TW201516166A

TW201516166A - 真空蒸鍍裝置用岐管

Info

Publication number: TW201516166A
Application number: TW103135709A
Authority: TW
Inventors: Yuji Matsumoto; Tsuyoshi Nishimura; Hiroyuki Daiku
Original assignee: Hitachi Shipbuilding Eng Co
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2015-05-01
Also published as: KR20150048620A; JP2015108185A; TWI661067B; CN104561903B; JP6671095B2; CN104561903A; KR102192500B1

Abstract

本發明提供一種提高蒸鍍材料的利用效率的真空蒸鍍裝置用岐管。此真空蒸鍍裝置用岐管為一聯機式真空蒸鍍裝置用岐管，在單一岐管(11)的與基板(12)相對的基板對置面(11a)上設置有噴嘴列(14F、14R)，噴嘴列(14F、14R)沿基板(12)的寬度方向間隔規定的噴嘴間距(P)突出設置具有噴嘴口的複數個噴出用噴嘴(13)，並且將噴嘴列(14F、14R)在基板(12)的移動方向上隔開規定的噴嘴列間隔(Lp)進行配置，基板(12)移動方向後方的噴嘴列(14R)的噴出用噴嘴(13)與基板(12)移動方向前方的噴嘴列(14F)的噴出用噴嘴(13)在基板(12)的移動方向上相對配置。

Description

真空蒸鍍裝置用岐管

本發明係關於一種適用於有機EL(電致發光)元件製造的真空蒸鍍裝置用岐管，使用線性源進行聯機(Inline)蒸鍍。

聯機蒸鍍方式是使作為蒸鍍材料的線性源的岐管，沿寬度方向與以固定速度移動的蒸鍍基材相對配置，並且從設置在岐管上的噴出用噴嘴噴出蒸發材料，使得蒸發材料附著在蒸鍍基材的表面上。

在聯機蒸鍍方式的真空蒸鍍裝置中，專利文獻1公開了如下裝置：將線性源用岐管作為用於加熱蒸鍍材料使其氣化的坩堝，在坩堝的上表面上沿坩堝的長邊方向形成有多個噴出用噴嘴，並且在各噴出用噴嘴上分別形成有用於噴出蒸鍍材料的噴嘴口。

專利文獻1：日本專利公報第4380319號(第1圖)

然而，需要提高價格高的有機EL等蒸鍍材料的利用效率(附著量相對於蒸發量的比例)。因此，可以考慮使得噴出用噴嘴接近蒸鍍基材，從而使得作為節流孔的噴嘴口和蒸鍍基材的蒸鍍距離變短。當使得蒸鍍距離變短時，為了確保附著膜厚的均勻性，需要增加噴嘴口，從而導致噴出用噴嘴相互接近。此外，為了調整噴出量，噴出用噴嘴的噴嘴口成為出口收攏的節流孔，但是如果不將噴嘴口的口徑/噴出用噴嘴內徑之比確保為一定值以上，則從一個噴出用噴嘴噴出的蒸鍍材料的膜厚分布不穩定。因此，難以使噴嘴口接近設置。

作為對策，可以使噴嘴口的口徑變小，但是如果使得噴嘴口的口徑變小，則噴出流道的傳導率變小。因此，為了確保規定的蒸鍍率，必須提高坩堝內的蒸鍍材料的蒸發溫度(加熱溫度)，但是如果提高了蒸發溫度，則有些蒸鍍材料容易劣化，而且有可能增加運行成本。

