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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Vakuumverdampfer.
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Die
Vakuumbedampfung ist als eine der Techniken zum Bilden einer Dünnschicht
auf einem Substrat bekannt. Bei der Vakuumbedampfung handelt es
sich um ein Verfahren zum Bilden einer Dünnschicht aus einem Niederschlagsmaterial
auf einem Substrat in einem Vakuumbehälter, wobei das Substrat einer
Verdampfungsquelle gegenüberliegend
angeordnet wird und eine durch Erwärmen der Verdampfungsquelle
erzeugte Verdampfungsströmung auf
die Oberfläche
des Substrats aufgebracht wird. Ein Vakuumverdampfer für das Aufdampfen
im Vakuum weist den Vakuumbehälter,
die Verdampfungsquelle, eine Heiz- und Verdampfungseinrichtung sowie
einen Substrathalter als grundlegende Elemente auf.
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Die
Heiz- und Verdampfungseinrichtungen umfassen eine Induktionsheizeinrichtung,
die folgendes aufweist: ein Behältnis
aus einem Material, das zum Erzeugen von Wärme bei elektromagnetischer Induktion
zur Induktionserwärmung
des Behältnisses ausgelegt
ist; eine Widerstandsheizeinrichtung zum Verdampfen eines aufzubringenden
Materials durch die Wärme,
die durch das Hindurchleiten eines elektrischen Stroms durch ein
Behältnis
erzeugt wird, das aus einem metallischen Material mit einem vergleichsweise
höheren
Widerstand gebildet ist; sowie eine Verdampfungseinrichtung mit
einem Elektronenstrahl oder einem Laserstrahl zum Verdampfen des aufzubringenden
Materials mittels Energie, die durch Aufstrahlen eines Elektronenstrahls
oder eines Laserstrahls direkt auf das aufzubringende Material in der
Verdampfungsquelle erzeugt wird.
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1 zeigt
eine erläuternde
Darstellung eines herkömmlichen
Vakuumverdampfers, wie er in der
japanischen
Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. Hei 11-100 663 offenbart
ist. Dieser Vakuumverdampfer besitzt eine Verdampfungsquelle
2, die
am Boden eines Vakuumbehälters
1 angeordnet ist,
sowie ein Substrat
3, das mittels eines Substrathalters
4 in
der Nähe
der Decke des Vakuumbehälters
1 angebracht
ist. Das Innere des Vakuumbehälters
1 wird
durch eine Vakuumpumpe
6, die über ein Ventil
5 mit
dem Vakuumbehälter
1 verbunden
ist, in einem Vakuumzustand gehalten. Die Verdampfungsquelle
2 besteht
aus einem Behältnis
8,
das ein aufzubringendes Material
7 enthält, sowie aus den vorstehend
genannten Heiz- und Verdampfungseinrichtungen zum Erwärmen des
Behältnisses
8.
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Der
herkömmliche
Vakuumverdampfer weist ferner einen Kollimator 9 auf, der
zwischen der Verdampfungsquelle 2 und dem Substrat 3 angeordnet ist.
Bei dem Kollimator 9 handelt es sich um eine Vorrichtung
zum Hindurchlassen von nur einer Verdampfungsströmung in einer nahezu geraden
Richtung zu dem Substrat hin oder zum Unterdrücken eines Ausbreitens der
Verdampfungsströmung.
Die Vorrichtung weist viele Durchgangsöffnungen 9A auf, die parallel
zu einer Linie gebildet sind, die das Zentrum der Verdampfungsquelle 2 und
das Zentrum des Substrathalters 3 miteinander verbindet.
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Der
herkömmliche
Vakuumverdampfer kann die Richtung der Verdampfungsströmung mittels
des Kollimators 9 steuern, der in den Verdampfungsströmungen angeordnet
ist, wobei ein Vorteil dieses Vakuumverdampfers darin besteht, daß er in
der Lage ist, eine Verdampfungsströmung rechtwinklig zu einem
Substrat aufzubringen.
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Die
Verdampfungsströmung,
die durch den Kollimator 9 blockiert wird, ohne durch die
Durchgangsöffnungen 9A hindurchzugehen,
wird jedoch zu dem Boden des Vakuumbehälters 1 zurückgeführt und
auf diesem niedergeschlagen. Daher wird das von der Verdampfungsquelle
verdampfte Material nur zu einer geringen Menge zum Bilden einer
Dünnschicht
auf dem Substrat 3 genutzt, und nahezu das gesamte Material
bleibt ungenutzt zurück.
Dies führt zu
dem Problem einer geringen Ausnutzung des aufzubringenden Materials.
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Ferner
entsteht ein weiteres Problem in einer Verminderung der Qualität der gebildeten
Dünnschicht,
das folgendermaßen
entsteht: Wenn Aufbringvorgänge
in Form einer Serie von Prozessen unter Verwendung von verschiedenen
Materialien in dem gleichen Vakuumbehälter ausgeführt werden, mischt sich das
restliche Material in dem Vakuumbehälter in die Dünnschicht
aus verschiedenen Materialien in Form von Verunreinigungen, so daß die Qualität der gebildeten
Dünnschicht
vermindert wird.
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Diese
Probleme entstehen bei der Bildung einer Dünnschicht durch den Vakuumverdampfer, insbesondere
bei der Herstellung eines organischen EL-Anzeigeschirms, bei dem
teuere organische Materialien zum Herstellen einer Vielzahl von
organischen lichtemittierenden Schichten in jedem Bereich mit einer
anderen Farbe auf dem Substrat erforderlich sind.
