匀。尤其地，沉积薄膜的厚度在朝向薄膜边缘的方向上变薄。

为了解决上述问题，使衬底旋转或使沉积源和衬底之间的距离最大化。然而，增加衬底和沉积源之间的距离因为尺寸限制而受到限制。此外，当衬底旋转时，沉积在衬底上的薄膜密度(厚度)因为衬底上沉积材料入射角的不同而不均匀。

发明内容

本发明提供一种具有稳定沉积速度和高重现性的沉积源，以及一种包括沉积源的沉积设备。

根据本发明的一方面，提供一种沉积源，包括：具有线形开孔部分的加热室，和包括多个孔并与加热室的线形开孔部分相连的盖。孔之间的距离沿加热室的线形开孔部分的长边方向变化。

孔之间的距离优选在从加热室线形开孔部分的长边方向上在从线形开孔部分中心到任一末端部分的方向上减小。

盖上的孔优选在加热室线形开孔部分的长边方向上布置成一排。

盖上的孔的最大直径优选小于加热室的线形开孔部分的宽度。

盖与加热室优选为一个整体。

根据本发明的另一方面，提供一种沉积源，包括：具有线形开孔部分的加热室；和包括多个孔并与加热室的线形开孔部分相连的盖。布置在加热室线形部开孔部分短边方向上的孔的数量沿加热室线形开孔部分长边方向变化。

排列在加热室线形开孔部分短边方向上的孔的数量优选在从加热室线形开孔部分的长边方向上在从线形开孔部分的中心到任一末端部分的方向上增加。

多个孔之间的距离优选在加热室的线形开孔部分的长边方向上不变。

盖上多个孔之间的距离优选在从加热室线形开孔部分的长边方向上在从线形开孔部分的中心到任一末端部分的方向上减小。

多个孔的最大直径优选小于加热室线形开孔部分的宽度。

盖与加热室优选为一个整体。

根据本发明的又一方面，提供具有沉积源的沉积设备，包括：具有线形开孔部分的加热室；包括多个孔并与加热室的线形开孔部分相连的盖。孔之间的距离沿加热室的线形开孔部分的长边方向变化。

沉积设备优选还包括适于移动沉积源以在第一方向上发射被沉积材料的输送装置。

输送装置优选适于在上下方向上移动沉积源，从而能在水平方向上发射出该材料。

根据本发明的另一方面，提供具有沉积源的沉积设备，包括：具有线形开孔部分的加热室，包括多个孔并与加热室线形开孔部分相连的盖。布置在加热室线形部开孔部分的短边方向上的孔的数量沿加热室线形开孔部分的长边方向变化。

沉积设备优选还包括适于移动沉积源以在第一方向上发射被沉积材料的输送装置。

输送装置优选适于在上下方向上移动沉积源，从而能在水平方向上发射出该材料。

附图说明

将下面的详细描述和附图一起进行参考时，本发明将变得更易理解，而本发明更详细的评价及其相应的优点将随之更加明显。附图中相似的参考标记代表同样或相似的部件，其中：

图1是线形沉积源的透视示意图；

图2是使用图1中的沉积源沉积的薄膜厚度的曲线图；

图3是根据本发明一种实施方案的沉积源的透视示意图；

图4是图3中的沉积源沿IV-IV方向上的截面图；

图5是使用图3中的沉积源沉积的薄膜厚度的曲线图；

图6是图4中的沉积源的改进例的截面图；

图7是根据本发明另一实施方案的沉积源的透视示意图；以及

图8是根据本发明一种实施方案的沉积设备的构思图。

具体实施方式

图1是线形沉积源1的透视示意图。参照图1，多个孔7在沉积源1的前表面上形成，沉积源1中的材料被蒸发并通过孔7排出。在沉积源1上形成的孔7以相等的距离彼此相隔开排列，因此，由沉积源1沉积的薄膜厚度不均匀，如图2所示。尤其地，沉积薄膜的厚度在从薄膜中心朝着薄膜任一边缘的方向上变薄。

