CN106835023A - 蒸镀装置以及蒸镀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种蒸镀装置以及蒸镀方法,该蒸镀装置包括:海尔贝克磁铁阵列和掩膜版设置区域;海尔贝克磁铁阵列的至少部分的磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向旋进,使得海尔贝克磁铁阵列两侧形成磁场强度大小不同的磁场;掩膜版设置区域设置于海尔贝克磁铁阵列任一侧的磁场内。将铁磁性材料的掩模版置于本发明实施例提供的蒸镀装置内,掩膜版会受到来自海尔贝克磁铁阵列对其的吸引力。在该吸引力与重力的共同作用下掩模版几乎不发生形变,解决了现有的蒸镀装置中掩膜版因其自身重力作用造成形变影响蒸镀效果的问题,实现了防止掩膜版因其自身重力作用而发生形变的不良现象产生,避免了掩膜版的受损以及PS柱的擦伤的目的。
Description
技术领域
本发明实施例涉及蒸镀技术,尤其涉及一种蒸镀装置以及蒸镀方法。
背景技术
蒸镀是将待成膜的物质置于真空中进行蒸发或升华,使之在工件或基板表面析出的过程。将蒸镀材料加热并镀到基板上称为真空蒸镀,或叫真空镀膜。真空镀膜工艺大量应用于设备(如显示面板)的制造过程中。
在显示面板的蒸镀制程中,掩膜版被用来对玻璃基板特定区域进行遮挡,以使蒸镀材料在未遮挡区域析出成膜。理论上掩膜版表面应与玻璃基板平行,此时蒸镀结果与掩膜版应完全对应,和设计相符。
但实际情况是,由于掩膜版的边缘被固定于支撑架上,掩膜版极薄(厚度为数十微米),掩膜版因自身重力作用造成的形变不可忽略。在该形变的影响下,玻璃基板上得到的膜与预期情况产生偏差,进而使得蒸镀装置的蒸镀效果不佳。此外,蒸镀装置在固定掩膜版的过程中,如果掩膜版在竖直方向上受力的变化很大,则掩膜版会以很大的速度撞击玻璃基板,造成玻璃基板损伤以及掩膜版受损,此外,还可能造成位于玻璃基板上PS柱(photo-spacer,也称柱状隔垫物)的擦伤问题。
发明内容
本发明提供一种蒸镀装置以及蒸镀方法,以达到防止掩膜版因其自身重力作用而发生形变的不良现象产生,提高蒸镀装置的蒸镀效果的目的。
第一方面,本发明实施例提供了一种蒸镀装置,该蒸镀装置包括海尔贝克磁铁阵列和掩膜版设置区域;
所述海尔贝克磁铁阵列的至少部分的磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向旋进,使得所述海尔贝克磁铁阵列两侧形成磁场强度大小不同的磁场;
所述掩膜版设置区域设置于所述海尔贝克磁铁阵列任一侧的磁场内。
第二方面,本发明实施例还提供了一种蒸镀方法,该蒸镀方法包括:
提供一蒸镀腔室;
提供一蒸镀装置,所述蒸镀装置包括:海尔贝克磁铁阵列和掩膜版设置区域,所述海尔贝克磁铁阵列的至少部分的磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向旋进,使得所述海尔贝克磁铁阵列两侧形成磁场强度大小不同的磁场,所述掩膜版设置区域设置于所述海尔贝克磁铁阵列任一侧的磁场内;
将掩膜版运送至所述掩膜版设置区域内的预设位置,所述掩膜版的材料为铁磁材料;
所述蒸镀装置将所述掩膜版固定;
利用所述蒸镀腔室进行蒸镀。
本发明实施例通过利用海尔贝克磁铁阵列在其两侧形成特定分布的磁场,掩膜版设置区域设置于该海尔贝克磁铁阵列任一侧的磁场内。在该掩膜版设置区域内,铁磁性材料的掩模版会受到沿远离海尔贝克磁铁阵列方向大小变化缓慢的吸引力。在该吸引力与重力的共同作用下,掩模版几乎不发生形变,解决了现有的蒸镀装置中掩膜版因其自身重力作用造成形变,影响蒸镀效果的问题,实现了防止掩膜版因其自身重力作用而发生形变的不良现象产生,提高了蒸镀装置的蒸镀效果的目的。同时本发明实施例提供的蒸镀装置在将掩膜版吸引至预设位置的过程中,沿远离海尔贝克磁铁阵列方向海尔贝克磁铁阵列对掩膜版的吸引力的变化较小,沿平行于海尔贝克磁铁阵列所在平面方向海尔贝克磁铁阵列对掩膜版的吸引力几乎为零,掩膜版不会以很大的速度撞击玻璃基板,避免了掩膜版的受损以及PS柱的擦伤。
附图说明
图1a为现有的一种蒸镀装置在蒸镀过程中理想的结构示意图;
图1b为现有的一种蒸镀装置在蒸镀过程中实际的结构示意图;
图2a为现有的另一种蒸镀装置的结构示意图;
图2b为置于现有的蒸镀装置中,掩膜版z方向加速度随掩膜版与磁铁阵列之间的距离的变化关系示意图;
图3为本发明实施例提供的一种蒸镀装置的结构示意图;
图4为磁化单元需满足条件的推导示意图;
