TWI408242B - 蒸發器以及具有該蒸發器的真空沉積裝置 - Google Patents

Description

蒸發器以及具有該蒸發器的真空沉積裝置

本發明是關於一種真空沉積裝置，且特別是關於一種蒸發器與具有此蒸發器的真空沉積裝置，此裝置是用來改善沉積於基材上的薄膜均勻度。

用來製造有機發光裝置最為普遍的薄膜形成方法，包括蒸發有機物質，並使所蒸發的有機物質沉積於基材的表面上。所蒸發之有機物質的沉積，包括在腔體中設置例如為玻璃之基材，並使蒸鍍源(evaporation source)面對基材的表面，此蒸鍍源例如為包含有機物質的點(point)蒸鍍源。 然後，包含有機物質的蒸鍍源被加熱以使有機物質蒸發，且被蒸發的有機物質沉積於基材的表面上以形成有機薄膜。然而，隨著近來基材面積的增加，線型(linear-type)蒸鍍源被廣泛地使用以確保具有大面積薄膜的均勻度，線型蒸鍍源取代了習知的點蒸鍍源。此類的線型蒸鍍源包括具有相同直徑與相同距離的多個蒸鍍排氣口，位於一長方體容器罐(parallelepiped pot)的上部，以使有機物質均勻地蒸鍍在大面積的基材上。

然而，由具有相同直徑與相同距離的蒸鍍排氣口所蒸鍍的有機物質集中在基材的中間，以至於基材中間比基材邊緣厚。此外，由於是使用預定角度來蒸鍍有機物質，因 此，由蒸鍍排氣口所蒸鍍、且對應於基材邊緣的有機物質，僅有部份會被沉積在基材上，以至於大量的有機物質流失。

另外，被加熱之蒸鍍源的熱量會經由蒸鍍排氣口輻射至基材，且被轉移的熱量使基材的溫度增加。在此情況下，沉積於基材上之薄膜可能被損傷。

本發明提出一種蒸發器以及具有此蒸發器的真空沉積裝置，此裝置是用來改善沉積於基材上的薄膜均勻度，以及減少有機物質的流失。

本發明又提出一種蒸發器以及具有此蒸發器的真空沉積裝置，此裝置是用來防止蒸鍍源對基材之熱輻射，以及防止基材的溫度增加。

在一實施例中，蒸發器包括：容器罐(pot)，其中存放有機物質；罐蓋，覆蓋於所述容器罐的開口；以及多個蒸鍍排氣口，多個蒸鍍排氣口彼此間隔開來，以蒸鍍由容器罐蒸發的有機物質。

多個蒸鍍排氣口彼此至少在長度與直徑的其中之一可為不同。

多個蒸鍍排氣口的每一個可具有垂直穿入容器之形狀並耦接於罐蓋。多個蒸鍍排氣口可以一種方式耦接於罐蓋，在此方式中，蒸鍍排氣口朝向容器罐外部與內部的至少其中之一而突出。向容器罐外部突出的蒸鍍排氣口可彎曲。

多個蒸鍍排氣口的長度可由容器罐的中心往容器罐的邊緣增加。多個蒸鍍排氣口彼此之間的距離可為不同。多個蒸鍍排氣口之間的距離可由容器罐的中心朝向容器罐的邊緣而減少。

多個蒸鍍排氣口的直徑可由容器罐的中心朝向容器罐的邊緣而減少。多個蒸鍍排氣口彼此之間的距離可為不同。多個蒸鍍排氣口之間的距離可由容器罐的中心往容器罐的邊緣而減少。

蒸發器可更包括配置於罐蓋上且防止熱輻射的擋板。多個蒸鍍排氣口的每一個都具有垂直穿入容器之形狀，且每一個蒸鍍排氣口耦接於罐蓋及擋板。

蒸發器可更包括配置於罐蓋與擋板之間的加熱件。加熱件圍繞於多個蒸鍍排氣口中的每一個。

在另一實施例中，真空沉積裝置包括：腔體；基材支撐單元，配置於腔體中，且基材支撐單元支撐基材；容器罐，面對腔體中的基材支撐單元，且容器罐存放有機物質於其中；罐蓋，覆蓋於容器罐的開口；以及多個蒸鍍排氣口，彼此間隔開來，以蒸鍍由容器罐蒸發的有機物質。

