专利名称：镀膜源、真空镀膜装置及其镀膜工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种真空镀膜设备，特别是涉及一种用于OLED有机材料镀膜用的真空镀膜设备及其镀膜工艺。
背景技术：
作为一种自发光的电子元件，有机电致发光(OLED =Organic Light EmissionDiodes)显示照明元件的发光原理是在直流电场的作用下，借助有机半导体功能 材料将电能直接转化为光能的一种新型光电信息技术。作为自发光型的薄型显示元件或面 发光源而在显示器和照明领域受到关注的OLED元件具有这样的基本结构，即在基板上形 成第一电极，在该第一电极上形成由多层不同的有机化合物构成的有机层薄膜层，并在该 薄膜上形成第二电极。当前在制作OLED显示器时，上述构成OLED元件的有机薄膜层和第 二电极层多采用真空镀膜加工，该技术是在真空环境下，将材料加热使其升华，并沉积到目 标基板上。随着OLED显示产业的不断发展，对于镀膜设备也提出了更高的要求1)能够对应 更大的母玻璃基板；2)更好的基板面内膜厚均勻度；3)在工艺加工过程中，无论是基板表 面形成的有机膜材料还是镀膜源中的有机材料不产生分解或聚合等变质现象；4)长时间 稳定的工作。为了应对这些对真空蒸镀工艺的要求，下述各种现有技术进行了许多有益的尝
试ο日本专利特开2001-247959号公报公开了这样的技术，针对目标基板，在长边方 向上设置有多个蒸镀单元的蒸镀源，通过使该蒸镀源朝与长边方向垂直的方向移动为基板 镀上薄膜。这样，在为大面积基板镀膜时，由于可对多个蒸镀单元独立地进行温度管理，因 而可消除产生不均勻的蒸镀流的情况，并且由于可缩短基板与蒸镀源之间的距离，镀膜图 案的形成精度也不会降低。但该技术由于各个蒸镀单元按照排列间距来配置，各个蒸镀单 元根据与移动方向垂直的方式来分担镀膜区域，因而相邻蒸镀单元的镀膜区域容易产生重 叠，这样会导致薄膜的膜厚凹凸不平。为了解决上述问题，可以缩小蒸镀单元的排列间距，但这样各个单元的温度管理 又会变得复杂。并且，伴随着蒸镀单元的小型化，还将产生必须频繁补充镀膜材料的不利情 况，导致镀膜作业性恶化。日本专利特开2001-93667号公报公开了这样的技术，该技术具有长方形蒸镀窗 的遮蔽板，将蒸镀源与蒸镀窗对应，通过使作为镀膜对象的基板相对于蒸镀窗的移动，在确 保膜厚均勻性的同时，还具有高的镀膜速度。但该镀膜方法中，为了抑制镀膜区域的位置偏 差和范围变化，在基板和镀膜源之间设置限制入射角的遮蔽板，使从镀膜源射出的镀膜流 尽量垂直入射到基板上，即便这样，也有很多镀膜流入射到遮蔽板上，导致镀膜材料利用率 降低。特别是当在OLED元件的有机层中使用的是有机化合物高价材料时，制造成本会显著 提尚。
另外，CN-1704501A和CN-1568107A均公开了采用通过移动基板达到控制基板面内膜厚度的技术方案，但这种镀膜方式因为基板的大范围移动导致微尘的增加，最终影响 OLED面板的良品率。目前，OLED蒸镀设备腔体内的蒸发源为点蒸发源，如图1所示。当设备工作时，点 蒸发源1喷射出球状蒸发气流2并在基板3上形成膜面，为了有效提高基板面内膜厚的均 勻分布，蒸镀气流的中心和基板3中心通常会采用偏心的布局方式，同时基板3进行偏心旋 转。但该镀膜方式存在材料利用率低，基板面内膜厚分布均勻性差的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能对大面积基板进行均勻蒸镀的镀膜源 及其真空镀膜装置。