JPWO2014002842A1 - 有機薄膜形成装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、加熱により生成した有機化合物の蒸気によって高成膜レートで有機薄膜を形成する。
成膜室４３をバッファー室４２の内部に配置し、中央ローラ１７の一部側面を成膜室開口５４から成膜室４３内に挿入し、その部分の側面に密着させながら、基材フィルム２３を走行させる。成膜室４３に接続された蒸気生成装置２６から蒸気をキャリアガスによって運搬し、冷却装置３０によって中央ローラ１７を冷却し、基材フィルム２３を蒸気の凝集温度以下の温度に冷却し、成膜室４３内に放出された蒸気によって基材フィルム２３の表面に有機原料層３５を形成し、中央ローラ１７を回転させて硬化室４４に於いてエネルギー線を照射し、硬化させる。バッファー室４２は低圧力に真空排気して、成膜室開口５４から流出したキャリアガスと蒸気が硬化室４４やロール室４１に流入しないようにされている。
成膜室４３をバッファー室４２の内部に配置し、中央ローラ１７の一部側面を成膜室開口５４から成膜室４３内に挿入し、その部分の側面に密着させながら、基材フィルム２３を走行させる。成膜室４３に接続された蒸気生成装置２６から蒸気をキャリアガスによって運搬し、冷却装置３０によって中央ローラ１７を冷却し、基材フィルム２３を蒸気の凝集温度以下の温度に冷却し、成膜室４３内に放出された蒸気によって基材フィルム２３の表面に有機原料層３５を形成し、中央ローラ１７を回転させて硬化室４４に於いてエネルギー線を照射し、硬化させる。バッファー室４２は低圧力に真空排気して、成膜室開口５４から流出したキャリアガスと蒸気が硬化室４４やロール室４１に流入しないようにされている。
Description
本発明は、有機薄膜形成装置に係り、特に、真空雰囲気中でフィルム上に有機薄膜を形成する有機薄膜形成装置に関する。
真空雰囲気中で有機薄膜をフィルム上に形成する薄膜形成装置は、従来から用いられており、金属薄膜や有機薄膜をフィルムに形成し、食品包装用のフィルムや電子部品用のフィルムを生産している。
その装置を、図５に示すと、この有機薄膜形成装置１０１は、真空槽１１１を有しており、真空槽１１１の中には、成膜対象の基材フィルム１０５を巻き取った原反ロール１０２と、原反ロール１０２から巻き出された基材フィルム１０５を巻き取る巻取装置１０３とが配置されている。
基材フィルム１０５に有機薄膜を形成するためには、先ず、原反ロール１０２から基材フィルム１０５を巻き出し、真空槽１１１の中央に配置された中央ローラ１０４の側面の一部に基材フィルム１０５の裏面を接触させた状態で、巻き出した部分の先端を巻取装置１０３に取り付ける。
真空槽１１１内を真空排気し、基材フィルム１０５と中央ローラ１０４の表面とが摺動しないように中央ローラ１０４を回転させ、原反ロール１０２から基材フィルム１０５を巻き出し、巻き出された基材フィルム１０５を巻取装置１０３で巻き取る。
中央ローラ１０４と基材フィルム１０５とが接触する部分と対面する位置には、蒸気発生装置１０６が配置されており、加熱装置１０７によって、蒸気発生装置１０６内に配置された有機材料を加熱すると、蒸気発生装置１０６内で有機材料の蒸気が発生し、蒸気発生装置１０６の放出口から、中央ローラ１０４に向けて有機材料の蒸気が放出される。放出口と対面する位置では、中央ローラ１０４と接触しながら基材フィルム１０５が移動しており、有機材料の蒸気は、放出口と対面する位置で移動中の基材フィルム１０５の表面に到達し、有機薄膜がその表面に形成され、巻取装置１０３によって巻き取られ、巻取ロール１０８が得られる。
しかし、上記のような有機薄膜形成装置１０１では、有機材料の硬化が不十分であり、巻取前に硬化反応を促進させる技術が求められている。
また、基材フィルム１０５上に形成される有機薄膜には、膜厚の均一性や、真空槽１１１の内部が、真空槽１１１内に放出された有機材料蒸気によって汚染されないようにする技術が求められている。
また、基材フィルム１０５上に形成される有機薄膜には、膜厚の均一性や、真空槽１１１の内部が、真空槽１１１内に放出された有機材料蒸気によって汚染されないようにする技術が求められている。
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、蒸気によって真空槽内が汚染されず、硬化された有機薄膜を高成膜レートで形成する有機薄膜形成装置を提供する。
