JP5705734B2 - 有機材料用の蒸発器 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、有機材料を気化させること、例えば、有機材料を気化させるための蒸発器および有機材料を蒸発させるための方法に関する。特に、本発明の実施形態は、メラミンを気化させるための蒸発器および蒸発器を動作させる方法に関する。

一般に、メラミンのような有機材料を蒸発させる（昇華させる）ことができる。典型的には、気化させるべき材料は、気化させるべき材料をその中に配する長方形るつぼ内に配置される。加熱素子または加熱システムにより加熱することができる気化器管内に、るつぼを置くことができる。有機材料が蒸発するように、るつぼをある温度に加熱しなければならない。典型的には、気化器管は、開口部を有し、気化させた材料が、気化器管の開口部に隣接して置かれる基板上に堆積するように開口部を通り抜ける。典型的には、基板は、開口部の上方に置かれる。しかしながら、それによって、ノズル蒸発器は、蒸発させるべき材料によって詰まることがある。
そのため、改善した蒸発器および材料を蒸発させるための改善した方法を提供することが望まれている。それによって、例えば、蒸発管は、気化させた材料の一様な堆積または均一な堆積を可能にする。さらに、コーティングデバイスは、使用することおよび製造することが簡単であるべきであり、方法は、実行することが容易であるべきである。

一実施形態によれば、フレキシブル基板上に堆積させる有機材料を気化させるための蒸発器を提供する。本蒸発器は、有機材料を気化させるためのキャビティを取り囲む壁を有する蒸発管と、壁に隣接して配置され、蒸発管を加熱する少なくとも１つの加熱デバイスと、蒸発管から突き出した少なくとも１つのノズルアセンブリであって、開口部を有するノズルカバーをさらに備えたノズルアセンブリと、ノズルカバーの開口部を選択的に開閉するためのシャッタであって、ノズルカバーの温度がシャッタ温度範囲内になるように、蒸発管の動作中、１４０℃のシャッタ温度範囲内の温度を有するシャッタとを含む。

別の一実施形態によれば、フレキシブル基板上に堆積させる有機材料を気化させるための蒸発器を提供する。本蒸発器は、有機材料を気化させるためのキャビティを取り囲む壁を有する蒸発管と、壁に隣接して配置され、蒸発管を加熱する少なくとも１つの加熱デバイスと、蒸発管から突き出した少なくとも１つのノズルアセンブリであって、開口部を有するノズルカバーをさらに備えたノズルアセンブリと、ノズルカバーの開口部を選択的に開閉するためのシャッタであって、蒸発管の動作中、ノズルカバーの温度より５０℃低い第１の温度とノズルカバーの温度より５０℃高い第２の温度との間である温度を有するシャッタとを含む。

別の実施形態によれば、フレキシブル基板上に堆積させるべきメラミンを気化させるための蒸発器を提供する。本蒸発器は、メラミンを気化させるためのキャビティを取り囲む壁を有する蒸発管と、蒸発管を加熱するように配置された少なくとも１つの加熱デバイスと、少なくとも１つのノズルアセンブリを有する蒸発管とを含み、壁が約２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の平均熱伝導率および６ｍｍ以上の厚さを有する。

さらに別の一実施形態によれば、フレキシブル基板上のメラミンを気化させるために適合した蒸発器を提供する。本蒸発器は、メラミンを気化させるためのキャビティを取り囲む壁を有する蒸発管と、壁に隣接して配置され、２００℃から３５０℃の範囲の温度に、蒸発管の温度の±３％の温度一様性で蒸発管を加熱する少なくとも１つの加熱デバイスと、蒸発管から突き出した少なくとも１つのノズルアセンブリであって、開口部を有するノズルカバーをさらに備えたノズルアセンブリと、ノズルカバーの開口部を選択的に開閉するためのシャッタであって、蒸発管の動作中、ノズルカバーの温度より５０℃低い第１の温度とノズルカバーの温度より５０℃高い第２の温度との間である温度を有するように適合され、シャッタを加熱するためのシャッタヒータが設けられるか、またはシャッタが４ｍｍ以下の厚さを有するか、のいずれかであるシャッタとを含む。

さらに別の一実施形態によれば、メラミンを蒸発させるための方法を提供する。本方法は、メラミンが気化されるようにある温度に蒸発管内のメラミンを加熱するステップであって、蒸発管が、メラミンを気化させるためのキャビティを取り囲む壁、および蒸発管から突き出した少なくとも１つのノズルアセンブリを備え、ノズルアセンブリが、開口部を有するノズルカバー、ならびにノズルの開口部が実質的に閉じられる閉位置およびメラミンが開口部を通過することができる開位置を有するシャッタをさらに備えた、メラミンを加熱するステップと、閉位置から開位置へとシャッタを動かすステップと、ノズルカバーの温度より５０℃低い第１の温度とノズルカバーの温度より５０℃高い第２の温度との間である温度にシャッタを加熱するステップとを含む。

したがって、本発明の上に記述したフィーチャを詳細に理解することが可能な方式で、上に簡潔に要約されている本発明のより明細な説明を、その一部が添付した図面に例示されている実施形態を参照することによって知ることができる。しかしながら、添付した図面が本発明の典型的な実施形態だけを例示し、それゆえ、本発明に関して他の同様に有効な実施形態を許容することができる本発明の範囲を限定するようには見なされないことに、留意すべきである。

