純化管和使用該純化管的材料純化裝置的製作方法
2023-04-27 02:40:21 3
專利名稱：純化管和使用該純化管的材料純化裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種純化管，特別是指一種用於材料純化裝置的改良結構的純化管，本發明還涉及使用該純化管的材料純化裝置。
背景技術：
在現今眾多影像顯示技術中，有機發光二極體(Organic Light EmittedDiode，以下簡稱OLED)顯示器所具有的高亮度、高反應速度、直流低電壓驅動、重量輕、無視角差且不需背光源等諸多優點，使其越來越受到人們的重視，成為下一世代顯示器面板的發展重點。
其發光原理，主要是分別由陰極與陽極注入電子(Electron)與電洞(Hole)，當電子與電洞在發光材料層相遇，會產生再結合(Recombination)現象而釋放出能量，以致激發發光材料層的材料分子成為不穩定的激發態，此時材料分子會以光的形式釋放出能量，以從激發態回復到穩定的基態，故在OLED組件構造中，發光材料層是非常重要的一環。若在發光材料層中摻雜有不純物(如溶劑、水氣等等)，將直接影響到OLED組件壽命、發光效率等重要產品特性。
故在現今OLED工藝中，多會利用材料純化裝置，對有機發光材料進行純化。純化方式為利用加熱爐內不同區段的溫度差異，使得汽化或是升華的材料以及不純物在純化管中不同的位置凝結或固化，藉此獲得純度更高的有機發光材料，以確保後續真空蒸鍍成膜作業時，能獲得更佳的品質。
請參閱圖1，其為現有的有機發光材料純化裝置的剖面圖，此純化裝置包括一加熱爐2、一升華管3、一真空泵4。
加熱爐2裝置有複數個溫度控制組件21，使爐內不同位置可調整為不同的設定溫度，而可在加熱爐2內形成純化作業所需的溫度梯度T。
升華管3一般為玻璃管，設置在加熱爐2內，並具有入口端31及出口端32，一般而言，以出口端32與真空泵4直接套接連通較為普遍。
進行純化作業時，將欲純化的有機發光材料1置放於升華管3的入口端31處，且依有機發光材料1材料性質的不同，調整加熱爐2內的溫度，使加熱爐2內所形成溫度梯度T最高溫度超過有機發光材料1的升華溫度。
一般而言，加熱爐2所形成的溫度梯度T內以升華管的入口端31處為最高溫度，向升華管的出口端32方向遞減，並且控制加熱爐2內溫度梯度T，以使爐內升華管3中部分區域溫度，低於有機發光材料1的凝結溫度，並在純化作業開始後，以真空泵4持續將升華管3內的氣體抽離。
當位於升華管入口端31的有機發光材料1，受到加熱爐2內溫度影響，會由固態直接轉化為汽態(即為升華)，而此氣體主要為汽態的高純度有機發光材料11，並摻雜部分汽態的不純物10所混合而成。
由於真空泵4的持續抽取，以及升華管3內溫度梯度T所造成的熱擴散效應，使得有機發光材料1升華後的氣體，形成質量流(Mass flow)，持續向升華管的出口端32處移動。
請參閱圖2A及圖2B，其為在現有技術升華管中材料純化過程示意圖。在純化過程中，藉由加熱爐2內溫度梯度T的控制，使升華管3內的質量流隨著升華管3內溫度變化，逐漸在升華管3內各區段間冷卻，其中，所希望獲得的高純度有機發光材料11，將藉由加熱爐2內溫度梯度T的控制，使質量流在升華管區段B的溫度低於有機發光材料11的凝結溫度，使其在升華管中區段B內凝結。
而不純物10主要以幾種方式被分離出部分未升華成汽態的不純物將殘留在管內入口端31處，而升華為汽態摻雜於質量流中的不純物10，則藉由加熱爐2溫度的控制，使質量流溫度在區段C中低於不純物10的凝結溫度，進而使不純物10在升華管3內的區段C凝結。
藉由以上操作，在純化完成後，可在升華管的區段B中，獲得更高純度的材料。然而，因所進行純化的有機發光材料的不同，將在管內產生不同的凝結方式。
如圖2A所示，高純度有機發光材料11可能會在升華管3的區段B中，由汽態直接凝結為固態，而結晶在升華管3的管壁表面。此外，亦可能如圖2B所示，高純度有機發光材料11在升華管3的區段B中，由汽態冷卻為液態，而沉積在升華管3的下方區域，再逐漸冷卻為固態。
