JP4653089B2 - Ｏｌｅｄを製造するためのペレットを使用する蒸着源 - Google Patents
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Description
本発明は、有機発光ディスプレイ（ＯＬＥＤ）の一部を形成する有機層を形成する有機材料の物理蒸着に関する。特に、本発明は、圧縮有機材料のペレットを使用する改良された物理蒸着源の使用に関する。
有機発光素子は、有機エレクトロルミネッセント素子とも呼ばれ、第１及び第２の電極の間に２つかそれ以上の有機層を挟むことによって構築できる。
従来の構造のパッシブマトリックス有機発光素子（ＯＬＥＤ）では、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）アノードである複数の横方向に間隔の開いた光透過性アノードを、例えばガラス基板である光透過性基板上の第１の電極として形成する。そして、通常１０-3トール（１．３３×１０-1パスカル）未満である低い圧力に保持したチャンバ内で、それぞれの蒸着源からのそれぞれの有機材料の蒸着によって２つかそれ以上の有機層を順次形成する。ドープまたは非ドープ有機発光材料に加えて、ＯＬＥＤディスプレイを製造する際に使用する通常の有機層は、ドープまたは非ドープ有機正孔注入材料、ドープまたは非ドープ有機正孔輸送材料、及びドープまたは非ドープ電子輸送材料であり、ここでドーピングとは、ある材料またはそれによって構成した素子の電気的性能、光学的性能、安定性または寿命を向上するため微量の成分を追加することを指す。一番上の有機層の上に複数の横方向に間隔の開いたカソードを第２の電極として蒸着する。カソードは、アノードに対して、通常直角である、ある角度に配向する。
こうした従来のパッシブマトリックス有機発光素子は、適当な縦列（アノード）と、順次方式で各横行（カソード）との間に電位（駆動電圧とも呼ぶ）を印加することによって動作する。カソードがアノードに対して負にバイアスをかけられている場合、カソードとアノードの重なり領域によって画定された画素から光が放出され、放出された光はアノードと基板を通過して観察者に到達する。
アクティブマトリックス有機発光素子（ＯＬＥＤ）では、それぞれの光透過性部分に接続した薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によるアノードのアレイを第１の電極として提供する。上記のパッシブマトリックス素子を構築する場合とほぼ同等の方法での蒸着によって２つかそれ以上の有機層を順次形成する。一番上の有機層の上に、第２の電極として共通のカソードを蒸着する。アクティブマトリックス有機発光素子の構造と機能は同じ譲受人に譲受された米国特許第５，５５０，０６６号に記載されている。
有機発光素子を構築する際に有用な有機材料、蒸着有機層の厚さ、及び層の構成は、例えば、同じ譲受人に譲受された米国特許第４，３５６，４２９号、第４，５３９，５０７号、第４，７２０，４３２号、及び第４，７６９，２９２号に記載されている。
コンピュータＸ線撮影法用の撮像用蛍光体、及びデジタルＸ線撮影法用のＸ線光導電素子といった他の種類の撮像素子は、アクティブな材料を広い面積にわたって均一にコーティングする能力に依存する。以下の議論はＯＬＥＤディスプレイに関するが、同じ発明は、ハロゲン化アルカリ蛍光体、アモルファス半導体及び他の発光性または光活性層、及びこうした発光性または光活性層に基づく素子で使用される多様な他の材料の蒸着にも応用可能であることが容易に明らかになるだろう。
十分に小さい基板の場合、点蒸着源アプローチを実現してもよく、そこでは蒸着される材料は局所的な加熱るつぼから発出し、基板は局所的な気化領域から十分遠くに配置するので、コーティングは局所的な気化領域から十分遠くで行われコーティングは基板に沿って十分均一になる。基板の寸法が増大しまた作業距離が増大すると、望ましい均一性を生じるため局所的な蒸着源に対する基板の回転または遊星運動が必要になることが多い。
気化蒸着源を延長し蒸着源と基板とを互いに平行移動させることによって、望ましい場合、かなり小さい作業距離で望ましい均一性と、ひいてはかなり高い速度と良好な材料利用率を達成できる。こうした処理を広い面積（すなわち少なくとも１つの方向の寸法が１５ｃｍより大きい基板）に拡大することは点蒸着源の場合かなり容易である。
有機発光素子を製造するための構造体への有機層の熱物理蒸着のための細長い蒸着源は、同じ譲受人に譲受された米国特許第６，２３７，５２９号でスパーン（Ｓｐａｈｎ）によって開示されている。スパーンが開示した蒸着源は、気化可能な個体有機材料を受け入れるエンクロージャを画定するハウジングを含む。ハウジングはさらに、有機物蒸気が細長い蒸着源から離れた構造体の表面に向かってスリットを通過できるようにした蒸気流出スリットアパーチャを画定する上部プレートによって画定される。エンクロージャを画定するハウジングは上部プレートに接続する。スパーンが開示した蒸着源はさらに、上部プレートに取り付けた導電性バッフル部材を含む。このバッフル部材は上部プレートのスリットの見通し線遮蔽を提供するので、ハウジングに電位が印加されエンクロージャ内の個体有機材料に熱が印加されて固体有機材料が気化する時、有機物蒸気は基板または構造体に向かってバッフル部材に沿ってスリットを通過でき、その一方でバッフル部材は有機材料の粒子がバッフル部材を通過するのを防止する。
