CN103109390B - 单体沉积设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单体沉积设备和利用该单体沉积设备的单体排出方法。根据本发明的该单体沉积设备包括：主腔室，该主腔室用于将单体沉积在基板上；单体腔室，该单体腔室用于收纳处于蒸气状态的单体；闸门，该闸门用于将所述单体腔室打开，从而将单体从所述单体腔室放出到所述主腔室；单体回收单元，该单体回收单元用于从自所述单体腔室排放到外部的气体回收单体；第一真空泵，该第一真空泵连接至所述主腔室或所述单体回收单元，并且抽吸所述主腔室或所述单体腔室中的气体；第一阀，该第一阀用于打开或关闭所述主腔室和所述第一真空泵之间的流动路径；以及第二阀，该第二阀用于打开或关闭所述单体回收单元和所述第一真空泵之间的流动路径。
Description
技术领域
本发明涉及一种单体沉积设备和单体沉积设备的单体排出方法。更具体地说，本发明涉及一种用于将残余气体有效地排到在其上沉积单体的主腔室和接收单体的单体腔室的外部的单体沉积设备、以及该单体沉积设备的单体排放方法。
背景技术
有机发光二极管(OLED)显示装置是表征为其本身发光的下一代显示装置，并且就视角、对比度、反应速率和功耗来说都优于液晶显示装置(LCD)。
OLED显示装置包括以矩阵方式连接在扫描线和数据线之间的OLED，以构成像素。OLED包括阳极电极、阴极电极以及形成在阳极电极和阴极电极之间的有机薄膜，该有机薄膜包括空穴传输层、有机发光层和电子传输层。当向阳极电极和阴极电极施加预定电压时，通过阳极电极注入的空穴与通过阴极电极注入的电子在发射层重新组合，并且在该过程中产生的能量差导致发出光。
然而，OLED包括有机材料，因而易受氢或氧的影响，并且阴极电极由金属形成，因而容易由于空气中的潮气而氧化，从而导致电气特性和发射特性下降。因此，为了克服这些缺点，将呈罐或杯状的由金属形成的容器或由玻璃或塑料形成的包封基板布置成面对形成OLED的基板，以利用诸如环氧树脂之类的密封剂密封。
使用容器或包封基板的技术不容易应用于薄或柔性的OELD显示装置。结果，为了密封薄或柔性的OLED显示器，已经提出了薄膜包封技术。
如图1所示，作为薄膜包封技术的示例，一种在OLED2上交替地堆叠有机层3和无机层4以形成包封层的方法符合OLED显示装置所要求的大约10E－6/g/m2/天的水蒸气传输率(WVTR)的要求，因而获得广泛使用。
参照图2，被转化为处于蒸气状态的单体m从收纳呈液体状态的单体的单体箱21供应至单体腔室20。当基板1在主腔室10中被输送到单体腔室20的上方时，闸门30打开，单体m被放出到基板1以被沉积在基板1上。之后，单体m通过UV射线固化而变成聚合物，从而形成有机层3。这里，为了均匀地维持有机层3的特征，例如，密度、厚度等，将单体腔室20中的不必要的残余气体排出十分必要。这里，残余气体是指除了形成薄膜材料的单体m的蒸气(或单体m蒸气和源气体)之外的气体。也就是说，该气体包括了从单体腔室20的表面排出的气体、从单体m材料生成的不必要的气体或用于净化供应单体m的流动路径的氩气。为了将这些气体排出，通常将真空泵41连接至单体腔室20以将不必要的残余气体排放到外部。
此外，主腔室10维持其中的真空状态，即大约10E－4到10E－7托(torr)的真空。用于维持真空状态的真空泵42被安装成连接至主腔室10。
然而，安装在排放单体腔室20中的残余气体的流动路径上的真空泵41除了将残余气体排出之外还导致形成薄膜的单体m排出，从而真空泵41短时间内就已经被污染。真空泵的严重污染已经致使沉积设备的操作停止，并且执行维护的次数增加，从而设备的生产率降低。
另外，连接至单体腔室20的真空泵41仅仅用来将单体腔室20中的残余气体排放到外部，但是尚未用来将主腔室20中的真空状态保持为相对于高于单体腔室20。
发明内容