請參閱圖3，在此特別說明的是，升華管3為複數個純化管33組合而成的管體，其中每一純化管33皆為一中空圓管；升華管3利用每一純化管33緊密相抵，或將純化管33入口端331及出口端332表面經適當磨砂處理後，在將純化管33彼此套接而組成升華管3。如圖3所示，即為一經由磨砂處理後的純化管33示意圖。
所以在純化完成後，升華管的複數個純化管33可各自拆卸分離，再將凝結在純化管33內的高純度有機發光材料11取出，而達到材料純化目的。
請再次參閱圖2B，當高純度有機發光材料11以液態沉積在升華管3下方區域時，將在純化作業中，造成極大的問題因每一純化管33皆為一中空圓管，在純化作業過程中，隨著液態沉積量的增加，升華管3內分布在不同純化管33之間的高純度有機發光材料11，會在純化管33之間產生流動擴散，而與不純物10再次混合，以致無法獲得高純度的材料。
而現有技術中為了避免產生材料再次混合的問題，藉由降低加熱爐2在升華管的入口端31的溫度，或是減少有機發光材料1置入量，使純化作業過程中的升華量減少，以致沉積量的減少，而減少流動發生的機會。但是，這些措施都會大幅降低有機發光材料1的純化效率。
如何藉由改良純化管的結構，而能有效地進行純化作業並能同時獲得高純度的有機發光材料，為本領域技術人員所致力的方向。
發明內容
本發明的目的在於提供一純化管，材料在該純化管中進行純化之後，可將純化後的材料分隔，使材料不致發生混合情形，而獲得高純度的材料。
為達到以上目的，本發明提供一純化管，其特徵在於，該純化管包括收集腔，具有一第一截面積；入口端，位於該收集腔的一側，具有一第二截面積；以及出口端，位於該收集腔的另一側，具有一第三截面積；其中該第二截面積與該第三截面積皆小於該第一截面積，且該入口端及該出口端的下緣皆高於該收集腔的底部。
本發明還提供一種使用該純化管的材料純化裝置，其中包括加熱爐，具有複數個溫度控制組件；升華管，設置於該加熱爐內部，為複數個純化管所組成，其中每一純化管均具有上述純化管的特徵。
本發明所提供的純化管可在進行大量純化作業之後，將純化後的材料分隔，使材料不致發生混合情形，而達到獲得高純度的材料的效果。
本發明中，將純化管內升華後材料氣體的主要凝結區定義為收集腔；將純化管內升華後的材料氣體進入收集腔處定義為入口端；將純化管內升華後的材料氣體離開收集腔處定義為出口端。
每一純化管皆具有一入口端、一出口端以及一收集腔，入口端位於收集腔的一側，出口端位於收集腔的另一側；且每一純化管的入口端皆連接於其相鄰純化管的出口端。
上述純化管，其入口端及出口端具有相同的中心軸，並且該中心軸皆高於該收集腔的中心軸；其中第二截面積等於第三截面積；該入口端和出口端可分布各自為一開孔，也可為表面經過磨砂處理的連接頭，其中入口端優選為突出於收集腔外的連接頭或向收集腔內凹入的連接頭，同樣地，出口端亦可做與入口端相對應的設計；目的是為了將單獨的純化管彼此套接而組成升華管，該升華管的純化管可各自拆卸分離。
本發明的純化管外形雖可依需要進行變更，但考慮其在加熱爐內受熱的均勻度，該純化管優選為一圓形管狀體。
本發明中，收集腔具有第一截面積；入口端具有第二截面積；出口端具有第三截面積。
收集腔的第一截面積。使得出口端與入口端的下緣高於收集腔的底部，產生一落差高度，藉此落差高度分隔相鄰純化管的收集腔，使純化後的材料不會在純化管間流動。
在此值得特別注意的是，為了要增加收集腔內材料的可蓄積量，更可將純化管的出口端及入口端設置位置提高，使兩者之中心軸皆位於該收集腔的中心軸上方，偏移於收集腔的中心軸一適當距離，而使落差高度增加，以增加收集腔內材料蓄積量。在本發明的優選實施例中，入口端與出口端位於純化管的上緣。
在本發明的不同實施例中，入口端可依連接上的需求，設計為一開孔，或為一表面經過磨砂處理的連接頭；若為連結頭的設計，更可為一突出於收集腔外的連接頭，或是一向收集腔內凹的連接頭；同樣地，出口端亦可做與入口端相對應的設計。
而在本發明的實施例中，為了便於每個相鄰純化管彼此間的連接。每一純化管的入口端正對於出口端，兩者具有相同的中心軸。
本發明亦提供一材料純化裝置，其包括一加熱爐以及由本發明提供的純化管所套接而成的升華管。
