有机薄膜形成装置及有机薄膜形成方法和利用其的有机薄膜元件的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种有机薄膜形成装置及有机薄膜形成方法和利用其的有机薄膜元件的制造方法，更详细地涉及一种有机薄膜形成装置及有机薄膜形成方法和利用其的有机薄膜元件的制造方法，其利用喷涂(spray)方式及高温气体喷射方式能够在柔性基板或具有三维曲线的基板形成具有均等厚度的有机薄膜，并且能够提升有机薄膜的表面粗糙度的精密度。
【背景技术】
[0002]通常，OLED(有机发光二极管:Organic Light Emitting D1des)具有低功耗、响应速度快、视角广等优点。所述的OLED基本结构简单且容易制造，因此用于厚度为Inm以下的超薄型、超轻型显示器装置，更进一步，取代玻璃基板制造至如塑料一样的柔软的基板上，从而还用于更薄、更轻、不易碎的柔性显示器(flexible display)。
[0003]所述的OLED由阳极(anode)电极、空穴输送层、有机发光层、电子输送层、电子注入层及阴极(cathode)等的多层有机薄膜形成。
[0004]并且，有机太阳能电池由阳极(anode)电极、空穴输送层、光活性层、电子输送层、电子注入层及阴极(cathode)等的多层有机薄膜形成。
[0005]对于用于形成具有所述结构的OLED及有机太阳能电池，用于形成空穴输送层、有机发光层(光活性层)、电子注入层及电子输送层等的有机薄膜的方法，目前周知的方法为真空蒸镀法。
[0006]通过所述的喷派涂覆法(sputtering)或真空蒸镀工艺制造有机薄膜的情况，真空室(chamber)是必要的，因此具有以下问题:制造工艺复杂且费用非常高昂，难以大量生产且不适于制造柔性(flexible) 0LED，其利用范围不够广泛。
[0007]对于电子注入层的情况，对由LiF、CsF、NaF、Cs2C03制作成的Inm左右的超有机薄膜进行蒸镀来形成，或者将由Ca、L1、Ba、Cs、Mg等制作成的20nm左右的层利用为电子注入层，但是所述的层在进行阴极的附加性蒸镀时也极其弱于外部空气中的氧气和水分等，从而存在以下大的问题:元件的寿命缩短，并且所述材料在进行工艺时不易处理(handling)。
[0008]此外，作为最近最常使用的作为电子注入层/阴极结构的如LiF/Al —样的结构中，对于超有机薄膜电子注入层的情况，利用0.5?2nm的有机薄膜，因此层叠有超有机薄膜电子注入层的下部层的涂布(coating)膜的表面状态非常重要。
[0009]因此，通过如卷对卷(roll-to-roll)印刷、喷墨(ink jet)印刷、丝网(screen)印刷、喷涂(spray coating)、浸涂(dip coating) 一样的溶液工艺不易具有充分的涂布性能，所以很难将超有机薄膜电子注入层适用于溶液工艺。
[0010]为了解决所述的问题，目前，正积极开发利用喷涂方式的有机薄膜形成装置，所述装置通过喷涂方式将溶液喷射于基板，从而形成有机薄膜。
[0011]利用现有的喷涂方式的制造有机薄膜晶体管(transistor)的方法如登记专利公报10-1172187(2012年8月27日)所公示，包括:准备基板的步骤；制造溶液的步骤，所述溶液将涂覆于所述基板；使形成图案的荫罩(shadow mask)处于所述基板上的步骤；通过喷涂装置将所述制造的溶液涂覆于荫罩(shadow mask)的步骤；结束所述涂覆步骤后进行热处理使残留溶剂蒸发的步骤。
[0012]像这样，现有利用喷涂方式的制造有机薄膜晶体管的方法，其利用喷涂方式因此能够形成均等的有机薄膜，但是将溶液涂覆于基板后，通过额外的高温热处理使包含于溶液的溶剂蒸发，因此需要额外的热处理装置及进行热处理工艺，由此制造工艺变复杂且增加制造费用。
[0013]此外，现有技术中为了控制溶剂的挥发速度，在基板上涂布了溶液的状态下，进行高温热处理，因此高温可能致使基板或者薄膜(溶质)产生热损伤，并且在基板和薄膜之间的热膨胀系数差异大的情况下，所涂覆的薄膜可能从基板剥离。此外，基板的温度升高，从而溶剂快速蒸发，则薄膜内产生封闭气孔，因此存在以下问题:气孔内的溶剂不能充分挥发或者溶剂快速蒸发的同时有机薄膜的表面粗糙度(roughness)增大。
[0014]另外，在现有的喷涂方式中，通过喷射的液滴所包含的溶剂，从而使得已经层叠于基板的薄膜得以溶解，因此存在以下问题:厚度的均等性降低且表面粗糙度增大。
【发明内容】
[0015]因此，本发明的目的在于提供一种有机薄膜形成装置及有机薄膜形成方法和利用其的有机薄膜元件的制造方法，在通过喷涂方式喷射溶液，从而形成有机薄膜时，在喷射出的微液滴为飞行中时，喷射高温气体使溶剂挥发，因此可将有机薄膜厚度制造得薄，并可以调节有机薄膜的厚度，尤其，在柔软的基板及具有三维曲线的基板表面能够形成均等厚度的有机薄膜。