上記課題を解決するため本発明は、真空槽と、蒸気放出装置と、エネルギー線射出装置と、巻出装置と、巻取装置と、円筒状の中央ローラとを有し、前記巻出装置に装着された基材フィルムの原反ロールが巻き出され、巻き出された基材フィルムは、裏面が前記中央ローラの側面と接触しながら前記真空槽内を走行し、前記巻取装置によって巻き取られる間に、前記蒸気放出装置の放出口から前記真空槽内に放出された有機化合物の蒸気が、前記中央ローラの側面に接触する部分の前記基材フィルムの表面に到達し、有機原料層が形成された後、前記エネルギー線射出装置の射出部から射出されたエネルギー線が前記有機原料層に照射され、前記有機原料層中の前記有機化合物が化学反応し、有機薄膜が形成される薄膜形成装置であって、前記真空槽の外部には、前記有機化合物の蒸気を生成し、前記蒸気放出装置に供給する蒸気生成装置が配置され、前記真空槽の内部には、バッファー室が配置され、前記真空槽内部であって前記バッファー室の外部には硬化室が配置され、前記バッファー室の内部には成膜室が配置され、前記バッファー室と、前記成膜室と、前記硬化室とは、それぞれ真空排気装置に接続され、前記放出口は前記成膜室の内部に配置され、前記射出部は前記硬化室に配置され、前記中央ローラは、前記バッファー室に位置する回転軸線を中心にして回転するように配置され、前記成膜室を形成する成膜室隔壁のうち、前記回転軸線と前記放出口との間に位置する部分に成膜室開口が設けられ、前記放出口と前記中央ローラの側面とが対面し、前記硬化室を形成する硬化室隔壁のうち、前記回転軸線と前記射出部との間に位置する部分に硬化室開口が設けられ、前記射出部と前記中央ローラの側面とが対面するように構成された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記中央ローラには冷却装置が接続され、前記冷却装置は、前記中央ローラと前記冷却装置との間に冷却媒体を循環させ、前記中央ローラを冷却するように構成された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記中央ローラの側面の前記放出口と対面する部分は、前記成膜室開口から前記成膜室の内部に挿入され、前記中央ローラの側面の前記射出部と対面する部分は、前記硬化室開口から前記硬化室の内部に挿入された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記蒸気生成装置にキャリアガスを供給するキャリアガス供給装置を有し、前記キャリアガスと前記有機化合物の蒸気とが混合された混合ガスが、前記放出口から放出される薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記真空排気装置により、前記成膜室の圧力は、前記バッファー室の圧力よりも高くされ、前記硬化室の圧力は、前記バッファー室よりも低くされるように真空排気される薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記中央ローラには冷却装置が接続され、前記冷却装置は、前記中央ローラと前記冷却装置との間に冷却媒体を循環させ、前記中央ローラを冷却するように構成された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記中央ローラの側面の前記放出口と対面する部分は、前記成膜室開口から前記成膜室の内部に挿入され、前記中央ローラの側面の前記射出部と対面する部分は、前記硬化室開口から前記硬化室の内部に挿入された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記蒸気生成装置にキャリアガスを供給するキャリアガス供給装置を有し、前記キャリアガスと前記有機化合物の蒸気とが混合された混合ガスが、前記放出口から放出される薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記真空排気装置により、前記成膜室の圧力は、前記バッファー室の圧力よりも高くされ、前記硬化室の圧力は、前記バッファー室よりも低くされるように真空排気される薄膜形成装置である。
本発明は、蒸気生成室が真空槽の外部に配置され、成膜室開口がバッファー室の内部に配置されているから、有機化合物の補充が容易であり、有機化合物から生成された蒸気が硬化室やロール室に流入することはない。
中央ローラを、蒸気の凝縮温度以下の温度に冷却しているから、加熱で形成された有機化合物の蒸気を凝縮(気体の液化の他、気体の固化も含まれるものとする)させることができ、凝縮によって形成された有機原料層をエネルギー樹脂で硬化させるので、強靱な有機薄膜を得ることができる。
また、生成した蒸気をキャリアガスが運搬するので、多量の蒸気を蒸気生成室から成膜室に供給することができ、成膜レートを速くすることができる。
また、一個の中央ローラで、有機原料層の形成と、有機原料層の硬化を行っているので、真空槽の体積を小さくすることができる。