気化器アセンブリの側面図である。 蒸発管の透視図である。 気化させるべき材料のためのるつぼの図である。 ノズルアセンブリの拡大した側面図である。 シャッタの一実施形態の図である。 シャッタの別の実施形態の図である。 シャッタの別の一実施形態の図である。 蒸発管の一実施形態の拡大した側面図である。 蒸発管の別の実施形態の拡大した側面図である。 蒸発管の追加の実施形態の側面図である。

１つまたは複数の例が図に例示されている様々な実施形態をここで詳細に参照する。各例は、説明の目的にために与えられ、本発明を限定するように意味するつもりはない。図面の下記の記載内では、同じ参照番号は同じ構成要素を指す。一般に、個々の実施形態に関する相違点だけを記載する。

一般に、有機材料、例えば、メラミンを、約３００℃で、特に約２１０℃と約３２０℃との間で、１０^−２ｍｂａｒで気化させるまたは昇華させることができる。別の実施形態では、有機材料を約２５０℃および３１０℃で蒸発させる。昇華させるべき有機材料のあるものは、昇華温度よりもわずかに高い温度で燃える。例えば、メラミンは約３３０℃で燃える。それゆえ、蒸発させるべき材料の温度を制御しなければならない。典型的には、材料が高温では蒸発するのではなく燃えるので、熱を温度の狭い範囲で与えなければならないために、蒸発温度を高くすることによって、有機材料の蒸発速度を顕著に大きくすることができない。そのため、一様なまたは均一な有機材料のコーティングを形成するために、有機材料への熱供給が場所および時間の関数で実質的に変わらないことがある。

図１は、蒸発アセンブリの実施形態を例示する側面図を示す。蒸発アセンブリ１は、蒸発管１０およびノズルアセンブリ２０を含む。ドラム３０は、蒸発させた材料を上に堆積させるべきフレキシブルウェブまたはフレキシブル基板を支持する。それによって、例えば、フレキシブル基板の熱負荷を軽減させるために、ドラム３０を冷却することができる。蒸発アセンブリ１は、蒸発管およびノズルアセンブリを収容するチャンバ５０をさらに含むことができる。本明細書において記載する他の実施形態と組み合わせることができるある実施形態によれば、るつぼ１２を蒸発管１０内に設けることができる。それによって、同様な蒸発管を有するがるつぼを含まない実施形態と比較して、より一様な加熱を実現することができる。

本明細書において記載する他の実施形態と組み合わせることができるある実施形態によれば、蒸発管１０とドラム３０との間には、蒸発させようとしている材料によってコーティングされるべき基板またはウェブへ向けて接着促進剤を発射するように、接着促進剤放出器４０を配置することができる。接着促進剤放出器を、例えば、メタノール蒸発器とすることができる。メタノール蒸発器は、加熱したガス導入システムおよび加熱したガスランスのある液体蒸発器である。蒸発管１０内で蒸発させるべき有機材料のクラウドおよび接着促進剤のクラウドが混合されるように、接着促進剤放出器のガスランスを置くことができる。

蒸発管１０や、接着促進剤放出器４０や、ノズルアセンブリ２０を、開口部５２を有する共通チャンバ５０内に置くことができ、一実施形態では、大気圧以下の圧力をチャンバ５０内にもたらすことができるように、開口部５２はドラム３０によって実質的に閉じられる。ある実施形態によれば、チャンバ内部の圧力を、約５^−３ｍｂａｒから１^−２ｍｂａｒ、典型的には１０^−２ｍｂａｒとすることができる。チャンバ５０内の圧力は、蒸発させるべき材料、特に有機材料に依存することがある。図１は、チャンバ５０を真空にするために使用するポンプ５４をさらに示す。

ノズルアセンブリ２０は、図１に示したように、蒸発管１０から突き出している。ノズルアセンブリ２０は、蒸発管１０からの蒸発した材料がそこを通り抜ける開口部２４を有するノズルカバー２２を含む。本明細書において記載する他の実施形態と組み合わせることができるある実施形態によれば、開口部を、動作中に蒸発させた材料、例えば、メラミンがそこを通り抜けるスリット開口部として設けることができる。さらに、ノズルアセンブリは、気化させた材料を蒸発管１０からノズルカバーの開口部２４へと案内するための案内チャネル２６を含むことができる。ノズルカバー２２の開口部２４を、シャッタ２８によって選択的に開くまたは閉じることができる。シャッタ２８は、軸２９の周りを回転することによって、蒸発させた材料がノズル開口部２４を通り抜け、基板またはウェブ上に堆積することができるようにノズル開口部２４が開いている開位置から、蒸発させた材料がノズル開口部２４を通り抜けることを防止する閉位置へと動くことができる。本明細書において記載する他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、他の移動機構を使用することができる。例えば、シャッタ２８は、開位置から閉位置へと直線運動によって動くことができる。

図１および図２から分かるように、ある実施形態によれば、蒸発管１０は実質的にシリンダ状の形態を有する。一実施形態によれば、２つの平行な平面および平行な直線によって形成される表面によって、シリンダを形成することができる。典型的な実施形態では、蒸発管は、平行な直線の１つのパラメータ族によって展開される線織面を有するシリンダによって形成される。表面の各点を通る、表面上にある直線がある場合には、表面が線織される。そのため、本明細書において記載する実施形態のいずれかと組み合わせることができる異なる実施形態によれば、シリンダは、円形底面または非円形底面を有することができる。典型的な実施形態によれば、シリンダを円形シリンダとすることができる。

