CN103290363A - 用于柔性衬底上有机薄膜器件制备的集成装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于柔性衬底上有机薄膜器件制备的集成装置,该集成装置包括驱动控制单元、用于制备加工作业的手套箱(1)和用于真空热蒸镀作业的蒸镀室(3),所述蒸镀室内安装有用于固定安装柔性衬底的蒸镀滚筒(31),其中该装置还包括在所述蒸镀室和手套箱之间设置的过渡舱(2),所述蒸镀室、过渡舱和手套箱之间能够依次连通并形成与外界相隔的全封闭环境,并且在所述全封闭环境内设置有传送机构,在所述过渡舱的外壁上设置有手套(21),通过操作所述手套,能够使所述蒸镀滚筒脱离样品台车并连接于所述传送机构上,并在所述驱动控制单元的作用下达到蒸镀滚筒及贴附其上的大面积柔性样品在所述蒸镀室和手套箱之间进行传送之目的。
Description
技术领域
本发明属于有机薄膜器件的制备领域,具体地,涉及一种用于柔性衬底上有机薄膜器件制备的集成装置。
背景技术
有机半导体薄膜材料是不同于传统硅基和III-V族化合物半导体的一类新兴半导体材料,它利用具有共轭π键结构的有机小分子或聚合物的有序排列构成半导体导电层,可制备成柔性光电器件,并有望在有机显示器驱动电路、有机传感器、存储器、有机太阳能电池、电子书或电子纸、射频识别标签等领域中得到实际应用。
现有技术中,利用有机小分子材料制备有机半导体薄膜时,通常采用将有机小分子材料在高真空中加热升华形成有序多晶膜的方式,也就是真空蒸镀法。但是有机薄膜蒸镀完成后,在做成器件之前,需要进行掩膜板的装入等制备加工过程,如果所有制备加工过程均在无水无氧的环境下进行,将对提高器件性能和研究其中的物理机制有重要意义。然而现有的处于蒸镀室内的热蒸镀设备和处于手套箱内的测量表征设备均为独立装置,有机薄膜蒸镀完成后送入手套箱进行制备加工时,难以避免暴露于空气或水分中,不能做到全程隔绝水和氧气,而且设备售价非常昂贵。因而,亟需一种可以实现全程在密闭可控环境下生长、制备有机薄膜光电器件的设备,特别是能够与柔性衬底上生长制备大面积均匀的滚筒真空蒸镀设备相兼容的设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于柔性衬底上有机薄膜器件制备的集成装置,能实现器件在蒸镀室和手套箱之间的传送,并使传送的全过程处于全封闭环境下。
为了实现上述目的,本发明提供一种用于柔性衬底上有机薄膜器件制备的集成装置,该装置包括驱动控制单元、用于制备加工作业的手套箱和用于真空热蒸镀作业的蒸镀室,所述蒸镀室内安装有用于固定安装柔性衬底的蒸镀滚筒,其中,该装置还包括在所述蒸镀室和手套箱之间设置的过渡舱,所述蒸镀室、过渡舱和手套箱之间能够依次连通并形成与外界相隔的全封闭环境,其中在所述全封闭环境内设置有传送机构,并在所述过渡舱的外壁上设置有手套,通过操作所述手套,能够使所述蒸镀滚筒连接于所述传送机构上,并在所述驱动控制单元的作用下在所述蒸镀室和手套箱之间进行传送。
根据上述技术方案,通过过渡舱的设置,连通了蒸镀室和手套箱并形成与外界相隔的全封闭环境,并且在该全封闭环境内设置了传送装置,以在蒸镀室和手套箱之间传送蒸镀滚筒,另外通过在过渡舱设置的手套,可方便地进行传送过程中的各种拆卸或连接操作等,从而实现了传送的全过程处于全封闭环境下,并且结构和操作均简单而设备成本却相对低廉。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是根据本发明具体实施方式的柔性衬底上有机薄膜器件的制备装置的结构示意图;
图2a至图2d是图1中制备装置的局部示意图;
图3是图1的制备装置中的过渡舱的结构示意图。
附图标记说明
