JP2007031829A - 蒸発装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コーティング対象の基板にあまり高い熱放射を与えないで、高沸騰物質を気相に変換する蒸発装置の供給問題を解決すること。
【解決手段】本発明は、基板をコーティングするための、特にＯＬＥＤのアルミニウム層を形成するための蒸発装置に関する。例えば、低い蒸気圧を有する材料を気化するために必要な温度のような高温に蒸発器チューブを加熱するために、加熱システムが蒸発器チューブ内に設置されている。それにより、熱損失が最小限度まで低減され、ほぼ同じ結合加熱電力で、チューブ温度がさらに高くなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前文記載の蒸発装置に関する。

近頃の平面型表示装置は、画像または文字を見せるための液晶素子（ＬＣＤ）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。

周知の構造要素と比較した場合、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、放射角度がより広く、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で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に記載されているような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層上には、制御電極としての働きをするもう１つの材料、特に金属を塗布することができる。ＯＬＥＤは感熱性であるので、ＯＬＥＤ上への熱の影響があまり強くなるのを防止するように注意しなければならない。

通常、金属を気化するための一組の加熱装置は、蒸発器チューブの周囲に配置される（特許文献３および特許文献４）。この一組の加熱装置は、垂直な加熱ロッドまたはコイル・ヒータである（特許文献５および特許文献６）。蒸発器チューブの外側に位置する加熱システムの欠点は、その熱損失が大きいことである。金属を気化するために、１２００℃以上の温度を発生しなければならない時に、ＯＬＥＤを金属でコーティングする場合には、このような一組の加熱装置はその熱放射のためにＯＬＥＤに悪影響を及ぼす。

さらに、加熱システムを有する蒸発器を備える基板をコーティングするための蒸発装置も周知である（特許文献７）。しかし、この蒸発装置は、直線状分配装置用の開口部を備えていない。

特許文献８が開示している基板をコーティングする働きをする蒸発装置も周知である。しかし、このデバイスも直線状分配装置用の開口部を備えていない。特許文献９は、真空チャンバを含むコーティング・デバイスを開示している。このチャンバの中心には、タンタル・シートの形をしている電気抵抗ヒータが位置する。このコーティング・デバイスも直線状分配装置用の開口部を備えていない。

さらに、蒸発器としての円筒状のチューブを備える金属蒸発装置も周知である。このチューブは、ロッド状の抵抗ヒータを備える（特許文献１０）。このデバイスも、直線状分配装置用の開口部を備えていない。
ＵＳ５，５５４，２２０ ＤＥ１０１ ２８ ０９１ Ｃ１ ＤＥ３８ １７ ５１３ Ｃ２ ＤＥ１０１ ２８ ０９１ Ｃ１ ＤＥ１０２ ５６０３８ Ａ１ ＵＳ４，８８０，９６０ ＵＳ５，１５７，２４０ Ａ ＥＰ０ ５８１ ４９６ Ａ ＵＳ６，１１７，４９８ Ａ ＤＥ４１ ３３ ６１５ Ａ 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

本発明は、コーティング対象の基板にあまり高い熱放射を与えないで、高沸騰物質を気相に変換する蒸発装置の供給問題を解決する。

この問題は、請求項１に記載の特徴を有する蒸発装置により解決される。

それ故、本発明は、基板をコーティングするための、特にＯＬＥＤ上にアルミニウム層を形成するための蒸発装置に関する。例えば、低い蒸気圧を有する材料を蒸発するのに必要な高い温度に蒸発器チューブをするために、今まで加熱システムは、蒸発器チューブ内に設置されてきた。そうすることにより、温度損失が最小限度まで低減され、ほぼ等しい結合加熱電力で、チューブ温度をもっと高くすることができる。