为了解决上述问题，使衬底旋转或使沉积源和衬底之间的距离最大化。然而，增加衬底和沉积源之间的距离因为尺寸的限制而受到限制。此外，当衬底旋转时，沉积在衬底上的薄膜密度(厚度)因为衬底上沉积材料入射角的不同而不均匀。

图3是根据本发明一种实施方案的沉积源11的分解透视图，图4是图3中的沉积源11沿IV-IV线方向上的截面图，图5是使用图3中的沉积源11沉积的薄膜厚度的曲线图。

参照图3至5，沉积源11包括具有线形开孔部分的加热室13，和与加热室13的线形开孔部分相连的盖15。在盖15上形成多个孔17，放置在加热室13的内部13a中的沉积材料通过孔17被排出。沉积源11可作不同的变型，如，用于加热加热室13的加热线圈(未示出)可置于沉积源11上。

盖15上形成的孔17沿加热室13的线形开孔部分的长边方向，也就是图3中的y方向，布置成一排。此外，在盖15上形成的孔17之间的距离沿加热室13的线形开孔部分的长边方向变化，也就是沿y方向或-y方向变化。当相邻的孔17之间的距离变化时，设置在盖边缘部分的孔17的数量大于设置在盖中心部分的孔17的数量，因此，使用沉积源11沉积的薄膜的厚度变得均匀。

当孔以相同的间距排列时，如图2所示，沉积薄膜的厚度在从薄膜中心到薄膜任一边缘的方向上变薄。然而在本发明中，在盖15上形成的相邻两个孔17之间的距离在从加热室13的线形开孔部分的中心部分到盖的任一末端的方向上减小，也就是从盖15的中心沿y方向或-y方向减小。于是，沉积薄膜的厚度变得均匀。

盖15上形成的孔17之间的距离可以借助模拟分析来确定。如果假设将被沉积的材料的质量流量为m，形状系数为n，沉积源11和衬底之间的距离为S，待沉积材料的密度为ρ，辐射角为Φ，材料的入射角为θ，在某一点的沉积薄膜的厚度d如下：

$d=\frac{m(n+1)}{2\mathrm{\π}{S}^2\mathrm{\ρ}}{\cos }^n\mathrm{\Φ}\cos \mathrm{\θ}...\left(1\right)$

质量流量m表示从沉积源11中排出的将被沉积的材料的通量，m是由温度决定的常数。形状系数n表示从孔排出的材料的示意形状，n是由沉积源11的孔17或材料的形状决定的常数。此外，辐射角Φ表示来自沉积源11的孔17的材料的辐射角。将被沉积的材料的注射形状可表示为从每个孔17开始的钟形，辐射角Φ是连接每个孔17和钟形的某一点的线段与从孔17垂直延伸到衬底的线段之间的角。入射角θ是材料在衬底上某一点上的入射角。

如上所述，在某一特定环境下，例如，沉积源11上的孔17的形状或沉积温度，待沉积的薄膜厚度可以通过模拟计算得到，因此，为了沉积均匀薄膜，孔17间的距离可基于特定条件下的计算来确定。通过上述方法，在沉积源11上形成的孔17的位置可预先计算出来，然后进行沉积过程并且可沉积出具有恒定厚度的薄膜。因此，在盖上形成的孔17之间的距离沿从线形开孔的中心到加热室13的线形开孔部分的两个末端的方向减小，也就是从盖15的中心沿y方向或-y方向逐渐减小。

为了使薄膜某一部分的厚度厚于或薄于其它部分的薄膜，可在加热室13的线形开孔部分上的长边方向上，也就是在图3中的y方向或-y方向上，控制在盖15上形成的孔17之间的距离。

