[发明专利]有机薄膜形成装置及有机薄膜形成方法和利用其的有机薄膜元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机薄膜形成装置及有机薄膜形成方法和利用其的有机薄膜元件的制造方法，更详细地涉及一种有机薄膜形成装置及有机薄膜形成方法和利用其的有机薄膜元件的制造方法，其利用喷涂(spray)方式及高温气体喷射方式能够在柔性基板或具有三维曲线的基板形成具有均等厚度的有机薄膜，并且能够提升有机薄膜的表面粗糙度的精密度。

背景技术

通常，OLED(有机发光二极管：Organic Light Emitting Diodes)具有低功耗、响应速度快、视角广等优点。所述的OLED基本结构简单且容易制造，因此用于厚度为1nm以下的超薄型、超轻型显示器装置，更进一步，取代玻璃基板制造至如塑料一样的柔软的基板上，从而还用于更薄、更轻、不易碎的柔性显示器(flexible display)。

所述的OLED由阳极(anode)电极、空穴输送层、有机发光层、电子输送层、电子注入层及阴极(cathode)等的多层有机薄膜形成。

并且，有机太阳能电池由阳极(anode)电极、空穴输送层、光活性层、电子输送层、电子注入层及阴极(cathode)等的多层有机薄膜形成。

对于用于形成具有所述结构的OLED及有机太阳能电池，用于形成空穴输送层、有机发光层(光活性层)、电子注入层及电子输送层等的有机薄膜的方法，目前周知的方法为真空蒸镀法。

通过所述的喷溅涂覆法(sputtering)或真空蒸镀工艺制造有机薄膜的情况，真空室(chamber)是必要的，因此具有以下问题：制造工艺复杂且费用非常高昂，难以大量生产且不适于制造柔性(flexible)OLED，其利用范围不够广泛。

对于电子注入层的情况，对由LiF、CsF、NaF、Cs2CO3制作成的1nm左右的超有机薄膜进行蒸镀来形成，或者将由Ca、Li、Ba、Cs、Mg等制作成的20nm左右的层利用为电子注入层，但是所述的层在进行阴极的附加性蒸镀时也极其弱于外部空气中的氧气和水分等，从而存在以下大的问题：元件的寿命缩短，并且所述材料在进行工艺时不易处理(handling)。

此外，作为最近最常使用的作为电子注入层/阴极结构的如LiF/Al一样的结构中，对于超有机薄膜电子注入层的情况，利用0.5～2nm的有机薄膜，因此层叠有超有机薄膜电子注入层的下部层的涂布(coating)膜的表面状态非常重要。

因此，通过如卷对卷(roll-to-roll)印刷、喷墨(ink jet)印刷、丝网(screen)印刷、喷涂(spray coating)、浸涂(dip coating)一样的溶液工艺不易具有充分的涂布性能，所以很难将超有机薄膜电子注入层适用于溶液工艺。

为了解决所述的问题，目前，正积极开发利用喷涂方式的有机薄膜形成装置，所述装置通过喷涂方式将溶液喷射于基板，从而形成有机薄膜。

利用现有的喷涂方式的制造有机薄膜晶体管(transistor)的方法如登记专利公报10-1172187(2012年8月27日)所公示，包括：准备基板的步骤；制造溶液的步骤，所述溶液将涂覆于所述基板；使形成图案的荫罩(shadow mask)处于所述基板上的步骤；通过喷涂装置将所述制造的溶液涂覆于荫罩(shadow mask)的步骤；结束所述涂覆步骤后进行热处理使残留溶剂蒸发的步骤。

像这样，现有利用喷涂方式的制造有机薄膜晶体管的方法，其利用喷涂方式因此能够形成均等的有机薄膜，但是将溶液涂覆于基板后，通过额外的高温热处理使包含于溶液的溶剂蒸发，因此需要额外的热处理装置及进行热处理工艺，由此制造工艺变复杂且增加制造费用。

此外，现有技术中为了控制溶剂的挥发速度，在基板上涂布了溶液的状态下，进行高温热处理，因此高温可能致使基板或者薄膜(溶质)产生热损伤，并且在基板和薄膜之间的热膨胀系数差异大的情况下，所涂覆的薄膜可能从基板剥离。此外，基板的温度升高，从而溶剂快速蒸发，则薄膜内产生封闭气孔，因此存在以下问题：气孔内的溶剂不能充分挥发或者溶剂快速蒸发的同时有机薄膜的表面粗糙度(roughness)增大。

另外，在现有的喷涂方式中，通过喷射的液滴所包含的溶剂，从而使得已经层叠于基板的薄膜得以溶解，因此存在以下问题：厚度的均等性降低且表面粗糙度增大。

发明内容