本発明の利点は、特に加熱電力が蒸発器チューブ内に留まっていて、外部に放射しないことによるものである。これにより、電力損失は低くてすみ、蒸発器の温度を非常に高くすることができる。さらに、外部に対する蒸発器チューブの断熱効果を改善することもできる。何故なら、外部ヒータが必要なくなるので、断熱材が蒸発器チューブに直接接触することができるからである。さらに、構造の対称性が改善されるので、より均一な加熱エネルギーの減結合を行うことができる。周知の蒸発器の場合には、一組の加熱装置を蒸気用の出口開口部の前に設置することはできない。そのため、出口開口部の付近で蒸発材料をある程度凝縮しなければならならなかった。

図面を参照しながら、本発明を以下にさらに詳細に説明する。

図１は、下部ハウジング部２および上部ハウジング部３からなる蒸発装置１の縦断面図である。この図においては、上部ハウジング部３は下部ハウジング部２の上に位置する。下部ハウジング部２および上部ハウジング部３は、接続クランプ４、５および接続ピン６により一体に保持される。下部ハウジング部２は、基部２５上に位置していて、上部ハウジング部３はカバー２６により覆われている。接続クランプ４、５の代わりに、簡単なプラグ接続を使用することもできる。

上部ハウジング部３内には、蒸気が蒸発器チューブから外へ出ることができる直線状に上下に配置されている数個のノズル３０、３１、３２、３３を含む蒸発器チューブ１９が位置する。この蒸気は、蒸発装置１を通って図面の面内に移動することができる基板７の表面上に堆積する。

蒸発器チューブ１９の下には、テーパ状部分４８を介して蒸発器チューブ１９が位置するるつぼ８が設置されている。るつぼ８は、その電力供給ラインを参照番号９および１０で示す電気加熱手段により加熱される。加熱手段は、例えば、図示していないるつぼ８の周囲に巻かれた加熱コイルであってもよい。るつぼの内部１１は、気化材料で満たされている。るつぼ８の下面には、るつぼ８の温度を測定するための熱センサ１２が位置する。この熱センサ１２は、電気端子１３を介して、それによりるつぼ８の温度を制御することができる、図１には図示していない制御システムと接続している。

断熱層１４はるつぼ８の周囲に位置する。るつぼ８の周囲には、少なくとも１つの遮蔽チューブ４５が位置する。外部への端部は、同心壁部５４、５５により形成されている冷却チューブ４６により形成される。

蒸発器チューブ１９も、遮蔽チューブ２８により囲まれている管状断熱層１５により囲まれている。その上に位置する同心の円筒状の壁部５６、５７は、その間に冷却空間５８を形成する。

蒸発器チューブ１９は、プランジャ１７およびロッド１８により閉ざすことができる、開口部１６を備えるその上端部まで延びる。

冷却空間５８および４６は、冷却手段が流れることができる別々に制御することができる冷却空間である。

るつぼ８からの蒸気が蒸発器チューブ１９上に凝縮するのを防止するために、蒸発器チューブ１９の内部上には加熱手段２２が位置する。好適には、この加熱デバイスは、図１に略図で示す電気ヒータ２２であることが好ましい。加熱デバイスは、例えば、電気絶縁スペーサ・ブロック２３、２４により保持されるロッド状の加熱ロッドから形成することができる。

この内部加熱手段２２を通して、非常な高温が、低い蒸気圧を有する材料でも凝縮しないように蒸発器チューブ１９の内部２１内に達する。

例えば、加熱ロッドの巧みな幾何学的配置により、蒸発器チューブ１９の出口開口部３０〜３３のような大きな熱損失が起こるこれらの部位も加熱することができるように、加熱ロッドを蒸発器チューブ内に対称的に配置する必要はない。

加熱ロッドを、蒸発器チューブ１９の内面上にではなく、その中心に一緒に配置することもできる。

図２は、断熱層１５を含む蒸発器チューブ１９の内部の斜視切欠き図である。この図は、蒸気が内部から外部に出ることができる直線状に上下に配置されている数個のノズル３０〜３３をはっきり示す。それ故、ノズル３０〜３３は、蒸気が基板７の表面上に垂直に衝突する直線状分配装置システムを形成する。