加熱爐內裝置有複數個溫度控制組件，使爐內不同位置可調整為不同的設定溫度，而可在加熱爐內形成純化作業所需的溫度梯度。
升華管設於加熱爐內，將欲進行純化的材料置放升華管中，藉由加熱爐溫度的控制，使材料在升華管內特定區域升華後，於升華管內另一特定區域中冷卻凝結，而達到純化材料的目的。並為了控制升華管內的氣壓以及汽化的材料在升華管內移動速度，更可在升華管出口端連結一真空泵。
藉由加熱爐內溫度的控制，使純化後的材料集中在特定區域中的升華管的純化管收集腔內。因升華管中，每一純化管的收集腔彼此分隔，所以純化後的材料，不會再次發生混合的情況。
當純化作業完成後，將升華管內的純化管拆卸分離，而以適當工具取得高純度的材料。
圖1為現有技術的材料純化裝置的剖面圖。
圖2A、圖2B為在現有技術的升華管中材料純化過程示意圖。
圖3為現有技術的升華管中純化管的示意圖。
圖4A為本發明的純化管所組成升華管的優選實施例示意圖。
圖4B、圖4C為本發明的純化管的優選實施例的剖視圖及示意圖。
圖5A為使用圖4A所示升華管的材料純化裝置示意圖。
圖5B為材料純化過程示意圖。
圖6A為本發明的純化管的另一實施例示意圖。
圖6B為圖6A所示的純化管所組成的升華管的另一實施例示意圖。
圖7A為本發明的純化管的另一實施例示意7B為圖7A所示純化管所組成的升華管的另一實施例示意圖。
圖8A為本發明的純化管的又一實施例示意圖。
圖8B為圖8A所示的純化管所組成的升華管的又一實施例示意圖。
圖9A為本發明的純化管的實施例示意圖。
圖9B為圖9A所示的純化管所組成的升華管的實施例示意圖。
圖號說明1-有機發光材料 333-純化管的收集腔2-加熱爐 3311-中心軸3-升華管 3331-中心軸4-真空泵 H1-落差高度10-不純物H2-偏移量
11-高純度有機發光材料 M1-第一截面積21-溫度控制組件 M2-第二截面積31-升華管的入口端 M3-第三截面積32-升華管的出口端 La-下緣33-純化管 Lb-收集腔的底部331-純化管的入口端 A-有機發光材料升華區332-純化管的出口端 B-有機發光材料凝結區C-不純物凝結區具體實施方式
在以下說明中，為能求得本發明技術解釋的一貫性，故在不同實施例中，若有組件功能相同，但形狀略異者，則仍以相同的名稱與圖號註明。
請參閱圖4A，其為本發明所提供的純化管所組成的升華管的優選實施例示意圖。
在本實施例中，構成此升華管3的複數個純化管33，其各自皆為一圓形管狀體。
請參閱圖4B及圖4C，分別為圖4A所示的優選實施例內的純化管33的剖視圖及示意圖。
如圖所示，純化管33，具有一入口端331、一出口端332以及一收集腔333。
入口端331位於收集腔333一側的上緣，其為向收集腔333外突出的連接頭，且其外表面經過磨砂處理，具有適當的粗糙度以及斜度。出口端332位於收集腔333的另一側的上緣，其為向收集腔333內凹入的連接頭，且其內表面經過磨砂處理，具有適當的粗糙度以及斜度。並且為了便於每一純化管33之間的連接，相鄰入口端331正對於出口端332，兩者具有相同的中心軸3311，且入口端331外徑略小於出口端332內徑，使相鄰的純化管33可以相互緊配合套接。
在本實施例中，因入口端331位於收集腔333的一側的上緣，出口端332位於收集腔333的另一側的上緣，故其中心軸3311位於收集腔的中心軸3331上方，與收集腔的中心軸3331的位置偏移H2。
此外，純化管的收集腔333具有第一截面積M1，入口端331具有第二截面積M2，並且出口端332具有第三截面積M3。
本實施例中，為便於純化管33之間的連接，設計為截面積M2與M3相等，並使第二截面積M2以及第三截面積M3，皆小於收集腔333的截面積M1，這使得入口端331與出口端332兩者的下緣La高於收集腔333之底部Lb，而具有落差高度H1。
藉由使用複數個如圖4B或圖4C所示的純化管33，將其中每一純化管33的入口端331，套入其相鄰純化管33的出口端332，串聯套接而組成升華管3的結構(即為如圖4A所示的升華管)。因入口端331及出口端332兩者表面具有適當粗糙度以及斜度，可使套接時更容易套入固定，並在套接後保持緊配合，不致於脫離。