[0016]本发明的另一个目的在于提供一种有机薄膜形成装置及利用其的有机薄膜元件的制造方法，在溶液从喷嘴喷射出并为飞行中时，对微液滴喷射高温气体使溶剂挥发，因此能够提升涂覆于基板的有机薄膜的表面粗糙度的精密度，并且无需用于使溶剂挥发的额外的热处理工艺，因此能够缩短制造工艺。
[0017]本发明的另一个目的在于提供一种有机薄膜形成装置及利用其的有机薄膜元件的制造方法，其在所喷射的溶液为飞行中时，对微液滴喷射高温气体使包含于微液滴的大部分溶剂挥发，从而无需对基板进行加热，或者对基板进行加热也是以较低温进行加热即可，因此可以使用柔性基板，从而可以制造柔性OLED及有机太阳能电池。
[0018]本发明所要解决的课题并非限定于以上提出的技术性课题，未提出的其他技术性课题根据下述的内容可为本发明所属技术领域中具有一般知识的人所明确理解。
[0019]为了达成所述目的，本发明的有机薄膜形成装置作为在基板形成有机发光层(光活性层)、电子输送层之中至少一个的装置，其特征在于，包括:喷涂单元(spray unit)，其将溶液喷射于基板的表面，从而形成有机薄膜；高温气体喷射单元，其对从喷涂单元喷射出并为飞行中的微液滴喷射高温气体，从而使包含于微液滴的溶剂挥发。
[0020]本发明的喷涂单元包括:供给部，其与存储溶液的储罐连接并供给溶液；喷嘴(nozzle)，其安装至所述供给部的下侧，并将溶液喷射于基板的表面，并且所述喷涂单元可使用空气喷涂(air spray)方式、电喷涂方式及兼具空气喷涂方式和电喷涂方式的混合式喷涂(hybrid spray)方式之中的某一个方式。
[0021]本发明的高温气体喷射单元包括:壳(housing)，其设置于喷嘴的外面且具备高温气体流入的空间部，并且在下侧形成喷射高温气体的喷射通道；管(pipe)，其连接至所述壳的一侧，从而使得高温气体通过；加热单元(heating unit)，其设置于所述管并对通过管所供给的气体加热。
[0022]本发明的有机薄膜形成装置进一步包括控制部，所述控制部对高温气体喷射单元的气体的压力和温度进行控制，并且所述控制部可包括:输入部，其由使用者操作而输入温度和压力；温度传感器，其测量气体的温度；压力传感器，其测量气体的压力；控制单元，其基于从所述输入部、温度传感器及压力传感器所输入的数据，从而控制加热单元和压力调节单元，所述加热单元对气体进行加热，所述压力调节单元对气体的压力进行调节。
[0023]所述有机薄膜元件可包括OLED或者有机太阳能电池。
[0024]本发明的有机薄膜元件的制造方法包括:准备透明且具有柔软性的基板的步骤；在所述基板形成阳极电极的步骤；在所述阳极电极上形成空穴输送层的步骤；在所述空穴输送层上形成有机发光层或者光活性层的步骤；在所述有机发光层或者光活性层上形成电子输送层的步骤；在所述电子输送层上形成电子注入层的步骤；在所述电子注入层上形成阴极电极的步骤。
[0025]此外，形成所述空穴输送层的步骤和形成有机发光层或光活性层的步骤之中至少一个由喷涂方式形成，并且喷涂方式可包括:根据包含于溶液的溶剂的种类设定气体的压力和温度的步骤；从喷涂单元喷射溶液的步骤；对从所述喷涂单元喷射出并为飞行中的微液滴喷射高温气体，使包含于微液滴的溶剂挥发的步骤；所述微液滴层叠于基板的表面，从而形成有机薄膜的步骤。
[0026]根据本发明的有机薄膜形成方法，包括:准备喷射溶液的步骤；根据包含于所述溶液的溶剂的种类设定气体的压力和温度的步骤；从喷涂单元喷射所述溶液的步骤；对从所述喷涂单元喷射出并为飞行中的微液滴喷射高温气体，从而使包含于微液滴的溶剂挥发的步骤；所述微液滴层叠于基板的表面，从而形成有机薄膜的步骤。
[0027]如上所述，本发明中利用喷涂方式喷射溶液，溶液从喷嘴喷射出并为飞行中时，对微液滴喷射高温气体使溶剂挥发，因此具有以下优点:有机薄膜厚度能够制造得薄，并且能够调节有机薄膜的厚度，尤其，能够在柔软的基板及具有三维曲线的基板的表面形成均等厚度的有机薄膜。
[0028]此外，本发明在溶液从喷嘴喷射出并为飞行中时，喷射高温气体使溶剂挥发，因此具有以下优点:能够提高涂覆于基板的有机薄膜的表面粗糙度的精密度，并且无需用于使溶剂挥发的额外的热处理工艺，从而能够缩短制造工艺。
[0029]此外，本发明在溶液为飞行中时，对微液滴喷射高温气体，从而使包含于微液滴的大部分溶剂挥发，因此具有以下优点:不加热基板或者即使加热基板也以较低温加热即可，从而能够使用柔性基板并且能够制造柔性OLED及有机太阳能电池。
【附图说明】
[0030]图1是根据本发明的一个实施例的有机薄膜形成装置的结构图。
[0031]图2是根据本发明的一个实施例的有机薄膜形成装置的截面图。
[0032]图3是根据本发明的一个实施例的控制有机薄膜形成装置的控制部的框图。
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