また、一個の中央ローラで、有機原料層の形成と、有機原料層の硬化を行っているので、真空槽の体積を小さくすることができる。
図１は、本発明の薄膜形成装置１０を示している。
この薄膜形成装置１０は、真空槽１１を有しており、真空槽１１の内部は、仕切板５１によって仕切られて、真空槽１１の内部の仕切板５１の片側には、ロール室４１が形成されている。
この薄膜形成装置１０は、真空槽１１を有しており、真空槽１１の内部は、仕切板５１によって仕切られて、真空槽１１の内部の仕切板５１の片側には、ロール室４１が形成されている。
仕切板５１の反対側には、バッファー室４２が形成されており、バッファー室４２の内部には、成膜室隔壁５２が配置され、成膜室隔壁５２によって、バッファー室４２の内部空間と分離された成膜室４３が形成されている。
また、バッファー室４２の内部の成膜室４３とは離間した位置に、硬化室隔壁５３が配置され、バッファー室４２の内部には、硬化室隔壁５３により、バッファー室４２の内部空間と分離された硬化室４４が形成されている。成膜室４３と硬化室４４との間も分離されている。
バッファー室４２の内部には、金属製で円筒形状の中央ローラ１７が配置されている。ここでは、バッファー室４２の内部に回転軸１８が水平に配置されており、中央ローラ１７は、その中心軸線を、回転軸１８の中心軸線と一致させて、回転軸１８に取り付けられ、回転軸１８と中央ローラ１７とは、一致した中心軸線を中心に、一緒に回転するように構成されている。図１の符号１４は、回転軸１８と中央ローラ１７の回転の中心となる回転軸線であり、回転軸１８と中央ローラ１７との中心軸線でもある。
ロール室４１と、成膜室４３と、硬化室４４とは、中央ローラ１７の側面の周囲に配置されている。
図３(ａ)に示すように、成膜室隔壁５２には成膜室開口５４が形成されており、同図(ｂ)に示すように、硬化室隔壁５３には硬化室開口５６が形成されている。
図３(ａ)に示すように、成膜室隔壁５２には成膜室開口５４が形成されており、同図(ｂ)に示すように、硬化室隔壁５３には硬化室開口５６が形成されている。
成膜室開口５４の幅と、硬化室開口５６の幅と、下記の通過口の幅とは、中央ローラ１７の側面の幅(底面間の距離)よりも少し大きくされており、中央ローラ１７の側面は、その円周方向の一部であって、幅方向の全部の部分が成膜室４３内に挿入され、中央ローラ１７の側面の円周方向の他の一部であって、幅方向の全部の部分が硬化室４４内に挿入されており、挿入された部分の側面は、成膜室４３と硬化室４４の内部に露出されている。
ロール室４１の内部には、巻出装置３２と巻取装置３３とが配置されている。
巻出装置３２には、成膜対象である長尺の基材フィルム２３が巻き取られて構成された原反ロール２１が装着されており、原反ロール２１の基材フィルム２３を巻取装置３３によって巻き取るために、先ず、原反ロール２１の外周に位置する基材フィルム２３の端部が引き出される。
巻出装置３２には、成膜対象である長尺の基材フィルム２３が巻き取られて構成された原反ロール２１が装着されており、原反ロール２１の基材フィルム２３を巻取装置３３によって巻き取るために、先ず、原反ロール２１の外周に位置する基材フィルム２３の端部が引き出される。
仕切板５１には通過口が形成されており、引き出された部分の先端は、通過口を通ってバッファー室４２の内部に搬入され、中央ローラ１７の側面に接触され、側面の円周方向に沿って移動し、成膜室４３の内部と、バッファー室４２の内部と、硬化室４４の内部と、バッファー室４２の内部とを通過し、ロール室４１に戻され、巻取装置３３に固定される。
中央ローラ１７は、仕切板５１と、成膜室隔壁５２と、硬化室隔壁５３とは非接触にされている。
回転軸１８と巻取装置３３とには、それぞれモータ３７ａ、３７ｂが設けられている。
回転軸１８と巻取装置３３とには、それぞれモータ３７ａ、３７ｂが設けられている。
巻出装置３２は回転できるように構成されており、モータ３７ａ、３７ｂによって、回転軸１８及び中央ローラ１７と、巻取装置３３とをそれぞれ回転させると、原反ロール２１が巻き出された基材フィルム２３によって牽引され、巻出装置３２と共に回転し、原反ロール２１から基材フィルム２３が更に巻き出される。巻き出された分は、巻取装置３３によって、基材フィルム２３に弛みが生じないようにして、巻き取られる。
基材フィルム２３表面に有機薄膜を形成する際には、先ず、真空排気装置１２によって、真空槽１１の内部を真空排気する。
真空排気装置１２は、ロール室４１と、バッファー室４２と、成膜室４３と、硬化室４４とにそれぞれ個別に接続されており、各室４１〜４４を個別に真空排気できるようにされている。
真空排気装置１２は、ロール室４１と、バッファー室４２と、成膜室４３と、硬化室４４とにそれぞれ個別に接続されており、各室４１〜４４を個別に真空排気できるようにされている。