图5a为置于图4蒸镀装置中的掩膜版z方向加速度的分布情况示意图;
图5b为置于图4蒸镀装置中的掩膜版x方向加速度的分布情况示意图;
图6为本发明实施例提供的另一种蒸镀装置的结构示意图;
图7为磁铁阵列单元需满足条件的推导示意图;
图8a为置于图7蒸镀装置中的掩膜版z方向加速度的分布情况示意图;
图8b为置于图7蒸镀装置中的掩膜版x方向加速度的分布情况示意图;
图9为本发明实施例提供的一种蒸镀方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1a为现有的一种蒸镀装置在蒸镀过程中理想的结构示意图,图1b为现有的一种蒸镀装置在蒸镀过程中实际的结构示意图。参见图1a和图1b,该蒸镀装置包括支撑架11和掩膜版12,掩膜版12的边缘被固定于支撑架11上,在掩膜版12位于玻璃基板13的一侧。蒸镀源141位于掩膜版12远离玻璃基板13的一侧。其中掩膜版12为镂空结构,其对玻璃基板13特定区域131进行遮挡,并将玻璃基板13待蒸镀区132暴露出来,以使蒸镀材料从蒸镀源141中喷出后在待蒸镀区132析出成膜142。对比图1a和图1b,在实际使用中,由于仅掩膜版12的边缘被固定于支撑架11上,在掩膜版12自身重力的作用下,掩膜版12会产生不可忽略的形变,使得掩膜版12和玻璃基板13之间存在缝隙。当蒸镀材料在玻璃基板13待蒸镀区132析出成膜142时,会在掩膜版12和玻璃基板13之间的缝隙少量析出,进而使得蒸镀装置的蒸镀效果不佳。
若利用现有的蒸镀装置通过蒸镀形成红、绿、蓝像素阵列的各膜层,由于各膜层在蒸镀过程中均会出现上述偏差,会使得显示面板像素单元边缘交叠。无疑,这将影响显示面板的显示效果,甚至使得显示面板报废。
图2a为现有的另一种蒸镀装置的结构示意图。参见图2a,该蒸镀装置包括用于将掩膜版12吸引至预设位置15的磁铁阵列14。该磁铁阵列14包括多个磁化方向与z轴正向相同的第一磁铁块141和多个磁化方向与z轴逆向相同的第二磁铁块142(图2a中该磁铁阵列14示例性地仅包括两个第一磁铁块141和两个第二磁铁块142)。第一磁铁块141与第二磁铁块142交替排列形成多行多列的阵列结构。
现有的磁铁阵列14在其两侧形成的磁场的磁场强度相同,且其对掩膜版12的吸引力衰减极快。在实际蒸镀时,在利用该磁铁阵列14将掩膜版12吸引至预设位置15处的过程中,随着掩膜版12位置的不断变化,掩膜版12与磁铁阵列14之间的距离不断变化,掩膜版12受到来自磁铁阵列14的吸引力随着掩膜版12与磁铁阵列14之间的距离的变化成指数形式增加。掩膜版12受到来自磁铁阵列14的吸引力越大,掩膜版12的加速度越大。
由于掩膜版12加速度的大小可以反映掩膜版12受到的来自磁铁阵列14的吸引力的大小,所以可以把掩膜版12受到的来自磁铁阵列14的吸引力折合为加速度,并将该加速度分解在z轴和x轴方向上,进而可以得到掩膜版12在z轴方向上的加速度的分量(记作z方向加速度)。图2b为置于现有的蒸镀装置中,掩膜版z方向加速度随掩膜版与磁铁阵列之间的距离的变化关系示意图。图2b中横坐标表示掩膜版z方向加速度,单位为米每二次方秒(m/s2)。纵坐标表示掩膜版距磁铁阵列的距离Z0,单位为毫米(mm)。参见图2b,从点M移动到点N(距离为5mm),掩膜版z方向加速度由9.8m/s2增加至227m/s2。从点N移动到点P(距离为2mm)掩膜版z方向加速度由227m/s2增加至811m/s2。结合图2a和图2b,在这样大的加速度下,掩膜版12会以极大的速度撞击到玻璃基板上,这会造成掩膜版12褶皱。另外玻璃基板上包括PS柱,这会造成PS柱擦伤,影响显示面板的显示效果。
本发明实施例提供一种蒸镀装置。该蒸镀装置包括海尔贝克磁铁阵列和掩膜版设置区域。海尔贝克磁铁阵列的至少部分的磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向旋进,使得海尔贝克磁铁阵列两侧形成磁场强度大小不同的磁场;掩膜版设置区域设置于海尔贝克磁铁阵列任一侧的磁场内。
在具体设置时,该海尔贝克磁铁阵列的材质可以有多种,例如该海尔贝克磁铁阵列可以为钕铁硼磁铁、钐钴磁铁或铝镍钴磁铁等。可选地,该蒸镀装置还可以包括掩膜版,掩膜版的材料为铁磁材料。在该掩膜版设置区域内,铁磁性材料的掩模版会受到沿远离海尔贝克磁铁阵列方向大小变化缓慢的吸引力。在该吸引力与重力的共同作用下,掩模版几乎不发生形变,解决了现有的蒸镀装置中掩膜版因其自身重力作用造成形变,影响蒸镀效果的问题。
由于铁磁材料在不均匀磁场B中受到的吸引力F与铁磁材料中的磁矩m和磁场梯度满足函数