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Wenn
sich bei dem herkömmlichen
Vakuumverdampfer eine Verdampfungsströmung von der Verdampfungsquelle 2 zu
einer Peripherie von diesem hin ausbreitet, wird die Verdampfungsströmung durch
den Kollimator 2 blockiert. Daher besteht bei dem herkömmlichen
Vakuumverdampfer auch ein Problem darin, daß ein gleichmäßiges Aufbringen
auf die gesamte Oberfläche
eines Substrats mit großer Fläche schwierig
ist, da eine Schichtdicke an der Peripherie des Substrats im Vergleich
zu der Schichtdicke in einem zentralen Teil von diesem dünner wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung dient dem Bewältigen der vorstehend geschilderten
Probleme. Das heißt,
die Zielsetzungen der vorliegenden Erfindung bestehen in der Verbesserung
der Ausnutzungseffizienz der aufzubringenden Materialien, der Verbesserung
der Qualität
einer Dünnschicht
sowie in der Ausführung
einer gleichmäßigen Aufbringung
auch für Substrate
mit großer
Fläche.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Vakuumverdampfer
angegeben, der eine Verdampfungsquelle aufweist, die aus aufeinander
folgend gestapelten Rahmen gebildet ist. Die Verdampfungsquelle
weist eine Heizeinheit, die sich in dem unteren Rahmen zum Erwärmen und Verdampfen
von darin aufgenommenem organischen Material befindet, und eine
Verdampfungsströmungs-Steuerung
auf, die sich in dem oberen Rahmen befindet, um die Richtung einer
Verdampfungsströmung
von der Verdampfungsquelle zu einem zu bedampfenden Gegenstand zu
steuern.
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Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe
eines Vakuumverdampfers mit einer Verdampfungsquelle, die aus aufeinander
folgend gestapelten Rahmen gebildet ist. Die Verdampfungsquelle
weist eine in dem unteren Rahmen befindliche Heizeinheit zum Erwärmen und
Verdampfen von darin aufgenommenem organischen Material sowie eine
in dem oberen Rahmen befindliche Verdampfungsströmungs-Steuerung zum Steuern
der Richtung einer Verdampfungsströmung von der Verdampfungsquelle
zu einem zu bedampfenden Gegenstand auf. Ferner ist die Verdampfungsströmungs-Steuerung
mit einer Vereinheitlichungsschicht zum Vergleich mäßigen der
Verdampfungsströmung
versehen, die sich in der obersten Strömung in der Steuerung befindet.
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Ein
dritter Aspekt gemäß der vorliegenden Erfindung
besteht in der Angabe eines Verfahrens zum Herstellen eines organischen
EL-Anzeigeschirms mit organischen Dünnschichten, die zwischen einem
Paar Elektroden aufgebracht sind und die jeweils auf einer Oberfläche eines
Substrats gebildet sind, unter Verwendung der jeweiligen Vakuumverdampfer
gemäß dem ersten
und dem zweiten Aspekt, wie diese vorstehend erwähnt worden sind.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich
aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen;
darin zeigen:
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1 eine
Ansicht zur Erläuterung
eines herkömmlichen
Vakuumverdampfers;
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2 eine
Ansicht zur Erläuterung
eines Vakuumverdampfers gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
Ansicht zur Erläuterung
eines Vakuumverdampfers gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht zur Erläuterung
eines Vakuumverdampfers gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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5A bis 5E Ansichten
zur Erläuterung
von verschiedenen Beispielen von Regulierschichten für eine Verdampfungsströmung bei
den Vakuumverdampfern gemäß den Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
Ansicht zur Erläuterung
einer weiteren exemplarischen Ausführungsform gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7A bis 7D Ansichten
zur Erläuterung
einer spezielleren Vereinheitlichungsschicht gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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8 eine
Schnittdarstellung zur Erläuterung
einer Verteilerplatte gemäß einem
Ausführungsbeispiel;
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9 eine
Ansicht zur Erläuterung
eines weiteren Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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10A und 10B Ansichten
zur Erläuterung
eines Beispiels eines Vakuumverdampfers für ein großflächiges Substrat unter Verwendung
einer Verdampfungsquelle gemäß den Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung; und
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11 eine
Ansicht zur Erläuterung
eines weiteren Beispiels eines Vakuumverdampfers für ein großflächiges Substrat
unter Verwendung einer Verdampfungsquelle gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die
nachfolgende Beschreibung erläutert verschiedene
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Die 2 und 3 zeigen Darstellungen zur Erläuterung
eines jeweiligen Vakuumverdampfers gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Diese Zeichnungen veranschaulichen jeweils,
daß ein
als zu bedampfender Gegenstand dienendes Substrat 3 und
eine Verdampfungsquelle 10 in einem Vakuumbehälter (in
diesen Zeichnungen nicht dargestellt) angeordnet sind.
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Das
erste Ausführungsbeispiel,
wie es in 2 gezeigt ist, zeichnet sich
dadurch aus, daß es eine
aus gestapelten Rahmen 10A und 10B gebildete Verdampfungsquelle
vorsieht, wobei der untere Rahmen 10A als Heizeinheit 11 zum
Aufnehmen eines organischen Materials und zum Verdampfen des organischen
Materials durch Erwärmen
dient und der obere Rahmen 10B als Verdampfungsströmungs-Steuerung 12 zum
Steuern der Richtung einer Verdampfungsströmung von der Heizeinheit 11 zu
dem zu bedampfenden Gegenstand (Substrat 3) dient.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel steuert
die Verdampfungsströmungs-Steuerung 12 die
Richtung der Verdampfungsströmung
des von der Heizeinheit 11 verdampften organischen Materials.
Das heißt,
nur eine Verdampfungsströmung,
die die Verdampfungsströmungs-Steuerung 12 durchlauft,
kann das Substrat 3 erreichen. Da das organische Material,
das durch die Verdampfungsströmungs-Steuerung 12 blockiert
wird, auf die gestapelten Rahmen 10A und 10B begrenzt
wird, kann das blockierte organische Material in dem unteren Rahmen 10A gesammelt
werden.