また、各室４１〜４４は、各室４１〜４４内に真空雰囲気が形成された後も、継続して真空排気されており、以下の説明では、各室４１〜４４内には真空雰囲気が形成され、継続して真空排気されているものとする。
成膜室４３の内部には、蒸気放出装置１９が配置されている。
真空槽１１の外部には、蒸気生成装置２６が配置されており、蒸気放出装置１９は、蒸気生成装置２６に接続されている。
真空槽１１の外部には、蒸気生成装置２６が配置されており、蒸気放出装置１９は、蒸気生成装置２６に接続されている。
蒸気生成装置２６は、加熱装置と、液体又は固体の有機化合物が配置された容器とを有しており、容器に配置された有機化合物を少量ずつ加熱装置によって加熱し、蒸気を生成するように構成されている。
ここでは、加熱により、有機化合物は蒸発又は昇華して気体を発生させており、本発明では、昇華で発生した気体は「蒸気」に含まれるものとする。
ここでは、加熱により、有機化合物は蒸発又は昇華して気体を発生させており、本発明では、昇華で発生した気体は「蒸気」に含まれるものとする。
蒸気生成装置２６には、キャリアガス(希ガス、Ｎ2ガス等の、有機化合物と反応しないガス)を供給するキャリアガス供給装置２７が配置されており、キャリアガス供給装置２７から、蒸気生成装置２６の内部に、加熱して所定温度に昇温されたキャリアガスを供給できるように構成されている。
このキャリアガスが供給されながら、蒸気生成装置２６の内部で有機化合物の蒸気が生成されており、生成した蒸気はキャリアガスと混合されて混合気体となり、蒸気放出装置１９と蒸気生成装置２６との間の圧力差によって、混合ガスは蒸気放出装置１９に輸送される。
蒸気放出装置の一例を図２(ａ)に示す。
蒸気放出装置１９は、内部中空の放出装置本体１９ａと、放出装置本体１９ａに設けられた細長の放出口１９ｂとを有しており、蒸気放出装置１９から供給された蒸気とキャリアガスの混合気体は、放出装置本体１９ａ内で均一に広がり、放出口１９ｂから成膜室４３内に均一に放出される。
蒸気放出装置１９は、内部中空の放出装置本体１９ａと、放出装置本体１９ａに設けられた細長の放出口１９ｂとを有しており、蒸気放出装置１９から供給された蒸気とキャリアガスの混合気体は、放出装置本体１９ａ内で均一に広がり、放出口１９ｂから成膜室４３内に均一に放出される。
放出口１９ｂは、中央ローラ１７の側面と対面する位置に、長手方向が回転軸線１４と平行にして配置されており、放出口１９ｂと中央ローラ１７との間には、基材フィルム２３が位置している。
放出口１９ｂの長手方向の長さは、基材フィルム２３の幅よりも長くされており、放出口１９ｂの両端は、基材フィルム２３の幅方向の外側にはみ出るようにされている。
蒸気がキャリアガスと共に放出口１９ｂから放出されると、蒸気は、基材フィルム２３の幅方向の両端を含む範囲に到達する。
放出口１９ｂの長手方向の長さは、基材フィルム２３の幅よりも長くされており、放出口１９ｂの両端は、基材フィルム２３の幅方向の外側にはみ出るようにされている。
蒸気がキャリアガスと共に放出口１９ｂから放出されると、蒸気は、基材フィルム２３の幅方向の両端を含む範囲に到達する。
なお、図２(ｂ)に示すように、円形開口の放出口１９ｂを、基材フィルム２３の幅方向と平行に、基材フィルム２３の幅よりも長い範囲に一列又は複数列に並べるようにしても良い。
中央ローラ１７の側面のうち、放出口１９ｂと対面する部分では、中央ローラ１７と放出口１９ｂの間の基材フィルム２３の裏面は中央ローラ１７の側面に接触されており、放出口１９ｂから放出された蒸気は、基材フィルム２３上の、裏面が中央ローラ１７に接触した部分に到達する。
基材フィルム２３表面の各部分は、放出口１９ｂから放出された蒸気が到達する位置に移動される前に中央ローラ１７に接触されており、後述するように、中央ローラ１７によって冷却され、冷却された基材フィルム２３は、蒸気が到達する部分の基材フィルム２３の表面付近の蒸気の分圧が、成膜室４３の内部圧力での飽和蒸気圧よりも高くなる温度にされている。
従って、その基材フィルム２３の表面に到達した蒸気は凝縮して液体又は気体になり、基材フィルム２３の表面に凝縮した蒸気から成る有機原料層が形成される。図４（ａ）は、基材フィルム２３上に有機原料層３５が形成された状態を示している。
蒸気生成装置２６の内部には、モノマーの有機化合物が配置されており、その蒸気は気体のモノマーである。従って、有機原料層３５は、そのモノマーによって構成されたモノマー層である。
基材フィルム２３は、原反ロール２１から繰り出された後、有機原料層３５が形成される前には、裏面が中央ローラ１７に接触されており、上述したように、中央ローラ１７と巻取装置３３とが回転し、基材フィルム２３を移動させる際には、中央ローラ１７と巻取装置３３とは、基材フィルム２３が、中央ローラ１７の側面に裏面が接触した状態で、裏面が擦過されることなく移動されるように回転する。
