有機(jī)薄膜形成裝置及有機(jī)薄膜形成方法和利用其的有機(jī)薄膜元件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種有機(jī)薄膜形成裝置及有機(jī)薄膜形成方法和利用其的有機(jī)薄膜元件的制造方法，更詳細(xì)地涉及一種有機(jī)薄膜形成裝置及有機(jī)薄膜形成方法和利用其的有機(jī)薄膜元件的制造方法，其利用噴涂(spray)方式及高溫氣體噴射方式能夠在柔性基板或具有三維曲線的基板形成具有均等厚度的有機(jī)薄膜，并且能夠提升有機(jī)薄膜的表面粗糙度的精密度。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，OLED(有機(jī)發(fā)光二極管:Organic Light Emitting D1des)具有低功耗、響應(yīng)速度快、視角廣等優(yōu)點(diǎn)。所述的OLED基本結(jié)構(gòu)簡單且容易制造，因此用于厚度為Inm以下的超薄型、超輕型顯示器裝置，更進(jìn)一步，取代玻璃基板制造至如塑料一樣的柔軟的基板上，從而還用于更薄、更輕、不易碎的柔性顯示器(flexible display)。
[0003]所述的OLED由陽極(anode)電極、空穴輸送層、有機(jī)發(fā)光層、電子輸送層、電子注入層及陰極(cathode)等的多層有機(jī)薄膜形成。
[0004]并且，有機(jī)太陽能電池由陽極(anode)電極、空穴輸送層、光活性層、電子輸送層、電子注入層及陰極(cathode)等的多層有機(jī)薄膜形成。
[0005]對于用于形成具有所述結(jié)構(gòu)的OLED及有機(jī)太陽能電池，用于形成空穴輸送層、有機(jī)發(fā)光層(光活性層)、電子注入層及電子輸送層等的有機(jī)薄膜的方法，目前周知的方法為真空蒸鍍法。
[0006]通過所述的噴派涂覆法(sputtering)或真空蒸鍍工藝制造有機(jī)薄膜的情況，真空室(chamber)是必要的，因此具有以下問題:制造工藝復(fù)雜且費(fèi)用非常高昂，難以大量生產(chǎn)且不適于制造柔性(flexible) 0LED，其利用范圍不夠廣泛。
[0007]對于電子注入層的情況，對由LiF、CsF、NaF、Cs2C03制作成的Inm左右的超有機(jī)薄膜進(jìn)行蒸鍍來形成，或者將由Ca、L1、Ba、Cs、Mg等制作成的20nm左右的層利用為電子注入層，但是所述的層在進(jìn)行陰極的附加性蒸鍍時(shí)也極其弱于外部空氣中的氧氣和水分等，從而存在以下大的問題:元件的壽命縮短，并且所述材料在進(jìn)行工藝時(shí)不易處理(handling)。
[0008]此外，作為最近最常使用的作為電子注入層/陰極結(jié)構(gòu)的如LiF/Al —樣的結(jié)構(gòu)中，對于超有機(jī)薄膜電子注入層的情況，利用0.5?2nm的有機(jī)薄膜，因此層疊有超有機(jī)薄膜電子注入層的下部層的涂布(coating)膜的表面狀態(tài)非常重要。
[0009]因此，通過如卷對卷(roll-to-roll)印刷、噴墨(ink jet)印刷、絲網(wǎng)(screen)印刷、噴涂(spray coating)、浸涂(dip coating) 一樣的溶液工藝不易具有充分的涂布性能，所以很難將超有機(jī)薄膜電子注入層適用于溶液工藝。
[0010]為了解決所述的問題，目前，正積極開發(fā)利用噴涂方式的有機(jī)薄膜形成裝置，所述裝置通過噴涂方式將溶液噴射于基板，從而形成有機(jī)薄膜。
[0011]利用現(xiàn)有的噴涂方式的制造有機(jī)薄膜晶體管(transistor)的方法如登記專利公報(bào)10-1172187(2012年8月27日)所公示，包括:準(zhǔn)備基板的步驟；制造溶液的步驟，所述溶液將涂覆于所述基板；使形成圖案的蔭罩(shadow mask)處于所述基板上的步驟；通過噴涂裝置將所述制造的溶液涂覆于蔭罩(shadow mask)的步驟；結(jié)束所述涂覆步驟后進(jìn)行熱處理使殘留溶劑蒸發(fā)的步驟。