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Dies
führt zu
einer hohen Ausnutzung des organischen Materials von der Verdampfungsquelle. Wenn
mehrere Rahmen zusätzlich
auf die vorhandene Rahmenkonstruktion gestapelt sind, kann ferner eine
Austrittsöffnung
der Verdampfungsquelle in die Nähe
des Substrats gebracht werden, so daß die durch die Austrittsöffnung hindurchströmende Verdampfungsströmung in
wirksamer Weise auf das Substrat aufgestrahlt werden kann.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel,
wie es in 3 gezeigt ist, zeichnet sich
aus durch eine Verdampfungsquelle, die durch eine gestapelte Rahmenkonstruktion 10A, 10B und 10C gebildet
ist, wobei der unterste Rahmen 10A als Heizeinheit 11 zum Aufnehmen
eines organischen Materials und zum Verdampfen des organischen Materials
durch Erwärmen
dient und die anderen Rahmen 10B und 10C als Verdampfungsströmungs-Steuerung 12 zum
Steuern der Richtung der Verdampfungsströmung von der Heizeinheit 11 zu
dem zu bedampfenden Gegenstand (Substrat 3) dienen. Ferner
bildet die Verdampfungsströmungs-Steuerung 12 eine
Vereinheitlichungsschicht 12A zum Vergleichmäßigen der
Verdampfungsströmung
an dem Ort der obersten Strömung.
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Da
die Vereinheitlichungsschicht 12A die Verdampfungsströmung in
dem gesamten Bereich von der Heizeinheit 11 bis zu dem
Substrat gleichmäßig macht,
ermöglicht
dieses Ausführungsbeispiel zusätzlich zu
den Eigenschaften des ersten Ausführungsbeispiels ferner eine
gleichmäßige Ausbildung einer
Aufdampfschicht von seinem Zentrum bis zu der Peripherie, selbst
wenn die Verdampfungsquelle 10 eine Austrittsöffnung mit
großer
Fläche
aufweist, damit sie für
ein Substrat mit großer
Fläche
geeignet ist.
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Das
dritte Ausführungsbeispiel
ist durch eine Vereinheitlichungsschicht 12A gekennzeichnet,
die mit einer Verteilerplatte ausgestattet ist, die eine Vielzahl
von Führungsvorsprüngen, welche
die Richtung der Verdampfungsströmung ändern, sowie
zwischen den Vorsprüngen
ausgebildete Öffnungen
aufweist. Eine Verdampfungsströmung
in Richtung auf die Vereinheitlichungsschicht 12A wird
durch die schräg
verlaufenden Oberflächen
der Führungsvorsprünge in ihrer
Richtung geändert
und tritt aus den Öffnungen in
verschiedenen Richtungen aus, d. h. das Vorhandensein der Führungsvorsprünge kann
die Dichte der Verdampfungsströmung
vom Zentrum bis zu der Peripherie gleichmäßig machen.
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Das
vierte Ausführungsbeispiel
ist gekennzeichnet durch eine Vereinheitlichungsschicht 12A, deren
Rahmen konisch ist und die entlang der strömungabwärtigen Richtung der Verdampfungsströmung zunimmt,
wobei eine Vielzahl von Verteilerplatten in mehreren Stufen angeordnet
sind. Eine mehrstufige Anordnung der Verteilerplatten, die die vorstehend
beschriebene Funktion haben, kann eine bessere Vereinheitlichung
der Verdampfungsströmung erreichen.
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Wenn
es erforderlich ist, die Verdampfungsströmung hinsichtlich ihres Austrittsbereichs
zu erweitern, um ein großflächiges Substrat
zu bedampfen, kann die Austrittsöffnung
aufgrund des umgekehrt konischen Rahmens, der entlang der strömungsabwärtigen Richtung
der Verdampfungsströmung
breiter wird, erweitert werden, während die Öffnung der Heizeinheit 11 kleiner
gehalten bleibt.
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Das
fünfte
Ausführungsbeispiel
ist gekennzeichnet durch eine Vereinheitlichungsschicht 12A, die
aus einem Material gebildet ist, das für ein Erwärmen durch die Heizeinheit
ausgelegt ist. Das Erwärmen
der Vereinheitlichungsschicht 12A kann die an der Heizeinheit
stattfindende prozentuale Rückgewinnung
des an der Vereinheitlichungsschicht 12A anhaftenden, aufzubringenden
Materials verbessern.
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Das
sechste Ausführungsbeispiel
ist gekennzeichnet durch eine Verdampfungsströmungs-Steuerung 12,
die eine Verdampfungsströmungs-Regulierschicht
mit einer Vielzahl von Durchlaßzonen
aufweist, die durch Regulierplatten unterteilt sind. Die Verdampfungsströmungs-Regulierschicht
kann die Verdampfungsströmung
regulieren, um diese auf ein Substrat in einer Richtung mit einem bestimmten
Winkel aufzubringen. Bei der Formgebung der Durchlaßzonen kann
es sich um ein Streifenmuster, ein Gittermuster, eine zylindrische
Ausbildung, eine kegelförmige
Ausbildung oder eine wabenförmige
Ausbildung handeln.
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Das
siebte Ausführungsbeispiel
ist gekennzeichnet durch eine Verdampfungsströmungs-Steuerung 12 mit
einer Heizeinrichtung und den Regulierplatten, von denen mindestens
einige aus einem Material gebildet sind, das für ein Erwärmen durch die Heizeinrichtung
ausgelegt ist. Die Erwärmung
der Regulierplatten kann die prozentuale Rückgewinnung der aufzubringenden
Materialien verbessern, da das Anhaften von aufzubringendem Material
an den Regulierplatten durch deren Erwärmen vermindert wird.
