专利名称：有机小分子一半导体发光显示器连续生产设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种有机小分子-半导体发光显示器连续生产设备，属于有机发光材料生产设备技术领域。
有机小分子电致发光材料，具有电光转换效率高、自发光、亮度高，可实现薄膜全彩发光，可制成薄膜全彩发光器件。具有关机构测算，用有机小分子电致发光材料制成的薄膜全彩发光显示器的成本，只有彩色液晶显示器成本的1/3～2/3，且高亮全彩自发光，可制造在柔性薄膜衬底上，因此，比用背光的彩色液晶显示器有更好的视角和对比度、更省电、更轻薄、更耐用，可取代CRT(阴极射线管)和LCD(液晶)显示器(LCD制造工艺很复杂，成本很昂贵且不易扩大规模，如向更大基板升级，一次花费便超过5亿美元，OLED制造工艺较为简单，层次比较少，容易扩大规模)，市场前景十分看好，市场容量不可限量。据Stanford公司预测，2001年OLED全球市场规模为8400万美元，至2007年将增加到16亿美元，年均增长63％。2000年共卖出92.5万个OLED显示器，2001年卖出320万个，至2007年将增长60倍，达到1.95亿个。如果OLED显示器制造技术能跟上市场需求，OLED器件能象LCD一样实现全彩，有源矩阵及大尺寸屏，那OLED制造商就可望获得好多年的兴隆生意。为了夺取这块市场，目前，世界上不少著名大学、研究机构和公司都在努力研究这种显示器的制造工艺，都想在研究出制造工艺后以专利权的方式占领和控制市场，研究开发竞争十分激烈。国内不少著名大学、科研机构和公司在各级政府的大力支持下，也在努力研究这种显示器的制造工艺，其研究水平达到了国际水准。
虽说有不少公司做出了各种规格的OLED显示器样品，但离真正实用还有相当距离，这是因为有很多低成本的大规模OLED显示器制造工艺技术还没有解决。
众所周知，显示器显示图象是靠象素矩阵来实现的，这些象素矩阵是有源矩阵或无源矩阵，在制造OLED显示器方面，目前国内外所有OLED研究机构和制造商都是采用掩模板技术、等离子刻蚀技术、激光刻蚀技术或离子注入技术来制造象素矩阵的。目前OLED-LED(发光二极管)显示器制造设备存在的技术问题是一、由于制造过程是在超高真空条件下进行，使用掩膜板，使基片的传输和对准过于复杂，从而导致了对生产过程控制的复杂化，无法连续生产且生产大面积显示器很困难。
二、在超高真空条件下，掩膜板的传输和对正非常困难，且需不断更换。
三、由于要求镀膜材料透过掩膜板，掩膜板必须做到很薄，因而，难以制造成大面积窄线条阵列或小孔矩阵掩膜板。
四、由于镀膜材料的粘结，掩膜板需要不断更新与清洗，掩膜板的更新与清洗都很麻烦。
五、由于掩膜板的阻挡，镀膜材料的利用率低，且膜层的附着力差，膜层的均匀性差，产品质量稳定性差，发光寿命短。
六、需要周期性停机加装镀膜材料且停机周期短。
七、生产效率低，生产工艺稳定性差，生产成本高昂，难以实现大规模生产。
八、虽说等离子刻蚀技术、激光刻蚀技术或离子注入技术在一定程度上可以克服掩膜板技术的很多缺点，但是这些技术目前也存在着效率低和镀膜材料的利用率低的缺点。激光刻蚀技术配合离子注入技术也是OLED-LED显示器生产发展的方向。
本实用新型针对上述存在的技术问题而提供一种有机小分子-半导体发光显示器连续生产设备，该设备的主要核心是把前述生产中使用的敞口式束源炉改变了结构，在原来的敞口式束源炉上增加了带有可以是任意形状的小喷嘴(孔)的盖，或直接把炉体和带有可以是任意形状的小喷嘴(孔)的盖制成一体，或加大炉体尺寸，制成单炉腔或多炉腔和带有单排或多排可以是任意形状的小喷嘴(孔)的盖的小喷嘴(孔)型蒸发炉；或是单炉腔或多炉腔和带有单排或多排可以是任意形状的小喷嘴(孔)的盖制成一体的小喷嘴(孔)型蒸发炉。小喷嘴(孔)型蒸发炉可以任意排列使用。由于使用了小喷嘴(孔)型蒸发炉，因此彻底抛弃了掩模板，从而也彻底解决了使用掩模板给OLED/LED显示器生产设备和制造工艺所带来的诸多问题，彻底解决了困扰多年的生产OLED-LED显示器(包括制造工艺类似的其它半导体器件)的工艺问题，是OLED-LED显示器制造工艺技术的一次革命性的飞跃，使得OLED-LED显示器的生产能够实现高效率、大规模、低成本。