典型的には、動作中、蒸発管１０は、実質的に水平なシリンダ軸を有する。蒸発管の断面は、それゆえ、２つの横方向カドラント、上部カドラントおよび下部カドラントを有する。図１に見られるように、蒸発管１０、および特に蒸発管１０のノズルアセンブリ２０が、気化させた有機材料を実質的に水平方向に動作中に向けるように、ノズルアセンブリは、蒸発装置の左横方向カドラントのところに配置される。ノズルアセンブリ２０は、蒸発管の長軸方向に配置される。そのため、ノズルアセンブリ２０の開口部２４は、スリット開口部を形成することができ、スリットが蒸発管のシリンダ軸に平行な長軸方向を有する。そのため、本明細書において記載する他の実施形態と組み合わせることができるある実施形態によれば、水平なシリンダ軸を有する水平シリンダおよび水平開口部２４を、設けることができる。

図１に示したように、蒸発管または気化器管は、平均幅Ｂ、および案内方向に、すなわち、気化器管１０からノズル開口部２４への方向に長さＬを有する案内チャネル２６を有する。それによって、本明細書において記載する他の実施形態と組み合わせることができるある実施形態によれば、比率Ｂ／Ｌを少なくとも５とすることができる。典型的な実施形態では、長さＬを、約３０ｍｍから約６０ｍｍの間に、特に約４０ｍｍにすることができる。かかる長さでは、ノズルカバーの加熱デバイスおよび／または蒸発管または気化器管１０の加熱デバイスによって、案内チャネルを受動的に加熱することができる。動作中、案内チャネルを、蒸発管内で蒸発させるべき材料の蒸発温度の近くの温度に受動的に加熱することができる。受動的に加熱することは、案内チャネル２６の外壁のところにまたは外壁中に何の加熱デバイスが配されていないこと、すなわち、熱伝達によって、ノズルカバーおよび／または蒸発管から案内チャネル２６へと熱が伝達されることを意味する。そのため、案内チャネルを受動的に加熱し、十分に短い長さの案内チャネルを設けることによって、気化器管１０の動作中に案内チャネル２６の壁上に蒸発させるべき材料の気体から固体への凝結または凝縮が防止される。

図２は、蒸発管１０の透視図を示す。蒸発管１０の外側表面上には、蒸発管または気化器管１０を加熱するために、加熱デバイスまたはヒータ１８ａ、１８ｂが配置されている。図２には、蒸発管の長軸方向に順々に間隔を空けて配された２つの加熱素子が示されている。気化器管１０の長軸に沿って一様な熱分布を与えるために、図２に示した２つの加熱素子１８ａ、１８ｂを別々に制御することができる。別の実施形態では、３つ以上の加熱素子を蒸発管の長軸方向に沿って順々に間隔を空けて配して置くことができる。かかる配置によれば、有機材料を気化させるための温度を、蒸発管１０の長軸の方向で正確に制御することができる。そのため、蒸発管または気化器管１０の長軸に沿った気化させた材料の堆積の均一性を、改善することができる。

図１に示したように、るつぼ１２を蒸発管１０内に配置することができる。るつぼ１２は、気化させるべき有機材料を含有するように設けられ、下記の図３にさらに詳細に示される。気化させた材料が、蒸発管１０内に置かれたるつぼから案内チャネル２６およびノズル開口部２４を介してコーティングすべきフレキシブルウェブまたはフレキシブル基板上へ容易に通ることができるように、るつぼ１２は、開口面１４を有する。るつぼ１２の一端１６がノズルアセンブリ２０の案内チャネル２６の直ぐ下方にまたは近くに配置されるように、るつぼ１２が典型的には蒸発管１０内に置かれる。

図３は、蒸発管１０中へと挿入するためのるつぼ１２を示す。ある実施形態によれば、るつぼ１２は、るつぼの一面、例えば、図３の上面上に少なくとも１つの開口部１４のある実質的にシリンダ状の形態を有する。るつぼ１２は、壁１３によって分離された２つの領域１２ａ、１２ｂを有する。壁１３は、１つまたは複数のアパーチャ１５ａ、１５ｂ、典型的には２つのアパーチャを有することができる。アパーチャ１５ａ、１５ｂは、２つの領域１２ａ、１２ｂ間のガスのやりとりを容認する。本明細書において記載する他の実施形態と組み合わせることができるある実施形態によれば、蒸発管１０中へとるつぼ１２を置いたときには、るつぼの断面は、蒸発管１０のシリンダ状表面の一部に向い合う部分を有し、るつぼのシリンダ底面の部分、すなわち、蒸発管の長軸についての断面が、蒸発管１０の向い合う部分の断面と類似の形状を有する。図１に見られるように、これは、その部分が蒸発管１０とるつぼ１２との間の実質的に一様な熱伝達を有することを可能にする。ある実施形態によれば、その部分を、るつぼの開口部に対応しないシリンダ状の断面表面の少なくとも２０％、典型的には少なくとも５０％とすることができる。別の実施形態では、その部分は、るつぼの開口部に対応しないるつぼ１２のシリンダ状表面の少なくとも７５％、特に少なくとも９０％である。それゆえ、蒸発管または気化器管１０からるつぼ１２への熱伝達が改善され、蒸発管の断面内のより均一な熱分布が、蒸発管または気化器管１０のシリンダ状表面の部分に向い合うるつぼ１２の断面部分に少なくとも沿ってもたらされる。本明細書において記載する他の実施形態と組み合わせることができるある実施形態によれば、るつぼおよび蒸発器管の対応するシリンダ断面表面を、メラミンまたは他の有機材料の蒸発のために特に使用することができ、他の有機材料は、蒸発温度から燃焼温度までの温度範囲が、例えば、７０℃以下と小さく、またはその有機材料は、所望の蒸発温度から燃焼温度までの温度範囲が小さく、例えば、５０℃以下、またはさらに３０℃以下である。