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Das
achte Ausführungsbeispiel
ist gekennzeichnet durch eine Heizeinheit, die das vorstehend genannte
organische Material und Füllstoffe
aufnimmt, von denen zumindest ein Teil aus einem Material gebildet
ist, das sich durch elektromagnetische Induktion erwärmen läßt. Ferner
weist die Heizeineinheit eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der
Füllstoffe
durch elektromagnetische Induktion auf.
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Da
die Füllstoffe
in der Heizeinrichtung in verteilter Weise angeordnet sind, wird
es möglich, das
organische Material in der Heizeinheit gleichmäßig zu erwärmen und die Verteilung einer
aus der Heizeinheit austretenden Verdampfungsströmung gleichmäßig zu machen.
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Das
neunte Ausführungsbeispiel
ist gekennzeichnet durch einen gitterartigen Körper 30 zum Auffangen
einer großen
Molekülansammlung,
der sich erwärmen
läßt und zwischen
einer Heizeinheit und einer Verdampfungsströmungs-Steuerung oder zwischen
den jeweiligen Schichten der Verdampfungsströmungs-Steuerung angeordnet
ist. Der gitterartige Körper 30 zum
Auffangen einer großen
Molekülansammlung,
der mittels der Heizeinrichtung in der Heizeinheit erwärmt wird,
kann Verunreinigungen auffangen, so daß sich eine hohe Qualität aufweisende Dünnschicht
aus organischen Materialien auf einem Substrat bilden läßt.
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Das
zehnte Ausführungsbeispiel
ist gekennzeichnet durch eine plane Anordnung von einer Vielzahl
der vorstehend genannten Verdampfungsquellen. Dies ermöglicht eine
Reduzierung der für
die Verdampfung erforderlichen Zeit, da sich eine Dünnschicht
mit einer gleichmäßigen Dicke
auch auf einem Substrat mit größerer Fläche durch
nur einen Prozeß bilden
läßt.
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Das
elfte Ausführungsbeispiel
ist gekennzeichnet durch eine lineare Anordnung einer Vielzahl von
Verdampfungsquellen sowie eine Transfereinrichtung zum Transferieren
von einer beliebigen der Ansammlungen der Verdampfungsquellen oder
des Substrats in einer zu der linearen Anordnung der Verdampfungsquellen
rechtwinkligen Richtung. Dies ermöglicht eine Reduzierung der
für das
Verdampfen bzw. Bedampfen erforderlichen Zeit, da es möglich wird,
eine gleichmäßige Dünnschicht
auf einem Substrat mit größerer Fläche durch
den Vorgang des Transferierens der Transfereinrichtung zu bilden.
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Das
zwölfte
Ausführungsbeispiel
ist gekennzeichnet durch einen organischen EL-Anzeigeschirm, der
unter Verwendung des Vakuumverdampfers mit den vorstehend beschriebenen
Merkmalen hergestellt wird. Bei der Herstellung eines organischen
EL-Anzeigeschirms wird aufgrund einer effektiven Nutzung der teuren
organischen Materialien, die verschiedene, mehrlagige organische
Emissionsschichten für
jede Farbe bilden, eine Reduzierung der Herstellungskosten möglich.
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Ferner
führt die
Herstellung einer gleichmäßigen Dünnschicht
mit hoher Qualität
zu einer Verminderung von Unregelmäßigkeiten des emittierten Lichts
sowie zur Verlängerung
der Lebensdauer des Anzeigeschirms. Auf diese Weise läßt sich
ein organischer EL-Anzeigeschirm mit hoher Qualität auch auf
einem großflächigen Substrat
schaffen.
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Das
dreizehnte Ausführungsbeispiel
ist gekennzeichnet durch die Verwendung des Vakuumverdampfers gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
für die
Herstellung eines organischen EL-Anzeigeschirms, der aus organischen
Dünnschichten
zwischen einem Elektrodenpaar gebildet ist, von denen eine auf einer
Oberfläche
eines Substrats gebildet ist.
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Bei
diesem Vakuumverdampfer wird eine Verdampfungsströmung aus
einem organischen Material hinsichtlich seiner Richtung mittels
einer Verdampfungsströmungs-Steuerung 12 gesteuert,
und es kann nur die die Steuerung durchlaufende Verdampfungsströmung A das
Substrat 3 erreichen. Das von der Verdampfungsströmungs-Steuerung 12 blockierte
organische Material tritt nicht aus den gestapelten Rahmen 10A, 10B aus,
sondern es findet eine Rückgewinnung
in den unteren Rahmen 10A statt. Dies führt zu einer hohen Ausnutzung
des organischen Materials, das von der Verdampfungsquelle verdampft
wird.
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Wenn
eine Vielzahl von Rahmen zusätzlich auf
die vorhandene Rahmenkonstruktion gestapelt wird, kann ferner eine
Austrittsöffnung
der Verdampfungsquelle in die Nähe
des Substrats gebracht werden, so daß die von der Austrittsöffnung emittierte Verdampfungsströmung in
effektiver Weise auf das Substrat aufgestrahlt werden kann. Infolgedessen wird
eine effektive Herstellung eines organischen EL-Anzeigeschirms ermöglicht.
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Da
vierzehnte Ausführungsbeispiel
ist gekennzeichnet durch die Verwendung des Vakuumverdampfers gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel für die Herstellung
eines organischen EL-Anzeigeschirms, der aus organischen Dünnschichten
zwischen einem Paar von Elektroden gebildet ist, von denen die eine
auf einer Oberfläche
eines Substrats ausgebildet ist.