1 手套箱 2 过渡舱 3 蒸镀室
4 第一阀门 5 第二阀门 6 气口
7 第一导轨 8 第二导轨 9 第三导轨
10 滑块 11 固定螺母 12 可旋转卡扣
13 卡槽 21 手套 22 活动门
31 蒸镀滚筒 32 样品台车
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
如图1所示,本发明提供了一种柔性衬底上有机薄膜器件的制备装置,该装置包括驱动控制单元、用于制备加工作业的手套箱1和用于真空热蒸镀作业的蒸镀室3,所述蒸镀室3内安装有用于固定安装柔性衬底的蒸镀滚筒31(其中蒸镀滚筒31与以下将述及的样品台车32可以连接成为一个整体用于生长时整体运动,也可相互分离用于将蒸镀滚筒向过渡舱和手套箱传送)。此外,该装置还包括在所述蒸镀室3和手套箱1之间设置的过渡舱2,所述蒸镀室3、过渡舱2和手套箱1之间能够依次连通并形成与外界相隔的全封闭环境,其中,在所述全封闭环境内设置有传送机构并在所述过渡舱2上设置有手套21,通过操作所述手套21,能够使所述蒸镀滚筒31脱离样品台车32并连接于所述传送机构上,并在所述驱动控制单元的作用下在所述蒸镀室3和手套箱1之间进行传送。作为总的构思,通过在蒸镀室3和手套箱1之间设置过渡舱2,形成了与外界相隔的全封闭环境,从而提供了实现全程在密闭可控环境下生长、制备有机薄膜光电器件的基础。在此基础上,通过在全封闭环境内安装传送机构,并辅以在过度舱2的外壁上设置的手套(用于连接拆卸等操作),可使蒸镀滚筒31的传送过程在全封闭环境下进行,甚至在全封闭环境下还可做到内部各腔室气氛可调节,从而在密闭可控环境下实现隔水隔氧,以下将详述。
根据上述总的构思,本发明的装置可用于在手套箱1内完成柔性衬底在蒸镀滚筒31上的安装,并通过传送机构通过过渡舱2送回至蒸镀室3,进行热蒸镀作业,生长均一性良好的有机薄膜,再传送至手套箱1内进行加工和表征等,最终完成有机薄膜器件的制备。需要说明的是,在发明人此前申请的中国发明专利申请CN200910080128.2中,详细记述了一种用于柔性衬底大面积薄膜制备的真空热蒸镀设备,本发明的用于真空热蒸镀作业的蒸镀室3内即安装该真空热蒸镀设备,而手套箱1内则安装有加工设备和表征设备,其中该真空热蒸镀设备的圆筒形样品台即本发明的蒸镀滚筒31和样品台车32的结合体。因而,对于如何在柔性衬底上获得大面积均匀的有机薄膜的真空热蒸镀设备以及真空热蒸镀作业,在此不再一一赘述。
在本发明上述的制备装置中,由于手套箱1内的真空度和气氛环境要求较高,不能轻易破坏,而蒸镀室3内需要进行抽取真空作业。因而,本发明的制备装置还可包括在所述过渡舱2与所述蒸镀室3和手套箱1之间分别安装的第一阀门4和第二阀门5,使得所述蒸镀室3、过渡舱2和手套箱1能够彼此隔开并形成各自的独立封闭腔室,以便在各独立封闭腔室内形成真空或以下将述及的充入惰性气体等,而又不影响手套箱1内的独立气氛或环境。
其中,为使得所述传送过程在隔水隔氧的情况下进行,有必要在传送时通入惰性气体。因而,所述蒸镀室3和过渡舱2上可分别设置有气口6,以便通入惰性气体。此外,所述制备装置还可包括真空获得和测量单元,该真空获得和测量单元在上述的发明专利申请CN200910080128.2中同样得以记述,主要用于抽取真空并测量真空度。在本发明中,该真空获得和测量单元可优选地连接于所述气口6,以进行真空抽取和测量。另外,如图3所示,所述过渡舱2的外壁的所述手套21安装位置处设有活动门22,该活动门22打开时,能够操作所述手套21,从而进入过渡舱2内进行手动操作,譬如安装或拆卸蒸镀滚筒31或将蒸镀滚筒31与传送装置相连接等。所述活动门22关闭时,能够封闭所述过渡舱2外壁,此时可方便过渡舱2进行真空抽取。