そのために、動作のために望ましいはずの温度ウィンドウは、約３０℃などの約５０℃以下である。小さな温度ウィンドウを考えると、摂氏数度の温度変動が、結果として蒸発のための温度ウィンドウの大きな割合になる。したがって、蒸発のための小さな温度ウィンドウを有するメラミンおよび他の有機材料に対して、一様な蒸発速度を得ることが難しい。そのため、対応するシリンダ状断面表面部分、すなわち、例えば、少なくとも１０％の断面表面に沿った一様な熱接触部を持つことによって実現することができる、るつぼと蒸発管との間の上記の一様な熱伝達を、メラミンまたはその他に対して有利に使用することができる。

図４は、ノズルアセンブリ２０の拡大した図を示す。ノズルカバー２２を、ある実施形態によれば、案内チャネル２６に取り外し可能に接続することができる。そのため、材料がノズルカバー２２上に凝縮されているまたは気体から固体へと凝結されているケースでは、ノズルカバーを交換することができる。ノズルカバーを、ねじまたはボルトによって案内チャネル２６に接続することができる。別の実施形態では、ノズルアセンブリは、案内チャネル２６上に留められる。別の実施形態では、ノズルカバーが案内チャネル２６上に摩擦力によって実質的に保持されるように、ノズルカバー２２は、案内チャネル２６上に差し込まれる。やはり、複数の接続技術の組み合わせを使用することができる。

さらに、本明細書において記載する他の実施形態と組み合わせることができるある実施形態によれば、ノズルカバー２２には加熱デバイス２３が設けられている。それゆえ、ノズルカバーの低い温度に起因する気化させた材料の冷却および結果としてのノズルカバー２２上への凝縮または気体から固体への凝結が、減少する。典型的な実施形態では、ノズルカバー２２、特に開口部２４に隣接するノズルカバーの部分は、気化させるべき有機材料の昇華温度近くの±３０℃の範囲まで加熱される。例えば、ノズルカバーは、ノズル開口部に隣接して、２１０℃から３２０℃の温度、特に２５０℃から３００℃の温度を有することができる。別の実施形態では、開口部２４の周りのノズルカバー２２の一部だけが加熱デバイス２３によって加熱される。

上に記載したように、さらに別の実施形態によれば、ノズル開口部２４をシャッタ２８によって閉じることができる。それによって、蒸発させた有機材料がシャッタ２８および／またはノズルカバー２２上に凝縮しないまたは気体から固体へと凝結しないように、シャッタを、動作中、ある温度を有するように構成することができる。特に、シャッタ２８の温度を、ノズルカバー２２の温度とほぼ同じまたはそれ以上にすることができる。

本明細書において記載する他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、蒸発管の動作中、１４０℃の範囲内の温度を有するように、シャッタを構成することができ、ノズルカバーの温度は、その範囲内である。すなわち、ほぼノズルカバーの温度である温度、例えば、ノズルカバーの温度より５０℃低い温度とノズルカバーの温度より５０℃高い温度との間である温度を有するように、シャッタを構成することができる。典型的には、温度をノズルカバーの温度より３０℃低い温度とノズルカバーの温度より３０℃高い温度との間とすることができる。

本明細書において記載する他の実施形態と組み合わせることができるある実施形態によれば、シャッタは、動作中に加熱されるように、および／または動作中に閉じられたときに短い昇温期間を有するように設けられる。

ある実施形態によれば、シャッタは、第１の面２８ａおよび第２の面２８ｂを有し、第１の面は、シャッタ２８が閉位置にあるケースではノズルカバー２２の開口部２４に向い合っている。第１の実施形態では、シャッタ２８の第１の面２８ａは、おおよそ１５Ｗ／ｍ・Ｋよりも大きな熱伝導度、例えば、５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導度を有し、および／または第１の面の熱容量がｍ^２当たりおおよそ７．８＊１０^３ｋＪ／Ｋよりも小さい。

かかる構成では、蒸発器管１０の動作中、シャッタ２８の第１の面２８ａに隣接する周囲環境の温度によって、シャッタ２８の第１の面を加熱することができる。さらに、シャッタ２８、特にシャッタ２８の第１の面２８ａがノズルカバー２２と接触するときに、シャッタの第１の面２８ａがノズルカバー２２の温度とほぼ同じ温度に直ちに加熱されるように、シャッタ２８の第１の面２８ａ、シャッタが、高い熱電導度および／または小さな熱容量を有するように設計されている。したがって、シャッタおよび／またはノズルカバー上への蒸発させた材料の気体から固体への凝結を減少させるまたは回避することができる。