為了解決上述問題，本發明之目的在於提供能够提高蒸鍍材料的利用效率的真空蒸鍍裝置用岐管。

方式1的發明提供一種真空蒸鍍裝置用岐管，為一聯機式真空蒸鍍裝置用岐管，與以固定速度移動的蒸鍍基材相對配置，從設置在對置面上的複數個噴嘴口噴出蒸鍍材料，並使得蒸鍍材料附著在蒸鍍基材的表面上，其中，在單一岐管的與蒸鍍基材相對的對置面上設置有噴嘴列，這些噴嘴列沿蒸鍍基材的寬度方向隔開規定的噴嘴間距突出設置具有這些噴嘴口的複數個噴出用噴嘴，並且多列噴嘴列沿蒸鍍基材的移動方向間隔規定間隔配置，蒸鍍基材移動方向前方的噴嘴列的噴出用噴嘴和後方的噴嘴列的噴出用噴嘴在蒸鍍基材的移動方向上相對配置。

方式2的發明提供一種真空蒸鍍裝置用岐管，為一聯機式真空蒸鍍裝置用岐管，與以固定速度移動的蒸鍍基材相對地配置岐管，從設置在岐管上的複數個噴嘴口噴出一蒸鍍材料，並使得蒸鍍材料附著在蒸鍍基材的表面上，其中，在單一岐管的與蒸鍍基材相對的對置面上設置有噴嘴列，這些噴嘴列沿蒸鍍基材的寬度方向隔開規定的噴嘴間距突出設置具有噴嘴口的複數個噴出用噴嘴，並且多列噴嘴列沿蒸鍍基材的移動方向隔開規定間隔配置，相對於蒸鍍基材移動方向前方的噴嘴列的噴出用噴嘴，後方的噴嘴列的噴出用噴嘴配置在偏移1/2噴嘴間距的交錯位置上。

方式3的發明在方式1或2記載的結構的基礎上，當各噴嘴列的噴出用噴嘴的噴嘴間距為P、噴嘴口的口徑為D’、噴嘴口和蒸鍍基材的蒸鍍距離為S時，D’<P<1.11×S。

方式4的發明在方式1至3中任意一項記載的結構的基礎上，當噴出用噴嘴的噴嘴內徑為D(mm)、噴嘴長度為L(mm)、噴嘴口的口徑為D’(mm)時，噴出用噴嘴在L9×D時滿足D’2.7×D²/L，並且在L<9×D時滿足D’D/3。

方式5的發明在方式1至4中任意一項記載的結構的基礎上，與蒸鍍基材的寬度對應，在多個噴嘴列中的至少一個噴嘴列上安裝有封閉塞，封閉塞封閉端部側的噴出用噴嘴的噴嘴口。

按照方式1所述的發明，透過將前方和後方的噴嘴列的各噴出用噴嘴在蒸鍍基材的移動方向上相對配置，與將噴嘴列配置成一列的情况相比，能够提高蒸鍍率。由此，即使將噴嘴口的口徑縮小而使噴出流道的傳導率變小，也可以透過配置多列來確保規定的蒸鍍率。

按照方式2所述的發明，透過將前方和後方的噴嘴列的各噴出用噴嘴配置在交錯位置上，即使在各噴嘴列中使得噴出用噴嘴確保足够的噴嘴間距，也可使得正面觀察蒸鍍基材時的噴出用噴嘴相互接近配置，從而提高了附著膜厚的均勻性。由此，可使得噴出用噴嘴和蒸鍍基材的蒸鍍距離變短，並且使得附著膜厚的均勻性不會變差，從而能够提高材料的利用效率。

按照方式3所述的發明，如果蒸鍍距離為S，則透過使得各噴嘴列的噴出用噴嘴的噴嘴間距P大於噴嘴口的口徑且小於S×1.11，可以實現作為產品所需要的±5%以內的膜厚均勻性來進行蒸鍍。

按照方式4所述的發明，噴出用噴嘴透過使用在L9×D時滿足D’2.7×D²/L、且在L<9×D時滿足D’D/3的噴出用噴嘴，從噴嘴口噴出的蒸發材料的擴散狀態按照cosⁿ θ定則而成為均勻狀態，從而可以提高附著膜厚的均勻性。

