JP6301044B1 - 蒸着装置、蒸着方法及び有機el表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ヒートパイプ7は、典型的な例としては、図2Aに示されるような構造になっている。すなわち、例えば銅などからなり、真空密閉されたパイプ(ケース;容器)75の内壁に、毛細管現象で液体を移動させるウィック76が形成され、パイプ75の内部に水などからなる作動液(図示せず)が少量封入された真空(低圧)構造になっている。この構造で、一端部である吸熱部71で周囲の熱によって加熱されると、作動液が蒸発して蒸気が発生し、パイプ75の内部圧力が高くなる。その蒸気が空間部73を通って、他端部である放熱部(冷却部)72で、凝縮して液化する。液化した液体は、パイプ75の内壁に形成されたウィック76内を毛細管現象によって吸熱部71に向かって進む。このような蒸発と凝縮に伴う潜熱移動によって、小さな温度差でも吸熱部71から放熱部72に大量の熱が輸送され、ヒートパイプ7は、銅の丸棒の熱伝導に比べて100倍にも達すると言われている。ウィック76は、毛細管現象で液体が進行する構造であればよく、金網や多孔質体やスポンジのような構造などでもよい。
この実施態様1は、図1に示されるように、電磁石3が、コア31と、そのコア31に電線が巻回されて形成されるコイル32と、コア31の端部に接続される断面がC型形状のヨーク33(コア31と共にE型ヨーク)とで形成されている。そして、例えば図1に示されるようなヒートパイプ7がヨーク33の背面(蒸着マスク1を向く面と反対面)に接続して設けられている。このようなヨーク33にヒートパイプ7を接触させる構造にすることによって、ヒートパイプ7の径を大きくすることで、接触面積をコイル32の内周の断面積よりも大きくし得る。
実施態様2の構成は、図3に示されるように、コイル32と、コア31と、ヨーク33とが、例えばエポキシ樹脂などの耐熱性樹脂などの被覆物34によって一体に被覆されている。被覆物34の材料としては、この例に限らないが、真空チャンバー8の内部に配置されるので、ガスを発生し難い材料であることが好ましい。例えばPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)などを用いることもできる。特に熱伝導の良好なものが好ましい。必要に応じて、金属粉などのフィラーが混入されてもよい。
図4は実施態様3を示す図である。この実施態様3の構成は、コア31の一端部にヒートパイプ7の太さ、及び形状に合せた凹部31aが形成され、その凹部31aの内部にヒートパイプ7の吸熱部71が埋設されている。この構造にすれば、ヒートパイプ7の端部の面積は、コア31の外周、すなわちコイル32の内径よりも小さくなる。しかし、ヒートパイプ7の吸熱部71がコア31の内部に埋め込まれている。そのため、ヒートパイプ7の側面にも接触面積があり、コア31の断面積よりも接触面積を大きくすることができる。
図5A〜5Bは、実施態様4を説明する図である。すなわち、図5Aは側面図で、図5BはそのVB−VB断面図である。この例は、ヒートパイプ7を細くして、コア31の内部に埋め込んだものである。すなわち、その断面積を小さくすれば、磁力線に対する悪影響は抑制される。そして、ヒートパイプ7の吸熱部71を長くしてコア31の内部に深く埋め込まれることによって、ヒートパイプ7とコア31、すなわち電磁石3との接触面積を充分に大きくし得る。そのため、細いヒートパイプ7にして、コア31の内部に埋め込まれることによって、磁力線への影響を抑制しながら、コア31の温度を効率的に低下させ得る。
図6A〜6Dは、第5の実施態様を説明する図である。すなわち、この実施態様5は、ヒートパイプ7を扁平状に形成して、丸めてコア31内に埋め込むものである。図6Aにヒートパイプ7の平面図が、図6BにそのVIB−VIB断面図がそれぞれ示されるように、本実施態様5では、ヒートパイプ7が扁平状(平板状)の筒型の直方体形状に形成されている。この直方体形状でも、一端部が吸熱部71になっており、他端部が放熱部72になっている。このヒートパイプ7は、図2Aに示されるような丸棒形状ではなく、扁平形状である点で異なっているが、容器(パイプ)75の内面にウィック76が形成される点は同じであり、機能も同じである。このウィック76は、前述のように、吸熱部71が鉛直下方で、放熱部72が鉛直上方に形成されていればなくてもよい。この容器75は、内部が低気圧にされても変形せず、かつ、可撓性のある材料で形成されている。例えば0.1〜0.5mm厚程度の薄い銅板、ステンレス鋼板などが用いられ得る。