ある実施形態によれば、シャッタ２８、特にシャッタ２８の第１の面２８ａを、銅を使用して製造することができる。ある実施形態によれば、シャッタは、４ｍｍよりも薄い厚さｄ、典型的な実施形態では２ｍｍ未満の厚さを有する。その場合には、シャッタ２８が閉位置にあるときに、シャッタは、ノズルカバー２２により与えられる加熱によって受動的に加熱される。

本明細書において記載する他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、ノズル開口部２４がノズルカバー２２の内面から閉じられるように、シャッタを案内チャネル２６内に配置することができる。それによって、代替変更形態によれば、開口部２４が材料の侵入を認める動作条件中に、シャッタを蒸発管１０とともに置くことができる。それによって、シャッタがより簡単に高温を与えられるように、動作中にシャッタ２８が曝される周囲環境を、外部の位置と比較して高くする。

図５は、本明細書において記載する蒸発器中のシャッタの代替変更形態または追加変更形態に関する別の実施形態を例示する。図５は、シャッタ２８’を示す。シャッタ２８’は、シャッタ２８’が閉位置にある場合にノズルカバー２２と接触する第１の面２８’ａを有する。シャッタは、シャッタ２８’の少なくとも第１の面２８’ａを加熱するように適合した加熱デバイス２８’ｃを含む。一実施形態では、２つのコンタクト２８’ｄが、シャッタ２８’の加熱デバイス２８’ｃと接続して設けられている。シャッタが開位置にあるときには、コンタクト２８’ｄは、電源および／または加熱デバイス２８’ｃを制御するための制御手段に電気的に接続されるピン２８’ｅと電気的に接触するようになる。別の実施形態では、加熱装置２８’ｃから制御手段および／またはエネルギー源への電気的接続を、シャッタの軸２９’を通して与えることができる。

本明細書において記載する他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、図６に示したように、エネルギーの非接触伝播が、エネルギー源からシャッタ２８’’内の加熱素子２８’’ｃへともたらされる。第１のコイル２８’’ｄが、加熱手段２８’’ｃと電気的に接続してシャッタ２８’’内に設けられる。第２のコイル２８’’ｅは、第１のコイル２８’’ｄにエネルギーを伝達するように適合され、エネルギー伝達がシャッタ２８’’の開位置において可能であるように配置される。この実施形態では、図５に示した実施形態のコンタクト２８’ｄおよびピン２８’ｅのようなコンタクトを、全く汚さず、または蒸発させるべき有機材料によってコーティングさせないようにすることができる。さらに、第２のコイル２８’’ｅのハウジングは、シャッタ２８’’用の止め具として働くことができる。それゆえ、接触しない誘導電力伝播は、シャッタ２８’’用の信頼性のある加熱システムを提供する。

さらに別の変更形態によれば、図７に示したように、シャッタ２８’’’は、加熱システム２８’’’ｃを含有する止め具２８’’’ｅに対して、図７に示したシャッタ２８’’’の開位置で維持される。短時間内に、シャッタ２８’’’の第１の面２８’’’ａが、所望の温度に、特にノズルカバー２２の温度とほぼ同じ温度またはもっと高い温度に加熱されるように、シャッタ２８’’’を、十分に薄く作らなければならない。一実施形態では、止め具２８’’’ｅは、シャッタ２８’’’の第２の面２８’’’ｂの全表面を実質的に覆う。さらに、止め具２８’’’ｅの表面およびシャッタ２８’’’の第２の面２８’’’ｂは、止め具２８’’’ｅからシャッタ２８’’’への良い伝熱をもたらすために互いに一致している。

そのために、シャッタ２８’’’は、開位置では止め具２８’’’ｅによって、閉位置ではノズルカバー２２によって受動的に加熱される。例えば、シャッタ２８’’’は、１５Ｗ／ｍ・Ｋよりも大きな熱伝導度、典型的には５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のまたはさらに２００Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導度を有することができる。

本明細書において記載する他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、蒸発管のより一様な加熱を行うために、蒸発管１０を加熱するためのヒータまたは加熱デバイスを、異なる実装形態に従って設けることができる。上に説明したように、例えば、下記に記載する異なる加熱素子に接続された閉ループ制御システムを有することによってもたらされるはずの、良い加熱一様性は、小さな蒸発温度範囲を有するメラミンおよびその他などの有機材料にとって特に重要性を持つはずである。典型的には、加熱デバイスは、蒸発管と接触し、その結果、これらが接触加熱デバイスを形成する。

図８は、蒸発管１０の部分断面を示す。るつぼ１２は、蒸発管１０内に配される。蒸発管１０の外側には、加熱素子１８ａが蒸発管１０を加熱するために設けられる。蒸発管の内側では、蒸発管１０からるつぼ１２への良い熱伝達をもたらすために、るつぼ１２の外側表面が、蒸発管１０の内側表面に実質的に一致する。特に、蒸発させるべき典型的な有機材料は、メラミンである。したがって、蒸発温度は、３３０℃、すなわちメラミンが動作パラメータ下で燃え始める対応する温度を超えることができない。ある実施形態によれば、加熱を加熱管１８ａによって実行することができる。