多個蒸鍍排氣口彼此至少在長度與直徑的其中之一可為不同。

真空沉積裝置更包括配置於罐蓋上且防止熱輻射之擋板，以及用來加熱各蒸鍍排氣口之加熱件。

依照本發明之揭露，用來蒸鍍被蒸發之有機物質的蒸 鍍排氣口具有管路形狀，包括穿入的中心以及不同的長度與直徑，從而改善沉積於基板上之薄膜均勻度。

此外，依照本發明所揭露，對應於基材邊緣的蒸鍍排氣口，其長度被增加，或是蒸鍍排氣口的直徑被減少，以使由蒸鍍排氣口所蒸鍍的有機物質的損失減為最小。

此外，依照本發明所揭露，擋板配置於蒸鍍源的罐蓋上，以防止由蒸鍍源至基材的熱輻射，因此可保護基材或沉積於基材上之薄膜免於受到熱損傷。

此外，依照本發明所揭露，加熱件配置於蒸鍍排氣口的周圍，以避免因蒸鍍排氣口堵塞而使薄膜均勻度惡化。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。然而，本發明可以用不同型式加以實施，且其理解不應受限於此處所提出的實施例。更確切地說，所提供的這些實施例使此處之說明成為徹底且完全，並將充分將本發明之目標傳達於本領域具通常知識者。在全篇說明書中，類似的參考數字與類似的構件相關。

圖1為一實施例之具有蒸發器300的真空沉積裝置的橫剖面示意圖。圖2為本實施例之蒸發器300的爆炸示意圖。圖3為一橫剖面示意圖，其在說明相關領域蒸發器的操作。圖4為一橫剖面示意圖，其在說明本實施例之蒸發器300的操作。

請參照圖1，在本實施例中，真空沉積裝置包括腔體 100、基材支撐單元200，以及面對於基材支撐單元200的蒸發器300。基材支撐單元200配置於腔體100內部的上部，且基材支撐單元200支撐基材S。

腔體100具有圓柱體或長方體的形狀，且腔體100具有預定之內部表面以對基材S進行處理。腔體100的形狀可對應於基材S的形狀，且腔體100的形狀不限於圓柱體或長方體的形狀。腔體100的第一側壁設置有基材開口110，以裝入與退出基材S，且基材開口110亦可設置於腔體100的第二側壁上。腔體100的第二側壁設置有排出部分120，以將物質由腔體100排出，且例如為高真空幫浦之類的排出構件130是與排出部分120連接。排出構件130可與腔體100之下側壁(lower wall)連接。排出構件130可同時包括高真空幫浦以及低真空幫浦，以便在腔體100內形成低真空條件，然後再於腔體100內維持高真空狀態。腔體100可以是一體成形，或是可包括具有敞開上部的下腔體以及覆蓋敞開上部的腔體蓋(lid)。

基材支撐單元200配置於腔體100內部的上部，基材支撐單元200支撐與移動被裝入腔體中的基材S。基材支撐單元200包括：支撐物210，以在其本身的下表面上支撐基材S；以及驅動部分220，以移動支撐物210。支撐物210具有對應於基材S之形狀。舉例來說，當基材S為圓形時，支撐物210可對應於基材S而為圓形，而當基材S為多邊形時，支撐物210可對應於基材S而為多邊形。支撐物210更可設置加熱件(未繪示)，以改善在沉積製程中 將薄膜沉積於基材S上的沉積效率，因此，沉積製程所需的溫度可被維持住。驅動部分220連接於支撐物210的上部，且驅動部分220使支撐基材S的支撐物210移動。驅動部分220設置有例如為馬達230之驅動構件，以提供驅動部分220一驅動力。驅動部分220可在旋轉支撐物210的同時移動支撐物210。