由上式可知,铁磁材料在不均匀磁场中的受到的吸引力不仅和磁感应强度有关,还和该处的磁场强度梯度有关。本实施例中该海尔贝克磁铁阵列的任一侧磁场强度梯度变化较小,这样可以有效控制掩膜版的移动速度,使得掩膜版移动至预设位置的过程中,竖直方向上受力的变化较小,掩膜版不会以很大的速度撞击玻璃基板,避免了掩膜版的受损以及PS柱的擦伤问题。另外,本实施例中该海尔贝克磁铁阵列磁场强度较大的一侧磁场强度梯度比磁场强度较小侧磁场强度梯度更小,因此为了更加有效地控制掩膜版的移动速度,可选地,设置掩膜版设置区域位于海尔贝克磁铁阵列磁场强度较大的一侧。
为了使得掩膜版受到的来自海尔贝克磁铁阵列的吸引力更加均匀,可选地,海尔贝克磁铁阵列的磁化方向可以沿顺时针方向或逆时针方向以恒定旋转角频率旋进。
本发明实施例通过利用海尔贝克磁铁阵列在其两侧形成特定分布的磁场,掩膜版设置区域设置于该海尔贝克磁铁阵列任一侧的磁场内。在该掩膜版设置区域内,铁磁性材料的掩模版会受到沿远离海尔贝克磁铁阵列方向大小变化缓慢的吸引力。在该吸引力与重力的共同作用下,掩模版几乎不发生形变,解决了现有的蒸镀装置中掩膜版因其自身重力作用造成形变,影响蒸镀效果的问题,实现了防止掩膜版因其自身重力作用而发生形变的不良现象产生,提高了蒸镀装置的蒸镀效果的目的。同时本发明实施例提供的蒸镀装置在将掩膜版吸引至预设位置的过程中,沿远离海尔贝克磁铁阵列方向海尔贝克磁铁阵列对掩膜版的吸引力的变化较小,沿平行于海尔贝克磁铁阵列所在平面方向海尔贝克磁铁阵列对掩膜版的吸引力几乎为零,掩膜版不会以很大的速度撞击玻璃基板,也不会在水平方向有位移,避免了掩膜版的受损以及PS柱的擦伤。此外,本申请中提供的蒸镀装置结构简单,制作成本低廉,适合大规模生产以及使用。
图3为本发明实施例提供的一种蒸镀装置的结构示意图。该蒸镀装置包括:海尔贝克磁铁阵列21和掩膜版设置区域22。海尔贝克磁铁阵列21的至少部分的磁化方向沿顺时针方向旋进,使得海尔贝克磁铁阵列21两侧形成磁场强度大小不同的磁场。图3中,由于海尔贝克磁铁阵列21的磁化方向沿顺时针方向旋进,使得靠近该海尔贝克磁铁阵列21下表面211侧磁场的磁场强度大于靠近该海尔贝克磁铁阵列21上表面212侧磁场的磁场强度。掩膜版设置区域22可以设置于海尔贝克磁铁阵列21任一侧的磁场内。图3中示例性地将掩膜版设置区域22设置于海尔贝克磁铁阵列21磁场强度较大的一侧,即该海尔贝克磁铁阵列21下表面211侧磁场内部。需要说明的是,在实际设计时,可以设置掩膜版全部位于该海尔贝克磁铁阵列21形成的磁场内,也可以设置掩膜版仅部分位于该海尔贝克磁铁阵列21形成的磁场内,即仅针对掩膜版的某一部分设置海尔贝克磁铁阵列21,以使该部分受到来自海尔贝克磁铁阵列21的吸引力。
在实际设计中,海尔贝克磁铁阵列21的设计方案有多种,例如海尔贝克磁铁阵列21包含至少一个磁化单元;每一个磁化单元所对应的海尔贝克磁铁阵列部分的磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向连续旋进360度。示例性地,如图3所示,海尔贝克磁铁阵列21包含两个磁化单元213;每一个磁化单元213所对应的海尔贝克磁铁阵列21部分的磁化方向沿顺时针方向连续旋进360度。
需要说明的是,在具体设置时,海尔贝克磁铁阵列21的厚度L以及磁化单元213的长度T可以取任意值,本发明对此不做限制。但是需要说明的是,海尔贝克磁铁阵列21的材质和尺寸以及掩膜版的材质和尺寸都会影响海尔贝克磁铁阵列21对掩膜版的吸引力的大小。
为了使得海尔贝克磁铁阵列21中各磁化单元213能够较佳地平衡掩膜版的重力,现对海尔贝克磁铁阵列21需满足的条件进行推导。图4为磁化单元需满足条件的推导示意图。参见图4,以磁化单元213延伸方向为x轴方向,以垂直于磁化单元213下表面211所在平面且背离该磁化单元213上表面212的方向为z轴正方向,x轴与z轴相交于一点O,点O为坐标原点,y轴(图4中未示出)经过O点且与x轴与z轴所确定的平面垂直。
现考虑一沿x轴方向和y轴方向无限长的磁铁,如图5所示,其磁化方向在x轴和z轴所确定的平面上沿顺时针方向以恒定旋转角频率ω旋进,其磁化单元213剩余磁化强度矢量Br为
Br=(Brcos(ωx),0,-Brsin(ωx))
其中,Br为磁化单元213的剩余磁化强度。
该海尔贝克磁铁阵列21在空间中某一点(X0,Y0,Z0)处产生的总磁感应强度B(X0,Y0,Z0)在x轴上的分量Bx(X0,Y0,Z0)为
