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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf die Dampfablagerung einer organischen
Schicht auf einer Struktur als Teil einer organischen lichtemittierenden
Diode (organic light-emitting device = OLED). Insbesondere bezieht
sich die Erfindung auf ein thermophysikalisches Dampfablagerungsgerät mit einem lang
gestreckten Dampfverteiler, der in einer unter reduziertem Druck
stehenden Kammer im Abstand von einer Struktur angeordnet ist, einer
oder mehreren entfernbaren, organisches Material enthaltenden Dampfquellen,
die außerhalb
der Kammer angeordnet sind, und einer Dampftransportvorrichtung,
die die einzelnen Dampfquellen jeweils mit dem Dampfverteiler verbindet.
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Organische
lichtemittierende Geräte,
die auch als organische Elektrolumineszenz-Geräte bezeichnet werden, können so
aufgebaut sein, dass zwischen ersten und zweiten Elektroden eine
oder mehrere organische Schichten eingebettet werden.
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Bei
einer Passivmatrix-OLED herkömmlicher Bauart
werden eine Vielzahl seitlich beabstandeter lichtdurchlässiger Anoden,
etwa Indium/Zinnoxid-Dioden (ITO), als erste Elektroden auf einem
lichtdurchlässigen
Substrat, etwa einem Glassubstrat, ausgebildet. Anschließend werden
in einer unter reduziertem Druck von im typischen Fall unter 10–3 Torr (1,33 × 10–1 Pascal)
stehenden Kammer nacheinander zwei oder mehr organische Schichten
durch Dampfablagerung entsprechender organischer Materialien aus
entsprechenden Quellen aufgebracht. Als zweite Elektroden werden
eine Vielzahl seitlich beabstandeter Kathoden auf eine oberste der
organischen Schichten aufgebracht. Die Kathoden sind in einem Winkel,
im typischen Fall in einem rechten Winkel zu den Anoden, ausgerichtet.
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Durch
Anlegen eines elektrischen Potentials (auch als Treiberspannung
bezeichnet) werden diese herkömmlichen
Passivmatrix-OLEDs zwischen entsprechenden Spalten (Anoden) und
den einzelnen Reihen (Kathode) nacheinander aktiviert. Ist eine
Kathode bezüglich
einer Anode negativ vorgespannt, gibt ein durch einen Überlappungsbereich
der Kathode und der Anode definiertes Pixel Licht ab, wobei das
emittierte Licht den Beobachter durch die Anode und das Substrat
hindurch erreicht.
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Bei
einer Passivmatrix-OLED ist eine Anordnung von Anoden als erste
Elektroden in Form von mit jeweils einem lichtdurchlässigen Abschnitt
verbundenen Dünnfilm-Transistoren
(TFTs) vorgesehen. Dann werden zwei oder mehr organische Schichten durch
Dampfablagerung in einer im Wesentlichen dem Aufbau der vorstehend
genannten Passivmatrix-OLED entsprechender Weise aufgebracht. Über einer
obersten Schicht der organischen Schichten wird eine gemeinsame
Kathode als zweite Elektrode aufgebracht. Aufbau und Funktion einer
Aktivmatrix-OLED sind in
US-A-5
550 066 beschrieben, die durch Verweis als Bestandteil
hierin aufgenommen wird.
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Bezüglich der
für den
Aufbau von OLEDs geeigneten organischen Materialien, der Dicken
von dampfabgelagerten Schichten und der Schichtausbildungen wird
zum Beispiel auf
US-A-4 356 429 ,
US-A-4 539 507 ,
US-A-4 720 432 und
US-A-4 769 292 verwiesen,
die durch Verweis hierin aufgenommen werden.
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Bisher
und derzeit wird zur Ausbildung dampfabgelagerter organischer Schichten
auf einem OLED-Substrat oder einer OLED-Struktur eine Dampfablagerungsquelle
in einer Kammer angeordnet, in der durch Evakuieren ein reduzierter
Druck von bis zu 10–6 Torr (1,33 × 10–4 Pascal)
hergestellt wird. Das OLED-Substrat oder die OLED-Struktur wird
ebenfalls in der Kammer, jedoch in einem Abstand von der Dampfablagerungsquelle,
angeordnet. Vor dem Herstellen des reduzierten Drucks in der Kammer
wurde ein verdampfbares festes organisches Material in die Quelle
eingebracht. Im aktivierten Zustand der Quelle wird ein Teil des
festen organischen Materials verdampft, normalerweise durch Sublimation,
und der Dampf des organischen Materials kondensiert auf dem OLED-Substrat
oder der OLED-Struktur und bildet eine organische Schicht aus.
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Durch
den Einsatz einer in einer Unterdruckkammer angeordneten Dampfablagerungsquelle
ergibt sich ein besonderes Problem: Wenn das feste organische Material
in der Quelle nach dem Beschichten mehrerer Substrate oder Strukturen
mit einer organischen Schicht erschöpft oder verbraucht ist, muss
die Kammer wieder auf atmosphärischen Druck
gebracht werden, damit sie geöffnet
und die verbrauchte Dampfquelle entnommen und/oder ersetzt werden
kann oder die Quelle erneut mit einem festen organischen Material
beschickt werden kann. Dieser Vorgang des Belüftens und anschließenden Evakuierens
der Kammer kann zeitaufwändig
sein, da durch das Öffnen
der Kammer gegenüber
der Umgebungsluft unter Umständen
Feuchtigkeit in die Kammer und ihre inneren Komponenten angesaugt wird.
Auf dem Gebiet der Vakuumsysteme ist bekannt, dass solche aufgenommene
Feuchtigkeit ganz wesentlich die Zeit verlängern kann, die erforderlich
ist, um eine Kammer zu evakuieren und den Unterdruck in der Kammer
wieder herzustellen, der vor dem Belüften und Öffnen der Kammer gegenüber den
Umgebungsbedingungen geherrscht hatte.
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Erschwert
werden kann dieses Problem noch bei Mehrkammergeräten, bei
denen der gewünschte
Unterdruck in den einzelnen Kammern des Geräts durch Evakuieren mittels
einer gemeinsamen Pumpe erzeugt wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die mit der Benutzung einer mit einem festen
organischen OLED-Material beschickten Dampfablagerungsquelle in
einer Kammer beireduziertem Druck verbundenen Probleme zu überwinden.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, für die Herstellung von OLED-Geräten eine oder
mehrere entfernbare, organisches Material enthaltende Dampfquellen
zu verwenden.
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Diese
Aufgabe wird erfüllt
durch ein thermophysikalisches Dampfablagerungsgerät zum Verdampfen
fester organischer Materialien und Aufbringen verdampfter organischer
Materialien als organische Schicht auf eine Struktur in einer Kammer
mit reduziertem Druck zum Ausbilden eines Teils einer organischen
lichtemittierenden Diode (OLED) mit:
- a) einem
lang gestreckten Dampfverteiler, der in der Kammer angeordnet und
von der Struktur beabstandet ist und der einen lang gestreckten Hohlraum
mit einer Vielzahl von Dampfauslassöffnungen bildet, die in einer
Längsrichtung
des Verteilers ausgebildet sind, um verdampfte organische Materialien
in den Raum zwischen dem Verteiler und der Struktur einzuführen und
eine organische Schicht auf die Struktur aufzubringen;
- b) einer oder mehreren entfernbaren, organisches Material enthaltenden
Dampfquellen, die außerhalb
der Kammer befestigbar angeordnet sind und in ihrem wirksamen Zustand
verdampfte organische Materialien in den Hohlraum des Dampfverteilers
fördern;
und
- c) einer Dampftransportvorrichtung, die jeder der einen oder
mehreren, organisches Material enthaltenden Dampfquelle(n) zugeordnet
ist, sich abdichtend in den Hohlraum erstreckt und Mittel umfasst
zum Entfernen oder dichten Anbringen einer organisches Material
enthaltenden Dampfquelle.