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Da
die Vereinheitlichungsschicht 12A eine Vergleichmäßigung der
Verdampfungsströmung
in dem gesamten Bereich von der Heizeinheit 11 bis zu dem
Substrat vornimmt, ermöglicht
dieses Ausführungsbeispiel
ferner eine gleichmäßige Ausbildung einer
Verdampfungsschicht von ihrem Zentrum bis zu der Peripherie, selbst
wenn die Verdampfungsquelle 10 eine großflächige Öffnung aufweist, damit sie
für ein
Substrat mit großer
Fläche
geeignet ist. Dies ermöglicht
die Herstellung eines organischen EL-Anzeigeschirms auf einem großflächigen Substrat
in effektiver und gleichmäßiger Weise.
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Das
fünfzehnte
Ausführungsbeispiel
befaßt sich
mit einem Verfahren zum Herstellen eines organischen Anzeigeschirms,
das gekennzeichnet ist durch die Verwendung eines Vakuumverdampfers mit
den Eigenschaften, wie diese bei dem achten Ausführungsbeispiel beschrieben
worden sind. Das achte Ausführungsbeispiel
sieht die Heizeinheit vor, wobei die Heizeinheit das vorstehend
genannte organische Material und die Füllstoffe aufnimmt, wobei zumindest
ein Teil aus einem Material gebildet ist, das sich durch elektromagnetische
Induktion erwärmen
läßt, wobei
die Heizeinheit ferner eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der
Füllstoffe
durch elektromagnetische Induktion aufweist.
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Da
die Füllstoffe
in der Heizeinheit in verteilter Weise aufgenommen sind, läßt sich
das organische Material in der Heizeinheit gleichmäßig erwärmen, und
die Verteilung einer von der Heizeinheit abgegebenen Verdampfungsströmung läßt sich
gleichmäßig ausbilden.
Auf diese Weise wird die Herstellung eines organischen EL-Anzeigeschirms
mit hoher Qualität
ermöglicht.
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Die
nachfolgende Beschreibung erläutert speziellere
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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4 zeigt
eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht zur Erläuterung
eines Vakuumverdampfers gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Diese Figur zeigt eine Verdampfungsquelle 10,
die einem Substrat 3 in einem Vakuumbehälter (in dieser Figur nicht
dargestellt) zugewandt gegenüberliegend
angeordnet ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Verdampfungsquelle 10 aus
drei gestapelten Rahmen 10A, 10B und 10C gebildet.
Eine Heizschlange 20 ist um diese Rahmenkonstruktion herumgewickelt.
Der untere Rahmen 10A dient als Heizeinheit 11,
und die oberen gestapelten Rahmen 10B und 10C dienen
als Verdampfungsströmungs-Steuerung 12.
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Der
Rahmen 10A der Heizeinheit 11 weist ein Behältnis zum
Aufnehmen eines organischen Materials B auf, das als aufzubringendes
Material verwendet wird, wobei das organische Material B sowie Füllstoffe 21,
die in dem Behältnis
angeordnet sind, aus einem Material gebildet sind, das Wärme durch
elektromagnetische Induktion erzeugen kann. Eine Magnetsonde 22 ist
im Inneren des Rahmens 10A vorgesehen, um die Temperatur
des Rahmens 10A zu überwachen.
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Die
Füllstoffe 21 sind
aus Materialien gebildet, die eine ferromagnetische Metallsubstanz,
wie zum Beispiel Nickel, Eisen, magnetischen rostfreien Stahl oder
Kobalt-Nickel-Legierung
beinhalten, wobei insbesondere im Hinblick auf die Wärmebeständigkeit
und die Korrosionsfestigkeit rostfreier Stahl, Graphit oder magnetische
Keramikmaterialien, wie zum Beispiel Titannitrid, verwendet werden
können.
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Der
Rahmen 10A ist aus nicht-leitfähigem und nicht-magnetischem
Material, wie zum Beispiel Keramik, Glas, Porzellan-Emaille oder
wärmebeständiges Harzmaterial
gebildet. Bei Verwendung einer Induktionsheizung als Heizeinrichtung
weist der Rahmen 10A vorzugsweise eine zylindrische Formgebung
auf, um die Füllstoffe 21 einem
gleichmäßigen Magnetfeld
zum Erzeugen von Wärme
auszusetzen.
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Die
Verdampfungsströmungs-Steuerung 12 ist
aus den Rahmen 10B und 10C gebildet, die Durchlaßzonen 25A aufweisen,
die durch Regulierplatten 25 in ihrem Inneren unterteilt
sind, so daß sie als
Verdampfungsströmungs-Regulierschicht
dient. Die Regulierplatten 25 sind aus einem Material zum Erzeugen
von Wärme
durch elektromagnetische Induktion gebildet, wie diese vorstehend
genannt worden sind, und die Rahmen 10B und 10C können aus nicht-leitfähigem und
nicht-magnetischem Material gebildet sein, wie diese vorstehend
genannt worden sind, oder die eigentlichen Rahmen 10B und 10C können aus
einem Material zum Erzeugen von Wärme durch elektromagnetische
Induktion gebildet sein.
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Die
Vielzahl der Durchlaßzonen 25A der
Verdampfungsströmungs-Regulierschicht
kann in verschiedenartigen Formgebungen ausgebildet sein, wie dies
in 5 gezeigt ist. Ein Beispiel in 5A zeigt
rechteckig ausgebildete Durchlaßzonen 25A, die
durch Regulierplatten unterteilt sind, die in einem in Längsrichtung
verlaufenden Streifenmuster angeordnet sind; ein Beispiel gemäß 5B zeigt
rechteckig ausgebildete Durchlaßzonen 25A,
die durch Regulierplatten unterteilt sind, die in einem in seitlicher Richtung
verlaufenden Streifenmuster angeordnet sind; 5C veranschaulicht
quadratische oder rechteckige Durchlaßzonen 25A, die durch
in einem Gittermuster angeordnete Regulierplatten unterteilt sind;
in 5D sind rechteckige oder quadratische Durchlaßzonen 25A dargestellt,
die durch in einem versetzten Gittermuster angeordnete Regulierplatten unterteilt
sind; und in 5E sind sechseckige Durchlaßzonen 25A dargestellt,
die durch Regulierplatten 25 mit einer Wabenstruktur unterteilt
sind.