本发明的柔性衬底上有机薄膜器件的制备装置中,如何有效地在封闭环境内进行蒸镀滚筒31或样品的传送至为关键。如图1和图2a至2d所示,仅作为具体示例,展示了所述传送机构的一种优选结构方式。其中,所述传送机构可包括在所述过渡舱2内设置的相互滑动配合的第一导轨7和滑块10(图1中,该滑块形成为滑动支架形状,以下简称“滑动支架”),以及在所述蒸镀室3和手套箱1上分别设置的能够与所述第一导轨7对接的第二导轨8和第三导轨9。其中,所述滑动支架与所述蒸镀滚筒31之间能够形成可分离地连接,以便使滑动支架搭载并沿上述导轨运送蒸镀滚筒31。并且,所述第一导轨7、第二导轨8、第三导轨9以及滑块10的各自移动均由本发明制备装置的驱动控制单元驱动和操纵。
其中,所述第一导轨7、第二导轨8和第三导轨9优选地布置在同一直线方向上,以便滑动支架在直线方向上连续传送,并且在所述驱动控制单元的作用下能够相互靠近或远离。如图2a所示,本实施方式中的滑动支架位于第一导轨7或第三导轨9的燕尾槽内,可以自由滑动,且过渡舱2和手套箱1内的导轨在驱动机构例如步进电机的作用下可以实现水平往复运动,从而实现蒸镀滚筒31在过渡舱2和手套箱1之间的传递。因而,在第一阀门4和/或第二阀门5打开的情况下,可根据需要将第二导轨8和/或第三导轨9移动至与处于中间的第一导轨7对接,并通过手套21在过渡舱2内进行手动操作。而在需要关闭第一阀门4或第二阀门5时,三条导轨之间又能彼此分离开。
如图1所示,本发明的制备装置还优选地包括样品台车32,该样品台车32设置在所述蒸镀室3内并能够沿所述第二导轨8移动,并且所述蒸镀滚筒31可拆卸地固定安装于所述样品台车32上。这样,在需要进行真空热蒸镀作业时,将蒸镀滚筒31固定安装到样品台车32上,而需要传送时,从样品台车32上卸下即可。其中,蒸镀滚筒31与样品台车32可实现拆卸连接和固定。具体地,结合图2b所示,所述的蒸镀滚筒31可以套入样品台车32上的带有螺纹的丝杠,套入后,用固定螺母11进行固定,通过所述固定螺母11可将所述蒸镀滚筒31固定安装到所述样品台车32上。固定螺母11的拧紧或卸除可通过手动操作手套21来完成,也就是在将样品台车32移动至靠近第一阀门4的情况下,通过手套21直接拧动固定螺母11即可。
此外,为实现滑动支架与蒸镀滚筒31之间的可分离地连接,参见图2b至图2d,所述滑块10上可设有连接件例如可旋转卡扣12,并且所述蒸镀滚筒31的所述安装部上可设有与所述可旋转卡扣12相匹配的卡槽13,例如图2b所示的长圆孔。在需要连接时,旋动所述可旋转卡扣12对准并伸入所述卡槽13内,而后旋转大致90°,从而锁定连接。
在上述制备装置的基础上,可实现有机薄膜器件的制备。
作为示例,以下具体描述本发明制备方法的具体步骤,以制备柔性衬底上有机薄膜器件。其中,该方法步骤可包括但不限于:
1)分别通过所述蒸镀室3和过渡舱2的气口6往内部腔室充入惰性气体,直至压强与所述手套箱1内的压强相同;
2)打开所述蒸镀室3和过渡舱2之间的第一阀门4以及所述过渡舱2上的所述活动门22,通过所述驱动控制单元,将所述第二导轨8移动至靠近所述第一导轨7,并将所述蒸镀滚筒31移动至靠近所述第一阀门4,通过操作所述手套21,将所述蒸镀滚筒31从所述样品台车32脱离,同时连接于所述滑动支架上并锁紧;
3)打开所述过渡舱2和手套箱1之间的第二阀门5,通过所述驱动控制单元,将所述第一导轨7移动与所述第三导轨9对接,并将所述滑块10沿所述第一导轨7和第三导轨9移动至所述手套箱1内,在手套箱1内将所述柔性衬底固定安装到所述蒸镀滚筒31上;
4)按与步骤2)和3)相反的过程,将所述蒸镀滚筒31传送回所述蒸镀室3内,并通过操作所述手套21将所述蒸镀滚筒31固定安装于所述样品台车32上,同时与所述滑动支架10分离;
