DE102010062937B4

DE102010062937B4 - Lineare Verdampfungsquelle und Beschichtungsvorrichtung mit linearer Verdampfungsquelle

Info

Publication number: DE102010062937B4
Application number: DE102010062937.5A
Authority: DE
Inventors: Min-Gyu Seo; Sang-Jin Han; Cheol-Lae Roh; Jae-Hong Ahn
Original assignee: Samsung Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2021-07-15
Anticipated expiration: 2030-12-14
Also published as: JP5409546B2; US20190323119A1; US8845807B2; KR101094299B1; US20180155831A1; US20140373784A1; US20110146579A1; CN102102175B; CN102102175A; US10081867B2; KR20110069418A; TWI548763B; US10364488B2; TW201125995A; DE102010062937A1; US10907245B2; JP2011127217A

Abstract

Lineare Verdampfungsquelle (300) zum Herstellen von Flachbildanzeigen, die Folgendes aufweist:einen Tiegel (320), der eine offene Oberseite aufweist, und zum Bevorraten eines Beschichtungsmaterials eingerichtet ist;mehrere Trennwände (325), die einen Innenraum des Tiegels unterteilen, wobei jede der Trennwände in einem unteren Abschnitt mindestens eine Öffnung (325c) aufweist;einen Düsenabschnitt (330), der auf der offenen Oberseite des Tiegels angeordnet ist und mehrere Düsen (335) umfasst;eine Heizvorrichtung (340), die zum Erhitzen des Tiegels eingerichtet ist; undein Gehäuse (310), das so eingerichtet ist, dass es den Tiegel, den Düsenabschnitt und die Heizvorrichtung aufnimmt, wobei die Trennwände (325) einstückig mit dem Tiegel (320) ausgebildet sind,wobei in einem oberen Abschnitt der einzelnen Trennwände (325) jeweils eine abgestufte Aussparung (325a) ausgebildet ist, wobei die Öffnung einen Schlitz (325c) umfasst, der sich in einer vertikalen Richtung in Richtung der offenen Oberseite des Tiegels (320) erstreckt, in die das Beschichtungsmaterial verdampft wird und in die abgestufte Aussparung (325a) mündet.