Bx(X0,Y0,Z0)=Br[1-exp(-ωL)]sin(ωX0)exp(-ωZ0),
该海尔贝克磁铁阵列21在空间中点(X0,Y0,Z0)处产生的总磁感应强度B(X0,Y0,Z0)在z轴上的分量Bz(X0,Y0,Z0)为
Bz(X0,Y0,Z0)=Br[1-exp(-ωL)]cos(ωX0)exp(-ωZ0)。
其中,L为海尔贝克磁铁阵列21的厚度。上述公式说明该海尔贝克磁铁阵列21在空间中点(X0,Y0,Z0)处产生的总磁感应强度B(X0,Y0,Z0)为磁铁厚度L以及磁化方向旋转角频率ω的函数。
该海尔贝克磁铁阵列21对位于点(X0,Y0,Z0)处的掩膜版的吸引力F为在x轴上的分量Fx为
Fx=0。
该海尔贝克磁铁阵列21对位于点(X0,Y0,Z0)处的掩膜版的吸引力F为在z轴上的分量Fz为
其中,χm是掩膜版的磁化系数,V为掩膜版的体积,μ0为真空磁导率。
为了使得海尔贝克磁铁阵列21对掩膜版的吸引力尽可能均匀。可选地,若掩膜版和海尔贝克磁铁阵列21的相对距离发生改变,令掩膜版受到的吸引力由掩膜版重力的0.5倍增加至掩膜版重力的10倍这个过程中,掩膜版和海尔贝克磁铁阵列21的之间的距离变化量Δz尽可能大。结合上述设定条件以及前述公式,可以得到
上式说明,磁化方向旋转角频率ω越小,掩膜版和海尔贝克磁铁阵列21的之间的距离变化量Δz越大,海尔贝克磁铁阵列21对掩膜版的吸引力变化越缓慢。
进一步地,结合现有的蒸镀要求,令掩膜版受到的吸引力由掩膜版重力的0.5倍增加至掩膜版重力的10倍这个过程中,掩膜版和海尔贝克磁铁阵列21的之间的距离变化量Δz应大于或等于最小值Δzmin(5mm)。结合Δz≥Δzmin,得到
令T为磁化单元的长度,有T=2π/ω,进而得到T≥0.02m。
由于在实际设置时,需要确保掩膜版距海尔贝克磁铁阵列21距离Z0=0的情况下,海尔贝克磁铁阵列21对掩膜版的吸引力大于或等于掩膜版的重力,得到
其中,ρ是掩膜版的密度,g为重力加速度。上述公式说明,为了使得海尔贝克磁铁阵列21中各磁化单元213能够起到较佳地平衡掩膜版的重力的作用,磁化方向旋转角频率ω越小,可以设置海尔贝克磁铁阵列21的厚度L越小,即可以设置海尔贝克磁铁阵列21越薄。
另外,磁化单元213沿x轴方向的长度T应当满足
综上,对于包括多个磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向连续旋进360度的磁化单元213的海尔贝克磁铁阵列21,为了使得海尔贝克磁铁阵列21中各磁化单元213能够起到较佳的平衡掩膜版的重力的作用,可选地,磁化单元213长度T满足下述公式:
其中,Br为剩余磁化强度,ρ是掩膜版的密度,g为重力加速度,μ0为真空磁导率,χm是掩膜版的磁化系数。磁化单元213的厚度L满足下述公式:
其中,ω为磁化方向旋转角频率,其满足ω=2π/T。
将铁磁性材料的掩膜版放置于满足上述条件的蒸镀装置内,掩膜版受到的海尔贝克磁铁阵列21对其的吸引力,将该吸引力折合为加速度,并将该加速度分解在z轴和x轴方向上,进而可以得到掩膜版在z轴方向上的加速度的分量(记作z方向加速度)以及掩膜版在x轴方向上的加速度的分量(记作x方向加速度)。
图5a为置于图4蒸镀装置中的掩膜版z方向加速度的分布情况示意图。图5a中,横坐标表示x轴坐标,单位为毫米(mm),纵坐标表示掩膜版z方向加速度,单位为米每二次方秒(m/s2)。Z0值表示掩膜版距海尔贝克磁铁阵列21的距离。参见图5a,Z0值不同时,掩膜版z方向加速度大小不同。Z0值越小,掩膜版距海尔贝克磁铁阵列21的距离越小,掩膜版z方向加速度越大。在距海尔贝克磁铁阵列21的距离为27.5mm位置处,掩膜版z方向加速度约为9.8m/s2,掩膜版受到海尔贝克磁铁阵列21吸引力约等于其重力。在距海尔贝克磁铁阵列21的距离为18.5mm位置处,掩膜版z方向加速度约为19.5m/s2,掩膜版受到海尔贝克磁铁阵列21吸引力约等于其重力的两倍。这说明,随着掩膜版在海尔贝克磁铁阵列21吸引力的作用下不断运动的过程中,掩膜版受到海尔贝克磁铁阵列21吸引力变化量较小。
图5a中还包括位于其内部的子图。该子图为距海尔贝克磁铁阵列21的距离Z0为22.0mm时不同x值位置处掩膜版z方向加速度的分布情况的放大图。从图5a中子图可以看出,沿x轴方向,掩膜版z方向加速度虽存在一定波动,但其最大值与平均值之差仅为0.01m/s2,在误差允许的范围内,可以被忽略不计。
