TWI625415B - 沉積設備及使用其製造有機發光二極體顯示器之方法 - Google Patents
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Abstract
沉積設備包含沉積源,用以接收沉積材料,其中沉積源被沿著第一方
向而分別地分成中心區域以及於中心區域的相對兩側的外側區域;複數個噴射噴嘴,沿著第一方向排列於沉積源的一側上並將沉積材料噴出至基板上;以及噴嘴尖端,其係可拆卸地安裝至排列於外側區域之其中之一中的複數個噴射噴嘴之其中之一上。噴嘴尖端的末端截面係朝向沉積源的外側方向而噴出沉積材料並且其具有相對於基板的表面之傾斜角。
Description
在顯示裝置中,有機發光顯示器係具有廣視角、優良對比度、以及高反應速度,因此其作為下一代的顯示裝置而受到關注。
本發明係關於一種沉積設備及使用其製造有機發光二極體顯示器的方法。
透過提供沉積設備可實現實施例,沉積設備包含沉積源,用以接收沉積材料;複數個噴射噴嘴,沿著第一方向排列於沉積源的一側上並將沉積材料噴出至基板上,沉積源被沿著第一方向而分別地分成中心區域及中心區域的相對兩側的外側區域;以及噴嘴尖端,其係形成以安裝於或拆卸於排列在一外側區域中的噴射噴嘴,且當其噴嘴尖端的末端截面相對於基板的表面形成傾斜角時,其係朝向沉積源的外側方向而噴出沉積材料。
第一方向上的基板之中點可對準於第一方向上的沉積源之中點,並且沉積源的中心區域沿著第一方向可具有滿足下列條件之長度:
在此,L1係為第一方向的中心區域之長度、L2係為第一方向的基板之沉積區域長度、T係為基板到噴射噴嘴的末端之距離、以及θ係為傾斜角。
第一傾斜角可形成以包含於約43度至約53度之範圍中。第一傾斜角可形成以相對於預設角度包含於約25度至約35度之範圍中。安裝於噴射噴嘴的噴嘴尖端可沿著第一方向對稱於沉積源之中點而安裝。
實施例可藉由提供一種製造有機發光二極體(OLED)顯示器之方法而實現,包含提供沉積設備,其包含沉積源,用以接收沉積材料、及複數個噴射噴嘴,沿著第一方向排列於沉積源的一側上並將沉積材料噴出至基板上;置放基板以面對該噴射噴嘴;以及當沉積源沿著相交於第一方向的第二方向而移動時,透過噴射噴嘴朝向基板噴出沉積材料。沉積源係被個別地於第一方向而分成中心區域以及位於中心區域的相對兩側的外側區域,並且噴嘴尖端係形成以安裝於或拆卸於排列在一外側區域中的噴射噴嘴,且當於基板的表面形成傾斜角時,具有朝向沉積源的外側方向而噴出沉積材料之末端截面。
沿著第一方向上的基板之中點可準確對準於沿著第一方向上的沉積源之中點,並且沉積源的中心區域沿著該第一方向具有一長度,滿足下列條件:
在此,L1係為沿著第一方向的中心區域之長度、L2係為沿著第一方向的基板之沉積區域長度、T係為基板到噴射噴嘴的末端之距離、以及0係為傾斜角。
末端截面的傾斜角可形成以包含於約43度至約53度之範圍。末端截面的傾斜角可形成以包含於約25度至約35度之範圍。安裝於噴射噴嘴的噴嘴尖端可沿著第一方向對稱於沉積源之中點而安裝。
100‧‧‧沉積源
102‧‧‧中心區域
104a‧‧‧外側區域
104b‧‧‧外側區域
112‧‧‧噴射噴嘴
114a‧‧‧噴射噴嘴
114b‧‧‧噴射噴嘴
124a‧‧‧噴嘴尖端
124b‧‧‧噴嘴尖端
130a‧‧‧噴嘴尖端
130b‧‧‧噴嘴尖端
130c‧‧‧噴嘴尖端
130d‧‧‧噴嘴尖端
200‧‧‧基板固定單元
210‧‧‧基板
220‧‧‧沉積遮罩
DM‧‧‧沉積材料
A‧‧‧噴出區域
B‧‧‧噴出區域
L1‧‧‧中心區域長度
L2‧‧‧沉積區域長度
T‧‧‧距離
M‧‧‧交點
N1‧‧‧沉積區域的最外側位置
N2‧‧‧沉積區域的最外側位置