按照方式5所述的發明，當蒸鍍基材的寬度變窄時，透過在噴嘴列的端部側的噴出用噴嘴的噴嘴口上安裝封閉塞而將其封閉，可以抑制無謂地噴出蒸發材料，從而可以降低運行成本。

11‧‧‧岐管

11a‧‧‧對置面

12‧‧‧基板

12s‧‧‧基板

13‧‧‧噴出用噴嘴

13a‧‧‧噴嘴主體

13b‧‧‧端板

13E‧‧‧噴出用噴嘴

14F‧‧‧噴嘴列

14R‧‧‧噴嘴列

14Ff‧‧‧前列噴嘴列

14Rr‧‧‧後列噴嘴列

14Rf‧‧‧前列噴嘴列

14Rr‧‧‧後列噴嘴列

15‧‧‧噴嘴口

16‧‧‧材料導入口

17‧‧‧材料導入管

18‧‧‧壓力檢測口

19‧‧‧蒸鍍率檢測口

21‧‧‧封閉塞

S‧‧‧蒸鍍距離

P‧‧‧噴嘴間距

L‧‧‧噴嘴長度

D‧‧‧內徑

D’‧‧‧口徑

d‧‧‧內徑

CL‧‧‧中心線

SL‧‧‧側線

Hm‧‧‧高度

Wm‧‧‧寬度

Wn‧‧‧寬度

Ws‧‧‧寬度

Lm‧‧‧長度

Lp‧‧‧噴嘴列間隔

第1A圖~第1C圖為表示本發明的真空蒸鍍裝置用岐管的實施例1，第1A圖為俯視圖，第1B圖為側視圖，第1C圖為主視圖。

第2圖為表示噴出用噴嘴的縱斷面圖。

第3A圖、第3B圖為利用聯機蒸鍍方式進行的蒸鍍的蒸鍍膜厚的說明，第3A圖為表示噴出用噴嘴的配置的簡要俯視圖，第3B圖為表示膜厚的主視圖。

第4圖為表示因噴出用噴嘴的噴嘴間距產生的膜厚變化的主視圖，第4A圖表示狹小噴嘴間距的情况，第4B圖表示寬噴嘴間距的情况。

第5圖為表示使膜厚均勻性小於±5%的噴嘴間距相對於蒸鍍距離的範圍的坐標圖。

第6圖為表示在噴出用噴嘴中，(噴出用噴嘴的長度L)×(噴嘴口的口徑D’)/(噴出用噴嘴內徑D)與cosⁿ θ定則的n值之間關係的坐標圖。

第7圖為表示在噴出用噴嘴中，(噴嘴口的口徑D’)/(噴出用噴嘴內徑D)與cosⁿ θ定則的n值之間關係的坐標圖。

第8圖為表示本發明的真空蒸鍍裝置用岐管的實施例2的俯視圖。

第9A圖~第9C圖表示基板寬度變更時的岐管的使用狀態，第9A圖表示基板沿中心線移動的情况，第9B圖表示基板沿側線移動的情况，第9C圖表示安裝有封閉塞狀態的噴出用噴嘴的縱斷面。以及第10圖為表示本發明的真空蒸鍍裝置用岐管的實施例3的俯視圖。

[實施例1]

下面基於第1圖~第4圖，說明本發明的聯機蒸鍍方式的真空蒸鍍裝置用岐管的實施例1。

如第1圖、第2圖所示，在保持為真空狀態的一真空蒸鍍室內，岐管11與以固定速度移動的一基板(蒸鍍基材)12的一蒸鍍面相對配置。在岐管11的一對置面11a上，分別在基板12移動方向的前方和後方設置有噴嘴列14F、14R，噴嘴列14F、14R的複數個噴出用噴嘴13沿寬度方向以規定的噴嘴間距P突出設置。在此，如第2圖所示，噴嘴間距P係指各噴嘴列14F、14R中相鄰的噴出用噴嘴13的噴嘴口15和噴嘴口15的距離。