本发明还要提供一种上述真空镀膜装置的镀膜工艺。本发明解决技术问题所采用的技术方案是镀膜源，具有容器部和加热装置，还具 有蒸发气流调节部，为多孔层状结构，用于控制蒸发气流的方向和分布；蒸镀顶板，所述 蒸镀顶板上设置有均勻分布的喷射口，用于喷射蒸发气流。进一步的，所述蒸发气流调节部具有至少一层喷射板，所述喷射板上设置有规则 排列的喷射口。进一步的，所述容器部、蒸发气流调节部和蒸镀顶板无间隙地组合在一起。进一步的，所述蒸发气流调节部的各层喷射板上的喷射口的数量从容器部一端到 蒸镀顶板一端逐步增加。进一步的，所述加热装置设置在容器部内。进一步的，所述蒸发气流调节部内设置有加热丝。真空镀膜装置，包括真空腔，在所述真空腔内设置有权利要求上述镀膜源。真空镀膜工艺，该工艺包括以下步骤1)给真空腔抽取真空，使真空腔的真空度 小于ICT3Pa ；2)给容器部内的蒸镀材料加热，观测蒸镀材料的蒸镀速度；3)当蒸镀材料达到 稳定的蒸镀速度时，打开基板遮蔽挡板，使蒸镀材料喷射到基板上形成均勻的材料沉积。本发明的有益效果是本发明通过多孔多层结构的蒸发气流调节部，最大限度地 扩大了蒸镀顶板的蒸镀面积，使材料尽可能均勻地沉积在基板表面，从而达到大面积高均 勻性蒸镀的效果；本发明提供的是一种多点成面的蒸镀设备，因此可以充分缩短基板与蒸 镀源之间的距离，从而达到有效提高蒸镀材料利用率，减小真空镀膜设备体积的目的，间接 实现降低制造成本的目的。当本发明对OLED进行有机材料真空镀膜时，特别是针对较大面 积基板进行镀膜时，能够获得良好的图案精度和膜厚均勻的镀膜层，以确保OLED均勻的发 光性能和色彩平衡。当然，本发明也不仅仅是能够对OLED进行镀膜，还可以应用于其它领 域，特别是针对大面积的基板镀膜时，效果特别显著。
图1是现有的点蒸发源的工作示意图。图2是本发明的工作示意图。图3是本发明的蒸发气流调节部的结构示意图。
图4本发明的另一种结构的工作示意图。
具体实施例方式如图2、图3所示，本发明的镀膜源包括容器部4、加热装置、蒸发气流调节部5和蒸镀顶板6四部分重要部件。其中，本发明与现有技术的最大区别是蒸发气流调节部5和 蒸镀顶板6的结构。蒸发气流调节部5用于控制蒸发气流的方向和分布，蒸发气流调节部5位于容器 部4和蒸镀顶板6之间，并且容器部4、蒸发气流调节部5和蒸镀顶板6无间隙地组合在一 起，必须保证气流顺畅地通过，同时要防止气流遗漏出来，造成材料的损失。蒸发气流调节部5为多孔层状结构，具有至少一层喷射板51，喷射板51上设置有 规则排列的喷射口 61，蒸镀顶板6上设置有均勻分布的喷射口 61。最优的结构是，蒸发气 流调节部5的各层喷射板51上的喷射口 61的数量从容器部4 一端到蒸镀顶板6 —端逐步 增加，如图3所示。这样的结构不但可以使气流在蒸发气流调节部5内的均勻分布，还可以 逐步扩大气流的分布面积，最终使气流均勻地从蒸镀顶板6上的喷射口 61喷出，从而在基 板3上形成多点成面的蒸镀效果。蒸镀顶板6上均勻分布的每个喷射口 61都可单独看作一个点蒸镀源，不同的点蒸 镀源在基板3上具有相互重叠的沉积区域。通过调节喷射口 61的分布和直径，可以调节各 个喷射口重叠的沉积区域的大小，从而达到调节材料在基板上膜厚分布均勻度的目的。图4本发明的另一种结构的工作示意图。图4与图2的区别是图2中容器部4、 蒸发气流调节部5和蒸镀顶板6依次增大且表面喷射口 61也依次增多，可达到逐级稳定蒸 发气流的目的；而图4中的容器部4、蒸发气流调节部5和蒸镀顶板6大小相同，但各部分 的表面喷射口 61的大小及分布不同，容器部4的增大可以加载更多的物料，同时可以使蒸 镀材料在底部受热更均勻，更易达到均勻状态。