さらに別の実施形態によれば、図９に示したように、蒸発管または気化器管１０の外面と接触する薄膜加熱素子によって、蒸発管は加熱される。薄膜加熱素子１８’ａは、加熱素子１８'ａへの電気的な接続を与える基板上に配置される。薄膜加熱素子を用いると、より一様であり適応性のある熱分布を与えることができる。任意選択の実装形態によれば、各加熱素子１８'ａの表面を、加熱されるべき蒸発管１０の部分上の位置によって決めることができる。例えば、るつぼ１２により蒸発管の内面を覆われていない蒸発管１０の部分のところに、加熱素子の小さな表面を設けることができる。典型的な実施形態では、各薄膜加熱素子を別々に制御することができる。そのため、るつぼ内の有機材料に均一な熱導入をもたらすために、気化させるべき有機材料への熱伝達を正確に制御することができる。

ある実施形態によれば、例えば図９および図１０に示されている蒸発管１０を、ステンレス鋼を使用して製造することができる。るつぼ１２は、典型的な実施形態では、ステンレス鋼や、銅、および／またはアルミニウムから作られる。そのため、るつぼおよび蒸発管の熱伝達係数は、約４．５＊１０^３Ｗ／ｍ^２・Ｋよりも大きい。典型的な実施形態では、蒸発管は、約３ｍｍの壁厚を有し、るつぼの壁は約３ｍｍの厚さを有する。壁は、それゆえ、６ｍｍよりも厚い厚さを有することができる。そのため、るつぼ内の有機材料に均一な熱の導入が行われるように、加熱デバイスまたは加熱素子１８'ａまたは１８ａによって与えられる熱を、るつぼ１２の壁の内面上に実質的に均一に分布させる。

図１０は、蒸発管または気化器管の別の実施形態を例示する断面を示す。図１０に示したように、気化器管１０内にはるつぼが全く置かれていない。本明細書において記載する他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、蒸発管が約４．５＊１０^３Ｗ／ｍ^２・Ｋの熱貫流係数を与えるように、および／または図１０の蒸発管１０の壁厚が約６ｍｍになるように、蒸発管１０の厚さおよび材料を選択する。ある変更形態によれば、材料を銅またはアルミニウムとすることができる。それによって、図９に示した蒸発管と比較して改善した熱一様性をもたらすことができ、るつぼを省略することができる。るつぼを省略した蒸発管または気化器管の使用により、ウォーミングアップサイクルを短縮することができる、すなわち、蒸発管内に配された有機材料の昇華温度に到達するまでの時間が、るつぼを含有する蒸発管と比較して短縮される。

本明細書において記載する実施形態の別の変更形態を結果としてもたらすことができるさらに別の変更形態によれば、蒸発管の壁の厚さを場所に応じて変えることができる。例えば、蒸発管１０の壁は、気化させるべき材料が置かれる蒸発管の下側部分または下部カドラントにおいてより厚い厚さを有することができる。蒸発管１０の上部カドラントでは、蒸発管の壁の厚さを蒸発管１０の下部カドラントにおけるよりも薄くすることができる。典型的な実施形態では、蒸発管は、銅および／またはアルミニウムを使用して製造される。さらに、図１０は、環状加熱素子の形態の加熱素子または加熱デバイス１８ａを示す。蒸発管１０の壁の内面上に配される有機材料に均一な熱の導入をもたらすように、加熱デバイスまたは加熱素子１８'ａまたは１８ａによって与えられる熱は、蒸発管１０の壁の内面上で実質的に均一な方式で分布する。図１０の実施形態は、別の実施形態において図９に示したような薄膜加熱素子を使用することができる。

例えば、図１および図８〜図９に関して、内部にるつぼ有りおよびるつぼ無しの蒸発管を、記載してきている。それについて、有機材料を蒸発させるための熱の一様性を改善するために、蒸発管の壁の熱伝導度を参照してきている。それについて、熱伝導度は、蒸発管の壁および、存在する場合には、るつぼの壁の平均値として導かれなければならないことが理解されよう。そのため、蒸発管の壁の厚さがるつぼの壁の厚さと同じである場合には、平均熱伝導度は、蒸発管材料の熱伝導度およびるつぼの熱伝導度の平均値として与えられる。例えば、蒸発管の壁厚が全壁厚の３０％であり、るつぼの壁厚が全壁厚の残りの７０％である場合には、熱伝導度は、それぞれ３０％および７０％の重み付けをした平均値であるはずである。したがって、平均熱伝導度を、壁の持ち分の厚さで重み付けした壁部分の平均値として理解することができる。

本明細書において記載する他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、有機材料によりコーティングすべきウェブおよび／またはフレキシブル基板とノズルカバー２２との間の距離を、接着促進剤放出デバイスのための空間を設けるために十分に大きくすることができる。したがって、接着促進剤デバイスの空間が与えられる。典型的には、距離を８０ｍｍ以上にすることができる。したがって、蒸発管１０と蒸発管１０内で蒸発させる有機材料によりコーティングすべきウェブ／または基板との間に接着促進剤放出器を置くことが可能である。さらに、ノズルカバー２２とコーティングすべきフレキシブルウェブまたはフレキシブル基板との間の距離が大きいほど、ウェブまたは基板上に堆積する材料の一様性をより良くすることが可能である。

