JP2007031828A - 蒸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】その表面が地球の重力に対して平行なこのような平らな基板の熱負荷を低減すること。
【解決手段】本発明は、基板、特に、例えばＯＬＥＤＥのような感熱物質を含む基板を蒸着するための蒸着装置に関する。これらの基板から熱を遠ざけておくために、蒸着装置は、特殊なノズル棒を有する蒸発器チューブを含む。数個の直線状に配置されている開口部を有するこのノズル棒は、コーティング対象の基板の方向に蒸発器チューブに対して突き出ている。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前文記載の蒸着装置に関する。

近頃の平面型表示装置は、画像を見せるための液晶素子(ＬＣＥ）またはプラズマ素子を備えている。

最近では、色画素として有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を使用する平面型表示装置も製造されている。

周知の構造素子と比較した場合、ＯＬＥＤの大きな利点は、その１６％以上の高い効率である（非特許文献１）。それにより、ＯＬＥＤは、無機ＩＩＩ−Ｖ半導体と比較した場合、ＬＥＤの量子効率より遥かに上に位置する。

さらに、ＯＬＥＤはもっと軽量であり、放射角がより広く、より高輝度の色を発生し、−４０℃〜８５℃の広い温度範囲で塗布することができる。ＯＬＥＤは５ボルト以下の電圧で動作することができ、消費電力が低いという利点もあり、そのためＯＬＥＤは電池で動作する装置に使用するのに特に適している。

ＯＬＥＤは、特許文献１または特許文献２に記載されているＯＶＰＤ技術（ＯＶＰＤ＝有機気相堆積）により製造することができる。この場合、有機材料はガラス上にある電極上に塗布される。この電極は、例えば、前にガラス上に蒸着済みのＩＴＯ電極（ＩＴＯ＝インジウム−スズ酸化物）であってもよい。

このように形成したＯＬＥＤ層上に、もう１つの材料、特に対向電極としての働きをする金属層を塗布または蒸着することができる。金属を気化するためのデバイスは周知のものである（特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６）。

ＯＬＥＤ平面型表示装置の製造の際に使用される金属を気化するための蒸発装置においては、蒸発器ハウジングがるつぼ上に垂直に設置されている（特許文献７）。この蒸発装置は、特許文献８による蒸発装置のように、同様に直線状の分配装置システムを含む。この直線状の分配装置システムにおいては、数個の蒸発器開口部が、直線状に配置されている。これらの開口部からの金属蒸気は、蒸発器開口部に対して平行に位置する基板上に衝突する。

特許文献７による蒸発装置においては、断熱が、蒸気用の出口開口部の付近で中断していて、そのため蒸発器チューブが断熱材で囲まれている部位の温度と比較した場合、蒸発器チューブのこの部位の温度は低い。この断熱の中断のために、蒸発器チューブの一部上で基板は強い熱負荷を受ける。そのため、蒸発器チューブは出口開口部の付近で比較的温度が低くなるが、それでも依然として非常に高温であり、基板上に熱を放射する。

