一种蒸发源装置、蒸镀设备及蒸镀方法与流程

1.本发明涉及oled显示技术领域。更具体地，涉及一种用于oled蒸镀工艺的蒸发源装置、蒸镀设备及蒸镀方法。


背景技术：

2.有机电致发光器件(organiclight-emittingdiode，以下简称：oled)的典型结构是在ito玻璃上制作一层几十纳米厚的发光材料——也就是人们通常所说oled屏幕像素自发光材料，发光层上方有一层金属电极，电极加电压，发光层产生光辐射，目前常采用蒸镀工艺在ito玻璃上形成发光层。
3.蒸镀就是真空中通过电流加热，电子束轰击加热或激光加热等方法，使有机发光材料蒸发成原子或分子，它们随即以较大的自由程作直线运动，碰撞基片表面而凝结，形成发光层薄膜。其中蒸发源是加热有机发光材料使其蒸发的装置，现有的蒸发源结构，导致材料喷射的角度范围比较大，使得真正沉积在玻璃基板上的材料较少，材料耗量较大。较大的喷射范围，也会导致材料喷射角的增大，导致较大阴影区，影响高分辨率产品的实现。同时，固定的喷射角度导致每次蒸镀的时候均匀性是不变的，不可调整的，大大降低了系统的灵活性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种蒸发源装置和蒸镀设备，该蒸发源装置的材料喷射角度范围较小，且喷射角度可调节，提高了材料的利用率，并且可动态调整蒸镀膜层均匀性。
5.根据本发明的一个方面，提供了一种蒸发源装置，包括：坩埚，用于容纳蒸镀材料，所述坩埚设有用于输出所述蒸镀材料的多个喷口，多个所述喷口至少排列为一排；
6.风扇部件，可转动地设置于所述坩埚的喷口处，以使所述蒸镀材料通过所述风扇部件向外喷射；
7.加热部件，用于对所述坩埚内的蒸镀材料进行加热气化；以及
8.多个驱动装置，分别用于驱动所述风扇部件旋转。
9.优选地，所述风扇部件包括与所述喷口可转动连接的环状部、设置在所述环状部外周面的从动齿，以及设置在所述环状部内的多个扇叶。
10.优选地，所述环状部的内径与所述喷口的内径相等。
11.优选地，所述环状部的顶面设有沿喷射方向延伸的喷筒部，所述喷筒部设置为圆柱型。
12.优选地，所述环状部设有轴承固定部，所述环状部通过轴承与所述喷口转动连接。
13.优选地，所述驱动装置包括驱动电机和设置在所述驱动电机输出轴上的主动轮。
14.优选地，所述主动轮与所述环状部上的从动齿啮合，以驱动所述环状部旋转。
15.优选地，所述主动轮通过链条、皮带或同步带与所述环状部上的从动齿连接，以驱动所述环状部旋转。
16.根据本发明的另一个方面，提供了一种蒸镀设备，包括上述的蒸发源装置，以及用于调节所述风扇部件转速的控制装置。
17.根据本发明的又一个方面，提供了一种蒸镀方法，应用于上述的蒸镀设备，包括：
18.加热坩埚，以使所述坩埚内的蒸镀材料受热气化，并沉积在基板表面；
19.利用膜厚检测装置获得所述基板表面的膜层厚度数值；
20.提高对应膜层厚度数值小于预设值位置的喷口的风扇部件的转速，以增加所述位置的蒸镀材料沉积量，或者降低对应膜层厚度数值大于预设值位置的喷口的风扇部件的转速，以减少所述位置的蒸镀材料沉积量。
21.本发明的有益效果如下：
22.本发明的蒸发源装置通过对风扇部件的转速控制，可对坩埚内压进行调控，从而调控蒸镀材料喷出的范围，随着风扇部件的旋转速度增加，喷射蒸镀材料的区域越集中，该区域内的材料沉积的越多，从而调整该区域的膜层厚度。通过调整风扇部件的转速，可将喷射区域集中到待蒸镀基板上，大幅度减少蒸镀材料喷射到基板外侧的比例，从而提高材料的利用率。