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Gemäß einem
Merkmal der Erfindung sind eine oder mehrere organisches Material
enthaltende Dampfquellen außerhalb
einer auf einem reduzierten Druck gehaltenen Kammer angeordnet und
können unter
Aufrechterhaltung des reduzierten Drucks in der Kammer von einer
Dampftransportvorrichtung getrennt werden, die sich in einen in
der Kammer angeordneten Dampfverteiler hinein erstreckt.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung können
eine Vielzahl entfernbarer, organisches Material enthaltender Dampfquellen,
die außerhalb
einer auf reduziertem Druck gehaltenen Kammer angeordnet sind, mit
festen organischen Materialien beschickt werden, welche entsprechend
ausgewählt sind,
um einem in der Kammer angeordneten Dampfverteiler über eine
entsprechende Vielzahl von Dampftransportvorrichtungen Dämpfe so
zuzuführen,
dass eine organische OLED-Schicht mit ausgewählten Merkmalen auf einer Struktur
ausgebildet werden kann.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung kann eine organische OLED-Schicht
mit verbesserter Gleichmäßigkeit
dadurch auf einer Struktur ausgebildet werden, dass die Struktur
während
der Dampfablagerung der Schicht bezüglich eines Dampfverteilers
bewegt wird.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische perspektivische Ansicht einer organischen Passivmatrix-Leuchtdiode,
wobei die verschiedenen Schichten durch Zurücknehmen einzelner Elemente
sichtbar gemacht wurden;
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2 eine
schematische perspektivische Ansicht einer für die Herstellung einer relativ
großen Zahl
von OLEDs geeigneten OLED-Vorrichtung mit einer Vielzahl von Stationen,
die von Knotenpunkten ausgehen;
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3 eine
geschnittene schematische Darstellung eines Trägers, der eine relativ große Zahl von
Substraten oder Strukturen enthält
und, wie durch die Schnittlinien 3-3 in 2 angedeutet,
in einer Ladestation der Vorrichtung gemäß 2 angeordnet
ist;
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4 eine
schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen thermophysikalischen Dampfablagerungsgeräts, bei
dem eine Vielzahl entfernbarer, organisches Material enthaltender
Dampfquellen außerhalb
einer Kammer angeordnet sind und über entsprechende Dampftransportvorrichtungen
mit einem lang gestreckten Dampfverteiler in Verbindung stehen,
der in einer auf reduziertem Druck gehaltenen Kammer angeordnet
ist, wobei die Dampftransportvorrichtungen ein Ventil aufweisen,
das beim Entfernen einer oder mehrerer der Dampfquellen den reduzierten
Druck in der Kammer aufrechterhält;
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5 eine
schematische Ansicht eines thermophysikalischen Dampfablagerungsgeräts gemäß einem
Aspekt der Erfindung mit einer Heizspule zum Aufheizen einer Dampftransportvorrichtung;
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6 eine
schematische Ansicht eines thermophysikalischen Dampfablagerungsgeräts gemäß der Erfindung
mit einer Ausführungsform
eines planaren Heizelements für das
Verdampfen der Quelle, Heizlampen zum Aufheizen einer Dampftransportvorrichtung
und einer Heizlampe zum Aufheizen eines lang gestreckten Dampfverteilers;
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7 eine
Schnittdarstellung der in 6 dargestellten
Dampfquelle, in der Dichtungen und Dichtringe zu erkennen sind,
die eine Öffnung
in dem Planaren Verdampfungs-Heizelement
ausbilden;
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8 eine
schematische Draufsicht der Dampfquelle entlang der Linien 8-8 in 7,
in der von einem Flansch ausgehende Flanscharme zu erkennen sind,
die Quellenhalter-Spannfedern zwischen den Armen und einen Quellenhalter
verbinden;
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9 eine
Schnittansicht einer modifizierten Dampfquelle gemäß einem
Aspekt der Erfindung, bei der organisches Material in einem wärmeleitfähigen Behälter mittels
einer Verdampfungs-Heizspule verdampft werden kann;
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10 eine
Schnittdarstellung einer modifizierten Dampfquelle gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung, bei der organisches Material in einem elektrisch
leitfähigen
Behälter
durch eine Induktions-Heizspule verdampft wird, wobei ein Leitelement zu
erkennen ist;
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11A, 11B und 11C eine schematische Darstellung einer anderen
Ausführungsform
einer entfernbaren Dampfquelle gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung mit Druckfedern zum dichten Anbringen einer Dampfquelle
an einer Dampftransportvorrichtung und zum Entfernen der Quelle
von der Vorrichtung, wobei
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11A die Dampfquelle in dem Zustand zeigt, in dem
sie mittels gespannter Druckfedern abdichtend an einer Dampftransportvorrichtung
angebracht ist;
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11B die Dampfquelle in dem von der Dampftransportvorrichtung
entfernten oder abgenommenen Zustand und die Druckfedern in entspanntem
oder nicht gespanntem Zustand zeigt und
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11C die abgenommene Dampfquelle und das Planare
Verdampfungs-Heizelement zeigt;
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12A, 12B und 12C eine schematische Darstellung einer anderen
Ausführungsform
einer entfernbaren Dampfquelle gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung mit einem Verdampfungs-Tauchheizelement, einem Behälter mit
einem Flansch und einer Metalldichtung für die dichte Verbindung zwischen
dem Behälter
und einem Quellendeckel, wobei
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12A die Dampfquelle und die zugehörige Dampftransportvorrichtung
in einem beheizbaren Gehäuse
zeigt;
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12B die Anordnung des Quellendeckels und des Verdampfungs-Tauchheizelements
in dem Gehäuse
darstellt; und
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12C den entfernten Behälter auf einer Arbeitsunterlage
in Vorbereitung für
das Auffüllen
mit einem verdampfungsfähigen
organischen Material zeigt;
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13 eine
schematische Schnittansicht einer speziellen Dampfablagerungsstation
zur Ausbildung dampfabgelagerter organischer Löchertransportschichten (hole-tranporting
layers = HTL) auf Strukturen in der OLED-Vorrichtung gemäß 2 entlang
der Schnittlinien 12-12 in 2, wobei
eine Struktur mittels einer Spindel bezüglich eines stationär angeordneten
Dampfverteilers bewegt wird, um gemäß einem Aspekt der Erfindung
in dem thermophysikalischen Dampfablagerungsgerät eine gleichmäßig dampfabgelagerte
organische Löchertransportschicht
auf die Struktur aufzubringen; und
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14 eine
schematische Draufsicht eines Bereichs der HTL-Dampfablagerungsstation
gemäß 2,
in der ein Kristall-Massensensor zu erkennen ist, der nahe einem
Endbereich einer Vielzahl von im lang gestreckten Dampfverteiler
ausgebildeten Dampfaustrittsöffnungen
angeordnet ist.
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Die
Zeichnungen sind zwangsläufig
nur schematischer Art, da die Abmessungen der Schichtdicken von
OLEDs häufig
im Submikrometer-Bereich liegen, während die Merkmale, die die
seitlichen Drähteabmessungen
betreffen, in der Größenordnung
von 50–500
mm liegen können.
Außerdem
ist die Vielzahl der im Dampfverteiler ausgebildeten Dampfaustrittsöffnungen
relativ klein im Vergleich zu der Länge, über die sich die Öffnungen
längs entlang des
Dampfverteilers erstrecken. Daher wurden die Größenverhältnisse eher im Sinne einer
besseren Sichtbarkeit als im Sinne der Genauigkeit gewählt.
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Unter "Substrat" ist ein lichtdurchlässiger Träger mit
einer Vielzahl darauf vorgeformter, seitlich beabstandeter erster
Elektroden (Anoden) zu verstehen, wobei dieses Substrat einen Vorläufer einer Passivmatrix-OLED
darstellt. Der Begriff "Struktur" beschreibt das Substrat,
nachdem ein Teil einer dampfabgelagerten organischen Schicht aufgebracht wurde,
sowie eine Aktivmatrix-Anordnung
im Gegensatz zu einem Passivmatrix-Vorläufer.
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1 zeigt
eine schematische perspektivische Ansicht einer Passivmatrix-OLED 10,
wobei zur besseren Sichtbarkeit verschiedener Schichten einzelne
Elemente teilweise zurückgenommen
wurden.
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Auf
einem lichtdurchlässigen
Substrat 11 sind eine Vielzahl seitlich beabstandeter erster
Elektroden 12 (auch als Anoden bezeichnet) ausgebildet. Durch
physikalische Dampfablagerung werden nacheinander eine organische
Löchertransportschicht (HTL) 13,
eine organische Leuchtschicht (LEL) 14 und eine organische
Elektronentransportschicht (ETL) 15 aufgebracht, wie dies
im Folgenden noch im einzelnen erläutert wird. Auf die organische
Elektronentransportschicht 15 wird eine Vielzahl seitlich
beabstandeter zweiter Elektroden 16 (auch Kathoden genannt)
im Wesentlichen rechtwinklig zu den ersten Elektroden 12 aufgebracht.
Zur Vervollständigung der
OLED 10 dichtet eine Vergusskapselung oder Abdeckung 18 empfindliche
Teile der Struktur gegenüber
den Umgebungsbedingungen ab.
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2 zeigt
eine schematische perspektivische Ansicht einer OLED-Vorrichtung 100 zur
Herstellung einer relativ großen
Zahl von OLEDs mittels automatisierter oder Roboter-Verfahren (nicht
dargestellt) für
den Transport oder die Überführung von Substraten
oder Strukturen zwischen einer Vielzahl von um einen Puffer-Knotenpunkt 102 und
einen Transfer-Knotenpunkt 104 herum angeordneten Stationen.