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Ohne
Einschränkung
auf die vorstehend genannten Beispiele kann die Formgebung der Durchlaßzonen auch
zylindrisch oder kegelförmig
ausgebildet sein. Obwohl die Rahmen 10B und 10C dieser Beispiele
mit einer rechteckigen Formgebung dargestellt sind, haben die Rahmen 10B und 10C vorzugsweise
eine zylindrische Formgebung, wenn eine Induktionserwärmung verwendet
wird.
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Das
in dem Rahmen 10A enthaltene organische Material wird unter
Verwendung von Wärme,
die in dem Füllstoff 21 erzeugt
wird, unter Zufuhr eines Wechselstroms mit einer bestimmten Frequenz
(10 Hz bis ca. 100 kHz) zu der Heizspule 20 verdampft. Bei
Verwendung der Heizspule 20 als Heizeinrichtung steuert
die Menge des zugeführten
Stroms den Erwärmungszustand,
der mittels der Magnetsonden 22 überwacht wird.
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Die
Heizeinheit 11 der Ausführungsbeispiele beinhaltet
die Behältnisse
des Rahmens 10A, in dem das organische Material B und die
Füllstoffe 21 aufgenommen
sind. Da diese Füllstoffe 21 in
dem Rahmen 10A gleichmäßig angeordnet
sind, wird das organische Material B gleichmäßig erwärmt, so daß die Verdampfungsströmung mit
gleichmäßiger Dichte durch
die gesamte Öffnung
des Rahmens 10A abgegeben werden kann.
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Die
Richtung der von der Heizeinheit 11 abgestrahlten Verdampfungsstürmung wird
durch die Verdampfungsströmungs-Steuerung 12 reguliert. Während die
Strömung
durch die Verdampfungsströmungs-Steuerung 12 nach
oben geht, ist die Strömung
auf den Bereich in den gestapelten Rahmen 10A, 10B und 10C begrenzt.
Die nicht abgegebene Verdampfungsströmung kann somit letztendlich
in dem Rahmen 10A gesammelt werden, so daß sich die
mit hohen Kosten verbundenen organischen Materialien ohne Verschwendung
in effektiver Weise nutzen lassen.
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Die
von der Verdampfungsströmungs-Steuerung 12 gesteuerte
Verdampfungsströmung
A wird in nahezu den gleichen Richtungen zu dem Substrat 3 des
zu bedampfenden Gegenstands emittiert, so daß sich eine Dünnschicht
mit hoher Genauigkeit auch bei Verwendung einer winzigen Maskenstruktur
bilden läßt. Wenn
die Öffnung
der Verdampfungsströmungs-Steuerung 12 erweitert
wird, läßt sich
auch eine Dünnschicht
auf einem Substrat mit größerer Fläche in gleichmäßiger Weise
bilden.
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Da
ferner kein nutzbares organisches Material in dem Vakuumbehälter austritt,
kommt es nicht zu dem Effekt, daß Restmaterialien in eine gebildete Schicht
eingemischt werden und dadurch die Qualität von dieser vermindern, selbst
wenn unterschiedliche Materialien in dem gleichen Vakuumbehälter verdampft
werden.
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Die
Regulierplatten 25 in der Verdampfungsströmungs-Steuerung 12 oder
die Rahmen 10B, 10C an sich werden erwärmt, so
daß das
verdampfte Material, das an diesen Teilen anhaftet, auch in der
Heizeinheit 11 wieder gesammelt werden kann.
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6 veranschaulicht
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die nachfolgende Erläuterung bezieht sich nur auf
eine Verdampfungsquelle 10, und hinsichtlich der übrigen Konstruktion
eines Vakuumverdampfers wird davon ausgegangen, daß es sich
um die gleiche handelt, wie diese vorstehend beschrieben worden
ist. Eine Verdampfungsquelle 10 gemäß diesem Beispiel ist durch
zylindrische Rahmen 10A, 10C und einen kegelförmigen Rahmen 10B gebildet.
Durchlaßzonen 25A in
dem Rahmen 10C sind in Form von zylindrischen Öffnungen
ausgebildet.
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Die
Konstruktion einer Heizeinheit 11 ist die gleiche wie bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, und das Konstruktionsmaterial
einer Verdampfungsströmungs-Steuerung 12 ist
wiederum das gleiche, wie dies vorstehend beschrieben worden ist.
Eine Heizschlange 20 ist um die Rahmen 10A, 10B, 10C herumgeschlungen,
die durch elektromagnetische Induktion zu erwärmen sind. Teile, die dem vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiel
entsprechen, werden im folgenden nicht nochmals erläutert.
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Das
Merkmal dieses Ausführungsbeispiels besteht
darin, daß der
Rahmen 10B eine umgekehrt kegelstumpfförmige Formgebung aufweist und
eine Vereinheitlichungsschicht 12A bildet. Die Vereinheitlichungsschicht 12A ändert die
Richtung einer Verdampfungsströmung
von der Heizeinheit in zufälliger Weise,
so daß eine
gleichmäßige Verdampfungsströmungsdichte
durch den gesamten Austrittsbereich der Vereinheitlichungsschicht 12A erzielt
werden kann. Die umgekehrt kegelstumpfförmige Gestalt ermöglicht eine
Erweiterung des Austrittsbereichs, so daß sich ein Aufbringvorgang
auf einem großflächigen Substrat
in einfacher Weise ausführen
läßt.
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7A bis 7D veranschaulichen
ein spezielleres Beispiel einer Ausführungsform dieser Vereinheitlichungsschicht 12A.