前方和後方的噴嘴列14F、14R的噴出用噴嘴13在基板12 的移動方向上相對配置。在噴出用噴嘴13的一前端面上分別形成有一噴嘴口15。此外，為了將由坩堝(圖未示)對蒸鍍材料進行加熱蒸發而得到的蒸發材料導入岐管11內，在岐管11的與噴出用噴嘴13相反的相反面上形成有一材料導入口16，材料導入口16與內徑為d的一材料導入管17相連接。

前方和後方的噴嘴列14F、14R配置成與材料導入口16隔開一規定的距離，並且進一步配置成在基板12的移動方向上隔開噴嘴列間隔Lp。前後的噴嘴列14F、14R與材料導入口16的距離是為了使得從材料導入口16供給的蒸發材料均勻地導入噴出用噴嘴13。此外，前後的噴嘴列14F、14R中的兩端部的噴出用噴嘴13配置在與寬度Ws的基板12之兩邊緣部對應的位置上。

岐管11具有能够使得從材料導入口16導入的蒸發材料均勻擴散的內部空間，岐管11形成為前後長度為Lm、寬度為Wm、高度為Hm的一長方體，並且在基板對置面11a上設置有遮擋來自基板12的輻射熱的一冷却板(圖未示)，在左右側面和前後側面上設置有防止蒸發材料附著的一加熱器(圖未示)。並且，基板12相對於噴嘴口15隔開規定的蒸鍍距離S進行移動。一壓力檢測口18設置在岐管11的前側面，一蒸鍍率檢測口19設置在岐管11的後側面。

如第2圖所示，噴出用噴嘴13的圓筒狀的噴嘴主體13a直立設置在岐管11的基板對置面11a上，在噴嘴主體13a的前端面上，為了形成節流孔而安裝具有噴嘴口15的一端板13b。

如果噴嘴口15的口徑為D’(mm)，則各噴嘴列14F、14R 的噴出用噴嘴13的噴嘴間距P滿足以下的公式(1)。

D’<P<1.11×S…公式(1)

即，聯機式岐管11的噴出用噴嘴13的配置如第3A圖所示，相對於具有任意基板寬度的蒸鍍基板12，(理論上)成為無限個數的列，當假設來自全部噴出用噴嘴13的噴出流量固定時，蒸鍍基板12的膜厚均勻性與噴出用噴嘴13的噴嘴間距P相關。如第3B圖所示，在噴出用噴嘴13的排列正上方對蒸鍍基板12蒸鍍的膜厚分布如下：在噴出用噴嘴13的正上方進行蒸鍍的累計膜厚最厚，相鄰的噴出用噴嘴13的中間點(1/2P)的最上方最薄。另外，在此由於D’<P，所以不包含狹縫狀的噴嘴口。並且，如第4A圖所示，如果噴嘴間距P小，則最大膜厚和最小膜厚的膜厚差變小，如第4B圖所示，如果噴嘴間距P大，則最大膜厚和最小膜厚的膜厚差變大。當最大膜厚為dmax、最小膜厚為dmin時，利用以下的公式(2)表示膜厚均勻性。

膜厚均匀性=[(dmax-dmin)/(dmax+dmin)]×100(%)…公式(2)