出口開口部の付近内の放射熱から少なくともある程度基板を遮蔽するために、周知のデバイスには再帰反射性金属シートが設置されている。

最後に、気化した材料をプレート上のマスク上に堆積することができる蒸発装置も周知である（特許文献９）。この蒸発装置は、材料が気化する蒸発器用るつぼを備えている。るつぼの上の領域内には、プレートの方向に突出部が位置する。この突出部には開口部が設けられていて、特にるつぼの内部からプレートの方向を向いている。突出部の周囲には、開口部と同じ高さまたはそれより低い高さに位置する遮蔽が設けられていて、るつぼの上面から間隔を置いて位置する。この蒸発装置を使用した場合には、例えば、ガラス・プレートのような地球の重力に平行な平らな基板を、コーティングすることはできない。何故なら、蒸発器の流れ、または蒸発器の［指向性］ローブが、地球の重力の方向に平行に放射されるからである。
ＵＳ５，５５４，２２０ ＤＥ１０１ ２８ ０９１ Ｃ１ ＥＰ０ ４７７ ４７４ Ｂ１ ＪＰ１０００８２４１ Ａ１ ＤＥ９７６ ０６８ ＵＳ４，８８０，９６０ ＤＥ１０２ ５６ ０３８ Ａ１ ＤＥ１０１ ２８ ０９１ Ａ１ ＪＰ２００４−２１４１８５ Ｈｅｌｍｕｔｈ Ｌｅｍｍｅ：ＯＬＥＤｓ−Ｓｅｎｋｒｅｃｈｔｓｔａｒｔｅｒ ａｕｓ Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆ，Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ ２／２０００の第５号、第２節、９８ページ右欄のＹｉ Ｈｅ；Ｊａｎｉｃｋｙ，Ｊ．の「Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ」、Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ ９９、ＶＤＥ−Ｖｅｒｌａｇ Ｂｅｒｌｉｎ、Ｏｆｆｅｎｂａｃｈ

本発明の目的は、その表面が地球の重力に対して平行なこのような平らな基板の熱負荷を低減することである。

この目的は、請求項１に記載の特徴を有するデバイスにより達成される。

それ故、本発明は、基板、特に例えばＯＬＥＤのような感熱物質を含む基板を蒸着するための蒸着装置に関する。これらの物質から熱を遠ざけておくために、蒸着装置は、特殊なノズル棒を備える蒸発器チューブを含む。蒸発器チューブに対して数個の直線状に配置されている開口部を含むこのノズル棒は、コーティング対象の基板の方向に突き出ている。

本発明の利点は、特にノズル棒までのチューブを絶縁することができ、それにより熱放射面積を小さくすることができるように、蒸発器チューブの前にノズル棒が位置することによるものである。この改善された断熱効果により、放射熱に対する基板の保護が有意に改善され、その結果、例えばＯＬＥＤのような感熱物質も金属でコーティングすることができる。

図面に本発明のいくつかの例示としての実施形態を示し、以下にさらに詳細に説明する。

図１は、上部２および下部３を有する蒸着装置１の全体の斜視図である。上部２および下部３は両方とも、上部接続クランプ４、下部接続クランプ５およびボルト６により一体に保持されている。いくつかのこのような接続クランプおよびボルトは、蒸着装置１の周囲上に配置することができる。

上部２の頂面７には入口チューブ８が位置する。参照番号９および１０は、上部２の頂面に位置する冷却手段ポートを示す。

もう１つの冷却手段ポート１１、１２は下部３上に位置する。

蒸着装置１は、垂直方向、すなわち地球の重力の方向に平行な方向を向いている。例えば、ＯＬＥＤでコーティングされたガラス・プレートのようなコーティング対象の基板１３は、矢印１４で示すように、蒸着装置１を通して特に水平方向に案内される。ＯＬＥＤは、第１の電極を形成するＩＴＯ層上に配置することができる。この場合、この時点で、蒸着対象の金属層は、例えば、第２の電極を形成する。

基板１３に対向する蒸着装置の上部２においては、コーティング材料が基板１３の表面に到着する垂直方向に配置されているギャップ１５が位置する。それ故、コーティング材料は、直線状にまた垂直に基板１３の表面に達する。

図２は、蒸着装置１の上部２の部分断面図である。フットプリントに平行な断面Ａ−Ａを通して、上部２の内部構造を見ることができる。

図１と比較すると、上部２は、ギャップ１５の詳細を見ることができるように、約９０度回転している。この回転は、矢印１６（図１）の方向に、すなわち反時計方向に行われる。

この上部２においては、その周囲のある部位のところの内部蒸発器チューブ１７は、外側に突き出ているノズル棒１８を備える。このノズル棒１８は、周囲から突き出ていて、その端部のところでウェブ２１を通して接続している２つの側部２７、２８を有する。このウェブ２１には、ノズル棒１８の全長を延びる数個の開口部２２が上下に直線状に配置されている。