ノズル３０〜３３の両側面上には、蛇行状に形成されている２つの加熱素子３５、３６が位置していて、上記加熱素子は、それぞれ電気絶縁スペーサ・ブロック３７〜４０および４１〜４４を介して蒸発器チューブ１９の内壁部に接続している。図２には、加熱素子３５、３６に電力を供給する電源は図示していない。

図３は、蒸発器チューブ１９および断熱層１５を備える蒸発器チューブ３の外部の斜視切欠き図である。断熱層１５は、くさび状の窓４７をほとんど完全に残して内部チューブ１９を囲んでいる。この窓４７内には、ノズル３０〜３３が、直線状に上下に配置されていて、これらのノズル３０〜３３は、その大きさが［逆］狭間のように外側に向かって大きくなっている。参照番号５０〜５３が拡大部分を示す。

内部チューブ１９および断熱層１５の遮蔽をより完全なものにするために、さらにもう１つの遮蔽チューブ（図１の２８参照）を設置することができる。この場合、これらの遮蔽チューブは、断熱層１５の窓に隣接する窓を備える必要がある。このような遮蔽チューブは、異なる大きさの熱伝導性を有し、好適には、この熱伝導性は内部から外部に向かって大きくなっていることが好ましい。

図４は、蒸発器チューブ３の中心を通る加熱素子６０〜６２を備える、断熱層１５を含む蒸発器チューブ１９の斜視図である。これらの加熱素子６０〜６２は、２つの平行なＹ字形のキャリア６５、６６の中央部６３、６４を通って延びる。各キャリアは、それぞれ３つのウェブ７２〜７４および７５〜７７を備える。キャリア６６は、るつぼ上の蒸発器チューブの下部領域内に配置されている。上部キャリア６５は、蒸発器チューブ１９の上端部のすぐ下に配置されている。

加熱素子６０〜６２の間で起こる恐れがある接触を避けるために、これらの加熱素子は、垂直方向に相互にある間隔を置いて配置されている三角計の形をしている電気絶縁スペーサ７０、７１により分離されている。

内部加熱ロッド６０〜６２の他に、それぞれウェブ７２〜７４および７５〜７７の端部を通る外部加熱ロッド７８〜８０を設置することもできる。この場合、加熱ロッド７８〜８０は、蒸発器チューブ１９の内壁部９０に沿って、スペーサ・ブロック８３、８４を介してさらに延びる。加熱ロッド７８〜８０は、また加熱素子６０〜６２なしで設置することもできることを理解されたい。

もっと多くの加熱素子を収容することができるもっと多くのウェブを有するキャリアを設置することもできる。ウェブの一方の端部には、数個の加熱素子も、同様に突き出ることができ、チューブ壁部に沿って延びることができ、それにより加熱電力をさらに増大することができる。

キャリアおよび加熱素子は、大きな熱抵抗を有する材料から作らなければならないことを理解されたい。

図５は、蒸発器チューブ９０用の内部加熱システムのもう１つの配置を示す。この場合、蒸発器チューブ９０は、断熱層９１で囲まれていて、この断熱層は、金属遮蔽シート９２により囲まれている。冷却チューブ９３が、遮蔽シート９２を囲んでいて、この冷却チューブ９３は、その間を分離ウェブ９６〜９８が延びる２つの同心壁部９４、９５を有する。壁部９４、９５と一緒に、これらの分離ウェブ９６〜９８は、冷却流体が流れることができるチャネルを形成する。ノズル３０〜３２を備えるノズル棒９９は、蒸発器チューブ９０の端部１００、１０１上にフランジにより接続している。ノズル棒９９の直後に、円形に配置されている数個の加熱ロッド１０３〜１０５からなる内部ヒータ１０２が位置する。これらの加熱ロッド１０３〜１０５は、内部および外部保持リング１０６、１０７により保持されている。ノズル棒９９は外側に突き出ているので、幅ｂの非常に小さい放射エリアが、特殊な内部ヒータ１０２と一緒に形成される。