請參閱圖5A，其為使用如圖4A的升華管的材料純化裝置示意圖，藉由以下說明，更加詳述本發明的優點。如圖所示，此材料純化裝置，包括一加熱爐2、一升華管3以及一真空泵4。
加熱爐2裝置有複數個溫度控制組件21，使爐內不同位置可調整為不同的設定溫度，而可在加熱爐內形成純化作業所需的溫度梯度T，此溫度控制技術，為熟悉該工藝者所了解，非本發明技術特點，故在此不予贅述。
升華管3，設置在於加熱爐2內，並具有一入口端31及一出口端32，出口端32與真空泵4相連通。在本實施例中，為了便於與真空泵4的連接，以及使升華管3成為一封閉空間，升華管3的入口端31與出口端32處的純化管33可作相對應的適當變更，以利作業。
進行純化作業時，將欲純化的有機發光材料1置放於升華管3的入口端31處後，依有機發光材料1材料性質的不同，而調整加熱爐2內的溫度，進而使升華管的入口端31處的溫度超過有機發光材料1的升華溫度。
一般而言，加熱爐2內的溫度梯度T以升華管的入口端31處為最高溫度，向升華管的出口端32方向遞減，並且控制加熱爐2內的溫度梯度T，使爐內升華管3中部分區域溫度，低於有機發光材料1的凝結溫度。並在純化作業開始後，以真空泵4持續將升華管3內的氣體抽離。
由於真空泵4的持續抽取，及升華管3內溫度梯度T所造成的熱擴散效應，使得有機發光材料1升華後的氣體，形成一質量流，持續向升華管3的出口端332處移動。
在純化過程中，升華管3內的質量流隨著管內溫度的變化，逐漸在管內各區段間冷卻，其中，所希望獲得的高純度有機發光材料11，藉由加熱爐2內溫度梯度T的控制，使質量流在升華管區段B的溫度低於有機發光材料11的凝結溫度，而在升華管區段B內凝結；而不純物未升華的部分將殘留在管內入口端31處；升華為汽態摻雜於質量流中的不純物10，則藉由加熱爐2溫度控制，使質量流溫度在區段C中低於不純物10的凝結溫度，使不純物10在升華管3內的區段C凝結。
請參閱圖5B，如圖所示，在升華管內的區段A的有機發光材料1會升華為汽態，其所形成的質量流，隨著加熱爐2內溫度梯度T的改變，當質量流流至升華管內的區段B時，其溫度降低而由汽態轉變為液態凝結後，集中在升華管內區段B的純化管33底部。
但與現有結構不同處在於，如前圖4B中所示，每一純化管33的入口端331與出口端332的下緣La與收集腔333的底部Lb皆具有一落差高度H1，此落差高度H1分隔了相鄰的純化管的收集腔，使分離純化後的材料不會在純化管33之間流動。
且因入口端331與出口端332各位於收集腔333二側的上緣，故兩者的中心軸3311偏移於收集腔333的中心軸3331上方，落差高度H2在此種設計下具有較大落差高度，增加了材料在純化管33內可蓄積量。
此外，即使入口端331為向收集腔333外突出的連接頭，但因出口端332為一向收集腔333內凹入的連接頭，故入口端331在組合套入後，不會外露在收集腔333外，可避免套接之後，相連接區域過長或是發生溫度散失問題，導致材料在此區域凝結形成沉積，進而影響流動速率甚至發生阻塞。
綜上所述，本發明具有以下優點因每一純化管33的收集腔皆被分隔開，使得已分離在不同純化管33內的高純度有機發光材料11，不會隨著液態沉積量的增加，在純化管33之間產生流動擴散，與不純物10再次混合。
此外，本實施例更可說明，若欲增加每一純化管33的收集腔333內高純度有機發光材料11的可蓄積量，可藉由入口端331與出口端332對於收集腔333的偏移來達成，降低了拆卸純化管33以收集材料的作業頻率，可有效節省人力和時間，且藉由入口端331及出口端332在套接後，不外露於收集腔333之外，減少了溫度散失的幹擾，而預防了連接區域可能發生的阻塞問題。
然而，在此要特別說明的是，上述僅為本發明的一優選實施例，在不同設計水準之下，純化管內各部件亦可以其它方式實施。
請參閱圖6A，與圖4C所示不同者在於，此純化管33的入口端331及出口端332皆為一圓形開孔，如圖6B所示，在組接為升華管3時，將每一純化管33緊密相抵而成。