Eine Unterdruckpumpe 106 sorgt über einen Pumpenanschluss 107 für einen
reduzierten Druck in den Knotenpunkten 102, 104 und
in jeder der von diesen Knotenpunkten ausgehenden Stationen. Mittels
eines Manometers 108 wird der im System 100 herrschende
reduzierte Druck angezeigt. Normalerweise liegt der Druck unter
10–3 Torr
(1,33 × 10–1 Pascal)
und kann sogar bis zu 10–6 Torr (1,33 × 10–4 Pascal)
betragen.
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Die
Stationen umfassen eine Beschickungsstation 110 zum Bereitstellen
einer Ladung von Substraten oder Strukturen, eine Dampfablagerungsstation 130 für die Herstellung
organischer HTL-Schichten und gegebenenfalls auch organischer löcherinjizierender
Zwischenschichten, eine Dampfablagerungsstation 140 für die Ausbildung
organischer Leuchtschichten (LELs), eine Dampfablagerungsstation 150 für die Ausbildung
organischer Elektronentransportschichten (ETLs), eine Dampfablagerungsstation 160 für die Ausbildung
der Vielzahl zweiter Elektroden (Kathoden), eine Entladestation 103 für die Überführung von
Strukturen vom Speicher-Knotenpunkt 102 zum Transfer-Knotenpunkt 104,
der seinerseits eine Speicherstation 170 und eine Vergusskapselungsstation 180 aufweist,
die mit dem Knotenpunkt 104 über einen Verbindungskanal 105 verbunden
ist. Diese Stationen weisen jeweils einen in die Knotenpunkte 102 bzw. 104 führenden
offenen Kanal und jeweils eine (nicht dargestellte) unterdruckgesicherte
Zugangsöffnung
auf, durch die die jeweilige Station zum Reinigen und für das Auswechseln
oder die Instandsetzung von Teilen zugänglich ist. Ferner sind die
Stationen jeweils mit einem Gehäuse
ausgestattet, das eine Kammer ausbildet.
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In
der detaillierten Beschreibung wird das organische Löchertransportmaterial
beispielhaft für
ein organisches Material zur Ausbildung einer organischen Löchertransportschicht 13 (s. 1)
in der Station 130 (HTL) der 2 beschrieben.
Es ist ersichtlich, dass gemäß bestimmten
Aspekten der Erfindung ein thermophysikalisches Dampfablagerungsgerät effektiv
für die
Ausbildung einer organischen Leuchtschicht 14 (1)
in der Station 140 (LEL) der 2 oder für die Ausbildung
einer organischen Elektronentransportschicht 15 (s. 1)
in der Station 150 (ETL) der 2 eingesetzt
werden kann.
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3 zeigt
einen schematischen Schnitt der Beschickungsstation 110 entlang
der Schnittlinien 3-3 in 2. Die Beschickungsstation 110 besitzt
ein Gehäuse 110H,
das eine Kammer 110C ausbildet. In der Kammer befindet
sich ein zur Aufnahme einer Vielzahl von Substraten 11 mit vorgeformten
ersten Elektroden 12 (s. 1) bestimmter
Träger 111.
Ein alternativer Träger 111 kann
für die
Aufnahme einer Vielzahl von Aktivmatrix-Strukturen vorgesehen sein. Ferner
können
Träger 111 in
der Entladestation 103 und in der Speicherstation 170 vorgesehen
sein.
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4 zeigt
eine schematische Ansicht eines thermophysikalischen Dampfablagerungsgeräts 500 mit
bestimmten Aspekten der Erfindung.
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Ein
Gehäuse
H begrenzt eine Kammer C, die auf einem reduzierten Druck Pc von typischerweise unter 10–3 Torr
(1,33 × 10–1 Pascal),
vorzugsweise unter 10–5 Torr (1,33 × 10–3 Pascal),
gehalten wird. In der Kammer C befinden sich ein Substrat oder eine Struktur 11,
auf die eine organische Schicht mittels Dampfablagerung aufgebracht
werden soll, sowie in einem Abstand D vom Substrat oder der Struktur 11 ein
lang gestreckter Dampfverteiler 500VD.
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Außerhalb
der Kammer C ist eine Vielzahl entfernbarer Dampfquellen 500VS1–500VS4 angeordnet,
wobei die Dampfquellen 500VS1–500VS3 in montierter
Position und die Dampfquelle 500VS4 in abgenommener Position
dargestellt sind. Die Dampfquellen enthalten verdampfungsfähiges organisches Material
und geben bei Aktivierung durch entsprechende Quellen-Stromversorgungen 630, 650, 670 und 690 verdampftes
organisches Material ab.
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Die
montierten Dampfquellen sind jeweils in dichter Weise mit einer
speziellen Dampftransportvorrichtung 500VT verbunden, die
ein Ventil 522 aufweist. Ein horizontaler Pfeil deutet
die geschlossene Stellung des Ventils 522 an, ein vertikaler
Pfeil die offene Stellung. Die Dampftransportvorrichtungen 500VT erstrecken
sich jeweils in abgedichteter Weise in einen Hohlraum 504 des
lang gestreckten Dampfverteilers 500VD.
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Die
dargestellten Dampfquellen 500VS2 und 500VS3 geben
im aktivierten Zustand verdampftes organisches Material ab, das
durch entsprechende Dampftransportvorrichtungen 500VT mit
entsprechenden Ventilen in offener Stellung in den Hohlraum 504 des
Dampfverteilers 500VD geleitet wird. Die von der Dampfquelle 500VS2 über die
Dampftransportvorrichtung abgegebenen Dampfe des organischen Materials
sind innerhalb des Hohlraums gestrichelt angedeutet, die von der
Dampfquelle 500VS3 abgegebenen Dämpfe des organischen Materials
sind punktiert dargestellt.
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In
der Rohrwandung 501 des Dampfverteilers 500VD sind
eine Vielzahl von Dampfaustrittsöffnungen 505 entlang
einer Linie ausgebildet, die sich in Längsrichtung des Verteilers
zum Substrat oder zur Struktur 11 hin erstreckt. Größe und gegenseitiger
Abstand der Dampfsaustrittsöffnungen 505 sind so
gewählt
(s. 6), dass der Dampfdruck PV der Dampfe
des organischen Materials im Hohlraum 504 zur Ausbildung
einer im ganzen Hohlraum des lang gestreckten Dampfverteilers gleichmäßig verteilten Dampfwolke
VC führt.
Die in 4 im aktivierten Zustand dargestellten Dampfquellen 500VS2 und 500VS3 werden
durch die entsprechenden Stromversorgungen 650, 670 der
Dampfquelle veranlasst, festes organisches Material mit einer Rate
zu verdampfen, durch die der Dampfdruck Pv im
Hohlraum 504 erzeugt wird, wobei Pv größer ist
als der reduzierte Druck Pc in der Kammer
C.
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Ein
Teil der die Wolke VC ausbildenden Dampfe tritt über die Dampfaustrittsöffnungen 505 aus
dem Hohlraum 504 in den Raum zwischen dem Verteiler 500VD und
der Struktur 11 in Form von Dampfströmen v,23 aus (Dampfströme aus von
der Dampfquelle 500VS2 und von der Dampfquelle 500VS3 abgegebenen
Dampfen), die eine Ablagerungszone definieren. Diese Dampfströme v,23
sind durch gestrichelte und punktierte Linien angedeutet und zum
Substrat oder zur Struktur 11 hin gerichtet, wo sie als
auszubildende Schicht f,23 – in
fetten gestrichelten Linien angedeutet – kondensieren. Ein Teil der
Dampfströme
v,23 gelangt in einen Kristall-Massensensor 301, der über eine
Sensor-Signalleitung 401 ein massenproportionales Signal
an einen Ablagerungsraten-Monitor 420 übermittelt.
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Der
Hohlraum 504 im auch als Rohr-Dampfverteiler bezeichneten
lang gestreckten Dampfverteiler 500VD wird durch die rohrförmige Wandung 501 und
Endkappen 502, 503, die mit der rohrförmigen Wand
dichtend in Eingriff stehen (nicht dargestellt) begrenzt. Der Dampfverteiler 500VD wird
durch eine Verteiler-Heizlampe 506, die im Hohlraum 504 bezüglich einer
Mittellinie CL des Verteilers ausgerichtet ist, so beheizt, dass
eine Verteilertemperatur aufrechterhalten wird, die eine wesentliche
Kondensation von Dampfen im Hohlraum 504 oder in den Dampfsaustrittsöffnungen 505 ausschließt.
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Die
Dampftransportvorrichtungen 500VT weisen einen oberen Abschnitt 521b einer
Dampftransportleitung auf, die sich in abgedichteter Weise in den
Hohlraum 504 des Dampfverteilers 500VD erstreckt
und mit einem oberen Anschluss des Ventils 522 verbunden
ist. Das Ventil 522 weist eine Ventilstange 522a und
eine an der Ventilstange befestigte Ventil-Handhabe 522b zum Überführen des
Ventils in eine geöffnete
Stellung oder eine geschlossene Stellung auf. Es können aber
auch andere Arten von Ventilen mit Erfolg eingesetzt werden, wie
dies auf dem Gebiet der Konstruktion und Technologie von Unterdrucksystemen
bekannt ist. Ein unterer Abschnitt 521a einer Dampftransportleitung
ist mit dem unteren Anschluss des Ventils 522 verbunden.