基板または構造体上に選択した有機材料の有機層を形成するためスパーンが開示した熱物理蒸着源を使用する際、蒸気流出スリットアパーチャのため、スリットの長さ寸法に沿って発出する有機材料の不均一な蒸気流出が発生することが発見されている。スリットの幅寸法を、例えば０．５ｍｍ未満の幅寸法まで縮小する場合問題が生じる。こうした対向するスリット縁端の空間的に不均一な配向は対向する縁端の平面性の偏差として考えることができるが、このため一方では、有機物蒸気のより多い部分がスリットの中央部を通じて蒸着源を出るようになり、有機物蒸気の対応するより少ない部分がスリットの長さ寸法に沿った残りの部分を通じて蒸着源を出るようになる。基板または構造体に向けられた、こうした不均一な蒸気流出によって、不均一な蒸気流出に対応した不均一な層厚さを有する有機層が形成されることになる。
さらに、ヒータからの熱発生または蒸着すべき材料による熱吸収または蒸着源内の材料の分布に不均一性があると、蒸着源の長さに沿った蒸着の不均一性を生じることがある。不均一性のまた別の発生源としては、有機物蒸気を供給するために使用するアパーチャ以外の蒸着源エンクロージャ内の意図せぬ漏れである。蒸着源の端部にこうした漏れが存在すると、蒸着源の中央から端部への蒸気の流れが圧力勾配を発生し、それによって結果として得られる蒸着の不均一性を生じることがある。
フォレスト（Ｆｏｒｒｅｓｔ）他（米国特許第６，３３７，１０２Ｂ１号）は、有機材料及び有機先駆物質を気化し、基板を配置し個体または液体から発生した蒸気の供給がキャリアガスによって達成される反応容器にそれらを供給する方法を開示した。彼等の発明の１つの実施形態では、フォレスト他は適切な大型の反応容器内に基板を配置し、そこに輸送された蒸気を混合及び反応または基板上に蒸着させる。彼等の発明の別の実施形態は、面積の大きな基板をコーティングしこうした蒸着処理を互いに連続して行うことに向けられている。この実施形態のため、フォレスト他は、基板送りの方向に垂直な蒸着材料の連続ラインを形成するためガスマニホールド（「一連の穴を有する中空チューブ」として定義される）によって供給されるガスカーテンの使用を開示した。
フォレスト他が開示した蒸気供給へのアプローチは「遠隔気化」として特徴付けることができ、そこでは蒸着ゾーンの外部、より有望には蒸着チャンバの外部にある熱物理蒸着源で材料を蒸気に変換する。単独またはキャリアガスと組み合わせた有機物蒸気は蒸着チャンバ及び最終的には基板表面に搬送される。このアプローチを使用するには、適当な加熱方法の使用によって供給ライン中の不要な凝結を避けるよう大きな注意を払わなければならない。この問題は、かなり高い温度で望ましい程度に気化する非有機材料の使用を考慮する場合さらに重要になる。その上、広い面積を均一にコーティングするための有機物蒸気を供給するにはガスマニホールドを使用する必要がある。
有機物粉末、フレーク、または細粒の上記の態様の各々１つ、またはそれらの組み合わせは有機材料の空間的に不均一な昇華または気化に伴って、物理熱蒸着源内のこうした有機材料の不均一な加熱につながり、ひいては構造物上に形成される場合によっては不均一な蒸着有機層を生じることがある。
本発明の目的は、有機材料の薄い均一な層をコーティングできる熱物理蒸着源を提供することである。
本発明の別の目的は、広い面積をコーティングするのに特に適した熱物理蒸着源を提供することである。
本発明の別の目的は、熱物理蒸着源によって気化できる有機材料のペレットを有効に使用することである。
本発明の別の目的は、広い面積をコーティングするのに特に適した熱物理蒸着源を提供することである。
本発明の別の目的は、熱物理蒸着源によって気化できる有機材料のペレットを有効に使用することである。
上記の目的は、ディスプレイを形成する際基板の表面に向かって有機材料を気化する熱物理蒸着源であって、
（ａ）各々有機材料を受け入れる複数の間隔の開いた通路を画定するハウジングと、
（ｂ）前記有機材料の位置を調整して気化の際の材料の損失を補償するため前記間隔の開いた通路内の前記有機材料に係合可能な手段と、
（ｃ）電気ヒータ構造体と、
（ｄ）前記有機材料を気化し、材料の蒸気流出物を前記基板上に堆積せしめるに十分な熱を発生するための電流を前記電気ヒータ構造体に印加する手段と
を備える熱物理蒸着源によって達成する。
（ａ）各々有機材料を受け入れる複数の間隔の開いた通路を画定するハウジングと、
（ｂ）前記有機材料の位置を調整して気化の際の材料の損失を補償するため前記間隔の開いた通路内の前記有機材料に係合可能な手段と、
（ｃ）電気ヒータ構造体と、
（ｄ）前記有機材料を気化し、材料の蒸気流出物を前記基板上に堆積せしめるに十分な熱を発生するための電流を前記電気ヒータ構造体に印加する手段と
を備える熱物理蒸着源によって達成する。
本発明の特徴は、ＯＬＥＤディスプレイの一部を形成する薄い層を蒸着できる有機材料の圧縮ペレットを使用するよう設計した熱物理蒸着源を提供することである。
本発明の別の特徴は、熱物理蒸着源が、比較的大きな構造体の上に少なくとも１つのホスト成分と少なくとも１つのドーパント成分とを含む均一な有機層を蒸着できることである。
また、本発明の別の有益な特徴は、混合有機材料の圧縮ペレットが、単一成分粉末の場合のような多数蒸着源からの同時気化ではなく単一の熱物理蒸着源から長時間気化できることである。
「基板」という用語は、上に別の有機層が形成される１つかそれ以上の層を含むＯＬＥＤディスプレイの一部を示す。