技术问题
因此，为了解决这些缺陷，提供了单体沉积设备和该单体沉积设备的单体排放方法，以选择性地将真空泵连接至主腔室或单体腔室，从而增强真空泵的利用率，并且以安装能够回收单体腔室和真空泵之间的单体的单元，从而改进真空泵的维护，并且降低更换真空泵所带来的成本。
技术方案
在一个总体方面中，提供了一种单体沉积设备，该单体沉积设备包括：主腔室，在该主腔室中将单体沉积在基板上；单体腔室，该单体腔室被构造成收纳处于蒸气状态的单体；闸门，该闸门被构造成将所述单体腔室打开，从而将单体从所述单体腔室放出到所述主腔室；单体回收单元，该单体回收单元被构造成从自所述单体腔室排放到外部的气体回收单体；第一真空泵，该第一真空泵连接至所述主腔室或所述单体回收单元，并且被构造成抽吸所述主腔室或所述单体腔室中的单体或气体；第一阀，该第一阀被构造成打开或关闭所述主腔室和所述第一真空泵之间的流动路径；以及第二阀，该第二阀被构造成打开或关闭所述单体回收单元和所述第一真空泵之间的流动路径。
所述单体回收单元可以为单体冷捕集器，该单体冷捕集器被构造成利用从外部提供的制冷剂将处于蒸气状态的单体凝结并回收。
所述单体沉积设备可进一步包括第二真空泵，该第二真空泵连接至所述主腔室并被构造成抽吸所述主腔室中的单体或气体。
在另一个总体方面中，提供了一种使用以上的单体沉积设备排放单体的方法，该方法包括：第一排放操作，在该第一排放操作中，当单体正被从所述单体腔室放出到所述主腔室并且正在执行沉积过程时，所述主腔室和所述第一真空泵之间的流动路径被所述第一阀打开，而所述单体回收单元和所述第一真空泵之间的流动路径被所述第二阀关闭，从而通过所述第一阀和所述第一真空泵将所述主腔室中的单体或气体排出；和第二排放操作，在该第二排放操作中，当停止向所述单体腔室供应单体而供应用于净化将所述单体腔室连接至外部的流动路径的净化气体时，所述主腔室和所述第一真空泵之间的所述流动路径被所述第一阀关闭，而所述单体回收单元和所述第一真空泵之间的所述流动路径被所述第二阀打开，从而通过所述单体回收单元、所述第二阀和所述第一真空泵将所述单体腔室中的气体排出。
该单体排放方法还包括第三排放操作，在该第三排放操作中，抽吸所述主腔室中的单体或气体的所述第二真空泵连接至所述主腔室，并且所述主腔室中的单体或气体被第二真空泵排出到外部，所述第三排出操作与所述第一排放操作和所述第二排放操作一起执行。
有益效果
根据单体沉积设备和该单体沉积设备的单体排放方法，真空泵选择性地连接至主腔室或者单体腔室，从而提高真空泵的利用率。
另外，根据单体沉积设备和该单体沉积设备的单体排放方法，在单体腔室和真空泵之间安装了能够回收单体的单元，从而改善了真空泵的维护，并降低了更换真空泵所带来的成本。
此外，根据单体沉积设备和该单体沉积设备的单体排放方法，利用了其中使用制冷剂将处于蒸气状态的单体凝结以回收的单体回收单元，从而能够提高单体回收率。
附图说明
图1是示出了采用了薄膜包封技术的有机发光二极管(OLED)显示装置的示例的图。
图2是示意性示出了传统的单体沉积设备的示例的图。
图3是示意性示出了单体沉积设备的示例的图。
图4是示出了图3的单体沉积设备中的单体冷捕集器的示例的立体图。
图5是示出了图4的单体冷捕集器的图，冷却板被从该单体冷捕集器移除。
图6是示出了图3的单体沉积设备的示例的图，其中主腔室连接至第一真空泵。
图7是示出了图3的单体沉积设备的示例的图，其中单体腔室连接至第一真空泵。
具体实施方式
将参照附图详细描述单体沉积设备和单体沉积设备的单体排放方法的示例性实施方式。
图3是示意性示出了单体沉积设备的示例的图，图4是示出了图3的单体沉积设备中的单体冷捕集器的示例的立体图，图5是示出了图4的单体冷捕集器的示例的图，冷却板被从该单体冷捕集器移除。