Description

STAND DER TECHNIK
Gebiet
Ein Aspekt der beschriebenen Technik betrifft im Allgemeinen eine lineare Verdampfungsquelle und eine Beschichtungsvorrichtung mit linearer Verdampfungsquelle.
Beschreibung der verwandten Technik
Hauptsächlich dank ihres geringen Gewichts und flachen Profils haben Flachbildanzeigen die Röhrenbildschirme verdrängt. Typische Beispiele für solche Anzeigen sind Flüssigkristallanzeigen (LCD) und Anzeigen mit organischen lichtemittierenden Dioden (OLED). Im Vergleich zu LCD zeichnen sich OLED im Allgemeinen durch bessere Leuchtdichten und größere Betrachtungswinkel aus und benötigen keine Hintergrundbeleuchtung, so dass sich mit ihnen ultradünne Anzeigen realisieren lassen.
Diese OLED nutzen für die Anzeige das Phänomen aus, dass Elektronen und Löcher, die über eine Kathode und eine Anode in eine organische Dünnschicht injiziert werden, zu Exzitonen rekombinieren. Die bei der Abregung dieser Exzitonen freigesetzte Energie wird in Form von Licht mit einer spezifischen Wellenlänge emittiert.
OLED werden im Allgemeinen in einem Fotolithografieverfahren oder einem Beschichtungsverfahren hergestellt; dabei werden auf einem Substrat aus Glas, Edelstahl oder Kunstharz selektiv eine Kathode, eine Anode und eine organische Dünnschicht ausgebildet. Bei dem Beschichtungsverfahren wird ein Beschichtungsmaterial verdampft oder sublimiert, im Vakuum abgeschieden und selektiv geätzt, oder ein Beschichtungsmaterial wird unter Verwendung einer Maskeneinheit mit mehreren Schlitzen, die in einem vorbestimmten Muster angeordnet sind, selektiv abgeschieden.
Das Fotolithografieverfahren erfordert hierbei im Allgemeinen, dass auf einen vorbestimmten Bereich Fotolack aufgetragen wird und anschließend ein Nass- oder Trockenätzschritt an dem aufgetragenen Fotolack durchgeführt wird. Beim Abtragen oder Wegätzen des Fotolacks kann Feuchtigkeit in das darunterliegende Substrat eindringen. Für Materialien wie organische Dünnschichten, die unter Feuchtigkeitseinwirkung degradieren, ist daher das Beschichtungsverfahren das primäre Verfahren zum Ausbilden einer Dünnschicht.
EP 1 927 674 A2 , US 2009/ 0 087 545 A1 , KR 10 2009 0 047 953 A und KR 10 2006 0 094 711 A offenbaren eine lineare Verdampfungsquelle. Sie stellen eine gewöhnliche lineare Verdampfungsquelle dar, die den Schlitz und die gestufte Aussparung des Anspruchs 1 nicht offenbart. EP 1 927 674 A2 offenbart einen Schlitz, der in der Mitte der Trennwand ausgebildet ist. Sie erstreckt sich nicht bis zur offenen Seite des Tiegels. Weiterhin beinhaltet die Trennwand keine weiteren Merkmale, die niedriger oder höher als der Schlitz angeordnet sind. US 2009/ 0 087 545 A1 offenbart lediglich eine Öffnung, die sich nicht bis zur Oberseite des Tiegels erstreckt. Es gibt kein weiteres Merkmal, das oberhalb der Öffnung angeordnet ist. KR 10 2009 0 047 953 A offenbart eine Trennwand mit Schlitzen mit unterschiedlichen Breiten und Abständen. Die Trennwand weist keine weiteren Merkmale auf, die niedriger oder höher als die Schlitze angeordnet sind. KR 10 2006 0 094 711 A offenbart keine Schlitze.
KURZDARSTELLUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lineare Verdampfungsquelle zum Herstellen von Flachbildanzeigen bereitzustellen, die so ausgestaltet ist, dass die quantitative Abweichung zwischen den in den durch die Vielzahl von Trennwänden geteilten Räumen verbleibenden Beschichtungsmaterialien effektiver minimiert ist, das verdampfte Beschichtungsmaterial gleichmäßiger durch jede Düse des Düsenabschnitts gespritzt wird und die Herstellung der Trennwand vereinfacht wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine lineare Verdampfungsquelle zum Herstellen von Flachbildanzeigen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Beschichtungsvorrichtung zum Herstellen von Flachbildanzeigen, der die oben genannte Aufgabe zugrunde liegt. Die Beschichtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 löst die Aufgabe.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht einer Beschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
2A ist eine perspektivische Ansicht einer linearen Verdampfungsquelle für eine Beschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
2B ist eine Querschnittsansicht einer linearen Verdampfungsquelle für eine Beschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
3A und 3B sind schematische Ansichten einer Trennwand in einer Beschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine Beschichtungsvorrichtung, die zur Herstellung von OLED-Anzeigen benutzt wird, ist typischerweise mit einer Verdampfungsquelle ausgestattet. Die Verdampfungsquelle weist im Allgemeinen Folgendes auf: i) einen auf einer Seite offenen Tiegel, der ein Beschichtungsmaterial bevorratet, ii) eine Heizvorrichtung, die zum Erhitzen des Tiegels eingerichtet ist, iii) einen an der offenen Seite des Tiegels angeordneten Düsenabschnitt und iv) ein Gehäuse, das den Tiegel, die Heizvorrichtung und den Düsenabschnitt aufnimmt. Zur Verbesserung der Effizienz eines Beschichtungsprozesses kann als Verdampfungsquelle eine lineare Verdampfungsquelle benutzt werden, bei welcher sich der Tiegel in einer Richtung erstreckt.