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Das/die
Ventil(e) 522 können/kann
eine für den
Betrieb in drei Stellungen geeignete Konstruktion aufweisen. Zum
Beispiel kann das Ventil in einer ersten Stellung geöffnet sein
und den Dampfverteiler 500VD über die Dampftransportvorrichtung 500VT mit
einer angebrachten Dampfquelle 500VS verbinden. In einer
zweiten Stellung ist das Ventil 522 dann geschlossen. In
einer dritten Stellung bleibt das Ventil 522 geschlossen,
weist jedoch eine (nicht dargestellte) "Anzapf"-Öffnung
auf, durch die Luft oder ein inertes Gas in den unteren Abschnitt 521a der
Dampftransportleitung und in die Dampfquelle eingebracht werden
kann, um die Dampfquelle vor ihrem Entfernen auf atmosphärischen
Druck zu bringen. Alternativ kann, wenn ein Betrieb der Ventile 522 nur
in zwei Stellungen vorgesehen ist, d. h. entweder in einer offenen
Stellung oder in einer geschlossenen Stellung, an einer "Anzapf"-Öffnung im unteren Abschnitt 521a der
Dampftransportleitung oder in der Dampfquellen-Abdeckung 526 ein
(nicht dargestelltes) besonderes Ventil vorgesehen sein, durch das
Luft oder ein inertes Gas bei geschlossenem Ventil 522 eingeleitet werden
kann.
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Am
unteren Bereich 521a der Dampftransportleitung ist ein
Quellen-Halteflansch 523 angebracht. Der Quellen-Halteflansch 523 weist
Quellenhalter-Flanscharme 523a, 523b (siehe 8 und 12) auf, an denen Quellenhalter-Spannfedern 524a, 524b (siehe 12) mit ihrem einen Ende befestigt werden
können.
In der Zeichnung der 4 sind nur der Quellen-Halteflansch 523 und
die Quellenhalter-Spannfeder 524 dargestellt. Das andere Ende
der Quellenhalter-Spannfeder 524 (oder der Spannfedern 524a, 524b)
ist an einem Quellenhalter 525 angebracht, der sich jeweils über einen
unteren Bereich der Außenoberfläche der
angebrachten Dampfquellen 500VS1–500VS3 erstreckt.
Durch die Spannung der Spannfeder(n) werden die angebrachten Dampfquellen
aufwärts
gedrückt,
so dass eine dichtende Anlage zwischen einer oberen Fläche der jeweiligen
Dampfquelle und einer Quellen-Abdeckung 526 entsteht, welche
ihrerseits dichtend am unteren Bereich 521a der sich durch
die Quellen-Abdeckung hindurch in die angebrachte(n) Dampfquelle(n)
hinein erstreckenden Dampftransportleitung befestigt ist (siehe 6, 7 und 9–11).
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Nach
Beendigung des Verdampfens von in der Dampfquelle vorhandenem organischen
Material und nach Umstellen des Ventils 522 in die geschlossene
Stellung wird die angebrachte Dampfquelle in der Weise entfernt,
dass man den Quellenhalter 525 von der unteren Außenfläche der
zu entfernenden Dampfquelle herunter schiebt. Die Quellenhalter-Spannfeder(n)
zieht/ziehen sich dann in einen entspannten oder im Wesentlichen
nicht gespannten Zustand zurück,
wobei sie jedoch den Quellenhalter 525 weiter halten, wie
dies für
die entfernte Dampfquelle 500VS4 dargestellt ist.
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Eine
Quellen-Stromversorgung 630 mit einem Regler 631 ist über eine
Leitung 632, einen Strommesser 633 und eine Leitung 634 mit
einem Verdampfungs-Heizelement (siehe 6–8) verbunden,
das zum thermischen Verdampfen von in der Dampfquelle 501 aufgenommenem
festem organischem Material bestimmt ist. Durch Einstellen des Reglers
lässt sich
ein durch das Verdampfungs-Heizelement fließender Heizstrom einstellen,
durch den ein in der Quelle vorhandenes verdampfungsfähiges organisches
Material auf eine Temperatur aufgeheizt wird, bei der ein Teil des
organischen Materials – üblicherweise
durch Sublimation – mit
einer gewünschten
Verdampfungsrate verdampft. Da sich das Ventil 522 der
der Dampfquelle 500VS1 zugeordneten Dampftransportvorrichtung
in der Darstellung in der geschlossenen Stellung befindet, ist der
Regler 631 so eingestellt, dass im Wesentlichen kein Heizstrom durch
das Verdampfungs-Heizelement fließt, wie dies auch durch den
Strommesser 633 angedeutet wird.
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In
gleicher Weise ist eine Quellen-Stromversorgung 650 mit
einem Regler 651 über
eine Leitung 652, einen Strommesser 653 und eine
Leitung 654 mit einem der Dampfquelle 500VS2 zugeordneten Verdampfungs-Heizelement
verbunden. Der Regler 651 ist so eingestellt, dass ein
Heizstrom derart durch das Verdampfungs-Heizelement fließt, dass
in der Quelle 500VS2 aufgenommenes verdampfungsfähiges organisches
Material mit einer gewünschten
Verdampfungsrate verdampft. Der Heizstrom wird vom Strommesser angezeigt
und ist schematisch durch den Pfeil in den Leitungen 652 und 654 angedeutet.
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Auch
die Dampfquelle 500VS3 ist aktiv; dies wird durch den Pfeil
in den Leitungen 672 und 674 und durch den Strommesser 673 angedeutet,
der einen Heizstrom anzeigt, der durch ein dieser Dampfquelle zugeordnetes
Verdampfungs-Heizelement fließt,
wobei der Heizstrom von einer Quellen-Stromversorgung 670 über einen
Regler 671 zugeführt wird.
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Einem
der entfernten Dampfquelle 500VS4 zugeordneten Verdampfungs-Heizelement
ist eine Quellen-Stromversorgung 690 zugeordnet. Dabei entsprechen
ein Regler 691, Leitungen 692, 694 und ein
Strommesser 693 den entsprechenden, weiter oben beschriebenen
Elementen.
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Die
Verteiler-Heizlampe 506 wird (im aktiven Zustand) von einer
Verteilerlampen-Stromversorgung 510 versorgt, die über entsprechende
Leitungen 507 und 509 mit den Anschlüssen der
Lampe 506 verbunden ist. Dabei ist ein Regler 511 derart eingestellt,
dass eine gewünschte
Temperatur des lang gestreckten Dampfverteilers 500VD erzeugt wird,
die zum Beispiel durch eine (nicht dargestellte) dem Dampfverteiler
zugeordnete Temperaturmesseinrichtung gemessen wird.
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Aus
der vorstehenden Beschreibung der 4 ist ersichtlich,
dass jeweils eine oder alle angebrachten Dampfquellen unter Aufrechterhaltung
des reduzierten Drucks Pc in der Kammer
C von ihren entsprechenden Dampftransportvorrichtungen 500VT getrennt
werden können
bzw. dass abgenommene Dampfquellen an ihren entsprechenden Dampftransportvorrichtungen
angebracht werden können.
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In 4 sind
vier abzunehmende oder anzubringende Dampfquellen beispielhaft dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform
des erfindungsgemäßen thermophysikalischen
Dampfablagerungsgeräts 500 kann
eine erste Dampfquelle mit einem ersten verdampfungsfähigen festen
organischen Ausgangsmaterial beschickt werden. Eine zweite Dampfquelle kann
ein zweites verdampfungsfähiges
festes organisches Ausgangsmaterial aufnehmen. Eine dritte Dampfquelle
kann ein erstes verdampfungsfähiges festes
organisches Dotiermaterial enthalten, und eine vierte Dampfquelle
kann ein zweites verdampfungsfähiges
festes organisches Dotiermaterial aufnehmen.
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Nachdem
die Dampfablagerungsvorrichtung 500 gemäß 4 in der
Station 130 (HTL) der 2 installiert
ist, kann die erste Dampfquelle mit einem ersten organischen Löchertransport-Ausgangsmaterial
und die zweite Dampfquelle mit einem zweiten organischen Löchertransport-Ausgangsmaterial
beschickt werden. Die dritte Dampfquelle kann ein erstes farbneutrales
organisches Dotiermaterial, die vierte Dampfquelle ein zweites farbneutrales
organisches Dotiermaterial aufnehmen. Nachdem diese vier Dampfquellen
angeschlossen und aktiv sind, kann in dem Hohlraum 504 des
lang gestreckten Dampfverteilers 500VD eine molekulare
Mischung oder Dispersion der vier organischen Materialdämpfe hergestellt
werden, wobei die Dampfströme 13v, 1234 aus
den Dampfaustrittsöffnungen 505 austreten
und auf das Substrat oder die Struktur 11 gerichtet werden,
um dort eine zusammengesetzte, dotierte organische Löchertransportschicht 13, 1234 auf
der Struktur auszubilden.
