JP2004027251A

JP2004027251A - 有機薄膜形成装置の加熱容器

Info

Publication number: JP2004027251A
Application number: JP2002181688A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Kitatsume; 北爪　栄一
Original assignee: Samsung NEC Mobile Display Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】有機薄膜形成装置の加熱容器を提供する。
【解決手段】内部に有機材料が収容される空間部が形成されて密閉された上部に少なくとも一つ以上の吐出孔が形成される本体と、上記本体の外周面に設けられるヒータを含む有機薄膜形成装置の加熱容器において、吐出孔の大きさが本体の容積、蒸着レートによって設定される。
【選択図】　図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機薄膜形成装置の加熱容器に係り、加熱容器の吐出孔の大きさを調節することによって高温、高圧による有機材料の変質が防止されて有機材料の無駄遣いのない有機薄膜形成装置の加熱容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子発光素子は能動発光型表示素子であって、視野角が広くてコントラストに優れただけでなく応答速度が速いために次世代表示素子として注目されている。電子発光素子は発光層形成用物質によって無機電子発光素子と有機電子発光素子とに区切られる。ここで有機電子発光素子は無機電子発光素子に比べて輝度、駆動電圧及び応答速度特性に優れて多色化が可能である長所を有している。
【０００３】
一般の有機電子発光素子において基板上部に所定パターンの正電極層が形成されている。そしてこの正電極層の上部にはホール輸送層、発光層、電子輸送層が順次形成され、上記電子輸送層の上面には上記正電極層と直交する方向に所定パターンの負電極層が形成されている。ここでホール輸送層、発光層及び電子輸送層は有機化合物よりなる有機薄膜である。
【０００４】
このような構成を有する有機電子発光素子を製造する過程でホール輸送層、発光層、電子輸送層の有機薄膜は内部圧力が１０^−６ないし１０^−７ｔｏｒｒに調節される真空チャンバとこの内部に基板と対向するように設けられて、少量の有機物が収容された加熱容器とこの加熱容器に設けられて有機物を加熱昇華させるためのヒータを含む蒸着装置により形成される。
【０００５】
上述した有機薄膜形成装置の加熱容器により有機薄膜が蒸着される過程で加熱容器の重要性が要求される。例えば、加熱容器の上部が完全に開放されている場合に基板に蒸着された有機薄膜の均一度が落ちると同時に内部温度の不均一問題が起こる。このような問題点を解決するためにいろいろな方法が開発された。特開平１２−２２３２６９号に開示されたように、加熱容器の上部が完全に開きになった小規模の加熱容器を多数形成して有機薄膜の均一度を向上させて内部温度の制御性を向上させる方法が考案された。または、加熱容器の上部を点ソースの吐出孔で形成したり、図１に示したように、カバー６で加熱容器１０の本体４の開口部１を密閉して上記カバー６に点ソースの吐出孔６ａを形成する方法が考案された。この場合、本体４の内部に収容されている有機材料２がヒータ３の加熱により高圧力で吐出孔６ａを通じて加熱容器１０の外部に吐出されて基板に蒸着されることによって有機材料の消耗を抑制するだけでなく基板に蒸着された有機薄膜の均一度など上述した問題点を解決できる。
【０００６】
しかし、この場合、点ソースの吐出孔や開口部を密閉するカバーの吐出孔が加熱容器の容積に比べて小さすぎれば蒸着レートを稼ぐために温度が上昇し、材料の分解、変性温度に達してしまうという問題点を有する。
【０００７】
また、高温、高圧により有機材料が分解、変性するために有機材料の消耗が多くなるという問題点がある。
【０００８】
また、有機材料が分解、変性する場合には基板に蒸着された有機薄膜の組成が変化してしまう問題点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような点を勘案してなされたものであって、有機材料が変性しないように加熱容器の容積、有機材料の量及び有機材料によって吐出孔の大きさが調節された有機薄膜形成装置の加熱容器を提供するのに目的がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の有機薄膜形成装置の加熱容器は、内部に有機材料が収容される空間部が形成されて密閉された上部に少なくとも一つ以上の吐出孔が形成される本体と、上記本体の外周面に設けられるヒータを含む有機薄膜形成装置の加熱容器において、上記吐出孔の大きさが本体の容積、有機材料の量及び有機材料によって設定されることを特徴とする。
【００１１】
また、上記本体の容積が２０ｃｃ以上２００ｃｃ以下の場合には、上部に形成された吐出孔が直径５ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