図7A〜7Dは、実施態様6の説明図である。この実施態様6は、前述のThermal Science & Engineering Vol. 2 No. 3(2015)の41〜56頁に示されているループ型のヒートパイプ7と同様の構造にしたものである。図7Aにはこのループ型のヒートパイプ7の側面図が、図7Bには吸熱部71の平面説明図が、図7Cにはウィック構造体80の構造例が、それぞれ示されている。すなわち、図7Bに示されるように、銅などからなるケース(容器)81の内部に、ウィック構造体80が複数個(図7Bに示される例では6個)埋め込まれている。各ウィック構造体80は、図7Cにその断面構造が示されているように、中心部にウィックコア83を有し、その周囲にウィック82が歯車状に形成され、その歯の部分の各ウィック82の間に溝84が形成され、蒸気の通り道になっている。
本発明の一実施形態の蒸着装置は、図1に示され、前述のように、真空チャンバー8の内部に蒸着マスク1と被蒸着基板2とが近接して配置されるように、マスクホルダー15と基板ホルダー29とが上下に移動し得るように設けられている。この基板ホルダー29は、複数のフック状のアームで被蒸着基板2の周縁部を保持し、上下に昇降できるように、図示しない駆動装置に接続されている。被蒸着基板2などの交換の場合には、ロボットアームにより真空チャンバー8内に搬入された被蒸着基板2をフック状のアームで受け取り、被蒸着基板2が蒸着マスク1に近接するまで基板ホルダー29が下降する。そして位置合せを行えるように図示しない撮像装置も設けられている。タッチプレート4は支持フレーム41により支持され、タッチプレート4を被蒸着基板2と接するまで降下させる駆動装置に支持フレーム41を介して接続されている。タッチプレート4が降下されることにより、被蒸着基板2が平坦にされる。
次に、本発明の第二の実施形態による蒸着方法が説明される。本発明の第二の実施形態の蒸着方法は、前述の図1に示されるように、電磁石3と、被蒸着基板2と、磁性体を有する蒸着マスク1とを重ね合せ、かつ、電磁石3への通電によって被蒸着基板2に蒸着マスク1を吸着させる工程、及び蒸着マスク1と離間して配置される蒸着源5からの蒸着材料51の飛散によって被蒸着基板2に蒸着材料51を堆積する工程、を含み、電磁石3のコイル32の内周の断面積よりも広い面積で電磁石3に密着させたヒートパイプ7によって電磁石3を冷却しながら蒸着材料51の堆積を行う。
次に、上記実施形態の蒸着方法を用いて有機EL表示装置を製造する方法が説明される。蒸着方法以外の製造方法は、周知の方法で行えるため、主として、本発明の蒸着方法により有機層を積層する方法が、図10〜11を参照しながら説明される。
(1)本発明の第一の実施形態に係る蒸着装置は、真空チャンバーと、前記真空チャンバーの内部に配置される蒸着マスクを保持するマスクホルダーと、前記マスクホルダーに保持される蒸着マスクと接するように被蒸着基板を保持する基板ホルダーと、前記基板ホルダーに保持される被蒸着基板の前記蒸着マスクと反対面の上方に配置される電磁石と、前記蒸着マスクと対向させて設けられ、蒸着材料を気化又は昇華させる蒸着源と、少なくとも第一端部である吸熱部が前記電磁石に接触して設けられ、前記第一端部と反対の第二端部である放熱部が前記真空チャンバーの外部に導出されるヒートパイプと、を有し、前記ヒートパイプと前記電磁石との接触部が、前記電磁石のコイルの内周の断面積よりも大きい面積で密着して接合されている。
2 被蒸着基板
3 電磁石
4 タッチプレート
5 蒸着源
7 ヒートパイプ
8 真空チャンバー
12 金属支持層
15 マスクホルダー
21 支持基板
22 第一電極
23 絶縁バンク
25 積層膜
26 第二電極
29 基板ホルダー
31 コア(磁心)
31b 被膜
32 コイル
33 ヨーク
34 被覆物
41 支持フレーム
51 蒸着材料
71 吸熱部
72 放熱部
73 空間部
78 保護パイプ
80 ウィック構造体