如此，由於膜厚均勻性與最大膜厚和最小膜厚相關，所以與噴嘴間距P相關。並且，透過使得上述膜厚均勻性在±5%以內，能够保持產品的質量。

第5圖為模擬表示不限制噴出用噴嘴13的個數且從全部噴出用噴嘴13噴出相同量的蒸鍍材料時，在蒸鍍距離S下使膜厚均勻性小於±5%的噴嘴間距P的最大值的坐標圖。

按照第5圖，如公式(1)所示，透過使得噴嘴間距P大於D’且小於蒸鍍距離S的1.11倍，可使得膜厚均勻性在作為產品具有實用性的±5%以內。

在此，雖然噴嘴間距P越小、越能够提高膜厚的均勻性，但是材料的利用效率下降。因此，不包含PD’的連續狀、即狹縫狀的噴出用噴嘴13。此外，在各噴嘴列14F、14R中，機械結構上不希望噴嘴間距P在20mm以下。另外，像後述的實施例2那樣，當交錯配置噴嘴列14F、14R的噴出用噴嘴13時，在從正面觀察蒸鍍基板12的情况下，噴嘴間距P可以無限地接近於0，由此，能够兼顧膜厚均勻性和材料的利用效率。

如此，噴嘴間距P越小、越能够提高膜厚的均勻性，但是材料的利用效率下降。如果使膜厚的均勻性在±5%以內左右，則可以使噴嘴間距P變寬而提高材料的利用效率。

在此，當噴嘴主體13a的內徑為D(mm)、噴嘴長度為L(mm)、噴嘴口15的口徑為D’(mm)時，噴出用噴嘴13滿足如下的公式(3)。

L9×D時，D’2.7×D²/L

L<9×D時，D’D/3…公式(3)

對於形成有機EL膜的有機材料得到上述公式(3)。滿足上述公式(3)時[第6圖中(L9×D時)LD’/D²大於0且在2.7以下的區域，或者是第7圖中(L<9×D時)D’/D大於0且在1/3以下的區域]，從各噴出用噴嘴13的噴嘴口15向基板12噴出的蒸發材料按照cosⁿ θ定則、即與cosⁿ θ曲線近似。此時，由於從噴出用噴嘴13的噴嘴口15噴出的蒸發材料在基板12的表面(蒸鍍面)充分擴散來進行蒸鍍，所以能够提高膜厚的均勻性。

如第6圖所示，L9×D時，在D’×L/D²大於0且在2.7以下的區域內，n值約為4.00~4.25。此外，如第7圖所示，L<9×D時，在D’/D大於0且在1/3以下的區域內，n值約為4.05~4.25。在cosⁿ θ定則中n值越小、蒸發材料越在基板12的表面擴散來進行蒸鍍，從而提高了膜厚的均勻性。最優選n值約為4.05~4.10，此時，第6圖所示的L9×D時，為D’×L/D²大於1.1且在1.8以下的區域，第7圖所示的L<9×D時，為D’/D大於0且在0.18以下的區域。

在此，如果是如第6圖所示，L9×D時D’×L/D²大於2.7，或者是如第7圖所示，L<9×D時D’/D大於1/3，則從各噴出用噴嘴13的噴嘴口15向基板12噴出的蒸發材料未按照cosⁿ θ定則，未在基板12上均勻地進行蒸鍍。其結果，基板12的與噴嘴口15相對的部分的膜厚過度變厚，妨礙了均勻性。另外，此處從加工精度的觀點考慮，例如將噴嘴口15的口徑D’設定在1mm以上。

按照上述實施例1，在基板12移動方向的前方和後方設置有噴嘴列14F、14R，噴嘴列14F、14R以規定的噴嘴間距P配置噴出用噴嘴13，透過在基板12的移動方向上相對配置各噴出用噴嘴13，可提高蒸鍍速度。由此，即使噴嘴口15的口徑小而使得噴出流道的傳導率變小，也可透過多列配置來確保規定的蒸鍍率。

此外，透過使得各噴嘴列14F、14R的噴出用噴嘴13的噴嘴間距P大於噴嘴口15的口徑D’且小於蒸鍍距離S的1.11倍，可使得膜厚均勻性在作為產品所需要的±5%以內。

此外，在各噴出用噴嘴13中，透過使用L9×D時滿足D’ 2.7×D²/L，L<9×D時滿足D’D/3的噴出用噴嘴13，可使得從噴嘴口15噴出的蒸發材料的擴散狀態按照cosⁿ θ定則而變得均勻，從而可以提高附著膜厚的均勻性。