参照图3至图5，单体沉积设备选择性地将真空腔室连接至主腔室或单体腔室，并且包括主腔室110、单体腔室120、闸门130、单体回收单元、第一真空泵151、第一阀161和第二阀162。
主腔室110是用来放置形成有有机发光二极管(OLED)2并沉积用于密封OLED2的薄膜的空间。在主腔室110中，设置有支撑基板1的基板支撑器(未示出)和使基板支撑器线性往复运动的线性输送单元(未示出)。基板1安装在基板支撑器上，基板支撑器由线性输送单元线性输送，并且处于蒸气状态的单体m被放出到基板1。沉积在基板1上的单体m在随后的过程中由紫外线照射，被紫外线照射的单体m变成聚合物而构成以薄膜形式密封OLED2的有机层3。线性输送单元可以由本领域技术人员基于马达、滚珠丝杠和线性输送引导件或线性马达的组合来实现，因而将省略对其进行详细描述。
主腔室110维持其中的真空状态，即大约10E－4至10E－7托的真空。用于维持主腔室110的真空状态的第二泵152被安装成连接至主腔室110，并抽吸主腔室110中的单体m或气体。
单体腔室120是其中以蒸气状态接收用于薄膜的单体m的空间。收纳处于液体状态的单体的单体箱121布置在单体腔室120的外部。单体被从单体箱121供应向单体腔室120，毛细管或超声喷嘴安装在单体箱121和单体腔室120之间，以引起处于液体状态的单体产生压降，从而将被转化成蒸气状态的单体m供应至单体腔室120。
闸门130将单体腔室120打开，使得处于蒸气状态的单体m从单体腔室120被放出到主腔室110。当没有执行沉积过程时，闸门130将单体腔室120的喷嘴122(该喷嘴122将主腔室110连接至单体腔室120)关闭，从而使得不会从单体腔室120向主腔室110供应单体m。当沉积过程开始时，即，当基板1在主腔室110中移动到单体腔室120的上方时，闸门130将单体腔室的喷嘴122打开，使得单体m从单体腔室120向主腔室110供应。之后，当基板1被连续地输送而离开单体腔室120的上部区域时，闸门130将单体腔室的喷嘴122再次关闭，从而不再从单体腔室120向主腔室110供应单体m。
单体回收单元回收从单体腔室120排放到外部的单体m，利用从外部提供的致冷剂冷却，并采用单体冷捕集器140来凝结和回收处于蒸气状态的单体m。
单体冷捕集器140安装在经由其排放单体腔室120中的单体m和气体的流动路径中，并包括壳体141、冷却板143和栅格板145。这里，从单体腔室120排放到外部的气体包括从单体m材料产生的不必要的气体、从单体腔室120的壁排放的气体、和用于净化经由其供应单体m的流动路径的氩气。
壳体141收纳将在这里随后的过程中描述的冷却板143。制冷剂能够流过的流动路径形成在壳体的壁142中，从而将来自外部的制冷剂供应到壁142内。由于壳体141本身被冷却以加速单体m在单体冷捕集器140中的凝结，因此提高了总体冷却效率。
在壳体141的壁上形成引导凹槽146。当将冷却板143插入壳体141中以进行联接时，冷却板143的侧边可被插入引导凹槽146中，而当将冷却板143从壳体141拆下时，冷却板143借助引导凹槽146滑动而被从壳体141拆下。如上所述，引导凹槽146方便了将冷却板143和壳体141彼此联接和拆卸。
在壳体141的一侧形成有入口孔(未示出)，从单体腔室120排出的单体m和气体通过该入口孔被吸入到壳体141中。
冷却板143被收纳在壳体141中，并且通过从外部供应的制冷剂而被冷却，从而使单体m粘附于其表面。可供制冷剂流过的流动路径形成在冷却板143中，流过该流动路径的制冷剂使得冷却板143本身被冷却。冷却板143的低温使得处于蒸气状态的单体m凝结并颗粒化，从而使得它们粘附于冷却板143的表面。冷却板143回收单体m，而将被去除了单体m的气体排放到单体冷捕集器140的外部。
在冷却板143中形成通孔144以贯穿冷却板的上表面和下表面，单体m和气体通过通孔144穿过冷却板143而流动。