容器部4是容纳有机蒸镀材料的容器，该容器可以设置在真空腔体内也可设置于 真空腔体外。如果将容器部4设置在真空腔体外，在进行蒸镀时，需要通过导管将容器部4 内升华的材料气流输送到蒸发气流调节部5中。加热装置设置在容器部4内，其作用是给有机蒸镀材料加热以使材料升华。给蒸 镀材料加热须力求精密和稳定，加热温度过高有可能导致材料的分解，温度过低将不能使 材料获得升华，从而达不到镀膜的目的。此外，如果加热不稳定，忽高忽低，有可能导致材料 在基板表面成膜时均勻性差，从而影响器件的制作效果。上述容器部4可采用镍、铁、钴镍合金、不锈钢材料、石墨、SiC、Al203、Be0、BN材料、 氮化钛等磁性陶瓷材料、高熔点金属材料如Mo、W等制成。上述加热装置可采用公知的各种方法，比如电阻加热法、高频加热法、激光加热 法、电子束加热法等，优选的方法是采用电阻加热法，在用氧化铝，氧化铍等高熔点氧化物 所制成的容器部4的周围绕行Ta、Mo、W等高熔点金属丝，该金属丝可绕行为弹簧状的加热 线圈，再通过给金属丝通电达到对材料加热的目的。蒸发气流调节部5也可采用上述材料制成，并可在其内设置加热丝52进行加热， 如图3所示，这样可防止镀膜材料附着在蒸发气流调节部5内部，堵塞蒸发气流通路，或防 止材料簇化(cluster)喷射引起的膜缺陷。
利用本发明的镀膜源制作理想的有机膜的时候，还需要根据喷射口 61的大小调 节蒸镀顶板6和基板3之间的距离。因为本发明的蒸镀源是多点成面的结构方式，因此如 果基板3和蒸镀顶板6之间的距离过于接近，从镀膜源里蒸发出来的材料只能在基板3上 形成互不相干的若干个圆形材料膜面，或者造成膜厚分布差异较大，无法达到多点成面的 效果。对于使用本发明的镀膜源的真空镀膜设备，可在真空腔内设置镀膜源，其上部设 置基板。采用本发明的镀膜源进行镀膜时，其工艺方法为1)给真空腔抽取真空，真空腔的 真空度最好小于KT3Pa ；2)给容器部4内的蒸镀材料加热，通过膜厚仪观测材料的蒸镀速 度；3)当材料达到稳定的蒸镀速度时，打开基板遮蔽挡板，使蒸镀材料喷射到基板上形成 均勻的材料沉积。在完成一块基板的镀膜后，再进行下一块基板的镀膜，达到连续作业的目 的。实施例采用图2所示的镀膜源结构，容器部4采用铜制成，并在其上镀一层镍用于提高热 传导均勻性。蒸发气流调节部5采用两层喷射板51的结构，第一层喷射板51与容器部4无 缝连接，第二层喷射板51与第一层喷射板51也为无缝连接，第二层喷射板51与第一层喷 射板51的距离为7cm。第一层喷射板51上的喷射口 61的直径为4cm，第一层喷射板51上 均勻设置有2个喷射口，第二层喷射板51上均勻设置有4个喷射口 61，其直径为3cm。第 二层喷射板51与第一层喷射板51之间竖式排列均勻分布有9根加热丝52，该加热丝52由 钨制作，并通过与容器部4不同的独立电源控制加热。从第一层喷射板51上喷射出来的材料蒸发气流被均勻分配到第二层喷射板51 上，并通过第二层喷射板51上的喷射口 61喷出。本实施例的蒸镀顶板6位于上述第二层喷射板51的上部，距离第二层喷射板的 距离为10cm，本实施例的蒸镀顶板6上均勻分布有16个喷射口 61，该喷射口 61的直径为 Icm,这16个喷射口 61均勻获取第二层喷射板51上的4个喷射口喷出的材料气流，并最终 在基板3上形成有机膜面。本实施例中蒸镀顶板6与基板3之间的距离为30cm，基板3的尺寸为40cmX 40cm。为了验证本发明的效果，采用上述实施例制作了下列2层结构的OLED发光器件， 其结构为IZO/NPD (80nm) /Alq3 (50nm) /LiF/Al，其中NPD为空穴传输材料，Alq3为电子传输 型发光材料，IZO为玻璃基板。