图5b为置于图4蒸镀装置中的掩膜版x方向加速度的分布情况示意图。图5b中,横坐标表示x轴坐标,单位为毫米(mm),纵坐标表示掩膜版x方向加速度,单位为米每二次方秒(m/s2)。需要说明的是,图5b是在距海尔贝克磁铁阵列21的距离为22.0mm位置处得到的。从图5b可以看出,沿x轴方向,在误差允许的范围内,掩膜版x方向加速度约等于0,即掩膜版在x方向受力几乎为零。
上述技术方案,通过利用包括至少一个磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向连续旋进360度的磁化单元的海尔贝克磁铁阵列在其两侧形成磁场强度大小不同的磁场,将掩膜版设置区域设置于该海尔贝克磁铁阵列任一侧。在该掩膜版设置区域内,铁磁性材料的掩模版会受到沿远离海尔贝克磁铁阵列方向大小变化缓慢的吸引力。在该吸引力与重力的共同作用下,掩模版几乎不发生形变,解决了现有的蒸镀装置中掩膜版因其自身重力作用造成形变,影响蒸镀效果的问题,实现了防止掩膜版因其自身重力作用而发生形变的不良现象产生,提高了蒸镀装置的蒸镀效果的目的。同时本发明实施例提供的蒸镀装置在将掩膜版吸引至预设位置的过程中,沿远离海尔贝克磁铁阵列方向海尔贝克磁铁阵列对掩膜版的吸引力的变化较小,沿平行于海尔贝克磁铁阵列所在平面方向海尔贝克磁铁阵列对掩膜版的吸引力几乎为零,掩膜版不会以很大的速度撞击玻璃基板,避免了掩膜版的受损以及PS柱的擦伤。
图6为本发明实施例提供的另一种蒸镀装置的结构示意图。与前述技术方案相比,图6中蒸镀装置中海尔贝克磁铁阵列21的结构不同。参见图6,海尔贝克磁铁阵列21包括至少一个磁铁阵列单元214,磁铁阵列单元214由多个磁化方向不同的磁铁块2141组成。磁铁阵列单元214内,各磁铁块2141的磁化方向不同,沿各磁铁块2141的排列方向,各磁铁块2141的磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向连续旋进360度(图6中示例性地各磁铁块2141的磁化方向沿顺时针方向连续旋进360度)。需要注意,图6中各磁铁块2141在x轴和z轴上所确定的平面的投影为正方形,这仅是本发明的一个具体示例,而非对本发明的限制。在实际设计时,磁铁块2141在x轴和z轴上所确定的平面的投影可以为长方形、圆形、椭圆形、三角形、梯形或平行四边形等。
类似地,在具体设置时,海尔贝克磁铁阵列21的厚度L以及磁铁阵列单元214的长度T可以取任意值,本发明对此不做限制。但是需要说明的是,海尔贝克磁铁阵列21的材质和尺寸以及掩膜版的材质和尺寸都会影响海尔贝克磁铁阵列21对掩膜版的吸引力的大小。
为了使得海尔贝克磁铁阵列21中各磁铁阵列单元214能够较佳地平衡掩膜版的重力,现对海尔贝克磁铁阵列21需满足的条件进行推导。图7为磁铁阵列单元214需满足条件的推导示意图。参见图7,以磁铁阵列单元214延伸方向为x轴方向,以垂直于磁铁阵列单元214下表面211所在平面且背离该磁铁阵列单元214上表面212的方向为z轴正方向,x轴与z轴相交于一点O,点O为坐标原点,y轴(图7中未示出)经过O点且与x轴与z轴所确定的平面垂直。
现考虑一沿x轴方向排列的沿y轴方向无限长的海尔贝克磁铁阵列21,如图7所示,由于该海尔贝克磁铁阵列21形成的磁场在y轴方向的磁场强度为0。该海尔贝克磁铁阵列21在空间中某一点(X0,Y0,Z0)处产生的总磁感应强度B(X0,Y0,Z0)在x轴上的分量Bx(X0,Y0,Z0)为
该海尔贝克磁铁阵列21在空间中点(X0,Y0,Z0)处产生的总磁感应强度B(X0,Y0,Z0)在z轴上的分量Bz(X0,Y0,Z0)为
其中,Br为磁铁块2141剩余磁化强度,A为磁铁块2141的长度,C为相邻两块磁铁块2141之间的距离,N为一个磁铁阵列单元214中包括的磁铁块2141的数目,令一个磁铁阵列单元214的长度为T,则T=N(A+C)。令磁化方向旋转角频率为ω,则有ω=2π/T,L为海尔贝克磁铁阵列21的厚度(即磁铁块2141的厚度)。
该海尔贝克磁铁阵列21对位于点(X0,Y0,Z0)处的掩膜版的吸引力F为在x轴上的分量Fx为
Fx=0。
该海尔贝克磁铁阵列21对位于点(X0,Y0,Z0)处的掩膜版的吸引力F为在z轴上的分量Fz为
其中,χm是掩膜版的磁化系数,V为掩膜版的体积,μ0为真空磁导率。
为了使得海尔贝克磁铁阵列21对掩膜版的吸引力尽可能均匀。可选地,若掩膜版和海尔贝克磁铁阵列21的相对距离发生改变,令掩膜版受到的吸引力由掩膜版重力的0.5倍增加至掩膜版重力的10倍这个过程中,掩膜版和海尔贝克磁铁阵列21的之间的距离变化量Δz尽可能大。结合上述设定条件以及前述公式,可以得到