有機原料層３５が形成された基材フィルム２３は、裏面が中央ローラ１７に接触した状態で、成膜室４３から搬出され、バッファー室４２を通過した後、硬化室４４の内部に搬入される。
硬化室４４には、エネルギー線射出装置１６が設けられている。
硬化室４４には、エネルギー線射出装置１６が設けられている。
エネルギー線射出装置１６は射出部１３を有しており、射出部１３は、硬化室４４の内部に配置され、射出部１３から硬化室４４の内部にエネルギー線が射出されるように構成されている。
射出されたエネルギー線は、中央ローラ１７の硬化室４４の内部に挿入された側面に接触された基材フィルム２３の表面の有機原料層３５に照射される。
射出されたエネルギー線は、中央ローラ１７の硬化室４４の内部に挿入された側面に接触された基材フィルム２３の表面の有機原料層３５に照射される。
エネルギー線の基材フィルム２３の照射範囲は、基材フィルム２３の幅方向に沿った直線状であり、つまり、基材フィルム２３の移動方向とは垂直な方向に伸びる直線状になっており、幅方向よりも広い範囲に照射される。照射範囲の幅は一定であり、有機原料層３５は、照射位置を通過するときに、幅方向の全部の位置がエネルギー線の幅で照射される。
有機原料層３５のエネルギー線が照射された部分では、エネルギー線が有するエネルギーによってモノマーの重合反応が発生し、重合反応が進行してモノマーがポリマーとなり、有機原料層３５からポリマーの有機薄膜が形成される。図４(ｂ)の符号３６は、その有機薄膜を示している。
ここでは、エネルギー線は電子であるが、他の素粒子や荷電粒子を放射するものや、電磁波(光を含む)を放射するものであってもよい。
但し、エネルギー線が電荷を有している場合には、照射された基材フィルム２３が帯電してしまう。本発明では、中央ローラ１７は接地電位に接続されており、従って、エネルギー線の照射によって有機薄膜３６や基材フィルム２３に蓄積されようとする電荷は、中央ローラ１７から、接地電位に流出し、帯電が減少するようにされている。
但し、エネルギー線が電荷を有している場合には、照射された基材フィルム２３が帯電してしまう。本発明では、中央ローラ１７は接地電位に接続されており、従って、エネルギー線の照射によって有機薄膜３６や基材フィルム２３に蓄積されようとする電荷は、中央ローラ１７から、接地電位に流出し、帯電が減少するようにされている。
中央ローラ１７には、冷却装置３０が設けられており、冷却装置３０は、冷却装置３０と中央ローラ１７との間に冷却媒体を循環させ、冷却した冷却媒体を中央ローラ１７内部の流路に流し、中央ローラ１７を冷却するようにされている。
基材フィルム２３の裏面は、成膜室４３の内部では、中央ローラ１７の側面のうち、成膜室４３の内部に挿入された部分に接触し、硬化室４４の内部では、硬化室４４の内部に挿入された部分に接触しており、有機原料層３５の形成前から、有機薄膜３６が形成された後迄の間は、基材フィルム２３の裏面は同一の中央ローラ１７と接触されている。その間、基材フィルム２３は中央ローラ１７によって冷却されており、冷却されながら移動するようになっている。
基材フィルム２３に到達した蒸気や、基材フィルム２３及び有機原料層３５に照射されたエネルギー線による熱は、中央ローラ１７の流路を流れる冷却媒体を昇温させ、昇温された冷却媒体は、冷却装置３０に戻される。
冷却装置３０では冷却媒体は放熱され、冷却されており、中央ローラ１７には、冷却された冷却媒体が輸送されることで、冷却媒体は循環される。
冷却装置３０では冷却媒体は放熱され、冷却されており、中央ローラ１７には、冷却された冷却媒体が輸送されることで、冷却媒体は循環される。
なお、基材フィルム２３は、有機化合物の蒸気を凝縮させる前に中央ローラ１７に接触して凝縮させる温度に冷却されていればよく、接触を開始する位置は、ロール室４１の内部、バッファー室４２の内部、成膜室４３の内部のいずれの場所であってもよい。
有機薄膜３６が形成された部分の基材フィルム２３は、裏面が中央ローラ１７に接触されながら硬化室開口５６を通過して硬化室４４から搬出され、バッファー室４２に搬入され、バッファー室４２を通過し、仕切板５１に形成された通過口を通って、ロール室４１に搬入される。
電子などの荷電粒子が基材フィルム２３に向けて放射されると基材フィルム２３が帯電し、基材フィルム２３を中央ローラ１７から分離するときに帯電の静電気力によって、基材フィルム２３が中央ローラ１７に吸着され、分離が失敗して基材フィルム２３が中央ローラ１７に巻き込まれる場合がある。