在壳体141中形成多个冷却板143，并且这些冷却板被布置成沿着气体和单体的流动方向A彼此间隔开，从而单体m通过许多步骤被回收。如图4所示，单体m首先由布置在最上面部分处的冷却板143回收，并且单体m再次由布置在下面部分处的多个冷却板143回收，从而可以提高从单体m和气体的混合物回收单体m的回收率。
形成在每个冷却板143中的通孔144的开孔面积朝向壳体141中的气体和单体的流动方向A的下游方向减小。布置在最上面部分处的冷却板143的通孔144的开孔面积最大，布置在最下面部分处的冷却板143的通孔144的开孔面积最小，介于其间的冷却板143的通孔144的开孔面积逐渐减小。
如上所述，通孔144的开孔面积从气体和单体的流动方向A的上部分开始向下减小，从而单体回收率增加。由于大量的单体m被包含在位于气体和单体的流动方向A的上部分处的混合气体中，因此即使通孔144的开孔面积较大以增加流动速度，也可以回收许多单体m。然而，在气体和单体的流动方向A的下部分处，单体m由布置在上部分的冷却板143去除而包含少量单体，从而通孔144的开孔面积减小(流动降低被增加)，从而流体的速度被降低以增加单体m的回收率。
栅格板145被安装成与冷却板143的上表面和下表面接触以增加单体m粘附的表面面积。栅格板145被安装成与冷却板143接触，从而被冷却成与冷却板143相同的水平，使得单体m在栅格板145的表面处凝结而颗粒化并粘附于此。单体m粘附的表面面积借助栅格板145而被增加，从而提高了单体回收率。
在壳体141的另一侧形成出口孔(未示出)，从而单体m被去除的气体通过该出口孔排放到单体冷捕集器140的外部。结果，可以防止出口孔和排放通道被单体m堵塞。
可以按简单的方式执行如上所述构成的单体冷捕集器140的维护。在将冷却板143和栅格板145从壳体141取下之后，将粘附于冷却板143和栅格板145的表面的颗粒状单体去除，从而完成单体冷捕集器140的维护。因此，单体冷捕集器140可以简化单体回收单元的维护，并且可以半永久地使用。
第一真空泵151选择性地连接至主腔室110或单体冷捕集器140(单体回收单元)，并且抽吸单体腔室120中的单体m或气体。对于将在随后过程中描述的第一阀161和第二阀162，当第一阀161打开而第二阀162关闭时，第一真空泵151连接至主腔室110，而当第一阀161关闭而第二阀162打开时，第一真空泵151连接至单体冷捕集器140。
第一阀161打开或关闭主腔室110和第一真空泵151之间的流动路径，而第二阀162打开或关闭单体回收单元(单体冷捕集器140)和第一真空泵151之间的流动路径。
将参照图3至图7示意性地描述使用单体沉积设备110排放单体的方法的示例。
图6是示出了图3的单体沉积设备的示例的图，其中主腔室连接至第一真空泵，图7是示出了图3的单体沉积设备的示例的图，其中单体腔室连接至第一真空泵。
单体沉积设备的排放方法包括第一至第三排放操作。
在第一排放操作中，主腔室110中的单体m或气体在该单体m被从单体腔室120放出到主腔室110并且执行沉积过程的同时通过第一阀161和第一真空泵151(在图6中由“B”表示流动通道)排放到外部。
当第一阀161打开时，主腔室110和第一真空泵151之间的流动路径打开，而当第二阀162关闭时，单体冷捕集器140和第一真空泵151之间的流动路径被关闭。
在第二排放操作中，当向单体腔室120的单体供应停止时，供应用于净化将单体腔室120连接至外部的流动路径的净化气体，单体腔室120中的气体通过单体冷捕集器140、第二阀162和第一真空泵151排出(图7中由“D”表示的流动通道)。
当第一阀161关闭时，主腔室110和第一真空泵151之间的流动路径关闭，而当第二阀162打开时，单体冷捕集器140和第一真空泵151之间的流动路径打开。
从单体腔室120排出的气体包括单体腔室120中留下的单体m、从单体腔室120的表面排出的气体、由单体m材料产生的不必要的气体或用于净化经由其供应单体m的流动路径的氩气。