図１を参照すると、熱物理蒸着源１００が例示されるが、そこでは複数の間隔の開いた通路１２０を画定するハウジング１１０が示され、間隔の開いた通路１２０は各々閉じた第１の端部１１２と開いた第２の端部１１４とを有する。間隔の開いた通路１２０は任意の形状及び寸法であり、有機材料の圧縮ペレット２１５（図２参照）が開いた第２の端部１１４を通じて挿入できるように製作する。
ハウジング１１０は、石英、アルミナホウケイ酸ガラスのような高温ガラス及びアルミナ、ジルコニア、窒化ボロン、またはマグネシアのようなセラミックスといった断熱材料から形成すればよい。断熱材料を使用する目的は、使用する圧縮ペレット２１５が１つより多い有機成分を有する場合ハウジング１１０の熱特性を管理することであり、その詳細は後で説明する。また、熱物理蒸着源１００を使用して主として単一の成分を含む圧縮ペレット２１４から有機層を蒸着する場合、ハウジング１１０は、ステンレス鋼、タンタル、タングステン、またはモリブデンといった熱伝導性材料を使用して製造してもよい。さらに、ハウジング１１０の温度は、温度源（図示せず）を制御すること、ハウジング１１０に液体または気体の流体を通す一体式冷却または加熱ライン（図示せず）を使用すること、または１つかそれ以上の加熱要素（図示せず）をハウジング１１０内に組み込むことを含む多様な異なる方法を使用して制御してもよい。
熱物理蒸着源１００はさらに、ハウジング１１０の上に配置したカバープレート１３０を含む。カバープレート１３０は第１の複数の開口１３４を画定し、各開口１３４はハウジング１１０の間隔の開いた通路１２０の１つに対応する。カバープレート１３０は、アルミナ、パイレックス（登録商標）のような高温ガラス、炭化ケイ素または窒化ケイ素といった電気絶縁材料から製造すればよい。
熱物理蒸着源１００はさらに電気ヒータ構造体１４０を含む。この実施形態では、電気ヒータ構造体１４０は、カバープレート１３０の上に配置した導電性ヒータプレート１４１を含む。電気ヒータ構造体１４０は図１に示すような単一のユニットでもよく、また加熱要素４４３（図４参照）の加熱アレイ４４２（図４参照）であってもよい。加熱要素４４３は直流電源１４８によって駆動する。ヒータプレート１４１は第２の複数の開口１４４を含み、第２の複数の開口１４４の各々１つはカバープレート１３０の第１の複数の開口１３４の各々１つに対応する。
直流電源１４８はヒータプレート１４１を通じて駆動電流を提供する。電流がヒータプレート１４１を通過すると、熱放射が発生し、圧縮ペレット２１５の上部部分に吸収されて、気化ゾーン２３５（図２参照）内の圧縮ペレット２１５の一部を気化させる。気化は、ヒータプレート１４１とハウジング１１０との間に配置した気化ゾーン２３５で行われる。ヒータプレート１４１は、金属または導電性合金といった導電性材料から製造すればよい。ヒータプレート１４１に含まれる導電性材料は、熱物理蒸着源１００の動作中気化した材料の凝結を防止するように選択する。
熱物理蒸着源１００はさらに、ヒータプレート１４１とアパーチャプレート１６０との間に配置した電気絶縁性スペーサ部材１５０を含む。電気絶縁性スペーサ部材１５０は、ヒータプレート１４１の第２の複数の開口１４４に対応する少なくとも１つの開口１５４を有する。電気絶縁性スペーサ部材１５０はアパーチャプレート１６０とヒータプレート１４１との間に配置し、ヒータプレート１４１を通過する電流からアパーチャプレート１６０を電気的に絶縁する。電気絶縁性スペーサ部材１５０は、セラミック、ガラス及びマイカといった電気絶縁性材料から製造すればよい。
混合ゾーン２５５（図２参照）はヒータプレート１４１とアパーチャプレート１６０との間に配置する。また、電気絶縁性スペーサ部材１５０は、スペーサ部材１５０の上で凝結する内部気化材料のための電位を除去するように選択した材料を含んでもよい。
アパーチャプレート１６０は、有機材料の蒸気がアパーチャプレート１６０を通過して基板２７０（図２参照）の上に蒸着できるようにする少なくとも１つのアパーチャ１６４を有する。アパーチャ１６４の形状と数は、蒸気流出の速度とパターンを制御し、基板２７０上の十分な蒸着厚さの均一性を促進するように選択する。アパーチャプレート１６０は、Ｗ、ＴａまたはＭｏのような高融点金属またはアルミナ、ジルコニア、マグネシアのようなセラミックス、または石英またはパイレックス（登録商標）のような高温ガラスを含んでもよい。
電源１４８がヒータプレート１４１を通じて電流を駆動すると、気化ゾーン２３５で十分な熱が発生し、圧縮ペレット２１５の一部を気化する。気化ゾーン２３５で発生した有機材料の蒸気は順次、カバープレート１３０の第１の複数の開口１３４、ヒータプレート１４１の第２の複数の開口１４４、電気絶縁性スペーサ部材１５０、及びアパーチャプレート１６０のアパーチャ１６４を通過する。さらに、気化した材料がカバープレート１３０、スペーサ部材１５０、またはアパーチャプレート１６０の上で凝結するのを防止する追加の加熱要素を、カバープレート１３０、スペーサ部材１５０、及びアパーチャプレート１６０の上、またはその近くに配置してもよい。
図２を参照すると、熱物理蒸着源２００の別の実施形態の断面図が示される。圧縮ペレット２１５はハウジング２１０の複数の間隔の開いた通路２２０内に配置するが、その詳細は前に説明した（図１参照）。間隔の開いた通路２２０は、開いた第１の端部２１２と開いた第２の端部２１４とを有する多数の形状を含んでもよく、間隔の開いた通路２２０は各々圧縮ペレット２１５を受け入れることができる。