蒸發器300配置於腔體100內部較低的部分，並使以固體或粉末型態存放在蒸發器300中的有機物質蒸發，以及對基材S的表面提供被蒸發的有機物質。蒸發器300包括容器罐310、覆蓋容器罐310上部的罐蓋320，以及耦接於罐蓋320的多個蒸鍍排氣口330。蒸鍍排氣口330改善了沉積於基材S上的薄膜均勻度。蒸發器300將在後面有更為詳細的說明。

活動遮板400可設置於基材支撐單元200與蒸發器300之間，活動遮板400控制了被蒸發的有機物質的移動路徑。腔體100的內表面可具有突出物140以支撐該活動遮板400，且活動遮板400可配置於突出物140上以及固定在突出物140上。活動遮板400的結構可以有不同的修改形式。厚度量測裝置(未繪示)可配置於腔體100中，以量測由蒸發器300所蒸發的有機物質總量。

以下將會更詳細地說明蒸發器300。請參照圖1及圖2，蒸發器300包括容器罐310、覆蓋於容器罐310上部的罐蓋320，以及通過罐蓋320的蒸鍍排氣口330。

容器罐310為中空的長方體容器，其具有敞開的頂 部，且有機物質以固態或粉末型態存放於容器罐310的內部空間。容器罐310可選擇性地具有長度上延伸的長方體形、多面體型以及橢圓形中的其中一種。容器罐310更可設置例如為加熱器(未繪示)之加熱件，以使以粉末型態存放在容器罐310中的有機物質蒸發。被加熱件所蒸發的有機物質以氣態被蒸鍍至基材S，以在基材S的表面形成均勻的薄膜。

罐蓋320覆蓋於設置在容器罐310頂部的開口、或是覆蓋容器罐310的側表面以關閉該容器罐310，且罐蓋320具有對應於容器罐310的形狀。請參照圖2，罐蓋320設置有多個通孔322，而這些通孔322以預定的距離彼此間隔開來。可至少在蒸發器300的長軸方向將通孔322佈置為一條直線，或是以二維的形式來佈置通孔322。

多個蒸鍍排氣口330，其彼此之間可具有不同的直徑與長度，分別耦接於罐蓋320的通孔322。舉例而言，蒸鍍排氣口330可具有圓柱管形，其具有預定的直徑與長度。當蒸鍍排氣口330彼此具有不同的直徑與長度時，蒸鍍排氣口330的長度可由蒸發器300的中心往蒸發器300的邊緣增加，或是，蒸鍍排氣口330的直徑可由蒸發器300的中心往蒸發器300的邊緣減少。也就是說，配置於蒸發器300邊緣的蒸鍍排氣口330，其長度可大於、或是其直徑可小於配置在蒸發器300中心的蒸鍍排氣口330，以便改善有機物質蒸氣對於基材S邊緣蒸鍍之直線性。就其本身而論，當蒸鍍排氣口330的長度與直徑隨著基材S的相 對位置而有所不同時，有機物質到達基材S的總量會根據有機物質所通過的蒸鍍排氣口330而有所不同。因此，為了在整個基材S上得到均勻厚度的薄膜，使蒸鍍排氣口330的間距不同是有必要的。也就是說，當蒸鍍排氣口330的長度由蒸發器300的中心往蒸發器300的邊緣增加，或蒸鍍排氣口330的直徑由蒸發器300的中心朝向蒸發器300的邊緣減少時，則通過蒸鍍排氣口330的有機物質總量朝向容器罐310的邊緣而減少。因此，蒸鍍排氣口330的間距由蒸發器300的中心向蒸發器300的邊緣減少，以增加蒸鍍排氣口330朝向蒸發器300邊緣的密度。蒸鍍排氣口330的直徑範圍可由大約1毫米(mm)到大約20毫米，且蒸鍍排氣口330的長度範圍可由大約1mm到大約100mm，以使薄膜的均勻度達到最大。雖然容器罐310與罐蓋320如上所述為分離的零件，但容器罐310與罐蓋320可為一體成形。雖然蒸鍍排氣口330的橫剖面為圓形，此橫剖面可以是橢圓形，或是多邊形，例如：三角形與四角形。如圖5所示，蒸鍍排氣口330可以是分離的零件，耦接於罐蓋320及擋板340，或者，蒸鍍排氣口330可與罐蓋320或擋板340一體成形。