また、基板−蒸発源距離が３００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であり、且つ蒸着レートが１Å／ｓｅｃ以上である場合には上部に形成された吐出孔が直径５ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態による有機薄膜形成装置の加熱容器を詳細に説明する。
【００１４】
有機薄膜形成装置において、図２に示したように真空チャンバ２１の内部に有機薄膜を真空蒸着しようとする基板２２が設けられて、この基板２２と対応する真空チャンバ２１の下面には有機材料を昇華させるための加熱容器３０が設けられて、上記基板２２と加熱容器との間の基板２２と近接する側には上記基板２２に有機薄膜を蒸着しようとするパターンと同じパターンの開口を有するマスク２３が設けられる。上記マスク２３はマスクフレーム２４により支持される。上記基板２２の上部には上記マスクフレーム２４に支持されたマスク２３を基板２２に密着させるためのマグネットユニット２５を駆動させて上記マスク２３が基板２２に密着するようにする。
【００１５】
図３及び図４を参照すれば、本発明の一実施形態による有機薄膜形成装置の加熱容器３０は、有機材料が収容される本体３３と、上記本体３３と結合されるカバー３６と、上記本体３３の外周面に接触して設けられて上記本体３３を加熱させるヒータ３４とを含む。
【００１６】
上記本体３３は、上記基板２２と対応する側に開口部３１が形成され、その下部に有機材料２が収容される空間部３２を有する。上記本体３３の側面には上記空間部３２に収容された有機材料２を加熱して昇華させるためのヒータ３４が設けられ、上記本体３３の下面には有機材料２の温度を測定するための温度測定手段（図示せず）が設けられる。
【００１７】
図４に示したように、上記カバー３６は上記加熱容器の本体３３の上部に結合されて上記開口部３１を密閉する。上記カバー３６の中央部には少なくとも１つ以上の吐出孔３７が形成される。上記吐出孔３７を通じて加熱された有機材料２が吐出される。図５には吐出孔３７が多数形成されたカバー３６を示している。
【００１８】
また、図６Ａまたは図６Ｂに示したように、別のカバー３６が形成されず、本体３３の上部３３ａは密閉されてその中央部に少なくとも１つ以上の吐出孔３７が形成されることもある。
【００１９】
上記吐出孔３７は有機材料２の量及び本体３３の容積によって調節される。
【００２０】
そして、上記吐出孔３７が小さい場合には蒸着レートが低くなるため、所定の蒸着レートを得るために上記ヒータ３４により加熱され材料の分解温度に達し、ガスが発生した場合真空度が急に上昇してしまう。したがって、上記本体３３の内部に存在する有機材料２が容易に変形して変性物が生じる。このような変性物が基板上に蒸着される場合には電流−電圧特性や発光色度の異常が生じる。このような本体内部の高温、高圧を防止するために吐出孔３７の大きさを本体３３の容積及び蒸着レートの量に比例するように形成する。すなわち、図７または図８に示したように、本体３３の容積が大きくなるほど、また、蒸着レートの量が多くなるほど吐出孔３７を大きくすることによって有機材料２が容易に高温、高圧になることを防止する。
【００２１】
上記本体の容積が２０ｃｃ以上２００ｃｃ以下の場合には上部に形成された吐出孔の大きさが直径５ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることが望ましい。
【００２２】
以下、本発明を下記実施形態をあげて詳細に説明する。
【００２３】
＜実施形態１＞
特開平１０−８８１２１号に開示された有機材料を５ｇ程度使用した場合に本体の容積を５０ｃｃ、吐出孔の直径を１５ｍｍ、加熱容器と基板との距離を３５０ｍｍ、蒸着率が２Å／ｓになるように加熱する時、上記有機材料の最高温度は２４０℃になって、有機材料がなくなるまで、すなわち、１２時間以上２±０．１Å／ｓの良好な蒸着率の安定性を有して蒸着される。また、本体内部の真空度は１×１０^−４以上に増加して悪化しない。したがって、このような条件下で形成された有機電界発光素子の特性が良好である。
【００２４】
＜比較形態１＞
吐出孔の直径を２ｍｍで形成することを除いては実施形態１と同じ条件下で有機材料を基板上に蒸着させた。この場合、上記有機材料の最高温度は３００℃以上となり、５時間程度２±０．５Å／ｓの蒸着率の安定性を有して蒸着されるので有機材料が変形、変質するか、不均一に薄膜が形成される恐れがある。また、本体内部の真空度は１×１０^−４から１×１０^−２に急激に増加する。有機材料の変性物が基板に蒸着されることによって有機電界発光素子に色度異常が生じる。
【００２５】
＜実施形態２＞
特開平１０−７２５７９号に開示された有機材料を５ｇ程度使用した場合に本体の容積を５０ｃｃ、吐出孔の直径を１５ｍｍ、加熱容器と基板との距離を３５０ｍｍ、蒸着率が２Å／ｓになるように加熱する時、上記有機材料の最高温度は３６０℃となり、有機材料がなくなるまで、すなわち、１２時間以上２±０．１Å／ｓの良好な蒸着率の安定性を有する。また、本体内部の真空度は１×１０^−４以上に増加して悪化しない。したがって、有機電界発光素子の特性が良好である。
【００２６】
＜比較形態２＞
吐出孔の直径を２ｍｍで形成することを除いては実施形態２と同じ条件下で有機材料を基板上に蒸着させた。この場合、上記有機材料の最高温度は４００℃以上になって有機材料が変形、変質する恐れがある。しかし、上記有機材料がなくなるまで、すなわち、１２時間程度２±０．１Å／ｓの良好な蒸着率の安定性を有して蒸着される。そして、本体内部の真空度は１×１０^−４以上に増加しない。したがって、変形された有機材料が基板に蒸着されることによって有機電界発光素子に色度異常が生じる。