本实用新型的技术方案如下它包括用于OLED-LED显示器的制造工艺过程中的小喷嘴型蒸发炉以及使用小喷嘴型蒸发炉的OLED-LED显示器的生产设备。
所述的小喷嘴型蒸发炉可以是由任意容积、形状、数量、排列方式的炉腔与带有任意形状、数量和排列方式的小喷嘴的盖组合而成的炉体，也可以是由任意容积、形状、数量、排列方式的炉腔与带有任意形状、数量和排列方式的小喷嘴组成的整体炉体；每个喷嘴的截面积小于2平方毫米(截面积是指与喷嘴轴线垂直的截面积)。
所述的使用小喷嘴型蒸发炉的OLED-LED显示器的生产设备最基本核心构成包括有机沉积室和金属沉积室。有机沉积室的前端和金属沉积室的后端必须连有闸阀、或者是门、或者是其它真空室。有机沉积室和金属沉积室可以直接相连，也可以通过闸阀或者是其它真空室相连；可以有多个有机沉积室直接相连，也可以通过闸阀或者是其它真空室相连；可以有多个金属沉积室直接相连，也可以通过闸阀或者是其它真空室相连；每个有机沉积室和金属沉积室都可以直接或者是通过闸阀或者是其它真空室挂接各自的有机发光材料库和金属材料库；有机沉积室的前端和预处理室可以直接相连，也可以通过闸阀或者是其它真空室相连；金属沉积室的后端和封装室可以直接相连，也可以通过闸阀或者是其它真空室相连；封装室可以直接或者是通过闸阀或者是其它真空室挂接封装材料库；有机发光材料库、金属材料库和封装材料库的可以有和大气连通或隔离用的门或闸阀；预处理室的前端可以是门或闸阀，也可以是通过闸阀或者是其它真空室与进样室相连；封装室的后端可以是门或闸阀，也可以是通过闸阀或者是其它真空室与出样室相连；进样室的前端和出样室的后端有和大气连通或隔离用的门或闸阀；在有机沉积室或预处理室的前级可以设置激光刻蚀室，在有机沉积室和金属沉积室中间可以设置激光刻蚀和离子注入室，在金属沉积室后级可以设置激光刻蚀室；所述的每个室或库都要有与之相应的真空获得装备以及与相应的真空获得装备相连接的各种阀门；所述的每个室或库都要有与之相应的进行真空状态转换的各种阀门；有机沉积室和金属沉积室中的小喷嘴型蒸发炉的加热器设有温度控制，小喷嘴型蒸发炉的上方设有挡板；如果是进行片状基片生产，则各真空室中都要有供基片传输台行走的导轨；金属沉积室以前的各真空室中的导轨上方可以设有温度控制的加热器；如果是进行柔性连续薄基片生产；则不能有预处理室，其它真空室中要有供基片行走的放卷、收卷、导向、张紧、夹紧和冷却辊。膜厚、温度、真空度的监测与控制，基片传输台行走的监测与控制，各种阀门和各种真空获得装备的监测与控制均由计算机进行。
本实用新型的优势在于镀膜材料容量大，镀膜材料利用率高；基片传输容易，制造工艺过程及控制简单；可不停机加装材料，工艺稳定性好，生产效率高，成本低；适合大批量、使用大尺寸片状基片或连续柔性基片的OLED-LED显示器的生产。
虽说使用小喷嘴(孔)型蒸发炉的OLED-LED显示器(包括类似的其它半导体)生产设备生产极细线条阵列或极小点阵列的极高级的OLED/LED显示器时很困难(比如说0.1MM的线宽)，但是从满足人们的视觉需求和经济/效用比的角度出发，这种方法的市场前景还是很诱人的。
图1为本实用新型结构示意图。
图2为图1的A-A视图。
图3为图2的局部放大图。
图4-图9为各种小喷嘴蒸发炉结构示意图。