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Alternativ
ist es auch möglich,
eine oder zwei der Dampfquellen mit verdampfungsfähigen festen organischen,
löcherinjizierenden
Materialien zu beschicken, und eine dritte Dampfquelle kann zum
Beispiel eine Mischung aus zwei organischen Löchertransport-Ausgangsmaterialien
aufnehmen. Eine vierte Dampfquelle kann mit einem farbneutralen
organischen Dotiermaterial oder mit einer Mischung aus farbneutralen
organischen Dotiermaterialien beschickt werden. Bei dieser Ausführungsform
wird als erste Schicht eine organische löcherinjizierende Schicht auf
dem Substrat oder der Struktur 11 ausgebildet, indem nur
die eine oder die zwei mit löcherinjizierenden
Materialien beschickten Dampfquellen aktiviert werden. Nach Ausbildung
der löcherinjizierenden
Schicht wird die Verdampfung der löcherinjizierenden Materialien
abgeschaltet und die Verdampfung der in der dritten und der vierten
Dampfquelle enthaltenen organischen Materialien eingeleitet, um
auf der löcherinjizierenden
Schicht eine dotierte (oder nicht dotierte) organische Löchertransportschicht 13 auszubilden.
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Bei
Installation des thermophysikalischen Dampfablagerungsgeräts 500 gemäß 4 in
der Station 140 (LEL) der 2 kann eine
Dampfquelle mit einem organischen lichtemittierenden Ausgangsmaterial
beschickt werden, und eine zweite Dampfquelle kann zum Beispiel
ein farbneutrales organisches Dotiermaterial aufnehmen. Eine dritte
und eine vierte Dampfquelle können
jeweils ein erstes bzw. ein zweites farbmodifizierendes organisches
Dotiermaterial enthalten, das entsprechend ausgewählt wurde,
um die Farbe oder den Farbton der Lichtemission in der fertigen
und aktiven OLED gegenüber
dem von dem organischen lichtemittierenden Ausgangsmaterial erzeugten
Farbton zu modifizieren.
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Wird
das Dampfablagerungsgerät 500 gemäß 4 in
der Station 150 (ETL) der 2 installiert,
kann eine Dampfquelle mit einem ersten organischen Elektronentransport-Ausgangsmaterial
beschickt werden, und eine zweite Dampfquelle kann ein zweites organisches
Elektronentransport-Ausgangsmaterial aufnehmen. Eine dritte und
eine vierte Dampfquelle können
jeweils ein erstes und ein zweites farbneutrales organisches Dotiermaterial
enthalten.
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Die
Verwendung von Dotiermaterialien zur Herstellung einer dotierten
Schicht auf einer Struktur wurde zum Beispiel in der weiter oben
bereits genannten Veröffentlichung
US-A-4 769 292 beschrieben,
bei der ein oder mehrere Dotiermittel in eine organische lichtemittierende
Schicht eingebracht werden, um eine Farb- oder Farbtonveränderung
des emittierten Lichts zu erzielen. Eine solche wählbare Veränderung
oder Verschiebung der Farbe ist besonders bei der Herstellung einer
mehrfarbigen oder vollfarbigen LED wünschenswert.
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So
genannte farbneutrale Dotiermittel können wirkungsvoll in Verbindung
mit einer organischen Löchertransportschicht,
in Verbindung mit einer organischen Elektronentransportschicht oder
in Verbindung mit beiden genannten Schichten eingesetzt werden,
um eine organische LED mit verbesserter Funktionsstabilität oder längerer Lebensdauer
oder auch mit verbesserter Elektrolumineszenz zu erzeugen.
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Die
in den entfernbaren (und anbringbaren) Dampfquellen aufgenommenen
festen organischen Materialien können
in Form von Pulvern, Flocken oder als Partikel oder in Form von
Pellets vorliegen.
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5 zeigt
eine schematische Ansicht des thermophysikalischen Dampfablagerungsgeräts, bei dem
die Dampftransportvorrichtung 500VT mittels einer Heizspule 720 auf
eine ausreichende Temperatur aufgeheizt werden kann, um eine Kondensation
der von der Dampfquelle 500VS1 kommenden organischen Dampfe
an den Oberflächen
der Dampftransportvorrichtung zu verhindern. Die Heizspule 720 ist von
einem Wärmeschild 710 mit
Wärme reflektierenden
Innenflächen 712 umgeben.
Die Heizspule 720 wird durch den von einer Stromversorgung 700 des Heizelements
der Dampftransportvorrichtung kommenden Stromfluss aufgeheizt, wobei
die Stromversorgung einen Regler 701 aufweist. Die Stromversorgung 700 ist über eine
Leitung 702 und einen Strommesser 703 am Anschluss 707 mit
einem Ende der Heizspule 720 verbunden, während die
Stromversorgung 700 mit dem anderen Ende der Heizspule 720 über die
Leitung 704 an einem Anschluss 705 verbunden ist.
Die entfernbare Dampfquelle 500VS1 mit der Quellenhalter-Spannfeder 524 und
dem Quellenhalter 525, die Elemente der Dampftransportvorrichtung 500VT und
der Dampfverteiler 500VD entsprechen jeweils den unter
Bezugnahme auf 4 beschriebenen Elementen.
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6 zeigt
eine Schnittansicht von Teilen des thermophysikalischen Dampfablagerungsgeräts, bei
dem ein planares Verdampfungs-Heizelement 550 zwischen
der Dampfquelle 500VS2 gemäß 4 und einem
Quellendeckel 526 angeordnet ist. Außerdem sind Heizlampen 810 und 820 und
entsprechende Wärmereflektoren 812 und 822 als
Alternativen für
das Aufheizen der Dampftransportvorrichtung 500VT dargestellt.
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In
der Kammer C, die – wie
unter Bezugnahme auf 4 bereits beschrieben wurde – auf einem reduzierten
Druck gehalten wird, befindet sich ein lang gestreckter Dampfverteiler 500VD.
Die Dampfaustrittsöffnungen 505 weisen
einen Durchmesser d, der im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm liegen kann,
und einen Abstand 1 auf, der im Bereich von 2–20 mm liegen kann. Innerhalb
dieser Bereiche sind ein bestimmter Durchmesser d und ein bestimmter
Abstand 1 so ausgewählt,
dass die Dampfwolke VC der von der Dampfquelle 500VS2 kommenden
organischen Dämpfe
(durch eine gestrichelte Linie dargestellt) sich gleichmäßig im gesamten
Hohlraum 504 (in 6 nicht
bezeichnet) des Verteilers 500D verteilt. Die Dampfströme V,2 treten
in der beschriebenen Weise aus den Öffnungen 505 aus.
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Der
obere Bereich 521b der Dampftransportleitung, der sich
in den Hohlraum des Dampfverteilers erstreckt, ist gegenüber der
rohrförmigen
Wandung 501 durch Dampfverteilerdichtungen 521c abgedichtet,
bei denen es sich um temperaturfeste Dichtungen aus einem Epoxidmaterial
oder aus anderen bekannten, in der Technologie der Vakuumsysteme
verwendeten Dichtmaterialien handeln kann. Der obere Bereich 521b erstreckt
sich durch eine thermisch isolierende Platte 530, deren
Oberfläche (nicht
bezeichnet) gegenüber
dem oberen Bereich abgedichtet ist. Eine untere Fläche (nicht
bezeichnet) der Platte 530 ist mittels eines Dichtrings 532 gegenüber einer
oberen Fläche
(nicht bezeichnet) einer thermisch isolierenden Buchse 534 abgedichtet,
die sich in das Gehäuse
H hinein und durch dieses hindurch erstreckt. Eine untere Fläche (nicht
bezeichnet) der Buchse ist mittels einer Buchsendichtung 536 gegenüber einer
oberen Fläche
(nicht bezeichnet) des Gehäuses
H abgedichtet, das heißt
gegenüber
der zur Kammer C weisenden Oberfläche des Gehäuses H. Das Ventil 522 ist
mittels Ventildichtungen 522c (in der Zeichnung ist nur
eine Ventildichtung bezeichnet) sowohl gegenüber dem oberen Bereich 521b als
auch gegenüber
dem unteren Bereich 521a (siehe 4 und 7)
der Dampftransportleitung abgedichtet.
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In
der Zeichnung der 6 bestehen schraffierte geschnittene
Teile vorzugsweise aus thermisch isolierenden Materialien, etwa
Quarz oder einem Keramikmaterial. Die oberen und unteren Bereiche
der Dampftransportleitung können
aus einem Metall oder aus einem thermisch isolierenden Material,
etwa Quarz, einem Keramikmaterial oder einem Bornitridmaterial bestehen.
