TWI407614B - 用於動態移動基材之電漿處理之線性電漿源 - Google Patents

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Description

用於動態移動基材之電漿處理之線性電漿源
本發明之實施大致有關於一用於有機發光二極體(OLED)製造之滾筒至滾筒(Roll to Roll)處理設備。
與液晶顯示器(LCD)相較，近來OLED顯示器在顯示器應用上基於其快速回應時間、較大視角、較高對比、重量較輕、低耗電及對可撓性基材的順從性已達到明顯的利益。除了用於OLED的有機材料外，亦已開發很多聚合物材料以用於小分子、可撓性有機發光二極體(FOLED)及聚合物發光二極體(PLED)顯示器。很多的此些有機及聚合物材料對於在一基材範圍上製造複雜、多-層元件具有順應性，使其可理想的用於多種透明多色顯器應用，如薄型平面顯示器(FPD)、電泵有機雷射、及有機光學放大器。
在近年來，在顯示裝置中的層已發展為多層，且每一層提供不同的功能。在多個基材上沉積多層可能需要多個處理室。傳送多個基材通過多個處理室可能降低基材產出量。因此，在此技術領域中需要一處理OLED結構的有效方法及設備確保基材產出量最大化且基材傳送降低。
本發明大致有關一用於在當基材移動過一處理室時於一基材上沉積一層的方法及設備。此基材可沿一滾筒至滾筒系統移動。一滾筒至滾筒系統為一系統，其中該基材自第一滾筒捲出，故基材可進行處理並接著在處理後再捲繞於一個第二滾筒上。當基材移動通過處理室時，一電漿源可產生一電漿。一施用至基材的電偏壓可引導電漿至基材，並因此允許當基材移動通過處理室時，材料沉積於基材上。
在一實施例中，此設備包含一基材處理室，其具有多數個壁及一或多置於處理室中的可轉動處理鼓輪。設備亦包含設置複數個填塊於基材處理室內並彼此間隔以允許當基材通過基材處理室時，基材通過其間。設備亦包含一或多Mu-電漿源，其耦接至處理室。
在另一實施例中，一捲筒處理(web processing)設備包括一基材處理室及一或多Mu-電漿源，其耦接至處理室且能夠引起一實質線性電漿。
在另一實施例中，一捲筒處理方法包含在一滾筒至滾筒基材傳輸系統上移動一基材通過一處理室。此處理室具有多數個填塊，其彼此間隔以允許基材通過其間。此方法亦包含施用一電偏壓至一Mu-電漿源以由遠離基材處引起一實質線性電漿。此實質線性電漿為實質垂直於基材移動的方向。此方法亦包含施用一電偏壓至基材並 引導電漿至基材並當基材移動通過處理室時，沉積一層於基材上。
故以本發明之前述特徵可進一步瞭解的方式，本發明如摘述於前文中，可配合在附圖中說明的實施例而有一較詳細的描述，且部分為述於附圖中。然而，需注意後附的圖式為僅用於說明本發明的基本實施例且因此不應被視為限制本發明的範疇，因為本發明容許其他相等功效的實施例。
為了促進瞭解，儘可能使用相同的元件標號以指定在圖式中共用的相同元件。在未特別述明下，亦預期一實施例的組件及特徵可有利的併入其他實施例。
本發明大致有關一用於在當基材移動過一處理室時於一基材上沉積一層的方法及設備。此基材可沿一滾筒至滾筒系統移動。一滾筒至滾筒系統為一系統，其中該基材自第一滾筒捲出，故基材可進行處理並接著在處理後再捲繞於一個第二滾筒上。當基材移動通過處理室時，一電漿源可產生一電漿。一施用至基材的電偏壓可引導電漿至基材，並因此允許當基材移動通過處理室時，材料沉積於基材上。
第1圖為圖示本發明一實施例的OLED結構100。結構100包括基材102。在一實施例中，基材102為可撓性、滾 筒至滾筒基材。需瞭解當基材102描述為滾筒至滾筒基材時，亦可使用其他基材以產生包括鈉鈣玻璃基材、矽基材、半導體晶圓、多邊形基材、大面積基材、及平面顯示器基材的OLED。