附图说明
23.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
24.图1示出本发明蒸发源的结构示意图。
25.图2示出本发明蒸发源的材料喷射范围示意图。
26.图3示出本发明风扇部件的结构示意图。
27.图4示出现有技术喷口喷出材料的动量示意图。
28.图5示出本发明蒸发源的喷口喷出材料的动量示意图。
29.图6本发明风扇部件的剖视图。
30.图7本发明另一实施例的蒸发源的结构示意图。
31.图8本发明蒸镀方法的流程图。
32.图9本发明蒸镀方法的调整风扇部件转速的示意图。
具体实施方式
33.为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
34.在图1所示本发明蒸发源装置的一种实施方式中，该蒸发源装置包括坩埚10、驱动装置20和风扇部件30，坩埚10内形成有用于收容蒸镀材料的容纳腔，坩埚10的顶面设有用于输出蒸镀材料的多个喷口11，喷口11内形成有贯通通道，所述容纳腔内的蒸镀材料受热气化后，可通过该贯通通道向上方喷射。每个喷口11上均设有风扇部件30，并且覆盖所述贯通通道，风扇部件30与喷口11可转动连接，驱动装置20也设置为多个，分别与风扇部件30对应设置，用于驱动风扇部件30旋转。
35.本发明蒸发源装置还包括加热部件40，本实施方式中加热部件40设置在坩埚10的两侧对坩埚内的蒸镀材料进行加热，蒸镀材料受热气化进入喷口11的贯通通道内，然后通
过风扇部件30向上方喷射，并最终落在基板上形成蒸镀膜层。需要说明的是，根据不同蒸镀材料的性质可分为固态升华和液态蒸发，蒸镀过程是物理过程，实现物质从蒸发源到薄膜的转移。
36.当坩埚10的顶面设有多个喷口11，且多个喷口11排列为一排时，蒸镀材料呈线性喷出，即为线蒸镀源，当坩埚10的顶面设置的多个喷口11排列为多排时，蒸镀材料以多个喷口11排列形成的面喷出，即为面蒸镀源，待蒸镀的基板匀速通过先蒸镀源或面蒸镀源上方，从而在基板上形成整面的蒸镀膜层。本发明实施例的蒸发源装置指的是上述的线蒸镀源或面蒸镀源装置。
37.本发明的蒸发源装置通过在坩埚的喷口11处设置风扇部件30，使得蒸镀材料能够通过风扇部件30向外喷出，风扇部件30能够调整坩埚10内部的压力。通过对风扇部件30的转速控制，可对坩埚10内压进行调控，从而调控蒸镀材料喷出的范围，随着风扇部件30的旋转速度增加，喷射蒸镀材料的区域越集中，该区域内的材料沉积的越多，从而调整该区域的膜层厚度。通过调整风扇部件30的转速，还可将喷射区域集中到待蒸镀基板上，大幅度减少蒸镀材料喷射到基板外侧的比例，从而提高材料的利用率。
38.如图2所示，为基板水平方式蒸镀，多个喷口11均位于坩埚10的顶面，且多个喷口11呈线性排列，蒸镀材料在坩埚10内受热蒸发经过喷口11和风扇部件30向上喷出，待蒸镀基板水平放置且待蒸镀面朝向坩埚10的方向，且基板以一定速度匀速水平通过多个喷口11所在的位置完成蒸镀操作。在基板的待蒸镀表面贴合有掩膜版100，蒸镀材料受热升华或者熔融气化成材料蒸汽，透过掩膜版100的开孔沉积在基板上，由于掩膜版100开孔的不规则性，从而在基板上形成蒸镀阴影区s21和s22，如局部放大图中的虚线所示为喷射角度较宽时的阴影区，实线为喷射角度较窄时的阴影区，从图中明显看出喷射角度较宽时的阴影区大于喷射角度较窄时的阴影区。因此，通过风扇部件30喷射蒸镀材料，能够使蒸镀材料的喷射角度减小，并且风扇部件30的转速越快，喷射角度越小，从而可以大大减小阴影区的面积，实现超高分辨率(pixels per inch，ppi)的产品。