[0012]像這樣，現(xiàn)有利用噴涂方式的制造有機(jī)薄膜晶體管的方法，其利用噴涂方式因此能夠形成均等的有機(jī)薄膜，但是將溶液涂覆于基板后，通過額外的高溫?zé)崽幚硎拱谌芤旱娜軇┱舭l(fā)，因此需要額外的熱處理裝置及進(jìn)行熱處理工藝，由此制造工藝變復(fù)雜且增加制造費(fèi)用。
[0013]此外，現(xiàn)有技術(shù)中為了控制溶劑的揮發(fā)速度，在基板上涂布了溶液的狀態(tài)下，進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚虼烁邷乜赡苤率够寤蛘弑∧?溶質(zhì))產(chǎn)生熱損傷，并且在基板和薄膜之間的熱膨脹系數(shù)差異大的情況下，所涂覆的薄膜可能從基板剝離。此外，基板的溫度升高，從而溶劑快速蒸發(fā)，則薄膜內(nèi)產(chǎn)生封閉氣孔，因此存在以下問題:氣孔內(nèi)的溶劑不能充分揮發(fā)或者溶劑快速蒸發(fā)的同時(shí)有機(jī)薄膜的表面粗糙度(roughness)增大。
[0014]另外，在現(xiàn)有的噴涂方式中，通過噴射的液滴所包含的溶劑，從而使得已經(jīng)層疊于基板的薄膜得以溶解，因此存在以下問題:厚度的均等性降低且表面粗糙度增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種有機(jī)薄膜形成裝置及有機(jī)薄膜形成方法和利用其的有機(jī)薄膜元件的制造方法，在通過噴涂方式噴射溶液，從而形成有機(jī)薄膜時(shí)，在噴射出的微液滴為飛行中時(shí)，噴射高溫氣體使溶劑揮發(fā)，因此可將有機(jī)薄膜厚度制造得薄，并可以調(diào)節(jié)有機(jī)薄膜的厚度，尤其，在柔軟的基板及具有三維曲線的基板表面能夠形成均等厚度的有機(jī)薄膜。
[0016]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種有機(jī)薄膜形成裝置及利用其的有機(jī)薄膜元件的制造方法，在溶液從噴嘴噴射出并為飛行中時(shí)，對微液滴噴射高溫氣體使溶劑揮發(fā)，因此能夠提升涂覆于基板的有機(jī)薄膜的表面粗糙度的精密度，并且無需用于使溶劑揮發(fā)的額外的熱處理工藝，因此能夠縮短制造工藝。
[0017]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種有機(jī)薄膜形成裝置及利用其的有機(jī)薄膜元件的制造方法，其在所噴射的溶液為飛行中時(shí)，對微液滴噴射高溫氣體使包含于微液滴的大部分溶劑揮發(fā)，從而無需對基板進(jìn)行加熱，或者對基板進(jìn)行加熱也是以較低溫進(jìn)行加熱即可，因此可以使用柔性基板，從而可以制造柔性O(shè)LED及有機(jī)太陽能電池。
[0018]本發(fā)明所要解決的課題并非限定于以上提出的技術(shù)性課題，未提出的其他技術(shù)性課題根據(jù)下述的內(nèi)容可為本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有一般知識的人所明確理解。
[0019]為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明的有機(jī)薄膜形成裝置作為在基板形成有機(jī)發(fā)光層(光活性層)、電子輸送層之中至少一個(gè)的裝置，其特征在于，包括:噴涂單元(spray unit)，其將溶液噴射于基板的表面，從而形成有機(jī)薄膜；高溫氣體噴射單元，其對從噴涂單元噴射出并為飛行中的微液滴噴射高溫氣體，從而使包含于微液滴的溶劑揮發(fā)。
[0020]本發(fā)明的噴涂單元包括:供給部，其與存儲溶液的儲罐連接并供給溶液；噴嘴(nozzle)，其安裝至所述供給部的下側(cè)，并將溶液噴射于基板的表面，并且所述噴涂單元可使用空氣噴涂(air spray)方式、電噴涂方式及兼具空氣噴涂方式和電噴涂方式的混合式噴涂(hybrid spray)方式之中的某一個(gè)方式。
[0021]本發(fā)明的高溫氣體噴射單元包括:殼(housing)，其設(shè)置于噴嘴的外面且具備高溫氣體流入的空間部，并且在下側(cè)形成噴射高溫氣體的噴射通道；管(pipe)，其連接至所述殼的一側(cè)，從而使得高溫氣體通過；加熱單元(heating unit)，其設(shè)置于所述管并對通過管所供給的氣體加熱。