在基材102上，可沉積陽極104。在一實施例中，陽極104可包括一金屬如鉻、銅、或鋁。在另一實施例中，陽極104可包括一透明材料如氧化鋅、氧化銦-錫等。陽極104可具有介於約200Å及約2000Å的厚度。
接著，可沉積電洞注入層106於陽極104上。電洞注入層106可具有介於約200Å及約2000Å間的厚度。在一實施例中，電洞注入層106可包括一具有直鏈寡聚物的材料，該寡聚物具有一亞苯基二胺結構。在另一實施例中，電洞注入層106可包括一有支鏈寡聚物的材料，其具有亞苯基二胺結構。
電洞傳輸層108可沉積於電洞注入層106上。電洞傳輸層108可具有介於約200Å及約1000Å間的厚度。電洞傳輸層108可包括二胺。在一實施例中，電洞傳輸層108包括萘-取代之聯苯胺(NPB)衍生物。在另一實施例中，電洞傳輸層108包括N,N'-二苯基-N,N'-雙(3-甲基苯基)-(1,1'-聯苯)-4,4'-二胺(TPD)。
一發射層110可沉積於電洞傳輸層108上。發射層110可沉積至一介於200Å及約1500Å間的厚度。發射層110的材料基本上屬於一螢光金屬螫合錯合物類。在一實施例中，發射層包括8-羥基喹啉鋁(Alg3)。
電子傳輸層112可沉積於發射層110上。電子傳輸層112可包括金屬螫合類咢辛化合物(chelated oxinoid compounds)。在一實施例中，電子傳輸層112可包括八烴基(oxine)本身的螫合物(一般亦稱為8-喹啉或8-羥基喹啉)。電子傳輸層112可具有介於約200埃至約1000埃的厚度。
電子注入層114可沉積於電子傳輸層112上。電子注入層114可具有介於200Å及約1000Å間的的厚度。電子注入層114可包括一鋁及至少一鹼金屬鹵化物或至少一鹼土金屬鹵化物的混合物。鹼金屬鹵化物可選自由氟化鋰、氟化鈉、氟化鉀、氟化銣、及氟化銫組成的組群中，且合適的鹼土金屬鹵化物是氟化鎂、氟化鈣、氟化鍶、及氟化鋇。
陰極116可沉積在電子注入層114上。陰極116可包括一金屬、一金屬混合物、或一金屬合金。在一實施例中，陰極116可包括鎂(Mg)、銀(Ag)、及鋁(Al)的合金。陰極116可具有介於約1000Å及約3000Å間的的厚度。經由一電源118可供應電偏壓至OLED結構100，故可發射光並經由基材102透出。OLED結構100的有機層包括電洞注入層106、電洞傳輸層108、發射層110、電子傳輸層112、及電子注入層114。需注意並非需要有機層的全部五層以建構一OLED結構。例如，在某些例子中，只需要電洞傳輸層108及發射層110。
亦應瞭解當以OLED結構方式描述設備及方法時，設備 及方法可用來生產任何捲筒處理元件。例如，捲筒處理設備及方法可用於製造可撓性印刷電路板(FPCB)、顯示器之透明頂電極、可撓性太陽能電池、可撓性顯示器、觸控螢幕、平面顯示器、場射極顯示器、陰極射線管、窗膜、繞組膜電容、及其他在可撓性基材上的元件。
第2A圖為本發明一實施例之處理室200的橫切面圖。第2B圖為第2A圖之處理室200的部分示意圖，其為清晰目的將反應室壁及填料214移除。沿滾筒至滾筒系統行進的基材202經第一側及在滾筒206上進入處理200，其在以箭頭A顯示的第一方向轉動。基材202藉由在依軸208以相反於第一方向的箭頭B顯示之方向轉動的鼓輪204直接向下。接著，基材202向上滾動並在離開處理室200前至另一滾筒206上。
當基材通過處理室時，可使用電漿源以沉積一層於基材。在一實施例中，電漿源可包括一Mu-源220。Mu-源可包括至少一肥粒鐵環222環繞電漿管226。至少一電偏壓線圈224可包圍圍繞肥粒鐵環222並耦接至電源232。電源232可包括一AC、DC、或交換式-DC電源。線圈224可包括一多螺圈。Mu-源222具有多數個延伸至處理室200的臂228。電漿230可在管226內及在處理室200內介於兩個臂228間引起。電漿230可為一線性電漿，其在臂228間延伸。因為電漿230是線性，可減少在處理室壁上的不想要的沉積。