P1‧‧‧中心區域的最外側位置
P2‧‧‧中心區域的最外側位置
t1‧‧‧距離
t2‧‧‧距離
θ‧‧‧入射角
θ'‧‧‧入射角
θ"‧‧‧入射角
Φ‧‧‧傾斜角
λ‧‧‧角度
透過詳細地描述並參照附圖將使本發明的特徵對於所屬領域具有通常知識者細顯而易見的,其中:第1圖係根據例示性實施例之沉積設備的透視圖。
第2圖和第3圖係根據例示性實施例之沉積設備的噴射噴嘴所噴出的沉積材料之分布的示意圖。
第4圖係根據例示性實施例之入射至基板上的沉積材料的入射角和沉積設備的噴射噴嘴之間的位置之關聯性的示意圖。
第5圖係根據例示性實施例之沉積設備之決定中心區域和外側區域的方法之示意圖。
第6A圖至第6D圖係根據例示性實施例之沉積設備的噴嘴尖端的例示性變化。
在下文中,將根據例示性實施例並參照附圖說明有機發光二極體(OLED)顯示器的沉積設備及其製造方法。如本領域中具有通常知識者將意識
到的,所述的實施例可以各種不同的方式修改而不背離本實施例的精神及範圍。相反地,提供本文引用之例示性實施例以使揭露的內容透徹及完整並足以將發明精神傳達給所屬領域中具通常知識者。全文中,相似參考符號標示相似元件。
此外,除非明確地說明反例,詞彙“包含(comprise)”及其變化如“包含(comprises)”或“包含(comprising)”將理解為意指包含所述元件但不排除任何其它元件。另外,整篇說明書中,詞彙“在…上(on)”將理解為意指在目標位置上方或下方,而不必需被理解為係位於以重力位置方向為基礎的上方。
第1圖係根據例示性實施例之沉積設備的透視圖。
為了便於描述,雖然各圖式中並未顯示腔室,第1圖中之所有組成元件皆設置於真空腔室中並適當地維持腔室中的真空程度。真空腔室可根據處理的基板之形狀而具有各種形狀。舉例而言,在處理的基板具有圓形的情況下,整體的真空腔室可為圓柱狀。在處理的基板具有矩形的情況下,整體的真空腔室可為立方體。此外,在真空腔室中可進一步包含可抽出真空腔室內部氣體以降低真空腔室內部壓力的真空泵(未示出於附圖中)、將氣體注入真空腔室中以提高真空腔室內部壓力的通氣裝置(未示出於附圖中)、以及其相似裝置。
沉積源100係用於噴出沉積材料使其沉積於基板210上,並包含存放空間(未示出)用以存放沉積材料於其中,如有機材料。沉積材料的存放空間可以具有良好的熱輻射性之陶瓷材料製成,如三氧化二鋁(Al2O3)及氮化鋁,但不限於此,並且係可以具有良好之熱輻射性及熱阻抗之各種材料製成。配置
以接觸並圍繞外表面的加熱器(未示出)可提供於沉積材料的存放空間之外表面,並用以加熱並蒸發被存放的沉積材料。
沉積源100係以基板210之第一方向(y軸方向)上的一長度而延伸於第一方向。沉積源100係分為中心區域102及沿著第一方向於中心區域102兩側之外側區域104a及104b。舉例而言,外側區域104a、中心區域102、以及外側區域104b可沿著第一方向依順序排列。中心區域102的噴射噴嘴112及外側區域104a和104b的噴射噴嘴114a和114b之噴出角度,可個別決定為彼此不同,並將在後面描述之。
噴出沉積材料的噴射噴嘴112、114a、以及114b係形成於面對基板210的沉積源100之一側上。噴射噴嘴112、114a、以及114b係以圓管狀形狀形成,並連接至沉積源100之內部空間。因此,在沉積源100的內部空間中被蒸發或昇華的沉積材料,係被噴射噴嘴112、114a、以及114b噴出至基板210上。
可提供及可排列複數個噴射噴嘴112、114a、以及114b於根據沿著第一方向延伸之沉積源100於一直線上。用於沉積材料的基板210可以矩形的平板形狀形成,並且在此情況下,複數個噴射噴嘴112、114a、以及114b係沿著第一方向而線性排列以平行於基板210之一邊緣。如第1圖中所示,噴射噴嘴112、114a、以及114b可排列於直線上,但不限於此。噴射噴嘴112、114a、以及114b可排列於兩個或多個直線上。
