有機小分子一半導體發光顯示器連續生產設備的製作方法
2023-09-19 01:39:25 1
專利名稱：有機小分子一半導體發光顯示器連續生產設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種有機小分子-半導體發光顯示器連續生產設備，屬於有機發光材料生產設備技術領域。
有機小分子電致發光材料，具有電光轉換效率高、自發光、亮度高，可實現薄膜全彩發光，可製成薄膜全彩發光器件。具有關機構測算，用有機小分子電致發光材料製成的薄膜全彩發光顯示器的成本，只有彩色液晶顯示器成本的1/3～2/3，且高亮全彩自發光，可製造在柔性薄膜襯底上，因此，比用背光的彩色液晶顯示器有更好的視角和對比度、更省電、更輕薄、更耐用，可取代CRT(陰極射線管)和LCD(液晶)顯示器(LCD製造工藝很複雜，成本很昂貴且不易擴大規模，如向更大基板升級，一次花費便超過5億美元，OLED製造工藝較為簡單，層次比較少，容易擴大規模)，市場前景十分看好，市場容量不可限量。據Stanford公司預測，2001年OLED全球市場規模為8400萬美元，至2007年將增加到16億美元，年均增長63％。2000年共賣出92.5萬個OLED顯示器，2001年賣出320萬個，至2007年將增長60倍，達到1.95億個。如果OLED顯示器製造技術能跟上市場需求，OLED器件能象LCD一樣實現全彩，有源矩陣及大尺寸屏，那OLED製造商就可望獲得好多年的興隆生意。為了奪取這塊市場，目前，世界上不少著名大學、研究機構和公司都在努力研究這種顯示器的製造工藝，都想在研究出製造工藝後以專利權的方式佔領和控制市場，研究開發競爭十分激烈。國內不少著名大學、科研機構和公司在各級政府的大力支持下，也在努力研究這種顯示器的製造工藝，其研究水平達到了國際水準。
雖說有不少公司做出了各種規格的OLED顯示器樣品，但離真正實用還有相當距離，這是因為有很多低成本的大規模OLED顯示器製造工藝技術還沒有解決。
眾所周知，顯示器顯示圖象是靠象素矩陣來實現的，這些象素矩陣是有源矩陣或無源矩陣，在製造OLED顯示器方面，目前國內外所有OLED研究機構和製造商都是採用掩模板技術、等離子刻蝕技術、雷射刻蝕技術或離子注入技術來製造象素矩陣的。目前OLED-LED(發光二極體)顯示器製造設備存在的技術問題是一、由於製造過程是在超高真空條件下進行，使用掩膜板，使基片的傳輸和對準過於複雜，從而導致了對生產過程控制的複雜化，無法連續生產且生產大面積顯示器很困難。
二、在超高真空條件下，掩膜板的傳輸和對正非常困難，且需不斷更換。
三、由於要求鍍膜材料透過掩膜板，掩膜板必須做到很薄，因而，難以製造成大面積窄線條陣列或小孔矩陣掩膜板。
四、由於鍍膜材料的粘結，掩膜板需要不斷更新與清洗，掩膜板的更新與清洗都很麻煩。
五、由於掩膜板的阻擋，鍍膜材料的利用率低，且膜層的附著力差，膜層的均勻性差，產品質量穩定性差，發光壽命短。
六、需要周期性停機加裝鍍膜材料且停機周期短。
七、生產效率低，生產工藝穩定性差，生產成本高昂，難以實現大規模生產。
八、雖說等離子刻蝕技術、雷射刻蝕技術或離子注入技術在一定程度上可以克服掩膜板技術的很多缺點，但是這些技術目前也存在著效率低和鍍膜材料的利用率低的缺點。雷射刻蝕技術配合離子注入技術也是OLED-LED顯示器生產發展的方向。