由于第二排放操作，单体腔室120中的不必要的气体被排放到外部，从而供应至单体腔室120以用于随后的沉积过程的单体m的质量可以增加。
当沉积过程继续时，来自外部的单体的供应以重复方式执行和停止，并且根据单体供应而在第一和第二排放操作中反复执行这样的过程。
在第三排放操作中，主腔室110中的单体m或气体由第二泵152排放到外部。第三排放操作与第一和第二排放操作一起执行，以连续地排出主腔室110中的单体m和气体。
如上所述，主腔室110维持在大约10E－4至10E－7托的范围内的真空状态，考虑到主腔室110的巨大空间，由于第二泵152和第一真空泵151一起将单体m和气体排放到外部，因此恒定地维持主腔室110中的压力。
如上所述，在单体沉积设备和该单体沉积设备的单体排放方法中，真空泵可以选择性地连接至主腔室或者单体腔室，以提高真空泵的利用率。
另外，如上所述，在单体沉积设备和该单体沉积设备的单体排放方法中，在单体腔室和真空泵之间安装了能够回收单体的单元，从而改善了真空泵的维护，并降低了更换真空泵所带来的成本。
此外，在单体沉积设备和该单体沉积设备的单体排放方法中，利用了其中使用制冷剂将处于蒸气状态的单体凝结以回收的单体回收单元，从而能够提高单体回收率。
尽管示出并描述了单体冷捕集器的示例具有矩形形状，并且冷却板具有四边形形状，但是单体冷捕集器可以形成为筒形形状，冷却板可以形成为筒形板形状，并且它们可以以各种形式实现。
以上已经描述了许多示例。然而，将理解的是可以进行各种修改。例如，如果以不同的顺序执行所描述的技术并且/或者如果以不同的方式组合和/或由其他部件或其等同物来替换或补充所描述的系统、架构、装置或回路中的部件，则可以实现适当的结果。因而，其他实现也位于所附的权利要求的范围内。
工业实用性
本发明可以用在单体沉积设备和该单体沉积设备的单体排放方法中，以便有效地将残余气体从沉积单体的主腔室和收纳单体的单体腔室排放到外部。
Claims (1)
1.一种单体沉积设备，该单体沉积设备包括：
主腔室，在该主腔室中将单体沉积在基板上；
单体腔室，该单体腔室被构造成收纳处于蒸气状态的单体；
闸门，该闸门被构造成将所述单体腔室打开，从而将单体从所述单体腔室放出到所述主腔室；
单体回收单元，该单体回收单元被构造成从自所述单体腔室排放到外部的气体回收单体；
第一真空泵，当所述单体正被从所述单体腔室放出到所述主腔室并且正在执行沉积过程时，该第一真空泵连接至所述主腔室以抽吸所述主腔室中的所述单体或气体，而当停止向所述单体腔室供应所述单体而供应用于净化将所述单体腔室连接至外部的流动路径的净化气体时，该第一真空泵连接至所述单体回收单元以抽吸所述单体腔室中的所述单体或气体；
第二真空泵，该第二真空泵连接至所述主腔室并且被构造成抽吸所述主腔室中的所述单体或气体；
第一阀，该第一阀被构造成：当正在执行沉积过程时，打开所述主腔室和所述第一真空泵之间的流动路径，当停止向所述单体腔室供应所述单体而供应所述净化气体时，关闭所述主腔室和所述第一真空泵之间的所述流动路径；以及
第二阀，该第二阀被构造成：当停止向所述单体腔室供应所述单体而供应所述净化气体时，打开所述单体回收单元和所述第一真空泵之间的流动路径，而当正在执行沉积过程时，关闭所述单体回收单元和所述第一真空泵之间的所述流动路径，
其中所述单体回收单元包括冷却板，所述冷却板构造成利用从外部提供的制冷剂而被冷却并且具有被形成为贯穿所述冷却板的上下表面的通孔，而且所述单体回收单元还包括一个栅格板，所述栅格板被安装成与所述冷却板接触以增加所述单体粘附的表面面积，
所述单体回收单元将位于所述冷却板或所述栅格板表面的处于蒸气状态的单体凝结并回收。
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