間隔の開いた通路２２０は、圧縮ペレット２１５が間隔の開いた通路２２０の開いた第２の端部２１４を通じて挿入できるように形成する。この実施形態では、圧縮ペレット２１５の上部部分が気化ゾーン２３５内にあるように圧縮ペレット２１５を前進させる方法は複数のプッシュロッド２２５を含む。プッシュロッド２２５は間隔の開いた通路２２０の開いた第１の端部２１２に挿入可能であり、圧縮ペレット２１５の位置を調整して気化ゾーン２３５内での気化の際の材料の損失を補償するため間隔の開いた通路２２０内の圧縮ペレット２１５に係合する。気化ゾーン２３５はハウジング２１０と電気ヒータ構造体２４０との間の領域として画定する。
圧縮ペレット２１５を間隔の開いた通路２２０に挿入し、プッシュロッド２２５が圧縮ペレット２１５に係合するまでプッシュロッド２２５を間隔の開いた通路２２０の開いた第１の端部２１２に挿入する。圧縮ペレット２１５の気化の際、圧縮ペレット２１５の上部部分は気化ゾーン２３５内で気化する。プッシュロッド２２５は間隔の開いた通路２２０を通じて圧縮ペレット２１５を移動させ、ペレット２１５が完全に気化するまで圧縮ペレット２１５を気化ゾーン２３５に露出する。このため、プッシュロッド２２５は、プッシュロッドの位置を変更するため手動で調整可能な蝶ネジ組立体２２７に係合する。
樽形ネジ、各プッシュロッド２２５に接続され単一のネジによって駆動される共通ベース、全てのプッシュロッド２２５を同時に押す液圧または空圧ジャッキ、またはプッシュロッド２２５の移動を操作するコンピュータ制御システムを含む、プッシュロッド２２５を位置決めする代替実施形態を使用してもよい。
熱物理蒸着源２００はさらに、ハウジング２１０の上のカバープレート２３０を含む。カバープレート２３０は第１の複数の開口２３４を画定し、各開口２３４はハウジング２１０の間隔の開いた通路２２０の各々１つに対応する。カバープレート２３０は、アルミナ、パイレックス（登録商標）のような高温ガラス、炭化ケイ素または窒化ケイ素といった熱伝導性及び電気絶縁性材料から製造すればよい。
熱物理蒸着源２００はさらに電気ヒータ構造体２４０を含む。この実施形態では、電気ヒータ構造体２４０は、カバープレート２３０の上に配置した導電性ヒータプレート２４１を含む。ヒータプレート２４１は第２の複数の開口２４４を含み、第２の複数の開口２４４の各々１つはカバープレート２３０の第１の複数の開口２３４の各々１つに対応する。
直流電源１４８（図１参照）はヒータプレート２４１を通じて駆動電流を提供する。電流がヒータプレート２４１を通過すると、ヒータプレート２４１から熱放射が発生する。熱放射は圧縮ペレット２１５の上部部分に吸収され、圧縮ペレット２１５の気化を発生する。ヒータプレート２４１は、石英バルブ、ストリップタンタル、カートリッジヒータ、及び他の金属といった導電性材料を含んでもよい。ヒータプレート２４１の材料は、熱物理蒸着源２００の動作中気化した材料の凝結を防止するように選択してもよい。
熱物理蒸着源２００はさらに、ヒータプレート２４１の上に配置した電気絶縁性スペーサ部材２５０と、電気絶縁性スペーサ部材２５０の上に配置したアパーチャプレート２６０とを含む。電気絶縁性スペーサ部材２５０は、ヒータプレート２４１の第２の複数の開口２４４、カバープレート２３０の第１の複数の開口２３４及びハウジング２１０の間隔の開いた通路２２０に対応する少なくとも１つの開口２５４を有する。電気絶縁性スペーサ部材２５０はアパーチャプレート２６０とヒータプレート２４１との間に配置し、ヒータプレート２４１を通過する電流からアパーチャプレート２６０を電気的に絶縁する。電気絶縁性スペーサ部材２５０は、セラミック、ガラス及びマイカといった電気絶縁性材料から製造すればよい。
混合ゾーン２５５はヒータプレート２４１とアパーチャプレート２６０との間に配置する。電気絶縁性スペーサ部材２５０は、スペーサ部材２５０の上で凝結する内部気化材料のための電位を除去するように選択した材料を含んでもよい。
アパーチャプレート２６０は、有機材料の蒸気がアパーチャプレート２６０を通過して基板２７０に蒸着できるようにする少なくとも１つの開口２６４を有する。アパーチャ２６４の形状と数は、蒸気流出の速度とパターンを制御し、基板２７０上の十分な蒸着厚さの均一性を促進するように選択する。
この実施形態では、有機材料から製造した圧縮ペレット２１５が気化ゾーン２３５内で気化する。有機材料の蒸気は順次、カバープレート２３０の第１の複数の開口２３４、ヒータプレート２４１の第２の複数の開口２４４、電気絶縁性スペーサ部材２５０、及びアパーチャプレート２６０のアパーチャ２６４を通過する。アパーチャプレート２６０は、Ｗ、ＴａまたはＭｏのような高融点金属またはアルミナ、ジルコニア、マグネシアのようなセラミックス、または石英またはパイレックス（登録商標）のような高温ガラスを含んでもよい。アパーチャプレート２６０の材料は、圧縮ペレット２１５の気化の際気化した材料の凝結を防止するように選択してもよい。さらに、気化した材料がカバープレート２３０、スペーサ部材２５０、及びアパーチャプレート２６０の上で凝結するのを防止する追加の加熱要素を、カバープレート２３０、電気絶縁性スペーサ部材２５０、及びアパーチャプレート２６０の上、またはその近くに配置してもよい。
図３を参照すると、熱物理蒸着源３００の別の実施形態が例示されるが、そこでは圧縮ペレット３１５はハウジング３１０の複数の間隔の開いた通路３２０内に配置する。間隔の開いた通路３２０は多数の形状を含んでもよく、開いた第１の端部３１２と開いた第２の端部３２４とを有し圧縮ペレット３１５を受け入れることができる。