上述OLED发光器件的电子传输材料LiF和Al采用传统的点式蒸镀源蒸镀。NPD 和Alq3采用本实施例的镀膜源蒸镀，蒸镀时真空腔室的真空度为5. 0 X IO-5Pa,形成的蒸发 膜及容器部4内特性测量参数见表1，其中蒸发膜内材料是指蒸镀到基板上的材料。采用本实施例制作的OLED发光器件表现了良好的发光特性，所测量的发光器件 的发光色彩是波长为527nm的绿色发光，基板面内器件的整体面内分布表现良好，即蒸镀 到基板上的材料的膜厚均勻性良好，器件的电流电压与亮度关系曲线特性综合水平在正负 5%之间。从上述结果可以看出，本发明的镀膜源具有良好的OLED材料制膜效果，并且OLED 器件性能良好。表1
权利要求
镀膜源，具有容器部(4)和加热装置，其特征在于，还具有蒸发气流调节部(5)，为多孔层状结构，用于控制蒸发气流的方向和分布；蒸镀顶板(6)，所述蒸镀顶板(6)上设置有均匀分布的喷射口(61)，用于喷射蒸发气流。
2.根据权利要求1所述的镀膜源，其特征在于，所述蒸发气流调节部(5)具有至少一层 喷射板(51)，所述喷射板(51)上设置有规则排列的喷射口(61)。
3.根据权利要求1所述的镀膜源，其特征在于，所述容器部(4)、蒸发气流调节部(5) 和蒸镀顶板(6)无间隙地组合在一起。
4.根据权利要求1所述的镀膜源，其特征在于，所述蒸发气流调节部(5)的各层喷射板 (51)上的喷射口(61)的数量从容器部(4) 一端到蒸镀顶板(6) —端逐步增加。
5.根据权利要求1所述的镀膜源，其特征在于，所述加热装置设置在容器部(4)内。
6.根据权利要求1所述的镀膜源，其特征在于，所述蒸发气流调节部(5)内设置有加热 丝(52)。
7.真空镀膜装置，包括真空腔，其特征在于，在所述真空腔内设置有权利要求1-6所述 的镀膜源。
8.真空镀膜工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤1)给真空腔抽取真空，使真空腔 的真空度小于KT3Pa ；2)给容器部⑷内的蒸镀材料加热，观测蒸镀材料的蒸镀速度；3)当 蒸镀材料达到稳定的蒸镀速度时，打开基板遮蔽挡板，使蒸镀材料喷射到基板上形成均勻 的材料沉积。
全文摘要
本发明提供一种能对大面积基板进行均匀蒸镀的镀膜源及其真空镀膜装置。镀膜源，具有容器部和加热装置，还具有蒸发气流调节部，为多孔层状结构，用于控制蒸发气流的方向和分布；蒸镀顶板，所述蒸镀顶板上设置有均匀分布的喷射口，用于喷射蒸发气流。本发明通过多孔多层结构的蒸发气流调节部，最大限度地扩大了蒸镀顶板的蒸镀面积，使材料尽可能均匀地沉积在基板表面，从而达到大面积高均匀性蒸镀的效果。当本发明对OLED进行有机材料真空镀膜时，特别是针对较大面积基板进行镀膜时，能够获得良好的图案精度和膜厚均匀的镀膜层，以确保OLED均匀的发光性能和色彩平衡。
文档编号C23C14/26GK101988185SQ201010587010
公开日2011年3月23日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者李崇, 李金川, 田朝勇 申请人:无锡虹彩科技发展有限公司;四川虹视显示技术有限公司