TWI575091B - A vapor deposition device with collimator tube - Google Patents

Description

具有準直管的蒸鍍裝置

本發明是有關於一種用於沉積有機發光二極體(OLED)平面顯示器的蒸鍍裝置，特別是指一種具有準直管(collimator)的蒸鍍裝置。

近年來由於技術的演進，因而開發了各式各樣的平面顯示器；其中，又以OLED所構成的平面顯示器具有低耗電、高速響應性與自發光性等優勢，而受到高度矚目。OLED平面顯示器是使用蒸鍍裝置來使紅光、綠光與藍光等三種有機發光材料沉積在一表面形成有薄膜電晶體(TFT)的基板上，以令具有特定圖案之紅光、綠光與藍光有機材料在TFT上配置出紅、綠、藍等三種像素。前述具有特定圖案之紅光、綠光與藍光有機材料，技術上可以透過使用具有預定圖案的遮罩(即，遮罩的多數開口)搭配蒸鍍法一起來達成。

但由於有機氣體分子在蒸鍍過程中，是以直射和斜向入射至遮罩的各開口處。對於斜向入射的有機氣體分子而言，遮罩本身的厚度容易對有機氣體分子造成遮蔽效應(shadowing)並導致成膜厚度不均(即，各像素中間厚但周緣薄)。因此，以此等厚度不均之有機發光材料所構成的 像素來完成的OLED平面顯示器，其在實際運作並進行混合時，極易影響顯示畫面的解析度並導致圖案顯示品質劣化。

參閱圖1，為了克服遮罩的遮蔽效應，中華民國第TW201437396A早期公開號發明專利案(以下稱前案)公開一種具有限制板的蒸鍍裝置9，是用以供一原物料(圖未示)氣化成多數氣體分子95，以令該等氣體分子95成膜於一基板96。如圖1所示，該具有限制板的蒸鍍裝置9包含：一真空腔體(圖未示)、一蒸鍍源91、一組沿著一Y方向彼此平行且間隔排列的上限制板92、一組沿著一垂直於該Y方向的X方向彼此平行且間隔排列的下限制板93，及一具有複數開口941的遮罩94。

該蒸鍍源91、該等上限制板92、該等下限制板93，及該遮罩94皆位於該真空腔體內。該等下限制板93與該等上限制板92是位於該蒸鍍源91的上方，且位於該遮罩94的下方，其令自該蒸鍍源91所氣化出來之不具指向性的氣體分子95能透過該等上限制板92，使得通過該等下限制板93且指向性較差的氣體分子95再次受到該等上限制板92所限制，以令通過該等上限制板92的氣體分子95能夠行進至該遮罩94的該等開口941，並在該基板96上成膜。因此，該等下限制板93與該等上限制板92能夠侷限該等氣體分子95，令該等氣體分子95分成兩階段朝上行進；即，先在該等下限位板93所共同定義的一維空間內朝上行進，並進一步地在該等上限位板92所共同定義的一 維空間內朝上行進。

該前案雖提升了該等氣體分子95的指向性，但 是該等下限制板93與該等上限制板92於空間上的排列關係，使得該蒸鍍裝置9的真空腔體需整體向上延伸。因此，從該蒸鍍源91到該遮罩94的距離增加，導致需較大的真空腔體空間。

經上述說明可知，改良用於沉積OLED平面顯 示器之蒸鍍裝置的結構，令氣體分子能夠確實受到限制以向上行進，且有效地利用真空腔體的空間，是此技術領域的相關技術人員所待突破的難題。

因此，本發明之目的，即在提供一種具有準直管的蒸鍍裝置。

於是，本發明具有準直管的蒸鍍裝置，是用以使一原物料氣化成多數氣體分子並令該等氣體分子沉積於一待鍍物上。該具有準直管的蒸鍍裝置包含：一個真空腔體單元、一個氣化單元，及至少一個準直管。

該真空腔體單元包括一底部及一相反於該底部的頂部，並定義出一密閉反應室。該待鍍物是設置在該頂部以位在該密閉反應室內。該氣化單元設置於該真空腔體單元的底部，並能令該原物料氣化成該等氣體分子。該氣化單元包括一位在該密閉反應室內的殼體，該殼體界定出一用以容置該原物料的容置空間，且該殼體的一頂部形成有至少一與該容置空間連通的射出口。該準直管能拆卸地 設置於該殼體與該待鍍物間，該準直管具有一面向該殼體之射出口的入口端，及一面向該待鍍物的出口端，且是自該入口端朝向該待鍍物準直地延伸。

本發明之功效在於，利用該準直管是自該射出 口朝向該待鍍物準直地延伸，且該準直管之入口端與出口端分別面向該殼體之射出口與該待鍍物，即可令該等氣體分子在該準直管內所限定的二維空間中有效地朝上行進，並藉此縮減該準直管於該密閉反應室內所佔據的空間。