基板210係藉由基板固定單元200而固定並面對沉積源100。由於基板固定單元200穩定地固定基板210,當形成薄層於基板210上並且在完成製程後傳送基板210時,基板固定單元200具有能夠輕易地與基板210附接或拆卸的結構。基板210可沿著沉積遮罩220而固定於基板固定單元200。沉積遮罩220可用以在基板210上形成有機層之圖樣,並形成開口於有機材料的遮蔽部分之間,以
使有機材料可經由開口而沉積於基板210上。由於基板固定單元200的配置可實質上與用於一般沉積設備的配置相同,其詳細描述在此省略。沿著第一方向之基板210的中心,可排列並設置以對應於沿著第一方向之沉積源100的中心。
當沉積源100和基板200兩者彼此相對移動時,可執行沉積。在基板210被固定的情況下,沉積源100可沿著與第一方向相交的第二方向(x軸方向)移動,以使沉積源100自基板210移動一段預設距離。當沉積源100被配置以沿垂直方向而噴出沉積材料時,基板210可被配置以平行於沉積源100,而當沉積源100被配置以沿水平方向而噴出沉積材料時,基板210可被配置以垂直於沉積源100。在例示性實施例中,當基板210係被水平配置於真空腔室中時,沉積源100係被配置於真空腔室的底表面,然而實施例係不限於此。
噴射噴嘴114a和114b係配置於各外側區域104a和104b中並包含噴嘴尖端124a和124b以個別控制沉積材料的噴出方向。噴嘴尖端124a和124b係形成以個別安裝於或拆卸於噴射噴嘴114a和114b,例如,噴嘴尖端124a和124b係可拆卸地個別附接至噴射噴嘴114a和114b。當噴嘴尖端124a和124b係配置與在第一方向上之基板210的表面形成傾斜角時,其末端截面係朝向沉積源100的外側方向延伸而噴出沉積材料。舉例而言,傾斜角可形成以相對於平行基板210之表面的平面。
在說明噴射噴嘴的噴出方向之前,將說明從噴射噴嘴噴出的沉積材料的分布。
第2圖和第3圖係根據例示性實施例之沉積設備的噴射噴嘴噴出沉積材料之分布的示意圖。為了方便和清楚地說明,將省略基板210附近的沉積遮罩220。
沉積材料DM從噴射噴嘴112、114a、以及114b噴出於真空中,因此,如第2圖中所示,沉積材料DM以相對於噴射噴嘴112、114a、以及114b的末
端截面約0度至90度的角度而分布於非特定的方向,亦即,前側的所有方向。舉例而言,如第2圖中所示,沉積材料DM可不分區域地以約0度至90度之角度從具有末端截面之末端形狀之噴射噴嘴而噴出。舉例而言,末端截面可實質上平行於基板210而不具有相對於基板210的傾斜角。
因此,在噴射噴嘴112、114a、以及114b的形成過程中,可考量噴射噴嘴112、114a、以及114b的末端截面之角度。若沉積材料DM所噴出的噴出區域係根據沉積材料DM的噴出角度和分布比例而分成噴出區域A和噴出區域B,則提供表1如下。
當噴出角度從0度開始增加,沉積材料的沉積量也隨之增加,且當噴出角度係90度時,沉積量係為最大值。噴出角度約為18度時沉積材料係急遽增加,例如,朝向基板210的沉積材料量於噴射角度約為18度時係大於噴射角度小於18度時。噴出區域A係具有相對於噴射噴嘴112、114a、以及114b的末端截面的噴出角度為0度至18度的區域,而噴出區域B係具有噴出角度為18度至90度的區域。
分布在噴出區域A中的沉積材料DM對應於從噴射噴嘴112、114a、114b噴出的沉積材料DM的比例,係為0.054%。在此情況下,沉積材料DM所具有對應噴出區域A的噴出角度所造成的影響對基板210而言係相對小的。