图10为图4的F-F剖面图。
图11为图5的B-B剖面图。
图12为图6的A向视图。
图13为图7的B向视图。
图14为图9的C向视图。
图中1.喷嘴，2.炉盖，3.炉腔，4.炉体，5.轴线，6.有机沉积室，7.金属沉积室，8.闸阀，9.有机发光材料库，10.金属材料库，11.封装室，12.封装材料，13.进样室，14.出样室，15.挡板，16.基片，17.基片传输台，18.导轨，19.离子轰击台，20.插板阀，21.分子泵机组，22.过渡室，23.加热器，24.小喷嘴(孔)型蒸发炉，25.维修口，26.预处理室。
如图4-7所示，小喷嘴(孔)型蒸发炉(蒸发炉，也可称为束源炉或坩锅)可以是由任意容积、形状、数量、排列方式的炉腔与带有任意形状、数量和排列方式的小喷嘴的盖组合而成的炉体。如图8-9所示，小喷嘴型蒸发炉也可以是由任意容积、形状、数量、排列方式的炉腔与带有任意形状、数量和排列方式的小喷嘴组成的整体炉体。每个喷嘴的截面积小于2平方毫米(截面积是指与喷嘴轴线垂直的截面积)。
如图1-3所示，所述的使用小喷嘴(孔)型蒸发炉24的OLED-LED显示器的生产设备最基本核心构成包括有机沉积室6和金属沉积室7。有机沉积室6的前端和金属沉积室7的后端必须连有闸阀8、或者是门、或者是其它真空室。根据具体使用要求，有机沉积室6和金属沉积室7可以直接相连，也可以通过闸阀8或者是其它真空室相连；为了提高生产效率和产品质量的稳定性，可以有多个有机沉积室直接相连，也可以通过闸阀8或者是其它真空室相连；可以有多个金属沉积室直接相连，也可以通过闸阀或者是其它真空室相连；每个有机沉积室6和金属沉积室7都可以直接或者是通过闸阀8或者是其它真空室挂接各自的有机发光材料库9和金属材料库；有机沉积室6的前端和预处理室可以直接相连，也可以通过闸阀或者是其它真空室相连；金属沉积室6的后端和封装室11可以直接相连，也可以通过闸阀或者是其它真空室相连；封装室11可以直接或者是通过闸阀或者是其它真空室挂接封装材料库12；有机发光材料库9、金属材料库10和封装材料库12可以设置与大气连通或隔离用的门或闸阀；预处理室26的前端可以是门或闸阀，也可以是通过闸阀或者是其它真空室与进样室13相连；封装室11的后端可以是门或闸阀，也可以是通过闸阀或者是其它真空室与出样室14相连；进样室13的前端和出样室14的后端设置与大气连通或隔离用的门或闸阀；在有机沉积室6或预处理室26的前级可以设置激光刻蚀室，在有机沉积室6和金属沉积室7中间可以设置激光刻蚀和离子注入室，在金属沉积室后级可以设置激光刻蚀室；所述的每个室或库都要有与之相应的真空获得装备以及与相应的真空获得装备相连接的各种阀门；所述的每个室或库都要有与之相应的进行真空状态转换的各种阀门；有机沉积室6和金属沉积室7中的小喷嘴型蒸发炉的加热器必须有精密温度控制，小喷嘴型蒸发炉的上方必须有挡板；如果是进行片状基片生产，则各真空室中都要有供基片传输台(也叫基片传输小车)行走的导轨；金属沉积室以前的各真空室中的导轨上方可以设有精密温度控制的加热器15；如果是进行柔性连续薄基片生产，则不能有预处理室26，其它真空室中要有供基片16行走的放卷、收卷、导向、张紧、夹紧和冷却辊。膜厚、温度、真空度的监测与控制，基片传输台17行走的监测与控制，各种阀门和各种真空获得装备的监测与控制均由计算机进行。该设备实现OLED显示器生产的工艺平台，通过它可以蒸发各种有机/无机和金属材料，使之沉积到各种基片上。