この実施形態では、間隔の開いた通路３２０は、断面積の大きな間隔の開いた通路３２１と断面積の小さな間隔の開いた通路３２２との両方を含み、異なる寸法と異なる組成の圧縮ペレット３１５を受け入れる。例えば、ホスト有機材料を含むペレットは断面積の大きな間隔の開いた通路３２１内に収容し、ドーパント有機材料を含むペレットは断面積の小さな間隔の開いた通路３２２内に収容して、多成分薄膜の蒸着をサポートしてもよい。こうしたホストとドーパントとの有機材料は気化の際混合し、間隔の開いた通路３２０の断面積と気化速度とによって制御された割合で基板上に蒸着される。
ハウジング３１０は、黒鉛、石英、タンタル、セラミックス、及び金属といった電気絶縁性または導電性材料から製造すればよい。さらに、ハウジング３１０の温度は、温度源（図示せず）を制御すること、ハウジング３１０に液体または気体の流体を通す一体式冷却または加熱ライン（図示せず）を使用すること、または１つかそれ以上の加熱要素（図示せず）をハウジング３１０内に組み込むことを含む多様な異なる方法を使用して制御してもよい。
間隔の開いた通路３２０は、圧縮ペレット３１５が間隔の開いた通路３２０の開いた第２の端部３１４に挿入できるように形成する。この実施形態では、圧縮ペレット３１５の上部部分が気化ゾーン３３５内にあるようにペレットを前進させる方法は複数のプッシュロッド３２５を含む。プッシュロッド３２５は間隔の開いた通路３２０の開いた第１の端部３１２に挿入可能であり、ペレット３１５の位置を調整して気化ゾーン３３５内での気化の際の材料の損失を補償するためペレット３１５に係合する。気化ゾーン３３５はハウジング３１０と電気ヒータ構造体３４０との間の領域として画定する。
圧縮ペレット３１５を間隔の開いた通路３２０に挿入し、プッシュロッド３２５が圧縮ペレット３１５に係合するまでプッシュロッド３２５を間隔の開いた通路３２０の開いた第１の端部３１２に挿入する。圧縮ペレット３１５の気化の際、ペレット３１５の上部部分は気化ゾーン３３５内で気化する。プッシュロッド３２５は間隔の開いた通路３２０を通じて圧縮ペレット３１５を移動させ、ペレット３１５が完全に気化するまで圧縮ペレット３１５を気化ゾーン３３５に露出する。このため、プッシュロッド３２５は、プッシュロッドの位置を変更するため手動で調整可能な蝶ネジ組立体３２７に係合してもよい。
樽形ネジ、各プッシュロッド３２５に接続され単一のネジによって駆動される共通ベース、全てのプッシュロッド３２５を同時に押す液圧または空圧ジャッキ、またはプッシュロッド３２５の移動を操作するコンピュータ制御システムを含む、プッシュロッド３２５を位置決めする代替実施形態を使用してもよい。
熱物理蒸着源３００はさらに、ハウジング３２０の上のカバープレート３３０を含む。カバープレート３３０は第１の複数の開口３３４を含み、第１の複数の開口３３４の各々１つはハウジング３１０の間隔の開いた通路３２０の各々１つに対応する。カバープレート３３０は、アルミナ、パイレックス（登録商標）のような高温ガラス、炭化ケイ素または窒化ケイ素といった熱伝導性及び電気絶縁性材料を含んでもよい。
熱物理蒸着源３００はさらに、電気ヒータ構造体３４０を含む。この実施形態では、電気ヒータ構造体３４０は、カバープレート３３０の上に配置した導電性ヒータプレート３４１を含む。ヒータプレート３４１は第２の複数の開口３４４を含み、第２の複数の開口３４４の各々１つはカバープレート３３０の第１の複数の開口３３４に対応する。
直流電源１４８（図１参照）はヒータプレート３４１を通じて駆動電流を提供する。電流がヒータプレート３４１を通過すると、ヒータプレート３４１から熱放射が発生する。熱放射は圧縮ペレット３１５の上部部分によって吸収され、圧縮ペレット３１５の気化が行われる。ヒータプレート３４１は、石英バルブ、スプリットタンタル、カートリッジヒータ、及び他の金属といった導電性材料を含んでもよい。ヒータプレート３４１の材料は、熱物理蒸着源３００の動作中気化した材料の凝結を防止するように選択してもよい。
熱物理蒸着源３００はさらに、ヒータプレート３４１の上に配置した電気絶縁性スペーサ部材３５０と、電気絶縁性スペーサ部材３５０の上に配置したアパーチャプレート３６０とを含む。電気絶縁性スペーサ部材３５０は、ヒータプレート３４１の第２の複数の開口３４４、カバープレート３３０の第１の複数の開口３３４、及びハウジング３１０の間隔の開いた通路３２０に対応する少なくとも１つの開口３５４を有する。電気絶縁性スペーサ部材３５０はアパーチャプレート３６０と電気ヒータ構造体３４０との間に配置し、ヒータプレート３４１を通過する電流からアパーチャプレート３６０を電気的に絶縁する。電気絶縁性スペーサ部材３５０はセラミック、ガラス及びマイカといった電気絶縁性材料から製造すればよい。
混合ゾーン３５５はヒータプレート３４１とアパーチャプレート３６０との間に配置する。また、電気絶縁性スペーサ部材３５０は、スペーサ部材３５０上で凝結する内部気化材料のための電位を除去するように選択した材料を含んでもよい。
アパーチャプレート３６０は、有機材料の蒸気がアパーチャプレート３６０を通過して基板２７０（図２参照）に蒸着できるようにする少なくとも１つのアパーチャ３６４を含む。アパーチャ３６４の形状と数は、蒸気流出の速度とパターンを制御し、基板２７０上の十分な蒸着厚さの均一性を促進するように選択する。