参照图3和4，待沉积的材料被放置在沉积源11的内部13a中并被加热至蒸发或升华，然后从盖15上形成的孔17被排出以沉积到沉积目标材料如衬底上。因此，当通过孔17的材料的注射速度快时，沉积可有效地进行。为了提高材料的注射速度应当增加沉积源11的内部13a的压力，因此，盖15上形成的孔17的最大直径r1将小于加热室13的线形开孔部分的宽度r2。于是，待沉积材料的注射速度可增加，因此沉积可有效地进行。

图5是使用根据本发明当前实施方案的沉积源11沉积的薄膜厚度示意曲线。如图5所示，沉积得到了具有均匀厚度的薄膜。

在图3和图4中，包括孔17的盖15和加热室13被分别制造，然后连接在一起。然而，盖15和加热室13可彼此一体地进行制造，如图6所示。当沉积源如图3和4所示，盖与加热室13分开，待沉积材料被放置在加热室13中。此外，当沉积源如图6所示，沉积源可包括开孔及其盖，以将材料插入加热源中。

图7是根据本发明另一实施方案的沉积源的透视图。

参照图7，根据本发明当前实施方案的沉积源21包括加热室23，该加热室23具有线形开孔部分和连接在加热室23线形开孔部分的盖25。盖25包括多个孔27。

根据本实施方案的沉积源，布置在线形开孔部分短边方向上的孔27的数量沿线形开孔部分的长边方向变化。加热室23的线形开孔部分的长边方向即为图7中的y方向或-y方向，加热室23的线形开孔部分的短边方向为图7中的z方向或-z方向。

布置在加热室23的线形开孔部分短边方向上的孔27的数量沿线形开孔部分的长边方向逐渐增加，并因此在对应于使用沉积源沉积得到的薄膜的薄部分而言的末端部分安排更多的孔。因此，使用本实施方案的沉积源沉积得到的薄膜厚度变得稳定。

当使用如图1所示的沉积源时，沉积薄膜的厚度在从薄膜中心到薄膜任一边缘的方向上变薄，如图2所示。因此，排列在线形开孔部分的短边方向上的孔的数量沿加热室23的线形开孔部分的长边方向逐渐增加。因此，薄膜厚度变得均匀。

在这种情况下，加热室23的线形开孔部分的长边方向上的相邻孔27之间的距离W是不变的。然而，与前面实施方案一样，线形开孔部分长边方向上相邻孔之间的距离W可沿加热室23的线形开孔部分的长边方向减小。此外，本实施方案的沉积源可进行不同的改进，例如，盖25和加热室23可彼此形成一体，如前面实施方案的改进例所述。

图8是包括沉积源的沉积设备的构思图。

参照图8，沉积设备包括其中的室111，室111包括支撑将在其上进行沉积的衬底100的衬底支撑架112，连接在衬底110上的包括待沉积缝隙图案的沉积掩膜113，支撑沉积掩膜113的支撑装置113a，沉积源103面向衬底110，沉积掩膜113插入二者之间。此外，沉积设备还可以包括将沉积掩膜113连接到衬底100的装置。

衬底支撑架112支撑衬底100的边缘因此衬底100的沉积表面可与沉积源103相对应。然而，衬底支撑架112并不局限与此。此外，在沉积设备中，衬底100被垂直放置以防止衬底100因重力而低垂。因此，沉积源103在水平方向上发射待沉积的材料到衬底100上，沉积设备还可包括用于在上下方向上移动沉积源103的输送装置114，从而使沉积源103能在上下方向上移动的同时进行沉积过程。

此外，在与图8中的设备不同的沉积设备中可以形成多个沉积源，沉积设备不局限于图8中的例子。

在沉积设备中，根据本发明前面实施方案的沉积源可被用作沉积源103，然后可在衬底100上沉积具有稳定厚度的有机层或金属层。因此，可制造可重现整屏均匀图像质量的图像的有机电致发光(EL)显示设备。