上式说明,磁化方向旋转角频率ω越小,掩膜版和海尔贝克磁铁阵列21的之间的距离变化量Δz越大,海尔贝克磁铁阵列21对掩膜版的吸引力变化越缓慢。
进一步地,结合现有的蒸镀要求,令掩膜版受到的吸引力由掩膜版重力的0.5倍增加至掩膜版重力的10倍这个过程中,掩膜版和海尔贝克磁铁阵列21的之间的距离变化量Δz应大于或等于某一最小值Δzmin(5mm)。结合Δz≥Δzmin,得到
T≥0.02m。
由于在实际设置时,需要确保掩膜版距离海尔贝克磁铁阵列21的距离Z0满足sinh(ωZ0)=5的情况下,海尔贝克磁铁阵列21对于掩膜版的吸引力大于或等于掩膜版的重力,得到
其中,ρ是掩膜版的密度,g为重力加速度。
进一步地,在一个周期中的磁铁数目N足够大(例如N≥3)的情况下,sin(ωA/2)≈ωA/2,得到
上述公式说明,为了使得海尔贝克磁铁阵列21中各磁铁阵列单元214能够较佳地平衡掩膜版的重力,海尔贝克磁铁阵列的占空比A/C及厚度L应大于一定的值。磁化方向旋转角频率ω越大,占空比A/C越大,海尔贝克磁铁阵列21可以越薄。另外,磁铁阵列单元214沿x轴方向的长度T应当满足
综上,为了使得海尔贝克磁铁阵列中各磁铁阵列单元214能够起到较佳得平衡掩膜版的重力的作用,磁铁阵列单元214的长度T满足下述公式:
其中,Br为磁体块2141的剩余磁化强度,ρ是掩膜版的密度,g为重力加速度,μ0为真空磁导率,χm是掩膜版2141的磁化系数。磁铁块2141的厚度L满足下述公式:
其中,ω为磁化方向旋转角频率,其满足ω=2π/T。磁铁块的长度A与相邻两块磁铁块之间的距离C满足下述公式:
将铁磁性材料的掩膜版放置于满足上述条件的蒸镀装置内,掩膜版受到的海尔贝克磁铁阵列21对其的吸引力,将该吸引力折合为加速度,并将该加速度分解在z轴和x轴方向上,进而可以得到掩膜版在z轴方向上的加速度的分量(记作z方向加速度)以及掩膜版在x轴方向上的加速度的分量(记作x方向加速度)。
图8a为置于图7蒸镀装置中的掩膜版z方向加速度的分布情况示意图。图8a中,横坐标表示x轴坐标,单位为毫米(mm),纵坐标表示掩膜版z方向加速度,单位为米每二次方秒(m/s2)。Z0表示掩膜版距海尔贝克磁铁阵列21的距离。参见图8a,在距海尔贝克磁铁阵列21的距离为32.0mm位置处,掩膜版z方向加速度约为10m/s2,掩膜版受到海尔贝克磁铁阵列21吸引力约等于其重力。在距海尔贝克磁铁阵列21的距离为27.0mm位置处,掩膜版z方向加速度约为19.5m/s2,掩膜版受到海尔贝克磁铁阵列21吸引力约等于其重力的两倍。这说明,随着掩膜版在海尔贝克磁铁阵列21吸引力的作用下不断运动的过程中,掩膜版受到海尔贝克磁铁阵列21吸引力变化量较小。
图8a中还包括位于其内部的子图。该子图为距海尔贝克磁铁阵列21的距离Z0为30.0mm不同x值位置处掩膜版z方向加速度的分布情况的放大图。从图8a中子图可以看出,沿x轴方向,掩膜版z方向加速度虽存在一定波动,但其最大值与平均值之差仅为0.01m/s2,在误差允许的范围内,可以被忽略不计。
图8b为置于图7蒸镀装置中的掩膜版x方向加速度的分布情况示意图。图8b中,横坐标表示x轴坐标,单位为毫米(mm),纵坐标表示掩膜版x方向加速度,单位为米每二次方秒(m/s2)。需要说明的是,图8b是在距海尔贝克磁铁阵列21的距离为30.0mm位置处得到的。从图8b可以看出,沿x轴方向,在误差允许的范围内,掩膜版x方向加速度约等于0,即掩膜版在x方向受力几乎为零。
上述技术方案,通过利用包括多个磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向连续旋进360度的磁铁阵列单元的海尔贝克磁铁阵列在其两侧形成磁场强度大小不同的磁场,将掩膜版设置区域设置于该海尔贝克磁铁阵列任一侧。在该掩膜版设置区域内,铁磁性材料的掩模版会受到沿远离海尔贝克磁铁阵列方向大小变化缓慢的吸引力。在该吸引力与重力的共同作用下,掩模版几乎不发生形变,解决了现有的蒸镀装置中掩膜版因其自身重力作用造成形变,影响蒸镀效果的问题,实现了防止掩膜版因其自身重力作用而发生形变的不良现象产生,提高了蒸镀装置的蒸镀效果的目的。同时本发明实施例提供的蒸镀装置在将掩膜版吸引至预设位置的过程中,沿远离海尔贝克磁铁阵列方向海尔贝克磁铁阵列对掩膜版的吸引力的变化较小,沿平行于海尔贝克磁铁阵列所在平面方向海尔贝克磁铁阵列对掩膜版的吸引力几乎为零,掩膜版不会以很大的速度撞击玻璃基板,避免了掩膜版的受损以及PS柱的擦伤。