本発明では、基材フィルム２３を中央ローラ１７から分離する位置の近くに除電装置２８が設けられており、除電装置２８が形成するプラズマを、分離位置まで広がらせ、分離前に帯電量を減少させる。
分離位置は、除電装置２８が配置されている室に配置すべきであり、ここではロール室４１である。
分離位置は、除電装置２８が配置されている室に配置すべきであり、ここではロール室４１である。
有機薄膜３６が形成された部分の基材フィルム２３は、ロール室４１に於いて、中央ローラ１７から分離された後、除電装置２８が形成するプラズマの中を通過して除電され、巻取装置３３によって巻き取られる。従って、有機薄膜３６が形成された基材フィルム２３は帯電していないから、それを巻き取った巻取装置３３も帯電せず、帯電による基材フィルム２３の吸着は無い。
以上説明したように、凝縮により、基材フィルム２３に、蒸気放出装置１９から放出されたモノマーの蒸気が付着して有機原料層３５が形成される。また、有機原料層３５にはエネルギー線が照射されて重合反応を生じさせ硬化させて有機薄膜３６を形成する。その間、基材フィルム２３は、裏面を同一の中央ローラ１７に接触されており、一個の中央ローラ１７によって有機薄膜３６が形成された基材フィルム２３を得ることができる。その場合、一旦基材フィルム２３が中央ローラ１７と接触した後は、有機薄膜３６が形成された後分離されるまでの間は分離されないことになる。
成膜室４３の真空雰囲気については、成膜室４３は、バッファー室４２の内部に配置されており、成膜室隔壁５２と真空槽１１の槽壁によって、バッファー室４２の内部と成膜室４３の内部とは分離されている。バッファー室４２の内部と成膜室４３の内部とは、成膜室開口５４によってだけ接続され、成膜室開口５４以外の部分では遮蔽されている。
硬化室４４の真空雰囲気は、硬化室開口５６によってバッファー室４２の真空雰囲気に接続され、ロール室４１の真空雰囲気は、仕切板５１の通過口によってバッファー室４２の真空雰囲気に接続されているが、成膜室開口５４は、バッファー室４２の内部に配置され、成膜室開口５４から流出した蒸気やキャリアガスは、バッファー室４２を真空排気する真空排気装置１２によって真空排気され、硬化室４４や、ロール室４１に流入しないようになっている。
なお、本発明の成膜室４３に設けられた全ての装置を制御する部材を制御装置２９とすると、制御装置２９により、真空排気装置１２の各室４１〜４４の個別の排気速度や、蒸気生成装置２６に対するキャリアガスの供給量が制御されている。また、制御装置２９と真空排気装置１２とにより、成膜室４３の圧力は、バッファー室４２の圧力よりも高くされ、硬化室４４の圧力は、バッファー室４２よりも低くされるように真空排気されている。
各室が真空排気される際、ロール室４１の圧力は、バッファー室４２の圧力よりも高くなるように真空排気されており、成膜室４３の成膜室開口５４からバッファー室４２内に流入した有機化合物の蒸気は、バッファー室４２から真空排気され、硬化室開口５６や通過口から硬化室４４やロール室４１には流入しないようにされている。ロール室４１には、ガス導入装置を設け、不活性ガスを導入するようにしても良い。
各室が真空排気される際、ロール室４１の圧力は、バッファー室４２の圧力よりも高くなるように真空排気されており、成膜室４３の成膜室開口５４からバッファー室４２内に流入した有機化合物の蒸気は、バッファー室４２から真空排気され、硬化室開口５６や通過口から硬化室４４やロール室４１には流入しないようにされている。ロール室４１には、ガス導入装置を設け、不活性ガスを導入するようにしても良い。
なお、中央ローラ１７の内部には温度センサが設けられており、制御装置２９が温度センサによって中央ローラ１７の温度を測定し、中央ローラ１７の温度が所定の温度範囲内にあるように、冷却装置３０を制御し、有機原料層３５が形成されるときの基材フィルム２３の温度や、有機原料層３５を硬化させて有機薄膜３６を形成するときの基材フィルム２３の温度を制御することができる。
また、制御装置２９によって、エネルギー線射出装置１６や、除電装置２８、蒸気生成装置２６等を制御しても良い。
上記例では、回転軸１８と巻取装置３３とにモータ３７ａ、３７ｂを接続したが、巻出装置３２にもモータを接続して、モータの回転力で原反ロール２１の回転を補助するようにしても良い。
上記例では、回転軸１８と巻取装置３３とにモータ３７ａ、３７ｂを接続したが、巻出装置３２にもモータを接続して、モータの回転力で原反ロール２１の回転を補助するようにしても良い。
なお、このキャリアガスの供給量は、キャリアガス供給装置２７が有し、制御装置２９によって制御されるマスフロー装置によって流量制御されており、基材フィルム２３上の有機原料層３５の成長速度を制御装置２９によって制御することができる。