請參閱圖7A，與圖4C所示不同者在於，此純化管33的入口端331為一向收集腔333外突出的連接頭，出口端332則為一圓形開孔。如圖7B所示，在組接為升華管3時，將每一純化管33的入口端331套入相鄰的純化管33的出口端332；顯而易見的，在相似設計下，入口端331亦可以為一圓形開孔，出口端332為一向收集腔333外突出的連接頭(圖中未示)。
請參閱圖8A，與圖4C所示不同者在於，此純化管33的入口端331為一向收集腔333外突出的連接頭，出口端332為一向收集腔333外突出的連接頭，入口端331內徑略大於出口端332外徑，使相鄰的純化管33可以相互緊配合套接；如圖8B所示，在組接為升華管3時，將每一純化管33的出口端332套入相鄰的純化管33的入口端331。顯而易見的，在相似設計下，亦可使出口端332內徑略大於入口端331外徑，以每一純化管33的入口端331套入相鄰的純化管33的出口端332(圖中未示)。
請參閱圖9A，與圖8A所示不同者在於，此純化管33的入口端331與出口端332的中心軸3311，與收集腔333的中心軸相同，如圖9B所示，在組接為升華管3時，將每一純化管33套接而成。
以上描述了本發明優選實施方式，然其並非用以限定本發明。本領域技術人員對在此公開的實施方案可進行並不偏離本發明範疇和精神的改進和變化。
權利要求
1.一種純化管，其特徵在於包括一收集腔，具有一第一截面積；一入口端，其位於該收集腔的一側，具有一第二截面積；一出口端，其位於該收集腔的另一側，具有一第三截面積；其中該第二截面積與該第三截面積皆小於該第一截面積，且入口端及出口端的下緣皆高於收集腔的底部。
2.如權利要求1所述的純化管，其中該入口端及該出口端的中心軸皆高於該收集腔的中心軸。
3.如權利要求1所述的純化管，其中第二截面積等於第三截面積。
4.如權利要求1所述的純化管，其中該入口端為一開孔。
5.如權利要求1所述的純化管，其中該出口端為一開孔。
6.如權利要求1所述的純化管，其中該入口端為突出於該收集腔外的連接頭。
7.如權利要求1所述的純化管，其中該出口端為突出於該收集腔外的連接頭。
8.如權利要求1所述的純化管，其中該入口端為向該收集腔內凹入的連接頭。
9.如權利要求1所述的純化管，其中該出口端為向該收集腔內凹入的連接頭。
10.一種材料純化裝置，其中包括加熱爐，具有複數個溫度控制組件；升華管，設置於該加熱爐內部，為複數個純化管所組成，其中每一純化管包括收集腔，具有一第一截面積；一入口端，位於該收集腔的一側，具有一第二截面積；一出口端，位於該收集腔的另一側，具有一第三截面積；其中該第二截面積與該第三截面積皆小於該第一截面積，且該入口端及該出口端的下緣皆高於該收集腔的底部。
11.如權利要求10所述的材料純化裝置，其中該入口端及該出口端的中心軸皆高於該收集腔的中心軸。
12.如權利要求10所述的材料純化裝置，其中該第二截面積等於該第三截面積。
13.如權利要求10所述的材料純化裝置，其中該入口端為一開孔。
14.如權利要求10所述的材料純化裝置，其中該出口端為一開孔。
15.如權利要求10所述的材料純化裝置，其中該入口端為突出於該收集腔外的連接頭。
16.如權利要求10所述的材料純化裝置，其中該出口端為突出於該收集腔外的連接頭。
17.如權利要求13所述的材料純化裝置，其中該入口端為向該收集腔內凹入的連接頭
18.如權利要求10所述的材料純化裝置，其中該出口端為向該收集腔內凹入的連接頭。
19.如權利要求10所述的材料純化裝置，其中該升華管的純化管可各自拆卸分離。
全文摘要
本發明涉及一種純化管，其包括一收集腔、一入口端以及一出口端；收集腔，具有一第一截面積；入口端位於收集腔的一側，具有一第二截面積；以及一出口端，位於收集腔另一側，具有一第三截面積；其中第二截面積與第三截面積皆小於第一截面積，且入口端及出口端的底部皆高於收集腔的底部。本發明還提供了使用該純化管於一具有加熱爐的材料純化裝置以收集純化後的材料，可使純化出的材料不致與不純物再次混雜。
文檔編號B01D7/00GK1613533SQ20041008082
公開日2005年5月11日 申請日期2004年10月9日 優先權日2004年10月9日
發明者柯崇文 申請人:友達光電股份有限公司