この実施形態では、有機材料から製造した圧縮ペレット３１５が気化ゾーン３３５内で気化する。有機材料の蒸気は順次、カバープレート３３０の第１の複数の開口３３４、ヒータプレート３４１の第２の複数の開口３４４、電気絶縁性スペーサ部材３５０、及びアパーチャプレート３６０のアパーチャ３６４を通過する。アパーチャプレート３６０は、Ｗ、ＴａまたはＭｏのような高融点金属またはアルミナ、ジルコニア、マグネシアのようなセラミックス、または石英またはパイレックス（登録商標）のような高温ガラスを含んでもよい。アパーチャプレート３６０の材料は、圧縮ペレット３１５の気化の際気化した材料の凝結を防止するように選択してもよい。さらに、気化した材料がカバープレート３３０、電気絶縁性スペーサ部材３５０、またはアパーチャプレート３６０の上で凝結するのを防止する追加の加熱要素を、カバープレート３３０、スペーサ部材３５０、及びアパーチャプレート３６０の上、またはその近くに配置してもよい。
図４を参照すると、熱物理蒸着源４００の別の実施形態が例示されるが、そこでは圧縮ペレット２１５（図２）はハウジング４１０の複数の間隔の開いた通路４２０内に配置する。間隔の開いた通路４２０は多数の形状及び寸法を含んでもよく、開いた第１の端部４１２と開いた第２の端部４１４とを有し圧縮ペレット２１５を受け入れることができる。ハウジング４１０は、石英、タンタル、セラミックス、及びガラスセラミックスといった断熱及び電気絶縁性材料を含んでもよい。
間隔の開いた通路４２０は、圧縮ペレット２１５が間隔の開いた通路４２０の開いた第２の端部４１４に挿入できるように形成する。この実施形態では、圧縮ペレット２１５の上部部分が気化ゾーン２３５内にあるように圧縮ペレット２１５を前進させる方法は前に説明したようなプッシュロッド２２５を含む。プッシュロッド２２５は間隔の開いた通路４２０の開いた第１の端部４１２に挿入可能であり、圧縮ペレット２１５の位置を調整して気化ゾーン２３５内での気化の際の材料の損失を補償するため間隔の開いた通路４２０内の圧縮ペレット２１５に係合する。気化ゾーン２３５はハウジング４１０と電気ヒータ構造体４４０との間の領域として画定する。
圧縮ペレット２１５を間隔の開いた通路４２０に挿入し、プッシュロッド２２５が圧縮ペレット２１５に係合するまでプッシュロッド２２５を間隔の開いた通路４２０の開いた第１の端部４１２に挿入する。圧縮ペレット２１５の気化の際、ペレット２１５の上部部分は気化ゾーン２３５内で気化する。プッシュロッド２２５は間隔の開いた通路４２０を通じて圧縮ペレット２１５を移動させ、ペレット２１５が完全に気化するまで圧縮ペレット２１５を気化ゾーン２３５に露出する。このため、プッシュロッド２２５は、プッシュロッドの位置を変更するため手動で調整可能な蝶ネジ組立体２２７に係合する。
樽形ネジ、全てのプッシュロッド２２５に接続され単一のネジによって駆動される共通ベース、全てのプッシュロッド２２５を同時に押す液圧または空圧ジャッキ、またはプッシュロッド２２５の移動を操作するコンピュータ制御システムを含む、プッシュロッド２２５を位置決めする代替実施形態を使用してもよい。
熱物理蒸着源４００はさらに、ハウジング４１０の上のカバープレート４３０を含む。カバープレート４３０は第１の複数の開口４３４を含み、第１の複数の開口４３４の各々１つはハウジング４１０の間隔の開いた通路４２０の各々１つに対応する。カバープレート４３０は、アルミナ、パイレックス（登録商標）のような高温ガラス、炭化ケイ素または窒化ケイ素といった熱伝導性及び電気絶縁性材料を含んでもよい。カバープレート４３０の材料は、圧縮ペレット２１５の気化の際カバープレート４３０の表面への気化した材料の凝結を防止するように選択してもよい。
熱物理蒸着源４００はさらに、電気ヒータ構造体４４０を含む。この実施形態では、電気ヒータ構造体４４０は、カバープレートの上に配置し、カバープレート４３０の第１の複数の開口４３４及びハウジング４１０の間隔の開いた通路４２０に対応する第２の複数の開口４４４を有するヒータプレート４４１を含む。電気ヒータ構造体４４０はさらに加熱アレイ４４２を含み、この加熱アレイ４４２は、ヒータプレート４４１の上の複数の加熱要素４４３を含み、この各加熱要素４４３がヒータプレート４４１の各開口に対応する。
直流電源１４８（図１参照）は加熱要素４４３を通じて駆動電流を提供する。電流が加熱要素４４３を通過すると、個々の加熱要素４４３に印加された電流に比例した熱放射が加熱要素４４３から発生する。熱放射は気化ゾーン内の圧縮ペレット２１５の一部に吸収され、圧縮ペレット２１５の気化が行われる。加熱アレイ４４２内の加熱要素４４３とヒータプレート４４１とは石英バルブ、ストリップタンタル、カートリッジヒータ、及び他の金属を含む。電気ヒータ構造体４４０の材料は、熱物理蒸着源４００の動作中気化した材料の凝結を防止するように選択してもよい。
個別制御される加熱要素４４３を使用する利点は、可変放射プロファイルを発生することによってヒータ構造体の温度勾配を制御し、その結果個々の圧縮ペレット２１５の気化の速度のより良好な制御が得られることを含む。図４の実施形態を図３の実施形態と組み合わせることによって、内部混合挙動の制御の改善と基板２７０上に蒸着する蒸気組成の制御の改善とによる制御の改善された蒸着を行ってもよい。