Die Beschichtungsvorrichtung mit dieser linearen Verdampfungsquelle verhindert unter Verwendung der mehreren Trennwände, dass das in dem Tiegel der linearen Verdampfungsquelle bevorratete Beschichtungsmaterial sich auf einer Seite ansammelt. Da die von den Trennwänden unterteilten Räume unterschiedlich weit von einer Heizvorrichtung entfernt sind, variiert die zu den einzelnen Räumen übertragene Wärmemenge. Somit werden die Beschichtungsmaterialien in den Räumen mit einer vorbestimmten quantitativen Abweichung verdampft. Diese Abweichung führt zu einer quantitativen Abweichung zwischen den in den Räumen verbleibenden Beschichtungsmaterialien. Die folgende quantitative Abweichung vergrößert die Abweichung zwischen den zu den in den Räumen verbleibenden Beschichtungsmaterialien übertragenen Wärmemengen, so dass die Ungleichförmigkeit einer auf einem Substrat ausgebildeten Schicht ansteigt.
Die vorgenannte quantitative Abweichung kann eine Temperaturabweichung zwischen den Räumen des Tiegels vergrößern, so dass sich der Tiegel wiederholt unter der Einwirkung der Heizvorrichtung ausdehnt und zusammenzieht, was zu einer Deformation des Tiegels führt.
Es wird nun im Einzelnen auf die offenbarten Ausführungsformen eingegangen, für die in den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Elemente durchgängig die gleichen Bezugszeichen haben, Beispiele dargestellt sind. Die Längen und Dicken von Schichten und Bereichen können in den Zeichnungen der Klarheit halber übertrieben dargestellt sein.
1 ist eine schematische Ansicht einer Beschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
Es wird auf 1 Bezug genommen. Die Beschichtungsvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform umfasst Folgendes: eine Prozesskammer 200, eine lineare Verdampfungsquelle 300, die auf einer Seite der Prozesskammer 200 angeordnet ist, und eine Substrathalterung 500, die der linearen Verdampfungsquelle 300 gegenüberliegend angeordnet ist.
Die Prozesskammer 200 ist so eingerichtet, dass sie Raum für einen Beschichtungsvorgang bietet. Die Prozesskammer 200 kann ein Beschickungstor (nicht gezeigt), durch welches ein Substrat S eingebracht und entnommen wird, sowie eine Absaugöffnung (nicht gezeigt) umfassen, die an eine Vakuumpumpe (nicht gezeigt) angeschlossen ist, die einen Innendruck der Prozesskammer 200 steuert und Beschichtungsmaterial, das nicht auf das Substrat S abgeschieden wurde, abführt. Die Prozesskammer 200 kann hierbei eine Maskeneinheit umfassen, die zwischen der linearen Verdampfungsquelle 300 und der Substrathalterung 500 angeordnet ist und mehrere Schlitze aufweist, so dass das Beschichtungsmaterial in einem vorbestimmten Muster auf dem Substrat S abgeschieden wird.
Die Substrathalterung 500 ist dazu eingerichtet, das in die Prozesskammer 200 eingebrachte Substrat zu positionieren und kann ein separates Spannelement (nicht gezeigt) aufweisen, das dazu dient, das Substrat S während des Beschichtungsvorgangs einzuspannen.
Bei einer Ausführungsform ist die lineare Verdampfungsquelle 300 in einem unteren Abschnitt der Prozesskammer 200 angeordnet, die Substrathalterung 500 ist in einem oberen Abschnitt der Prozesskammer 200 angeordnet, und das Substrat S ist dergestalt in die Substrathalterung 500 eingespannt, dass es im Wesentlichen parallel zur horizontalen Ebene ist. Alternativ hierzu kann die lineare Verdampfungsquelle 300 auf einer Seite der Prozesskammer 200 angeordnet sein, und die Substrathalterung 500 ist auf der anderen Seite der Prozesskammer 200 dergestalt angeordnet, dass das in die Substrathalterung 500 eingespannte Substrat S mit der horizontalen Ebene einen Winkel von ca. 70° bis ca. 110° bildet. Dadurch ist es möglich, ein schwerkraftbedingtes Durchhängen des Substrats zu verhindern.
Die lineare Verdampfungsquelle 300 bevorratet das Beschichtungsmaterial, erhitzt das Beschichtungsmaterial, um es auf das Substrat S zu sprühen und bildet dadurch aus dem zerstäubten Beschichtungsmaterial eine Schicht auf dem Substrat S aus. Die lineare Verdampfungsquelle 300 weist in einer Richtung eine vorbestimmte Länge auf. Die Prozesskammer 200 kann ferner eine Transporteinrichtung 400 aufweisen, die die lineare Verdampfungsquelle 300 in einer Richtung bewegt, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der linearen Verdampfungsquelle 300 verläuft, damit das Beschichtungsmaterial leicht auf eine Vorderfläche des Substrats S aufgestäubt werden kann. Die Transporteinrichtung 400 umfasst eine Kugelumlaufspindel 410, einen Motor 430, der die Kugelumlaufspindel 410 dreht, und eine Führung 420, die eine Bewegungsrichtung der linearen Verdampfungsquelle 300 kontrolliert.
2A ist eine perspektivische Ansicht einer linearen Verdampfungsquelle für eine Beschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform, und 2B ist eine Querschnittsansicht einer linearen Verdampfungsquelle für eine Beschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
Es wird auf 2A und 2B Bezug genommen. Die lineare Verdampfungsquelle 300 umfasst Folgendes: einen Tiegel 320 mit einem offenen oberen Abschnitt, der ein Beschichtungsmaterial bevorratet, einen Düsenabschnitt 330, der auf dem offenen oberen Abschnitt des Tiegels 320 angeordnet ist und mehrere Düsen 335 aufweist, eine Heizvorrichtung 340, die auf gegenüberliegenden Seiten des Tiegels 320 angeordnet ist und das in dem Tiegel 320 bevorratete Beschichtungsmaterial erhitzt, und ein Gehäuse 310, das den Tiegel 320, den Düsenabschnitt 330 und die Heizvorrichtung 340 aufnimmt.