鼓輪204亦可藉由電源210、212電性偏壓，該等電源可 為AC、DC、或交換式-DC電源。當基材沿鼓輪204的外表面移動時，對鼓輪204施加的電偏壓對基材202提供一電偏壓。對鼓輪204施加的電偏壓引導電漿230至基材202，以當基材依鼓輪204轉動時，沉積一層於基材202上。
藉由引起遠離基材202的電漿230，此在基材202上的電偏壓可拉引電漿230至基材202以在基材202上沉積一層。因此，在基材202上電偏壓的量可依引導至基材202的電漿230之量而決定，且因此決定材料沉積在基材202上的速率。在基材202上電偏壓的量可改變膜的性質。
為使在處理室200內的任何不欲之沉積作用最小化，填料214材料可置於處理室200的開放區域。填料214在當移動通處理室200一以箭頭C顯示的距離時，可間隔分離於基材202。在一實施例中，填料214及基材202之間的距離可小於電漿的暗區。在一實施例中，此距離可小於約30mm。在另一實施例中，此距離可小於約10mm。在另一實施例中，距離可以是約2mm。在一實施例中，填料214可包括介電材料。在另一實施例中，填料214可包括金屬。鼓輪204及填料214可共同包括處理室體積的約90百分比。填料214不會阻礙在Mu-源220及基材202間的直視路徑。可使用填料214以約束電漿230於處理室200之特定、預定區域內，並減少寄生電漿形成。
第3圖為本發明另一實施例之處理室300的橫切面圖。基材302進入處理室300並通過一或多滾筒306。基材302 亦沿鼓輪304的外表面通過，該鼓輪以一相對於滾筒306的方向轉動。鼓輪304可藉由一或多電源310、312電性偏壓。電源310、312可以是DC、AC、或交換式-DC。類似於上述討論之實施例，填料314可置於處理室300內。對於電漿源，線圈316可電感耦合至處理室300。線圈316可耦接至RF電源320以使一RF或交換式-DC電流沿線圈316流過。處理氣可由製程氣體源318導入電偏壓線圈316可引起該處理氣體至電漿308，該電漿被引導至基材302以用於沉積作用。當線圈316顯示為在處理室300內時，應理解線圈316可由處理室300外部經由介電窗322耦接至處理室300。於鼓輪304處在基材302上的電偏壓可拉引電漿308至基材302以進行沉積作用。
第4A圖為本發明另一實施例之處理室400的橫切面圖。第4B圖為第4A圖之處理室400的部分之側橫切面圖。基材402進入處理室400並通過一或多滾筒406，以及沿轉動鼓輪304的外表面。鼓輪404以一相對於滾筒406的方向轉動。填料414如前述有關第2A及2B圖的討論存在於處理室414中。鼓輪404可藉由一或多電源410、412電性偏壓。電源410、412可包括交換式-DC、AC、或DC電源。電漿420可由一在處理室400中的微波源418引起。可由氣體歧管416餵入氣體至處理室400。於鼓輪404處在基材402上的電偏壓可拉引電漿420至基材402以進行沉積作用。
用於在一移動基材上OLED沉積作用的沉積材料藉由 引起遠離基材的電漿進行，且當基材滾動通過電漿時電偏壓基材。依如此操作，可拉引電漿至基材以使沉積作用發生。因此，僅拉引需要沉積一層的電漿量至基材，而未過度曝露至電漿。
雖然前述為有關本發明之實施例，本發明之其他及更多的實施例可在未偏離本發明基本範疇完成，本發明範疇完成由下列申請專利範圍界定之。
100‧‧‧OLED結構
102‧‧‧基材
104‧‧‧陽極
106‧‧‧電洞注入層
108‧‧‧電洞傳輸層
110‧‧‧發射層
112‧‧‧電子傳輸層
114‧‧‧電子注入層
116‧‧‧陰極
118‧‧‧電源
200‧‧‧處理室
202‧‧‧基材
204‧‧‧鼓輪
206‧‧‧滾筒
208‧‧‧軸
210‧‧‧電源
212‧‧‧電源
214‧‧‧填料
220‧‧‧Mu-源
222‧‧‧肥粒鐵