本實用新型針對上述存在的技術問題而提供一種有機小分子-半導體發光顯示器連續生產設備，該設備的主要核心是把前述生產中使用的敞口式束源爐改變了結構，在原來的敞口式束源爐上增加了帶有可以是任意形狀的小噴嘴(孔)的蓋，或直接把爐體和帶有可以是任意形狀的小噴嘴(孔)的蓋製成一體，或加大爐體尺寸，製成單爐腔或多爐腔和帶有單排或多排可以是任意形狀的小噴嘴(孔)的蓋的小噴嘴(孔)型蒸發爐；或是單爐腔或多爐腔和帶有單排或多排可以是任意形狀的小噴嘴(孔)的蓋製成一體的小噴嘴(孔)型蒸發爐。小噴嘴(孔)型蒸發爐可以任意排列使用。由於使用了小噴嘴(孔)型蒸發爐，因此徹底拋棄了掩模板，從而也徹底解決了使用掩模板給OLED/LED顯示器生產設備和製造工藝所帶來的諸多問題，徹底解決了困擾多年的生產OLED-LED顯示器(包括製造工藝類似的其它半導體器件)的工藝問題，是OLED-LED顯示器製造工藝技術的一次革命性的飛躍，使得OLED-LED顯示器的生產能夠實現高效率、大規模、低成本。
本實用新型的技術方案如下它包括用於OLED-LED顯示器的製造工藝過程中的小噴嘴型蒸發爐以及使用小噴嘴型蒸發爐的OLED-LED顯示器的生產設備。
所述的小噴嘴型蒸發爐可以是由任意容積、形狀、數量、排列方式的爐腔與帶有任意形狀、數量和排列方式的小噴嘴的蓋組合而成的爐體，也可以是由任意容積、形狀、數量、排列方式的爐腔與帶有任意形狀、數量和排列方式的小噴嘴組成的整體爐體；每個噴嘴的截面積小於2平方毫米(截面積是指與噴嘴軸線垂直的截面積)。
所述的使用小噴嘴型蒸發爐的OLED-LED顯示器的生產設備最基本核心構成包括有機沉積室和金屬沉積室。有機沉積室的前端和金屬沉積室的後端必須連有閘閥、或者是門、或者是其它真空室。有機沉積室和金屬沉積室可以直接相連，也可以通過閘閥或者是其它真空室相連；可以有多個有機沉積室直接相連，也可以通過閘閥或者是其它真空室相連；可以有多個金屬沉積室直接相連，也可以通過閘閥或者是其它真空室相連；每個有機沉積室和金屬沉積室都可以直接或者是通過閘閥或者是其它真空室掛接各自的有機發光材料庫和金屬材料庫；有機沉積室的前端和預處理室可以直接相連，也可以通過閘閥或者是其它真空室相連；金屬沉積室的後端和封裝室可以直接相連，也可以通過閘閥或者是其它真空室相連；封裝室可以直接或者是通過閘閥或者是其它真空室掛接封裝材料庫；有機發光材料庫、金屬材料庫和封裝材料庫的可以有和大氣連通或隔離用的門或閘閥；預處理室的前端可以是門或閘閥，也可以是通過閘閥或者是其它真空室與進樣室相連；封裝室的後端可以是門或閘閥，也可以是通過閘閥或者是其它真空室與出樣室相連；進樣室的前端和出樣室的後端有和大氣連通或隔離用的門或閘閥；在有機沉積室或預處理室的前級可以設置雷射刻蝕室，在有機沉積室和金屬沉積室中間可以設置雷射刻蝕和離子注入室，在金屬沉積室後級可以設置雷射刻蝕室；所述的每個室或庫都要有與之相應的真空獲得裝備以及與相應的真空獲得裝備相連接的各種閥門；所述的每個室或庫都要有與之相應的進行真空狀態轉換的各種閥門；有機沉積室和金屬沉積室中的小噴嘴型蒸發爐的加熱器設有溫度控制，小噴嘴型蒸發爐的上方設有擋板；如果是進行片狀基片生產，則各真空室中都要有供基片傳輸臺行走的導軌；金屬沉積室以前的各真空室中的導軌上方可以設有溫度控制的加熱器；如果是進行柔性連續薄基片生產；則不能有預處理室，其它真空室中要有供基片行走的放卷、收卷、導向、張緊、夾緊和冷卻輥。膜厚、溫度、真空度的監測與控制，基片傳輸臺行走的監測與控制，各種閥門和各種真空獲得裝備的監測與控制均由計算機進行。
本實用新型的優勢在於鍍膜材料容量大，鍍膜材料利用率高；基片傳輸容易，製造工藝過程及控制簡單；可不停機加裝材料，工藝穩定性好，生產效率高，成本低；適合大批量、使用大尺寸片狀基片或連續柔性基片的OLED-LED顯示器的生產。
雖說使用小噴嘴(孔)型蒸發爐的OLED-LED顯示器(包括類似的其它半導體)生產設備生產極細線條陣列或極小點陣列的極高級的OLED/LED顯示器時很困難(比如說0.1MM的線寬)，但是從滿足人們的視覺需求和經濟/效用比的角度出發，這種方法的市場前景還是很誘人的。
圖1為本實用新型結構示意圖。
圖2為圖1的A-A視圖。
圖3為圖2的局部放大圖。