在具体设置时,该海尔贝克磁铁阵列21的材质可以有多种,例如该海尔贝克磁铁阵列21可以为钕铁硼磁铁、钐钴磁铁或铝镍钴磁铁等。
示例性的,若该海尔贝克磁铁阵列21为钐钴磁铁,为了使得海尔贝克磁铁阵列21中各磁铁阵列单元214能够起到较佳的平衡掩膜版的重力,可以设置,磁铁阵列单元214的长度T满足:0.02m≤T≤0.75m。磁铁块2141的厚度L满足:L≥0.131T3/2。磁铁块2141的长度A与相邻两个磁铁块2141之间的距离C满足:这样设置的好处是,使得在海尔贝克磁铁阵列21对掩模版的吸引力与掩模版自身重力的共同作用下,掩模版几乎不发生形变,解决了现有的蒸镀装置中掩膜版因其自身重力作用发生形变,进而影响蒸镀效果的问题,实现了防止掩膜版因重力而发生形变的不良现象产生,提高蒸镀装置的蒸镀效果的目的。同时本发明实施例提供的蒸镀装置在掩膜版在定位的过程中,竖直方向上受力的变化较小,水平方向上受力几乎为零,掩膜版不会以很大的速度撞击玻璃基板,避免了掩膜版的受损以及PS柱的擦伤问题。
类似地,若该海尔贝克磁铁阵列21为钕铁硼磁铁,为了使得海尔贝克磁铁阵列21中各磁铁阵列单元214能够起到较佳的平衡掩膜版的重力,可以设置,磁铁阵列单元214的长度T满足:0.02m≤T≤1.51m。磁铁块2141的厚度L满足:L≥0.0926T3/2。磁铁块2141的长度A与相邻两个磁铁块2141之间的距离C满足:
基于以上的蒸镀装置,本发明实施例还提供了一种蒸镀方法。图9为本发明实施例提供的一种蒸镀方法的流程图。参见图9,该蒸镀方法包括:
S510、提供一蒸镀腔室。
S520、提供一蒸镀装置。该蒸镀装置包括:海尔贝克磁铁阵列和掩膜版设置区域,海尔贝克磁铁阵列的至少部分的磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向旋进,使得海尔贝克磁铁阵列两侧形成磁场强度大小不同的磁场,掩膜版设置区域设置于海尔贝克磁铁阵列任一侧的磁场内。
S530、将掩膜版运送至所述掩膜版设置区域内的预设位置。掩膜版的材料为铁磁材料。
S540、蒸镀装置将掩膜版固定。通过本申请的蒸镀装置将掩膜版固定,可以解决现有的蒸镀装置中因掩膜自身重力作用造成形变,进而影响蒸镀效果的问题,实现了防止掩膜版因重力而发生形变的不良现象产生,提高蒸镀装置的蒸镀效果的目的。同时本发明实施例在定位的过程中,竖直方向上受力的变化较小,水平方向上受力几乎为零,可以防止损伤掩膜版,并避免对PS柱的擦伤。
S550、利用蒸镀腔室进行蒸镀。
在具体设置时该海尔贝克磁铁阵列可以有多种设置方案,例如,该海尔贝克磁铁阵列包含至少一个磁化单元,每一个磁化单元所对应的海尔贝克磁铁阵列部分的磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向连续旋进360度。或者,该海尔贝克磁铁阵列包括至少一个磁铁阵列单元,磁铁阵列单元由多个磁化方向不同的磁铁块组成。磁铁阵列单元内,各磁铁块的磁化方向不同,沿各磁铁块的排列方向,各磁铁块的磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向连续旋进360度。
综上所述,本发明实施例提供地蒸镀方法通过利用海尔贝克磁铁阵列在其两侧形成特定分布的磁场,掩膜版设置区域设置于该海尔贝克磁铁阵列任一侧的磁场内。在该掩膜版设置区域内,铁磁性材料的掩模版会受到沿远离海尔贝克磁铁阵列方向大小变化缓慢的吸引力。在该吸引力与重力的共同作用下,掩模版几乎不发生形变,解决了现有的蒸镀装置中掩膜版因其自身重力作用造成形变,影响蒸镀效果的问题,实现了防止掩膜版因其自身重力作用而发生形变的不良现象产生,提高了蒸镀装置的蒸镀效果的目的。同时本发明实施例提供的的蒸镀装置在将掩膜版吸引至预设位置的过程中,沿远离海尔贝克磁铁阵列方向海尔贝克磁铁阵列对掩膜版的吸引力的变化较小,沿平行于海尔贝克磁铁阵列所在平面方向海尔贝克磁铁阵列对掩膜版的吸引力几乎为零,掩膜版不会以很大的速度撞击玻璃基板,避免了掩膜版的受损以及PS柱的擦伤。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (17)
1.一种蒸镀装置,其特征在于,包括:海尔贝克磁铁阵列和掩膜版设置区域;
所述海尔贝克磁铁阵列的至少部分的磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向旋进,使得所述海尔贝克磁铁阵列两侧形成磁场强度大小不同的磁场;