另一方面,具有對應噴出區域B的噴出角度的沉積材料DM係主要沉積於基板210上,使得具有18度至90度為噴出角度所對應的噴出區域B係被定義為有效噴出區域。有效噴出區域並不限於此,並可根據沉積材料的種類而改
變。透過考量對應噴出區域A的角度λ,決定用於基板210的噴射噴嘴112、114a、114b的末端截面之角度將在後面敘述。
第4圖係為說明根據例示性實施例之入射到基板上的沉積材料的入射角和沉積設備中噴射噴嘴的位置之間的關聯性的示意圖。
當沉積材料係沉積於基板210上時,沉積材料係被射入而形成預設角度(θ)(例如,預設的最小角度)於基板210,例如,參照於第一方向。在此情況下,沉積材料的最小入射角係考量,例如,基板210和沉積源100之間的距離、基板210的尺寸、以及沉積量而決定。舉例而言,最小入射角的角度係可被決定在約43度至53度的範圍中。
當沉積材料的最小入射角係大於或等於約43度時,可避免沉積材料滲透於沉積遮罩220和基板210之間的陰影現象。當最小角度小於或等於約53度時,其係具有足夠多射入的沉積材料量以使沉積效率可提升及/或維持。除非另有特別聲明,入射角度及與此有關的角度係參照第一方向而決定。
當具有沉積材料以預定厚度沉積於基板210上的區域被稱作為沉積區域時,沉積區域在第一方向(y軸方向)具有最外側位置N1和N2,如第4圖中所示。若沉積材料的最小入射角被稱作為θ,當具有相對於最小入射角的傾斜角θ的任意線延伸於位置N1時,任意線與沉積源100相交於位置P2。並且,同理於位置N2,當具有傾斜角θ之任意線延伸時,任意線與沉積源100相交於位置P1。位置P1和P2之間的區域稱作為中心區域102,並且確定於位置P1外側之區域和確定於位置P2外側之區域稱作為外側區域104a和104b。
形成於中心區域102的噴射噴嘴112可噴出沉積材料的入射角度係大於或等於位置N1和N2之間的沉積區域之任何位置的最小入射角θ。換言之,形成於外側區域104a和104b的噴射噴嘴114a和114b被決定而在位置P1和P2
的外側而具有入射角θ’和θ”,其係小於預設的最小入射角θ,如第4圖中所示。
因此,可控制從配置在外側區域104a和104b中的噴射噴嘴114a和114b所噴出的沉積材料的入射角。如上所述,由於沉積材料在末端截面之前側的所有方向噴出,如第3圖所示,在噴射噴嘴的末端截面和基板210之間的傾斜角(Φ)成為沉積材料入射至基板210上的入射角(θ)。因此,設置於外側區域104a和104b的噴射噴嘴114a和114b係設置以具有朝向沉積源100的外側方向的末端截面。
例如,當被決定的入射角(θ)被包含在約43度至約53度的範圍內時,噴射噴嘴的末端截面可與基板210的表面形成傾斜角(Φ)(例如,平行於基板210之表面的平面)而被包含在約43度至約53度的範圍內。同時,若考量對應於噴出區域A的18度之角度(λ),噴射噴嘴的末端截面與基板210的表面可形成的傾斜角被包含於範圍約25度至35度。
現在將描述決定中心區域102和外側區域104a和104b的沉積源100的大小的方法。第5圖係在根據例示性實施例的沉積設備中,決定其中心區域和外側區域的方法之示意圖。
基板210和沉積源100被定位為在第一方向上的基板210之中點和在第一方向上的沉積源100之中點係被對準。此外,當在第一方向上的中心區域102的長度被稱為L1、在第一方向上的基板210的預設沉積區域的長度被稱為L2、基板210和噴射噴嘴的末端之間的距離被稱為T、預設的入射角被稱為θ、線段N2P1和線段N1P2的交點被稱為M(或可對應於從具有傾斜角(Φ)的噴射噴嘴之末端截面延伸的線段之交點)、交點M和噴射噴嘴的末端之間的距離被稱為為t1、以及交點M和基板210之間的距離被稱為t2時、其中的關係式可表示如下。