[實施例2]

第8圖、第9圖表示真空蒸鍍裝置用岐管的實施例2。在本實施例2中，與實施例1相同的構件采用相同的附圖標記，並省略了說明。

在單一岐管11的與基板12s相對的對置面11a上，在基板12s移動方向的前方和後方分別設置有噴嘴列14F、14R，噴嘴列14F、14R沿寬度方向以規定的噴嘴間距P突出設置複數個具有噴嘴口15的噴出用噴嘴13。上述前方和後方的噴嘴列14F、14R的噴出用噴嘴13中，後方的噴嘴列14R的噴出用噴嘴13相對於前方的噴嘴列14F的噴出用噴嘴13配置在位置偏移1/2P的交錯位置上。

噴出用噴嘴13的結構與實施例1相同。

第9圖表示在實施例2中對寬度為Wn的基板12s進行成膜時的使用狀態，基板12s的寬度小於通常時的寬度為Ws的基板12。在這種情况下，由於從噴嘴列14F、14R的端部的噴出用噴嘴13E噴出的蒸發材料無謂地噴出，所以如第9C圖所示，在端部的噴出用噴嘴13E上安裝有一封閉塞21，以此端部的噴出用噴嘴13E不噴出蒸發材料的方式進行蒸鍍。

在上述實施例2中，相對於前方的噴嘴列14F的噴出用噴嘴13E的設置數量，後方的噴嘴列14R的噴出用噴嘴13少一個。例如第9A圖所示，當以中心線CL為基準使得基板12s移動時，在噴出用噴嘴13設置數量多的前方的噴嘴列14F中，在兩端側的噴出用噴嘴13E上安裝封閉塞21，以兩端側的噴出用噴嘴13E不噴出蒸發材料的方式進行蒸鍍。此外，當以側線SL為基準使基板12s移動時，在前方的噴嘴列14F中的與側線SL相反側的兩個噴出用噴嘴13E、以及後方的噴嘴列14R中的與側線SL相反側的一個噴出用噴嘴13E上安裝封閉塞21，以上述噴出用噴嘴13E不噴出蒸發材料的方式進行蒸鍍。由此，即使是對寬度小的基板12s進行蒸鍍時，也不會無謂地噴出蒸發材料，從而可提高蒸鍍材料的利用效率。並且，也可以將上述封閉塞21安裝於實施例1的噴出用噴嘴13。

按照上述實施例2，在基板12s移動方向的前方和後方設置有噴嘴列14F、14R，上述噴嘴列14F、14R以規定的噴嘴間距P配置噴出用噴嘴13，透過使得各噴出用噴嘴13配置成在寬度方向上位置偏移的交錯狀，不使得噴出用噴嘴13相互接近就可以設置複數個噴嘴口15。由此，可使得噴嘴口15和基板12s的蒸鍍距離變短，而且可以保持附著膜厚的均勻性且提高材料的利用效率。

此外，當對寬度小的基板12s進行蒸鍍時，透過在噴嘴列14F、14R端部側的噴出用噴嘴13E上安裝封閉塞21，不會無謂地噴出蒸發材料，從而可以提高蒸發材料的利用效率。

[實施例3]

第10圖表示真空蒸鍍裝置用岐管的實施例3。與上述實施例1、2相同的構件采用相同的附圖標記，並省略了說明。

在岐管11的基板對置面11a上配置有前方和後方的噴嘴列14F、14R，並且使得噴嘴列14F、14R分別為前後兩列14Ff、14Fr、14Rf、14Rr。並且，各前列14Ff、14Rf的噴出用噴嘴13相對於後列14Fr、14Rr的噴出用噴嘴13在基板12的寬度方向上偏移1/2P而配置在交錯位置上。

按照上述實施例3，可以獲得與實施例1和實施例2相同的作用效果。