1‧‧‧真空腔體單元

11‧‧‧底部

12‧‧‧頂部

13‧‧‧密閉反應室

2‧‧‧氣化單元

21‧‧‧殼體

211‧‧‧頂部

22‧‧‧容置空間

23‧‧‧射出口

24‧‧‧凸伸部

3‧‧‧準直管

31‧‧‧入口端

32‧‧‧出口端

4‧‧‧遮罩

40‧‧‧開口

5‧‧‧框板

51‧‧‧內環面

81‧‧‧原物料

82‧‧‧氣體分子

83‧‧‧待鍍物

Z‧‧‧軸線方向

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一立體示意圖，說明中華民國第TW201437396A早期公開號發明專利案所公開之具有限制板的蒸鍍裝置；圖2是一立體示意圖，說明本發明具有準直管的蒸鍍裝置的一實施例；圖3是一沿圖2的直線Ⅲ-Ⅲ所取得的剖視示意圖，說明該實施例的一真空腔體單元、一氣化單元，及複數準直管。

參閱圖2與圖3，為本發明具有準直管的蒸鍍裝置的一實施例，是用以使一原物料81氣化成多數氣體分子82並令該等氣體分子82沉積於一待鍍物83上。該實施例包含：一真空腔體單元1、一氣化單元2、複數準直管3， 及一遮罩4。

該真空腔體單元1包括一底部11及一相反於該底部11的頂部12，並定義出一密閉反應室13。該待鍍物83是設置在該頂部12以位在該密閉反應室13內。熟悉此技術領域的相關技術人員都能知道，該真空腔體單元1實質上具有一包括該底部11與頂部12並界定出該密閉反應室13之不鏽鋼腔體，以及一用以令該密閉反應室13呈現真空狀態的抽氣幫浦(圖未示)，但不鏽鋼腔體與抽氣幫浦並非本發明之技術特徵，於此不再多加贅述。

該氣化單元2設置於該真空腔體單元1的底部11，並能令該原物料81氣化成該等氣體分子82。該氣化單元2包括一位在該密閉反應室13內的殼體21，該殼體21界定出一用以容置該原物料81的容置空間22，且該殼體21的一頂部211形成有至少一與該容置空間22連通的射出口23。熟悉此技術領域的相關技術人員應當知道，該氣化單元2能令原物料81氣化成該等氣體分子82，除了包括該殼體21外(如，坩堝)，實質上還包括一圍繞該殼體21之用以加熱並氣化該容置空間22內之原物料81的加熱線圈(圖未示)，或一帶有一聚焦透鏡組與一電子束(electron beam)產生件的電子槍(electron gun)。前述加熱線圈或電子槍等構件並非本發明之技術特徵，於此不再多加贅述。

該等準直管3能拆卸地設置於該殼體21與該待鍍物83間。該等準直管3具有一面向該殼體21之射出口23的入口端31，及一面向該待鍍物83的出口端32，且是 自各入口端31朝向該待鍍物83準直地延伸。

該遮罩4設置於該待鍍物83的一表面與各準直管3之出口端32間。該遮罩4具有多數供該等氣體分子82的開口40，且各準直管3的出口端32是面向該遮罩4的各開口40。

詳細地來說明，在本實施例中，該殼體21之頂部211所形成之射出口23的數量為複數個，且該殼體21還自其頂部211之各射出口23處朝各準直管3凸伸出有一凸伸部24，以令各凸伸部24對應定義出各射出口23。更具體地來說，各凸伸部24是分別令各射出口23呈現出一個直立的通道，以令該等氣體分子82在離開該容置空間22前，能夠先行於該等凸伸部24內有效地朝上行進。

在本發明該實施例中，該等準直管3是由一實質平行於該遮罩4設置，且內設有複數內環面51的框板5所構成；換句話說，該框板5的各內環面51對應定義出各準直管3的一通道。較佳地，各準直管3的通道於平行於該框板5之一頂面的一截面形狀是一圓形、一六角形、一四角形，或一三角形。在本發明該實施例中，各準直管3之通道於平行於該框板5之頂面的截面形狀是以一如圖2所示的一圓形並具有一直徑，且各直徑為0.5至10公分為例作說明，但不以此為限。更佳地，各準直管3的入口端31到該殼體21之各射出口23的一最短距離為1至150公分，各準直管3的出口端32到該遮罩4的一最短距離為1至150公分。

此處需補充說明的是，當該等氣體分子82自該殼體21之容置空間22內往各凸伸部24的射出口23行進時，是先沿著各凸伸部24的一軸線方向Z自各射出口23射出；該等氣體分子82於射出後，經該殼體21之各射出口23射出的一部分氣體分子82是能夠通過該等準直管3的入口端31，且經該殼體21之各射出口23射出的剩餘氣體分子82是被該等準直管3所修正。根據上述各段說明可知，本發明該實施例之各準直管3的通道是由該框板5之內設的各內環面51所對應定義而成。因此，通過該等準直管3之入口端31的該部分氣體82，可有效地位在各內環面51所限定的二維空間內朝上行進，並自該等準直管3的出口端32離開，以持續沿著該軸線方向Z朝該遮罩4的各開口40行進，並從而沉積於該待鍍物83的表面上。

又，在本發明該實施例中，該殼體21與該框板5是能相對該遮罩4呈現出水平式的移動，以令該殼體21與該框板5於水平移動的過程中，進行大面積的蒸鍍製程。然而，該殼體21亦能相對於該框板5水平式的移動，該框板5則固定於該真空腔體單元1，故不以本實施例為限。