上記を考慮すると、本明細書において記載する実施形態は、有機材料用の改善した蒸発器および有機材料を蒸発させるための改善した方法を提供する。これを、特に、メラミンまたはその他などの小さな利用可能な蒸発温度範囲を有する有機材料に対して適用する。それによって、下記の態様：加熱の一様性を改善することによって−軸方向および／または断面方向の−蒸発の一様性や、ノズルおよびシャッタ上の材料の凝縮や、フレキシブル基板上の一様性および接着、のうちの少なくとも１つを、改善することができる。

したがって、複数の実施形態が、上記の詳細な記述および態様を含むことができる。例えば、フレキシブル基板上に堆積させる有機材料を気化させるための蒸発器を提供する。本蒸発器は、有機材料を気化させるためのキャビティを取り囲む壁を有する蒸発管と、壁に隣接して配置され、蒸発管を加熱する少なくとも１つの加熱デバイスと、蒸発管から突き出した少なくとも１つのノズルアセンブリであって、ノズルアセンブリが開口部を有するノズルカバーをさらに備えたノズルアセンブリと、ノズルカバーの開口部を選択的に開閉するためのシャッタであって、ノズルカバーの温度がシャッタ温度範囲内になるように、シャッタが、蒸発管の動作中、１４０℃のシャッタ温度範囲内の温度を有するシャッタとを含む。別の一例として、有機材料を気化させるための蒸発器を提供する。本蒸発器は、有機材料を気化させるためのキャビティを取り囲む壁を有する蒸発管と、壁に隣接して配置され、蒸発管を加熱する少なくとも１つの加熱デバイスと、蒸発管から突き出した少なくとも１つのノズルアセンブリであって、ノズルアセンブリが開口部を有するノズルカバーをさらに備えたノズルアセンブリと、ノズルカバーの開口部を選択的に開閉するためのシャッタであって、シャッタが、蒸発管の動作中、ノズルカバーの温度より５０℃低い第１の温度とノズルカバーの温度より５０℃高い第２の温度との間である温度を有するシャッタとを含む。任意選択の変更形態を含むことができる別の実施形態によれば、シャッタは、第１の面および第２の面を有することができ、第１の面がノズルカバーの開口部に向い合い、シャッタの第１の面が上に記載した温度範囲内になるように適合される。これらの実施形態の別の変更形態によれば、シャッタの少なくとも第１の面を加熱するためのシャッタヒータを設けることができ、シャッタを４ｍｍ以下の厚さを有するように設けることができ、シャッタ、特に第１の面を、約１５Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導度を有するように設けることができ、および／もしくは第１の面の熱容量がｍ^２当たり７．８＊１０^３ｋＪ／Ｋ以下であり、ならびに／またはノズルカバーがノズルカバーを加熱するための少なくとも１つの加熱デバイスを含む。本明細書において記載する実施形態のいずれかと組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、蒸発管は、動作中、実質的に水平なシリンダ軸を有することができ、蒸発管の断面が２つの横方向カドラント、上部カドラントおよび下部カドラントを有し、例えば、気化させた材料が実質的に水平方向に向けられるように、少なくとも１つのノズルアセンブリが蒸発管の１つの横方向カドラントのところに配置され、および／またはノズルアセンブリが、蒸発管からノズルカバーの開口部へと気化させた材料を案内するための案内チャネルをさらに含むことができる。それによって、別の追加の変更形態または任意選択の変更形態によれば、ノズルカバーを案内チャネルに取り外し可能に接続することができ、ノズルカバーの開口部をスリット開口部とすることができ、蒸発管が平均幅Ｂを有し、および／または案内チャネルが案内方向に長さＬを有し、比率Ｂ／Ｌを例えば少なくとも５とすることができ、その結果、長さＬを約３０ｍｍから約６０ｍｍの間に、特に約４０ｍｍにすることができる。

本明細書において記載する他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、有機材料をメラミンとすることができる。したがって、蒸発器を、例えば、２００℃から３５０℃の温度範囲で、蒸発温度の±１０％の一様性で、典型的に±５％またはさらに３％の一様性で、メラミンを蒸発させるように適合させることができる。さらに別の追加の実装形態または代替実装形態によれば、ノズルカバーの開口部は、接着促進剤蒸発デバイスのための空間を与えるために、例えば、８０ｍｍなどの１００ｍｍ以下のフレキシブル基板からの距離を有することができる。

別の一実施形態によれば、フレキシブル基板上に堆積させるべきメラミンを気化させるための蒸発器を提供する。本蒸発器は、メラミンを気化させるためのキャビティを取り囲む壁を有する蒸発管と、蒸発管を加熱するように配置された少なくとも１つの加熱デバイスと、少なくとも１つのノズルアセンブリを有する蒸発管とを含み、壁が約２２０Ｗ／ｍＫ以上の平均熱伝導率および６ｍｍ以上の厚さを有する。本明細書において記載する他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態によれば、壁が内壁および外壁を含むことができ、内壁がるつぼの壁であり、少なくとも１つの加熱デバイスが蒸発管と接触することができ、蒸発器が長軸方向に順々に間隔を空けて配された少なくとも２つの加熱デバイスを含むことができ、少なくとも２つの加熱デバイスが別々に電気的に制御可能であり、および／またはるつぼを蒸発管の内壁に一致するように成形することができる。