上記真空排気装置１２に複数の真空ポンプを設け、各室４１〜４４に、それぞれ別々の真空ポンプを接続して、各室４１〜４４の圧力をそれぞれ個別に制御するようにしてもよい。
また、上記実施例では、硬化室４４の内部にマスク板５５が設けられ、マスク板５５の開口を通過したエネルギー線が基材フィルム２３に照射するように構成され、照射位置以外の基材フィルム２３がエネルギー線に曝されることが防止されている。
上記除電装置２８は、筺体内部に正電圧を印加する電極と負電圧を印加する電極の一組３１が配置されており、また、プラズマを閉じこめるための磁石３８が配置されている。
なお、上記モノマーは、エネルギー線の照射によって重合し、有機薄膜を形成できる有機化合物が広く含まれる。
なお、上記モノマーは、エネルギー線の照射によって重合し、有機薄膜を形成できる有機化合物が広く含まれる。
１１……真空槽
１２……真空排気装置
１４……回転軸線
１７……中央ローラ
１９ｂ……放出口
２１……原反ロール
２３……基材フィルム
２６……蒸気生成装置
２７……キャリアガス供給装置
３０……冷却装置
３２……巻出装置
３３……巻取装置
３５……有機原料層
３６……有機薄膜
４１……ロール室
４２……バッファー室
４３……成膜室
４４……硬化室
５４……成膜室開口
５６……硬化室開口
１２……真空排気装置
１４……回転軸線
１７……中央ローラ
１９ｂ……放出口
２１……原反ロール
２３……基材フィルム
２６……蒸気生成装置
２７……キャリアガス供給装置
３０……冷却装置
３２……巻出装置
３３……巻取装置
３５……有機原料層
３６……有機薄膜
４１……ロール室
４２……バッファー室
４３……成膜室
４４……硬化室
５４……成膜室開口
５６……硬化室開口
真空槽１１１内を真空ポンプ１０９によって真空排気し、基材フィルム１０５と中央ローラ１０４の表面とが摺動しないように中央ローラ１０４を回転させ、原反ロール１０２から基材フィルム１０５を巻き出し、巻き出された基材フィルム１０５を巻取装置１０３で巻き取る。
上記課題を解決するため本発明は、真空槽と、蒸気放出装置と、エネルギー線射出装置と、巻出装置と、巻取装置と、円筒状の中央ローラとを有し、前記巻出装置に装着された基材フィルムの原反ロールが巻き出され、巻き出された基材フィルムは、裏面が前記中央ローラの側面と接触しながら前記真空槽内を走行し、前記巻取装置によって巻き取られる間に、前記蒸気放出装置の放出口から前記真空槽内に放出された有機化合物の蒸気が、前記中央ローラの側面に接触する部分の前記基材フィルムの表面に到達し、有機原料層が形成された後、前記エネルギー線射出装置の射出部から射出されたエネルギー線が前記有機原料層に照射され、前記有機原料層中の前記有機化合物が化学反応し、有機薄膜が形成される薄膜形成装置であって、前記真空槽の外部には、前記有機化合物の蒸気を生成し、前記蒸気放出装置に供給する蒸気生成装置が配置され、前記真空槽の内部には、前記巻取装置と、前記原反ロールが配置される前記巻出装置とが設けられたロール室が配置され、前記真空槽の内部であって前記ロール室の外部にはバッファー室が配置され、前記バッファー室の内部には、前記バッファー室の内部空間と分離された硬化室が配置され、前記硬化室と前記ロール室との間には前記バッファー室が配置され、前記バッファー室の内部には成膜室が配置され、前記ロール室と、前記バッファー室と、前記成膜室と、前記硬化室とは、それぞれ真空排気装置に接続され、前記放出口は前記成膜室の内部に配置され、前記射出部は前記硬化室に配置され、前記中央ローラは、前記バッファー室に位置する回転軸線を中心にして回転するように配置され、前記成膜室を形成する成膜室隔壁のうち、前記回転軸線と前記放出口との間に位置する部分に成膜室開口が設けられ、前記放出口と前記中央ローラの側面とが対面し、前記硬化室を形成する硬化室隔壁のうち、前記回転軸線と前記射出部との間に位置する部分に硬化室開口が設けられ、前記射出部と前記中央ローラの側面とが対面するように構成された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記中央ローラには冷却装置が接続され、前記冷却装置は、前記中央ローラと前記冷却装置との間に冷却媒体を循環させ、前記中央ローラを冷却するように構成された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記中央ローラの側面の前記放出口と対面する部分は、前記成膜室開口から前記成膜室の内部に挿入され、前記中央ローラの側面の前記射出部と対面する部分は、前記硬化室開口から前記硬化室の内部に挿入された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記蒸気