权利要求1.有机小分子-半导体发光显示器连续生产设备，其特征在于它包括用于OLED-LED显示器的制造的小喷嘴型蒸发炉以及使用小喷嘴型蒸发炉的OLED-LED显示器的生产设备；所述的小喷嘴型蒸发炉可以是由任意容积、形状、数量、排列方式的炉腔与带有任意形状、数量和排列方式的小喷嘴的盖组合而成的炉体也可以是由任意容积、形状、数量、排列方式的炉腔与带有任意形状、数量和排列方式的小喷嘴组成的整体炉体；所述的使用小喷嘴型蒸发炉的OLED-LED显示器的生产设备包括有机沉积室和金属沉积室；有机沉积室的前端和金属沉积室的后端必须连有闸阀、或者是门、或者是其它真空室；有机沉积室和金属沉积室可以直接相连，也可以通过闸阀或者是其它真空室相连；可以有多个有机沉积室直接相连，也可以通过闸阀或者是其它真空室相连；可以有多个金属沉积室直接相连，也可以通过闸阀或者是其它真空室相连；每个有机沉积室和金属沉积室都可以直接或者是通过闸阀或者是其它真空室挂接各自的有机发光材料库和金属材料库。
2.根据权利要求1所述的有机小分子-半导体发光显示器连续生产设备，其特征在于所述的小喷嘴型蒸发炉每个喷嘴的截面积小于2平方毫米。
3.根据权利要求1所述的有机小分子-半导体发光显示器连续生产设备，其特征在于所述的有机沉积室的前端和预处理室可以直接相连，也可以通过闸阀或者是其它真空室相连；金属沉积室的后端和封装室可以直接相连，也可以通过闸阀或者是其它真空室相连。
4.根据权利要求1所述的有机小分子-半导体发光显示器连续生产设备，其特征在于所述的封装室可以直接或者是通过闸阀或者是其它真空室挂接封装材料库；有机发光材料库、金属材料库和封装材料库的可以有和大气连通或隔离用的门或闸阀；预处理室的前端可以是门或闸阀，也可以是通过闸阀或者是其它真空室与进样室相连；封装室的后端可以是门或闸阀，也可以是通过闸阀或者是其它真空室与出样室相连；进样室的前端和出样室的后端有和大气连通或隔离用的门或闸阀。
5.根据权利要求1所述的有机小分子-半导体发光显示器连续生产设备，其特征在于所述的有机沉积室或预处理室的前级可以设置激光刻蚀室，在有机沉积室和金属沉积室中间可以设置激光刻蚀和离子注入室，在金属沉积室后级可以设置激光刻蚀室；
6.根据权利要求1所述的有机小分子-半导体发光显示器连续生产设备，其特征在于所述的每个室或库都要有与之相应的真空获得装备以及与相应的真空获得装备相连接的各种阀门所述的每个室或库都要有与之相应的进行真空状态转换的各种阀门。
7.根据权利要求1所述的有机小分子-半导体发光显示器连续生产设备，其特征在于所述的有机沉积室和金属沉积室中的小喷嘴型蒸发炉的加热器设有温度控制，小喷嘴型蒸发炉的上方设有挡板；如果是进行片状基片生产，则各真空室中都要有供基片传输台行走的导轨；金属沉积室以前的各真空室中的导轨上方可以设有温度控制的加热器；如果是进行柔性连续薄基片生产，则不能有预处理室，其它真空室中要有供基片行走的放卷、收卷、导向、张紧、夹紧和冷却辊；膜厚、温度、真空度的监测与控制，基片传输台行走的监测与控制，各种阀门和各种真空获得装备的监测与控制均由计算机进行。
专利摘要一种有机小分子－半导体发光显示器连续生产设备，它包括小喷嘴型蒸发炉以及使用小喷嘴型蒸发炉的OLED－LED显示器的生产设备。它在原来的敞口式束源炉上增加了带有小喷嘴的盖，或直接把炉体和带有小喷嘴的盖制成一体，或加大炉体尺寸，制成单炉腔或多炉腔和带有单排或多排小喷嘴的盖的小喷嘴型蒸发炉；或是单炉腔或多炉腔和带有单排或多排小喷嘴的盖制成一体的小喷嘴型蒸发炉。由于使用了小喷嘴型蒸发炉，因此彻底抛弃了掩模板，从而也彻底解决了使用掩模板给OLED－LED显示器生产设备和制造工艺所带来的诸多问题，是OLED－LED显示器制造工艺技术的一次革命性的飞跃，使得OLED－LED显示器的生产能够实现高效率、大规模、低成本。
文档编号H01L27/15GK2562373SQ0221181
公开日2003年7月23日 申请日期2002年5月20日 优先权日2002年5月20日
发明者张西庚 申请人:沈阳聚智电子科技有限公司