JP4545797B2 - 有機発光ダイオード蒸着工程用のマルチノズルるつぼ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の薄膜の製作において、ＯＬＥＤ蒸着工程用の蒸発ソース内に設置されるるつぼ装置に関するもので、蒸着工程時の有機物質の蒸発のためにるつぼを加熱し、その有機蒸気が、るつぼと対向して位置する基板に均一に蒸着されるようにすることに関する。
有機ＥＬディスプレイ素子のＯＬＥＤ蒸着工程に主として用いられてきた方法は、高真空蒸着方法であって、有機物質を、るつぼに対向して位置する基板に蒸着しコーティングすべく、有機物質の入っているるつぼを加熱して有機物質を蒸発させ、その蒸気をるつぼの上部に位置したガラス基板に蒸着させることによって薄膜を製作する。このとき、有機物質の汚染を防止し、素子の寿命を長くする他、蒸着率の適切な調節のために、主に高真空雰囲気の真空チャンバー中で工程が行われる。
図１は、ポイントソース（ｐｏｉｎｔ ｓｏｕｒｃｅ）またはポイント蒸発ソースを使用する一般の蒸着方法を示す図で、主として、パウダー状の有機物質の入っているるつぼ１０が、真空チャンバー内の下側において上に向けて配置され、基板２０が、真空チャンバー内の上側において下に向けて配置されている。ここで、加熱されたるつぼからの有機蒸気は、基板まで飛行して基板上に凝固されながら薄膜が形成される。このようなポイントソースるつぼは、製作が容易なことから研究用に広く用いられてきたが、これによると、ＯＬＥＤ基板の量産時には、有機蒸気が基板２０の周縁部よりも基板２０の中央部に多く蒸着されて凸状の薄膜が形成され、低い薄膜均一度（１５％）が得られる。
上記の問題点を改善するために、図２に示すように、基板２０を基板回転装置３０に載置して基板の回転を可能にし、るつぼ（Ａ）のポイントソース１１を、基板の中心軸から一定距離離れたオフセット距離（Ｘ）に配置させて蒸着工程を行う方法が提案された。この時、有機薄膜の均一度を維持するように、るつぼから基板までの距離を一定の蒸着高さ(Ｙ)に保つ。なお、高い薄膜均一度(５％以下)を得るためには、別のるつぼ（Ｂ）のポイントソース１２を、基板の中心から一定距離離れた位置に設置する、または、蒸着高さをより大きくした後、基板を回転させて有機薄膜の均一度を向上させてきた。しかし、この場合、これらのるつぼと中心軸及び基板との距離が遠すぎるため、有機物質の使用効率が低下し、高真空チャンバーの大きさか増加するという問題点があった。
本発明は、上記の問題点を解消するために、ＯＬＥＤ蒸着工程において蒸発源として用いられるマルチノズルるつぼ装置を提供するためのもので、特に、ＯＬＥＤ蒸着工程において、対向する基板へのＯＬＥＤ蒸着時の薄膜厚さの均一度を向上させ、かつ、有機物質の使用効率を高めることができるＯＬＥＤ蒸着工程に用いられるるつぼの構造を提供することに目的がある。
上記目的を達成するために、本発明は、複数個のノズルを有し、下部が開口されたマルチノズル部と、上部が開口され、一つの円筒形で形成されて、前記マルチノズル部と結合されるるつぼと、から構成される、ＯＬＥＤ蒸着工程用のマルチノズルるつぼ装置であって、
前記複数個のノズルは、前記マルチノズル部の円筒形の周縁部に沿って配置され、それぞれ、前記るつぼの内部と通じており、
前記各ノズルは、中心軸が前記マルチノズル部の中心軸に対して斜めになっており、且つ、出口に向かうほど径が増加する円錐形のノズルであることを特徴とする。
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図３は、本発明のＯＬＥＤ蒸着工程用のマルチノズルるつぼ装置のマルチノズル部４０を示す断面図であり、図４は、円筒形るつぼの断面図であり、図５は、本発明のマルチノズルるつぼの一実施例を示す概略図である。本発明は、複数個の小さい円錐形のノズル４１を有し、下部が開口された円筒形のマルチノズル部４０と、上部が開口され、一つの大きい円筒形からなって、マルチノズル部４０と結合されるるつぼ５０と、で構成されることを技術上の特徴とする。
図３（ａ）は、マルチノズル部の４０平面図であり、複数個の円錐形のノズルが円筒形の周縁部に沿って均一に整列され、熱線からより多い熱を吸収できるように最大表面積としてノズル同士間に溝４２を形成する。すなわち、マルチノズル部がるつぼよりも高い温度を維持するようにして、有機蒸気がノズルを通じて噴き出される際にノズルの壁に凝固されてノズルを詰まらせる現象を防止する。これは、一般に有機物は自分の蒸発温度よりも低い温度では凝固しがちなためである。
図３（ｂ）は、マルチノズル部４０の側断面図であり、上述した複数の溝４２が、マルチノズル部の外部側面に掘り込まれた様子を示す。マルチノズル部の一端部は開口され、円筒形のるつぼの上部と結合されるようにする。
図４は、円筒形るつぼ５０の断面図であり、るつぼは、有機粉末物質を入れるように上部が開口された円筒形の構造を有する。また、るつぼの底には、るつぼの中央に向けて円筒形の温度測定線固定溝５１が形成され、るつぼの加熱時に、温度測定線を溝５１に押込んでるつぼの底に接するようにすることによって、るつぼ表面の温度を測定し、その温度信号を熱制御器に送って、るつぼに供給する熱の量を制御するようにする。また、円筒形るつぼ５０の内部には、上部中央に向けて円筒形の突出部５２が形成され、この突出部より内部の有機パウダーへ均一に熱が伝達されるようにして、有機パウダーの均一な蒸発を図る。