此處要補充說明的是，該遮罩4的開口40大小與該等準直管3之通道的直徑相關，亦即平均開口40較大的遮罩4，是搭配直徑較大的準直管3，反之亦然。藉此，可強化該等準直管3的對準能力，更能大幅減少該遮罩4所造成的遮蔽效應。

整合上述內容具體地來說，當該氣化單元2內 的該原物料81氣化成該等氣體分子82後，該等氣體分子82是先受該等凸伸部24的射出口23所限制，以沿著該軸線方向Z朝該等準直管3的入口端31行進，噴射角度(即分子行進方向與該軸線方向Z的夾角)較大的氣體分子82(即，前述剩餘氣體分子82)是受該框板5的內環面51所修正，使前述剩餘氣體分子82的噴射角度減小，而噴射角度較小(較準直)的該部分氣體分子82則可順利地進入各準直管3的入口端31，以在各內環面51所限定的二維空間內朝上行進，並自該出口端32離開以持續沿著該軸線方向Z朝該遮罩4的各開口40行進，從而沉積於該待鍍物83的表面上。換句話說，該等準直管3能修正噴射角度較大且容易造成遮蔽效應的氣體分子82，使通過該等準直管3的氣體分子82之噴射角度減小。因此，一方面能夠大幅減少該遮罩4所造成的遮蔽效應，令通過該遮罩4之各開口40且沉積於該待鍍物83表面上之氣體分子82所構成的一鍍膜具有更加精確的圖案；另一方面，該框板5內設的該等內環面51可直接限定出各準直管3的二維空間，縮減了該等準直管3於該密閉反應室13內所佔用的空間，無需如同該前案般，尚需透過該等下限位板93與該等上限位板92所各自限定的一維空間來侷限該等氣體分子95的指向性，以致於該蒸鍍源91到該遮罩94的距離增加，且需要較大的真空腔體來設置該等下限位板93與該等上限位板92。

綜上所述，本發明具有準直管的蒸鍍裝置，該等準直管3是自各入口端31朝該待鍍物83準直地延伸， 以致於噴射角度較大的氣體分子82能受該等準直管3(即，該框板5的內環面51)所調整使其噴射角度減小，且噴射角度較小的氣體分子82能夠在各準直管3內所限定的二維空間中有效地朝上行進至該待鍍物83表面，避免該遮罩4所造成的遮蔽效應，同時縮減該等準直管3於該密閉反應室13內所占據的空間，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧真空腔體單元

11‧‧‧底部

12‧‧‧頂部

13‧‧‧密閉反應室

21‧‧‧殼體

24‧‧‧凸伸部

3‧‧‧準直管

4‧‧‧遮罩

5‧‧‧框板

83‧‧‧待鍍物

Claims (7)

1. 一種具有準直管的蒸鍍裝置，是用以使一原物料氣化成多數氣體分子並令該等氣體分子沉積於一待鍍物上，該具有準直管的蒸鍍裝置包含：一真空腔體單元，包括一底部及一相反於該底部的頂部，並定義出一密閉反應室，該待鍍物是設置在該頂部以位在該密閉反應室內；一氣化單元，設置於該真空腔體單元的底部並能令該原物料氣化成該等氣體分子，該氣化單元包括一位在該密閉反應室內的殼體，該殼體界定出一用以容置該原物料的容置空間，且該殼體的一頂部形成有至少一與該容置空間連通的射出口；至少一準直管，能拆卸地設置於該殼體與該待鍍物間，該準直管具有一面向該殼體之射出口的入口端，及一面向該待鍍物的出口端，且是自該入口端朝向該待鍍物準直地延伸；及一遮罩，設置於該待鍍物的一表面與該準直管之出口端間。
2. 如請求項1所述的具有準直管的蒸鍍裝置，其中，該殼體之頂部所形成之射出口的數量為複數個；該準直管的數量為複數個；該遮罩具有多數供該等氣體分子通過的開口，且各準直管的出口端是面向該遮罩的各開口。
3. 如請求項2所述的具有準直管的蒸鍍裝置，其中，該殼體還自其頂部之各射出口處朝各準直管凸伸出有一凸 伸部，以令各凸伸部對應定義出各射出口。
4. 如請求項2或3所述的具有準直管的蒸鍍裝置，其中，各準直管的入口端到該殼體之各射出口的一最短距離為1至150公分，各準直管的出口端到該遮罩的一最短距離為1至150公分。
5. 如請求項2或3所述的具有準直管的蒸鍍裝置，其中，該等準直管是由一實質平行於該遮罩設置且內設有複數內環面的框板所構成。
6. 如請求項5所述的具有準直管的蒸鍍裝置，其中，該框板的各內環面對應定義出各準直管的一通道，且各通道於平行於該框板之一頂面的一截面形狀是一圓形、一六角形、一四角形，或一三角形。
7. 如請求項6所述的具有準直管的蒸鍍裝置，其中，該截面形狀是一圓形並具有一直徑，且各直徑為0.5至10公分。