Bei der Beschichtungsvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform wurde beschrieben, dass die Verdampfungsquelle 300 im unteren Abschnitt der Prozesskammer 200 angeordnet und somit der obere Abschnitt des Tiegels 320 offen ist. Alternativ hierzu kann der Tiegel 320 auch je nach der Position der linearen Verdampfungsquelle 300 an einem seitlichen oder unteren Abschnitt offen sein.
Die Heizvorrichtung 340 ist so eingerichtet, dass sie das in dem Tiegel 320 bevorratete Beschichtungsmaterial erhitzt und verdampft. Die Heizvorrichtung 340 kann an einer der offenen Seite des Tiegels 320 gegenüberliegenden Seite des Tiegels 320 angeordnet sein. In diesem Fall dauert es einige Zeit, bis das Beschichtungsmaterial von der Heizvorrichtung 340 erhitzt und verdampft worden ist. Um dem neben der offenen Seite des Tiegels 320 angeordneten Beschichtungsmaterial die größtmögliche Wärme zuzuführen, damit das Beschichtungsmaterial leicht verdampft werden kann, ist bei einer Ausführungsform die Heizvorrichtung 340 auf Seiten des Tiegels 320 angeordnet, insbesondere auf gegenüberliegenden Seiten des Tiegels 320, wenn die Oberseite des Tiegels 320 wie in 2A und 2B gezeigt offen ist. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Heizvorrichtung 340 so angeordnet, dass sie die Seiten des Tiegels 320 umgibt.
Der Tiegel 320 umfasst mehrere Trennwände 325, die dazu dienen, einen Innenraum des Tiegels zu unterteilen, damit sich das bevorratete Beschichtungsmaterial nicht an einer Seite des Tiegels anhäuft. Jede Trennwand 325 ist in einem unteren Abschnitt mit mindestens einem Durchgangsloch 325b (oder mindestens einer Öffnung) versehen, damit das von der Heizvorrichtung 340 verdampfte Beschichtungsmaterial frei durch die Innenräume des Tiegels 320 strömen kann, die von den mehreren Trennwänden 325 unterteilt werden. Bei einer Ausführungsform weist das Loch 325b eine Kreisform oder eine Polygonform (dreieckig, quadratisch, fünfeckig usw.) auf. Das mindestens eine Loch 325b kann mehrere Löcher von im Wesentlichen derselben oder unterschiedlichen Größen aufweisen. Bei einer Ausführungsform sind die von den Trennwänden 325 unterteilten Innenräume des Tiegels dazu eingerichtet, das verdampfte Beschichtungsmaterial so lange untereinander auszutauschen, bis jeder der von den Trennwänden 325 unterteilten Innenräume des Tiegels im Wesentlichen dieselbe Menge Beschichtungsmaterial enthält. Dadurch wird eine quantitative Abweichung zwischen den in den Räumen verbleibenden Beschichtungsmaterialien minimiert oder im Wesentlichen aufgehoben.
Hierbei ist jede Trennwand 325 in einem oberen Abschnitt mit einer abgestuften Aussparung 325a versehen, damit das von der Heizvorrichtung 340 verdampfte Beschichtungsmaterial wandern kann. Auf diese Weise kann das verdampfte Beschichtungsmaterial ausgelöst durch einen Druckunterschied gleichförmig durch die einzelnen Düsen 335 des Düsenabschnitts 330 zerstäubt werden.
3A und 3B sind schematische Ansichten einer Trennwand in einer Beschichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Wie in 3A veranschaulicht ist, kann das in dem unteren Abschnitt der einzelnen Trennwände 325 ausgebildete Durchgangsloch 325b ein Loch mit einer vorbestimmten Fläche oder Form umfassen. Wie in 3B veranschaulicht ist, kann das in dem unteren Abschnitt der einzelnen Trennwände 325 ausgebildete Durchgangsloch einen Schlitz 325c umfassen, der sich in einer Richtung erstreckt, in die das Beschichtungsmaterial verdampft wird. Dadurch wird den Beschichtungsmaterialien, die in den von den mehreren Trennwänden 325 unterteilten Räumen verdampft werden, erlaubt, frei zu wandern, so dass die quantitative Abweichung zwischen den in den von den mehreren Trennwänden 325 unterteilten Räumen verbleibenden Beschichtungsmaterialien weiter minimiert oder im Wesentlichen beseitigt werden kann.
Folglich ist die Beschichtungsvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform so eingerichtet, dass in dem unteren Abschnitt der einzelnen Trennwände 325, die den Innenraum des Tiegels 320 der linearen Verdampfungsquelle 300 unterteilen, jeweils mindestens ein Durchgangsloch 325b oder 325c ausgebildet ist. Beim Verdampfen des in dem Tiegel 320 bevorrateten Beschichtungsmaterials wird somit dem verdampften Beschichtungsmaterial erlaubt, frei durch das Durchgangsloch 325b oder 325c im Innenraum des Tiegels 320 zu strömen, so dass die quantitative Abweichung zwischen den in den von den mehreren Trennwänden 325 unterteilten Räumen verbleibenden Beschichtungsmaterialien minimiert oder im Wesentlichen beseitigt werden kann.
Somit ist es gemäß mindestens einer der offenbarten Ausführungsformen möglich, beim Herstellen einer Flachbildanzeige wie etwa einer OLED-Anzeige eine im Wesentlichen gleichförmige Schicht auszubilden.
Die offenbarten Ausführungsformen sind nicht als einschränkend aufzufassen, daher sind viele Änderungen und Modifikationen möglich, ohne dabei vom Schutzumfang der Ansprüche abzuweichen.