在相關的領域中，請參照圖3，由於有機物質是經由相同長度及相同直徑的通孔所蒸鍍，因此有機物質具有相同的蒸鍍角度。如此，有機物質沉積於基材中心的總量，會大於有機物質沉積於基材邊緣的總量，因此使得薄膜的均勻度惡化，並增加有機物質的流失。此外，蒸鍍源的熱 量會直接被輻射至基材，因此使基材或基材上的膜層受到損傷。

另一方面，依照本實施例，當以固體或粉末形態存放於容器罐310中的有機物質被加熱且蒸發時，被蒸發的有機物質會經由蒸鍍排氣口330均勻地以蒸氣型態蒸鍍於基材S。也就是說，請參照圖4，由於蒸發器300中心所配置的蒸鍍排氣口330，其具有短的長度或是大的直徑，因此，被蒸發且由蒸發器300發散的有機物質會以大角度被廣泛地蒸鍍。由於蒸鍍排氣口330的長度往邊緣增加，或是蒸鍍排氣口330的直徑往邊緣減少，因此由蒸鍍排氣口330所蒸發的有機物質，其蒸鍍之角度朝向邊緣減少，以至於有機物質被蒸鍍地較為狹窄，並且增加了有機物質朝向邊緣的直線性。特別是，由於對應基材邊緣而配置在最外側的蒸鍍排氣口330，其具有最長的長度或是最短的直徑，因此在最外側被蒸鍍的有機物質會具有最佳的直線性。由於以蒸氣型態通過蒸鍍排氣口330的有機物質總量朝向邊緣減少，因此蒸鍍排氣口330的間距朝向邊緣減少，以使沉積在基材S上的有機物質厚度均勻，從而控制整個有機物質的蒸鍍總量。因此，根據本實施例所說明之蒸發器，其配置成使沉積於整個基材S上的薄膜厚度均勻，並使被蒸發離開基材S的有機物質總量減到最低，從而減少有機物質的流失。

圖5為另一實施例之具有蒸發器301的真空沉積裝置橫剖面示意圖。圖6為本實施例之蒸發器的爆炸透視圖。

請參照圖5及圖6，在本實施例中，真空沉積裝置包括腔體100、基材支撐單元200，以及面對於基材支撐單元200的蒸發器301。基材支撐單元200配置於腔體100內部的上部，且基材支撐單元200支撐基材S。蒸發器301包括容器罐310、覆蓋於容器罐310上部的罐蓋320、配置於罐蓋320上的擋板340，以及耦接於罐蓋320與擋板340的蒸鍍排氣口330。也就是說，蒸發器301與蒸發器300不同，蒸發器301更進一步包括罐蓋320上的擋板340。

配置於罐蓋320上的擋板340，使在容器罐310中、或是蒸鍍排氣口330所產生的熱量免於輻射至基材S。擋板340的外表面或是內側可配置包括冷卻水通道(未繪示)的冷卻構件，以改善熱隔絕效率(thermal insulation efficiency)。此外，擋板340配置有多個通孔342，而這些通孔342以一預定的距離彼此間隔開來，且這些通孔342的位置可對應於罐蓋320上配置有通孔322的位置。因此，蒸鍍排氣口330耦接於罐蓋320的通孔322，以及擋板340的通孔342。擋板340可與罐蓋320接觸，或是與罐蓋320間隔開。擋板340可與罐蓋320具有相同的形狀。