Bei dem Körper
des Ventils 522 kann es sich um einen Metallkörper oder
einen Keramikkörper
handeln. Die rohrförmige
Wandung 501 des Dampfverteilers 500VD kann aus
einem Metall, einem Keramikmaterial oder aus Bornitrid bestehen. Die
Endkappen 502, 503 (siehe 4) des Dampfverteilers
bestehen vorzugsweise aus einem thermisch und elektrisch isolierenden
Material, etwa Quarz oder einem Keramikmaterial.
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Der
Quellenhalterflansch 523, der vorzugsweise ebenfalls aus
einem thermisch isolierenden Material besteht, ist am unteren Bereich 521a der Dampftransportleitung über eine
oder mehrere Dichtungen 523c befestigt (siehe 7).
Der unterer Bereich 521a erstreckt sich durch den thermisch
und elektrisch isolierenden Quellendeckel 526, der mittels
einer Quellendeckeldichtung 526c (siehe 7) gegenüber der
Leitung abgedichtet ist. Der Quellendeckel 526 weist einen
temperaturbeständigen
Quellendeckel-Dichtring 528 auf (siehe 7),
der abdichtend an einer oberen Fläche (nicht bezeichnet) des
Planaren Verdampfungs-Heizelements 550 anliegt.
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Das
Planare Verdampfungs-Heizelement besteht vorzugsweise aus Tantal-Blech
in einer Form, die dichtend in dem Quellendeckel-Dichtring 528 aufgenommen
oder zwischen diesem und einem temperaturbeständigen Behälterdichtring 542 abgeordnet sein
kann (siehe 7), welcher an oder in der Nähe der gemeinsamen
Oberfläche
des Behälters 540 vorgesehen
ist. Der Behälter 540 besteht
vorzugsweise aus einem thermisch und elektrisch isolierenden Material,
etwa Quarz oder einem Keramikmaterial. Das Planare Verdampfungs-Heizelement 550 weist
eine Öffnung 552 auf
(siehe 7), durch die verdampftes organisches Material
aus dem Behälter
in die Dampftransportvorrichtung 500VT und von dort in den
Dampfverteiler 500VD eintreten kann.
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Das
Verdampfungs-Heizelement weist ferner elektrische Verbindungsflanschen 556 und 558 (siehe 8)
für den
Anschluss der Quellen-Stromversorgung 650 über ihre
Leitungen 652 und 654 mittels entsprechender Anschlussklemmen 666 und 668 auf.
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Der
Behälter 540 weist
mindestens eine Wärme
reflektierende Beschichtung 560 auf, die sich über eine
untere Fläche
entlang der seitlichen Wandungsflächen des Behälters erstreckt.
Die Wärme
reflektierende Beschichtung 564 ist in der Darstellung auf
den Außenflächen des
Behälters
angebracht. Sie kann aber anstatt auf den Außenflächen oder zusätzlich dazu
auch auf den Innenflächen
aufgebracht sein. Die Wärme
reflektierende Beschichtung bzw. reflektierenden Beschichtungen
können
als mehrschichtiger dielektrischer Stapel ausgebildet sein, der die
Wärmestrahlung
in den Behälter
zurück
reflektiert. Alternativ kann die Wärme reflektierende Beschichtung
aus einem oder mehreren Metallen mit spiegelartigen Reflexionseigenschaften
bestehen.
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Der
Behälter 540 kann
eine polygonale oder zylindrische Gestalt aufweisen. Im Behälter ist
ein festes organisches Löchertransportmaterial 13a (oder
ein organisches lichtemittierendes Material 14a oder ein
organisches Elektronentransportmaterial 15a) in Form eines
Pulvers, von Flocken oder Partikeln bis zu einem Füllstand 13b aufgenommen.
Diese festen organischen Materialien wurden bereits in der abgenommenen
Position der Dampfquelle 500VS2 in den Behälter eingegeben.
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Eine
Stromversorgung 800 der Heizlampe der Dampftransportvorrichtung
weist einen Regler 801 zum Regeln eines durch die Heizlampen 810, 820 fließenden elektrischen
Stroms auf, wobei die Lampen in der Zeichnung durch eine als Wellenlinie dargestellte
Lampenverbin dungsleitung 800a in Reihe geschaltet sind.
Eine Lampenleitung 802 verbindet die Stromversorgung 800 der
Lampe über
einen Strommesser 803 mit einem Heizlampenanschluss der
Heizlampe 810, während
eine Lampenleitung 804 die Stromversorgung der Lampe mit
einem Heizlampenanschluss der Heizlampe 820 verbindet.
Der Wärmereflektor 812 ist
in der Zeichnung über
eine Reflektor-Befestigungsplatte 814 mit dem Gehäuse H verbunden,
der Wärmereflektor 822 ist über eine Reflektor-Befestigungsplatte 824 mit
dem Gehäuse H
verbunden. Die Heizlampen 810, 820 werden in den
entsprechenden Wärmereflektoren 812, 822 mittels
Heizlampen-Halterungen (nicht dargestellt) in ihrer jeweiligen Position
gehalten.
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In
der Schnittdarstellung der Dampfquelle 500VS2 gemäß 7 ist
der Behälter 540 mit
einem festen Pellet 13p aus einem organischen Löchertransport-Ausgangsmaterial
(oder mit einem Pellet 14p bzw. einem Pellet 15p eines
organischen lichtemittierenden Ausgangsmaterials bzw. eines organischen
Elektronentransport-Ausgangsmaterials) beschickt.
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Zu
erkennen sind eine Halteflanschdichtung 523c und eine Quellendeckeldichtung 526c.
Außerdem
sind der Quellendeckel-Dichtring 528 und der Behälter-Dichtring 542 dargestellt.
Diese temperaturbeständigen
Dichtringe bestehen aus einem temperaturbeständigen Material, zum Beispiel
einem Material auf Siliconbasis. Die Öffnung des Verdampfungs-Heizelements
ist mit 552 bezeichnet.
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8 zeigt
eine schematische Draufsicht der Dampfquelle 500VS2 entlang
der Linie 8-8 in 7. ausgehend von dem Quellenhalterflansch 523,
der mittels der Halteflansch-Dichtung 523c am unteren Bereich
der Dampftransportleitung 521a befestigt ist, erstrecken
sich Quellenhalter-Flanscharme 523a und 523b.
An dem Flanscharm 523a und an einem Ende des Quellenhalters 525 ist
eine Quellenhalter-Spannfeder 524a angebracht. Eine weitere Quellenhalter-Spannfeder 524b ist
am Flanscharm 523b und am anderen Ende des Quellenhalters 525 angebracht.
Die elektrischen Anschlussflanschen des Planaren Verdampfungs-Heizelements 550 sind mit 556 und 558 bezeichnet
(siehe 6, 7).
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In 9 ist
in einer Schnittdarstellung einer modifizierten Dampfquelle 500VS2A eine
die äußeren Seitenwandungsflächen (nicht
bezeichnet) eines Behälters 540A umgebende
Verdampfungs-Heizspule 570 dargestellt. Ein Wärmeschild 572 mit
einer Wärmereflexionsober fläche 574 ist
in einem Abstand zur Spule 570 angeordnet. Die Quellen-Stromversorgung 650A mit
einem Regler 651A erzeugt einen durch die Spule 570,
die Leitung 652, den Strommesser 653A und die
Leitung 654 fließenden
elektrischen Strom.
-
Bei
dem Behälter 540A handelt
es sich vorzugsweise um einen elektrisch isolierenden und thermisch
leitfähigen
Behälter,
so dass die Wärme
durch Wärmeleitung
durch die Behälterwandung
transportiert wird, um Teile des/der festen organischen Materials/Materialien 13a (bzw. 14a oder 15a)
im Behälter zu
verdampfen. Ein für
die Herstellung eines solchen Behälters geeignetes Material ist
Bornitrid, welches eine mäßige thermische
Leitfähigkeit
und einen relativ hohen spezifischen thermischen Widerstand aufweist.
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Der
Quellendeckel 526A unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen
Quellendeckel 526 dadurch, dass hier kein Quellendeckel-Dichtungsring 528 (siehe 7)
erforderlich ist. Bei an der Dampftransportvorrichtung angebrachter
Dampfquelle wird eine obere Fläche
des Behälters 542A mittels
eines Behälter-Dichtrings 542A gegenüber einer
unteren Fläche
des Quellendeckels 526A abgedichtet.
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10 zeigt
eine Schnittansicht einer modifizierten Dampfquelle 500VS2B,
bei der ein organisches Löchertransportmaterial 13a (bzw.
ein organisches lichtemittierendes Material 14a bzw. ein
organisches Elektronentransportmaterial 15a) in einem elektrisch
leitfähigen
Behälter 540B aufgenommen ist,
der mittels eines Behälter-Dichtrings 542B gegenüber einem
elektrisch leitfähigen
Deckel 526B abgedichtet ist. Das feste organische Material
bzw. zumindest ein Teil desselben wird durch eine den Behälter in
einem Abstand umgebende Verdampfungs-Induktionsheizspule 580 verdampft.