圖4-圖9為各種小噴嘴蒸發爐結構示意圖。
圖10為圖4的F-F剖面圖。
圖11為圖5的B-B剖面圖。
圖12為圖6的A向視圖。
圖13為圖7的B向視圖。
圖14為圖9的C向視圖。
圖中1.噴嘴，2.爐蓋，3.爐腔，4.爐體，5.軸線，6.有機沉積室，7.金屬沉積室，8.閘閥，9.有機發光材料庫，10.金屬材料庫，11.封裝室，12.封裝材料，13.進樣室，14.出樣室，15.擋板，16.基片，17.基片傳輸臺，18.導軌，19.離子轟擊臺，20.插板閥，21.分子泵機組，22.過渡室，23.加熱器，24.小噴嘴(孔)型蒸發爐，25.維修口，26.預處理室。
如圖4-7所示，小噴嘴(孔)型蒸發爐(蒸發爐，也可稱為束源爐或坩鍋)可以是由任意容積、形狀、數量、排列方式的爐腔與帶有任意形狀、數量和排列方式的小噴嘴的蓋組合而成的爐體。如圖8-9所示，小噴嘴型蒸發爐也可以是由任意容積、形狀、數量、排列方式的爐腔與帶有任意形狀、數量和排列方式的小噴嘴組成的整體爐體。每個噴嘴的截面積小於2平方毫米(截面積是指與噴嘴軸線垂直的截面積)。
如圖1-3所示，所述的使用小噴嘴(孔)型蒸發爐24的OLED-LED顯示器的生產設備最基本核心構成包括有機沉積室6和金屬沉積室7。有機沉積室6的前端和金屬沉積室7的後端必須連有閘閥8、或者是門、或者是其它真空室。根據具體使用要求，有機沉積室6和金屬沉積室7可以直接相連，也可以通過閘閥8或者是其它真空室相連；為了提高生產效率和產品質量的穩定性，可以有多個有機沉積室直接相連，也可以通過閘閥8或者是其它真空室相連；可以有多個金屬沉積室直接相連，也可以通過閘閥或者是其它真空室相連；每個有機沉積室6和金屬沉積室7都可以直接或者是通過閘閥8或者是其它真空室掛接各自的有機發光材料庫9和金屬材料庫；有機沉積室6的前端和預處理室可以直接相連，也可以通過閘閥或者是其它真空室相連；金屬沉積室6的後端和封裝室11可以直接相連，也可以通過閘閥或者是其它真空室相連；封裝室11可以直接或者是通過閘閥或者是其它真空室掛接封裝材料庫12；有機發光材料庫9、金屬材料庫10和封裝材料庫12可以設置與大氣連通或隔離用的門或閘閥；預處理室26的前端可以是門或閘閥，也可以是通過閘閥或者是其它真空室與進樣室13相連；封裝室11的後端可以是門或閘閥，也可以是通過閘閥或者是其它真空室與出樣室14相連；進樣室13的前端和出樣室14的後端設置與大氣連通或隔離用的門或閘閥；在有機沉積室6或預處理室26的前級可以設置雷射刻蝕室，在有機沉積室6和金屬沉積室7中間可以設置雷射刻蝕和離子注入室，在金屬沉積室後級可以設置雷射刻蝕室；所述的每個室或庫都要有與之相應的真空獲得裝備以及與相應的真空獲得裝備相連接的各種閥門；所述的每個室或庫都要有與之相應的進行真空狀態轉換的各種閥門；有機沉積室6和金屬沉積室7中的小噴嘴型蒸發爐的加熱器必須有精密溫度控制，小噴嘴型蒸發爐的上方必須有擋板；如果是進行片狀基片生產，則各真空室中都要有供基片傳輸臺(也叫基片傳輸小車)行走的導軌；金屬沉積室以前的各真空室中的導軌上方可以設有精密溫度控制的加熱器15；如果是進行柔性連續薄基片生產，則不能有預處理室26，其它真空室中要有供基片16行走的放卷、收卷、導向、張緊、夾緊和冷卻輥。膜厚、溫度、真空度的監測與控制，基片傳輸臺17行走的監測與控制，各種閥門和各種真空獲得裝備的監測與控制均由計算機進行。該設備實現OLED顯示器生產的工藝平臺，通過它可以蒸發各種有機/無機和金屬材料，使之沉積到各種基片上。