[0022]本發(fā)明的有機(jī)薄膜形成裝置進(jìn)一步包括控制部，所述控制部對高溫氣體噴射單元的氣體的壓力和溫度進(jìn)行控制，并且所述控制部可包括:輸入部，其由使用者操作而輸入溫度和壓力；溫度傳感器，其測量氣體的溫度；壓力傳感器，其測量氣體的壓力；控制單元，其基于從所述輸入部、溫度傳感器及壓力傳感器所輸入的數(shù)據(jù)，從而控制加熱單元和壓力調(diào)節(jié)單元，所述加熱單元對氣體進(jìn)行加熱，所述壓力調(diào)節(jié)單元對氣體的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0023]所述有機(jī)薄膜元件可包括OLED或者有機(jī)太陽能電池。
[0024]本發(fā)明的有機(jī)薄膜元件的制造方法包括:準(zhǔn)備透明且具有柔軟性的基板的步驟；在所述基板形成陽極電極的步驟；在所述陽極電極上形成空穴輸送層的步驟；在所述空穴輸送層上形成有機(jī)發(fā)光層或者光活性層的步驟；在所述有機(jī)發(fā)光層或者光活性層上形成電子輸送層的步驟；在所述電子輸送層上形成電子注入層的步驟；在所述電子注入層上形成陰極電極的步驟。
[0025]此外，形成所述空穴輸送層的步驟和形成有機(jī)發(fā)光層或光活性層的步驟之中至少一個(gè)由噴涂方式形成，并且噴涂方式可包括:根據(jù)包含于溶液的溶劑的種類設(shè)定氣體的壓力和溫度的步驟；從噴涂單元噴射溶液的步驟；對從所述噴涂單元噴射出并為飛行中的微液滴噴射高溫氣體，使包含于微液滴的溶劑揮發(fā)的步驟；所述微液滴層疊于基板的表面，從而形成有機(jī)薄膜的步驟。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的有機(jī)薄膜形成方法，包括:準(zhǔn)備噴射溶液的步驟；根據(jù)包含于所述溶液的溶劑的種類設(shè)定氣體的壓力和溫度的步驟；從噴涂單元噴射所述溶液的步驟；對從所述噴涂單元噴射出并為飛行中的微液滴噴射高溫氣體，從而使包含于微液滴的溶劑揮發(fā)的步驟；所述微液滴層疊于基板的表面，從而形成有機(jī)薄膜的步驟。
[0027]如上所述，本發(fā)明中利用噴涂方式噴射溶液，溶液從噴嘴噴射出并為飛行中時(shí)，對微液滴噴射高溫氣體使溶劑揮發(fā)，因此具有以下優(yōu)點(diǎn):有機(jī)薄膜厚度能夠制造得薄，并且能夠調(diào)節(jié)有機(jī)薄膜的厚度，尤其，能夠在柔軟的基板及具有三維曲線的基板的表面形成均等厚度的有機(jī)薄膜。
[0028]此外，本發(fā)明在溶液從噴嘴噴射出并為飛行中時(shí)，噴射高溫氣體使溶劑揮發(fā)，因此具有以下優(yōu)點(diǎn):能夠提高涂覆于基板的有機(jī)薄膜的表面粗糙度的精密度，并且無需用于使溶劑揮發(fā)的額外的熱處理工藝，從而能夠縮短制造工藝。
[0029]此外，本發(fā)明在溶液為飛行中時(shí)，對微液滴噴射高溫氣體，從而使包含于微液滴的大部分溶劑揮發(fā)，因此具有以下優(yōu)點(diǎn):不加熱基板或者即使加熱基板也以較低溫加熱即可，從而能夠使用柔性基板并且能夠制造柔性O(shè)LED及有機(jī)太陽能電池。
【附圖說明】
[0030]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的有機(jī)薄膜形成裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0031]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的有機(jī)薄膜形成裝置的截面圖。
[0032]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制有機(jī)薄膜形成裝置的控制部的框圖。
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