熱物理蒸着源４００はさらに、電気ヒータ構造体４４０の上に配置した電気絶縁性スペーサ部材４５０と、電気絶縁性スペーサ部材４５０の上に配置したアパーチャプレート４６０とを含む。電気絶縁性スペーサ部材４５０は、電気ヒータ構造体４４０の第２の複数の開口４４４、カバープレート４３０の第１の複数の開口４３４、及びハウジング４１０の間隔の開いた通路４２０に対応する少なくとも１つの開口４５４を有する。電気絶縁性スペーサ部材４５０はアパーチャプレート４６０と電気ヒータ構造体４４０との間に配置し、電気ヒータ構造体４４０を通過する電位と結果として生じる電流からアパーチャプレート４６０を電気的に絶縁する。電気絶縁性スペーサ部材４５０はセラミック、ガラス及びマイカといった電気絶縁性材料から製造すればよい。
混合ゾーン２５５はヒータプレート４４１とアパーチャプレート４６０との間に配置する。また、電気絶縁性スペーサ部材４５０は、スペーサ部材４５０の上で凝結する内部気化材料のための電位を除去するように選択した材料を含んでもよい。
アパーチャプレート４６０は、有機材料の蒸気がアパーチャプレート４６０を通過して基板２７０に蒸着できるようにする少なくとも１つのアパーチャ４６４を含む。アパーチャ４６４の形状と数は、蒸気流出の速度とパターンを制御し、基板２７０上の十分な蒸着厚さの均一性を促進するように選択する。
この実施形態では、有機材料から製造した圧縮ペレット２１５は気化ゾーン２３５内で気化する。有機材料の蒸気は順次、カバープレート４３０の第１の複数の開口４３４、ヒータプレート４４１の第２の複数の開口４４４、電気絶縁性スペーサ部材４５０、及びアパーチャプレート４６０のアパーチャ４６４を通過する。アパーチャプレート４６０は、Ｗ、ＴａまたはＭｏのような高融点金属またはアルミナ、ジルコニア、マグネシアのようなセラミックス、または石英またはパイレックス（登録商標）のような高温ガラスを含んでもよい。アパーチャプレート４６０の材料は、圧縮ペレット２１５の気化の際気化した材料の凝結を防止するように選択してもよい。さらに、蒸気材料がカバープレート４３０、スペーサ部材４５０、またはアパーチャプレート４６０の上で凝結するのを防止する追加の加熱要素を、カバープレート４３０、スペーサ部材４５０、及びアパーチャプレート４６０の上、またはその近くに配置してもよい。
本発明はいくつかの好適実施形態を特に参照して説明したが、本発明の精神と範囲の中で変更及び修正が可能であることが理解されるだろう。
１００ 熱物理蒸着源
１１０ ハウジング
１１２ 閉じた第１の端部
１１４ 開いた第２の端部
１２０ 間隔の開いた通路
１３０ カバープレート
１３４ 第１の複数の開口
１４０ 電気ヒータ構造体
１４１ ヒータプレート
１４４ 第２の複数の開口
１４８ 電源
１５０ 電気絶縁性スペーサ部材
１５４ 開口
１６０ アパーチャプレート
１６４ アパーチャ
２００ 熱物理蒸着源
２１０ ハウジング
２１２ 開いた第１の端部
２１４ 開いた第２の端部
２１５ 圧縮ペレット
２２０ 間隔の開いた通路
２２５ プッシュロッド
２２７ 蝶ネジ組立体
２３０ カバープレート
２３４ 第１の複数の開口
２３５ 気化ゾーン
２４０ 電気ヒータ組立体
２４１ ヒータプレート
２４４ 第２の複数の開口
２５０ 電気絶縁性スペーサ部材
２５４ 開口
２５５ 混合ゾーン
２６０ アパーチャプレート
２６４ アパーチャ
２７０ 基板
３００ 熱物理蒸着源
３１０ ハウジング
３１２ 開いた第１の端部
３１４ 開いた第２の端部
３１５ 圧縮ペレット
３２０ 間隔の開いた通路
３２１ 断面積の大きな間隔の開いた通路
３２２ 断面積の小さな間隔の開いた通路
３２５ プッシュロッド
３２７ 蝶ネジ組立体
３３０ カバープレート
３３４ 第１の複数の開口
３３５ 気化ゾーン
３４０ 電気ヒータ構造体
３４１ ヒータプレート
３４４ 第２の複数の開口
３５０ 電気絶縁性スペーサ部材
３５４ 開口
３５５ 混合ゾーン
３６０ アパーチャプレート
３６４ アパーチャ
４００ 熱物理蒸着源
４１０ ハウジング
４１２ 開いた第１の端部
４１４ 開いた第２の端部
４２０ 間隔の開いた通路
４３０ カバープレート
４３４ 第１の複数の開口
４４０ 電気ヒータ構造体
４４１ ヒータプレート
４４２ 加熱アレイ
４４３ 加熱要素
４４４ 第２の複数の開口
４５０ 電気絶縁性スペーサ部材
４５４ 開口
４６０ アパーチャプレート
４６４ アパーチャ
１１０ ハウジング
１１２ 閉じた第１の端部
１１４ 開いた第２の端部
１２０ 間隔の開いた通路
１３０ カバープレート
１３４ 第１の複数の開口
１４０ 電気ヒータ構造体
１４１ ヒータプレート
１４４ 第２の複数の開口
１４８ 電源
１５０ 電気絶縁性スペーサ部材
１５４ 開口
１６０ アパーチャプレート
１６４ アパーチャ
２００ 熱物理蒸着源
２１０ ハウジング
２１２ 開いた第１の端部
２１４ 開いた第２の端部
２１５ 圧縮ペレット
２２０ 間隔の開いた通路
２２５ プッシュロッド
２２７ 蝶ネジ組立体
２３０ カバープレート
２３４ 第１の複数の開口
２３５ 気化ゾーン
２４０ 電気ヒータ組立体
２４１ ヒータプレート
２４４ 第２の複数の開口
２５０ 電気絶縁性スペーサ部材
２５４ 開口
２５５ 混合ゾーン
２６０ アパーチャプレート
２６４ アパーチャ
２７０ 基板
３００ 熱物理蒸着源
３１０ ハウジング
３１２ 開いた第１の端部
３１４ 開いた第２の端部
３１５ 圧縮ペレット
３２０ 間隔の開いた通路
３２１ 断面積の大きな間隔の開いた通路
３２２ 断面積の小さな間隔の開いた通路