5)关闭所述第一阀门4,通过所述气口6对所述蒸镀室3进行抽真空至蒸镀压强,而后进行有机薄膜蒸镀;
6)重复步骤1)至步骤3),在手套箱1内进行掩膜板的装载修饰作业,再传送回所述蒸镀室3内,进行电极的蒸镀,从而完成有机薄膜光电器件的制备。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种用于柔性衬底上有机薄膜器件制备的集成装置,该集成装置包括驱动控制单元、用于制备加工作业的手套箱(1)和用于真空热蒸镀作业的蒸镀室(3),所述蒸镀室(3)内安装有用于固定安装柔性衬底的蒸镀滚筒(31),其特征在于,该集成装置还包括在所述蒸镀室(3)和手套箱(1)之间设置的过渡舱(2),所述蒸镀室(3)、过渡舱(2)和手套箱(1)之间能够依次连通并形成与外界相隔的全封闭环境,其中,在所述全封闭环境内设置有传送机构,并在所述过渡舱(2)的外壁上设置有手套(21),通过操作所述手套(21),能够使所述蒸镀滚筒(31)连接于所述传送机构上,并在所述驱动控制单元的作用下在所述蒸镀室(3)和手套箱(1)之间进行传送。
2.根据权利要求1所述的用于柔性衬底上有机薄膜器件制备的集成装置,其中,该装置还包括在所述过渡舱(2)与蒸镀室(3)之间安装的第一阀门(4)和所述过渡舱(2)与手套箱(1)之间安装的和第二阀门(5),使得所述蒸镀室(3)、过渡舱(2)和手套箱(1)能够彼此隔开并形成各自的独立封闭腔室。
3.根据权利要求2所述的用于柔性衬底上有机薄膜器件制备的集成装置,其中,所述蒸镀室(3)和过渡舱(2)上分别设置有气口(6),以通入惰性气体。
4.根据权利要求3所述的用于柔性衬底上有机薄膜器件制备的集成装置,其中,该集成装置还包括真空获得和测量单元,该真空获得和测量单元连接于所述气口(6)。
5.根据权利要求1所述的用于柔性衬底上有机薄膜器件制备的集成装置,其中,所述过渡舱(2)的外壁的所述手套(21)安装位置处设有活动门(22),该活动门(22)打开时,能够操作所述手套(21),所述活动门(22)关闭时,能够封闭所述过渡舱(2)的外壁。
6.根据权利要求1所述的用于柔性衬底上有机薄膜器件制备的集成装置,其中,所述传送机构包括在所述过渡舱(2)内设置的相互滑动配合的第一导轨(7)和滑块(10)、在所述蒸镀室(3)内设置的第二导轨(8)以及在所述手套箱(1)内设置的第三导轨(9),其中所述第二导轨(8)和第三导轨(9)能够分别与所述第一导轨(7)形成对接,并且所述滑块(10)与所述蒸镀滚筒(31)之间形成可分离地连接。
7.根据权利要求6所述的用于柔性衬底上有机薄膜器件制备的集成装置,其中,所述第一导轨(7)、第二导轨(8)和第三导轨(9)布置在同一直线方向上,并且能够在所述驱动控制单元的作用下相互靠近或远离。
8.根据权利要求6所述的用于柔性衬底上有机薄膜器件制备的集成装置,其中,该装置还包括样品台车(32),该样品台车(32)设置在所述蒸镀室(3)内且能够沿所述第二导轨(8)移动,并且所述蒸镀滚筒(31)可拆卸地固定安装于所述样品台车(32)上。
9.根据权利要求8所述的用于柔性衬底上有机薄膜器件制备的集成装置,其中,所述蒸镀滚筒(31)的一端形成有安装部,该安装部上旋接有固定螺母(11),通过所述固定螺母(11)将所述蒸镀滚筒(31)固定安装到所述样品台车(32)上。
10.根据权利要求9所述的用于柔性衬底上有机薄膜器件制备的集成装置,其中,所述滑块(10)上设有可旋转卡扣(12),并且所述蒸镀滚筒(31)的安装部上设有与所述可旋转卡扣(12)相匹配的卡槽(13)。
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