39.在一些实施方式中，还可以为基板垂直方式蒸镀，喷口11设置在坩埚10的垂直侧，待蒸镀基板垂直放置且竖直方向匀速运动通过多个喷口11所在的位置完成蒸镀操作。
40.可选地，如图3所示，风扇部件30包括环状部31，扇叶32和从动齿33，环状部31设置为圆环状，扇叶32设置为多个，固定连接在环状部31的内周面上，环状部31的外周面上设有从动齿33，环状部31与喷口11可转动连接。驱动装置20通过与从动齿33的配合带动环状部31旋转，从而带动扇叶32旋转。多个扇叶32间隔均匀设置，其一端与环状部31的内周面固定连接，另一端相互连接，并位于环状部31的中心处。
41.在本实施方式中，喷口11内的贯通通道的横截面为圆形，环状部31的内径与该贯通通道的直径相等，即环状部31的内径与喷口11的内径相等。此种结构下，扇叶32的旋转面积覆盖贯通通道，蒸镀材料气化后进入贯通通道，扇叶32对全部的气体做功，使其动量增加，加上材料因受热蒸发气化所具有的固有动能，综合作用下使材料向上喷发蒸镀到基板上。而扇叶32的动能分量在垂直向上的有效动能分量更大，会使材料有聚拢的效果，从而减小材料的喷射角度。同时由于扇叶32的做功，材料向上蒸镀到基板需求同样动能的条件下，从蒸镀温度所获取的能量需求相对变小，材料的温度也会降低，从而降低加热温度。
42.如图4所示，在未采用风扇部件的传统喷口处，蒸镀材料喷出喷口时具有动能e，ey
和ex分别为其在垂直方向和水平方向的分量。ey和ex对应的速率vy和vx共同决定了该蒸镀材料喷射的范围。
43.本发明在喷口11处设置风扇部件30。如图5中(1)所示，蒸镀材料运动到喷口11附件仍然具有相应的动能，用e0表示，其中e0y和e0x分别为其在垂直方向和水平方向的分量。如图(2)所示，扇叶32作用于材料，会对材料有个e1动能的增量，其中e1y和e1x分别为其在垂直方向和水平方向的分量，而e1x会在旋转过程中被喷口11侧壁阻挡，基本被消耗。最终，材料喷出所具有的动能如图(3)所示：
[0044][0045]
当确保蒸镀材料以同样的状态蒸镀到玻璃基板是，需要e2y＝ey，但是此时e2x＜ex，即水平方向动能较小，水平方向运动范围会更小，从而材料喷射区域更集中。
[0046]
当增大扇叶32的旋转速度，即e1增大，对应的e1y增大，当确保e2y＝ey时，e2x更小，从而喷射区更集中。
[0047]
因为e0y与材料蒸镀温度相关，达到同样的e2y，当e1y更大时，e0y更小，则对应材料蒸镀温度更低。
[0048]
可选地，如图6所示，环状部31的顶面设有喷筒部34，喷筒部34为圆柱型，其中心开孔的直径与环状部31的内径相等，在蒸镀材料向上方运动时，其横向运动会被喷筒部34的侧壁所阻挡，而只能保持竖向移动，从而进一步的减小喷射角度。可以理解的是，喷筒部34的高度越高，材料的喷射范围会越小，本领域技术人员可根据实际需要选择适合的高度。
[0049]
本实施方式中，环状部31与喷口11可转动连接，环状部31的下表面设有轴承固定部35，环状部31通过滚动轴承与喷口11连接。具体地，轴承固定部35设置为环形，轴承的外圈位于轴承固定部35内，轴承的内圈套接于喷口11侧壁的外侧，实现二者的可转动连接。