因此，蒸發器301的蒸鍍排氣口330改善了沉積於基材S上的薄膜均勻度，且蒸發器301的擋板340避免了由蒸鍍源至基材S之熱輻射。

圖7為另一實施例之蒸發器302的橫剖面示意圖。

請參照圖7，蒸發器302包括容器罐302、覆蓋於容器罐310上部的罐蓋320、配置於罐蓋320上的擋板340、 通過罐蓋320與擋板340的蒸鍍排氣口330，以及配置在蒸鍍排氣口330周圍的加熱件350。也就是說，蒸發器302與蒸發器301不同，蒸發器302更包括配置在蒸鍍排氣口330周圍的加熱件350。

加熱件350把蒸鍍排氣口330加熱。舉例來說，加熱件350可配置於罐蓋320與擋板340之間，且加熱件350圍繞於各個蒸鍍排氣口330。加熱件350把蒸鍍排氣口330加熱，從而使蒸鍍排氣口330免於堵塞。也就是說，當有機物質被連續地蒸發而通過蒸鍍排氣口330至基材，蒸鍍排氣口330可能會被連續蒸發的有機物質所堵塞。尤其是，在蒸發器302的邊緣，長度長或直徑小的蒸鍍排氣口330可能會較為頻繁地被堵塞。因此，當蒸鍍排氣口330的周圍被加熱，以致蒸鍍排氣口330處於預定或更高的溫度下，蒸鍍排氣口330免於被有機物質所堵塞，且附著於蒸鍍排氣口330內部的有機物質被蒸發以防止蒸鍍排氣口330的堵塞。

請參照圖8，在蒸發器303的實例中，蒸鍍排氣口330可配置於容器罐310的外側，且罐蓋320可以一種方式覆蓋於容器罐310，其中蒸鍍排氣口330朝向基材S。

雖然蒸鍍排氣口330具有筆直的導管形狀，其包括突出的上部與下部，但筆直導管形狀的蒸鍍排氣口330可以被彎曲。也就是說，當蒸發器300的蒸鍍排氣口330具有筆直的導管形狀，包括突出的上部與下部時，蒸發器300使被蒸發的有機物質沉積於基材的底面，而基材S的上表 面被支撐住。然而，當筆直導管形狀的蒸鍍排氣口330被彎曲時，基材S被垂直地置放，然後被蒸發的有機物質被蒸鍍於基材S的一面，以在基材S上形成均勻的薄膜。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧腔體

110‧‧‧基材開口

120‧‧‧排出部分

130‧‧‧排出構件

140‧‧‧突出物

200‧‧‧基材支撐單元

210‧‧‧支撐物

220‧‧‧驅動部分

300、301、302、303‧‧‧蒸發器

310‧‧‧容器罐

320‧‧‧罐蓋

330‧‧‧蒸鍍排氣口

340‧‧‧擋板

350‧‧‧加熱件

400‧‧‧活動遮板

S‧‧‧基材

圖1為一實施例之具有蒸發器的真空沉積裝置的橫剖面示意圖。

圖2為一實施例之蒸發器的爆炸透視圖。

圖3為一橫剖面示意圖，其在說明相關領域蒸發器的操作。

圖4為一橫剖面示意圖，其在說明一實施例之蒸發器的操作。

圖5為另一實施例之包括蒸發器的真空沉積裝置的橫剖面示意圖。

圖6為另一實施例之蒸發器的爆炸透視圖。

圖7為一實施例之蒸發器的橫剖面示意圖。

圖8為又一實施例之蒸發器的爆炸透視圖。

100‧‧‧腔體

110‧‧‧基材開口

120‧‧‧排出部分

130‧‧‧排出構件

140‧‧‧突出物

200‧‧‧基材支撐單元

210‧‧‧支撐物

220‧‧‧驅動部分

300‧‧‧蒸發器

310‧‧‧容器罐

320‧‧‧罐蓋

330‧‧‧蒸鍍排氣口

400‧‧‧活動遮板

S‧‧‧基材

Claims (17)