Die Induktionsheizspule wird durch eine Stromversorgung 650B des
Induktionsheizelements aktiviert, wobei die Stromversorgung mittels
eines Reglers 651B so geregelt werden kann, dass ein Strom
durch die Induktionsheizspule fließt, wie dies durch den Strommesser 653B angedeutet
ist. Die Stromversorgung 650B kann ein elektrisches Potential
sowie einen Treiberstrom mit einer für die optimale induktive Beheizung des
Behälters 540B und
des Deckels 526B geeigneten Frequenz liefern.
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An
einer Unterseite des Deckels 526B ist in der Zeichnung
ein Leitelement 584 mittels Leitelementhalterungen 586 befestigt.
Das Leitelement 584 kann in Verbindung mit jeder der vorstehend
beschriebenen Dampfquellen eingesetzt werden, um Partikel wirksam
zu blockieren, d. h. zu verhindern, dass Partikel des organischen
Materials in den unteren Bereich 521a der Dampftransportleitung
gelangen, jedoch zuzulassen, dass Dämpfe des organischen Materials
aus dem Behälter
um das Leitelement herum in die Dampftransportleitung geleitet werden.
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In 11A–11C ist eine andere Ausführungsform einer entfernbaren
Dampfquelle schematisch dargestellt. Die Dampfquelle 500VS2,
das Planare Verdampfungs-Heizelement 550 und die Heizlampen 810, 820 sowie
die Wärmereflektoren 812, 822 für das Aufheizen
der Dampftransportvorrichtung 500VT sind beispielhaft dargestellt.
Das Ventil 522 befindet sich, wie durch den horizontalen
Pfeil angedeutet, in einer geschlossenen Stellung.
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In 11A ist die Dampfquelle 500VS2 über einer
thermisch isolierenden Auflageplatte 590 dargestellt, die
durch Quellenhalter-Druckfedern 592 und 594 bezüglich einer
Arbeitsfläche
aufwärts
gedrückt
wird. Im zusammengedrückten
Zustand sorgen die Druckfedern für
eine Abdichtung zwischen der Dampfquelle 500VS2 und dem
Planaren Verdampfungs-Heizelement 550 und zwischen dem
Heizelement und dem Quellendeckel 526 über entsprechende Dichtringe 542 bzw. 528.
Dargestellt ist nur der Umriss der Wärme reflektierenden Beschichtung 560.
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In 11B wurde die Dampfquelle vom Quellendeckel 526 abgenommen,
und die Druckfedern 592, 594 befinden sich im
entspannten oder nicht gespannten Zustand.
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In 11C steht die abgenommene Dampfquelle 500VS2 auf
der Arbeitsfläche,
um gereinigt und/oder erneut mit organischem Material 13a (bzw. 14a oder 15a)
beschickt zu werden. Das Planare Verdampfungs-Heizelement 550 mit
seinen Anschlussklemmen 666, 668 ist an einem
oberen Rand der Dampfquelle lehnend dargestellt.
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In 12A–12C ist eine andere Ausführungsform einer entfernbaren
Dampfquelle schematisch dargestellt. Die modifizierte Dampfquelle 500VS(m) weist
einen Metallbehälter 540C und
einen modifizierten Metall-Quellendeckel 526(m) auf, der über im Deckel
fest vorgesehene Durchführungen 553, 554 ein
Verdampfungs-Tauchheizelement 550i trägt. Das Ver dampfungs-Tauchheizelement 550i kann
aufgeheizt werden, um die Verdampfung eines Teils des verdampfbaren
festen organischen Materials 13a bzw. 14a oder 15a im
Behälter
zu bewirken. Dieses Aufheizen erfolgt mittels eines durch das Heizelement
fließenden
elektrischen Stromes, der von einer Quellen-Stromversorgung 620 über einen
Regler 621, einen Strommesser 623 und Leitungen 622, 624 geliefert
wird.
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Der
Metallbehälter 540C und
der Quellendeckel 526(m) bestehen vorzugsweise aus Edelstahl, so
dass während
des Zusammendrückens
einer zwischen dem Deckel 526(m) und einem Behälterflansch 541 angeordneten
Metalldichtrings 542C eine strukturelle Einheitlichkeit
gegeben ist. Die Dichtung 542C besteht vorzugsweise aus
einem komprimierbaren Material, etwa Kupfer, Messing oder Aluminium.
Die dichtende Anlage zwischen dem Behälterflansch 541 und
dem Quellendeckel 526(m) entsteht durch im Behälterflansch 541 ausgebildete Kompressionsrippen 543 und
im Deckel 526(m) ausgebildete Kompressionsrippen 544 und
ausreichendes Anziehen einer Vielzahl von Bolzen 546, die
sich durch den Deckel 526(m) hindurch in oder durch den Flansch 541 erstrecken.
In 12A sind Mutter 548 zu erkennen, die
im Zusammenwirken mit den Bolzen 546 für die Kompression des Metalldichtrings 542C sorgen.
Alternativ können
eine Vielzahl von mit den Bolzen 546 zusammenwirkenden
Gewindebohrungen (nicht dargestellt) im Behälterflansch 541 oder
im Deckel 526(m) ausgebildet sein.
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Das
(in geschlossener Stellung dargestellte) Ventil 522, die
unteren und oberen Bereiche der Dampftransportleitungen 521a bzw. 521b und
der Dampfverteiler 500VD entsprechen den weiter oben beschriebenen
vergleichbaren Elementen.
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Um
die Kondensation der Dämpfe
des verdampften organischen Materials auf relativ kühlen Oberflächen des
Behälters 540C zu
vermeiden, sind der Deckel 526(m) und die Elemente 621a, 522 und 521b der
Dampftransportvorrichtung 500VT, die Dampfquelle 500VS(m) und
die Dampftransportvorrichtung in einem beheizbaren, auf einem Gehäuseträger 920 angeordneten
Gehäuse 900 vorgesehen. Das
Gehäuse 900 kann
zum Beispiel aus einem herkömmlichen
Trockenschrank bestehen, der Heizelemente 910 aufweist,
die in dem Gehäuse
eine Temperatur Te erzeugen können, die
zum Verdampfen des im Behälter 540C aufgenommenen
organischen Materials nicht ausreicht, jedoch hoch genug ist, um eine
Kondensation ver dampften organischen Materials an Oberflächen der
Dampfquelle und der Dampftransportvorrichtung zu verhindern.
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Ein
derartiges beheizbares Gehäuse 900 kann
mit Vorteil anstelle oder zusätzlich
zu den zuvor beschriebenen Mitteln zum Verhindern der Kondensation
organischer Materialdämpfe
an inneren Oberflächen
der Dampfquellen und Dampftransportvorrichtungen eingesetzt werden.
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In 12B wurde der Behälter 540C durch eine
(nicht dargestellte) Zugangstür
aus dem beheizbaren Gehäuse 900 entnommen.
Die Kompressionsrippen 544 im Quellendeckel 526(m) sind
jetzt deutlicher zu sehen, und durch den Deckel erstrecken sich drei
Bolzen 546.
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In 12C steht der Behälter 540C auf einer Arbeitsplatte,
um gereinigt oder erneut mit verdampfungsfähigem organischem Material
beschickt zu werden. Dargestellt ist auch eine im Behälterflansch 541 ausgebildete
Kompressionsrippe 543, und der Metalldichtring 542C ist
auf den Flansch 541 aufgesetzt. Normalerweise wird vor
dem dichten Verbinden des Behälters 540C mit
dem Quellendeckel 526(m) jeweils ein neuer, noch nicht
zusammengedrückter Dichtring 542C bereitgestellt.
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13 zeigt
eine durch die Schnittlinien 13-13 in 2 angedeutete
schematische Schnittansicht der Dampfablagerungsstation 130 der OLED-Vorrichtung
gemäß 2.
Die unter Bezugnahme auf die HTL-Station 130 beschriebenen
Elemente und Funktionen sind, wie in 13 durch
die Bezugsziffern (140; 150), (140H; 150H)
und (140C; 150C) angedeutet, im Wesentlichen mit
denen der Stationen 140 (LEL) und 150 (ETL) gemäß 2 identisch.
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Die
Station 130 weist ein eine Kammer 130C definierendes
Gehäuse 130H auf.
Die Kammer wird auf reduziertem Druck gehalten, im typischen Fall
auf einem Druck unter 10–3 Torr (1,33 × 10–1 Pascal),
vorzugsweise auf einem Druck unter 10–5 Torr
(1,33 × 10–3 Pascal).
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Der
Dampfverteiler 500VD ist hier mit einem Wärmeschild 514 dargestellt,
der die rohrförmige Wandung 501 umgibt
und so endet, dass Dampfströme 13v, 123 unbehindert
durch den Wärmeschild 514 aus
dem Hohlraum 504 (siehe 4) durch
die Dampfaustrittsöffnungen 505 austreten
können.