[0050]
如图1和图6所示，驱动装置20包括驱动电机21和设置在驱动电机21输出轴上的主动轮22，主动轮22为齿轮结构，通过主动轮22与环状部31的从动齿33的啮合，驱动电机21可驱动环状部31旋转，从而驱动扇叶32旋转。驱动装置20与风扇部件30一一对应，即每个喷口11的风扇部件30均对应设置一个驱动装置20，从而实现每个风扇部件30的转速可单独调整，即每个喷口11上的扇叶32的转速可以相同，也可以均不相同。
[0051]
如图7所示，在一些实施方式中，驱动装置20还包括链条23，此种结构下，主动轮22与环状部31上的从动齿33为链轮结构，主动轮22与从动齿33通过链条23连接，驱动电机21通过链条23驱动扇叶32旋转。在一些实施方式中，主动轮22也可通过皮带或同步带与环状部31连接。此时，驱动装置20可设置在远离坩埚10的位置，实现灵活布置。
[0052]
本发迷实施例还公开一种蒸镀设备，该蒸镀设备包括上述的蒸发源装置和控制装置，该控制装置分别与每个驱动装置20连接，用于调整扇叶32的转速。控制装置能够响应于外部的输入信号，调整扇叶32的转速，从而调整蒸镀材料的喷射角度范围。喷射角度小的位置，沉积在基板上的蒸镀材料较多，该处的蒸镀膜层较厚，进而通过调整扇叶32的转速能够实现对蒸镀膜层厚度的调整。此外，还可将喷射区域集中到待蒸镀基板上，大幅度减少蒸镀材料喷射到基板外侧的比例，从而提高材料的利用率。
[0053]
本发明实施例还公开一种蒸镀方法，应用于上述蒸镀设备，如图8所示，该方法包括：
[0054]
s01、加热坩埚，以使所述坩埚内的蒸镀材料受热气化，并沉积在基板表面。
[0055]
在使用本发明的蒸镀方法对待蒸镀基板进行蒸镀操作时，首先加热蒸镀坩埚10，坩埚10内部包括有蒸镀材料容纳腔，蒸镀材料放置在容纳腔内，蒸镀材料在坩埚10内加热到一定温度后由于自身的性质，蒸发形成气态，同时，向坩埚10内通入载气，载气通常为惰性气体，通入的载气一方面由于性质稳定，不易与蒸镀材料在高温下发生反应影响蒸镀材料的蒸发，另一方面，载气在坩埚10内流动，能够使得蒸发为气态的蒸镀材料在整个容纳腔内均匀分布。蒸发为气态的蒸镀材料通过喷口11以及风扇部件30后向外喷出，并最终沉积在待蒸镀基板上，待蒸镀基板保持匀速移动，从而在其表面形成蒸镀膜层。
[0056]
s02、利用膜厚检测装置获得所述基板表面的蒸镀膜层厚度数值。
[0057]
实际生产中，将上一次完成蒸镀操作的基板取出，利用膜厚检测装置获得整个断面的膜层厚度分布图，得到膜层厚度数值。
[0058]
s03、提高对应膜层厚度数值小于预设值位置的喷口的风扇部件的转速，以增加所述位置的蒸镀材料沉积量，或者降低对应膜层厚度数值大于预设值位置的喷口的风扇部件的转速，以减少所述位置的蒸镀材料沉积量。
[0059]
膜层厚度数值超过设计范围值的位置处，可通过调整该处喷口上的风扇部件30的转速，以改变该处的蒸镀材料沉积量，从而调整该位置处的膜层厚度。例如，如图9所示，提高由左向右第2和4喷口11上的风扇部件30的转速，增加这两个喷口对应处的蒸镀材料沉积量，从而提高该处的膜层厚度。可以理解的是，每一个风扇部件30的转速可单独控制，其转速可全部相同，或部分相同，或均不相同，从而可精确控制每个喷口11对应处的膜层厚度。
[0060]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。