1. 一種蒸發器，包括：一容器罐，其中存放一有機物質；一罐蓋，覆蓋於所述容器罐的開口；以及多個蒸鍍排氣口，彼此間隔開來，以蒸鍍由所述容器罐蒸發的有機物質，其中所述多個蒸鍍排氣口彼此至少在長度與直徑的其中之一為不同。
2. 如申請專利範圍第1項所述之蒸發器，其中所述多個蒸鍍排氣口的每一個都具有垂直穿入容器之形狀並耦接於所述罐蓋。
3. 如申請專利範圍第2項所述之蒸發器，其中所述多個蒸鍍排氣口是以一方式耦接於所述罐蓋，在所述方式中，所述多個蒸鍍排氣口朝向所述容器罐外部與內部的至少其中之一而突出。
4. 如申請專利範圍第3項所述之蒸發器，其中朝向所述容器罐外部而突出的所述多個蒸鍍排氣口為彎曲。
5. 如申請專利範圍第1項所述之蒸發器，其中所述多個蒸鍍排氣口的長度是由所述容器罐的中心朝向所述容器罐的邊緣而增加。
6. 如申請專利範圍第5項所述之蒸發器，其中所述多個蒸鍍排氣口之間的距離為彼此不同。
7. 如申請專利範圍第6項所述之蒸發器，其中所述多個蒸鍍排氣口之間的距離是由容器罐的中心朝向容器罐的 邊緣而減少。
8. 如申請專利範圍第1項所述之蒸發器，其中所述多個蒸鍍排氣口的直徑是由所述容器罐的中心朝向所述容器罐的邊緣而減少。
9. 如申請專利範圍第8項所述之蒸發器，其中所述多個蒸鍍排氣口之間的距離為彼此不同。
10. 如申請專利範圍第9項所述之蒸發器，其中所述多個蒸鍍排氣口之間的距離是由容器罐的中心朝向容器罐的邊緣而減少。
11. 如申請專利範圍第1項所述之蒸發器，更包括配置於所述罐蓋上且防止熱輻射的一擋板。
12. 如申請專利範圍第11項所述之蒸發器，其中所述多個蒸鍍排氣口的每一個都具有垂直穿入容器之形狀，且所述每一個蒸鍍排氣口耦接於所述罐蓋及所述擋板。
13. 如申請專利範圍第1項所述之蒸發器，更包括配置於所述罐蓋與所述擋板之間的一加熱件。
14. 如申請專利範圍第13項所述之蒸發器，其中所述加熱件圍繞於所述多個蒸鍍排氣口中的每一個。
15. 一種真空沉積裝置，包括：一腔體；一基材支撐單元，配置於所述腔體中，且所述基材支撐單元支撐一基材；一容器罐，面對所述腔體中的所述基材支撐單元，且所述容器罐存放一有機物質於其中； 一罐蓋，覆蓋於所述容器罐的開口；以及多個蒸鍍排氣口，所述蒸鍍排氣口彼此間隔開來，以蒸鍍由所述容器罐蒸發的有機物質，其中所述多個蒸鍍排氣口彼此至少在長度與直徑的其中之一為不同。
16. 如申請專利範圍第15項所述之真空沉積裝置，更包括配置於所述罐蓋上且防止熱輻射的一擋板。
17. 如申請專利範圍第16項所述之真空沉積裝置，更包括用來加熱所述蒸鍍排氣口的一加熱件。