Bei dieser Ausführungsform
sind Verteilerplatten 12p, 12q und 12r in mehreren
Stufen in einem Rahmen 10B angeordnet, der eine Vereinheitlichungsschicht 12A bildet. 7A zeigt
eine Anordnung der Verteilerplatten 12p, 12q und 12r.
Diese Verteilerplatten 12p, 12q und 12r sind
in ihrem Durchmesser Stufe um Stufe in Richtung auf die strömungsaufwärtige Seite
kleiner, wobei sie in dem Rahmen 10B parallel zueinander angeordnet
sind. Jede Verteilerplatte 12p, 12q und 12r weist
eine Vielzahl von Öffnungen 12s1, 12s2 bzw. 12s3 auf.
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Obwohl
es sich bei diesen Öffnungen
nicht um Kreise oder gleichmäßige Größen handeln
muß, ist
es bevorzugt, daß die
Positionen der jeweiligen Öffnungen
in der mehrstufigen (dreistufigen) Anordnung der Verteilerplatten
nicht übereinstimmen. Wenn
Verteilerplatten aus einem Material gebildet sind, das Wärme durch
elektromagnetische Induktion erzeugt, ist ein Blockieren dieser Öffnungen
der Platten durch die Erwärmung
verhindert.
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8 zeigt
eine Schnittdarstellung (X-X-Querschnitt) der Verteilerplatte 12q (12p, 12r). Die
Verteilerplatte 12q (12p, 12r) weist
Führungsvorsprünge 12t,
die in Richtung auf die strömungsaufwärtige Seite
ragen, sowie Öffnungen 12s2 (12s1, 12s3)
auf, die zwischen den einander benachbarten Führungsvorsprüngen 12t ausgebildet
sind. Jeder Führungsvorsprung 12t verjüngt sich,
um eine Verdampfungsströmung
zu den Öffnungen 12s2 (12s1, 12s3)
zu führen,
und ändert
auf diese Weise die Richtung der Verdampfungsströmung in beliebiger Weise. Da
die Verdampfungsströmung
bei jedem Durchgang durch die Verteilerplatten 12p, 12q und 12r in
beliebiger Weise in ihrer Richtung verändert wird, läßt sich
eine gleichmäßige Dichte
der Verdampfungsströmung über den
gesamten Austrittsbereich der Vereinheitlichungsschicht 12A erzielen.
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Der
Vakuumverdampfer gemäß diesen
Ausführungsbeispielen
ermöglicht
die gleichmäßige Ausbildung
einer Schicht von ihrem Zentrum bis zu der Peripherie bei Verwendung
einer großen
Austrittsöffnung
der Verdampfungsquelle 10 zum Anpassen von dieser an ein
Substrat mit größerer Fläche.
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9 zeigt
eine exemplarische Darstellung zur Erläuterung eines weiteres Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung. Dieses Beispiel verwendet einen Körper 30 zum
Auffangen einer großen
Molekülansammlung,
der zwischen einem Rahmen 10A und einem Rahmen 10B einer
Verdampfungsquelle 10 angeordnet ist. Der Körper 30 zum
Auffangen einer großen
Molekülansammlung
kann in effektiver Weise unmittelbar auf dem Rahmen 10A plaziert werden,
der als Heizeinheit 11 dient, wobei der Körper 30 zum
Auffangen einer großen
Molekülansammlung
jedoch auch an einer beliebigen Stelle zwischen den Lagen einer
gestapelten Rahmenkonstruktion angeordnet werden kann.
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Die
Verdampfungsquelle 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
ist aus der gestapelten Rahmenkonstruktion gebildet, so daß der Körper 30 zum
Auffangen einer großen
Molekülansammlung
sich in einfacher Weise und mit einer einfachen Konstruktion zwischen
den Lagen der gestapelten Rahmenkonstruktion anordnen läßt.
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Der
Körper 30 zum
Auffangen einer großen Molekülansammlung,
der aus einem gitterartigen Metallmaterial gebildet ist, das zum
Erzeugen von Wärme
durch elektromagnetische Induktion in der Lage ist, sammelt eine
große
Molekülansammlung eines
aufzubringenden Materials, das von der Heizeinheit 11 abgestrahlt
wird. Wenn die Aufbringgeschwindigkeit durch Hochtemperatur-Erwärmung der Heizeinheit 11 gesteigert
wird, nehmen auch Spritzer zu, bei denen es sich um granulare Emissionen
des aufzubringenden Materials von der Heizeinheit 11 handelt.
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Das
Anhaften dieses granularen, aufzubringenden Materials an einem Substrat
verringert die Qualität
einer Dünnschicht,
da die Gleichmäßigkeit der
Dünnschicht
geringer wird. Um dies zu verhindern, ist der Körper 30 zum Auffangen
einer großen Molekülansammlung
vorgesehen, um die granularen Aufbringmaterialien aufzufangen, wobei
die aufgefangenen granularen Materialien in der Heizeinheit 11 wieder
gesammelt werden können,
indem der Körper 30 zum
Auffangen einer großen
Molekülansammlung
erwärmt
wird.
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Die 10A und 10B veranschaulichen ein
Beispiel eines Vakuumverdampfers zum Bedampfen eines großflächigen Substrats
unter Verwendung der Verdampfungsquelle 10 des vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiels.
Eine Verdampfungsquellenansammlung 40 ist unter Verwendung
einer Vielzahl von in einer Reihe angeordneten Verdampfungsquellen 10 gebildet,
und eine Transfereinrichtung ist zum Transferieren der Verdampfungsquellenansammlung 40 rechtwinklig
zu ihrer Anordnungslinie (einer in 10A dargestellten Pfeilrichtung)
vorgesehen, um ein gesamtes Substrat 30 durch eine Schattenmaske
zu bedampfen. Der Aufbringvorgang auf dem gesamten Substrat kann unter
Bewegung der Verdampfungsquellenansammlung 40 erfolgen,
so daß die
Aufdampfzeit verkürzt werden
kann.