蒸発器チューブ１７の周囲には、例えば、ノズル棒１８の前縁部１９、２０まで延びる黒鉛フェルトまたは特種セラミックからなる断熱層２６が位置する。最高１，７００℃の温度に耐えなければならない断熱層２６の周囲には、例えば金属の管状遮蔽２９が位置していて、この遮蔽は、その壁部３０および３１が、ウェブ３２、３３を通して相互に接続している、好適には金属であることが好ましい二重壁部を有するチューブにより囲まれている。これらのウェブ３２、３３の間には、例えば水のような冷却手段が流れることができる。すなわちウェブ３２、３３は、冷却手段チャネルを形成する。断熱層２６、遮蔽２９および二重壁部を有するチューブは、ノズル棒１８が位置する部位のところに凹部を形成しているカットアウトを有する。

ノズル棒１８は、少なくとも蒸発器チューブ１７の熱伝導性に対応する非常に高い熱伝導性を有する。

断熱層２６は、ノズル棒１８の前縁部１９、２０に達していて、残りの蒸発器チューブは、断熱層により完全に囲まれているので、熱は基板上の方向に放射することができない。それ故、ノズル棒１８からの熱だけが基板に放射する。しかし、この棒は、蒸気の凝縮が起こらないほど高温でなければならない。

図３は、図１の蒸着装置１のＢ−Ｂ線に沿って切断した縦断面図である。この図をみれば、蒸発器チューブ１７がるつぼ３５上に位置していることが分かる。るつぼ３５は、その上端部のところにフレア３６を有し、一方、蒸発器チューブ１７は、その下端部のところにテーパ状部分３７を有する。このテーパ状部分３７はフレア３６上に位置する。

蒸発器チューブ１７の中央の左には、ノズル棒１８の開口部２２を含む側面２７およびウェブ２１が位置する。

参照番号４０は、るつぼ３５を囲んでいるるつぼ３５用の加熱システムを示す。遮蔽４１がこの加熱システム４０を囲んでいて、この遮蔽は冷却システム４２により囲まれている。参照番号４３は、電気エネルギーの供給ラインを概略示す。

図４は図３の拡大切欠き図である。断熱層２６がノズル棒１８の前縁部１９、２０まで達していることがはっきり分かる。さらに、ノズル棒１８を蒸発器チューブ１７の材料とは異なる材料から作ることができることも明らかである。その側面２７、２８は、蒸発器チューブ１７の開いている端部に適合させることができる。

図５は、ノズル棒１８と比較した場合、開口部５１〜５５が前方に位置するもう１つのノズル棒５０の切欠き図である。これらの開口部５１〜５５は、ノズル棒１８上に位置する外側にテーパ状になっている円錐５６〜６０の端部を形成する。参照番号６１、６２は、加熱フィラメント用の孔部を示す。このような加熱フィラメントにより、ノズル棒１８を蒸発器チューブ１７とは別に加熱することができる。

前方に位置するノズルを備えるこのようなノズル棒５０を蒸発器チューブ内に設置した場合には、円錐５６〜６０上に断熱材を設置することができる。

図６は、ノズル棒５０の円錐５６〜６０の断熱材内への埋め込み方法を示す。それ故、全ノズル棒５０は、断熱材２６内に実際に埋め込まれる。円錐５６〜６０の端部だけが、依然として熱を放射することができる。

図１〜図６の蒸発器チューブは、実施の形態では円筒状チューブをしている。しかし、蒸発器チューブは、ｎ角形の断面を有することもできるし、側面は等しくても等しくなくてもよいことを理解されたい。例えば、蒸発器チューブは、矩形、特に正方形の断面を有することができる。

いかなる場合でも、特許文献９のものとは異なり、その長さが蒸発器の棒の長さに対応していなくてもよいコンパクトな蒸発器源を作ることができる。

請求項２、３、５〜１２は、また独立請求項１３に関連する。

蒸着装置全体の斜視図である。 蒸着装置の部分断面図である。 図１の蒸着装置の縦断面図である。 図２の拡大切欠き図である。 前方に位置するテーパ状の円錐状のノズルを含むノズル棒である。 図５のノズル棒を有する蒸発器チューブの一部の断面図である。