權利要求1.有機小分子-半導體發光顯示器連續生產設備，其特徵在於它包括用於OLED-LED顯示器的製造的小噴嘴型蒸發爐以及使用小噴嘴型蒸發爐的OLED-LED顯示器的生產設備；所述的小噴嘴型蒸發爐可以是由任意容積、形狀、數量、排列方式的爐腔與帶有任意形狀、數量和排列方式的小噴嘴的蓋組合而成的爐體也可以是由任意容積、形狀、數量、排列方式的爐腔與帶有任意形狀、數量和排列方式的小噴嘴組成的整體爐體；所述的使用小噴嘴型蒸發爐的OLED-LED顯示器的生產設備包括有機沉積室和金屬沉積室；有機沉積室的前端和金屬沉積室的後端必須連有閘閥、或者是門、或者是其它真空室；有機沉積室和金屬沉積室可以直接相連，也可以通過閘閥或者是其它真空室相連；可以有多個有機沉積室直接相連，也可以通過閘閥或者是其它真空室相連；可以有多個金屬沉積室直接相連，也可以通過閘閥或者是其它真空室相連；每個有機沉積室和金屬沉積室都可以直接或者是通過閘閥或者是其它真空室掛接各自的有機發光材料庫和金屬材料庫。
2.根據權利要求1所述的有機小分子-半導體發光顯示器連續生產設備，其特徵在於所述的小噴嘴型蒸發爐每個噴嘴的截面積小於2平方毫米。
3.根據權利要求1所述的有機小分子-半導體發光顯示器連續生產設備，其特徵在於所述的有機沉積室的前端和預處理室可以直接相連，也可以通過閘閥或者是其它真空室相連；金屬沉積室的後端和封裝室可以直接相連，也可以通過閘閥或者是其它真空室相連。
4.根據權利要求1所述的有機小分子-半導體發光顯示器連續生產設備，其特徵在於所述的封裝室可以直接或者是通過閘閥或者是其它真空室掛接封裝材料庫；有機發光材料庫、金屬材料庫和封裝材料庫的可以有和大氣連通或隔離用的門或閘閥；預處理室的前端可以是門或閘閥，也可以是通過閘閥或者是其它真空室與進樣室相連；封裝室的後端可以是門或閘閥，也可以是通過閘閥或者是其它真空室與出樣室相連；進樣室的前端和出樣室的後端有和大氣連通或隔離用的門或閘閥。
5.根據權利要求1所述的有機小分子-半導體發光顯示器連續生產設備，其特徵在於所述的有機沉積室或預處理室的前級可以設置雷射刻蝕室，在有機沉積室和金屬沉積室中間可以設置雷射刻蝕和離子注入室，在金屬沉積室後級可以設置雷射刻蝕室；
6.根據權利要求1所述的有機小分子-半導體發光顯示器連續生產設備，其特徵在於所述的每個室或庫都要有與之相應的真空獲得裝備以及與相應的真空獲得裝備相連接的各種閥門所述的每個室或庫都要有與之相應的進行真空狀態轉換的各種閥門。
7.根據權利要求1所述的有機小分子-半導體發光顯示器連續生產設備，其特徵在於所述的有機沉積室和金屬沉積室中的小噴嘴型蒸發爐的加熱器設有溫度控制，小噴嘴型蒸發爐的上方設有擋板；如果是進行片狀基片生產，則各真空室中都要有供基片傳輸臺行走的導軌；金屬沉積室以前的各真空室中的導軌上方可以設有溫度控制的加熱器；如果是進行柔性連續薄基片生產，則不能有預處理室，其它真空室中要有供基片行走的放卷、收卷、導向、張緊、夾緊和冷卻輥；膜厚、溫度、真空度的監測與控制，基片傳輸臺行走的監測與控制，各種閥門和各種真空獲得裝備的監測與控制均由計算機進行。
專利摘要一種有機小分子－半導體發光顯示器連續生產設備，它包括小噴嘴型蒸發爐以及使用小噴嘴型蒸發爐的OLED－LED顯示器的生產設備。它在原來的敞口式束源爐上增加了帶有小噴嘴的蓋，或直接把爐體和帶有小噴嘴的蓋製成一體，或加大爐體尺寸，製成單爐腔或多爐腔和帶有單排或多排小噴嘴的蓋的小噴嘴型蒸發爐；或是單爐腔或多爐腔和帶有單排或多排小噴嘴的蓋製成一體的小噴嘴型蒸發爐。由於使用了小噴嘴型蒸發爐，因此徹底拋棄了掩模板，從而也徹底解決了使用掩模板給OLED－LED顯示器生產設備和製造工藝所帶來的諸多問題，是OLED－LED顯示器製造工藝技術的一次革命性的飛躍，使得OLED－LED顯示器的生產能夠實現高效率、大規模、低成本。
文檔編號H01L27/15GK2562373SQ0221181
公開日2003年7月23日 申請日期2002年5月20日 優先權日2002年5月20日
發明者張西庚 申請人:瀋陽聚智電子科技有限公司