Claims

Lineare Verdampfungsquelle (300) zum Herstellen von Flachbildanzeigen, die Folgendes aufweist: einen Tiegel (320), der eine offene Oberseite aufweist, und zum Bevorraten eines Beschichtungsmaterials eingerichtet ist; mehrere Trennwände (325), die einen Innenraum des Tiegels unterteilen, wobei jede der Trennwände in einem unteren Abschnitt mindestens eine Öffnung (325c) aufweist; einen Düsenabschnitt (330), der auf der offenen Oberseite des Tiegels angeordnet ist und mehrere Düsen (335) umfasst; eine Heizvorrichtung (340), die zum Erhitzen des Tiegels eingerichtet ist; und ein Gehäuse (310), das so eingerichtet ist, dass es den Tiegel, den Düsenabschnitt und die Heizvorrichtung aufnimmt, wobei die Trennwände (325) einstückig mit dem Tiegel (320) ausgebildet sind, wobei in einem oberen Abschnitt der einzelnen Trennwände (325) jeweils eine abgestufte Aussparung (325a) ausgebildet ist, wobei die Öffnung einen Schlitz (325c) umfasst, der sich in einer vertikalen Richtung in Richtung der offenen Oberseite des Tiegels (320) erstreckt, in die das Beschichtungsmaterial verdampft wird und in die abgestufte Aussparung (325a) mündet.
Lineare Verdampfungsquelle (300) nach Anspruch 1, wobei die Heizvorrichtung (340) auf Seiten des Tiegels (320) angeordnet ist.
Lineare Verdampfungsquelle (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Beschichtungsmaterial ein organisches Material umfasst.
Beschichtungsvorrichtung (100) zum Herstellen von Flachbildanzeigen, die Folgendes aufweist: eine Prozesskammer (200); eine lineare Verdampfungsquelle (300) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die im Innern der Prozesskammer angeordnet ist und zum Beinhalten und Zerstäuben eines Beschichtungsmaterials auf ein Substrat eingerichtet ist; und eine Substrathalterung (500), die im Innern der Prozesskammer angeordnet und zum Halten des Substrats eingerichtet ist, wobei die Substrathalterung in einem Abstand zu der Verdampfungsquelle angeordnet ist.
Beschichtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 4, die ferner eine Transporteinrichtung (400) aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Verdampfungsquelle (300) in einer Richtung zu bewegen, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Richtung verläuft, in der der Tiegel (320) offen ist.
Beschichtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 4 oder 5, die ferner ein Maskenmuster aufweist, das zwischen der Verdampfungsquelle (300) und der Substrathalterung (500) angeordnet ist.
Beschichtungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, die ferner ein Spannelement aufweist, das dazu eingerichtet ist, das auf der Substrathalterung (500) platzierte Substrat einzuspannen.