所述掩膜版设置区域设置于所述海尔贝克磁铁阵列任一侧的磁场内。
2.根据权利要求1所述的蒸镀装置,其特征在于,还包括掩膜版,所述掩膜版的材料为铁磁材料。
3.根据权利要求1所述的蒸镀装置,其特征在于,所述海尔贝克磁铁阵列的磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向以恒定旋转角频率旋进。
4.根据权利要求3所述的蒸镀装置,其特征在于,所述海尔贝克磁铁阵列包含至少一个磁化单元;
每一个所述磁化单元所对应的所述海尔贝克磁铁阵列部分的磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向连续旋进360度。
5.根据权利要求4所述的蒸镀装置,其特征在于,所述磁化单元长度T满足下述公式:
其中,Br为所述磁化单元的剩余磁化强度,ρ是掩膜版的密度,g为重力加速度,μ0为真空磁导率,χm是掩膜版的磁化系数。
6.根据权利要求5所述的蒸镀装置,其特征在于,所述磁化单元的厚度L满足下述公式:
其中,ω为所述磁化方向旋转角频率,其满足ω=2π/T。
7.根据权利要求3所述的蒸镀装置,其特征在于,所述海尔贝克磁铁阵列包括至少一个磁铁阵列单元,所述磁铁阵列单元由多个磁化方向不同的磁铁块组成;
所述磁铁阵列单元内,各所述磁铁块的磁化方向不同,沿各所述磁铁块的排列方向,各所述磁铁块的磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向连续旋进360度。
8.根据权利要求7所述的蒸镀装置,其特征在于,
所述磁铁阵列单元内包括至少三个所述磁铁块。
9.根据权利要求8所述的蒸镀装置,其特征在于,
所述磁铁阵列单元的长度T满足下述公式:
其中,Br为所述磁铁块剩余磁化强度,ρ是掩膜版的密度,g为重力加速度,μ0为真空磁导率,χm是掩膜版的磁化系数。
10.根据权利要求9所述的蒸镀装置,其特征在于,所述磁铁块的厚度L满足下述公式:
其中,ω为所述磁化方向旋转角频率,其满足ω=2π/T,A为所述磁铁块的长度,C为相邻两个所述磁铁块之间的距离。
11.根据权利要求10所述的蒸镀装置,其特征在于,所述磁铁块的长度A与相邻两块所述磁铁块之间的距离C满足下述公式:
12.根据权利要求8所述的蒸镀装置,其特征在于,所述磁铁阵列单元内包括三个所述磁铁块。
13.根据权利要求12所述的蒸镀装置,其特征在于,所述海尔贝克磁铁阵列的材质为钐钴磁铁;
所述磁铁阵列单元的长度T满足:0.02m≤T≤0.75m;
所述磁铁块的厚度L满足:L≥0.131T3/2;
所述磁铁块的长度A与相邻两个所述磁铁块之间的距离C满足:
14.根据权利要求12所述的蒸镀装置,其特征在于,所述海尔贝克磁铁阵列的材质为钕铁硼磁铁;
所述磁铁阵列单元的长度T满足:0.02m≤T≤1.51m;
所述磁铁块的厚度L满足:L≥0.0926T3/2;
所述磁铁块的长度A与相邻两个所述磁铁块之间的距离C满足:
15.一种蒸镀方法,其特征在于,包括:
提供一蒸镀腔室;
提供一蒸镀装置,所述蒸镀装置包括:海尔贝克磁铁阵列和掩膜版设置区域,所述海尔贝克磁铁阵列的至少部分的磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向旋进,使得所述海尔贝克磁铁阵列两侧形成磁场强度大小不同的磁场,所述掩膜版设置区域设置于所述海尔贝克磁铁阵列任一侧的磁场内;
将掩膜版运送至所述掩膜版设置区域内的预设位置,所述掩膜版的材料为铁磁材料;
所述蒸镀装置将所述掩膜版固定;
利用所述蒸镀腔室进行蒸镀。
16.根据权利要求15所述的蒸镀方法,其特征在于,所述海尔贝克磁铁阵列包含至少一个磁化单元;
每一个所述磁化单元所对应的所述海尔贝克磁铁阵列部分的磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向连续旋进360度。
17.根据权利要求15所述的蒸镀方法,其特征在于,所述海尔贝克磁铁阵列包括至少一个磁铁阵列单元,所述磁铁阵列单元由多个磁化方向不同的磁铁块组成;
所述磁铁阵列单元内,各所述磁铁块的磁化方向不同,沿各所述磁铁块的排列方向,各所述磁铁块的磁化方向沿顺时针方向或逆时针方向连续旋进360度。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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