図５には、マルチノズル部４０の下部と円筒形るつぼ５０の上部とが結合された状態を示し、これらの２部分の連結部位を、係止突起やねじ山を回す方式で完全にシールすることによって、有機物質の漏れを防止することができる。
マルチノズル部４０を構成する複数個のノズル４１は、内部と通じるように形成され、各ノズルの中心軸とマルチノズル部４０の中心軸間の角度が０゜〜９０゜の範囲で斜線方向に形成されるようにすることによって角度とノズルの大きさを異ならせ、これにより、ノズルから噴き出される有機蒸気の方向などを制御し、薄膜厚さの均一度を向上させることができる。このとき、各ノズルの大きさは、長さ方向に増加する幅とすることが好ましい。以下、上記のマルチノズル部４０を用いて薄膜厚さの均一度を確保する動作原理について説明する。
一般のポイントソースるつぼでは、有機蒸気が、狭い開口部から蒸発されて、るつぼの開口方向を中心として放射状に拡散する。このため、開口の外部に向く中心線方向へ、斜線方向よりもはるかに多量の蒸発物質が拡散され、また、実際に蒸着がなされるガラス基板の中央から外側方向に行くほど、蒸発源との距離が遠くなり、有機蒸気の拡散方向と基板面との角度も大きくなるため、基板中央における薄膜厚さが外側の部分におけるそれよりも厚くなり、基板全体にわたって均一な薄膜厚さが得難かった。そこで、薄膜厚さの均一度を得るために、基板を回転させたり、ポイントソースの位置を傾けたりする方式が使用されたこともあるが、有機物質の使用効率が顕著に低下してしまう。
これに対し、図３に示すように、本発明によるマルチノズルるつぼ装置を用いる蒸発ソースでは、マルチノズル部４０のノズル４１が円筒形や円錐形に製作され、ノズルの角度と大きさに応じて有機蒸気の蒸発方向と量を調節できるため、基板の周縁部により多い蒸発物質が蒸着され、また、有機蒸気の拡散方向と基板との角度による影響は、基板の中央部分を適当な厚さに制御する効果をもたらすため、ポイントソースるつぼを用いる時と違い、基板を回転させることなく基板全体にわたって均一に薄膜を蒸着することが可能になる。
あるいは、図６に示すように、ノズル栓６０を用いてマルチノズル部４０の特定のノズルを塞ぎ、噴き出される有機蒸気の方向と量を調節して特定のノズルのみから有機蒸気が噴き出されるようにすることによって、るつぼと基板間の蒸着高さ（Ｙ）及びるつぼのオフセット距離（Ｘ）があまりにも遠くならないように適当に調節でき、その結果、基板全体にわたって均一な薄膜厚さが得られ、かつ、有機物質の使用効率を改善することができる。
以上述べてきた本発明は、ＯＬＥＤ蒸着工程の蒸発ソースとして用いられるマルチノズルるつぼ装置で、マルチノズルの角度、大きさ及び個数を調節することによって、特に、ＯＬＥＤ薄膜基板の製作時に、ガラス基板に蒸着される薄膜の厚さを均一にすることができ、有機物質の使用効率を向上させ、かつ、蒸着高さ及びオフセット距離があまりにも遠くならないように維持できるという効果が得られる。
従来のＯＬＥＤ蒸着工程用のるつぼの一例を示す概略図である。 従来のＯＬＥＤ蒸着工程用のるつぼの他の例を示す概略図である。 （ａ）は、本発明のＯＬＥＤ蒸着工程用のマルチノズル部の平面構造を示す概略図であり、（ｂ）は、本発明のＯＬＥＤ蒸着工程用のマルチノズル部の正面構造を示す概略図である。 本発明のＯＬＥＤ蒸着工程用の円筒形るつぼの正面構造を示す概略図である。 本発明のＯＬＥＤ蒸着工程用のマルチノズルるつぼの立体構造を示す概略図である。 本発明のＯＬＥＤ蒸着工程用のマルチノズルるつぼのノズル栓を示す概略図である。

Claims (5)

  1. 複数個のノズルを有し、下部が開口されたマルチノズル部と、上部が開口され、一つの円筒形で形成されて、前記マルチノズル部と結合されるるつぼと、から構成される、ＯＬＥＤ蒸着工程用のマルチノズルるつぼ装置であって、
    前記複数個のノズルは、前記マルチノズル部の円筒形の周縁部に沿って配置され、それぞれ、前記るつぼの内部と通じており、
    前記各ノズルは、中心軸が前記マルチノズル部の中心軸に対して斜めになっており、且つ、出口に向かうほど径が増加する円錐形のノズルであることを特徴とする、ＯＬＥＤ蒸着工程用のマルチノズルるつぼ装置。
  2. 前記るつぼの内部には、上部中央に向けて円筒形の突出部が備えられることを特徴とする、請求項１に記載のＯＬＥＤ蒸着工程用のマルチノズルるつぼ装置。
  3. 前記るつぼの底には、前記るつぼの中央に向けて、温度測定用の線材を固定する円筒形の固定溝が備えられることを特徴とする、請求項１または２に記載のＯＬＥＤ蒸着工程用のマルチノズルるつぼ装置。
  4. 前記マルチノズル部の特定のノズルは、ノズル栓によって塞がれることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のＯＬＥＤ蒸着工程用のマルチノズルるつぼ装置。
  5. 前記マルチノズル部の周縁部のノズル同士間には、溝が形成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のＯＬＥＤ蒸着工程用のマルチノズルるつぼ装置。
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