３２５ プッシュロッド
３２７ 蝶ネジ組立体
３３０ カバープレート
３３４ 第１の複数の開口
３３５ 気化ゾーン
３４０ 電気ヒータ構造体
３４１ ヒータプレート
３４４ 第２の複数の開口
３５０ 電気絶縁性スペーサ部材
３５４ 開口
３５５ 混合ゾーン
３６０ アパーチャプレート
３６４ アパーチャ
４００ 熱物理蒸着源
４１０ ハウジング
４１２ 開いた第１の端部
４１４ 開いた第２の端部
４２０ 間隔の開いた通路
４３０ カバープレート
４３４ 第１の複数の開口
４４０ 電気ヒータ構造体
４４１ ヒータプレート
４４２ 加熱アレイ
４４３ 加熱要素
４４４ 第２の複数の開口
４５０ 電気絶縁性スペーサ部材
４５４ 開口
４６０ アパーチャプレート
４６４ アパーチャ
Claims (9)
- ディスプレイを形成する際基板の表面に向かって有機材料を気化する熱物理蒸着源であって、
（ａ）各々有機材料を受け入れる複数の間隔の開いた通路を画定するハウジングと、
（ｂ）前記有機材料の位置を調整して気化の際の材料の損失を補償するため前記間隔の開いた通路内の前記有機材料に係合可能な手段と、
（ｃ）電気ヒータ構造体と、
（ｄ）前記有機材料を気化し、材料の蒸気流出物を前記基板上に堆積せしめるに十分な熱を発生するための電流を前記電気ヒータ構造体に印加する手段と
を備える熱物理蒸着源。 - 前記係合可能な手段がプッシュロッドと、該プッシュロッドと係合してこれを移動させるための手段とを含む、請求項１に記載の熱物理蒸着源。
- 前記係合可能な手段が、樽形ネジ、前記プッシュロッドに接続され単一のネジによって駆動される共通ベース、前記プッシュロッドに同時に係合する液圧または空圧ジャッキ、または前記プッシュロッドの移動を操作する自動またはコンピュータ制御システムをさらに含む、請求項２に記載の熱物理蒸着源。
- 前記有機材料が圧縮ペレットの形態にある、請求項１に記載の熱物理蒸着源。
- ディスプレイを形成する際基板の表面に向かって有機材料を気化する方法であって、
（ａ）各々有機材料を受け入れる複数の間隔の開いた通路を画定するハウジングを提供し、
（ｂ）前記有機材料の前記間隔の開いた通路内における位置を調整して気化の際の材料の損失を補償し、
（ｃ）電気ヒータ構造体を提供し、そして
（ｄ）前記有機材料を気化し、材料の蒸気流出物を前記基板上に堆積せしめるに十分な熱を発生するための電流を前記電気ヒータ構造体に印加する
ことを特徴とする方法。 - 前記調整工程がプッシュロッドを提供し、該プッシュロッドを係合して前記有機材料の位置を調整することを含む、請求項５に記載の方法。
- 前記有機材料が圧縮ペレットの形態にある、請求項５に記載の方法。
- ディスプレイを形成する際基板の表面に向かって有機材料を含むペレットを気化する熱物理蒸着源であって、
（ａ）各々有機材料の圧縮ペレットを受け入れる複数の間隔の開いた通路を画定するハウジングと、
（ｂ）前記ハウジングの前記間隔の開いた通路に対応する第１の複数の開口を備えた、前記ハウジングの上のカバープレートと、
（ｃ）前記カバープレートの上に配置した電気ヒータ構造体と、
（ｄ）前記電気ヒータ構造体の上に配置し少なくとも１つのアパーチャを有するアパーチャプレートと、
（ｅ）前記電気ヒータ構造体と係合する前記アパーチャプレートとの間に配置し、前記カバープレートの前記第１の複数の開口及び前記ハウジングの前記間隔の開いた通路に対応する少なくとも１つの開口を有する電気絶縁性スペーサ部材と、
（ｆ）前記ペレットを気化し、材料の蒸気流出が前記カバープレートの前記第１の複数の開口、前記ヒータ構造体、前記電気絶縁性スペーサ部材及び前記アパーチャプレートの前記アパーチャを通過して前記基板に向かうようにする十分な熱を発生するため電流を前記電気ヒータ構造体に印加する手段とを備える熱物理蒸着源。 - ディスプレイを形成する際基板の表面に向かって有機材料を含むペレットを気化する熱物理蒸着源であって、
（ａ）各々開いた第１の端部と開いた第２の端部とを有しペレットを受け入れることができる複数の間隔の開いた通路を画定するハウジングと、
（ｂ）前記ハウジングの前記間隔の開いた通路に対応する第１の複数の開口を備えた、前記ハウジングの上のカバープレートと、
（ｃ）前記カバープレートの上の電気ヒータ構造体と、
（ｄ）前記ハウジングと前記電気ヒータ構造体との間に画定された気化ゾーンと、
（ｅ）前記通路内のペレットに係合し前記ペレットを前記気化ゾーン内に移動させるため前記間隔の開いた通路の１つの前記開いた第１の端部に各々挿入可能なプッシュロッドと、
（ｆ）各ペレットの上部部分を前記気化ゾーン内に移動させるため、前記ペレットに係合する前記プッシュロッドを移動させる手段と、
（ｇ）少なくとも１つのアパーチャを有するアパーチャプレートと、
（ｈ）前記電気ヒータ構造体と係合する前記アパーチャプレートとの間に配置し、前記カバープレートの前記第１の複数の開口及び前記ハウジングの前記間隔の開いた通路に対応する少なくとも１つの開口を有する電気絶縁性スペーサ部材と、
（ｉ）前記ペレットを気化し、材料の蒸気流出が前記カバープレートの前記第１の複数の開口、前記電気ヒータ構造体、前記電気絶縁性スペーサ部材及び前記アパーチャプレートの前記アパーチャを通過して前記基板に向かうようにする十分な電流を前記電気ヒータ構造体に印加する手段とを備える熱物理蒸着源。
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