蒸発装置の断面図である。 蒸発器チューブの内壁部の一部の斜視図である。 蒸発器チューブの外壁部の一部の斜視図である。 蒸発器チューブ内を延びる加熱素子を含む蒸発器チューブの斜視図である。 蒸発器の棒と接触している加熱デバイスを含む蒸発器チューブの斜視図である。

符号の説明

１ 蒸発装置
２ 下部ハウジング部
３ 上部ハウジング部
４，５ 接続クランプ
６ 接続ピン
７ 基板
８ るつぼ
１１ るつぼの内部
１２ 熱センサ
１３ 電気端子
１５ 断熱層
１６ 開口部
１７ プランジャ
１８ ロッド
１９ 蒸発器チューブ
２１ 蒸発器チューブの内部
２２ 電気ヒータ
２３，２４，３７〜４４ 電気絶縁スペーサ・ブロック
２６ カバー
２８ 遮蔽チューブ
３０，３１，３２，３３ ノズル
３５，３６ 加熱素子
４５ 遮蔽チューブ
４６ 冷却チューブ
４７ くさび状の窓
４８ テーパ状部分
５４，５５，９４，９５ 同心壁部
５６，５７ 円筒状の壁部
５８ 冷却空間
６０〜６２ 加熱素子
６５，６６ Ｙ字形のキャリア
７０，７１ 電気絶縁スペーサ
７２〜７７ ウェブ
７８〜８０ 加熱ロッド
８３，８４ スペーサ・ブロック
９０ 蒸発器チューブ
９１ 断熱層
９２ 金属遮蔽シート
９３ 冷却チューブ
９６〜９８ 分離ウェブ
９９ ノズル棒
１００，１０１ 端部
１０２ 内部ヒータ
１０３〜１０５ 加熱ロッド
１０６，１０７ 保持リング

Claims (11)

1. 直線状分配装置（３０〜３３）および加熱システムを有する蒸発器（１９，９０）を備える基板をコーティングするための蒸発装置であって、気化される材料の表面が、第１の面内を延び、前記直線状分配装置（３０〜３３）が、前記第１の面に垂直な第２の面内に位置し、前記加熱システム（２２；６０〜６２；７８〜８０；１０２）が、前記蒸発器（１９，９０）の内部に位置することを特徴とする蒸発装置。
2. 前記加熱システムが、電気抵抗加熱システムであることを特徴とする請求項１に記載の蒸発装置。
3. 前記加熱システム（６０〜６２）が、前記蒸発器（１９，９０）の中心に位置することを特徴とする請求項１に記載の蒸発装置。
4. 前記加熱システム（２２）が、前記蒸発器（１９，９０）の内壁部上に位置することを特徴とする請求項１に記載の蒸発装置。
5. 前記加熱システム（６０〜６２；１０２）が、前記直線状分配装置の開口部（３０〜３３）のところに直接位置することを特徴とする請求項１に記載の蒸発装置。
6. 前記直線状分配装置の開口部が、ノズル棒（９９）により形成されていることと、前記蒸発器の棒に直接対向して、加熱システム（１０２）が設置されていることとを特徴とする請求項１に記載の蒸発装置。
7. 前記加熱システムが、数本の加熱ロッド（１０３〜１０５）を備えることを特徴とする請求項１に記載の蒸発装置。
8. 前記蒸発器（１９，９０）が管状であることを特徴とする請求項１に記載の蒸発装置。
9. 前記加熱システムが、蛇行形の加熱素子（３５，３６）を備えることを特徴とする請求項１に記載の蒸発装置。
10. 前記加熱システムが、ロッド状の加熱素子（１０３〜１０５）を備えることを特徴とする請求項１に記載の蒸発装置。
11. 前記加熱ロッドが円筒状であることを特徴とする請求項７に記載の蒸発装置。

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