224‧‧‧線圈
226‧‧‧電漿管
228‧‧‧臂
230‧‧‧電漿
232‧‧‧電源
300‧‧‧處理室
302‧‧‧基材
304‧‧‧鼓輪
306‧‧‧滾筒
310‧‧‧電源
312‧‧‧電源
314‧‧‧填料
316‧‧‧線圈
318‧‧‧Gas源
320‧‧‧電源
322‧‧‧介電窗
400‧‧‧處理室
402‧‧‧基材
404‧‧‧鼓輪
406‧‧‧滾筒
410‧‧‧電源
412‧‧‧電源
414‧‧‧填料
416‧‧‧氣體歧管
418‧‧‧微波源
420‧‧‧電漿
A‧‧‧箭頭
B‧‧‧箭頭
C‧‧‧箭頭
D‧‧‧箭頭
第1圖為圖示本發明一實施例的OLED結構100。
第2A圖為本發明一實施例之處理室200的橫切面圖。
第2B圖為第2A圖之處理室200的部分示意圖，其為清晰目的將反應室壁及填料214移除。
第3圖為本發明另一實施例之處理室300的橫切面圖。
第4A圖為本發明另一實施例之處理室400的橫切面圖。
第4B圖為第4A圖之處理室400的部分之側橫切面圖。
202‧‧‧基材
204‧‧‧鼓輪
206‧‧‧滾筒
208‧‧‧軸
210‧‧‧電源
212‧‧‧電源
222‧‧‧肥粒鐵
224‧‧‧線圈
228‧‧‧臂
232‧‧‧電源
D‧‧‧箭頭

Claims (8)

  1. 一種處理一基材之設備，包含：一基材處理室，該基材處理室具有複數個壁；一或多個可轉動處理鼓輪，該一或多個可轉動處理鼓輪設置於該處理室內；複數個填塊，該複數個填塊設置於該基材處理室內並彼此間隔，以允許當一基材通過該基材處理室時，讓該基材通過該複數個填塊之間；及一或多個電漿源，該一或多個電漿源與該處理室耦接，該電漿源包括：一電漿管，該電漿管耦接至該複數個處理室壁之一或多者，其中該電漿管更包括自一中央主體延伸的兩個臂部分，其中每一臂之數個端部與該處理室壁耦接；及產生一電感耦合電漿的構件，上述在管內產生電感耦合電漿的構件包括：一或多個肥粒鐵(ferrite)塊，該一或多個肥粒鐵塊實質環繞該電漿管；及一或多個驅動線圈，該一或多個驅動線圈實質環繞該一或多個肥粒鐵塊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中在通過該處理室的該基材與該複數個填塊間的一距離小於一電漿暗 區。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之設備，其中該複數個填塊與該一或多個可轉動處理鼓輪共同佔該處理室體積的約90%。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之設備，其中該些填塊不會配置在該一或多個可轉動處理鼓輪及該一或多電漿源間的一直視路徑內。
  5. 一種捲筒處理設備，包含：一基材處理室；及一或多個電漿源，該一或多個電漿源與該處理室耦接，並能夠引起一實質線性電漿，該電漿源包括：一電漿管，該電漿管耦接至該處理室，其中該電漿管更包括自一中央主體延伸的兩個臂部分，其中每一臂之數個端部與該處理室耦接；一或多個肥粒鐵塊，該一或多個肥粒鐵塊實質環繞該電漿管；及一或多個驅動線圈，該一或多個驅動線圈實質環繞該一或多個肥粒鐵塊。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之設備，更包含一RF電源，該RF電源與該一或多個驅動線圈耦接。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之設備，其中該一或多個驅動線圈包括一多螺圈線圈。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之設備，更包含一滾筒至滾筒基材傳輸系統。
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