符号の説明

１ 蒸着装置
２ 上部
３ 下部
４，５ 上部および下部接続クランプ
６ ボルト
７ 頂面
８ 入口チューブ
９，１０ 上部２の頂面上に位置する冷却手段ポート
１１，１２ 下部３上に位置する冷却手段ポート
１３ 基板
１４ 矢印
１５ ギャップ
１７ 蒸発器チューブ
１８，５０ ノズル棒
１９，２０ 前縁部
２１，３２，３３ ウェブ
２２，５１〜５５ 開口部
２６ 断熱層
２７，２８ 側部
２９ 管状遮蔽
３０，３１ 壁部
３５ るつぼ
３６ フレア
３７ テーパ状部分
４０ 加熱システム
４１ 遮蔽
５６〜６０ 円錐

Claims (13)

1. 蒸着対象の材料の表面が地球の重力の方向にほぼ垂直に延びる蒸発器源（３５）と、前記蒸発器源（３５）の上に位置していて、その縦軸が地球の重力の方向に平行に延びる蒸発器室（１７）とを備える基板を蒸着するための蒸着装置であって、前記蒸発器室（１７）が、数個の直線状に配置されている出口開口部を備えるノズル棒（１８）を含み、前記ノズル棒（１８）内の前記出口開口部が、地球の重力の方向に垂直に延び、前記出口開口部（２２）が位置する前記ノズル棒の領域が、前記蒸発器室（１７）の前方に位置することを特徴とする蒸着装置。
2. 前記蒸発器室（１７）が、円筒状のチューブとして形成されることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
3. 前記蒸発器室が、矩形チューブとして形成されることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
4. 前記蒸発器室（１７）が、前方に位置する前記ノズル棒（１８）まで延びている断熱層（２６）により囲まれていることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
5. 前記ノズル棒（１８）が、Ｕ字形をし、前記ノズル棒（１８）の側面（２７，２８）の一方の端部が、前記蒸発器チューブ（１７）に接続し、他方の端部がウェブ（２１）に接続していることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
6. 前記ノズル棒（１８）が、それ自身の加熱システム（６１，６２）を備えることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
7. 前記加熱システムが、抵抗加熱システムであることを特徴とする請求項６に記載の蒸着装置。
8. 前記断熱層（２６）が、遮蔽（２９）により囲まれていることを特徴とする請求項４に記載の蒸着装置。
9. 前記遮蔽（２９）が、冷却手段チャネルを含む二重壁部を有するジャケット（３０，３１）により囲まれていることを特徴とする請求項８に記載の蒸着装置。
10. 前方に位置する前記ノズル棒（１８）が、前記蒸発器チューブ（１７）の熱伝導性と少なくとも同じ熱伝導性を有することを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
11. 前記ノズル棒（５０）が、直線状に配置され、その端部のところに開口部（５１〜５５）を有する数個の外側にテーパ状になっている円錐（５６〜６０）を有することを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
12. 前記円錐（５６〜６０）が、断熱材（２６）内に埋め込まれることを特徴とする請求項１１に記載の蒸着装置。
13. 蒸発器源（３５）および前記蒸発器室（１７）の少なくとも近くに配置されている蒸発器室（１７）を備えている基板を蒸着するための蒸着装置であって、この蒸発器室（１７）が数個の出口開口部（２２）を有するノズル棒（１８）を備え、前記出口開口部（２２）が位置する前記ノズル棒（１８）の領域が、前記蒸発器室（１７）の前方に位置していることと、その周囲上の前記蒸発器室（１７）が、前記出口開口部（２２）をカバーしないで、前記ノズル棒（１８）まで延びる断熱層（２６）を備えることとを特徴とする蒸着装置。

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