根据本发明的沉积源和包括本发明沉积源的沉积设备，沉积薄膜的厚度可通过改变在沉积源加热室线形开孔部分上形成的在线形开孔部分长边方向上的相邻孔之间的距离来进行控制。此外，当加热室的线形开孔部分上形成的孔之间的距离沿长边方向在从线形开孔部分的中心到线形开孔部分任一末端部分的方向上减小时，即可沉积得到具有稳定厚度的薄膜。

此外，沉积薄膜的厚度可通过改变排列在沿线形开孔部分的长边方向上的线形开孔部分的短边方向的孔的数量来控制。即，沿加热室线形开孔部分的短边方向布置的孔的数量沿线形开孔部分的长边方向增加，从而沉积得到具有稳定厚度的薄膜。

尽管通过参照其中的示范实施方案对本发明进行了特别的展示和描述，但本领域那些技术人员能认识到，在不脱离本发明的如下述权利要求限定的精神和范围的条件下，在形式和细节上可作出各种变化。

Claims (17)

1、一种沉积源，包括：

具有线形开孔部分的加热室；和

包括多个孔并与该加热室的该线形开孔部分相连的盖；

其中，孔之间的距离沿该加热室的该线形开孔部分的长边方向变化。

2、根据权利要求1所述的沉积源，其特征在于，孔之间的距离在从加热室线形开孔部分的长边方向上在从线形开孔部分中心到任一末端部分的方向上减小。

3、根据权利要求1所述的沉积源，其特征在于，该盖上的孔在加热室的线形开孔部分的长边方向上布置成一排。

4、根据权利要求1所述的沉积源，其特征在于，该盖上的孔的最大直径小于加热室线形开孔部分的宽度。

5、根据权利要求1所述的沉积源，其特征在于，该盖与该加热室是一个整体。

6、一种沉积源，包括：

具有线形开孔部分的加热室；和

包括多个孔并与加热室线形开孔部分相连的盖；

其中，布置在加热室的线形开孔部分的短边方向上的孔的数量沿加热室的线形开孔部分的长边方向变化。

7、根据权利要求6所述的沉积源，其特征在于，布置在加热室的线形开孔部分的短边方向上的孔的数量在加热室线形开孔部分的长边方向上在从线形开孔部分的中心到任一末端部分的方向上增加。

8、根据权利要求6所述的沉积源，其特征在于，多个孔之间的距离在加热室线形开孔部分的长边方向上是不变的。

9、根据权利要求6所述的沉积源，其特征在于，该盖上的多个孔之间的距离在加热室的线形开孔部分的长边方向上在从线形开孔部分的中心到任一末端部分的方向上减小。

10、根据权利要求6所述的沉积源，其特征在于，多个孔的最大直径小于加热室的线形开孔部分的宽度。

11、根据权利要求6所述的沉积源，其特征在于，盖与加热室是一个整体。

12、一种包括沉积源的沉积设备，包括：

具有线形开孔部分的加热室；和

包括多个孔并与加热室线形开孔部分相连的盖；

其中，孔之间的距离沿加热室的线形开孔部分的长边方向变化。

13、根据权利要求12所述的沉积设备，其特征在于，还包括适于移动沉积源以在第一方向上发射出待沉积材料的输送装置。

14、根据权利要求13所述的沉积设备，其特征在于，输送装置适于在上下方向上移动沉积源，从而在水平方向上发射该材料。

15、一种包括沉积源的沉积设备，包括：

具有线形开孔部分的加热室；和

包括多个孔并与加热室线形开孔部分相连的盖；

其中，布置在加热室的线形开孔部分短边方向上的孔的数量沿加热室的线形开孔部分的长边方向变化。

16、根据权利要求15所述的沉积设备，其特征在于，还包括适于移动沉积源以在第一方向上发射出待沉积材料的输送装置。

17、根据权利要求16所述的沉积设备，其特征在于，输送装置适于在上下方向上移动沉积源，从而在水平方向上发射该材料。