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11 zeigt
ein weiteres Beispiel eines Vakuumverdampfers zum Bedampfen eines
großflächigen Substrats
unter Verwendung der Verdampfungsquelle 10 des vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiels.
Eine Verdampfungsquellenansammlung 60 ist bei diesem Ausführungsbeispiel
aus einer Vielzahl von Verdampfungsquellen 10 gebildet,
die in einer Matrixform in einer Ebene angeordnet sind, um ein großflächiges Substrat
nur einmal zu bedampfen.
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Die
Verdampfungsquellen 10 müssen nicht in dichter Form
angeordnet werden, sondern können unter
Berücksichtigung
der Ausbreitung einer Verdampfungsströmung auch mit geeigneten Intervallen angeordnet
werden. Ein Aufbringvorgang auf dem gesamten Substrat kann unter
Verwendung von einem einzigen Prozeß erfolgen, in dem die Verdampfungsquellenansammlung 60 mit
M × N
Stücken
von Verdampfungsquellen 10 verwendet wird, so daß sich die
Aufdampfzeit somit in bemerkenswerter Weise verkürzen läßt.
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Bei
den in den 10A und 11 dargestellten
Ausführungsbeispielen
kann eine Heizschlange 20 für jede Verdampfungsquelle oder
für die Gesamtheit
der Verdampfungsquellenansammlung 40 oder 60 vorgesehen
sein. Wenn die Heizschlange 20 für jede Verdampfungsquelle 10 vorgesehen
ist, kann der Erwärmungszustand
jeder Verdampfungsquelle individuell gesteuert werden, so daß es auf diese
Weise möglich
wird, eine Dünnschicht
mit einer erforderlichen Qualität
in partieller Weise auf einem großflächigen Substrat zu bilden.
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Die
Vakuumverdampfer gemäß diesen
Ausführungsbeispielen
sind bei der Herstellung eines organischen EL-Anzeigeschirms, insbesondere
eines organischen EL-Anzeige schirms auf einem großflächigen Substrat
von Nutzen. Der organische EL-Anzeigeschirm wird aus organischen
Dünnschichten gebildet,
wie zum Beispiel einer Öffnungs-Transferschicht,
einer lichtemittierenden Schicht und einer Elektronentransportschicht
in einer Anordnung zwischen einer Anode und einer Kathode.
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Bei
einem organischen Material, das bei dem Vakuumverdampfern der Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung verdampft wird, handelt es sich zumindest
um eine Sorte eines organischen Materials, das für die Bildung von diesen organischen Dünnschichten
geeignet ist.
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Die
vorstehend genannten organischen Materialien, die bei den Vakuumverdampfern
der Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung verwendet werden, umfassen Materialien
zum Bilden von Öffnungs-Transferschichten,
wie zum Beispiel tris-(8-quinolinolato-)Aluminiumkomplex, bis-(benzoquinolinolato-)Berylliumkomplex,
tri-(dibenzoylmethyl-)Phenanthorolin-Europiumkomplex sowie Materialien
zum Bilden von Elektronentransportschichten, wie zum Beispiel 1,3,4-oxazole-Derivat,
1,2,4-triazol-Derivat.
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Die
Materialien sind nicht auf die vorstehend genannten Materialien
beschränkt,
sondern es ist jedes beliebige Material zum Ausbilden von Funktionsschichten
auf einem organischen EL-Anzeigeschirm verwendbar. Die Vakuumverdampfer
gemäß diesen Ausführungsbeispielen
sind auch für
eine exakte Steuerung einer Verdampfungsströmung in einem Multimaterial-Aufbringverfahren
geeignet, das für
die Herstellung eines Farb-Anzeigeschirms erforderlich ist.
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Anstatt
der Anordnung der Heizschlange 20 um die gesamte Verdampfungsquelle 10 herum,
wie dies vorstehend beschrieben worden ist, kann die Heizschlange 20 auch
nur um den Rahmen einer Heizeinheit 11 herum vorgesehen
sein, und die übrigen
Rahmen der Verdampfungsquelle 10 können unter Verwendung der Wärmeleitung
von der Heizeinheit 11 erwärmt werden. Die Verdampfungsquelle 10 der
vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ist
aus einer gestapelten Rahmenkonstruktion gebildet, so daß eine rasche
Wärmeleitung
von der Heizeinheit 11 zu der Verdampfungsströmungs-Steuerung 12 erzielt
wird.
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Anstatt
der Ausbildung von einer Heizschlange 20 um die Gesamtheit
der Verdampfungsquelle 10 herum, wie dies vorstehend erläutert worden
ist, ist es auch möglich, eine
Heizschlange für
jeden Rahmen 10A, 10B bzw. 10C vorzusehen,
um den Erwärmungszustand
der Rahmen 10A, 10B und 10C entsprechend
der jeweiligen Funktion individuell zu steuern. In diesem Fall ist
die vorstehend beschriebene Magnetsonde 22 in jedem Rahmen 10A, 10B und 10C vorhanden.
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Die
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung, wie sie vorstehend erläutert worden
sind, besitzen folgende Merkmale: (1) eine Verbesserung bei der
Ausnutzungseffizienz der aufzubringenden Materialien, (2) eine Steigerung
der Qualität
der gebildeten Dünnschichten,
und (3) eine gleichmäßige Aufbringung
auf einem Substrat mit größerer Fläche.
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Vorstehend
sind zwar Ausführungsformen beschrieben
worden, die derzeit als bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
betrachtet werden, jedoch versteht es sich, daß verschiedene Modifikationen
an diesen vorgenommen werden können,
wobei die beigefügten
Ansprüche
alle solchen Modifikationen mitumfassen sollen, die im Umfang der
Erfindung liegen.