由於t1+t2=T,若t1=T-t2並代入至方程式1,方程式2可表示如下。
參考第5圖式,t2可由方程式13而表示之。
若將方程式3代入至方程式2,方程式4可表示如下。
其係,在第一方向上的中心區域102的長度L1可以相關於預設之傾斜角(θ)、基板210和噴射噴嘴112、114a、以及114b之間的距離(T)、以及基板210的沉積區域長度L2的關係方程式而表示之。
對應於長度L1部分的剩餘部分,在中心區域102的相對兩側上,在第一方向上的沉積源100個別變成外側區域104a和104b。
第6A圖至第6D圖係根據例示性實施例之沉積設備的例示性變化之噴嘴尖端的視圖。例如,第6A圖至第6D圖中的噴嘴尖端係可拆卸地附接至噴
射噴嘴114a和114b中的其一。第6A圖至第6D圖中的噴嘴尖端可被排除於噴射噴嘴112上,例如,其可包含實質上平行於第一方向的末端截面。
如第6A圖中所示,對於噴嘴尖端130a而言,噴出沉積材料的末端截面可與基板210之表面具有傾斜角(θ)(相對於第一方向)。如第6B圖中所示,噴嘴尖端130b可不對稱地阻擋噴射噴嘴的一部分且可具有一個表面以形成垂直於末端截面。如第6C圖中所示,噴嘴尖端130c可包圍噴射孔的一部分使其末端的形狀可不對稱地形成。對於在第6B圖和第6C圖中所示的噴嘴尖端130b和130c而言,在第一方向上延伸假想線接觸於末端端點,並且其假想線可與基板210之表面具有傾斜角(θ)。另外,如第6D圖中所示,噴嘴尖端130d可與基板210之表面具有傾斜角(θ),同時減少在噴出方向的末端截面。噴嘴尖端並不限於這些實施例,並且即使噴嘴尖端的形狀係不同的,若噴嘴尖端的末端截面之角度係在第一方向上係傾斜,噴嘴尖端可以各種方式改變並實現。
接著,參照附圖,將進行說明根據例示性實施例之沉積設備的操作和有機發光二極體(OLED)顯示器的製造方法。
首先,基板210係被***至真空腔室中(未示出),且基板210係被配置以相對於噴出沉積材料的沉積源100。此時,沉積源100和基板210之間的距離係控制了沉積材料的預設入射角(θ)。基板210可被配置以滿足方程式4。
通過噴射噴嘴112、114a、以及114b而噴出沉積材料,同時沉積源100係沿著相交第一方向的第二方向(x軸方向)而移動。噴射噴嘴114a和114b排列於外側區域並以傾斜角θ沿著第一方向而噴出沉積材料,如第5圖中所示,並且沉積材料可以大於或等於傾斜角的入射角θ而附著至基板210。
這種沉積材料可係有機發光二極體(OLED)顯示器中的有機發射層,例如,有機材料形成子像素呈現R(紅)、G(綠)、以及B(藍)。
透過總結和檢討,有機發光顯示器可具有一種結構,其中發射層***陽極和陰極之間並從發光層中的陽極和陰極而發射的電子和電洞的重新組合而產生發光之理論以實現顏色。然而,此結構無法獲得高效率的發光,因此中間層諸如電子注入層(EIL)、電子運輸層(ETL)、電洞運輸層(HTL)、以及/或電洞注入層(HIL)可選擇性地附加而***各電極和發射層之間。
在平板顯示器中,諸如有機發光二極體(OLED)顯示器,係使用真空沉積法以沉積各種層。因此,藉由在真空環境中沉積相應的材料,用作有機材料或電極的材料形成薄膜於平板上。根據真空沉積法,具有機薄膜形成於其上的基板係設置在真空腔室中,具有與形成的薄膜之圖案相同的圖案的精密金屬遮罩(FMM)附著其上,並利用沉積源單元使有機材料被蒸發或昇華從而沉積於基板上。
然而,當沉積材料被噴出並接觸至基板,可能因有機材料滲透於沉積遮罩和基板之間而產生陰影現象。
相反地,實施例係相關一種沉積設備,以及使用其製造有機發光二極體顯示器的方法,其中噴出沉積材料的角度係被控制以減少陰影現象的發生率和/或避免之。實施例係相關於一種沉積設備,其增加沉積材料入射到基板上的入射角。此外,實施例係相關於一種有機發光二極體(OLED)顯示器的製造方法,其係增加沉積均勻性和沉積效率。