生成装置にキャリアガスを供給するキャリアガス供給装置を有し、前記キャリアガスと前記有機化合物の蒸気とが混合された混合ガスが、前記放出口から放出される薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記真空排気装置により、前記成膜室の圧力は、前記バッファー室の圧力よりも高くされ、前記硬化室の圧力は、前記バッファー室よりも低くされるように真空排気される薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記中央ローラには冷却装置が接続され、前記冷却装置は、前記中央ローラと前記冷却装置との間に冷却媒体を循環させ、前記中央ローラを冷却するように構成された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記中央ローラの側面の前記放出口と対面する部分は、前記成膜室開口から前記成膜室の内部に挿入され、前記中央ローラの側面の前記射出部と対面する部分は、前記硬化室開口から前記硬化室の内部に挿入された薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記蒸気生成装置にキャリアガスを供給するキャリアガス供給装置を有し、前記キャリアガスと前記有機化合物の蒸気とが混合された混合ガスが、前記放出口から放出される薄膜形成装置である。
また、本発明は、前記真空排気装置により、前記成膜室の圧力は、前記バッファー室の圧力よりも高くされ、前記硬化室の圧力は、前記バッファー室よりも低くされるように真空排気される薄膜形成装置である。
Claims (5)
- 真空槽と、
蒸気放出装置と、
エネルギー線射出装置と、
巻出装置と、
巻取装置と、
円筒状の中央ローラとを有し、
前記巻出装置に装着された基材フィルムの原反ロールが巻き出され、巻き出された基材フィルムは、裏面が前記中央ローラの側面と接触しながら前記真空槽内を走行し、前記巻取装置によって巻き取られる間に、前記蒸気放出装置の放出口から前記真空槽内に放出された有機化合物の蒸気が、前記中央ローラの側面に接触する部分の前記基材フィルムの表面に到達し、有機原料層が形成された後、前記エネルギー線射出装置の射出部から射出されたエネルギー線が前記有機原料層に照射され、前記有機原料層中の前記有機化合物が化学反応し、有機薄膜が形成される薄膜形成装置であって、
前記真空槽の外部には、前記有機化合物の蒸気を生成し、前記蒸気放出装置に供給する蒸気生成装置が配置され、
前記真空槽の内部には、バッファー室が配置され、
前記真空槽内部であって前記バッファー室の外部には硬化室が配置され、
前記バッファー室の内部には成膜室が配置され、
前記バッファー室と、前記成膜室と、前記硬化室とは、それぞれ真空排気装置に接続され、
前記放出口は前記成膜室の内部に配置され、
前記射出部は前記硬化室に配置され、
前記中央ローラは、前記バッファー室に位置する回転軸線を中心にして回転するように配置され、
前記成膜室を形成する成膜室隔壁のうち、前記回転軸線と前記放出口との間に位置する部分に成膜室開口が設けられ、前記放出口と前記中央ローラの側面とが対面し、
前記硬化室を形成する硬化室隔壁のうち、前記回転軸線と前記射出部との間に位置する部分に硬化室開口が設けられ、前記射出部と前記中央ローラの側面とが対面するように構成された薄膜形成装置。 - 前記中央ローラには冷却装置が接続され、前記冷却装置は、前記中央ローラと前記冷却装置との間に冷却媒体を循環させ、前記中央ローラを冷却するように構成された請求項１記載の薄膜形成装置。
- 前記中央ローラの側面の前記放出口と対面する部分は、前記成膜室開口から前記成膜室の内部に挿入され、
前記中央ローラの側面の前記射出部と対面する部分は、前記硬化室開口から前記硬化室の内部に挿入された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の薄膜形成装置。 - 前記蒸気生成装置にキャリアガスを供給するキャリアガス供給装置を有し、
前記キャリアガスと前記有機化合物の蒸気とが混合された混合ガスが、前記放出口から放出される請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の薄膜形成装置。 - 前記真空排気装置により、前記成膜室の圧力は、前記バッファー室の圧力よりも高くされ、前記硬化室の圧力は、前記バッファー室よりも低くされるように真空排気される請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の薄膜形成装置。
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