81 ケース(容器)
82 ウィック
83 ウィックコア
84 溝
96 ベローズ
Claims (14)
- 真空チャンバーと、
前記真空チャンバーの内部に配置される蒸着マスクを保持するマスクホルダーと、
前記マスクホルダーに保持される蒸着マスクと接するように被蒸着基板を保持する基板ホルダーと、
前記基板ホルダーに保持される被蒸着基板の前記蒸着マスクと反対面の上方に配置される電磁石と、
前記蒸着マスクと対向させて設けられ、蒸着材料を気化又は昇華させる蒸着源と、
少なくとも第一端部である吸熱部が前記電磁石に接触して設けられ、前記第一端部と反対の第二端部である放熱部が前記真空チャンバーの外部に導出されるヒートパイプと、
を有し、
前記ヒートパイプと前記電磁石との接触部が、前記電磁石のコイルの内周の断面積以上の面積で密着して接合されている、蒸着装置。 - 前記電磁石による前記蒸着マスクの温度上昇が、10℃以下になるべく前記電磁石と前記ヒートパイプとの接触がなされている、請求項1に記載の蒸着装置。
- 前記電磁石が柱状のコアを有し、前記コアの一端部に、ヨークが取り付けられることによって、前記コアを含めた断面形状がE型のヨークに形成され、前記E型ヨークに前記ヒートパイプが密着している、請求項1又は2に記載の蒸着装置。
- 前記電磁石が、柱状のコアと前記コアの周囲に電線を巻回して形成されたコイルとを一体化する被覆物とを有し、前記ヒートパイプの前記吸熱部が前記被覆物と密着するべく形成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の蒸着装置。
- 前記電磁石が柱状のコアを有し、前記ヒートパイプの前記吸熱部が前記コアの長さの1/2以上の深さまで前記コアの内部に埋め込まれている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の蒸着装置。
- 前記ヒートパイプが扁平状に形成され、かつ、前記ヒートパイプをリング状に丸めて筒状体に形成され、前記筒状体の吸熱部が前記コアの内部に埋め込まれている、請求項5に記載の蒸着装置。
- 前記電磁石が柱状のコアを有し、前記電磁石の少なくとも前記ヒートパイプとの接触部の近傍に、前記コアよりも熱伝導率の大きい被膜が形成されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の蒸着装置。
- 前記ヒートパイプの前記吸熱部が平面型に形成され、前記電磁石の前記蒸着マスクと対向する面に前記ヒートパイプの前記吸熱部が密着して配置される、請求項1又は2に記載の蒸着装置。
- 前記ヒートパイプが、前記真空チャンバーとベローズを介して接続されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の蒸着装置。
- 前記真空チャンバーの外周に前記真空チャンバーを覆う第二のチャンバーが形成され、前記真空チャンバーと前記第二のチャンバーとの間の空間は、前記真空チャンバーの内部の真空度よりも低い真空度にされている、請求項9記載の蒸着装置。
- 前記ヒートパイプの外周に、前記ヒートパイプの破損による内部の液体の漏出を防止する保護パイプが形成されている、請求項1〜10のいずれか1項に記載の蒸着装置。
- 電磁石と、被蒸着基板と、磁性体を有する蒸着マスクとを重ね合せ、かつ、前記電磁石への通電によって前記被蒸着基板に前記蒸着マスクを吸着させる工程、及び
前記蒸着マスクと離間して配置される蒸着源からの蒸着材料の飛散によって前記被蒸着基板に前記蒸着材料を堆積する工程、
を含み、
前記電磁石のコイルの内周の断面積よりも広い面積で前記電磁石に密着させたヒートパイプによって前記電磁石を冷却しながら前記蒸着材料の堆積を行う、蒸着方法。 - 前記電磁石による前記蒸着マスクの温度上昇を、10℃以下にすべく前記電磁石の冷却をする、請求項12に記載の蒸着方法。
- 支持基板上にTFT及び第一電極を少なくとも形成し、
前記支持基板上に請求項12又は13に記載の蒸着方法を用いて有機材料を蒸着することによって有機層の積層膜を形成し、
前記積層膜上に第二電極を形成する
ことを含む、有機EL表示装置の製造方法。
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