根據例示性實施例,透過增加沉積材料入射到基板上的入射角,可抑制沉積材料滲透於沉積遮罩和基板之間而產生的陰影現象,可減少沉積餘量(margin),並且可增加沉積均勻性和沉積效率。因此,可容易地實現高解析度的有機發光二極體(OLED)顯示器。
雖然本公開已描述了目前被認為係可實行的例示性實施例,但應理解實施例並不限於本公開之例示性實施例,但與之相反地,其意在涵蓋包含餘所附申請專利範圍中之精神和範圍之各式修改和等效設置。
Claims (10)
- 一種沉積設備,其包含:一沉積源,用以接收一沉積材料,該沉積源被沿著一第一方向而分別地分成一中心區域以及位於該中心區域的相對兩側之二外側區域;複數個噴射噴嘴,沿著該第一方向排列於該沉積源的一側上的該中心區域以及該外側區域,並將該沉積材料噴出至一基板上,且該複數個噴射噴嘴係垂直於該沉積源的一側的表面;以及一噴嘴尖端,其係可拆卸地安裝至排列於該外側區域其中之一中的該複數個噴射噴嘴之其中之一上,該噴嘴尖端的末端截面係朝向該沉積源的外側方向並噴出該沉積材料且其具有相對於該基板的表面的一傾斜角。
- 如申請專利範圍第1項所述之沉積設備,其中:於該第一方向上的該基板之中點係對準於該第一方向上的該沉積源之中點,以及該沉積源的該中心區域沿著該第一方向具有滿足下列條件之長度:其中L1係為沿著該第一方向的該中心區域之長度、L2係為沿著該第一方向的該基板之沉積區域長度、T係為該基板到該複數個噴射噴嘴的末端之距離、以及θ係為該傾斜角。
- 如申請專利範圍第1項所述之沉積設備,其中該傾斜角係形成以包含於約43度至約53度之範圍。
- 如申請專利範圍第1項所述之沉積設備,其中該傾斜角係形成以包含於相對於一預設角度之約25度至約35度的範圍中。
- 如申請專利範圍第1項所述之沉積設備,其中該噴嘴尖端係安裝該複數個噴射噴嘴之其中之一上以沿著該第一方向而對稱於該沉積源之中點。
- 一種製造有機發光二極體(OLED)顯示器的方法,該方法包含:提供一沉積設備,該沉積設備包含用以接收一沉積材料之一沉積源、以及複數個噴射噴嘴,其係沿著一第一方向排列於該沉積源的一側上並將該沉積材料噴出至一基板上;置放該基板以面對該複數個噴射噴嘴;以及當沿著相交於該第一方向的一第二方向而移動該沉積源時,透過該複數個噴射噴嘴噴出該沉積材料,其中:該沉積源係被個別地分成一中心區域以及位於該中心區域的相對兩側之二外側區域,該複數個噴射噴嘴排列於該沉積源的該中心區域以及該外側區域,且垂直於該沉積源的一側的表面,以及一噴嘴尖端係可拆卸地安裝至排列於該外側區域之其中之一中的該複數個噴射噴嘴之其中之一上,該噴嘴尖端的末端截面係朝向該沉積源的外側方向並噴出該沉積材料,且其具有相對於該基板的表面之一傾斜角。
- 如申請專利範圍第6項所述之方法,其中:該第一方向上的該基板之中點係對準於該第一方向上的該沉積源之中點、以及該沉積源的該中心區域於該第一方向具有滿足下列條件之長度:其中L1係為沿著該第一方向的該中心區域之長度、L2係為沿著該第一方向的該基板之沉積區域長度、T係為該基板到該複數個噴射噴嘴的末端之距離、以及θ係為該傾斜角。
- 如申請專利範圍第6項所述之方法,其中該傾斜角係形成以包含於約43度至約53度之範圍。
- 如申請專利範圍第6項所述之方法,其中該傾斜角係形成以包含於相對於一預設角度之約25度至約35度的範圍中。
- 如申請專利範圍第6項所述之方法,其中該噴嘴尖端係安裝至該複數個噴射噴嘴之其一上以沿著該第一方向而對稱於該沉積源之中點。
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