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Die
Dampfströme 13v, 123 bestehen
aus mehreren Dampfströmen
aus verdampften Materialien, die in der in 13 dargestellte
Dampfquelle 500VS1 (in welligen Umrisslinien dargestellt)
und in den Dampfquellen 500VS2 (in gestrichelten Umrisslinien
dargestellt) und 500VS3 (in gepunkteten Linien dargestellt)
erzeugt wurden. Diese drei Dampfquellen (siehe 4)
führen über entsprechende
Dampftransportvorrichtungen 500VT dem Dampfverteiler 500VD einen
molekular fein verteilten oder zusammengesetzten Dampf zu, der ein
verdampftes erstes organisches Löchertransport-Ausgangsmaterial,
ein verdampftes zweites organisches Löchertransport-Ausgangsmaterial
und ein verdampftes organisches farbneutrales Dotiermaterial enthalten
kann.
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Die
Dampfquelle 500VS1 ist mittels der sich zwischen der Quellenhalterung 525 und
entsprechenden Quellenhalter-Flanscharmen 523a und 523b erstreckenden
Spannfedern 524a, 524b angebracht. Die Dampfquelle
wird, wie vorstehend bereits beschrieben, durch eine Quellen-Stromversorgung 630 aktiviert,
und die Dampftransportvorrichtung 500VT wird mittels Heizlampen über die
weiter oben bereits beschriebene Lampen-Stromversorgung 800 der
Dampftransportvorrichtung beheizt.
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Auf
dem Substrat oder der Struktur 11 wird eine dotierte (oder
undotierte) organische Löchertransportschicht 13 mit
verbesserter Gleichförmigkeit ausgebildet,
indem man die Struktur bezüglich
des Dampfverteilers 500VD zunächst in einer Vorwärtsbewegung "F" von einer Ausgangsposition "I" aus durch eine Dampfablagerungs-Zwischenposition "II" in eine Endposition "III" bewegt oder verschiebt,
wobei letztere gleichzeitig die Startposition für eine umgekehrte Bewegung "R" über
die Position "II" zur Startposition "I" darstellt.
-
In
der Dampfablagerungs-Zwischenposition "II" sind
das Substrat bzw. die Struktur 11, die Halterung und/oder
der Maskenrahmen 289, ein Gleitschuh 288 und eine
Spindel-Leitbacke 287 in einer Schnittdarstellung in ausgezogenen
Linien dargestellt. Ferner sind diese Elemente in gestrichelten und
punktierten Linien in einer Startposition "I" der Halterung 289 und
in einer Endposition "III" einer Vorwärtsbewegung "F" der Halterung dargestellt, die auch
die Startposition einer Rückwärtsbewegung "R" (oder Umkehrbewegung "R") der Halterung 289 (und des
in der Halterung gehaltenen Substrats oder der Struktur 11)
ist.
-
Die
Vorwärtsbewegung "F" und die Umkehr- oder Rückwärtsbewegung "R" werden durch eine Leitspindel 282 bewirkt,
die in die Spindel-Leitbacke 287 eingreift. Die Leitbacke 287 ist
an dem Gleitschuh 288 befestigt, der seinerseits die Halterung und/oder
den Maskenrahmen 289 trägt.
Der Gleitschuh 288 gleitet entlang einer Leitschiene 285 und ist
in einer in der Gleitschiene 285 ausgebildeten Gleitschienennut 286 geführt. Die
Gleitschiene 285 ist an Gleitschienen-Konsolen 284 gelagert,
die am Gehäuse 130H befestigt
sein können – siehe 13.
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Die
Leitspindel 282 ist an ihrem einen Ende in einer Wellenendkonsole 283 gelagert,
und eine Leitspindelwelle 281 ist in einer Wellendichtung 281a im
Gehäuse 130H gelagert.
Die Leitspindelwelle 281 erstreckt sich durch das Gehäuse 130H hindurch
zu einem Motor 280.
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Der
Motor 280 bewirkt über
einen Schalter 290, der dem Motor ein von einem Eingabeterminal 292 kommendes
Steuersignal zuführt,
eine Vorwärtsbewegung "F" oder eine Rückwärtsbewegung "R". Der Schalter kann eine Zwischenposition
oder eine (nicht dargestellte) "neutrale" Position aufweisen,
in der die Halterung 289 entweder in der Endposition "III" der Vorwärtsbewegung
oder in der Startposition "I" bleiben kann, in
der ein Substrat oder eine Struktur 11 mit einer fertigen
organischen Schicht aus der Halterung und/oder dem Maskenrahmen 289 entnommen
und ein neues Substrat oder eine neue Struktur in die Halterung
eingelegt wird.
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Nahe
eines Endbereichs innerhalb der Ablagerungszone der Dämpfe 13v, 123,
jedoch außerhalb
der durch das Substrat oder die Struktur 11 definierten
Abmessungen befindet sich gemäß 14 ein
Kristall-Massensensor 301. Der Kristall-Massensensor 301 fängt einen
kleinen Teil des Dampfs des organischen Materials ab, der in Endbereichen
der Vielzahl von Öffnungen
aus den Dampfaustrittsöffnungen 505 austritt.
Durch Kondensation des Dampfs auf dem Sensor bildet sich eine Schicht
aus, so dass in derselben Weise, in der durch Kondensation des Dampfs
auf dem Substrat oder der Struktur 11 eine Schicht auf
dem Substrat ausgebildet wird, Masse auf dem Sensor abgelagert wird.
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Der
Sensor 301 ist über
eine Sensor-Signalleitung 401 und eine Sensor-Signaldurchführung 410 mit
dem Ablagerungsraten-Monitor 420 verbunden.
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Wie
in 13 durch fette ausgezogene Linien dargestellt
ist, wird während
der Vorwärtsbewegung "F" der Struktur von der Startposition "I" über die
Dampfablagerungs-Zwischenposition "II" in
Richtung der Endposition "III" der Vorwärtsbewegung
eine organische Löchertransportschicht 13f, 123 auf
dem Substrat oder der Struktur 11 ausgebildet. Während eines
zweiten Durchgangs des Substrats oder der Struktur durch die durch
die Dämpfe 13v, 123 definierte
Ablagerungszone bei der Rückwärtsbewegung "R" von der Endposition "III" über die Dampfablagerungs-Zwischenposition "II" zum Abschluss in
der Startposition "I" wird eine fertige
organische Löchertransportschicht 13 (siehe 1)
ausgebildet.
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Nach
Abschluss des Durchgangs an der Position "I" wird
die fertige Struktur mittels einer im Puffer-Knotenpunkt 102 (siehe 2)
angeordneten Robotereinrichtung (nicht dargestellt) aus der Kammer 130C entnommen,
wonach die Struktur einer weiteren Station zugeführt wird, zum Beispiel der Station 140 der
OLED-Vorrichtung 100 gemäß 2. Dann
wird ein neues Substrat oder eine neue Struktur zur Dampfablagerung
einer organischen Löchertransportschicht 13 in
der vorstehend beschriebenen Weise in die Halterung und/oder den
Maskenrahmen 289 eingeführt.
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14 zeigt
eine schematische Draufsicht eines Teils der HTL-Dampfablagerungsstation 130 gemäß 2,
in der die Anordnung des Kristall-Massensensors 301 an
dem oder nahe dem Endbereich der Vielzahl von Dampfaustrittsöffnungen 505 und außerhalb
eines durch das Substrat oder die Struktur 11 begrenzten
Bereichs deutlicher zu erkennen ist. Ebenfalls zu erkennen sind
der Wärmeschild 514,
die Endkappen 502, 503 des lang gestreckten Dampfverteilers 500VD,
die Reihe der Dampfaustrittsöffnungen 505,
die Verteiler-Heizlampe 506 und die mit den jeweiligen
Durchführungen 507a und 509a verbundenen
Leitungen 507 und 509, wobei die Durchführungen
ihrerseits die elektrischen Anschlüsse außerhalb der Kammer an die Stromversorgung
der Verteilerlampe 510 herstellen (siehe 4).
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Im
Sinne der klareren Darstellung der Zeichnungen in 4, 13 und 14 zeigen
diese nur den einen Kristall-Massensensor 301. In der Praxis
können
für die
Zwecke der Erfindung jedoch auch andere Sensor-Ausbildungen und
Verfahren zum Erfassen und Steuern der Dampfablagerung organischer
Schichten auf einer OLED wirksam eingesetzt werden. Auch wiederverwendbare
optische Erfassungsmittel sind in der Praxis der erfindungsgemäßen Herstellung
einer OLED wirkungsvoll einsetzbar. Zur Steuerung der Dicke einer
organischen Schicht bei der Herstellung einer OLED wurden bereits
bisher unterschiedliche optische Messtechniken angewandt.