別の一実施形態によれば、メラミンを蒸発させるための方法を提供する。本方法は、メラミンを気化させるようにある温度に蒸発管内のメラミンを加熱するステップであって、蒸発管が、メラミンを気化させるためのキャビティを取り囲む壁、および蒸発管から突き出した少なくとも１つのノズルアセンブリを備え、ノズルアセンブリが、開口部を有するノズルカバー、ならびにノズルの開口部が実質的に閉じられる閉位置およびメラミンが開口部を通過することができる開位置を有するシャッタをさらに備えた、メラミンを加熱するステップと、閉位置から開位置へとシャッタを動かすステップと、ノズルカバーの温度より５０℃低い第１の温度とノズルカバーの温度より５０℃高い第２の温度との間である温度にシャッタを加熱するステップとを含む。本明細書において記載する実施形態のいずれかと組み合わせることができる別の１つの任意選択の実装形態によれば、シャッタに隣接する周囲環境の温度によって受動的に加熱するステップか、ノズルカバーの温度によって受動的に加熱するステップか、シャッタに隣接して置かれた加熱デバイスによって能動的に加熱するステップか、シャッタ内に置かれた加熱デバイスによって能動的に加熱するステップか、またはこれらの組み合わせ、の群から選択される少なくとも１つの方法によって、シャッタを加熱することができる。上記の方法の別の追加の変更形態または代替変更形態として、シャッタを開位置から閉位置へと動かすことができる。

さらに別の一実施形態によれば、フレキシブル基板上のメラミンを気化させるために適合した蒸発器を提供する。本蒸発器は、メラミンを気化させるためのキャビティを取り囲む壁を有する蒸発管と、壁に隣接して配置され、２００℃から３５０℃の範囲の温度に、蒸発管の温度の±３％の温度一様性で蒸発管を加熱する少なくとも１つの加熱デバイスと、蒸発管から突き出した少なくとも１つのノズルアセンブリであって、ノズルアセンブリが開口部を有するノズルカバーをさらに備えたノズルアセンブリと、ノズルカバーの開口部を選択的に開閉するためのシャッタであって、シャッタが、蒸発管の動作中、ノズルカバーの温度より５０℃低い第１の温度とノズルカバーの温度より５０℃高い第２の温度との間である温度を有するとともに、シャッタを加熱するためのシャッタヒータが設けられるか、またはシャッタが４ｍｍ以下の厚さを有するか、のいずれかであるシャッタとを含む。

上記は本発明の実施形態に向けられているが、本発明の他の実施形態およびさらなる実施形態を、本発明の基本的な範囲から乖離せずに考案することができ、本発明の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決められる。

Claims (15)

1. フレキシブル基板上に堆積させる有機材料を気化させるための蒸発器であって、
   前記有機材料を気化させるためのキャビティを取り囲む壁を有する蒸発管と、
   前記蒸発管を加熱するように配置された少なくとも１つの加熱デバイスと
   を含み、
   前記蒸発管が少なくとも１つのノズルアセンブリを有しており、
   前記壁が２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の平均熱伝導率および６ｍｍ以上の厚さを有しており、
   前記壁が内壁および外壁を備え、前記内壁がるつぼの壁であり、
   前記蒸発管の内部に前記るつぼが配される、
   蒸発器。
2. 前記るつぼの外側表面が前記蒸発管の内側表面に一致する、請求項１に記載の蒸発器。
3. 前記少なくとも１つの加熱デバイスが前記蒸発管と接触している、請求項１に記載の蒸発器。
4. 長軸方向に順々に間隔を空けて配された少なくとも２つの加熱デバイスを備えており、前記少なくとも２つの加熱デバイスが別々に電気的に制御可能である、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の蒸発器。
5. 前記るつぼが前記蒸発管の前記内壁に一致するように成形されている、請求項１に記載の蒸発器。
6. 前記有機材料がメラミンである、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の蒸発器。
7. 前記蒸発器が、２００℃から３５０℃の温度範囲で、前記蒸発温度の±１０％の一様性で、メラミンを蒸発させる、請求項６に記載の蒸発器。
8. 前記蒸発管が、動作中、水平なシリンダ軸を有し、前記蒸発管の断面が２つの横方向カドラント、上部カドラントおよび下部カドラントを有し、前記少なくとも１つのノズルアセンブリが、前記蒸発管の１つの横方向カドラントの位置に配置されている、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の蒸発器。
9. 前記気化させた材料が水平方向に向けられる、請求項８に記載の蒸発器。
10. 前記ノズルアセンブリが、前記蒸発管からノズルカバーの開口部へと気化させた材料を案内するための案内チャネルをさらに備える、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の蒸発器。
11. ノズルカバーが案内チャネルに取り外し可能に接続されている、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の蒸発器。
12. ノズルカバーの開口部がスリット開口部を有する、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の蒸発器。
13. 前記スリットが前記蒸発管のシリンダ軸に平行な長軸方向を有する、請求項１２に記載の蒸発器。
14. 前記蒸発管がアルミニウムを使用して製造されている、請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の蒸発器。
15. 前記ノズルアセンブリが前記蒸発管の長軸方向に配置されている、請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の蒸発器。

Images