【００２７】
＜実施形態３＞
特開平８−３３３５６９号に開示された有機材料を５ｇ程度使用した場合に本体の容積を５０ｃｃ、吐出孔の直径を１５ｍｍ、加熱容器と基板との距離を３５０ｍｍ、蒸着率が２Å／ｓになるように加熱する時、上記有機材料の最高温度は３２０℃となり、有機材料がなくなるまで、すなわち、１２時間以上２±０．１Å／ｓの良好な蒸着率の安定性を有して蒸着される。また、本体内部の真空度は１×１０^−４以上に増加して悪化しない。したがって、有機電界発光素子の特性が良好である。
【００２８】
＜比較形態３＞
吐出孔の直径を２ｍｍで形成することを除いては実施形態３と同じ条件下で有機材料を基板上に蒸着させた。この場合、上記有機材料の最高温度は４００℃以上になって有機材料が変形、変質して変性物が生じることがある。８時間程度２±０．１Å／ｓの良好な蒸着率の安定性を有して蒸着され、残り物は変形、変質により蒸着されない。しかし、本体内部の真空度は１×１０^−４以上に増加しない。したがって、変形された有機材料が基板に蒸着されることによって有機電界発光素子に色度異常が生じる。残り物が多く生じる有機材料は有効に使用できない。
【００２９】
上記の実施形態と比較形態とを比較してみる時、有機材料の種類と量、有機材料が収容される本体の容積による吐出孔の大きさによって有機薄膜の特性が決定されることが分かる。
【００３０】
上述したように構成された本発明による有機薄膜形成装置の加熱容器の作用を説明すれば次の通りである。
【００３１】
まず、有機薄膜形成装置を利用して基板に有機薄膜を形成するためには加熱容器内部の空間部に電子輸送層、発光層または正孔輸送層を形成するための有機材料を注入する。そして本体の円周面に設けられたヒータにより上記有機材料が加熱されて昇華される。昇華された有機材料は上記加熱容器のカバーの吐出孔を通じて上記基板に蒸着されて有機薄膜を形成する。有機材料の種類、本体の容積、蒸着レートによって上記吐出孔の直径を大きくすることによって上記有機材料が容易に高温、高圧の状態で分解、変性することを防止できる。
【００３２】
上述したように分解、変性せずに昇華された有機材料はカバーの吐出孔を通じて吐出された後基板には材料と同じ組成で蒸着される。
【００３３】
本発明は添付した図面に示された一実施形態を参考に説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者であればこれより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できる。したがって本発明の真の保護範囲は特許請求の範囲により決まらねばならない。
【００３４】
【発明の効果】
上記のように、本発明による有機薄膜形成装置の加熱容器は吐出孔の大きさを調節することによって加熱容器内部の高温を防止して有機材料の分解、変性を防止できる。
【００３５】
また、吐出孔の大きさを調節することによって加熱容器内部の真空度の急上昇による圧力の上昇を防止することによって有機材料の分解、変性を防止できる。
【００３６】
また、有機材料が分解、変性されて基板に蒸着された場合に生じる色度異常を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】通常の有機薄膜形成装置の加熱容器の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による有機薄膜形成装置の概略的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による有機薄膜形成装置の加熱容器の断面図である。
【図４】図３の有機薄膜形成装置の加熱容器の斜視図である。
【図５】本発明による加熱容器の吐出孔が多数形成されたことを示す斜視図である。
【図６Ａ】本発明による加熱容器の上部が密閉されて中央部に吐出孔が形成されたことを示す斜視図である。
【図６Ｂ】本発明による加熱容器の上部が密閉されて中央部に多数の吐出孔が形成されたことを示す斜視図である。
【図７】本発明による加熱容器の本体容積による適した吐出孔の全体面積を示す図面である。
【図８】本発明による加熱容器の有機材料の量による適した吐出孔の全体面積を示す図面である。
【符号の説明】
３３　本体
３４　ヒータ
３６　カバー
３７　吐出孔

Claims

内部に有機材料が収容される空間部が形成されて密閉された上部に少なくとも１つ以上の吐出孔が形成される本体と、上記本体の外周面に設けられるヒータを含む有機薄膜形成装置の加熱容器において、
上記吐出孔の大きさが本体の容積、有機材料の量及び有機材料によって設定されることを特徴とする有機薄膜形成装置の加熱容器。
上記本体の容積が２０ｃｃ以上２００ｃｃ以下の場合には、上部に形成された吐出孔が直径５ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜形成装置の加熱容器。
基板−蒸発源距離が３００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であり、且つ蒸着レートが１Å／ｓｅｃ以上である場合には上部に形成された吐出孔が直径５ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜形成装置の加熱容器。